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第八单元金属及金属材料一、金属材料1、金属材料包括纯金属和合金。（选择时注意金字旁）现在世界上金属产量前三位：铁、铝、铜。使用金属的时间为：铜、铁、铝，原因：化学活动性由弱到强（冶炼难度由易到难）。2、金属的物理性质：①常温下一般为固态（汞为液态），有金属光泽。②大多数呈银白色（铜为紫红色，金为金黄色）③都有良好的导热性、导电性、延展性3、合金：在金属中加热熔合某些金属或非金属而形成的具有金属特性的混合物。①合金是混合物，而不是化合物。②形成合金的过程不是混合，也不是化合，是熔合。③合金中至少含一种金属。④合金的特性：比形成合金的金属硬度大、强度高、更耐腐蚀。但熔点比形成合金的金属熔点低。合金铁的合金铜合金焊锡钛和钛合金生铁钢黄铜青铜:成分含碳量2%~4.3%含碳量0.03%~2%铜锌合金铜锡合金铅锡合金备注不锈钢：含铬、镍的钢具有抗腐蚀性能紫铜为纯铜熔点低21世纪的重要金属材料，钛合金与人体有很好的“相容性”结论：合金相对纯金属有更优异的性能，所以用途更广。二、金属的化学性质：对比金属活动性的因素：发生反应的难易程度（反应条件）、反应的剧烈程度（反应速度）1.金属与氧气的反应(1)镁、铝：①在常温下能与空气中的氧气反应：2Mg+O22MgO4Al+3O2=2Al2O3②铝的抗腐蚀性能好的原因：铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化。(2)铁、铜①在常温下、干燥的环境中，几乎不与氧气反应，但在潮湿的空气中会生锈。②铁、铜在高温时能与氧气反应：3Fe+2O2Fe3O4；2Cu+O22CuO(3)金即使在高温时也不与氧气反应。2.金属与酸的反应：金属(H前)＋酸→盐＋H2↑（H后金属不能和酸反应生成氢气）Mg+H2SO4====MgSO4+H2↑Mg+2HCl====MgCl2+H2↑2Al+3H2SO4====Al2（SO4）3+3H2↑2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑Zn+2HCl====ZnCl2+H2↑Fe+H2SO4====FeSO4+H2↑Fe+2HCl====FeCl2+H2↑Cu不能和酸反应生成H2⑴描述现象时，需要注意：①如果有铁、铜元素参加反应，一定要注意溶液颜色的变化；②反应放热，但是只有镁和酸反应时放热现象明显。⑵相同质量的MgAlZnFe与足量的盐酸、稀硫酸反应，产生H2的量：AlMgFeZn相同质量的盐酸、稀硫酸与足量的MgAlZnFe反应，产生H2的量：Al=Mg=Fe=Zn以上两种情况下，产生H2的速率：MgAlZnFe3.金属与盐溶液的反应：金属（前）+盐（溶液）→金属（后）+盐例：Fe+CuSO4==Cu+FeSO4现象：铁表面出现红色物质，蓝色溶液变成淡绿色2Al+3CuSO4Al2(SO4)3+3Cu现象：铝表面出现红色物质，蓝色溶液变成无色Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag现象：铜表面出现银白色物质，无色溶液变成蓝色条件：①反应物中的金属比盐中金属活泼；②盐必须溶于水；③KCaNa除外4.置换反应：由一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应是置换反应。(当铁单质参加置换反应时，生成物中的铁元素呈+2价)注：⑴多种金属与同一化合物反应时，最活泼的金属先反应。如：Zn、Fe混合物同时放入到CuSO4（或稀H2SO4）溶液中，Zn先反应。⑵同一种金属与多种盐溶液反应时，先置换出最不活泼金属。如：Zn与FeSO4和CuSO4混合液作用时，先置换出Cu。5.常见金属在溶液中的活动性顺序：KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属活动性由强逐渐减弱(1)在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。(2)在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸（不可以用浓硫酸和硝酸）中的氢。(3)在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。6、设计实验证明金属活动性顺序的方法：⑴两种金属方法一：利用金属能否与酸反应以及与酸反应的剧烈程度来证明。方法二：利用金属于盐溶液之间的反应来证明。◆例：设计实验证明Fe比Cu活泼。方法一：将铁片和铜片分别放入相同浓度的盐酸，铁片上有气泡，铜片无。方法二：将铁片浸入CuSO4溶液中，过一段时间后，铁片上有红色物质覆盖。方法三：将铜片浸入FeSO4溶液中，无明显现象。⑵三种金属方法一：利用中间金属和两边金属的盐溶液反应方法二：利用两边金属和中间金属的盐溶液反应◆例：设计实验证明Fe、Cu、Ag活泼性。方法一：将Cu片分别插入FeSO4和AgNO3溶液中，前者无现象，后者铜片出现银白色物质。方法二：将Fe片和Ag片分别插入CuSO4溶液中，前者铁片出现红色物质，后者无现象。⑶四种金属利用四种金属和酸的反应速度和能否反应进行判断。◆例：设计实验证明Mg、Zn、Fe、Cu活泼性。（参考书本实验）三、金属资源的利用和保护金属资源除金、银等少数以单质形式存在外，其余都以化合物形式存在（原因：化学活泼性）工业上把用来冶炼金属的矿物叫矿石，矿石都是混合物。金属被开发和利用的先后与金属的活动性有关，越活泼利用越晚。1、铁的冶炼（1）原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2（2）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气常见的铁矿石有赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）（3）设备：高炉。（4）CO还原Fe2O3实验：现象：红色粉末变成黑色，石灰水变浑浊实验操作应注意：①先通CO，后加热，防止形成爆炸性气体，加热时爆炸；反应结束时待试管冷却后再停止通CO，防止高温的铁遇氧气重新氧化②因尾气CO有毒，应将CO用酒精灯燃烧或用气球收集备用2、铁的锈蚀（1）铁生锈的条件是：铁与O2、水接触（铁锈的主要成分：Fe2O3）（铜生铜绿的条件：铜与O2、水、CO2接触。铜绿的化学式：Cu2(OH)2CO3）（2）防止铁制品生锈的措施：①保持铁制品表面的清洁、干燥②表面涂保护膜：如涂油、刷漆、电镀等③制成不锈钢铁锈很疏松，且能吸水，因而铁锈应及时除去。而铝与氧气反应生成致密的氧化膜，从而阻止铝进一步氧化，因此铝具有很好的抗腐蚀性能。3、保护金属资源的途径：①防止金属腐蚀②回收利用废旧金属（还有另一种作用：防止污染环境）③合理开采矿物④寻找金属的代用品四：含杂质物质的化学方程式的计算化学方程式中所表示的各化学量，反映的是纯净物之间的数量关系，因此在计算时必须要把含杂质物质的质量换算成纯物质的质量，然后才能将其代入化学方程式计算。纯量与不纯量之间的相互换算：公式：纯净物的质量=混合物的质量×纯净物的质量分数（%）=混合物的质量纯净物的质量分数×100%纯净物的质量=纯净物的质量分数混合物的总质量×100%纯净物的质量