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第八单元金属和金属材料第一节金属材料金属材料：金属材料包括纯金属以及它们的合金。金属的物理性质在常温下一般为固态（汞为液态），有金属光泽（大多数金属呈银白色，铜呈紫红色，金呈黄色）；导电性、导热性、熔点较高、有延展性、能够弯曲、硬度较大、密度较大。金属之最地壳中含量最多的金属元素——铝人体中含量最多的金属元素——钙目前世界年产量最多的金属——铁（铁＞铝＞铜）导电、导热性最好的金属——银（银＞铜＞金＞铝）熔点最高的金属——钨熔点最低的金属——汞硬度最大的金属——铬密度最大的金属——锇密度最小的金属——锂金属的分类金属的应用物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但这不是唯一的决定因素。在考虑物质的用途时，还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利，以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。铜、铝——电线——导电性好、价格低廉钨——灯丝——熔点高铬——电镀——硬度大铁——菜刀、镰刀、锤子等汞——体温计液柱银——保温瓶内胆铝——“银粉”、锡箔纸合金：由两种或两种以上的金属或金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。合金是混合物。金属氧化物不是合金。目前已制得的纯金属只有90多种，而合金已达几千种。合金的硬度一般比组成它的纯金属的硬度大，抗腐蚀性强。合金的熔点一般比组成它的纯金属的熔点低。黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金。有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。重金属：如铜、锌、铅等轻金属：如钠、镁、铝等常见的合金：合金铁的合金铜合金焊锡钛和钛合金形状记忆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钛镍合金备注不锈钢是含铬、镍的钢，具有抗锈蚀性能。生铁较脆，钢铁具有韧性。生铁常制成暖气片。紫铜是纯铜熔点低见下具有形状记忆效应钛和钛合金：被认为是21世纪的重要金属材料，钛合金与人体具有良好的“相容性”，可用来造人造骨。钛和钛合金的优点：①熔点高、密度小；②可塑性好、易于加工、机械性能好；③抗腐蚀性能好。生铁和钢性能不同的原因：含碳量不同。第二节金属的化学性质金属与氧气的反应镁、铝：在常温下能与空气中的氧气反应：2Mg+O22MgO4Al+3O2=2Al2O3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。铁、铜在常温下、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。铁、铜在高温时能与氧气反应：3Fe+2O2Fe3O42Cu+O22CuO金即使在高温时也不与氧气反应。金属与酸的反应：活泼金属＋酸→盐＋H2↑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。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。常见金属在溶液中的活动性顺序：金属活动性由强逐渐减弱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。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。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。钾、钙、钠不符合这一条。它们会先和水反应生成碱和氢气，然后碱和盐反应。金属与盐溶液的反应：金属＋盐→另一金属＋另一盐（条件：“前换后，盐可溶”）在活动性顺序中，金属的距离大的，反应先发生。一个置换反应结束后，另一个置换反应才会发生。如在硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中加入锌粒，锌会先和硫酸铜反应，反应完毕后锌才和硫酸亚铁反应。“湿法冶金”的反应原理：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4Fe2+的盐溶液是浅绿色的，Fe3+的盐溶液是黄色的，Cu2+的盐溶液是蓝色的。比较Cu、Fe、Ag三种金属的活动性顺序使用铁、银和溶液，一次性得出结果：操作及现象：把铁、银分别放入硫酸铜溶液中，铁表面没有现象；而银表面会附着一层红色物质，并且溶液会由蓝色逐渐变为无色。使用铜、硫酸亚铁溶液和硝酸银溶液，一次性得出结果：操作及现象：把铜分别放入硫酸亚铁溶液和硝酸银溶液中，硫酸亚铁溶液没有现象；而在硝酸银溶液中，铜表面会附着一层白色物质，溶液由无色逐渐变为蓝色。选用试剂时，要根据金属活动性顺序表将三种金属排序，然后将排在中间的金属变成盐溶液，或者将排在两边的金属变成盐溶液，这样才能一次性得出结果。第三节金属资源的利用和保护矿石：工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。常见的矿石及主要成分：赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、黄铁矿（FeS2）、菱铁矿（FeCO3）、铝土矿（Al2O3）、黄铜矿（CuFeS2）、辉铜矿（Cu2S）等。铁的冶炼实验室——一氧化碳还原氧化铁工业——高炉炼铁设备：高炉（图见书17页）。原料：铁矿石（赤铁矿或磁铁矿）、焦炭、石灰石、（空气）。反应原理：C+O2CO2、CO2+C2CO、3CO+Fe2O32Fe+3CO2。石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅（SiO2）转变为炉渣（CaSiO3）。产品：生铁（实验室中“炼”出的铁不含碳，而工业生产中炼出的铁含碳）。含杂质的反应物或生成物的有关计算当参加反应的物质含杂质时，先要把含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量，再进行计算。一般利用该公式及其变形：%100不纯物质的总质量纯物质的质量纯度。【例题】1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少？【解法1】【解法2】设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为x。除去铁锈的方法物理方法：刀刮、砂纸打磨。化学方法：少量、多次地滴加稀盐酸或稀硫酸。防止铁制品生锈的方法保持铁制品的洁净、干燥；擦干后涂一层保护膜（作用：隔绝空气、防水）。具体方法如下：物理方法——刷漆（油漆或银粉）、涂油化学方法——电镀其它金属（铬或锌）、烤蓝制成不锈钢。金属资源的保护措施：①防止金属的腐蚀；②回收利用废旧金属；③有计划、合理地开采矿物；④寻找金属的代用品。（例如用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车外壳等）意义：节约金属资源和能源，降低金属的生产成本，减少对环境的污染。巩固练习：()1．铁所具有的物理性质是①延性②展性③导电性④传热性A．①②④B．②③④C．①②③④D．③④()2．下列各组物质反应时，剧烈燃烧，火星四射并生成黑色固体的是A．铁在氧气中燃烧B．镁在氧气中燃烧C．碳在氧气中燃烧D．硫在空气中燃烧()3．下列物质中，不属于合金的是A．球墨铸铁铁B．氧化锌C．不锈钢D．硅钢()4．生铁中碳的质量分数为A．0．3％～0．6％B．O．5％～2％C．2．0％～4．3％D．1％～2％()5．在下列条件中，铁最容易生锈的是A．仅与空气接触B．仅与水接触C．与空气和水同时接触D．不与空气和水接触()6．以下列矿石（括号内为各种矿石主要成分的化学式）为原料，通过高温冶炼制取金属，在所产生的废气中，对空气造成污染较少,并不易造成酸雨危害的是()7．下列物质中，铁元素化合价最低的是A．FeB．Fe2O3C．FeOD．FeS()8．在下列铁的化合物中，含铁量最高的是[相对原子质量：Fe-56，O-16，S-32]A．FeOB．Fe2O3C．Fe3O4D．FeS()9．用一氧化碳在高温下跟铁矿石反应冶铁，在这个反应里，CO作A．氧化剂B．还原剂C．催化剂D．既是氧化剂又是还原剂()10．下列有关铁的叙述中错误的是A．生铁是含杂质很多的铁合金B．不锈钢所含主要元素有Fe、Cr、C、Ni等C．铁能跟盐酸发生置换反应D．铁是构成血红蛋白的成分之一()11．下列有关铁的叙述不正确的是A．纯铁有银白色光泽，铁属于黑色金属B．生产和生活中用到的“钢铁”多为铁合金C．铁在氧气中燃烧生成黑色的氧化铁D．地壳中的铁均以化合物形式存在()12．血红蛋白的相对分子质量为68000，血红蛋白中铁的质量分数为O.33％，则平均每个血红蛋白分子中铁原子的个数是[相对原子质量：Fe-56]A．1B．2C．3D．4()13．在下列各种情况下，埋在地下的输油铸铁管道被腐蚀速度最慢的是A．在潮湿，疏松的土壤中B．在含铁元素较多的酸性土壤中C．在干燥、致密、不透气的土壤中D．在含砂粒较多，潮湿透气的土壤中()14．为了防止钢铁制品生锈，可采取的措施是①涂油②刷油漆③保持干燥④镀上其他金属⑤烤蓝⑥包塑料布A．①②③⑥B．③④⑤⑥C．②③④⑤D．①②③④⑤()15．下列反应方程式中正确的是A．4Fe+3O22Fe2O3B．2Fe+6HCl=2FeCl3+3H2↑C．3CuSO4+2Fe=Fe2(SO4)3+3CuD．Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑16．将足量混有水蒸气的二氧化碳气体依次通过下列方框中所示物质。试回答下列问题：(1)说明A、D处所发生的实验现象：A；D。(2)写出A、B、C、D处发生反应的化学方程式：A，B，C，D。第九单元溶液第一节溶液的形成1.溶液定义：一种或几种物质分散到另一种物质里，形成均一的、稳定的混合物，叫做溶液。基本特征均一性——指溶液中各部分的浓度和性质都相同。稳定性——外界条件不变（温度、压强不改变，溶剂不蒸发）时，溶质、溶剂不分层，也不会析出固体。溶液具有均一性、稳定性的原因：溶质以分子或离子的形式分散到水分子中。溶质由两部分组成——和。溶剂的定义：能溶解其他物质的物质叫做溶剂。溶质的定义：被溶解的物质叫做溶质。常见的溶剂有水、酒精、汽油。溶质可以有一种或多种，但溶剂只能有一种。溶质和溶剂在被分散前可以是固体、液体或气体。溶液、溶质、溶剂的质量关系：溶液的质量＝溶质的质量＋溶剂的质量（溶液的体积≠溶质的体积＋溶剂的体积）区分溶剂和溶质固体（或气体）与液体混合——固体（或气体）是溶质，液体是溶剂。液体和液体混合——质量小的为溶质，质量大的为溶剂。如果其中一种液体是水，那么水是溶剂。当两种物质完全反应后，新生成的物质是溶质，而析出的沉淀或产生的气体不是溶质，溶剂仍是水。例如锌溶于稀硫酸后，所得到的溶液中的溶质是硫酸锌。溶液的命名：“[溶质]的[溶剂]溶液”。如果没有指明溶剂，我们就认为水是溶剂。水和酒精能以任意体积互溶。探究水与乙醇能否互溶时，要先滴入红墨水（目的：为了显色，利于观察）。2.悬浊液、乳浊液与乳化作用悬浊液：由固体小颗粒分散到液体里形成的混合物叫做悬浊液。例如钡餐（硫酸钡的悬浊液）、粉刷墙壁用的涂料、黄河水都是悬浊液。乳浊液：由小液滴分散到液体里形成的混合物叫做乳浊液。例如在农业上，一般把不溶于水的液体农药配制成乳浊液。悬浊液和乳浊液都不是溶液，不具备均一、稳定的特征。洗涤剂具有乳化作用。用洗涤剂洗衣服时，油污没有溶解在水中，没有形成均一、稳定的溶液。用洗涤剂和汽油洗衣服的区别：汽油——用汽油洗衣服时，油污能溶解在汽油里，形成溶液，随着汽油挥发油污就能被带走。洗涤剂——洗涤剂具有乳化作用，它能使油污分散成无数细小的液滴，随水流去。3.溶解时的吸热或放热现象扩散过程——溶质的分子（或离子）向水中扩散——吸收热量。水合过程——溶质的分子（或离子）和水分子作用，生成水合分子（或水合离子）——放出热量。如果扩散过程吸收的热量小于水合过程放出的热量，溶液的温度就会升高。（例如氢氧化钠固体、浓硫酸）如果扩散过程吸收的热量大于水合过程放出的热量，溶液的温度就会降低。（例如硝酸钾）氯化钠等溶于水时，不会有明显的吸热、放热现象。氧化钙与水反应放出大量的热。有的实验为了节省能源，可以采用氧化钙和水反应来提高温度。第二节溶解度1.饱和溶液与不饱和溶液定义：在一定温度下，向一定量溶剂里加入某种溶质，当溶质不能继续溶解时，所得到的溶液叫做饱和溶液；还能继续溶解的溶液，叫做不饱和溶液。判断溶液是否饱和的方法：继续加入该种溶质，如果该物质的质量减少，那么溶液是不饱和溶液；如果该物质的质量不变，那么溶液是饱和溶液。