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第八单元金属和金属材料课题1金属材料1、金属材料及其发展史（1）金属材料：金属材料包括纯金属以及它们的合金。（2）金属材料的发展简史。①商朝（青铜器）→春秋（冶铁）→战国（冶钢）→一百多年前（使用铝）②现在世界上年产量居前三位的金属依次为：铁、铝、铜。2、金属的物理性质（1）共性：在常温下，大多数金属都为固态，有金属光泽，具有优良的导电性、导热性、延展性、机械加工性能。（中考常考填空题，一般结合生活举例来考）（2）特性：常温下，绝大多数金属是固体，汞呈液态；大多数金属呈银白色，但铜呈紫红色，金呈黄色。（3）用途:由金属本身的性质、价格、资源、是否美观、使用是否便利、是否便于回收和环保等因素决定。a)铜、铝——电线——导电性好、价格低廉b)钨——灯丝——熔点高c)铬——电镀——硬度大d)铁——菜刀、镰刀、锤子等e)汞——体温计液柱f)银——保温瓶内胆g)铝——“银粉”、锡箔纸3、金属之最：（中考选择题的选项）（1）铝：地壳中含量最多的金属元素。（2）钙：人体中含量最多的金属元素。（3）铁：目前世界年产量最多的金属（铁铝铜）。（4）银：导电、导热性最好的金属（银铜金铝）。（5）铬：硬度最高的金属。（6）钨：熔点最高的金属。（7）汞：熔点最低的金属。（8）锇：密度最大的金属。（9）锂：密度最小的金属。4、金属的分类5、合金（1）概念：在金属中加热熔合某些金属或非金属，就可以制得具有金属特性的合金。合金是混合物。（2）一般来说，合金与组成它们的纯金属相比，其强度和硬度比组成它的纯金属的高，熔点比组成它的纯金属的熔点低，抗腐蚀性能更好。（中考常考简答题）（3）常见的合金：铁合金：生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金。生铁的含碳量比铁高，因此有“生铁炼钢”，发生的化学方程式为：C+O2点燃CO2比较合金和纯金属的硬度：将它们互相刻画。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、铝等合金铁的合金铜合金焊锡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。紫铜是纯铜熔点低具有形状记忆效应（4）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：（每年都在中考考试大纲中出现，年年专家预测要考，但一直没考过，所以该背还是要背。）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。课题2金属的化学性质1、大多数金属可与氧气的反应2Mg+O2=2MgO(银白色的镁条表面会逐渐变暗，生成白色固体）4Al+3O2=2Al2O3（银白色的表面逐渐变暗，生成一层致密的保护膜）3Fe+2O2Fe3O4（现象：剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成点燃黑色固体）2Cu+O22CuO（现象：铜丝表面逐渐变成黑色）（1）为什么铝具有很好的抗腐蚀性？常温下，铝在空气中与氧气反应，其表面生成了一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化。（中考简答题）（2）“真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不能与氧气反应，金的化学性质极不活泼。2、金属（Mg、Al、Zn、Fe）与盐酸、稀硫酸的反应金属+酸=盐+氢气（置换反应）（1）、镁和稀盐酸稀盐酸、反应Mg+2HCl=MgCl2+H2↑（该反应放热，串第9.10单元出综合题）Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑（2）、铝和稀盐酸、稀硫酸反应2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑（3）、锌和稀盐酸、稀硫酸的反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑（实验室制取氢气的化学方程式）Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑（4）、铁和稀盐酸、稀硫酸反应Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑Fe+2HCl=FeCl2+H2↑3、置换反应：△（1）、概念：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物的反应。（2）、特点：反应物、生成物都是两种；物质种类分别是单质与化合物。（3）、当铁单质参加置换反应时，生成物中的铁元素呈+2价3：金属活动性顺序（1）金属与化合物溶液的反应实验现象反应的化学方程式①铁丝侵入硫酸铜溶液中铁丝上有红色的物质生成，溶液由蓝色变为浅绿色。Fe+CuSO4=Cu+FeSO4“湿法治铜”的反应原理②铝丝侵入硝酸银溶液中铝丝上有银白色物质析出，Al+3AgNO3=Al(NO3)3+3Ag③铜丝侵入硝酸银溶液中铜丝上有银白色物质析出，溶液由无色变为蓝色。Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag④铜丝侵入硫酸铝溶液中无变化不反应（2）、金属+盐→另一金属+另一盐（置换反应条件：“前换后，盐可溶”）3、常见金属活动性顺序：（中考常考点，卷面分值在2-8分）KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu金属活动性由强逐渐减弱在金属活动性顺序里：（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、稀硫酸中的氢（不可用浓硫酸、硝酸）。（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的盐溶液中置换出来。（K、Ca、Na除外）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。(例如：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,NaOH+HCl=NaCl+H2O)（4）将多种金属放入同一种金属的盐溶液或将一种金属放入多种金属的盐的混合溶液时，反应应遵守“前换后”原则外，还同时遵循“远距离先置换”的规律。▓如;将铁和铜同时放入硝酸银溶液中，铁先与硝酸银发生置换反应；将铁同时放入硝酸铜和硝酸银的混合溶液中，铁先与硝酸银溶液发生置换反应，后与硝酸铜溶液发生置换反应。课题3金属资源的利用和保护1、金属资源在自然界的存在（1）金属资源的存在形式地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余都以化合物形式存在。(2)常见矿石矿石：工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。名称赤铁矿磁铁矿黄铁矿菱铁矿铝土矿主要成分Fe2O3Fe3O4FeS2FeCO3Al2O32、铁的冶炼（1）：一氧化碳还原氧化铁的实验①原理：3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2（或4CO+Fe3O4高温3Fe+4CO2）（2）实验装置（3）实验现象玻璃管中的红色粉末变为黑色（若玻璃管内为Fe3O4，则无现象，因为Fe3O4与Fe均为黑色），洗气瓶中澄清石灰水变浑浊，玻璃导管尖嘴处产生蓝色火焰。（4）：实验注意事项①实验开始先通入一氧化碳排尽玻璃管中的空气，以免加热时发生爆炸。②实验结束时先停止加热，继续通入一氧化碳至温度降低到室温，防止生成的铁在高温时被氧化，同时防止石灰水进入灼热的玻璃管内。③尾气处理：一氧化碳有毒，实验装置中必须有尾气处理装置。一般采用一下两种方法：点燃和收集：另外还可以直接将导管转向酒精喷灯（即可防止CO污染空气，又能充分利用尾气燃烧放出的热量，节约能源）3：高炉炼铁（工业炼铁）（1）原料：铁矿石（赤铁矿或磁铁矿）、焦炭、石灰石、空气（2）设备（3）炉内的反应①C+O2CO2、②CO2+C2CO③3CO+Fe2O32Fe+3CO2或4CO+Fe3O4高温3Fe+4C（4）高炉炼铁中两种重要原料的作用燃烧放热，提高炉温①焦炭提供还原剂CO②石灰石：将铁矿石中的SiO2转变为炉渣。（5））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】1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：1000tⅹ80％=800t设：800t氧化铁理论上可以炼出的铁的质量为x。3CO+Fe2O32Fe+3CO2160112800tx112160=xt800x=560t折合为含铁96％的生铁的质量为：560tⅹ96％=583t答:略【解法2】设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为x。3CO+Fe2O32Fe+3CO21601121000tⅹ80％xⅹ96％112160=%98%801000xxtxx=583t答：略4：金属资源保护（1）金属的腐蚀和防护实验操作一周后观察到只有A中的铁钉生锈，而B、C中铁钉均无变化，请回答下列问题：①在B试管中蒸馏水需要煮沸并覆盖一层植物油的目的是排除水中溶解的氧气，防止铁钉与氧气接触.②实验A和实验B对比，证明了铁钉生锈需要接触氧气。③某同学将A试管中生锈的铁钉浸入装有足量的稀盐酸的试管中，发现溶液颜色由无色逐渐变成黄色，这是因为Fe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O（用化学方城式）；一段时间后，该同学发现试管中有气泡产生，这气体是H2。结论:铁制品锈蚀的过程，实际是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。（2）防止铁制品生锈的方法a)保持铁制品的洁净、干燥；b)擦干后涂一层保护膜（作用：隔绝空气、防水）。具体方法如下：i.物理方法——刷漆（油漆或银粉）、涂油ii.化学方法——电镀其它金属（铬或锌）、烤蓝c)制成不锈钢。（3）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。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=F