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-金属和金属材料导学案-第 8 页第八单元 金属和金属材料课题1 金属材料【学习目标】1了解常见金属的物理性质，知道物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但不是唯一的决定因素。2认识在金属中加热熔合某些金属或非金属可以制得合金，知道生铁和钢等重要合金，以用合金比纯金属具有更广泛的用途。3学会运用观察的方法从图表中获取信息，在交流与讨论中提高综合分析问题的能力。【学习重点】金属材料的物理性质及用途影响因素：合金的定义及性能【学习过程】自主学习（知识回顾）（温馨提示：以下内容与我们的生活和将要学习的新知识联系密切，请认真思考填写）1用化学符号表示：（1）元素名称金铜铁铅钠镁钙汞锌钾锰银元素符号（2）在暖瓶胆夹层内的银白色金属是 ；常用来作导线的金属是      ；白炽灯泡内的灯丝通常是由          制成的；温度计中填充的金属是            。（3）地壳中居于前四位的元素是             ，含量最多的金属元素是            。2天然存在最硬的物质是         ，由此性质，决定它可用于                等。3我国文物“司母戊大方鼎”证明早在商代，中国就开始使用     器，春秋旧中国时已经开始冶铁，而铝的应用只有100多年的历史。由此可知人类利用金属铁、铝、铜、由早到晚的时间顺序是         。4物质的物理性质包括： 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 等等。（新知自学）纯金属：（学习引导：自学课本2-3页图表，结合生活经验，填写）1金属材料包括       和          ；目前世界年产量前三位的金属是              。2金属使用的历史：由青铜器时代到      年代，然后到铝制品时代。由于铝的     小和良好    性，现在世界上产量已超过铜，位于      之后，居         位3铁、铝等大多数金属都显    色，但铜却呈     色；在常温下，大多数金属是固体，但汞却是   体。（学习导引：看书第4页资料部分，了解“金属之最”，填写、记忆）4导电性最强的金属是      ；硬度最大的金属        ；熔点最高的金属        ；目前，世界年产量最高的金属              。地壳中含量最高的金属元素      ；熔点最低的金属      ；人体中含量最高的金属元素         以此为例，你能写出两例“非金属之最”吗？                                      。合金：（学习导引：请带着以下问题，预习课本4-5页后填空）5什么是合金？常见的合金有哪些？合金的性能与纯金属有什么不同？（1）在金属中加热熔合某些         或         ，就可以制得具有              特征的合金。可见，合金一定是     物。（2）生铁和钢都是          的合金，其中生铁的含碳量是            ，钢的含碳量是           ，所以生铁和钢的主要区别是             。（3）纯金属和性质往往比较单一，制成合金后组成的改变，使得合金性能也随之改变。合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更        （填“高”或“低”），抗腐蚀性等也更    （填“好”或“差”）。因而更容易适合于不同的用途。（学习导引：阅读课本第6页表8-2及下面的文字内容，了解常见合金名称、用途等）（4）       被认为是21世纪的重要金属材料，可用来作人造骨，因其      小、可塑性好、     等优点广泛应用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工等方面。 合作探究考试要求：了解金属的物理特性，能区别金属与非金属；认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用了解常见金属的特性及其应用，知道合金的特性及应用，知道生铁和钢等金属的重要合金。一、金属材料（考点一）1、金属材料 纯金属（90多种）合金 （几千种）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，金为黄色）（3）有良好的导热性、导电性、延展性、一定的韧性二、合金（考点二）：由一种金属跟其他一种或几种金属（或金属与非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。(注：混合物) ：一般说来，合金的熔点比各成分低，硬度比各成分大，抗腐蚀性能更好合金铁的合金铜合金焊锡钛和钛合金形状记忆金属生铁钢黄铜青铜: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：含铬、镍的钢具有抗腐蚀性能紫铜为纯铜熔点低注：钛和钛合金：被认为是21世纪的重要金属材料，钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨等。 （1）熔点高、密度小 优点 （2）可塑性好、易于加工、机械性能好（3）抗腐蚀性能好【达标检测】1人类的生产和生活中离不开金属材料。通常所说的“金属材料”，既包括纯金属，也包括各种合金。下列金属材料不属于合金的是（    ）A青铜    B生铁  C紫铜     D焊锡2.生铁和钢的主要区别是A.是否为纯净物B.含碳量不同 C.机械强度不同 D.铸造性不同3.铜的下列用途中，主要与化学性质有关的是A.制火锅B.塑造铜像 C.制造电线D.制硫酸铜4.国际互联网上报道：“目前世界上有近20亿人患有缺铁性贫血。”这里的“铁”是指A.铁单质B.铁元素 C.四氧化三铁D.三氧化二铁5.已知铁的一种氧化物，其中含氧元素的质量分数为30%，则这种铁的氧化物的化学式为A.FeOB.Fe2O3 C.Fe3O4D.无法判断6下列金属中导电性能最好的是 （    ）A铜   B铝  C铁     D银7一种新兴的金属由于其密度小，延展性好，耐腐蚀性强，它和它的合金在航海、航空和化学工业中正逐步取代铝和铝合金而被广泛应用。该金属是（ ）A锌    B钛  C镁     D锰二、填空和简答题8.金属具有很多的共同的_。例如，常温下它们都是_(汞除外)，有金属光泽，大多数为电和热的_，有延展性，密度_，熔点_。课题2 金属的化学性质【学习目标】：1、 知道铁、铜、铝等金属与氧气的反应。2、 初步认识常见金属与酸的置换反应。3、 识记金属活动顺序表，能利用金属活动顺序判断金属活动性的强弱，并能设计实验证明金属活动性的强弱。【教学过程】一、自主学习： A、 写出下列反应的化学方程式，并写出现象1、镁在空气中燃烧 2、铝在空气中生成致密氧化铝保护膜 3、铁在氧气中燃烧 4、铜在空气中加热 5、实验室用锌与稀硫酸制取氢气的 B、思考下列问题1、“真金不怕火炼”是金在高温下也不与 反应，说明金的 （填“物理”、“化学”）性质非常稳定。2、铝的化学性质很活泼，为什么通常铝制品却很难腐蚀？为什么不宜用钢刷、沙等来擦洗铝制品？C、置换反应 举例： 探究学习考试要求 知道常见金属与氧气及常见酸的反应初步认识置换反应，并能解析常见的化学反应能用金属活动顺序对有关置换反应作简单的判断，并能解析常见的化学反应考点一、金属的化学性质1、大多数金属可与氧气的反应2Mg +O2 2MgO 2Mg +O2 2MgO 注：MgO：白色固体4Al +3O2 2Al2O3 4Al +3O2 2Al2O3 注：Al2O3：白色固体3Fe +2 O2 Fe3O4 2Cu + O2 2CuO 注：CuO：黑色固体注意：、虽然铝在常温下能与氧气反应，但是在铝表面生成了一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止了反应的进行，所以铝在常温下不会锈蚀。、“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 + 酸 盐 + H2 置换反应（条件：活动性：金属H ）H2SO4 + Mg MgSO4 + H2 2HCl + Mg MgCl2+ H2现象：反应剧烈，有大量气泡产生，液体仍为无色3H2SO4 + 2Al Al2(SO4)3 + 3H2 6HCl + 2Al 2AlCl3+ 3H2现象：反应剧烈，有大量气泡产生，液体仍为无色H2SO4 +Zn ZnSO4 + H2 2HCl +Zn ZnCl2 + H2现象：反应比较剧烈，有大量气泡产生，液体仍为无色H2SO4 + Fe FeSO4 + H2 2HCl + Fe FeCl2+ H2现象：反应比较缓慢，有气泡产生，液体由无色变为浅绿色当一定质量的金属与足量的稀盐酸（或硫酸）反应时，产生的氢气质量与金属质量的关系：×M(金属)生成物中金属元素的化合价金属的相对原子质量一价金属相对原子质量法：M(H2) = 3、金属 + 盐 另一金属 + 另一盐 置换反应（条件：参加反应的金属化合物中金属元素） Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 (“湿法冶金”原理)现象：铁钉表面有红色物质出现，液体由蓝色变为浅绿色2Al + 3CuSO4 Al2(SO4)3 + 3Cu 现象：铝丝表面有红色物质出现，液体由蓝色变为无色 Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag 现象：铜丝表面有银白色物质出现，液体由无色变为蓝色。 注意：CuSO4溶液：蓝色 FeSO4 、FeCl2溶液：浅绿色Fe在参加置换反应时，生成+2价的亚铁盐。考点二、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、生成物都两种；物质种类是单质与化合物考点三、常见金属活动性顺序：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au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（）位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢元素（不可用浓硫酸、硝酸）（）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。（除K、Ca、Na）【达标检测】1.下列矿石的主要成分表达错误的是A.黄铁矿(FeS2)B.菱铁矿(FeCO3) C.黄铜矿(CuFeS2)D.辉铜矿(CuS)2.某金属放入稀硫酸中，不产生气泡，该金属可能是A.Mg B.Al C.ZnD.Ag3.将一枚洁净的铁钉浸入稀硫酸中，下列叙述中正确的是铁钉表面产生气泡 液体由无色逐渐变为浅绿色 铁钉的质量减轻 液体的质量减轻A.B. C.D.4.下列反应符合事实的是A.4Fe+3O22Fe2O3 B.2Fe+6HCl=2FeCl3+3H2C.Fe+H2SO4=FeSO4+H2 D.2Fe+3CuSO4=Fe2(SO4)3+3Cu5.用相同质量的锌和铁分别跟足量稀盐酸反应，反应情况见图(横坐标t表示反应时间，纵坐标m表示生成氢气的质量)，其中符合实际的是6.有A、B两块等质量的铁，将A浸入稀硫酸中，同时将B浸入硫酸铜溶液中，过一会儿，同时取出晾干，两块铁的质量mA、mB应该是A.mAmB B.mAmB C.mA=mBD.mAmB7.把A、B两块质量相等的铁片分别放进盛有等质量，等质量分数的盐酸和硫酸的两个烧杯中，两烧杯分别放在一天平的左右两个托盘上。充分反应后铁片都有剩余，则天平指针A.偏向盐酸一边B.偏向硫酸一边 C.无法判断D.天平平衡8.X、Y、Z三种金属及其化合物间可发生如下化学反应：Y+ZCl2=Z+YCl2 X+ZCl2=Z+XCl2 Y+2HCl=YCl2+H2 X+HCl 不反应则X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是A.ZYXB.XYZ C.YXZD.YZX9.通过对金属和金属材料的学习，你认为下列做法正确的是A.将硫酸铜溶液盛放在铁桶里B.要制取2 g氢气，用56 g生铁与足量的稀硫酸反应C.将裸露的铁管埋在潮湿的土里D.将锌镀在铁的表面，以保护铁不受腐蚀课题3 金属资源的利用和保护【学习目的】1.知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。2.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。 3.了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。 4.知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属等金属资源保护的重要性。【学习过程】一、自主学习【阅读】课本15页21页，完成以下题目：1、炼铁的原理 ；主要反应的化学方程式 ；原料 ；设备 。2、铝的化学性质比铁活泼，为什么在现实生活中，铝不需要油漆，而铁需要？3、铁制品锈蚀，实际上是铁与空气中的 、 等发生的化学反应。铁锈的主要成分是 。铁锈的特点是很 ，不能 等反应，因此它可以全部被锈蚀。4、铁生锈是铁和空气中的什么物质发生化学反应？铁锈的成分是什么？如何防止铁生锈？5、金属资源如何保护？请举出你身边的一些例子。6、金属资源的保护措施： ， ， ， 。探究学习考试要求知道一些常见的铁矿和铝矿了解从铁矿石中将铁还原出来的方法了解防止金属腐蚀的简单方法知道废弃金属对环境的污染，认识回收金属的重要性考点一、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 2Fe + 3CO22、现象：红色粉末逐渐变为黑色，产生的气体能使澄清的石灰水变浑浊。3、书上图8-20需注意：先通CO再加热的目的：排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合，可能会发生爆炸。实验完毕后继续通入CO的目的；防止氧化铁被还原成铁后,在较高的温度下重新被氧化尾气的处理：因为CO有毒，所以尾气中的CO气体要经过处理，变成无毒的气体。可点燃使其生成无毒的二氧化碳气体。4、原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气常见的铁矿石有磁铁矿（主要成分是Fe3O4 ）、赤铁矿（主要成分是Fe2O3 ）5、石灰石的作用：除去铁矿石中的二氧化硅考点二、含杂质化学反应的计算含杂质的物质质量与纯物质质量的转化：纯物质的质量含杂质的物质质量×纯物质的纯度考点三、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·XH2O） （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：保持铁制品表面的清洁、干燥表面涂保护膜：如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等改变铁的单一结构，制成不锈钢（3）铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，因此铁制品可以全部被锈蚀。因而铁锈应及时除去。（4）铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性能。考点四、金属资源的保护和利用: 防止金属腐蚀1、保护金属资源的途径： 合理开采矿物 回收利用废旧金属 寻找金属的代用 2、意义：节约金属资源，减少环境污染【达标检测】1.下列关于回收铝饮料罐说法不正确的是A.回收铝饮料罐可以节约金属资源B.回收铝饮料罐可以节约能源C.回收铝饮料罐可以减少对环境的污染D.回收一个铝饮料罐比制造一个铝饮料罐要贵2. 在面盆、痰盂等铁制品表面烧制搪瓷的目的是A.增大硬度防止撞坏 B.增大厚度防止磨损C.防止铁生锈且美观 D.美观和杀菌消毒作用3. 下列铁制品在使用和保存时的注意事项，不正确的是A.避免长期接触潮湿空气 B.用铁制品盛装食醋C.应保持铁制品表面洁净、干燥 D.为防止机床生锈，在机床表面涂油二、填空和简答题4.用赤铁矿(主要成分Fe2O3)为原料，炼铁的主要反应的化学方程式是_。在这一反应中，铁元素的化合价由_价变为_价。5.将铁钉钉入木制品时，有经验的木匠习惯用口水将铁钉润湿，这样做的目的是：_。6.根据下列化合物与单质相互转化的关系回答：(1)若乙的溶液是浅绿色，Y是红色固体，则X是_，如：(用化学方程式表达)_(2)在常温下若乙是气体，则X是_，如：(用化学方程式表达)_ _(3)在常温下若甲是固体，乙是无色液体，则X是_，如：(用化学方程式表达)_三、探究题7同学们一起探究铝、铁、铜三种金属的活动性，小刚同学设计了用铜丝、铁丝、铝丝和稀盐酸，只用一只试管，取一次盐酸的探究方案。请你和他们一起完善下表的探究方案并回答有关问题。(1)填表实验步骤观察到的现象在试管中取少量盐酸，插入铁丝，充分作用。_ 在所得的溶液中，插入 ，充分用。无明显现象在所得的溶液中插入 ，充分作用。 结论：金属活动性Al Fe Cu(2)将铝丝插入前应进行的操作是 ；(3)小华同学认为在小刚设计的方案中，只要补充一个实验，就可得出Al Fe H Cu的结论。小华要补充的实验是 ；(4)小强同学认为要得到Al Fe H Cu的结论，不必做补充实验，只需将小明同学方案中插入金属的顺序调整即可，你认为调整后插入金属的顺序是 。 8欢欢同学对金属铁的相关知识开展了研究性学习。（1）实地调查铁制品锈蚀情况如下：调查内容掉漆的自行车露天堆放的钢筋洗净并擦干的菜刀镀铬的铁质水龙头铁制品锈蚀情况长时间风吹雨淋掉漆的地方出现锈迹时间长了钢筋表面出现锈层菜刀放置较长时间也不生锈龙头较长时间不生锈由调查结果可知：铁生锈实际上是铁与 和 等发生反应的过程。 （2）她提出了保护金属资源的下列建议，正确的是 （填字母序号）。 A.防止铁制品锈蚀 B.回收利用废旧铁制品 C.任意开采铁矿石 （3） 通过进一步探究铁与硫酸铜溶液反应的实验，可以比较铁与铜的金属活动性强弱，请写出该反应的化学方程式 ，该反应类型属于 反应。 9.利用下图装置可做CO还原Fe2O3，的实验，并检验该反应生成的气体产物。已知由A装置制取的CO气体中混有少量的CO2。从环保角度考虑，对以上装置的改进措施是 。 四. 计算题： 10. 某炼铁石每日生产含碳3%的生铁560t，问该厂每天至少需要含氧化铁80%的赤铁矿石多少吨？