金属和金属材料知识点归纳.doc

九年级化学第八单元金属和金属材料学问点第一课时金属材料一金属 1金属材料金属材料包括纯金属和它们的合金。人类从石器时代进入青铜器时代，继而进入铁器时代，100 多年前才开头使用铝。铁、铝、铜和它们的合金是人类使用最多的金属材料，世界上年产量最多 的金属是铁，其次是铝铝的密度小，抗腐蚀性强，在当今社会被广泛使用2金属的物理性质金属具有很多共同的物理性质：常温下金属都是固体汞除外，有金属光泽，大多数金属是电和热的优良导体，有延展性，能够弯曲，密度大，熔点高。 金属除具有一些共同的物理性质外，还具有各自的特性，不同种金属的颜色、硬度、熔点、导电性、导热性等物理性质差异较大。 铁、铝、银、铂、镁等金属呈银白色，铜却呈紫红色，金呈黄色。 常温下，铁、铝、铜等大多数金属是固体，但体温计中的汞俗称水银 却是液体。3 . 金属之最 地壳中含量最高的金属元素是铝其次是铁。人体中含量最高的金属元素是钙。 目前世界上年产量最高的金属是铁。 导电，导热性最好的金属是银较好的有铜、金、铝。 密度最大的金属锇密度较大的金属有金、铅。 密度最小的金属是锂密度较小的金属有铝、镁等。 熔点最高的的金属是钨，熔点最低的金属是汞。为什么？熔点较低的金属是锡 硬度最大的金属是铬，硬度较小的金属有铅 Pb。4影响物质用途的因素争辩： 为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制？铅硬度小，铅有毒。 银的导电性比铜好，但电线一般用铜制而不用银制，缘由是银的价格昂贵， 资源稀有。 为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？假设用锡的话，可能会消灭什么状况？钨的熔点高，锡的熔点低，用锡做灯丝会熔化。 为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬?假设镀金怎么样？铬的硬度大，不生锈，金虽然美观但价格高。 在制造保险丝时，则要选用熔点较低的金属。为什么? 在制造硬币时，要选用光泽好、耐磨、耐腐蚀易加工的金属。为什么？ 结论：物质的性质在很大程度上打算了物质的用途，但这不是唯一的打算因素，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。二. 合金1. 合金：合金是由一种金属跟其他金属或非金属熔合而形成的具有金属特性的物质。合金至少含一种金属，也可含多种金属。留意：1合金是金属与金属或金属与非金属的混合物。（2） 合金的很多性能与组成它们的纯金属不同，使合金更简洁适合不同的用途。（3） 日常使用的金属材料，大多数为合金。（4） 金属在熔合了其它金属和非金属后，不仅组成上发生了变化， 其内部组成构造也发生了转变，从而引起性质的变化。2. 合金的形成条件：其中任一金属熔点不能高于另一金属沸点当两种金属形成合金时。3. 合金与组成它们的纯金属性质比较。下面是黄铜和铜片，焊锡和锡，铝合金和铝线的有关性质比较：性质比较黄铜铜焊锡锡铝合金铝光泽与颜黄色紫红色深灰色银白色银白色银白色色有光泽有光泽金属光泽有光泽有光泽有光泽硬度比铜大坚韧硬度大质软坚硬质软熔点比铜低较高比锡低较低比铝低较高合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高黄铜比铜更硬，焊锡比锡硬，抗腐蚀性能等更好；颜色更明媚,有些合金的熔点比纯金属更低如：保险丝熔点很低4. 几种常见合金（1） 铁合金：主要包括生铁和钢，它们的区分是含碳量不同，生铁含碳量2%-4.3%，钢的含碳量为0.03%2%。钢比生铁具有更多的优良性能，易于加工，用途更为广泛。（2） 铝合金：铝中参与镁、铜、锌等金属形成合金。广泛应用于制造飞机、舰艇和载重汽车等，可增加它们的载重量以及提高运行速度，并具有抗海水腐蚀、避磁性等特点。（3） 铜合金：黄铜：铜、锌的合金；青铜：铜、锡的合金； 白铜：铜、镍的合金。（4） 钛和钛合金：被认为是 21 世纪的重要金属材料。性质：熔点高、强度大、密度小、可塑性好、易于加工，机械性能好， 抗腐蚀性能格外好，与人体具有很好的“相容性”，又称亲生物金属。用途：喷气式发动机、飞机机身、人造卫星外壳、火箭壳体、医学补形、造纸、人造骨、海水淡化设备、海轮、舰艇的外壳等。 锰钢:(韧性好、硬度大)用于钢轨、挖掘机铲斗、坦克装甲、自行车架。课外阅读：P7 页外形记忆合金家庭小试验：P8 页 淬火与回火课题二金属的化学性质一. 金属与氧气的反响金属条件反响方程式现象常温下在空气中Mg2MgO2 =2MgO银白色镁条在空气中外表渐渐变暗，生成白色固体。点燃时在空猛烈燃烧，发出刺眼点燃气中或在氧气的白光，生成一种白2MgO2 =2MgO中色固体。银白色的外表渐渐常温下在空气中Al点燃时在氧气中4Al+3O2=2Al2O3点燃4Al+3O2=2Al2O3变暗，生成一层致密的薄膜。猛烈燃烧，放出大量的热和刺眼的白光， 生成白色固体。常温下，枯燥的空气常温下，在潮Fe湿的空气中铁与空气中的氧气和水共同作用下会生成暗红色疏松的物质铁锈Fe2O3·H2O在氧气中点燃点燃3Fe2O2 =Fe3O4猛烈燃烧，火星四射， 放出热量，生成一种黑色固体。常温下，枯燥Cu的空气铜丝外表渐渐变为黑加热时2CuO2 =2CuO色在潮湿的空气铜外表生成一层绿中2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3色物质Au、即使在高温下也不与氧气反响“真金不怕火炼”。Ag结论：大多数金属都能与氧气反响，但反响的难易和猛烈程度不同。Mg、Al 等在常温下就能与氧气反响；Fe、Cu 等在常温下几乎不能单独与氧气反响，但在点燃或加热的状况下可以发生反响；Au、Ag 等在高温时也不与氧气反响。1. 依据金属与氧气反响的难易和猛烈程度不同可以知道金属的活泼性。以上事实说明： 镁，铝较活泼；铁，铜次之；金,银最不活泼。2. 铝具有很好的抗腐蚀性能，缘由是铝在空气中与氧气反响，其外表生成一层致密的氧化铝Al2O3薄膜，能阻挡铝被进一步氧化。二.金属与酸的反响金现象反响的化学方程式属稀盐酸稀硫酸稀盐酸稀硫酸猛烈反响，产生大量气泡，溶液仍为无色，试镁管壁发热，生成的气体Mg2HCl =MgCl2H2Mg H2SO4=MgSO4H2能燃烧，火焰呈淡蓝色。反响比较猛烈，产生大锌Zn2HCl =ZnCl2H2ZnH2SO4=ZnSO4量气泡，溶液仍为无色，H2试管壁发热，生成的气体能够燃烧并且产生淡蓝色火焰。反响缓慢，有气泡产生，溶液由无色渐渐变为浅铁绿色，生成气体能燃烧Fe2HCl =FeCl2H2FeH2SO4 =FeSO4H2并且产生淡蓝色火焰。铜不反响结论：Mg、Zn、Fe 的金属活动性比铜强，它们能置换出稀硫酸或稀盐酸中的氢。1. 金属能与酸反响注：酸一般是指稀盐酸和稀硫酸有些金属的化学活动性比氢强，如 Mg、Al、Zn、Fe 等，它们都能与稀盐酸、稀硫酸反响放出氢气；但有些金属比氢的活动性弱，它们不能与酸反响，如 Cu、Ag 等。当铁与酸反响时，生成物为价的铁，而不是价的铁。2要求写：Mg,Al,Zn,Fe 分别与稀盐酸，稀硫酸反响的化学反响方程式。 Mg+2HCl=MgCl2+H22Al+6HCl=2AlCl3+3H2Mg+H2SO4=MgSO4+H2 2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2 Zn+2HCl = ZnCl2+H2Fe +2HCl = FeCl2+H2Zn+H2SO4= ZnSO4+H2 Fe +H2SO4= FeSO4+H2三金属能与某些化合物的溶液反响：试验操作现象反响的化学方程式质量变化应用铁丝浸入硫酸铜溶液中铝丝浸入硫酸铜溶液中铜丝浸入硝酸银溶液中浸入溶液的铁钉外表掩盖一层紫红色的物质，溶液由蓝色渐渐变为浅绿色浸入溶液的铝丝外表掩盖一层紫红色的物质，溶液由蓝色渐渐变为无色浸入溶液的铜丝外表掩盖一层银白色的物质，溶液由无色渐渐变为蓝色FeCuSO4= Cu FeSO42Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3CuCu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag金属质量增加，溶液质量削减金属质量增加，溶液质量削减金属质量增加，溶液质量削减不能用铁制品放硫酸铜溶液或农药波尔多液铜丝浸入硫酸铝溶液中结论：1.以上四种金属的活动性由强到弱的挨次为：Al>Fe>Cu>Ag2. 活泼性强的金属能把活泼性弱的金属从其化合物溶液中置换出来。留意 1.此类反响确定在溶液中进展，不溶于水的化合物一般不与金属反响。2. K、Ca、Na 活动性格外强，但不能用它们置换化合物中的金属，由于它们能同溶液中的水猛烈反响。只有活动性强的金属，才能把活动性弱的金属从它们的化合物的溶液中置换出来， 反之则不能。例如：Fe +CuSO4= FeSO4+Cu 我国西汉觉察的湿法冶铁原理Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2AgCuFeCl2 不反响留意：一些物质的颜色 .MgO 、AlO为白色固体， FeO、CuO 为黑色固体，铁丝为银白色，铁粉为黑色。ZnSO4 AgNO3 HCl H2SO4 的溶液均为无色，FeCl2 FeSO4 的溶液为浅绿色；CuSO4 Cu(NO3)2 CuCl2 的溶液为蓝色。四.置换反响(由二,三总结如下)由一种单质与一种化合物反响，生成另一种单质和另一种化合物的反响叫置换反响。置换反响的数学表达式为：。常见的置换反响： 活泼金属与酸的反响 活泼金属与化合物溶液的反响 碳和金属氧化物的反响 氢气与金属氧化物的反响五金属活动性挨次从金属与 O2 反响的难易、金属与酸反响的猛烈程度，可分析得出金属的活动性挨次如下：KCaNa Mg AlZnFeSnPb(H)CuHg Ag PtAu 金属活动性由强渐渐减弱金属活动性挨次可承受“五元素一句”的方法记忆，即“钾钙钠镁铝，锌铁锡铅氢，铜汞银铂金”。 金属活动性挨次的应用： 推断金属活动性的强弱在金属活动性挨次里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。 推断金属与酸的置换反响能否发生在金属活动性挨次里，位于氢前的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢。位于氢后的金属不能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢。例如：Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2CuH2SO4 不反响 推断金属与化合物溶液的置换反响能否发生在金属活动性挨次里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的化合物的溶液里置换出来。例如： Fe +CuSO4= FeSO4+Cu CuFeSO4 不反响金属与化合物的溶液发生置换反响的条件：A金属的活动性必需排在化合物中金属的前面；如 Fe 能与 CuSO4 溶液发生置换反响， 而 Cu 不能与 FeSO4 溶液发生反响.b 不能用 K、Ca 、Na 与化合物的溶液反响，由于它们太活泼，能与溶液中的水反响。c 化合物必需溶于水，金属与化合物的固体不能发生置换反响。注：选择铁的化合物时只能选含 Fe2的化合物， Fe3有较强的氧化性能与不活泼金属反响.如：Cu2FeCl3CuCl22FeCl2而 CuFeCl2 不反响。 优先置换原理近KCaNa Mg AlZnFeSnPb(H)CuHg Ag PtAu远 金属和化合物溶液的置换反响：混合溶液与一种金属发生置换反响的挨次是“先远”“后近” ；例：在 AgNO3 和 C u ( NO 3 ) 2 的混合溶液中参与铁粉，铁先和 AgNO3 进展置换反响，只有当 AgNO3 反响完了，铁才和 Cu (N O 3 ) 进 行 置 换 反 应 。 金属混合物与一种盐溶液发生置换反响的挨次也是“先远”“后近”。例：锌粉和铁粉同时放入 CuSO4 溶液中，锌先和 CuSO4 反响，锌反响完了铁才和 CuSO4 反响。课题三金属资源的利用和保护金属元素在自然界的存在方式地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等以单质形式存在外，其余都以化合物形式存在。工业上把能用来提炼金属的矿物叫矿石。地壳中含量最多的金属元素是 Al,其次是 Fe,还含有 Ca、Na、K、Mg、Zn、Cu、Ag、Au 等。几种常见矿石的名称及主要成分：赤铁矿Fe2O3、磁铁矿Fe3O、菱铁矿FeCO3。黄铁矿FeS2一.铁的冶炼1. 试验室炼铁：一氧化碳复原氧化铁(1) 仪器：铁架台2 个、硬质玻璃管、单孔橡皮赛2 个、酒精灯、试管、酒精喷灯、双孔橡皮赛、导气管。(2) 药品：氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体（3） 装置图：（4） 步骤：检验装置的气密性；装入药品并固定；向玻璃管内通入一氧化碳气体；给氧化铁加热；停顿加热；停顿通入一氧化碳。（5） 现象：红色粉末渐渐变成黑色，澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。 6 化学方程式： 3CO+Fe2O3Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O高温 2Fe+3CO22CO+O2点燃 2CO2（7） 留意事项：与 H2 复原氧化铜的试验操作挨次一样，即先通入 CO 再加热由于 CO 具有可燃性，在加热前应先排尽装置内的空气，以免点燃不纯洁的CO 气体而发生爆炸。试验完毕，停顿加热，连续通入 CO 至试管冷却防止复原出来的铁重被氧化。（8） 尾气处理：因 CO 有毒，不能任凭排放在空气中，处理的原则是将 CO 燃烧掉转化为无毒的 CO2 或用气球收集起备用。2. 工业上炼铁：工业上冶炼铁的原料、主要反响原理和主要设备见下表。原料铁矿石、焦炭、石灰石，空气等主要反响在高温条件下，利用焦炭与氧气反响生成一氧化碳把铁从铁矿石里还原理主要设备原出来，其主要反响原理为：Fe2O3+3CO高炉高温2Fe+3CO2产品生铁高炉中发生的主要反响：五个C+O2 Fe2O3+3CO点燃CO2C+CO2高温2CO高温 2Fe+3CO2CaCO3高温CaO+CO2CaO+SiO2高温CaSiO3(渣)石灰石为造渣材料。注：试验室炼得的铁是纯洁物，工业上炼得的铁是混合物。3. 含杂物质的化学方程式的计算化学方程式所表示的物质之间的质量关系，都是纯洁物之间的质量关系。当反响物中含有杂质时，必需先将它们换算成纯物质的质量，然后才能代人计算。纯物质与不纯物质的质量之间换算关系如下： 纯度纯物质的质量不纯物质的总质量×100% 1杂质的质量分数 纯物质的质量不纯物质的质量×纯度 不纯物质的质量纯物质的质量÷纯度 杂质质量不纯物质的质量×1纯度二.金属资源的保护.铁锈蚀的条件探究a. 枯燥空气中不生锈b. 浸没在水中不生锈c. 潮湿空气中生锈，食盐水生锈更快铁生锈的条件是铁必需要与水、氧气等物质共同作用，所以铁在潮湿的空气中易生锈，在枯燥的空气中不易生锈。铁锈的几点说明铁锈是一种红褐色且不溶于水的固体，但铁锈易吸水，使铁制品外表潮湿而易生锈。铁锈成分简洁，主要是Fe2O3·XH2O 它是一种疏松多孔的物质 ；铁锈很疏松，不能阻挡里层的铁连续与氧气、水等反响，因此铁制品可以全部被锈蚀。铁生锈的反响中有氧气参与，进程缓慢，没有发光现象，放热不易觉察， 所以铁生锈是缓慢氧化。防止铁生锈的措施依据铁生锈的原理，要防止铁制品锈蚀，依据的原理有三种：使铁制品隔绝氧气；防止铁制品与水接触或者使铁制品既不与氧气也不与水接触制成合金，转变性能，增加其抗腐蚀性。防止铁生锈的具体措施如下实行措施实例相应原理用过的菜刀要擦保持铁制品外表枯燥和干净不与水接触净刷油汽车外表刷油漆漆既隔绝氧气又隔绝在铁制品外表涂一层保护膜涂油自行车链条水电镀零件外表烤蓝锯条、枪支转变铁的组织构造，制成合金不锈钢、白铁制成合金，转变性能当铁制品外表消灭铁锈时，要准时将铁锈擦掉，否则铁制品会锈蚀得更快。.金属资源的保护保护金属资源的有效途径有： 防止金属的腐蚀；回收利用废旧金属；合理开采矿物；查找金属的替代品等。金属资源是有限的，而且不能再生，废旧金属任凭丢弃，不仅会造成资源的铺张，还会造成环境污染。废旧金属的回收利用可削减铜、汞等有毒金属对环境的污染。