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专题八 金属材料
金属材料
1.金属材料：包括纯金属（纯净物）和合金（混合物）
2.金属物理性质：
(1)常温下为固体（特殊：汞为液体），有金属光泽，密度较大，熔点较高。
(2)大多数金属呈银白色，特殊：铜紫红色，金金黄色，铁粉黑色(铁片为银白色)。
(3)大多数金属具有优良的导电性、导热性，有延展性(延：拉成丝；展：压成片)。
3.合金
（1）概念：在金属中加热融合某些金属或非金属，制得具有金属特征的合金。
（2）优点：合金和组成纯金属比较，硬度更大，熔点更低，抗腐蚀性更好。
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 铜锡 铅锡合金
备注 铁的合金主要含Fe、C， 区别主要是含碳量不同 紫铜是纯铜 熔点低 焊接金属 与人体有很好的 相容性，造人造骨
金属的化学性质
金属与氧气的反应 金属＋氧气→金属氧化物 (化合反应)
镁 铝 铁 铜
2Mg+O2 = 2MgO 4Al+3O2 = 2Al2O3 3Fe+2O2Fe3O4 2Cu+O22CuO
常温下表面形成氧化膜 常温下表面形成氧化膜 剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体 紫红色的铜丝加热后变黑
金属与酸的反应 金属＋酸→盐＋H2↑ 反应条件：金属活动性排在H前
注意：实验前用砂纸打磨金属，除去表面氧化膜，便于金属与酸接触反应。
+酸 镁 锌 铁
现象 固体溶解， 产生大量气泡 固体溶解， 产生较多气泡 固体溶解，无色溶液变为浅绿色，产生少量气泡
方 程式 Mg+2HCl = MgCl2+H2↑ Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑ Fe+ 2HCl = FeCl2 + H2↑
Mg+H2SO4 =MgSO4+H2↑ Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ Fe+H2SO4 =FeSO4+H2↑
金属与盐反应 金属＋盐→新盐＋新金属 (置换反应)
反应条件：参加反应的金属活动性必须强于盐中金属的活动性(K、Ca、Na除外)，且盐必须可溶
实验 铁钉+硫酸铜溶液 铝丝+硫酸铜溶液 铜丝+硝酸银溶液
现象 铁表面产生红色固体，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色。 铝表面产生红色固体，溶液由蓝色逐渐变为无色。 铜表面产生银白色固体， 溶液由无色逐渐变为蓝色。
方 程式 Fe+CuSO4 =Cu+FeSO4 2Al+3CuSO4 =Al2(SO4)3+3Cu Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2
金属活动性
1.常见金属在溶液中的活动性顺序
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au
（1）判断金属的活动性强弱：金属的位置越靠前，活动性越强。
（2）判断金属能否与酸反应：氢之前的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢。
（3）判断金属能否与盐反应：前面的金属能把位于后面的金属从盐溶液里置换出来。*金属化合物必须溶于水；除K、Ca、Na
2.金属活动性的判断实验设计
待比较金属 Fe、Cu、Ag 活动性：Fe>H>Cu>Ag
方案1: 前金+后液 ①证明Fe>Cu: Fe+Cu(NO3)2能置换 ②证明Cu>Ag: Cu+AgNO3能置换
方案2: 后金+前液 ①证明Ag方案3: 两金夹一溶 ①证明Fe>Cu: Fe+Cu(NO3)2能置换 ②证明Ag方案4: 两液夹一金 ①证明CuAg: Cu+AgNO3能置换
3.鉴别和除杂
例1:鉴别黄铜（铜锌合金）和黄金
实验方案 现象 可能涉及的化学方程式
①灼烧 若变黑则为黄铜；若无明显现象为黄金 2Cu+O22CuO
②稀盐酸 若产生气泡则为黄铜；若无明显现象为黄金 Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑
③硫酸铜 若出现红色固体为黄铜；若无现象为黄金 Zn+CuSO4 =Cu ZnSO4
例2:除去金属中杂质金属或金属化合物溶液中的金属化合物
（除杂的要求：不增，不减，易分离，易恢复原状）
混合物 方法 有关化学方程式
Cu(Zn) 加入足量稀盐酸，过滤、洗涤、干燥 Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑
加入足量硫酸铜溶液，过滤、洗涤、干燥 Zn+CuSO4 =Cu+ZnSO4
FeSO4(CuSO4) 加入足量铁粉，过滤 Fe+CuSO4 =Cu+FeSO4
铁的冶炼
1.常见的矿石：赤铁矿: 主要成分Fe2O3；磁铁矿: 主要成分Fe3O4 ；
实验室：一氧化碳还原氧化铁
实验现象：
A处 B处 C处
实验现象 红棕色粉末逐渐变成黑色 澄清石灰水变浑浊 产生蓝色火焰
方程式 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 Ca(OH)2 +CO2 = CaCO3↓ + H2O 2CO + O22CO2
实验注意事项：
（1）先通入CO一会儿，再给氧化铁加热；原因:排尽装置中的空气，防止加热CO与空气的混合气体发生爆炸。
（2）停止加热，继续通人CO至玻璃管冷却；原因:防止生成的热的铁被空气再次氧化。
（3）尾气处理:①点燃，使CO变成无毒的CO2；②在导管末端系一个气球或用排水法将尾气收集起来。
（4）酒精喷灯的作用是提供高温（如果用酒精灯，则加金属网罩，金属网罩可以集中火焰，提高温度）
（5）澄清石灰水的作用：检验生成的二氧化碳。
4.工业上炼铁
（1）炼铁的原料：铁矿石、 焦炭、石灰石、空气
（2）反应原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
（3）焦炭的作用：①提供热量（ C+O2CO2）；②生成CO（C + CO22CO）
（4）石灰石的作用：将矿石中的二氧化硅变为炉渣。
（5）生产产物：生铁（具有较多杂质）
（6）高炉气体的主要成分：N2、CO、CO2等；
金属冶炼和金属资源的保护
1.铁生锈的条件：铁与水、氧气同时接触发生反应
2.防止铁生锈的原理：隔绝空气（或氧气）和水
3.常见的防锈措施：①保持铁制品表面洁净、干燥；②表面覆盖一层保护膜：如刷油漆、涂油、烧制搪瓷、烤蓝、镀耐腐蚀的金属如铬等；③改变内部结构，制成耐腐蚀的合金，如不锈钢。
4.保护金属资源的原因：矿物的储量有限，且不能再生。
5.保护金属资源的途径：
①防止金属的腐蚀；②回收利用废旧金属；③有计划、合理的开采矿物，严禁乱采滥挖；④寻找金属的代用品；

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