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第八单元 金属和金属材料
第1课时
菱铁矿（主要成分是FeCO3 ）
硫铁矿(主要成分是FeS2 )
磁铁矿（主要成分是Fe3O4）
赤铁矿（主要成分是Fe2O3 ）
(1)原料：
铁矿石
(3)原理：
(2)主要设备：炼铁高炉
1.工业炼铁
石灰石
焦炭
空气
Fe2O3 + 3CO ==== 2Fe + 3CO2
高温
出渣口
出铁口
进风口
（空气）
铁矿石、焦炭、石灰石
①燃烧提供热量
②产生一氧化碳
身世——铁的冶炼
2.实验室炼铁
(3)实验步骤
一氧化碳
酒精喷灯
早出
早退
迟到
晚归
高温
防爆炸
防氧化
防倒吸
点燃或收集
Fe2O3 + 3CO ==== 2Fe + 3CO2
高温
(2)原理
(1)实验装置(如图)
(1)教材装置的不足：氢氧化钙的溶解度较小，澄清石灰水不能将生成的二氧化碳完全吸收，排出的气体是__________的混合物，通过点燃的方法处理尾气的效果不佳。(2)实验装置的改进①收集尾气：通过一个密闭容器将实验
尾气收集起来(如图1)；
或先吸收CO2，再收集CO(如图2)，其中X试剂是_______溶液。
图2
图1
CO和CO2
NaOH
（4）教材装置的评价与改进
②CO作为反应热源：通过先除杂再点燃使CO燃烧为反应提供热量(如图3)。
图3
金属的冶炼
考点 1
(江西真题组合)判断下列说法的正误。(1)一氧化碳能从氧化铁中还原出铁，所以冶炼金属一定要用一氧化碳。(2018.9B)(　　)(2)一氧化碳用于冶炼金属体现了一氧化碳的氧化性。(2014.13B)(　　)
×
×
图1是实验室模拟炼铁的装置。请回答下列问题：
图1
赤铁矿
对应训练
(1)氧化铁是_______(填“赤铁矿”或“磁铁矿”)的主要成分。
(2)实验时观察到硬质玻璃管内粉末由红棕色逐渐变黑，反应的化学方程式为_____________________________。
3CO＋Fe2O3 2Fe＋3CO2
(3)通过以上实验，总结一氧化碳的化学性质有_______________。
还原性、可燃性
(4) [装置改进]为确保实验安全环保，将上述实验装置进行改进(如图2，夹持装置未画出)。①在B装置的液面下降到安全线之前，不能加热氧化铁，原因是________________________________。
②反应结束后停止加热，继续通CO，
此时B装置的作用是_______________
______________。
图2
CO和空气混合，加热可能发生爆炸
收集一氧化碳，
防止污染空气
贰
认识家族成员
（1)、常温下一般是固态
（3)、一般密度较大，熔点较高
（4)、一般具有良好的导电性、导热性、延展性
（2)、大多呈银白色金属光泽
1、纯金属
共性
特性
家族——金属材料
（汞－液态）
（铜－紫红 、 金－黄 、铁粉－黑 ）
①合金是混合物; ②至少含有一种金属 ③合金具有金属的特性
2、合金
铁的合金
生铁
钢
青铜、黄铜
硬铝
18K金
钛和钛合金是21世纪的重要金属材料
常见的合金
含碳量不同
C + O2 CO2
点燃
生铁铁锅
建筑钢材
（1)、硬度比其组分金属
（3)、熔点比其组分金属
（2)、抗腐蚀性能比其组分金属
合金的优点
更强
更大
更低
（纯铁较软→生铁、锰钢）
（铁易生锈→不锈钢）
（焊锡以及保险丝：武德合金）
金属材料
考点2
1. (2018江西1题2分)常温下为液态的金属是(　　)A. 汞　　　 B. 金　　　 C. 银　　　 D. 铝2. [2017江西18(2)题第1空1分]如图所示自行车
中的材料属于金属材料的是________(选填一个
序号)
A
②(或③)
1.下列有关金属的叙述，正确的是（ ）
A.生铁是纯净物
B.钢中含碳量低于生铁中的含碳量
C.铝、铁、铜都是银白色金属
D.铝能制成铝箔是因为铝有很好的抗腐蚀性
对应训练
B
对应训练
土，是商王祖庚或祖甲为祭祀其母戊所制，是商周时期青铜文化的代表作，现藏于中国国家博物馆。请回答下列有关问题：
对应训练
（1）后母戊鼎是由青铜材料制成的，青铜材料的成分主要为铜锡合金，上述做法用到青铜材料的优点是 （填字母）。
A.弹性好 B.熔点低 C.耐腐蚀
C
（2）青铜和铜片相比较，硬度较大的是 。
青铜
（3）下列属于金属材料的有 。（多选）
A.陶瓷 B. 5角硬币 C.越王勾践剑 D.塑料
BC
2.后母戊鼎（原称司母戊鼎），原器1939年3月在河南安阳出
叁
探索长寿秘诀
铁锈
注意：有盐或酸存在的情况下，生锈更严重。
铁
氧气+水
缓慢氧化
红棕色固体，主要成分是Fe2O3·xH2O
保持铁制品表面干燥和洁净
穿外衣”——在铁制品表面涂一层保护膜
“打强心针”——制成合金钢
长寿秘诀——防止铁制品生锈的具体措施
1
明确实验目的
3
设计实验
2
控制变量思想（对比实验）
4
观察现象
设计实验探究金属生锈的条件
5
得出结论
金属资源的保护途径
防止金属的腐蚀
金属的回收利用
有计划、合理地开采矿物
寻找金属的代用品
(江西真题精选) 判断正误：
铁在潮湿的空气中容易生锈，所以隔绝氧气和水一定可以防止铁生锈。(2018·9C)( )
√
金属的锈蚀与防护
考点3
1.下列防锈措施不合理的是（ ）
A.钢管存放在干燥的地方
B.用盐水清洗菜刀
C.及时清除铁制品表面的锈渍
D.在铁管表面镀上一层不易锈蚀的金属
对应训练
B
对应训练
2.为探究铁钉锈蚀的条件，某同学设计如图1所示实验，请回答下列问题：(1)实验前，为除去铁钉表面的污物，需进行的操作是_______________。
图1
用砂纸打磨铁钉
(3)若将①中的试管换为密封软塑料瓶，一段时间后可观察到的现象是_____________。
软塑料瓶变瘪
不能
①③
(2)①中的铁钉生锈，②中的铁钉不生锈，______(填“能”或“不能”)说明铁钉只需与氧气接触就会生锈。对比_____(填序号)可知，铁生锈需要与水接触。
(4) 2021年3月三星堆遗址“再惊天下”，三星堆遗址中出土的青铜尊表面布满绿色锈渍。经查阅资料得知，青铜器的主要成分铜与空气中的物质作用生成铜绿，其主要成分为碱式碳酸铜[化学式为Cu2(OH)2CO3]。①依据铜绿成分的化学式推测，空
气中__________一定参加了反应。②为确定空气中的氧气是否参加反
应，设计图2实验，其中必须要做的
对照实验是____(填字母)。
图2
CO2、H2O
AC
(5)为了更进一步研究钢铁锈蚀，兴趣小组收集相关资料，得到水样的pH、水中溶解氧浓度与钢铁腐蚀速率的关系如图3、图4所示。①如图3，当pH<4时，钢铁腐蚀速率
明显增大的原因是_______________
____________。
图3
钢铁与水样中的
H＋发生反应
一、合金
（1）合金属于________(纯净物/混合物)；
（2）合金里面至少有____种元素；
（3）合金是不是至少含有两种金属元素呢？
（4）合金中的金属以_______(单质/化合物)形式存在。
（5）常见的铁的合金有______、______、_________
铝的合金有_______________
铜的合金有______、______
1、合金：在金属中________某些______或_______，就可以制得具有_________的合金。
混合物
2
（不是）
单质
加热熔合
金属
非金属
金属特征
生铁
钢
不锈钢
铝合金（硬铝）
青铜
黄铜
熔合：
物理变化
金属特征：
具有导电性，金属光泽
注意：合成材料不是合金
交流讨论
【解析】金属材料中至少含有一种金属单质。
含有金属元素的化合物，如CuO、Fe3O4、MgO等不具有金属的性质，不是合金。
D
有些物质虽然含有金属元素，但不是金属材料，如Fe3O4、MnO2、NaCl等，因为它们不具有金属的物理特性。金属材料中至少含有一种金属单质。
例.下列物质属于金属材料的是（ ）
A.金刚石 B.大理石 C.氧化铜 D.铜
一、合金
2.几种常见的合金材料
生铁 钢
含碳量
性能 硬而脆，无韧性 较硬而韧，有弹性、良好的延展性
2％～4.3％
0.03％～2％
生铁和钢性能不同的原因是_____________。
>
含碳量不同
生铁
钢
铁合金
相同点：主要成分都是铁
知识拓展
在钢中继续加热熔合铬、镍等金属而形成的合金就是不锈钢。不锈钢具有优良的防腐性能。
成语“百炼成钢”中的化学原理
生铁和钢的主要区别在于含碳量不同，生铁的含碳量高，钢的碳含量低，在空气中锤打生铁，目的生铁中的碳和氧气反应生成二氧化碳，从而降低含碳量，反应的化学方程式为：
C + O2 CO2
知识拓展
（密度小，抗腐蚀性强，强度和硬度好）
（1）飞机大量使用铝合金的原因______________________
（2）铝用来做包装盒主要是利用了铝的_______性。
密度小、强度大、耐腐蚀
延展
一、合金
铝合金
钛合金人造骨
被认为是21世纪的重要材料，熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好、抗腐蚀性能非常好，即使把它们放在海水中数年，取出后仍光亮如新，性能远优于不锈钢，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通讯设备等。
钛合金飞机
钛合金眼镜架
一、合金
钛合金
具有形状记忆效应的合金，被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正器等医疗器械。
形状记忆合金
形状完全恢复
将天线揉成团
形状开始恢复
用形状记忆合金丝制成的天线
冷却
用钛镍形状记忆合金制成的人造卫星天线
加热
加热
一、合金
二、合金的性质
纯金属与合金的性质差异
【实验8-1】比较黄铜片和铜片、硬铝片和铝的光泽和颜色；将它们互相刻划，比较它们的硬度。
合金与纯金属的性质比较
实验目的:____________________________。
比较合金与纯金属的硬度
视频演示
视频：合金与纯金属的性质比较
交流讨论
性质比较 现象 黄铜 铜 硬铝 铝
光泽和 颜色
硬度 结论 有光泽，黄色
有光泽，紫红色
有光泽，
银白色
有光泽，银白色
黄铜比铜硬
硬铝比铝硬
合金与组分金属的物理性质有差异，一般合金的硬度大于其组分金属单质的硬度。
视频演示
纯金属 合 金 铅 镉 铋 锡 焊锡 武德合金
熔点℃ 327 321 271 232 183 70
结论 合金的熔点一般_____组成它的纯金属 低于
铅锡合金—焊锡
武德合金—保险丝
交流讨论
纯铁锅易生锈
不锈钢锅光亮如新
说明：合金的_________性比组成它的纯金属强。
抗腐蚀性
交流讨论
同学们有观察过，生活中哪些金属材料容易生锈，哪些金属材料依旧光亮如新？
合 金 纯金属
硬度 合金的硬度比纯金属_____ 熔点 合金的熔点比纯金属_____ 抗腐蚀性 合金的抗腐蚀性比纯金属_____ 大
低
强
尽管目前人类已制得的纯金属只有90余种，但人们为适用各种用途而将这些纯金属按一定组成和质量比制得的合金已达几千种。因为合金比纯金属性能优良，所以我们在日常生活中常用的金属材料是_____。
合金
交流讨论
合金的用途
医疗器械
炊具
容器
不锈钢的主要用途：
锰钢的
主要用途：
三、合金的用途
常见合金的用途
常见合金的用途
黄铜的
主要用途：
焊锡的
主要用途：
三、合金的用途
合金 主要成分 主要性能 主要用途
球墨铸铁 铁、碳、硅、锰 机器强度好 在某些场合可代替钢
锰钢 铁、锰、碳 韧性好、硬度大 钢轨、挖掘机铲斗、坦克
装甲、自行车车架
不锈钢 铁、铬、镍 抗腐蚀性好 医疗器械、炊具、容器、反应釜
黄铜 铜、锌 强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀 机器零件、仪表、日用品
青铜 铜、锡 强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀 机器零件如轴承、齿轮等
白铜 铜、镍 光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工 钱币、代替银做饰品
焊锡 锡、铅 熔点低 焊接金属
硬铝 铝、铜、镁、硅 强度和硬度好 火箭、飞机、轮船等制造业
18K黄金 金、银、铜 光泽好、耐磨、易加工 金饰品、钱币、电子元件
18K白金 金、铜、镍、锌 光泽好、耐磨、易加工 金饰品
一些常见合金的主要成分、性能和用途
三、合金的用途
课堂总结
合金
概念
种类
性质
在金属中加热熔合某些金属或非金属制得的具有金属特征的混合物
铁合金
其他合金，如铝合金、铜合金、钛合金
生铁：含碳量为2%~4.3%
钢：含碳量为0.03%~2%
合金的强度和硬度一般比组成他们的成分金属高，抗腐蚀性能更好
合金的熔点比组成它的纯金属低
习题训练
1.下列物质中，属于合金的是（ ）
A.硬铝 B.水银 C.磁铁矿 D.金刚石
A
2．下列说法中，不正确的是（ ）
A．钛-镍形状记忆合金可用来制造人造卫星上的天线
B．将黄铜与铜互相刻画，铜表面出现刻痕
C．含有某些金属和碳元素的铁合金，其性能比纯铁更优良
D．合金中至少要含有两种金属元素
D
习题训练
3．中国科学家研制的一种高强度镁合金材料接近了理论上镁合金的强度极限，登上Nature封面，下列关于镁合金的描述错误的是（　　）
A．镁合金具有许多良好的物理、化学和机械性能
B．镁合金的硬度比其各成分金属大
C．镁合金是将镁和其他金属或非金属熔合而成的
D．镁合金的熔点比其各成分金属要高
D
习题训练
4.下列有关金属材料的说法中正确的是（　　）
A．地壳中含量最高的金属元素是铁
B．多数合金的抗腐蚀性能比组成它们的纯金属更好
C．钢的性能优良，所以钢是纯净的铁
D．银的导电性最好，大多数电线都是用银作材料
B
5.下列是关于合金的叙述：①合金中至少含有两种金属；②合金中元素以化合物的形式存在；③合金中一定含有金属元素；④合金一定为混合物；⑤合金依然具有金属特性。其中正确的是（ ）
A．④ B．①②③ C．③④ D．③④⑤
D

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