资源简介

第8课时
金属材料及其利用
【复习目标】
1、了解金属材料、合金的性质以及用途；
2、了解金属的锈蚀与防护
3、了解金属资源的利用与保护
【课时安排】教学安排：2课时
【复习重点和难点】
1、了解金属材料、合金的性质以及用途；
2、了解金属的锈蚀与防护
3、了解金属资源的利用与保护
【教学过程】
一、知识梳理：
考点一：金属材料、合金
一、金属材料的发展与利用
1、从化学成分上划分，材料可以分为金属材料、非金属材料、有机材料及复合材料等四大类。
2、金属材料包括纯金属和合金。
（1）金属材料的发展
石器时代→青铜器时代→铁器时代→铝的应用→高分子时代
（2）金属材料的应用：①最早应用的金属是铜，应用最广泛的金属是铁，公元一世纪最主要的金属是铁②现在世界上产量最大的金属依次为铁、铝和铜③钛被称为21世纪重要的金属。
二、合金
1、合金：在金属中加热熔合某些金属或非金属所制得的具有金属特征的混合物。
（质量是各成分质量之和）
2、合金的特点
一般来说，合金比组成他们的纯金属的硬度和强度大，抗腐蚀的性能也更好．
有的合金比组成他们的纯金属的熔点低。三、金属资源保护
考点二、金属的锈蚀与防护
1、铁的锈蚀
A、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：
①保持铁制品表面的清洁、干燥
②表面涂保护膜：如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等
③制成不锈钢
C、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。
考点三、金属资源的利用和保护
一、金属资源的存在形式
1、单质(少数
如:Au、Ag等)
化合物(多数
如:Fe、Cu、Al等)
2、常见的矿石：工业上把能用来提炼金属的矿物。
赤铁矿(Fe2O3)、黄铁矿(FeS2)、菱铁矿(FeCO3)、铝土矿(Al2O3)、黄铜矿(CuFeS2)、辉铜矿(Cu2S)
二、铁的冶炼
1、原料：焦炭、石灰石、铁矿石
2、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中还原出来
3、主要设备：高炉
4、一氧化碳还原氧化铁的实验
一氧化碳还原氧化铁的实验：
装置图：
b、实验主要现象：红色粉末变为黑色时，澄清的石灰水变浑浊，尾气点燃产生淡蓝色火焰。
c、实验注意事项：
①先通入一氧化碳气体，排尽装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合加热后，发生爆炸；
②实验完毕后要继续通入一氧化碳气体，直到玻璃管冷却，防止高温下的铁与空气接触，被氧化为氧化铁。同时，实验过程中还可防止澄清石灰水被倒吸；
③尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，所以尾气要收集或点燃，直接排放会污染空气；
④若实验中没有酒精喷灯，也可用酒精灯代替，不过要在火焰上加一个金属网罩，使火力更加集中，提高温度。
三、防止金属腐蚀
回收和利用废旧金属
废弃金属的回收的意义：可节约金属资源；由于金属冶炼需在高温下进行，回收废弃金属并再利用可节约能源；降低金属制品的生产成本；方便人们得到物美价廉的金属制品；可减少金属对环境的污染。
合理开采矿物
寻找金属的代用品
二、题型、方法归纳：
本课题是中考必考内容，主要复习金属材料的发展、合金的定义、性质；探究铁生锈的条件以及防治铁生锈的方法；铁的冶炼原理、设备、原料以及注意事项等内容，常见题型有选择题、填空题和实验探究题为主。
三、典例精讲：
【典型例题讲解】（通过学生的自讲，自纠完成下列各题）
1、早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器．工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应．某化学兴趣小组利用下图装置进行实验探究，请按要求填空：
（1）写出CO还原Fe2O3的化学方程式
；
（2）实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是
；
（3）右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是
；
（4）实验开始时要先通入CO，把装置中的空气排尽后再加热，以防发生爆炸。检验装置中的空气已排尽的方法是
。
【解答】解：（1）一氧化碳在高温条件下将氧化铁还原成铁，反应的方程式是：
3CO+Fe2O3
=======
2Fe+3CO2；
二氧化碳与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀，所以，观察到的现象是石灰水变浑浊；
由于一氧化碳是有毒的气体，点燃的酒精灯的目的是燃烧多余的CO；
（4）由于一氧化碳是可燃性的气体，与空气或氧气的混合气体点燃时易发生爆炸，所以，检验装置中的空气已排尽的方法是：在右端导气管口用排水法收集一试管气体，移近火焰，若发出轻微的爆鸣声，证明空气已经排尽．
答案：（1）3CO+Fe2O3=======2Fe+3CO2；（2）石灰水变浑浊；（3）燃烧多余的CO（或消除CO对空气的污染）；（4）在右端导气管口用排水法收集一试管气体，移近火焰，若发出轻微的爆鸣声，证明空气已经排尽．
2、铝、铁、铜是人类广泛使用的三种金属，与我们生活息息相关．
（1）铁容易生锈，铁生锈的条件是
．
（2）用下列试剂验证这三种金属的活动性顺序，能达到目的是
（填序号）
A．硫酸铝溶液 B．硫酸亚铁溶液 C．硫酸铜溶液．
解析：（1）铁与氧气和水充分接触时容易生锈，水和氧气同时存在是铁生锈的必须条件；缺少水或缺少氧气，或者缺少氧气和水，铁不容易生锈；故填：与水和氧气同时存在；
（2）将铝加入硫酸亚铁溶液的溶液中，铝能将铁置换出来，说明了铝的活动性大于铁．将铜加入硫酸亚铁溶液的溶液中，铜不能将铁置换出来，说明了铁的活动性大于铜．能验证验证这三种金属的活动性顺序；故填：B．
化学小组用如图所示实验探究铁生锈的条件，其中A、B为敞口试管，C盖有严密的橡胶塞．A和B下层都装有煮沸过的蒸馏水，B的上层有植物油，C内是干燥的空气．（每支试管中均放有相同的铁钉）
（1）实验前将蒸馏水煮沸的目的是
．
（2）通过对比
（填序号，下同）两个试管的现象说明铁生锈必需有氧气参加，通过对比
两个试管中现象．说明铁生锈必须有水参加．从而得出结论：铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果．
（3）某同学想探究一下铁钉在生锈过程中，蒸馏水中溶有NaCl，对生锈的影响，你帮他设计实验，写出实验方案．
（4）为了保护金属资源，除了防止金属被锈蚀外，写出一条措施
。
解：（1）因为氧气能够溶解在水中，将蒸馏水煮沸，可以使溶解的氧气从水中逸出，实验前将蒸馏水煮沸，是为了除去水中溶解的氧气．故填：除去水中溶解的氧气．
由A、B实验可知，A中的铁与水和氧气充分接触，容易生锈；B中的铁只与水接触，不容易生锈；通过对比A、B两个试管的现象说明铁生锈必需有氧气参加．
由A、C实验可知，A中的铁与水和氧气充分接触，容易生锈；C中的铁只与氧气接触，不容易生锈；通过对比A、C两个试管的现象说明铁生锈必需有水参加．故填：AB；AC．
实验方案为：取两只相同的试管，分别加入等量的蒸馏水和食盐水，取两个相同的铁钉，分别加入两个试管中，将铁钉的一半浸入液体中，过一段时间后，观察两只铁钉的生锈情况，得出结论．
金属属于不可再生资源，为了保护金属资源，可以采取的方法有：采取防生锈措施，对金属进行回收和再利用，寻找金属替代品等（其他合理答案也可）．故填：对金属进行回收和再利用，或寻找金属替代品等．
某化学兴趣小组想探究铁生锈的条件，该小组将干净的铁钉分别同时放入①、②、③三支试管中进行研究．
（1）请你帮助该同学完成下列实验设计的部分内容．
编号
操作方法
实验目的
①
加热烘干试管，小心放入铁钉，塞上塞子
②
放入铁钉，注入蒸馏水浸没铁钉，并用植物油液封
。
③
。
探究铁在有空气和水时的生锈情况
（2）一周后，编号为
的试管中的铁钉最易生锈．
解析：（1）放入铁钉，注入蒸馏水浸没铁钉，并用植物油液封，是想探究铁在有水不与空气接触时的生锈的情况，要探究铁在有空气和水时的生锈情况，则需要时铁与水和空气同时接触，可以将铁钉一部分浸没在水中，故填：
编号
操作方法
实验目的
①
加热烘干试管，小心放入铁钉，塞上塞子
探究铁在干燥空气中的生锈情况
②
放入铁钉，注入蒸馏水浸没铁钉，并用植物油液封
探究铁在有水无空气时的生锈情况
③
放入铁钉，注入蒸馏水使铁钉部分浸入水中
探究铁在有空气和水时的生锈情况
（2）铁在与水和氧气并存时易生锈，故一周后，编号为③的试管中的铁钉最易生锈，故填：③．
5、金属材料广泛应用于工业、农业、交通和日常生活等领域．
（1）金属材料包括纯金属以及它们的合金，黄铜（含铜和锌）、生铁都属于
。
（2）将黄铜和生铁分别放人足量的稀盐酸中，浸泡后都有残留固体，其中一种固体一定含
，另一种固体一定含
。
（3）生铁浸泡在盐酸中发生反应的化学方程式为
，该反应的基本类型是
。
解析：（1）黄铜（含铜和锌）、生铁含铁与碳，二者均属于合金；
铜排在金属活动性顺序表中氢的后面，不与盐酸反应，故放入足量稀盐酸反应后有剩余；生铁中的碳与酸不反应，故放入足量稀盐酸反应后有剩余；
生铁中的铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，反应的化学方程式为Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，该反应由一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和化合物，属于置换反应；故答案为：（1）合金；（2）铜；碳；（3）Fe+2HCl=FeCl2+H2↑；置换反应．
四、归纳小结：教学中注重引导学生建立较完整的知识结构，注意加强前后知识的联系。金属材料、合金的性质、用途、金属资源的利用和保护、通过对本单元的实践，学生认识到金属材料在生活中的应用，金属资源的利用和防护，将化学知识应用于生活中。
【作业布置】金属材料及其利用同步练习题。
【教学反思】引导学生回忆金属材料、合金的性质、用途、金属资源的利用和保护、通过对本单元的实践，学生认识到金属材料在生活中的应用，金属资源的利用和防护，更好地体现了学生的主体地位，使学生自主建构知识。不足之处是教学设计对学生的能力要求较高，比较适合于我所教的学较高的学生，对于学较低的学生，在自行探究判断金属活动性的依据这一环节时，大部分学生很难完成。因此，在这类班级中可将这一环节的学生活动改为教师指导学生实验，帮助学生建构新知识，提出猜想，便于学生由易到难的学习和理解。
【夯实基础】
1．下列变化属于化学变化的是（
）
A．铁受热熔化成铁水
B．铁在潮湿的空气中生锈
C．用砂纸打磨铁制品表面的锈
D．冶炼时将铁矿石粉碎
2．食品包装袋中经常使用到铝箔，铝能制成铝箔是因为铝具有良好的（
）
A．导电性
B．抗腐蚀性
C．导热性
D．延展性
3．下列关于钢的说法不正确的是（
）
A．钢是一种铁的合金
B．钢的许多性能优于生铁
C．钢的含碳量高于
D．钢属于金属材料
4.下列描述不属于铁的物理性质
）
A.具有银白色金属光泽
B.具有良好的导电性、导热性
C.具有良好的延展性
D.在潮湿的空气中容易生锈
5．下列有关金属的叙述，正确的是（
）
A．硬币、不锈钢锅都是合金材料，合金比各成分金属具有更优良的性能
B．铝、铁、铜都是银白色固体，都能导电
C．镁、铝都是活泼金属，相同质量时与足量的盐酸反应放出氢气的体积相同
D．铁在空气中燃烧，冒出浓烈的黑烟，放出热量，生成黑色粉末
6.兰州西客站在建设中，使用了大量建筑材料。下列有关材料的叙述不正确的是（
）
A．建设过程中使用了大量的钢，其硬度小于纯铁的硬度
B．一些设施中使用的合成纤维属于有机合成材料
C．建设过程中，废弃的金属材料必须回收利用
D．建设中使用了玻璃钢、碳纤维等材料，它们是复合材料
【能力提升】
7.钢铁是使用最多的金属材料
（1）人类向自然界提取量最大的金属是铁,高炉炼铁的原料是铁矿石、空气、石灰石和
。
（2）铝的活动性比铁强，但在生活中常在铁的表面涂上铝粉。其原因是
。
（3）金属钴（Co）与铁具有相似的化学性质。CoCl2固体是蓝色的，CoCl2溶液是粉红色的。现将金属钴投入稀盐酸中，发生化学反应Co
+
2HCl
=
CoCl2
+
H2↑。该反应的实验现象为
。
8.先进的交通工具可用加快出行步伐。据2015年5月17日《中国日报》报道：连盐铁路是国家沿海铁路大通道的重要组成部分，也是实施江苏沿海开发国家战略的重要基础设施项目。预计2017年5月底建成，建成后，苏北革命老区将逐步跨入“高铁时代”。现有以下三种材料：A．金属材料
B．合成材料
C．复合材料
根据要求选择填空（填字母）：
①钢轨建设需要大量的钢铁，钢铁属于
。
②高铁座椅上常用到耐磨、耐腐蚀的涤纶等，涤纶属于
。
9.
某金属冶炼厂的工业废渣中含有泥沙和某些单质，其中单质含有铜、锌和少部分硫。现欲回收铜和锌，并对硫进行处理，主要流程如下图所示：
（1）在废气A中，一定含有的有害气体是
（填化学式）。操作①的操作名称是
。
（2）溶液D中含有的溶质是
（填化学式）。
（3）写出加入Zn后发生的化学方程式（写出其中之一即可）
。
10．金属材料在工农业生产、日常生活中有着广泛应用．
（1）铁制品绣蚀的原因主要是铁与空气中的　　　　　　和水蒸气发生了化学反应．
（2）铝制品不易锈蚀的原因是铝与氧气作用，在表面形成了致密的保护膜，这种保护膜的化学成分用化学式表示为　　　　　　．
（3）电池中含有铅、镍、镉、汞等金属，随意丢弃废旧电池，会造成水体和土壤污染，威胁人类健康．回收废旧电池的重要意义是
【课外拓展】
11．铝、铁、铜是人类广泛使用的三种金属，与我们生活息息相关。
（1）按人类开始使用这三种金属的先后排序为
（用元素符号表示）。[]
（2）在空气中铝制品更耐腐蚀的原因是
。
（3）只用一种试剂即可验证这三种金属的活动性顺序，下列试剂中能达到目的的是
（填序号）。
A．硫酸铝溶液
B．硫酸亚铁溶液
C．硫酸铜溶液
（4）人们大量使用的是合金而不是纯金属，这是因为合金具有更多优良性能，例如钢比纯铁硬度
（填“大”或“小”）。
12.下列验证Zn、Fe、Ag三种金属活动性顺序的实验方案中（“-”表示未进行金属与盐溶液之间的实验），不能达到实验目的是（　　）
A．A
B．B
C．C
D．D
【中考链接】
13.（2016 扬州）为了减缓铁制品的锈蚀，下列做法不当的是（　　）
A．在车船的表面喷涂油漆
B．将使用后的菜刀用布擦干
C．洗净铁制品表面的油膜
D．在铁制品表面镀上一层锌
（2016 漳州）下列情况中，铁钉容易生锈的是（　　）
A．在干燥的空气中
B．浸没在蒸馏水中
C．部分浸入食盐水中
D．浸没在植物油中
（2016.青岛）菠菜中含有一种有机物——草酸。将草酸隔绝空气加热，使其完全分解，生成水和碳的氧化物。为了探究上述反应生成的碳的氧化物成分，某同学设计了如下图所示实验。下列说法不正确的是（
)
甲
乙
丙
丁
A．乙装置对实验结果不产生影响，因此可以去掉乙装置以简化实验方案
B．丙装置玻璃管中若发生化学反应，则一定为置换反应
C．若甲试管内溶液变浑浊，丁试管内无明显现象，则该碳的氧化物成分为二氧化碳
D．若甲试管和丁试管内溶液都变浑浊，丙处玻璃管内的红色固体变成黑色，则该碳的氧化物成分为一氧化碳和二氧化碳
参考答案
1.B
2.D
3.
C
4.D
5.A
6.A
7.（1）焦炭
（2）常温时，铝在空气中表面生成致密的氧化物薄膜，保护里面的铁不易锈蚀。
（3）金属不断溶解，表面产生气泡，溶液由无色变为粉红色（答出带点部分给分）。
8.①A
②B
9.（1）SO2；
过滤
（2）ZnSO4、CuSO4 和H2SO4
（3）Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑或Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4
10.氧气；Al2O3；AC；②
11、（1）Cu
Fe
Al（2）铝在常温下易与氧气反应生成一层致密的氧化物保护膜
（3）B（4）大
12、C
13.C
14.C
15.AB
高温
高温

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