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第八单元 金属和金属材料
课题一 金属材料
一、金属材料（考点一）
纯金属（90多种）
合金 （几千种）
（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
课题二、金属的化学性质
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 常温下缓慢氧化 成氧化膜 注：MgO：白色固体
4Al +3O2 2Al2O3 注：Al2O3：白色固体
3Fe +2 O2 Fe3O4 2Cu + O2 2CuO 注：CuO：黑色固体
注意：①、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。
②、“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↑ 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↑现象：反应剧烈，有大量气泡产生，液体仍为无色
H2SO4 +Zn =ZnSO4 + 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↑现象：反应比较缓慢，有气泡产生，液体由无色变为浅绿色
小结：①此类反应均属置换反应，只有在顺序表中排在H前的金属才能和酸发生置换反应生成氢气。②等质量的镁、铝、铁、锌和足量的酸反应，产生氢气的质量由大到小排列顺序为：铝＞镁＞铁＞锌
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：
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：①CuSO4溶液：蓝色 FeSO4 、FeCl2溶液：浅绿色
②Fe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：
（１）金属的位置越靠前，它的活动性就越强
（２）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）
（３）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）（口诀：盐可溶，前换后；钾钙钠，不能够；铁置换，价落后）
（4）置换反应 活性差异越大，越易进行
课题三、金属资源的保护和利用
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 + 3CO2
2、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、书上图需注意：
①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。
②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（以上可简记为“CO早出晚归，酒精灯迟到早退”）
③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：
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:
①防止金属腐蚀
1、保护金属资源的途径： ②回收利用废旧金属
③合理开采矿物
④寻找金属的代用
2、意义：节约金属资源，减少环境污染
训练反馈：1. 某钢铁厂高炉炼铁的主要反应过程如下：
焦炭
(1)请在方框内填入相应物质的化学式。
(2)写出步骤①②③的化学方程式：①
② ③
(3)从高炉上排出的废气叫高炉废气，请推测高炉废气的主要成份为 。
2.、（问题探究）
探究一：总结金属的性质
1.在硝酸铜和硝酸银的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中滴加稀盐酸，有气泡产生。下列判断正确的是（ ）
A．滤出的固体中一定含有银，一定不含铁
B．滤出的固体一定含有银、铜和铁
C．滤液中一定含有硝酸亚铁，可能含有硝酸铜和硝酸银
D．滤液中一定含有硝酸亚铁，一定不含硝酸铜、硝酸银
探究二：寻找金属生锈的条件及防锈措施
2.请你参与某学习小组的探究活动，并回答相关问题：
发现问题：小丽发现盛水的铁锅在与水面接触的部位最易生锈；小茜发现自己的铜制眼镜框表面出现了绿色的铜锈；小玲发现苹果切开不久，果肉上就会产生一层咖啡色的物质，好象生了“锈”一般。
提出问题：这三种物质“生锈”的原因是什么？
收集证据：（1）回忆已有知识：铁生锈的条件是????????????? ????。
（2）查阅有关资料:“铜锈”主要成分是Cu2（OH）2CO3（俗称铜绿）；苹果“生锈”是果肉里的物质（酚和酶）与空气中的氧气发生了一系列的反应，生成咖啡色的物质。
（3）实验探究：将四小块铜片分别按下图所示放置一个月，观察现象如下：（提示：NaOH溶液可用来吸收CO2）
装置
现象
铜片不生锈
铜片不生锈
铜片不生锈
铜片生锈且水面附近锈蚀最严重
由实验可知，铜生锈是铜与水、???? 、???? 等物质共同作用的结果。
得出结论：经过交流讨论，三位同学认为这些物质“生锈”除了可能与水有关外，还可能都与??????????? （填物质名称）有关。
（4）反思与应用：利用所得结论进行填空：
①写出一种防止铁或铜等金属制品生锈的具体方法??????????? ；
②请你提出一条延长食品保质期的建议????????????????? 。

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