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第八单元 金属和金属材料
课题1 金属材料
第1课时 几种重要的金属
知识点一 金属材料
1．金属材料包括纯金属以及它们的合金。纯金属有铁、铜、铝、金等。合金有钢、青铜、铝合金等。
2．金属材料的发展：
（1）石器时代→青铜器时代→铁器时代→铝的利用时代。
（2）目前年产量居前三位的金属依次是铁、铝、铜。
（3）钛被称为21世纪第三大金属。
知识点二 金属材料的物理性质
金属的物理性质
共性
特性
有金属光泽；有良好的导电性；有良好的导热性；有延展性
颜色
状态
大多数为银白色（铁粉呈黑色），铜呈紫红色，金呈黄色
大多数呈固态，汞呈液态
资料卡片
地壳中含量最高的金属元素——铝。
人体中含量最高的金属元素——钙。
目前世界年产量最高的金属——铁。
熔点最低的金属——汞。
导电、导热性最好的金属——银。
知识点三 金属的性质和用途之间的关系
1．为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铝制？
铁的硬度大于铝，若菜刀、镰刀用铝制，容易卷刃；而锤子用铝制，易变形。
2．银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？
尽管银的导电性比铜好，但银在自然界的含量少，价格昂贵。
3．为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡制的话，可能会出现什么情况？
灯丝用钨制是由于钨是熔点最高的金属，高温时不易熔化。锡的熔点较低，如果用锡制灯丝，则易熔化断开。
4．为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金怎么样？
水龙头镀铬是因为①可增加水龙头的硬度，耐磨损；②不易生锈；③使水龙头美观大方。如果在水龙头表面镀金，金的价格高且硬度小，既增加了成本，又使水龙头不耐用。
【归纳总结】
1．金属的性质和用途的关系。
金属的物理性质
导电性
导热性
有金属光泽
延展性
用途
用铜、铝等制作电线、电缆
用铁、铝等制作
炊具
用金、银等制作饰品
制成钢丝绳、铝箔
纸等
结论
金属的性质决定金属的用途，金属的用途反映金属的性质
2．决定和影响金属用途的因素：
第2课时 合金
知识点 合金及其利用
1．合金的概念：合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属而制成具有金属特征的物质。
center40005易错警示
合金是一种 混合 物；合金可能含有非金属元素；合金至少含有一种金属元素。
易错警示
合金是一种 混合 物；合金可能含有非金属元素；合金至少含有一种金属元素。
2．几种常见的合金。
①生铁和钢：生铁和钢是铁的两种含碳量不同的合金，其中生铁的含碳量为2%~4．3%，钢的含碳量为0．03%~2%。
②钛合金：与人体具有很好的“相容性”，可用于制造人造骨等。
3．合金的性质。
（1）比较纯金属与它们的合金的硬度大小关系。
性质比较
现 象
黄铜（铜锌合金）
铜
硬铝（铝合金）
铝片
光泽与颜色
暗、黄色
亮、紫红色
暗、灰白色
亮、银白色
硬度
黄铜比铜硬
硬铝比铝硬
结论
合金与其组分金属的物理性质有差异，一般合金的硬度高于其组分金属的硬度
3848100219075归纳总结
与纯金属相比，合金色泽不固定、硬度一般都比纯金属更高、熔点一般都比纯金属更低、抗腐蚀性更强 、拉伸强度更大、用途更广。
归纳总结
与纯金属相比，合金色泽不固定、硬度一般都比纯金属更高、熔点一般都比纯金属更低、抗腐蚀性更强 、拉伸强度更大、用途更广。
（2）比较纯金属与它们的合金的熔点大小关系。
纯金属
合金
铅
镉
铋
锡
焊锡
武德合金
熔点/℃
327
321
271
232
183
70
启示
合金的熔点一般低于组成它的纯金属
课题2 金属的化学性质
金属与氧气、稀酸的反应
知识点一 金属与氧气的反应
大多数金属能与氧气反应，但反应的难易与剧烈程度不同。阅读教材P9，比较镁、铝、铁、铜、金与氧气的反应:
1．金属与氧气的反应
金属
反应条件
实验现象
化学方程式
镁
常温
在常温下，打磨过的镁条表面逐渐变暗；在空气或氧气中点燃，发出白光，放出大量热，生成白色固体
2Mg+O22MgO
铝
点燃或者加热
打磨过的铝在常温下表面会逐渐变暗，生成一层致密的氧化铝薄膜
4Al+3O2===2Al2O3
铁
铁在常温、干燥的空气中很难与氧气反应，在氧气中点燃后生成黑色固体，放出大量热
3Fe+2O2Fe3O4
铜
高温
铜在常温、干燥的空气中很难与氧气反应，在空气中加热表面会生成黑色物质
2Cu+O22CuO
金
在高温条件下无现象，稳定，不反应
2．结论：大多数金属都能与氧气反应，但反应的难易程度不同，由此也可以在一定意义上反映金属的活泼程度：镁、铝比较活泼，铁、铜次之，金最不活泼。
知识点二 金属与盐酸、稀硫酸的反应
金属
现象
反应的化学方程式
稀盐酸或稀硫酸
稀盐酸
稀硫酸
镁
反应速率很快，有大量气泡产生
Mg+2HCl===MgCl2+H2↑
Mg+H2SO4===MgSO4+H2↑
锌
反应速率较快，有较多气泡产生
Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
铁
反应速率较慢，有少量气泡产生，溶液逐渐变为浅绿色
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
铜
无变化
（1）镁、铁、锌都能与稀盐酸、稀硫酸反应产生氢气，铜不与盐酸、稀硫酸反应。据此说明镁、铁、锌的金属活动性比铜强。
（2）根据镁、铁、锌与等质量、浓度的酸反应的剧烈程度或产生气泡的快慢，可判断它们的金属活动性强弱：镁＞锌＞铁。
知识点三 置换反应
观察上表中镁、锌、铁与盐酸、稀硫酸的反应方程式:
1．【分析】镁、锌、铁与盐酸（或稀硫酸）的反应：
2．概念：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叫作置换反应。
center198120易错警示
①有单质和化合物参加的反应不一定是置换反应，如甲烷燃烧；②有单质和化合物生成的反应也不一定是置换反应，如一氧化碳还原氧化铜；③置换反应中一定有元素化合价发生变化。
易错警示
①有单质和化合物参加的反应不一定是置换反应，如甲烷燃烧；②有单质和化合物生成的反应也不一定是置换反应，如一氧化碳还原氧化铜；③置换反应中一定有元素化合价发生变化。
3．通式：A+BC→AC+B或A+BC→BA+C。
金属活动性顺序
知识点一 金属与金属化合物溶液的反应
探究金属与其他金属化合物的溶液能否发生反应，比较金属的活动性。
1．金属与金属化合物溶液的反应
实验
现象
反应的化学方程式
活泼性比较
如图1，铝丝浸入硫酸铜溶液中
铝丝的表面有红色物质生成，溶液由蓝色变为无色
2Al+3CuSO4===3Cu+Al2(SO4)3
铝＞铜
如图2，铜丝浸入硝酸银溶液中
铜丝的表面有白色物质生成，溶液由无色变为蓝色
Cu+2AgNO3===Ag+Cu(NO3)2
铜＞银
如图3，铜丝浸入硫酸铝溶液中
无明显现象
铝＞铜
2．结论：
（1）铝、铜、银三种金属的活动性由强到弱的顺序为铝＞铜＞银。
（2）根据一些金属能否把另一种金属从它的化合物溶液中置换出来，可以比较两种金属的活动性强弱，活动性强的金属能把活动性弱的金属从它的化合物溶液中置换出来。
重要提示（1）某些金属在做实验前要打磨掉其表面的氧化膜，防止产生干扰，如铝表面有氧化铝薄膜；（2）在描述金属与金属化合物溶液的反应现象时，既要关注金属表面的变化，又要关注溶液颜色的变化。
知识点二 金属活动性顺序
1．金属活动性顺序
人们通过大量实验，归纳和总结了常见金属在溶液中的活动性顺序：
2．金属活动性顺序的应用
（1）判断金属活动性的强弱：
在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。
（2）判断金属与酸的置换反应能否发生：
在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。
（3）判断金属与其他化合物溶液的置换反应能否发生：
在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的化合物溶液中置换出来。
易错警示
①铁与酸或其他金属化合物溶液发生置换反应时，生成的铁的化合物中显+2价，而不是+3价；②金属与其他金属化合物溶液发生置换反应K、Ca、Na除外。因为K、Ca、Na会先和溶液中的水反应。
如何验证Zn、Cu、Ag三种金属的活动性？
二夹一验证，中间取盐溶液则两端取金属固体，中间取金属固体则两端取盐溶液
课题3 金属资源的利用和保护
第1课时 铁的冶炼
知识点一 金属资源概况
1．金属资源的存在形式：地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，除金、银等少数很不活泼的金属
有单质形式存在外，其余都以化合物形式存在。
2．金属矿石：工业上从含有金属元素并有开采价值的矿石中提炼金属。常见的金属矿石有：
矿石
赤铁矿
磁铁矿
菱铁矿
黄铁矿
铝土矿
黄铜矿
辉铜矿
主要成分
Fe2O3
Fe3O4
FeCO3
FeS2
Al2O3
CuFeS2
Cu2S
知识点二 铁的冶炼
1．铁的冶炼原理（一氧化碳还原氧化铁）
实验药品
氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体
实验装置
11391904762500
实验步骤
①检查装置气密性；②装入药品并固定；③点燃酒精灯；④向玻璃管中通入CO；⑤点燃酒精喷灯；⑥反应完全后熄灭酒精喷灯；⑦试管冷却后停止通入CO；⑧熄灭酒精灯
实验现象
①红棕色粉末逐渐变为黑色，②生成的气体能使澄清的石灰水变浑浊；③尾气燃烧并产生蓝色火焰
化学
方程式
酒精喷灯处：3CO+Fe2O32Fe+3CO2；试管中：CO2+Ca(OH)2=== CaCO3↓+H2O
酒精灯处：2CO+O22CO2
实验结论
红棕色的氧化铁被一氧化碳还原成单质铁；一氧化碳具有还原性，作还原剂
特别提醒
CO还原氧化铁实验中的先与后：
（1）在通入气体前一定要检查装置的气密性；
（2）实验开始前先通入CO气体，排尽玻璃管中的空气，以免加热时玻璃管内CO与空气混合发生爆炸；
（3）在点燃酒精喷灯前要先点燃酒精灯，燃烧掉尾气中的CO，防止污染空气；
（4）反应结束后先熄灭酒精喷灯，继续通入CO至玻璃管冷却至室温后停止通气，一是防止新生成的铁粉在高温下再被氧化，二是防止液体倒吸。
47123351016000速记：一氧化碳早出晚归，酒精喷灯迟到早退。
2．工业炼铁
（1）工业炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气等。
（2）工业炼铁的原理： 3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
（3）工业炼铁的设备：高炉。
注意事项
（1）焦炭有两个作用，一是提供热量（化学方程式为C+O2CO2），二是提供还原剂（化学方程式为C+CO22CO）；石灰石的作用是除去铁矿石中的杂质。
（2）工业炼铁中得到的产品是 生铁 ，而不是纯铁。
知识点三 含杂质物质的化学方程式的计算
【教材例题】用1000 t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少？
【步骤分解】
①
求纯物质的质量
②
设未知数(不带单位)
③
写出正确的化学方程式
④
找出已知量与未知量的质量关系
⑤
列出比例式，解答
⑥
把纯物质的质量转化为不纯物质的质量
⑦
答
【解答过程】
解:由1 000 t含氧化铁80%的赤铁矿,则氧化铁的质量为
1 000 t×80%=800 t;
设可炼得铁的质量为x,则:
Fe2O3+3CO3CO2+2Fe
160 112
800 t x

=　x=560 t
则可得含铁96%的生铁的质量是560 t÷96%≈583 t。
答:该厂理论上可日产含Fe 96%的生铁的质量约是583 t。
【方法】
1．化学方程式表示的各物质的质量关系是纯净物间的质量关系。当已知量中含有杂质时，必须将它们换算成纯净物的质量，再代入化学方程式进行计算。
2．不纯物质、纯物质和纯度之间的关系：
①纯物质的质量=不纯物质的质量×纯度；②不纯物质的质量=；某物质在混合物中的质量分数= ×100%。
第2课时 金属资源保护
知识点一 金属的腐蚀与保护
1．探究铁生锈的条件
试管1
试管2
试管3
实验装置
反应条件
与氧气、水接触
只与水接触
只与氧气接触
实验现象
铁钉生锈，水面的铁钉锈蚀严重
不生锈
不生锈
实验结论
通过AC对比可知影响生锈的因素是水；通过AB对比可知影响生锈的因素是氧气；由此可得出，铁生锈的条件是与水、氧气共同作用
17970579375注意事项
（1）实验中将蒸馏水煮沸的目的是除去氧气，在水上加一层植物油的目的是隔绝空气。该探究实验中，用到的化学思想方法是控制变量法。
注意事项
（1）实验中将蒸馏水煮沸的目的是除去氧气，在水上加一层植物油的目的是隔绝空气。该探究实验中，用到的化学思想方法是控制变量法。
2．铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，结构疏松，铁制品生锈后，应及时清除铁锈。
3．防止铁生锈的措施：破坏金属锈蚀的条件
（1）保持铁制品表面的干燥和洁净；
（2）在铁制品表面涂一层保护膜，如喷漆、涂油、镀上一层其他耐腐蚀的金属等；
（3）改变金属的组成和结构，如加入铬、镍等金属制成不锈钢。
1．防止铁制品生锈的原理是破坏铁制品锈蚀的条件，使铁制品隔绝空气或隔绝水。?
2．以自行车防铁锈为例，写出除保持铁制品表面的洁净和干燥外，通常还可采用哪些方法防锈。
（1）车架表面涂一层油漆；（2）钢圈表面镀一层金属；（3）链条表面涂一层润滑油。
知识点二 金属资源保护
1．保护金属资源的原因：矿物资源是有限的，且不能再生。随意丢弃废旧金属不仅造成了资源浪费，而且污染了环境。
2．保护金属资源的有效途径：
（1）防止金属的腐蚀；
（2）回收利用废旧金属；
（3）有计划、合理地开采矿物，严禁不顾国家利益的乱采矿；
（4）寻找金属的代用品。
实验活动4 金属的物理性质和某些化学性质
实验目的
1．巩固和加深对金属性质的认识；
2．培养实验设计能力。
实验用品
干电池、导线、灯泡、酒精灯、坩埚钳、试管、火柴、砂纸、镁条、铝片、铜片、铁丝、木炭、稀盐酸、稀硫酸、硫酸铜溶液、硫酸铝溶液（以学生设计要求补充）
实验过程
（一）金属的物理性质
1．用砂纸打磨所列物质，观察颜色和光泽。
金属
镁
铝
铁
铜
颜色
银白色
银白色
银白色
紫红色
光泽
有金属光泽
有金属光泽
有金属光泽
有金属光泽
2．采取相互刻画的方法，比较铜片和铝片、铜片和黄铜片的硬度。
实验内容
实验步骤
现象
比较铜片和铝片的硬度
分别拿着铜片和铝片，用力在表面相互刻画
铜片能在铝片上留下明显划痕
比较铜片和黄铜片的硬度
分别拿着铜片和黄铜片，用力在表面相互刻画
黄铜片能在铜片上留下明显划痕
3．设计实验，证明金属具有导电性。
将金属铜（或铝）接入电路中，如果灯泡能亮就证明金属有导电性。
（二）金属的化学性质
1．用坩埚钳夹取一块铜片，放在酒精灯火焰上加热，观察铜片表面的变化。
现象：铜表面变黑。
化学方程式：2Cu+O22CuO。
2．向5支试管中分别放入少量镁条、铝片、锌粒、铁片、铜片，然后分别加入5mL稀盐酸（或稀硫酸），观察并记录现象。
酸
金属
反应现象
化学方程式
稀盐酸（或稀硫酸）
镁
剧烈反应，快速产生气泡，镁条消失，试管外壁发烫
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
(Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑)
锌
反应比较剧烈，产生大量气泡，锌逐渐溶解
Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
(Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑)
铁
反应缓慢，产生气泡，溶液逐渐变为浅绿色
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
(Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑)
铝
反应剧烈，产生大量气泡，铝逐渐溶解，试管外壁发热
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
[2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑]
铜
无明显现象
实验结论
这几种金属的活动性强弱：镁>铝>锌>铁>铜。
3．请你设计并进行实验，比较铁、铜、银的金属活动性强弱。
实验操作
实验现象
实验结论
将铁片插入硫酸铜溶液中
铁片表面有红色物质产生
金属活动性：铁>铜
将铜片插入硝酸银溶液中
铜片表面有银白色物质产生
金属活动性：铜>银
综上可以得出金属活动性：Fe＞Cu＞Ag。铁丝是银白色，铁粉是灰黑色的。

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