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如果镀金怎么样?
(铬的硬度大,不
生锈,金虽然美观但价格高。
⑤在制造保险丝时,则要选用熔点较低的金属。
(为什么?
)
⑥在制造硬币时,要选用光泽好、耐磨、耐腐蚀易加工的金属。
(为什么?
结论:
物质的性质在很大程度上决定了物质的用途,但这不是唯一的决定因
素,在考虑物质的用途时,还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便
利以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。
二.合金
1.合金:
合金是由一种金属跟其他金属(或非金属)熔合而形成的具有金属特性
的物质。
(合金至少含一种金属,也可含多种金属。
注意:
(1)合金是金属与金属或金属与非金属的混合物。
(2)合金的很多性能与组成它们的纯金属不同,使合金更容易适合不同的用途。
(3)日常使用的金属材料,大多数为合金。
(4)金属在熔合了其它金属和非金属后,不仅组成上发生了变化,其内部组成结构也发生了改变,从而引起性质的变化。
1.合金的形成条件:
其中任一金属熔点不能高于另一金属沸点(当两种金属形成合金时)。
2.合金与组成它们的纯金属性质比较。
下面是黄铜和铜片,焊锡和锡,铝合金和铝线的有关性质比较:
性质比较
黄铜
铜
焊锡
锡
铝合金
铝
光泽与颜
黄色
紫红色
深灰色
银白色
色
有光泽
金属光泽
硬度
比铜大
坚韧
硬度大
质软
坚硬
熔点
比铜低
较高
比锡低
较低
比铝低
合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高(黄铜比铜更硬,焊锡比锡硬),
抗腐蚀性能等更好;
颜色更鲜艳,有些合金的熔点比纯金属更低(如:
保险丝熔
点很低)
4.几种常见合金
(1)铁合金:
主要包括生铁和钢,它们的区别是含碳量不同,生铁含碳量
2%-4.3%,钢的含碳量为0.03%—2%。
钢比生铁具有更多的优良性能,易于加工,
用途更为广泛。
(2)铝合金:
铝中加入镁、铜、锌等金属形成合金。
广泛应用于制造飞机、舰艇和载重汽车等,可增加它们的载重量以及提高运行速度,并具有抗海水腐蚀、避磁性等特点。
(3)铜合金:
黄铜:
铜、锌的合金;
青铜:
铜、锡的合金;
白铜:
铜、镍的合金。
(4)钛和钛合金:
被认为是21世纪的重要金属材料。
性质:
熔点高、强度大、密度小、可塑性好、易于加工,机械性能好,
抗腐蚀性能非常好,与人体具有很好的“相容性”,又称亲生物
金属。
用途:
喷气式发动机、飞机机身、人造卫星外壳、火箭壳体、医学补形、
造纸、人造骨、海水淡化设备、海轮、舰艇的外壳等。
⑸锰钢:
(韧性好、硬度大)用于钢轨、挖掘机铲斗、坦克装甲、自行车架。
课外阅读:
P7页形状记忆合金家庭小实验:
P8页淬火与回火
课题二金属的化学性质
一.金属与氧气的反应
金属条件反应方程式现象
银白色镁条在空气中表面
常温下(在空气中)
2
2Mg+O=2MgO
逐渐变暗,生成白色固体。
Mg
点燃时(在空气中
点燃
剧烈燃烧,发出耀眼的白
或在氧气中)
2Mg+O2
======2MgO
光,生成一种白色固体。
银白色的表面逐渐变
3
暗,生成一层致密的薄
4Al+3O
=2AlO
Al
膜。
剧烈燃烧,放出大量的热和
点燃时(在氧气中)
耀眼的白光,生成白色固
====2AlO
体。
常温下,干燥的空
气
常温下,在潮湿的
铁与空气中的氧气和水共同作用下会生成暗红色疏松的物质
Fe
空气中
23
——铁锈(FeO·
HO)
剧烈燃烧,火星四射,放出
在氧气中点燃
3Fe+2O======Fe3O4
热量,生成一种黑色固体。
△
Cu
加热时
铜丝表面逐渐变为黑色
2Cu+O2=====2CuO
铜表面生成一层绿色物
在潮湿的空气中
23
2Cu+O+CO+HO=Cu(OH)CO
质
Au、Ag
即使在高温下也不与氧气反应“真金不怕火炼”。
大多数金属都能与氧气反应,但反应的难易和剧烈程度不同。
Mg、Al等在常温下就能
与氧气反应;
Fe、Cu等在常温下几乎不能单独与氧气反应,但在点燃或加热的情况下可以发
生反应;
Au、Ag等在高温时也不与氧气反应。
1.根据金属与氧气反应的难易和剧烈程度不同可以知道金属的活泼性。
以上事实说明:
镁,铝较活泼;
铁,铜次之;
金,银最不活泼。
2.铝具有很好的抗腐蚀性能,原因是铝在空气中与氧气反应,其表面生成一层致密的氧化铝(Al2O3)薄膜,能阻止铝被进一步氧化。
二.金属与酸的反应
金
现象
反应的化学方程式
属
稀盐酸
稀硫酸
剧烈反应,产生大量气
镁
泡,溶液仍为无色,试
Mg+2HCl=MgCl+H↑
Mg+HSO=MgSO+H↑
4
管壁发热,生成的气体
能燃烧,火焰呈淡蓝色。
反应比较剧烈,产生大
量气泡,溶液仍为无色,
锌
试管壁发热,生成的气
Zn+2HCl=ZnCl
+H↑
Zn+HSO=ZnSO+H↑
体能够燃烧并且产生淡
蓝色火焰。
反应缓慢,有气泡产生,
铁
溶液由无色逐渐变为浅
Fe+2HCl=FeCl
Fe+HSO=FeSO+H↑
绿色,生成气体能燃烧
并且产生淡蓝色火焰。
铜不反应
Mg、Zn、Fe的金属活动性比铜强,它们能置换出稀硫酸或稀盐酸中的氢。
1.金属能与酸反应(注:
酸一般是指稀盐酸和稀硫酸)
有些金属的化学活动性比氢强,如Mg、Al、Zn、Fe等,它们都能与稀盐酸、
稀硫酸反应放出氢气;
但有些金属比氢的活动性弱,它们不能与酸反应,
如Cu、Ag等。
当铁与酸反应时,生成物为+2价的铁,而不是+3价的铁。
2要求写:
Mg,Al,Zn,Fe分别与稀盐酸,稀硫酸反应的化学反应方程式。
①Mg+2HCl=MgCl+H2↑
③2Al+6HCl=2AlCl
3+3H2↑
②Mg+HSO=MgSO+H↑
④2Al+3H
SO=Al
(SO)+3H↑
⑤Zn+2HCl=ZnCl
+H↑
⑦
Fe+2HCl=FeCl
⑥Zn+HSO=ZnSO+H↑
⑧
Fe+H
SO=FeSO+H↑
三.金属能与某些化合物的溶液反应:
实验操作
质量变化
应用
浸入溶液的铁钉
金属质量
不能用铁制
表面覆盖一层紫
铁丝浸入硫酸
增加,溶
品放硫酸铜
红色的物质,溶
Fe+CuSO=Cu+FeSO
铜溶液中
液质量减
溶液(或农药
液由蓝色逐渐变
少
波尔多液)
为浅绿色
浸入溶液的铝丝
铝丝浸入硫酸
2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu
为无色
铜丝浸入硝酸
浸入溶液的铜丝
Cu+2AgNO=Cu(NO)+2Ag
银溶液中
表面覆盖一层银
白色的物质,溶液质量减
液由无色逐渐变少
为蓝色
铜丝浸入硫酸
铝溶液中
1.以上四种金属的活动性由强到弱的顺序为:
Al>
Fe>
Cu>
Ag
2.活泼性强的金属能把活泼性弱的金属从其化合物溶液中置换出来。
注意1.此类反应一定在溶液中进行,不溶于水的化合物一般不与金属反应。
2.K、Ca、Na活动性非常强,但不能用它们置换化合物中的金属,因为它
们能同溶液中的水剧烈反应。
只有活动性强的金属,才能把活动性弱的金属从它们的化合物的溶液中置换出
来,反之则不能。
例如:
①Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(我国西汉发现的湿法冶铁原
理)②Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag③Cu+FeCl2不反应
(注意:
一些物质的颜色.MgO、Al2O3为白色固体,Fe3O4、CuO为黑色固体,
铁丝为银白色,铁粉为黑色。
ZnSO4AgNO3HClH2SO4的溶液均为无色,FeCl2
FeSO4的溶液为浅绿色;
CuSO4Cu(NO3)2CuCl2的溶液为蓝色。
四.置换反应(由二,三总结如下)
由一种单质与一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应叫
置换反应。
置换反应的数学表达式为:
A+BC=AC+B。
常见的置换反应:
①活泼金属与酸的反应②活泼金属与化合物溶液的反应
③碳和金属氧化物的反应④氢气与金属氧化物的反应
五.金属活动性顺序
从金属与O2反应的难易、金属与酸反应的剧烈程度,可分析得出金属的活动性
顺序如下:
KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu
---------------------------------------------------------→
金属活动性由强逐渐减弱
(1)金属活动性顺序可采用“五元素一句”的方法记忆,即“钾钙钠镁铝,锌
铁锡铅氢,铜汞银铂金”。
(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,位于氢前的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢。
位于氢后的金属不能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢。
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑Cu+H2SO4不反应
③判断金属与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
物的溶液里置换出来。
①Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
②Cu+FeSO4不反应
金属与化合物的溶液发生置换反应的条件:
A金属的活动性必须排在化合物中金属的前面;
如Fe能与CuSO4溶液发生置换反应,而Cu不能与FeSO4溶液发生反应.b不能用K、Ca、Na与化合物的溶液反应,因为它们太活泼,能与溶液
中的水反应。
c化合物必须溶于水,金属与化合物的固体不能发生置换反应。
注:
选择铁的化合物时只能选含Fe2+的化合物,Fe3+有较强的氧化性能与不活泼金属反应.如:
Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2而Cu+FeCl2不反应。
⑶优先置换原理
∣←近→∣
∣←远→∣
①金属和化合物溶液的置换反应:
混合溶液与一种金属发生置换反应的顺序是
“先远”“后近”;
例:
在AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入铁粉,铁
先和AgNO3进行置换反应,只有当AgNO3反应完了,铁才和Cu(NO3)进行
②金属混合物与一种盐溶液发生置换反应的顺序也是“先远”“后近”。
锌粉和铁粉同时放入CuSO4溶液中,锌先和CuSO4反应,锌反应完了铁才
和CuSO4反应。
课题三金属资源的利用和保护
金属元素在自然界的存在方式
地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中,除少数很不活泼的金属如金、
银等以单质形式存在外,其余都以化合物形式存在。
工业上把能用来提炼金
属的矿物叫矿石。
(1)地壳中含量最多的金属元素是Al,其次是Fe,还含有Ca、Na、K、Mg、Zn、
Cu、Ag、Au等。
(2)几种常见矿石的名称及主要成分:
赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、
菱铁矿(FeCO3)。
黄铁矿(FeS2)
一.铁的冶炼
1.实验室炼铁:
一氧化碳还原氧化铁
(1)仪器:
铁架台(2个)、硬质玻璃管、单孔橡皮赛(2个)、酒精灯、试管、酒精喷灯、双孔橡皮赛、导气管。
(2)药品:
氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体
(3)装置图:
(4)步骤:
①检验装置的气密性;
②装入药品并固定;
③向玻璃管内通入一氧化碳气体;
④给氧化铁加热;
⑤停止加热;
⑥停止通入一氧化碳。
(5)现象:
红色粉末逐渐变成黑色,澄清石灰水变浑浊,尾气燃烧产生蓝色火
焰。
(6)化学方程式:
3CO+FeO
高温
2CO+O
2Fe+3CO
2CO
Ca(OH)+CO=CaCO↓+HO
(7)注意事项:
与H2还原氧化铜的实验操作顺序一样,即先通入CO再加热(由
于CO具有可燃性,在加热前应先排尽装置内的空气,以免点燃不纯净的
CO气体而发生爆炸。
)实验完毕,停止加热,继续通入CO至试管冷却(防止
还原出来的铁重新被氧化)。
(8)尾气处理:
因CO有毒,不能随意排放在空气中,处理的原则是将CO燃烧
掉转化为无毒的CO2或用气球收集起备用。
2.工业上炼铁:
工业上冶炼铁的原料、主要反应原理和主要设备见下表。
原料
铁矿石、焦炭、石灰石,空气等
主要反应
在高温条件下,利用焦炭与氧气反应生成一氧化碳把铁从铁矿石里还
原理
原出来,其主要反应原理为:
FeO+3CO2Fe+3CO
主要设备
高炉
产品
生铁
高炉中发生的主要反应:
五个
COC+CO
O+3CO
C+O
CaO+CO↑
CaO+SiO
CaSiO(渣)
CaCO
石灰石为造渣材料。
实验室炼得的铁是纯净物,工业上炼得的铁是混合物。
3.含杂物质的化学方程式的计算
(1)化学方程式所表示的物质之间的质量关系,都是纯净物之间的质量关系。
当反应物中含有杂质时,必须先将它们换算成纯物质的质量,然后才能代人
计算。
(2)纯物质与不纯物质的质量之间换算关系如下:
①纯度=纯物质的质量/不纯物质的总质量×
100%=1-杂质的质量分数
②纯物质的质量=不纯物质的质量×
纯度
③不纯物质的质量=纯物质的质量÷
④杂质质量=不纯物质的质量×
(1-纯度)
二.金属资源的保护
1.铁锈蚀的条件探究
a.干燥空气中不生锈
b.浸没在水中不生锈
c.潮湿空气中生锈,食盐水生锈更快
铁生锈的条件是铁必须要与水、氧气等物质共同作用,所以铁在潮湿的空气中易
生锈,在干燥的空气中不易生锈。
铁锈的几点说明
(1)铁锈是一种红褐色且不溶于水的固体,但铁锈易吸水,使铁制品表面潮湿
而易生锈。
(2)铁锈成分复杂,主要是Fe2O3·
XH2O它是一种疏松多孔的物质;
铁锈很疏松,
不能阻止里层的铁继续与氧气、水等反应,因此铁制品可以全部被锈蚀。
(3)铁生锈的反应中有氧气参加,进程缓慢,没有发光现象,放热不易觉察,
所以铁生锈是缓慢氧化。
2.防止铁生锈的措施
根据铁生锈的原理,要防止铁制品锈蚀,依据的原理有三种:
(1)使铁制品隔绝氧气;
(2)防止铁制品与水接触(或者使铁制品既不与氧气也不与水接触)
(3)制成合金,改变性能,增强其抗腐蚀性。
①防止铁生锈的具体措施如下
采取措施实例相应原理
用过的菜刀要擦
保持铁制品表面干燥和洁净不与水接触
净
刷油
汽车表面刷油漆
漆
既隔绝氧气又隔绝
在铁制品表面涂一层保护膜涂油自行车链条
水
电镀零件表面
烤蓝锯条、枪支
改变铁的组织结构,制成合金不锈钢
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