初中化学金属与合金学生版.docx
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初中化学金属与合金学生版
金属与合金
知识点一常见的金属材料
思路导航
内容一:
常见的金属材料
图7-2河北沧州铁狮子
图7-1中国商周后母戊鼎
人们最早知道的铁是陨石中的铁,古代埃及人称之为神物。
在很久以前,人们就曾用这种天然铁制作刀刃和饰物,这是人类使用铁的最早记录。
那时地球上的天然铁是少见的,所以铁的冶炼和铁器的制造经历了一个很长的时期。
当人们在冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术之后,铁器时代就到来了。
生活中常用到的金属不止是铁、铜、铝,还有很多其它的纯金属材料(如图7-3所示)
钾K
钙Ca
钠Na
镁Mg
铝Al
锌Zn
铁Fe
锡Sn
铅Pb
铜Cu
汞Hg
银Ag
铂Pt
金Au
图7-3生活中常用的金属
黄铜
青铜
白铜
18K金
生铁
钢
钛合金
铝合金
图7-4生活中常用的合金材料
一、金属材料
金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。
日常生活中常用的金属材料可分为和
两大类。
其中有90多种,有几千种。
比较常见的金属有、、及其它们的合金。
二、金属单质的物理性质
相似性
金属一般在常温下都是 体,(除外),都具有 、
具有良好 性和 性
差异性
①熔点:
熔点最高的金属是 ,熔点最低的金属是;
②密度:
密度最大的金属是,密度最小的金属是 ;
③硬度:
硬度最大的金属是 。
三、合金
1、合金:
合金是一种金属跟一种或几种或熔合而成的具有的物质。
属于物。
合金一般具有、、等优良性能。
如黄铜(合金)比纯铜硬度,焊锡(合金)比锡的熔点,不锈钢(合金)比纯铁耐腐蚀性,所以合金比纯金有更为广泛的用途。
2、常见的合金
①铁的合金:
铁的合金包括和两大类。
生铁
钢
组成元素
铁和碳
铁和碳
含碳量
2-4.3%
0.02-3%
②铜合金:
常见的铜的合金有、、三种。
③其它合金
种类
用途
钛和钛的合金
广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等
焊锡
焊接金属
铝合金
建筑材料,铝合金门窗等
例题精讲
【例1】①钢属于以下材料中的( )
A.合金B.无机非金属C.合成材料D.复合材料
②上海世博会中国馆——“东方之冠”给人强烈的视觉冲击,它的主体结构大量使用钢材,其中钢与下列哪种物质属同类材料()
A.石器B.青铜器C.高分子材料D.天然纤维
【例2】①某新型“防盗玻璃”为多层结构,每层中间嵌有极细的金属线,当玻璃被击碎时,与金属线相连的警报系统就会立刻报警.“防盗玻璃”能报警,这利用了金属的( )
A.延展性B.导电性C.弹性D.导热性
②食品包装中经常用到铝箔.铝能制成铝箔是因为铝具有良好的( )
A.导电性B.延展性C.导热性D.抗腐蚀性
【例3】①钛和钛合金被认为是21世纪的重要材料,它们具有很多优良的性能,如熔点高,密度小,可塑性好,易于加工,钛合金与人体有很好的“相容性”等。
根据它们的主要性能,下列用途不切合实际的是()
A.用来做保险丝B.用来制造航天飞机
C.用来制造人造骨D.用于制造船舶的主要部件
②下列有关合金的叙述,正确的是( )
①合金中至少含两种金属;
②合金中的元素以化合物形式存在;
③合金中一定含有金属;
④合金一定是混合物;
⑤生铁的含碳量大于钢;
⑥合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高,抗腐蚀性能好.
A.①②③④⑤⑥B.①②C.①③④D.③④⑤⑥
知识点二金属材料的利用和保护
思路导航
地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中,除少数很不活泼的金属如金、银等以单质形式存在外,其余的都以化合物形式存在.
图7-6自然界中以单质形式存在的金、银、铜
黄铜矿
辉铜矿
菱铁矿
黄铁矿
图7-7常见的矿石
工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。
我国是世界上矿物种类比较齐全的少数国家之一,矿物储量居世界首列,铜、铝、锰等储量在世界上也占有很重要的地位。
大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源,人类每年要提取数以亿吨的金属用于工农业生产和其他领域,其中提取量最大的是铁。
内容一:
铁的冶炼
早在春秋战国时期,我国就开始生产使用铁器,从公元1世纪起,铁成了一种最重要的金属材
图9-10古代炼铁
图9-11工业高炉炼铁
料。
炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁的反应
工业炼铁
原料及设备
原料:
、、
设备:
原理
在 条件下,利用焦炭与氧气反应生成的 作还原剂,
把铁矿石中的铁还原出来
化学方程式
利用赤铁矿石炼铁:
利用磁铁矿石炼铁:
在实验室里,可以利用下图所示装置进行实验。
图7-8一氧化碳还原氧化铁
实验现象:
玻璃管中的粉末由红色逐渐变黑,试管中澄清的石灰水变浑浊。
高温
反应原理:
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
实验中需注意几点:
①先向硬质玻璃管通一氧化碳,过段时间再点燃酒精喷灯,目的是防止一氧化碳与空气混合在高温时发生爆炸。
①必须进行尾气处理,一氧化碳有毒不宜直接排放到空气中。
②实验结束后,应先停止加热,但此时需继续通一段时间的一氧化碳,目的是为了防止刚被还原得到的金属铁又被氧化成氧化铁了。
内容二:
金属资源的保护
一方面,我们每年要向自然界索取大量的金属矿物资源,以提取数以亿吨的金属。
另一方面,据有关资料报道,现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%~40%。
这是多么惊人的数字啊!
防止金属腐蚀已成为科学研究领域中的重大问题。
图7-9金属生锈
1.铁生锈的条件验证铁钉生锈条件的实验
图7-10铁钉生锈条件的探究
实验发现,短时间内只有装在第一个试管中的铁钉会生锈,第二个和第三个试管中的铁钉都没有和潮湿的空气接触,所以没有生锈。
铁生锈的条件有。
可以用适量稀盐酸除去铁表面的锈迹,发生的化学反应为。
2.防止铁生锈
(1)
(2)
(3)(4)
思考:
为什么铁制品易生锈,而铝制品不易生锈?
答案:
铝与氧气反应生成的致密的氧化铝薄膜,能覆盖在铝表面,从而保护里层的铝不再与氧气反应;而铁与氧气、水等反应生成的铁锈(主要成分是Fe2O3)却很疏松,空气和水蒸气会进入,因此铁制品可以被全部锈蚀。
3.金属资源保护
地球上的矿物储量是有限的,而且矿产不能再生。
地球上已勘探出的金属矿物的开采剩余年限如下图所示,从图中可以看到,保护金属资源刻不容缓,但是应该怎样保护呢?
图7-11一些矿产资源剩余的可开采年限
保护金属资源要从以下几方面进行:
1.金属资源的合理开采:
人为的过度开采是金属资源匮乏的主要原因,政府要完善相关法律法规,减少或杜绝金属资源的不合法开采;
2.金属资源的回收利用:
很多金属均具有良好的可回收性,能够反复循环使用,而不影响其使用性能,同时也可以降低金属开采冶炼过程中的能源消耗,减少环境污染,实现金属材料开采的可持续发展;
3.防止金属的锈蚀:
每年因腐蚀而报废的金属材料相当于金属年产量的20%~40%,防止金属锈蚀可以间接的减少金属过度开发;
4.努力需找金属替代品:
比如塑料已经能代替钢和其他合金制造管道。
图7-12废旧金属回收利用,做成的装饰品
例题精讲
【例4】下列对金属及金属资源的认识中,正确的是( )
A.废弃易拉罐无回收价值B.把废旧电池、废铁等深埋到地下
C.生铁是铁合金D.用水冲洗自行车可防止生锈
【例5】①下列情况中,铁钉最容易生锈的是( )
A.浸没在水中B.浸没在植物油中
C.在潮湿的空气中D.在干燥的空气中
【答案】C
②下列方法中,不能防止铁制品生锈的是()
①涂油;②刷油漆;③砂纸擦;④镀铬;⑤水洗;⑥烤蓝
A.③⑤B.②④⑥C.①②④D.①④
【例6】右图是一氧化碳还原氧化铁的实验装置图,下列有关该反应的说法正确的是( )
A.当反应完成时可看到A中的红棕色粉末变成了银白色
B.该实验中只能体现出一氧化碳的化学性质
C.反应后,玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了
D.实验结束时,A和C两处的酒精灯先熄灭C处的酒精灯
【例7】下列做法中,不利于保护金属资源的是()
A.回收易拉罐B.寻找金属代用品
C.防止金属的腐蚀D.过度开采金属矿物
【例8】工业中常将两种金属在同一容器中加热使其熔化,冷却后得到具有金属特性的熔合物—合金。
根据下表所列金属的熔点和沸点的数据(其他条件均与满足),判断不能制得的合金是()
A.K—Na合金B.K—Fe合金C.Na—Al合金D.Fe—Cu合金
金属
Na
K
Al
Cu
Fe
熔点(℃)
97.8
63.6
660
1083
1535
沸点(℃)
883
774
2200
2595
2750
【例9】铁画是中国工艺美术百花园中的一朵奇葩.它以钢材为主料,经锻打、焊接、酸洗、上漆等多道工艺制成.下列关于铁画的叙述正确的是( )
A.铁画应悬挂在潮湿的环境中防止因干燥不美观
B.所用材料上的铁锈可用水清洗掉
C.给打制成型的铁画喷漆既美观又可以防锈蚀
D.所用的主要材料--低碳钢,有较好的锻轧性能,它不属于铁的合金
【例10】如右图所示实验,放置1—2周时间后,装置中能出现的现象是()
A.铁丝无变化
B.试管内的液面高度无变化
C.铁丝逐渐消失
D.试管内的液面上升
【例11】用一氧化碳还原氧化铁的实验装置如图所示:
(1)实验时先______________(通入一氧化碳或点燃酒精灯)目的是________________________
(2)A处玻璃管中的现象是________________________,发生的化学方程式是________________
(3)B处的现象是______________________,发生的化学方程式是______________________
(4)C处酒精灯的作用是_________________,目的是___________________________
【例12】人类对金属的开发和利用是循序渐进的,金属在日常生活中随处可见,研究金属的性质可以
更好地利用金属。
(1)铝、铁、铜是常见金属。
下列生活用品中,主要利用金属导热性的是。
①铁制水龙头
②铜制火锅
③铝制易拉罐
(2)随着技术的不断进步,人们能利用还原剂从金属的氧化物中将其还原出来。
例如,高炉炼
铁所涉及的物质转化过程如下:
焦炭
CO2
空气
A
焦炭
Fe
赤铁矿
其中,物质A为(填化学式),A与赤铁矿中的氧化铁反应的化学方程式
为。
(3)每年因为腐蚀(如铁生锈)而报废的金属相当于年产量的20%~40%,人们采用多种方法防
止金属腐蚀。
例如,将清洗后的铁锅擦干后存放可以防止铁锅生锈,其原因是。
(4)铝的金属活动性比铁_(填“强”或“弱”),但铝制品却具有比较好的抗腐蚀性能,
其原因是(用必要的文字和化学方程式说明)。
【例13】用足量的一氧化碳还原三氧化二铁,若使生成的二氧化碳全部通入过量的石灰水中,得到2.25克沉淀,求:
被还原的铁是多少克?
【例14】合成氨工业生产中所用催化剂的主要成分是FeO和Fe2O3,且FeO与Fe2O3的质量比为
高温
9∶20时,其催化活性最大。
以Fe2O3为原料制备该催化剂时,可加入适量木炭粉,发生如
下反应:
2Fe2O3+C4FeO+CO2↑。
试计算应向160gFe2O3粉末中加入的木炭粉质量。
复习巩固
【演练1】下列金属用品中,主要应用金属导热性的是( )
A.铁锅B.铲子C.电线D.铝箔
【演练2】如图所示,在盛水的试管中放入一根洁净的铁钉,用带U形管的胶塞塞紧,U型管内水面处于同一高度,一周后观察铁钉和U型管内水面变化( )
A.铁钉未锈蚀,水面一样高
B.铁钉未锈蚀,水面左低右高
C.铁钉锈蚀,水面左高右低
D.铁钉锈蚀,U型管水从右边全部溢出
【演练3】下列金属中,人类开发利用最晚的是()
A.AlB.FeC.CuD.Ag
【演练4】用含Fe3O4为87%的铁矿石5kg来炼铁。
(1)若不考虑炼铁过程中铁的损耗,可炼出含铁为96%的生铁多少kg?
(2)若在冶炼过程中铁的损耗量为4%,可炼出含铁为96%的生铁多少kg?
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