1、学习必备 欢迎下载课题名称：金属和金属材料教学目标： 1.常见金属的物理性质及用途 2.常见的合金及合金的优良性能 3.掌握金属的化学性质 4.熟悉掌握铁的冶炼、金属生锈的条件和防止生锈的措施重 难 点：重点：金属与氧气的反应、金属与酸的反应、置换反应的判断、金属活动性顺序的应用、炼铁 原理、铁生锈的条件及防止生锈的措施难点：金属活动性顺序的应用、金属与酸以及盐溶液反应的化学方程式的书写、炼铁的原 理及相关方程式、关于炼铁的计算教学步骤及内容一、 金属的物理性质及用途 （1）金属的物理性质 共同性质：有金属光泽、能导电、能导热、有延展性等。 不同的金属的物理性质也有很多差别，如： 多数金属常温
2、下呈固态，汞是液态 多数金属呈银白色（铁在粉末状态时呈黑色），铜呈银白色，金呈黄色 铁能被磁铁吸引，其他金属一般不能。 （2）金属的物理性质与用途金属的物理性质与用途应用具有金属光泽贵重金属可以做装饰品机械强度大加工成很多工具，如铁锤、剪刀等延展性好制成车辆外壳、钢丝绳、铝箔纸导电性好电线、电缆传热性好铁锅、铝壶例1.盛饮料的易拉罐多数是铝制的，真空包装袋多数也是用铝箔，这是利用了铝的 （ ） A.导热性 B.导电性 C.延展性 D.机械性强度大答案：C例2.用铁锅炒菜的主要原因是（ ）A. 不易生锈 B.导热性能好 C.含有碳元素 D.保温性好二、 合金 （1）合金的概念 合金是在金属中加热
3、融合某些金属或者非金属，从而得到的具有金属特性的混合物。 （2）合金的用途 合金的用途比纯金属更广泛，是因为合金与组成它的组分金属相比，硬度更大、熔点更低，因而性能更优越，加工更容易。（3） 常见的合金 铁的合金生铁、钢； 铜的合金青铜、黄铜、白铜； 锡的合金焊锡； 铝的合金硬铝； 金的合金18K黄金、18K白金等。例3.门窗用铝合金制作而不用纯铝，主要是因为铝合金比纯铝（ ） A.密度更小 B.硬度更大 C.更美观 D.更耐腐蚀 答案：B例4.钛和铁合金被认为是21世纪的重要金属材料。具有熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好、耐腐蚀等优良性能，钛合金与人体有很好的“相容性”，下列不
4、适合用钛合金制造的是（ ） A.制造船舶 B.制造保险丝 C.制人造骨 D.制造飞机解析：利用钛的密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好、耐腐蚀等优良性能，可制造船舶和飞机；利用其与人体有很好的“相容性”，可制造人造骨；但由于其熔点高，故不能用于制造保险丝，因为其不容易熔断，起不到保险作用。 答案：B三、 金属的化学性质 金属的用途不仅仅与它们的物理性质有密切关系，而且与它们的化学性质有密切关系。 （1）金属与氧气的反应很多金属金属都能与氧气反应，但反应的难易和剧烈程度是不一样的。镁、铝等在常温下就能和氧气反应2Mg + O2 2MgO2Al + 3O2 Al203铁、铜在常温下几乎不与氧气反
5、应，但在高温下能与氧气反应 3Fe + 2O2 Fe3042Cu+ O2 2Cu0 而金即使在高温下也不能与氧气反应。 这些说明不同的金属活动性不同：镁、铝较活泼，铁、铜次之，金最不活泼。例5.下列事实与金属的化学性质无关的是（ ） A.将铝粉涂在铁器的表面以保护铁 B.真金不怕火炼 C.钨在高温下不熔化 D.燃烧镁做照明弹答案：C （2）金属与酸的反应 活动性不同的金属，与盐酸(或稀硫酸)反应的剧烈程度不相同。通过探究实验我们知道：镁与盐酸(或稀硫酸)的反应很激烈，迅速产生大量气泡；锌与盐酸(或稀硫酸)反应速率较快；铁与与盐酸(或稀硫酸)反应较慢；铜与盐酸(或稀硫酸)不反应。我们可以得出这四
6、种金属在溶液中的活动性顺序是：MgZnFeCu。相关的化学方程式如下： Mg + 2HCl MgCl2 + H2 Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 Fe + 2HCl FeCl2 + H2由上面三个反应，我们可以观察到它们都是由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和化合物。这种反应我们称之为置换反应。置换反应的特征是反应物和生成物都是一种单质和一种化合物。可表示为A + BC AC + B。例6.下列物质可以由金属与同一种酸反应直接制取的是（ ） A.FeCl2与FeCl3 B.FeCl2与FeSO4 C.MgCl2与ZnCl2 D.ZnCl2 与CUCl2 答案：C例7.下列不属
7、于置换反应的是（ ） A.C + 2CuO 2Cu + C02 B.C0 + CuO Cu + C02 C.H2+ CuO Cu + H20 D.Zn + CUCl2 Cu + ZnCl2答案：B(3) 金属活动性顺序常见金属在溶液中的活动性顺序如下： KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu判断依据：1. 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. 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. 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化合物的溶液里置换出来。 例8.将X、Y两种金属片分别插人硫酸铜溶液中，X没有发
8、生明显变化，Y表面析出金属铜。据此判断这三种金属的活动性由强到弱的顺序是： （ ） A. Y、铜、X B. X、铜、Y C. 铜、Y、X D. Y、X、铜答案：A例9.某同学要验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性顺序，做了以下实验，你认为可以不必做的实验是 答案：C例10.X、Y、Z是金属活动性顺序表里的三种金属，它们在溶液中能发生如下反应：X+YSO4=XSO4+Y Y+2ZNO3=Y(NO3)2+2Z X+H2SO4=XSO4+H2 Z与H2SO4不发生反应。 则三种金属的活动性满足（ ） AXYZ BZYX CYZX DXZY.解析：依据金属活动性顺序中“前换后，强换弱”的基本原则可以依
9、次判断： XY ，YX，XH，HZ。综合推定答案为A。答案：A四、 金属资源的利用和保护 （1）金属在自然界中的存在 在地壳和海洋中存在着大量的金属资源，大多数金属以化合物的形式存在，极少数不活泼金属如金、 银等以单质的形式存在。地壳中含量最多的金属是铝，其次是铁、钙、钠、钾、镁等。 金属元素在地壳中主要以矿石的形式存在，常见的矿石有：赤铁矿（主要成分：Fe2O3）、磁铁矿（主要成分：Fe3O4）、菱铁矿（主要成分：FeCO3）、黄铁矿（主要成分：FeS2）。其中，最不适合炼铁的是黄铁矿，且含有硫元素，会产生污染空气的二氧化硫。（2）炼铁的原理 炼铁的原理：利用一氧化碳与氧化铁反应，把铁还原出
10、来。模拟炼铁的实验装置如下图所示： 实验步骤：检查装置的气密性；在硬质玻璃管中放入少量氧化铁粉末；向玻璃管中通入CO气体；给氧化铁加热；当试管内红色粉末变为黑色时停止加热，待试管冷却后停止通CO。 实验现象：红色粉末逐渐变为黑色，澄清的石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火热。结论及相关化学方程式：大玻璃管中：Fe203 + 3C0 2Fe + 3C02 试管中：C02 + Ca(OH)2 CaC03 + H20尾气处理：2C0 + 02 2C02例11.实验室里，用如图所示装置还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质关于该实验，下列说法错误的是（）A实验时，试管中澄清的石灰水
11、变浑浊，证明该反应有二氧化碳生成B实验结束时，玻璃管中红色的氧化铁粉末变成黑色，该产物不一定是铁C反应后，玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了，证明一定有铁生成D为了减少空气污染，应增加尾气处理装置答案：C例12.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
12、法是 (3)工业炼铁的过程 主要设备：高炉 原料：铁矿石、焦炭、石灰石。 方法及原理：利用上述CO还原Fe2O3的原理，将原理按一定比例加入高炉， 从炉下通入热风，使焦炭燃烧产生C02，C02再与炽热的碳反应生成CO，再将铁矿石中的铁还原出来。石灰石的作用是使铁矿石中的杂质（如二氧化硅）转为炉渣而除去。 高炉内发生的主要反应： 焦炭燃烧：C + 02 C02 二氧化碳与焦炭反应产生还原剂CO ： C + C02 2C0 CO将铁的氧化物还原成单质铁：Fe203 + 3C0 2Fe + 3C02例12.下列反应不是在炼铁高炉内发生的是（ ） A. C + 02 C02 B. 2CO + 02 2
13、C02 C. 2C + 02 2C0 D. Fe203 + 3C0 2Fe + 3C02答案：C (4)关于炼铁的有关计算 在炼铁的过程中所用的原料和产品都是不纯物，在计算用料和产量时要考虑杂质的含量。在根据化学方程式计算时，要将不纯物换算成纯净物才能应用于物质之间的质量比。基本思路是：铁矿石Fe2O3Fe生铁。关于炼铁的计算，主要是考查质量守恒定律的灵活运用能力和不纯净物与纯净物之间换算的能力。 例13.某炼铁厂利用含四氧化三铁90%的磁铁矿1000吨可得到含铁96%的生铁多少吨？ 解：设可以练出纯铁 x。 Fe3O4 + 4 CO=3Fe+4 CO2 232 168 1000*90% x 解得x=651.7吨 生铁:651.7/96%=678.9吨 例14. 现要炼出224吨纯铁，需购入多少吨含杂质30%的磁铁矿作为原料
