1、第八单元 金属和金属材料 第一节 金属材料 第二节 金属的化学性质 第三节 金属资源的利用和保护 金属之最 地壳中含量最多的金属元素铝 人体中含量最多的金属元素钙 目前世界年产量最多的金属铁（铁 铝铜） 导电、导热性最好的金属银（银 铜金铝） 熔点最高的金属钨 熔点最低的金属汞 硬度最大的金属铬 密度最大的金属锇 密度最小的金属锂 金属的分类 黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金。 有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他 金属。 重金属：如铜、锌、铅等 轻金属：如钠、镁、铝等 第一节 金属材料 金属材料：金属材料包括纯金属以及它们的 合金。 金属的物理性质 在常温下一般为固态（汞为液态），有
2、金 属光泽（大多数金属呈银白色，铜呈紫红 色，金呈黄色）； 导电性、导热性、熔点较高、有延展性、 能够弯曲、硬度较大、密度较大。 金属的应用 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。 铜、铝电线导电性好、价格低廉 钨灯丝熔点高 铬电镀硬度大 铁菜刀、镰刀、锤子等 汞体温计液柱 银保温瓶内胆 铝“银粉”、锡箔纸 二、合金 合金：由两种或两种以上的金属或金属与 非金属经一定方法所合成的具有金属特性 的物质。（合金中的物质以单质形式存在 ） 合金是混合物。金
3、属氧化物不是合金。 目前已制得的纯金属只有90多种，而合金 已达几千种。 合金的硬度一般比组成它的纯金属的硬度 大，抗腐蚀性强。 合金的熔点一般比组成它的纯金属的熔点 低。 常见的合金 常的合金： 合 金 的合金合金 和 合 金 形状 合金 生黄 青 成 分 含碳 量 2% 4.3% 含碳 量 0.03% 2% 合金 合金 合金 合 金 注 不 是含 、的，具 有抗 性能 。 生 脆， 具有性。 生常制成暖 气片。 紫是 熔点 低 下 具有形 状 效 钛和钛合金：被认为是21世纪的重要 金属材料，钛合金与人体具有良好的“ 相容性”，可用来造人造骨。 钛和钛合金的优点： 熔点高、密度小； 可塑性
4、好、易于加工、机械性能好 ； 抗腐蚀性能好。 生铁和钢性能不同的原因：含碳量不 同。 第二节 金属的化学性质 金属与氧气的反应 镁、铝：在常温下能与空气中的氧气反应： 2Mg+O2=2MgO 4Al+3O2=2Al2O3 铝的抗腐蚀性能好的原因：铝在空气中 与氧气反应，其表面生成一层致密的氧 化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化 铁、铜：在常温下、干燥的环境中，几 乎不与氧气反应，但在潮湿的空气中会 生锈。 铁、铜在高温时能与氧气反应： 3Fe+2O2=Fe3O4 2Cu+O2=2CuO 金即使在高温时也不与氧气反应。 金属与酸的反应：活泼金属酸 盐H2 描述现象时，需要注意： 如果有铁、铜元素参加
5、 反应，一定要注意溶液颜色的变化； 反应放热， 但是只有镁和酸反应时放热现象明显。 置换反应：由一种单质和一种化合物反应，生成 另一种单质和另一种化合物的反应是置换反应。 当铁单质参加置换反应时，生成物中的铁元素呈 +2价。 常见金属在溶液中的活动性顺序： 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，金属的位置越靠前， 它的活动性就越强。 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（不可以用浓硫酸和硝 酸）中的氢。 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
6、置换 出来。 钾、钙、钠不符合这一条。它们会先和水反 应生成碱和氢气，然后碱和盐反应。 金属与盐溶液的反应：金属盐另一金属另 一盐（条件：“前换后，盐可溶”） 在活动性顺序中，金属的距离大的，反应先发生 。一个置换反应结束后，另一个置换反应才会发 生。如在硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中加入锌 粒，锌会先和硫酸铜反应，反应完毕后锌才和硫 酸亚铁反应。 “湿法冶金”的反应原理： Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 Fe2+的盐溶液是浅绿色的，Fe3+的盐溶液是黄 色的，Cu2+的盐溶液是蓝色的。 比较Cu、Fe、Ag三种金属的活动性顺序 1. 操作及现象：把铁、银分别放入硫酸铜溶液 中，铁表面没有现
7、象；而银表面会附着一层红色 物质，并且溶液会由蓝色逐渐变为无色 2. 操作及现象：把铜分别放入硫酸亚铁溶液和 硝酸银溶液中，硫酸亚铁溶液没有现象；而在硝 酸银溶液中，铜表面会附着一层白色物质，溶液 由无色逐渐变为蓝色。 选用试剂时，要根据金属活动性顺序表 将三种金属排序，然后将排在中间的金属 变成盐溶液，或者将排在两边的金属变成 盐溶液，这样才能一次性得出结果。 第三节 金属资源的利用和保护 矿石：工业上把能用来提炼金属的矿 物叫做矿石。 常见的矿石及主要成分：赤铁矿（ Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、黄铁 矿（FeS2）、菱铁矿（FeCO3）、铝 土矿（Al2O3）、黄铜矿（CuFeS2
8、） 、辉铜矿（Cu2S）等。 铁的冶炼 实验室一氧化碳还原氧化铁 工业高炉炼铁 设备：高炉（图见书17页）。 原料：铁矿石（赤铁矿或磁铁矿）、焦炭、 石灰石、（空气）。 反应原理：C+O2=CO2、CO2+C=2CO、 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2。 石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅（ SiO2）转变为炉渣（CaSiO3）。 产品：生铁（实验室中“炼”出的铁不含碳， 而工业生产中炼出的铁含碳）。 含杂质的反应物或生成物的有关计算 当参加反应的物质含杂质时，先要把含杂 质的物质的质量换算成纯物质的质量，再 进行计算。 一般利用该公式及其变形： 铁生锈的实验: 铁生锈需要氧气和水 铁锈很疏松，铁制品可以全部被锈蚀。 除去铁锈的方法 物理方法：刀刮、砂纸打磨。 化学方法：少量、多次地滴加稀盐酸或稀硫酸。 防止铁制品生锈的方法 保持铁制品的洁净、干燥； 擦干后涂一层保护膜（作用：隔绝空气、防水）。具 体方法如下： 物理方法刷漆（油漆或银粉）、涂油 化学方法电镀其它金属（铬或锌）、烤蓝 制成不锈钢。 金属资源的保护措施： 防止金属的腐蚀； 回收利用废旧金属； 有计划、合理地开采矿物； 寻找金属的代用品。（例如用塑料 来代替钢和其他合金制造管道、齿轮 和汽车外壳等） 意义：节约金属资源和能源，降低金 属的生产成本，减少对环境的污染。
