【金属和金属材料复习教案】

金属和金属材料复习[考点梳理]考点1金属材料1.金属材料包括纯金属（90多种）和合金（几千种）两类。金属属于金属材料，但金属材料不一定是纯金属，也可能是合金。2.金属制品是由金属材料制成的，铁、铜、铝及其合金是人类使用最多的金属材料。考点2金属材料的发展史根据历史的学习，我们可以知道金属材料的发展过程。商朝，人们开始使用青铜器；春秋时期开始冶铁；战国时期开始炼钢；铜和铁一直是人类广泛应用的金属材料。在100多年前，又开始了铝的使用，因铝具有密度小和抗腐蚀等许多优良性能，铝的产量已超过了铜，位于第二位。金属分类：重金属：如铜、锌、铅等轻金属：如钠、镁、铝等；黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金。Fe、Mn、Cr（铬）有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。考点3金属的物理性质1.共性：大多数金属都具有金属光泽，密度和硬度较大，熔沸点较高，具有良好的延展性和导电、导热性，在室温下除汞为液体，其余金属均为固体。（1）常温下一般为固态（汞为液态），有金属光泽。（2）大多数呈银白色（铜为紫红色，金为黄色）（3）有良好的导热性、导电性、延展性2.一些金属的特性：铁、铝等大多数金属都呈银白色，铜呈紫红色，金呈黄色；常温下大多数金属都是固体，汞却是液体；各种金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差异较大；银的导电性和导热性最好，锇的密度最大，锂的密度最小，钨的熔点最高，汞的熔点最低，铬的硬度最大。（1）铝：地壳中含量最多的金属元素（2）钙：人体中含量最多的金属元素（3）铁：目前世界年产量最多的金属（铁铝铜）（4）银：导电、导热性最好的金属（银铜金铝）（5）铬：硬度最高的金属（6）钨：熔点最高的金属（7）汞：熔点最低的金属（8）锇：密度最大的金属（9）锂：密度最小的金属考点4物质的性质与物质的用途之间的关系1.物质的性质决定物质的用途，而物质的用途又反映出物质的性质。2.物质的性质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紧的影响等多种因素。考点5合金1.合金：由一种金属跟其他一种或几种金属（或金属与非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。在金属中加热熔合某些金属和非金属，形成具有金属特性的物质。★：一般说来，合金的熔点比各成分低，硬度比各成分大，抗腐蚀性能更好注意：（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，使合金更容易适于不同的用途。（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。2.合金的形成条件：其中任一金属的熔点不能高于另一金属的沸点（当两种金属形成合金时）。3.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：性质比较铁生铁钢铝铝合金铜黄铜锡焊锡颜色光泽银白色有光泽银白色有光泽银白色有光泽紫红色有光泽黄色有光泽银白色有光泽深灰色金属光泽硬度质软质软坚硬坚韧比铜大质软硬度大熔点较高较高比铝低较高比铜低较低比锡低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。不锈钢：含铬、镍的钢（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，钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨等。优点：（1）熔点高、密度小（2）可塑性好、易于加工、机械性能好（3）抗腐蚀性能好性质：优异的耐腐蚀性，对海水、空气和若干腐蚀介质都稳定，可塑性好，强度大，有密度小，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。考点6金属与氧气的反应金属的化学性质：1、大多数金属可与氧气的反应2、金属+酸→盐+H2↑3、金属+盐→另一金属+另一盐（条件：“前换后，盐可溶”）Fe+CuSO4==Cu+FeSO4（“湿法冶金”原理）金属条件反应方程式现象Mg常温下（在空气中氧化）2Mg＋O2====2MgO银白色镁条在空气中表面逐渐变暗，生成白色固体。点燃时（在空气中或在氧气中）点燃2Mg＋O2======2MgO剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成一种白色固体。Al常温下（在空气中）4Al+3O2=2Al2O3银白色的表面逐渐变暗，生成一层致密的薄膜。点燃时（在氧气中）点燃4Al+3O2=====2Al2O3剧烈燃烧，放出大量的热和耀眼的白光，生成白色固体。Fe常温下，干燥的空气常温下，在潮湿的空气中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——铁锈（Fe2O3·H2O）在氧气中点燃点燃3Fe＋2O2======Fe3O4剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体。Cu常温下，干燥的空气加热时△铜丝表面逐渐变为黑色2Cu＋O2======2CuO在潮湿的空气中2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3铜表面生成一层绿色物质Au、Ag即使在高温下也不与氧气反应“真金不怕火炼”。结论：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。考点7金属与酸的反应金属现象反应的化学方程式稀盐酸稀硫酸稀盐酸稀硫酸镁剧烈反应，产生大量气泡，溶液仍为无色，试管壁发热，生成的气体能够燃烧并且产生淡蓝色火焰。Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑Mg＋H2SO4=MgSO4＋H2↑锌反应比较剧烈，产生大量气泡，溶液仍为无色，试管壁发热，生成的气体能够燃烧并且产生淡蓝色火焰。Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑铁反应缓慢，有气泡产生，溶液由无色逐渐变为浅绿色，生成气体能够燃烧并且产生淡蓝色火焰。Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑铜不反应结论：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。考点8金属与化合物溶液的反应实验操作现象反应的化学方程式质量变化应用铁丝浸入硫酸铜溶液中浸入溶液的铁钉表面覆盖一层紫红色的物质，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色Fe＋CuSO4=Cu＋FeSO4金属质量增加，溶液质量减少不能用铁制品放硫酸铜溶液（或农药波尔多液）铝丝浸入硫酸铜溶液中浸入溶液的铝丝表面覆盖一层紫红色的物质，溶液由蓝色逐渐变为无色2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu金属质量增加，溶液质量减少铜丝浸入硝酸银溶液中浸入溶液的铜丝表面覆盖一层银白色的物质，溶液由无色逐渐变为蓝色Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag金属质量增加，溶液质量减少铜丝浸入硫酸铝溶液中结论：1.以上四种金属的活动性由强到弱的顺序为：AlFeCuAg2.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。考点9置换反应置换反应：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与化合物的反应叫做置换反应。考点10金属活动性顺序人们通过大量的实验验证得到常见金属的活动性顺序：KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu金属活动性：由强到弱应用：在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性越强。1.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（不可用浓硫酸、硝酸）。2.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（K、Ca、Na除外）。考点11矿石1.金属资源的存在方式：地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，大多数金属化合物性质较活泼，所以它们以化合物的形式存在；只有少数金属化学性质很不活泼，如金、银等以单质形式存在。2.矿石：工业上把能提炼金属的矿物叫矿石。3.常见矿石名称与其主要成分：名称主要成分名称主要成分赤铁矿Fe2O3铝土矿Al2O3黄铁矿FeS2黄铜矿CuFeS2菱铁矿FeCO3辉铜矿Cu2S磁铁矿Fe3O4考点12钢铁生产的发展钢铁的生产和使用是人类文明和社会进步的一个重要标志。在古代和中世纪的一段很长的历史时期内，我国的钢铁生产技术一直处于世界领先地位。早在春秋战国时期，我国劳动人们就开始了生产和使用铁器；从公元1世纪起，铁便成了我国最主要的金属；新中国成立后，我国的钢铁工业得到了飞速发展，1949年我国的钢铁产量只有15万吨，居世界第26位，1996年，我国的钢产量超过1亿吨，跃居世界首位。考点13一氧化碳还原氧化铁(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（方法：）；②装入药品并固定；③向玻璃管内通入一氧化碳气体（原因：）；④给氧化铁加热；⑤停止加热；⑥停止通入一氧化碳（原因：）。（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+Fe2O3==高温==2Fe+3CO22CO+O2==点燃===2CO2Ca(OH)2+CO2=====CaCO3↓+H2O（7）注意事项：要先通入CO再加热，实验完毕，停止加热，继续通入CO至试管冷却。（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或收集备用。考点14工业炼铁（1）原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的还原剂（CO）将铁从铁矿石里还原出来。（2）原料：铁矿石：选择矿石条件常见的铁矿石有磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、赤铁矿（主要成分是Fe2O3）焦炭：作用：1.提供高温C+O2==高温==CO22.提供COCO2+C==高温==2CO石灰石：作用除去SiO2CaCO3==高温===CaO+CO2↑CaO+SiO2==高温===CaSiO3空气：作用（3）主要设备：高炉（4）冶炼过程中发生的化学反应：C+O2==点燃==CO2CO2+C==高温==2CO3CO+Fe2O3==高温==2Fe+3CO2CaCO3==高温===CaO+CO2↑CaO+SiO2==高温===CaSiO3注意：石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。炼钢设备：转炉、电炉、平炉。原理：在高温条件下，用氧气或铁的氧化物把生铁中所含的过量的碳和其它杂质转变为气体和炉渣而除去。C+O2==点燃==CO2考点15含杂质化学反应的计算1.纯净物与含杂质物质的换算关系：%100×=混合物的质量纯净物的质量纯净物的质量分数==1-杂质的质量分数纯净物质的质量含杂质物质的质量×纯净物的质量分数含杂质物质的质量====纯净物的质量÷纯物质质量分数2.含杂质物质的化学方程式的计算步骤：（1）将含杂质的物质质量换算成纯净物的质量。（2）将纯净物质质量代入化学方程式进行计算。（3）将计算得到的纯净物质量换算成含杂质物质的质量。考点16金属的锈蚀和保护（1）铁生锈的条件是：铁与O2、水接触（铁锈的主要成分：Fe2O3•XH2O）（铜生铜绿的条件：铜与O2、水、CO2接触。铜绿的化学式：Cu2(OH)2CO3）（2）防止铁制品生锈的措施：1.铁的锈蚀条件：有水和氧气①保持铁制品表面的清洁、干燥②表面涂保护膜：如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等③制成合金：不锈钢（3）铁锈很疏松多孔，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，因此铁制