第六章金屬6.1金屬材料的物理特性金屬材料包括純金屬和合金填空：合金是材料純金屬：鐵、鋁、銅、鋅、金、銀等合金：由一種金屬與其他金屬或非金屬熔合而成的具有金屬特性的混合物。合金中一定含有金屬，不一定含有非金屬。合金中任一金屬的熔點(diǎn)不能高于另一種金屬（或非金屬）的沸點(diǎn)，這樣才能熔合在一起。合金是均勻的混合物，在鐵表面鍍一層銅，不屬于合金。金屬氧化物（如氧化鐵）為純凈物，不屬于合金。二、金屬的物理性質(zhì)金屬共有的物理性質(zhì)：導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、金屬光澤、延展性銅、鋁作導(dǎo)線——導(dǎo)電性鐵作為炊具、散熱器——導(dǎo)熱性金、銀作首飾，銅為鏡——金屬光澤鋁制成鋁箔——延展性金屬間差異大的物理性質(zhì)：密度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、硬度、強(qiáng)度鎢作燈絲——熔點(diǎn)高鐵制作剪刀、農(nóng)具等——硬度大合金跟組成它的成分相比，硬度增大、熔點(diǎn)降低。有的合金還有高強(qiáng)度、耐腐蝕性、強(qiáng)磁性。不銹鋼的組分是鐵，鉻，鎳，不銹鋼永不生銹，對(duì)嗎？黃銅和純銅互相刻劃，有明顯劃痕的是純銅。合金硬度增大（黃銅是銅、鋅合金）焊錫的熔點(diǎn)，低于組成它的金屬錫、鉛的熔點(diǎn)。合金熔點(diǎn)降低（焊錫是錫、鉛合金）常溫下大多數(shù)金屬為固體，但汞為液體；大多數(shù)金屬為銀白色，但銅為紫紅色，金為黃色。6.2金屬的化學(xué)性質(zhì)金屬與氧氣反應(yīng)大多數(shù)金屬都能跟空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，只有個(gè)別金屬不與氧氣發(fā)生反應(yīng)。俗話說，真金不怕火煉。金在高溫下也不與氧氣反應(yīng)。常溫下K、Ca、Na與O2反應(yīng)，與水發(fā)生劇烈的反應(yīng)，在煤油中保存。Mg在空氣中點(diǎn)燃，生成氧化鎂（MgO）p17現(xiàn)象：劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，放出大量的熱，生成白色固體化學(xué)方程式：常溫下Fe不易與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)；在純氧中點(diǎn)燃鐵絲，生成四氧化三鐵（Fe3O4）p69現(xiàn)象：劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成黑色固體化學(xué)方程式：Cu在空氣中加熱，表面變黑，生成氧化銅（CuO）p21化學(xué)方程式：Hg在空氣中加熱12天生成氧化汞（HgO）p32、p46化學(xué)方程式：真金不怕火煉總結(jié)：大多數(shù)金屬都能與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成金屬氧化物。反應(yīng)類型：金屬+氧氣→金屬氧化物【化合反應(yīng)】金屬活動(dòng)性順序最活潑的金屬常溫下就能反應(yīng)。如：鋁在常溫下與空氣中的氧氣反應(yīng)生成氧化鋁。不太活潑的金屬需要條件：點(diǎn)燃→加熱→高溫→高溫都不反應(yīng)。空氣中的氧氣是一定的，但由于不同金屬的活動(dòng)性不同，因此反應(yīng)的難易程度主要取決于金屬的活動(dòng)性順序。金屬活動(dòng)性順序表★（經(jīng)過大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證出的，常用金屬的活動(dòng)性順序）鋁雖然比鐵活潑，但鋁比鐵跟耐腐蝕，是因?yàn)殇X在常溫下與空氣中的氧氣反應(yīng)，在鋁表面生成一層致密的氧化鋁薄膜(Al2O3)，從而阻止鋁進(jìn)一步被氧化。新的鋁制品表面具有金屬光澤，過一段時(shí)間就變灰白色。金屬單質(zhì)與酸的反應(yīng)什么是酸？反應(yīng)條件：金屬：位于氫之前（初中不研究K、Ca、Na，因?yàn)樘顫?，可以與水反應(yīng)生成氫氣）酸：稀鹽酸（HCl）或稀硫酸（H2SO4）（鹽酸易揮發(fā)，制出的H2不純，混有HCl氣體）硝酸HNO3和濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，與金屬反應(yīng)不生成H2反應(yīng)條件：（常溫下，點(diǎn)燃和加熱非常危險(xiǎn)，因?yàn)樯傻氖强扇夹詺怏w）熟練掌握幾個(gè)重要的反應(yīng)：Mg、Al、Zn、Fe與稀硫酸的反應(yīng)Cu+H2SO4→不反應(yīng)鐵單質(zhì)與酸或鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng)時(shí)，只能生成+2價(jià)的亞鐵離子。金屬與鹽溶液什么是鹽？反應(yīng)條件：鹽是溶液（固體不行，要配成溶液）金屬單質(zhì)比鹽中金屬要活潑濕法煉銅拓展：金屬與多種鹽溶液混合時(shí)，間隔大，先進(jìn)行（先擺平弱的）例如：AgNO3、Cu(NO3)2混合溶液中加入Fe，F(xiàn)e先置換Ag。金屬的活動(dòng)性順序及規(guī)律1、金屬活動(dòng)性順序2、金屬活動(dòng)性順序的規(guī)律越靠前元素，金屬活動(dòng)性越強(qiáng)；排在前面的活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬，可以把排在后面的活動(dòng)性較弱的金屬從鹽溶液中置換出來。五、置換反應(yīng)概念：由一種單質(zhì)與一種化合物生成另一種單質(zhì)與另一種化合物分反應(yīng)。6.3金屬礦物與冶煉六、金屬資源的利用和保護(hù)金屬在地殼中的存在金屬元素以什么形態(tài)存在于自然界?單質(zhì)：如Au、Ag、Pt常以單質(zhì)形態(tài)存在。原因：不活潑。考察金屬活動(dòng)性順序?；衔铮航^大部分金屬以化合物形態(tài)存在于礦石中，一些礦石的主要成分。地殼中含量最多的金屬：鋁；前三位：鋁、鐵、鈣常見的金屬礦物及其主要成分的化學(xué)式赤鐵礦Fe2O3、磁鐵礦Fe3O4、黃鐵礦FeS2、孔雀石Cu2(OH)2CO3、赤銅礦Cu20、鋁土礦Al2O3鐵的冶煉礦石是怎樣變成金屬的?金屬的冶煉：主要研究高爐煉鐵（1）原理：赤鐵礦（主要成分Fe2O3）冶煉的原理：磁鐵礦（主要成分Fe3O4）冶煉的原理：原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣焦炭的作用：提供熱量（高溫）產(chǎn)生一氧化碳石灰石的作用：使鐵礦石中的脈石（如二氧化硅）轉(zhuǎn)變成爐渣而除去高爐煉得的鐵是生鐵（生鐵是混合物）生鐵在煉鋼爐里冶煉成鋼煉鐵與煉鋼的區(qū)別：煉鐵（奪氧）煉鋼（富養(yǎng)）生鐵和鋼生鐵與鋼的區(qū)別：含碳量不同鋼含碳量0.03%-2%鋼有韌性，可以鍛造生鐵含碳量2%-4.3%硬而脆→可鑄不可煅一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)裝置：一氧化碳還原氧化鐵方程式：試管中發(fā)生的反應(yīng)：導(dǎo)管口發(fā)生的反應(yīng)：看裝置：酒精噴燈，反應(yīng)條件是高溫。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：1、紅色固體逐漸變黑2、澄清的石灰水變渾濁檢驗(yàn)二氧化碳的方程式：一氧化碳早出晚歸，酒精噴燈遲到早退。早出的原因：排盡玻璃管內(nèi)的空氣，防止一氧化碳與空氣混合加熱時(shí)發(fā)生爆炸。晚歸的原因：防止高溫下生成的鐵重新被氧化。尾氣CO有毒，會(huì)污染空氣，用酒精燈點(diǎn)燃，也可以用氣球收集尾氣。酒精燈的目的是：燃燒掉未反應(yīng)的一氧化碳，防止空氣污染。6.4珍惜和保護(hù)金屬資源珍惜保護(hù)金屬資源金屬資源的利用：冶煉金屬→冶煉鐵金屬資源的保護(hù)：資源的不可再生性，要有危機(jī)意識(shí)→防止金屬生銹→鐵生銹八、實(shí)驗(yàn)探究：鐵生銹的條件探究方法：控制變量，設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，通過三組實(shí)驗(yàn)對(duì)比，得出鐵生銹的條件。植物油的作用：隔絕空氣。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：乙和丙試管中鐵釘不生銹，甲試管中鐵釘生銹。實(shí)驗(yàn)分析：乙試管中的鐵釘只與水接觸，鐵釘不生銹丙試管中的鐵釘只與干燥的接觸，鐵釘不生銹甲試管中的鐵釘同時(shí)與水和氧氣接觸，鐵釘生銹甲乙對(duì)比說明生銹需要空氣；甲丙對(duì)比說明鐵生銹需要水；實(shí)驗(yàn)結(jié)論：鐵生銹的條件是鐵與空氣中的氧氣和水同時(shí)接觸。防銹原理：隔絕氧氣或水鐵銹的主要成分：三氧化二鐵Fe2O3鐵銹的顏色：紅棕色【對(duì)比】鐵銹和氧化鋁Fe跟氧氣和水反應(yīng)后生成的氧化鐵(Fe2O3)疏松多孔，透水、透氣，不能阻止氧氣、水與鐵的進(jìn)一步反應(yīng)，鐵制品容易生銹。鋁在空氣中具有很好抗腐蝕性能的原因是：鋁與空氣中的氧氣反應(yīng)，在鋁表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，從而阻止鋁進(jìn)一步被氧化。【拓展】：銅生銹銅生銹的條件：銅+氧氣+水+二氧化碳→銅銹（同時(shí)接觸）銅銹的主要成分：堿式碳酸銅Cu2（OH）2CO3銅銹的顏色：綠色（銅銹俗稱銅綠）稀鹽酸除鐵銹的方程式：稀硫酸除鐵銹的方程式：銅絲（紫紅色）加熱以后表面變黑，生成氧化銅，可以用稀硫酸除去氧化銅與稀硫酸反應(yīng)的方程式：眼鏡架上的銅銹清洗的方法：白醋防銹措施保持金屬制品表面潔凈、干燥建立保護(hù)層，隔絕空氣和水分（涂油、噴漆、搪瓷、電鍍）改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)——制成合金金屬保護(hù)有計(jì)劃、合理地開采資源資源的采掘與開發(fā)方面金屬代用品的開發(fā)研究廢舊金屬的回收和再利用保護(hù)金屬材料和制品方面——防止