第十一講

金屬材料

金屬資源的利用和保護(hù)課程標(biāo)準(zhǔn)要求1.知道大多數(shù)金屬在自然界中是以金屬礦物形式存在的，體會化學(xué)方法在金屬冶煉中的重要性；2.知道金屬具有一些共同的物理性質(zhì)，了解金屬、金屬材料在生產(chǎn)、生活和社會發(fā)展中的重要作用；3.以鐵生銹為例，了解金屬的腐蝕條件以及防止金屬腐蝕的常用方法；4.了解廢棄金屬對環(huán)境的影響及金屬回收再利用的價值1.（2025茂名茂南區(qū)模擬）“深中通道”是世界級“橋、島、隧、水下互通”跨海集群工程。下列建筑材料中不含金屬材料的是(

)DA.橋梁鋼、沉管鋼殼

B.鋅鋁鎂鋼絲纜索C.石墨烯鋅涂料

D.環(huán)氧樹脂2.下列有關(guān)金屬材料的說法中，正確的是(

)DA.地殼中含量最高的金屬元素是鐵B.鋼的性能優(yōu)良，所以鋼是純凈的鐵C.合金都是由兩種金屬或多種金屬熔合而成D.鈦合金是21世紀(jì)的重要金屬材料，可用來制造人造骨3.用鈦鎳形狀記憶合金制成的人造衛(wèi)星天線，在低溫下被揉成一團(tuán)，進(jìn)入太空后，經(jīng)太陽光照射溫度升高可自動恢復(fù)原來的拋物面形狀（如圖所示）。以下分析正確的是(

)DA.鈦鎳合金屬于純凈物

B.過程中有新物質(zhì)生成C.形狀恢復(fù)與環(huán)境無關(guān)

D.該衛(wèi)星天線方便攜帶4.為了防止鋼鐵制品銹蝕，下列做法不當(dāng)?shù)氖?

)DA.在鐵制品表面鍍上一層鋅B.在車船的表面噴涂油漆C.將使用后的菜刀用布擦干D.用洗滌劑把鐵制品表面的油膜洗凈

金屬材料1.概念：是指用________或______等制成的材料。純金屬合金2.金屬的物理性質(zhì)（1）共性：有金屬光澤、能______、能______、有________等。導(dǎo)電導(dǎo)熱延展性（2）特性：大多數(shù)金屬常溫下呈____態(tài)，汞是____態(tài)；大多數(shù)金屬呈銀白色（鐵在粉末狀時呈黑色），銅呈____色，金呈黃色；鐵能被______吸引。固液紅磁鐵知識補(bǔ)充金屬之最：生活中應(yīng)用最廣泛的金屬（目前世界年產(chǎn)量最高的金屬）是____，地殼中含量最高的金屬元素是____，人體中含量最高的金屬元素是____，熔點(diǎn)最高的金屬是鎢，熔點(diǎn)最低的金屬是汞。鐵鋁鈣3.合金（1）定義：在純金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬，制得具有______特征的物質(zhì)。金屬

（3）常見的合金：①鐵合金：生鐵（含碳量___________）、鋼（含碳量______________）；生鐵和鋼性能不同的原因是______________。②鈦合金：熔點(diǎn)高、密度小、可塑性好；與人體具有很好的“相容性”，可用來制造人造骨。③其他合金：硬鋁、黃銅（銅鋅合金）、青銅（銅錫合金）、不銹鋼、焊錫等。

含碳量的不同

金屬的冶煉1.常見的金屬礦物礦物名稱赤鐵礦磁鐵礦鋁土礦赤銅礦金紅石軟錳礦主要成分的化學(xué)式_________________________

金屬的腐蝕和防護(hù)1.鐵生銹（鐵銹的主要成分是_____________）的條件：鐵與空氣中的______________直接接觸。（詳見本書P85“教材重點(diǎn)實(shí)驗”）

氧氣和水蒸氣2.除銹方法（1）物理方法：用砂紙打磨。（2）化學(xué)方法：用稀鹽酸或稀硫酸清洗（注意：不能長時間浸在酸中）。3.防止鐵制品銹蝕的措施（1）保持鐵制品表面潔凈干燥，如用過的菜刀擦干凈。（2）在鋼鐵表面覆蓋保護(hù)層，如______、抹油、鍍其他金屬等。（3）改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成不銹鋼等。噴漆4.保護(hù)金屬資源的有效途徑：（1）防止金屬腐蝕；（2）回收利用廢舊金屬；（3）有計劃、合理地開采金屬礦物；（4）尋找金屬的代用品。

氧氣水重點(diǎn)實(shí)驗

鐵釘生銹的條件探究

氧氣水蒸氣2.實(shí)驗設(shè)計實(shí)驗條件Ⅰ.鐵釘只與空氣接觸Ⅱ.鐵釘只與蒸餾水接觸Ⅲ.鐵釘與空氣和蒸餾水接觸Ⅳ.鐵釘與氧氣和蒸餾水同時接觸實(shí)驗裝置實(shí)驗現(xiàn)象不生銹不生銹易生銹最易生銹【思考】實(shí)驗中不用自來水而用蒸餾水的目的是__________________________________。3.實(shí)驗分析：能得出鐵生銹需要氧氣（或空氣）的組合是_____________________，能得出鐵生銹需要水的組合是______。4.實(shí)驗結(jié)論：鐵生銹的實(shí)質(zhì)是鐵與空氣中的______和________共同作用的結(jié)果。

防止水中溶解的氧氣對實(shí)驗產(chǎn)生干擾

Ⅱ、Ⅳ（或“Ⅱ、Ⅲ”）Ⅰ、Ⅲ氧氣水蒸氣圖15.影響鐵銹蝕速率的因素如圖1所示，將兩支試管放置一段時間后，觀察到的實(shí)驗現(xiàn)象為______________________________________________________，由該實(shí)驗現(xiàn)象得出

兩支試管中的鐵片都銹蝕，且試管②中的鐵片銹蝕更嚴(yán)重鹽（或氯化鈉）溶液能加快鐵片的銹蝕的結(jié)論為_____________________________________。6.實(shí)驗創(chuàng)新：圖2實(shí)驗裝置的優(yōu)點(diǎn)是_____________________________________________（答一點(diǎn)）。

裝置集成化，增強(qiáng)了實(shí)驗的對比性（合理即可）圖2

圖3甲丁某興趣小組發(fā)現(xiàn)鐵釘生銹需要幾天的時間，詢問老師如何加快鐵釘生銹的速度。老師說氯化物可能加快鐵釘生銹的速度。大家將鐵釘放入加有氯化銅溶液的蒸餾水中（如圖所示）。觀察到7分鐘時鐵釘表面出現(xiàn)紅色，20分鐘后試管底部出現(xiàn)紅色沉淀?！咎岢鰡栴}】紅色沉淀物是什么？【作出猜想】小明認(rèn)為可能是鐵銹；小陳認(rèn)為可能是銅。小陳認(rèn)為紅色沉淀物是銅的理由是__________________________________（用文字描述）。

鐵能和氯化銅反應(yīng)生成氯化亞鐵和銅【設(shè)計實(shí)驗】實(shí)驗操作實(shí)驗現(xiàn)象取紅色沉淀物于試管中，加入足量的稀鹽酸紅色沉淀物大部分溶解，溶液變成黃色（1）根據(jù)實(shí)驗現(xiàn)象，紅色沉淀物中一定含有鐵銹，原因是______________________________（用化學(xué)方程式表示）；經(jīng)過討論，同學(xué)們一致認(rèn)為紅色沉淀物是鐵銹和銅的混合物。

【繼續(xù)探究】影響鐵銹蝕的因素有哪些？試管編號①②③④實(shí)驗試管編號①②③④現(xiàn)象2天后，鐵釘表面出現(xiàn)紅色1天后，鐵釘表面出現(xiàn)紅色1天后，鐵釘表面出現(xiàn)紅色7分鐘時鐵釘表面出現(xiàn)紅色，20分鐘后試管底部出現(xiàn)紅色沉淀續(xù)表（2）實(shí)驗①的作用是__________。（3）根據(jù)上述實(shí)驗可以得到的結(jié)論是_____________________________。（4）根據(jù)上述實(shí)驗，沿海地區(qū)鐵制品易銹蝕除因空氣潮濕外，還可能的原因是__________。對比實(shí)驗

氯化物能加快鐵釘生銹的速率鹽的存在（5）影響鐵制品銹蝕快慢除上述因素外，還有____________（寫一點(diǎn)即可），請設(shè)計實(shí)驗方案進(jìn)行驗證：_____________________________________________________________________________________________________________。氧氣的濃度

取相同的鐵釘放入兩支試管中，加入等體積的水浸泡鐵釘，在試管內(nèi)分別通入空氣和氧氣，然后觀察鐵釘生銹所用的時間

金屬材料1.（2025廣東）古絲綢之路貿(mào)易中的下列商品,主要成分屬于金屬材料的是(

)DA.絲綢

B.瓷器

C.玉器

D.鐵器2.下列物質(zhì)中不屬于合金的是(

)BA.不銹鋼

B.氧化鐵

C.黃銅

D.生鐵3.（2025青島）在國家級非遺珠寶工藝“花絲鑲嵌”中，金能被加工成比發(fā)絲還細(xì)的金絲，體現(xiàn)了金具有的性質(zhì)是(

)CA.導(dǎo)電性

B.導(dǎo)熱性

C.延展性

D.有金屬光澤4.2025年春晚吉祥物“巳升升”的眉眼取自四川廣漢三星堆遺址出土的青銅蛇形器，青銅主要成分為銅和錫的合金。下列關(guān)于青銅的說法正確的是(

)CA.青銅屬于合成材料

B.青銅的熔點(diǎn)比純銅高C.青銅的化學(xué)性質(zhì)比純銅穩(wěn)定

D.青銅的硬度比純銅小5.曾在央視新聞聯(lián)播亮相的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)——打鐵花，是一種傳統(tǒng)的民間焰火表演藝術(shù)。其原理是將生鐵燒至熔化成為鐵水，再將鐵水在空中用力擊打而形成四處飛濺的耀眼“鐵花”。（1）生鐵屬于______（填“單質(zhì)”或“合金”）。（2）燒鐵水時，用鼓風(fēng)機(jī)不斷向燃著的焦炭中鼓入空氣，其目的是______________________________。（3）打鐵花在冬季表演更安全，因打開的鐵花會迅速降溫。這說明金屬材料傳導(dǎo)熱的性能______（填“良好”或“不好”）。合金使焦炭燃燒更充分（合理即可）良好

金屬的冶煉6.（2025中山月考）鋁及鋁合金有很多優(yōu)良性能，鋁土礦的主要成分是(

)B

圖1圖2根據(jù)圖文回答下列問題。（1）常見的鐵礦石有赤鐵礦和____________________（寫一種）。（2）不斷鼓入空氣的目的是___________________________________。（3）煉鐵爐中生成鐵的化學(xué)方程式為___________________________________________________________。磁鐵礦（合理即可）使碳與氧氣充分反應(yīng)放熱，提高爐溫

（4）撒入潮泥灰的主要作用是_______________________________________。不斷翻炒液態(tài)生鐵，是為了降低____元素的含量。（5）鋼的性能優(yōu)良，如鋼的熔點(diǎn)比純鐵____，易于加工。

將鐵礦石中的二氧化硅轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣而除去碳低

金屬的腐蝕和防護(hù)8.（2025德州）鐵是應(yīng)用較廣泛的金屬。下列鐵制品最容易生銹的是(

)CA.噴漆的欄桿

B.涂油的鏈條C.未擦干的鐵鍋

D.不銹鋼保溫杯9.（2025惠州惠城區(qū)二模）為探究鐵生銹的條件設(shè)計實(shí)驗如圖，下列說法錯誤的是(

)C

10.如圖為鐵制品循環(huán)利用的示意圖，根據(jù)圖示回答：（1）一定發(fā)生化學(xué)變化的過程是____（填序號）。（2）如果鐵礦石采用的是赤鐵礦，①反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________________________。①

（3）鐵作炊具主要是利用了金屬的________；鐵制品容易生銹而鋁制品不易生銹的原因是__________________________________________________________；廢舊的鐵鍋、鐵管屬于__________（填“廚余垃圾”“可回收物”“有害垃圾”或“其他垃圾”）。廢舊金屬“循環(huán)利用”的意義是__________________________。導(dǎo)熱性

在常溫下，鋁能與空氣中的氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化鋁薄膜可回收物保護(hù)金屬資源（合理即可）11.（2025深圳南山區(qū)三模）鐵生銹的原理能用于制作“暖寶寶”。某“暖寶寶”的成分為鐵粉、蛭石（保溫作用）和吸水性樹脂、C

食鹽、活性炭。探究小組利用如圖裝置進(jìn)行探究，實(shí)驗結(jié)果如圖。下列說法錯誤的是

(

)12.（2025深圳一模）【科普閱讀】閱讀科普材料，回答問題。

我國古代科技璀璨奪目，金屬的冶煉與應(yīng)用在當(dāng)時已處于世界先進(jìn)水平。

根據(jù)明代《天工開物》描述的冶鐵方法，可以大致描繪出當(dāng)時的生產(chǎn)流程如圖1、圖2所示。這一工藝過程得到的熟鐵應(yīng)該為中碳鋼或低碳鋼。這種把煉鐵爐和炒鐵爐串聯(lián)使用的生鐵、熟鐵連續(xù)生產(chǎn)工藝，是現(xiàn)代冶金工藝的前身。圖1圖2

（1）過程主要有下面幾個階段，主要發(fā)生化學(xué)變化的是_____（多選，填字母）。BDA.選礦——根據(jù)顏色和密度來挑選B.熔煉——加入木炭并鼓入空氣加熱直至液態(tài)C.鑄造——將鐵水倒入準(zhǔn)備好的模具中D.攪拌——用木棍疾攪鐵水使之與空氣充分接觸（2）從充分燃燒的角度看，兩人推動風(fēng)箱，目的是_________________________________________________，風(fēng)向宜與礦物__________（填“逆流而行”或“順流而行”）。（3）不斷翻炒液態(tài)生鐵，主要目的是減少鐵水中的________，從而得到熟鐵，熟鐵屬于______（填“純金屬”或“合金”）。（4）鐵制品易與空氣中的__________發(fā)生反應(yīng)而銹蝕，為保護(hù)金屬資源，請你寫出一條防銹的方法：__________________。

鼓入更多的空氣（或氧氣），使燃料與氧氣充分接觸逆流而行含碳量合金氧氣和水刷漆（合理即可）13.【項目式學(xué)習(xí)】鐵是人類廣泛使用的金屬。

混合物（2）煉鐵古代中國冶鐵的原理：高溫熔化鐵礦［如赤鐵礦（主要含氧化鐵）］過程中，不斷加入木炭粉，可煉得生鐵，同時生成二氧化碳，則該反應(yīng)屬于__________（填基本反應(yīng)類型）。置換反應(yīng)

①A瓶中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_

_____________________。

C和D將等量干燥的鐵粉（足量）完全浸沒在蒸餾水中（4）用鐵①新型納米級鐵粉能用作高效催化劑，反應(yīng)前后其______和化學(xué)性質(zhì)不變。②辯證看待鐵銹蝕：銹蝕原理的有益應(yīng)用是______________________________________（寫一點(diǎn)）。質(zhì)量

鐵粉可用作干燥劑和除氧劑（合理即可）14.（2025成都模擬）豎爐煉鐵的工藝流程示意圖如圖所示，請回答下列問題：（1）粉碎機(jī)將赤鐵礦石粉碎的目的是_______________________________________________。

增大反應(yīng)物之間的接觸面積，使反應(yīng)更快、更充分

1.（2025武漢）漢字是中華文化的瑰寶，曾書于竹帛、鏤于金石、琢于盤盂。獸骨、青銅、絲綢、竹木都曾為漢字的記錄載體，其中屬于合金的是(

)BA.獸骨B.青銅C.絲綢D.竹木2.下列金屬與其對應(yīng)的用途不正確的是(

)CA.鋁——制鋁箔

B.鎢——制燈絲C.鉛——制鉛筆芯

D.鐵——制炊具3.［傳統(tǒng)文化］《夢溪筆談》對寶劍的記載：“古人以劑鋼為刃，柔鐵為莖干，不爾則多斷折。