第8章 金属和金属材料

新课标人教版化学 九年级下学科素养课件第八章第八章 金属和金属材料金属和金属材料课题1金属材料知识点 金属材料有些物质虽然含有金属元素,但却不是金属材料,如Fe2O3、CuO等。金属材料中至少含有一种金属单质。知识点 金属材料人类使用金属的历史主要与金属的活动性及冶炼技术的难易有关。知识点 金属的物理性质金属能抽成丝是金属的延性,压成薄片是金属的展性。金属能够弯曲是金属延展性的一种表现。知识点 金属的物理性质常见金属的用途:(1)铁:目前生活中应用最广泛的金属材料是铁合金。(2)锌:锌镀在铁的表面,以防止铁被腐蚀;锌还常用于电镀、制造铜合金和干电池。(3)铜:制造电线、电缆和各种电器。知识点 金属的物理性质常见金属的用途:(4)铝:用来冶炼高熔点金属;导电性仅次于银和铜,常用于制造电线和电缆。(5)钛和钛的合金:可用于制造喷气发动机、轮船外壳、反应器和电信器材。知识点 金属的物理性质在日常生活中我们还经常用到其他金属,如温度计中的液态金属汞、干电池的锌皮、热水瓶内胆上镀的金属银等。日常生活中,我们接触的铁一般不是纯铁,而是一些铁的氧化物或含铁的混合物(铁合金等),故我们常见的铁的颜色是黑色,但它并不是纯铁的颜色,纯铁的颜色是银白色。知识点 合金知识点 合金合金的性能大多优于纯金属,但是,大多数合金的熔点比组成它的纯金属的熔点低,导电、导热性能比组成它的纯金属差。知识点 合金不同于纯金属的是,多数合金没有固定的熔点,温度处在熔化温度范围内时,混合物为固液并存状态。因此可以说,合金的熔点比组分金属低。不锈钢是钢的一种,具有强度大、韧性好、耐腐蚀、熔点高等优良性能,常用于制医疗器械、炊具、反应釜等。知识点 合金知识点 合金合金的分类:(1)铝合金:常见的有镁铝合金、硬铝等。硬铝密度小、强度高、具有较强的抗腐蚀能力,是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。(2)铜合金:包括青铜(我国使用最早的合金)、黄铜、白铜等。(3)铁合金:包括生铁和钢,钢包括碳素钢、合金钢等。碳素钢就是普通钢,合金钢是在碳素钢中适量地加入一种或几种其他元素而形成的具有特殊性能的钢,如不锈钢、锰钢、钨钢等。(4)新型合金:耐热合金和形状记忆合金等。知识点 合金形状记忆合金:概念:钛的合金(如钛镍合金)具有“记忆”能力,可记住某个特定温度下的形状,只要回到这个温度,就会恢复到这个温度下的形状,又被称为“记忆金属”。主要成分:镍和钛。特殊性:当温度达到某一数值时,材料内部的晶体结构会发生变化,从而导致了外形的变化。知识点 合金形状记忆合金:应用:人造卫星和宇宙飞船的天线、水暖系统、防火门、牙齿矫正等。不久的将来,汽车的外壳也可以用记忆合金制作。如果不小心碰瘪了,只要用电吹风加温就可恢复原状,既省钱又省力,很是方便。第八章第八章 金属和金属材料金属和金属材料课题2金属的化学性质知识点 金属与氧气的反应铝在空气中加热时,表面迅速生成致密的氧化物,包裹住内部的铝,因此,铝在空气中并不燃烧。知识点 金属与氧气的反应锌与铝的抗腐蚀性相似,也是在金属表面会生成一层致密的氧化锌保护膜。知识点 金属与氧气的反应利用灼烧法鉴别黄铜和黄金:黄铜和黄金表面都是金黄色的,灼烧时金属表面没有变化的是黄金,变黑色的是黄铜,因为黄铜中的铜加热时会与氧气反应生成黑色的氧化铜,而金即使在加热时也不与氧气发生反应。金属与酸反应的剧烈程度,除了与其本身的活动性有关外,还与金属与酸的接触面积、酸的浓度、种类等因素有关,因此,比较不同金属与酸反应的现象时,需控制金属颗粒的大小和质量、酸的浓度及种类等相同。知识点 金属与盐酸、稀硫酸的反应知识点 金属与盐酸、稀硫酸的反应根据金属与等质量、等浓度的酸反应时的剧烈程度或产生气泡的快慢,可以判断金属的活动性强弱。若相同条件下产生的气泡多且快,则金属活动性强;反之,金属活动性弱。知识点 金属与盐酸、稀硫酸的反应做镁与盐酸或稀硫酸反应的实验时,应先打磨掉表面的氧化膜。知识点 金属与盐酸、稀硫酸的反应铁与盐酸、稀硫酸发生反应时,生成的FeCl2或FeSO4中铁元素呈+2价,溶液均为浅绿色。知识点 金属与盐酸、稀硫酸的反应铝与盐酸、稀硫酸发生反应的现象与镁类似,相同条件下,反应的剧烈程度比镁要小,比锌要大,因此镁、铝、锌、铁、铜的活动性由强到弱为:镁铝锌铁铜。知识点 置换反应置换反应由于有新的单质生成,所以一定有化合价改变,例如:Fe+2HClFeCl2+H2,氢元素由+1价变为0价,化合价降低,铁元素的化合价由0价变为+2价,化合价升高。知识点 置换反应(1)有单质和化合物参加的反应不一定是置换反应,如CH4+2O2 CO2+2H2O。(2)有单质和化合物生成的反应不一定是置换反应,如CO+CuO Cu+CO2。点燃知识点 置换反应置换反应的应用是根据置换反应的原理,既可以用来探究、推断物质的化学性质、制取方法及其用途等,又可以用来推断、鉴别某些物质,还可以用来置换某些物质,以生成一些人类所需要的物质或新物质,从而极大地丰富人类的物质生活等。知识点 金属活动性顺序利用金属与盐溶液能否发生置换反应,可判断金属的活动性顺序。例如,把铁钉放在硫酸铜溶液中,过一会儿,发现铁钉表面上出现了一层红色物质(即铜);由此可推得,铁活动性比铜的要强。知识点 金属活动性顺序(1)金属与盐溶液的反应,盐必须能溶于水,不溶性的盐与金属不反应,如AgCl难溶于水,Fe和AgCl不反应。(2)不能用活泼的金属K、Ca、Na与盐溶液反应,因为K、Ca、Na活动性太强,与水即可发生反应;K、Ca、Na与酸反应时,先发生的是与酸的反应,之后发生的是与水的反应。知识点 金属活动性顺序湿法炼铜:用硫酸将铜矿中的铜元素转变成可溶性的硫酸铜,再将铁放入硫酸铜溶液中把铜置换出来,这种方法叫湿法炼铜。湿法炼铜技术是我国古代人发明的,其原理就是用置换反应制取金属。我国是世界上最早使用湿法炼铜的国家。北宋湿法炼铜家张潜第八章第八章 金属和金属材料金属和金属材料课题3金属资源的利用和保护知识点 金属资源在自然界中的存在在自然界中,绝大多数金属以化合态存在,少数金属如金、铂、银、铋等以游离态存在。金属矿物多数是氧化物及硫化物,其他存在形式有氯化物、硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐。知识点 金属资源在自然界中的存在铁矿石可以根据其颜色、光泽、密度、磁性、条痕等性质加以区分,如赤铁矿为红褐色;磁铁矿为黑色,有磁性,能导电。赤铁矿 磁铁矿冶炼金属时,选择矿石应遵循的原则:(1)所需提炼金属的含量高;(2)矿石在冶炼过程中对环境污染小;(3)冶炼途径尽可能简便。知识点 金属资源在自然界中的存在知识点 铁的冶炼一氧化碳还原氧化铁实验的注意事项:反应条件:高温;若无酒精喷灯,可在酒精灯火焰上加一个金属网罩。CO有剧毒,实验应在通风橱中进行,未反应完的气体要进行尾气处理;尾气处理方法有收集法、燃烧法(将CO转变为无毒的CO2以防止污染空气)。知识点 铁的冶炼一氧化碳还原氧化铁实验的注意事项:操作顺序:CO要“早出晚归”,酒精喷灯要“迟到早退”,即实验开始先通入CO,排尽装置内的空气,防止CO 与空气混合,加热时发生爆炸;实验完毕后要继续通入 CO气体,直到玻璃管冷却,防止高温下的铁与空气接触,被氧化。知识点 铁的冶炼很多金属(如铜、锌、锡、铅等)的冶炼跟铁类似,是在加热条件下,将金属化合物与焦炭或氢气或一氧化碳发生反应,还原成金属单质,这种方法被称为热还原法。例如:CuO+CO Cu+CO2。知识点 铁的冶炼检验一氧化碳还原氧化铁生成物的方法:(1)取适量反应后的黑色粉末,看是否能被磁铁完全吸引。(2)取适量反应后的黑色粉末于试管中,加入足量的稀盐酸,若黑色粉末溶解,产生气泡,溶液变为浅绿色,则黑色粉末为铁。知识点 铁的冶炼高炉炼铁得到的产品是生铁,其主要成分是铁,还含有C、Mn等元素;实验室中一氧化碳还原Fe2O3所得到的是纯净的铁(硬质玻璃管中剩余的固体物质可能是铁粉和氧化铁的混合物)。公元前6世纪前后,中国就发明了生铁冶炼技术。知识点 铁的冶炼知识点 铁的冶炼炼铁的主要原料是铁矿石,主要产品是生铁。炼钢的主要原料是生铁,是将生铁中过量的碳转化为气体除去,发生的反应为:C+O2 CO2,主要产品是钢。高温知识点 含杂质物质的化学反应的有关计算进行含杂质物质的计算时,要看清题中的质量分数是杂质的质量分数还是纯物质的质量分数,计算时一般都假定杂质不发生反应,换算后的纯物质的质量在代入化学方程式时要找准对应的位置。知识点 含杂质物质的化学反应的有关计算代入化学方程式中进行计算的相关量(通常指质量)必须是纯物质的质量(不包括未参加反应的质量)。若是气体体积需换算成质量,若为不纯物质,应先换算成纯物质的质量。在铁制品锈蚀条件的探究实验中,采用煮沸后迅速冷却的蒸馏水,目的是除去水中溶解的氧气;在水面上覆盖一层植物油是为了隔绝氧气,防止氧气溶解在水中。知识点 金属的腐蚀与防护知识点 金属的腐蚀与防护环境中的某些物质会加快铁的锈蚀,如与酸、食盐溶液等接触的铁制品生锈更快。知识点 金属的腐蚀与防护铁生锈原理的应用:利用铁粉缓慢氧化放热可制成防寒暖贴;利用铁生锈吸收氧气和水蒸气制成铁粉双吸剂。知识点 金属的腐蚀与防护铜生锈的条件:铜与空气(或氧气)、水和二氧化碳同时接触,会生成铜锈,铜锈的主要成分是Cu2(OH)2CO3,俗称铜绿。如图后母戊鼎外面就覆盖着一层铜绿。知识点 金属的腐蚀与防护金属除锈的方法:(1)物理方法:用砂纸打磨,用刀刮等。(2)化学方法:用酸清洗(酸不能过量,否则会腐蚀内部的金属),如铁锈可利用稀盐酸或稀硫酸除去,发生的反应为:Fe2O3+6HCl 2FeCl3+3H2O或Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O。知识点 金属资源保护回收利用废旧金属,是保护金属资源的有效途径之一。如果将废钢铁回炉冶炼成钢,跟用铁矿石冶炼钢相比,既可以节约大量的煤和铁矿石,又能减少污染空气的悬浮颗粒物。目前,全球钢产量的45%是通过对废钢的冶炼来完成的;全球铜产量的40%是通过对废铜的冶炼完成的。知识点 金属资源保护垃圾分类的目的就是为了将废弃物分流处理,利用现有生产制造能力,回收利用回收品,包括物质利用和能量利用,填埋处置暂时无法利用的无用垃圾。