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1、第八单元 金属和金属材料 课题1 金属材料【知识点精讲】知识点1:金属材料及其发展史1.金属材料金属材料2.金属材料的发展史青铜器时代铁器时代使用铝制品使用合金【例1】下列生活用品用金属材料制作而成的是() A.陶瓷杯 B.不锈钢碗 C.塑料盆 D.玻璃茶壶知识点2:金属的物理性质及其用途1.金属的物理性质(1)几种常见金属的物理性质见表1:铁铝铜(又称紫铜)物理性质纯铁具有银白色金属光泽,质软,有良好的延展性,密度为7.86g/cm3,熔点为1535 ,沸点为2750,是电和热的良导体铝具有银白色金属光泽,密度为2.7g/cm3,熔点为660,沸点为2467,具有良好的延展性、导电性和导热性
2、铜具有紫红色金属光泽,密度为8.92g/cm3,熔点为1083,沸点为2567,具有良好的延展性、导电性和导热性分析表1可知,金属有一些共同的物理性质，如图3所示。 有金属光泽 能够导电 有延展性,能拉成丝,能展成薄片 能够导热(2)金属的特性金属除具有一些共同的物理性质外,不同的金属又有各自的特性。颜色:大多数金属为银白色,而铜却呈紫红色,金呈黄色。状态:常温下,大多数金属为固体,而汞却为液体。导电性:银、铜、铝(由强到弱)是导电性很强的金属。熔点:钨的熔点最高,汞的熔点最低。硬度:铬的硬度最大,而钠、钾等较软,可以用小刀切割。密度:锂、钠、钾等的密度比水的小,其他大多数金属的密度比水的大,
3、其中密度最大的金属是锇。2.金属的用途金属在生活、生产中有着非常广泛的用途,根据不同的用途选用不同性能的金属,如表2所示:金属的物理性质应用有金属光泽可做装饰品(如金、银首饰等)导电性好电极、电线、电缆等导热性好做炊具,如铁锅、铝壶等延展性好制成车辆外壳、钢丝绳、铝箔硬度大加工成多种工具,如铁锤、剪刀、机床底座等 由表2中的内容可知,物质的性质决定物质的用途,而物质的用途又反映了物质的性质。金属的性质在很大程度上决定了它们的用途,但这不是唯一的决定因素。在考虑物质的用途时,还要考虑价格、资源、制品是否美观、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,例如,银的导电性强,但它在自然
4、界中的含量少,价格昂贵,故不宜做导线。巧记速记1.金属特性:黄金白银紫红铜,多数固体液体汞。2.金属共性:导电导热延展性,金属光泽在表面。【例2】某新型“防盗玻璃”具有多层结构,每层的中间嵌有极细的金属线,当玻璃被击碎时,与金属线相连的警报系统就会立刻报警。“防盗玻璃”能报警,这利用了金属的()A.延展性 B.导电性 C.弹性 D.导热性知识点3:合金合金拓展延伸1.合金是金属与金属(或非金属)组成的混合物。2.制造合金的过程是熔合,而不是化合,也不是简单的混合,该过程发生物理变化,组成合金的各物质仍保持各自的性质。【例3】工业生产中常将两种金属在同一容器中加热使其熔合,冷凝后得到具有金属特性
5、的均一熔合物合金。试根据表3所列金属的熔点、沸点数据,确定不能形成合金的是()金属NaKAlCuFe熔点/97.863.66601 0831 535沸点/8837742 2002 5952 750A.KNa合金 B.KFe合金 C.NaAl合金 D.FeCu合金知识点4:铁合金生铁和钢是铁的合金,生铁和钢的比较见表4。生铁钢含碳量2%4.3%0.03%2%其他元素Si、Mn、S、P(少量)Si、Mn等性能硬而脆、无韧性坚硬、韧性大、有良好的延展性和弹性机械加工可铸不可锻可铸、可锻、可延压用途用作炒菜的铁锅、暖气片、机床的底座等机械制造、交通工具、炊具等拓展延伸1.生铁和钢的主要成分都是铁,它们
6、的许多性能不同,主要是由于含碳量不同。一般来说,含碳量越高,硬度越大;含碳量越低,韧性越好。2.在钢中加入一种或几种其他元素制成的合金钢,具有特殊的性能。如不锈钢是在普通钢中加入了一定量的铬、镍等金属,使它具有很好的抗腐蚀性能。【例4】下列关于生铁和钢的说法中,正确的是()A.生铁是含杂质很多的铁合金B.把生铁炼成钢就是要除去生铁中的各种杂质C.生铁和钢在成分上的主要区别是含碳量的不同D.生铁的硬度小而钢的硬度大知识点5:其他几种常见合金1.几种常见合金的主要成分、性能和用途(见表5)。合金主要成分主要性能主要用途黄铜铜、锌强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀机器零件、仪表、日用品青铜铜、锡强度高
7、、可塑性好、耐磨、耐腐蚀机器零件如轴承、齿轮等白铜铜、镍光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工钱币、代替银做饰品焊锡锡、铅熔点低焊接金属硬铝铝、铜、镁、硅强度和硬度好火箭、飞机、轮船等制造业18K黄金金、银、铜光泽好、耐磨、易加工金饰品、钱币、电子元件2.钛和钛合金钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料,它们具有很多优良的性能。其性质和用途如下:(1)性质:熔点高、密度小(钛的密度仅为4.5 g/cm3),可塑性好、易于加工、机械性能好,抗腐蚀性能非常好,与人体有很好的相容性。(2)用途:火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备、人造骨等。【例5】金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途。下列说法
8、中不正确的是()A.不锈钢抗腐蚀性好,常用于制造医疗器械B.钛合金与人体具有很好的“相容性”,可以用来制造人造骨C.铝合金轻而坚韧,可用作制汽车、飞机和火箭的材料D.铅锑合金的熔点较低,电阻率较大,常用于制成发热体【考点全面突破】考点:金属材料在实际生活中的应用【例1】菜刀用铁制而不用铅制的原因是()A.铁的硬度大,铅的硬度小 B.铁的熔点高,铅的熔点低C.铁的密度大,铅的密度小 D.铁的导电性好,铅的导电性差【例2】选择铸造硬币的金属材料不需要考虑的因素是()A.硬度 B.价格 C.耐腐蚀性 D.导电性第八单元 金属和金属材料 课题2 金属的化学性质【知识点精讲】知识点1:常见金属与氧气的反
9、应大多数金属能与氧气反应,但反应的难易和剧烈程度不同,金属越活泼,越易与氧气反应,同等条件下反应越剧烈。常见金属在空气及氧气中的反应现象及化学方程式如表1所示:金属在空气中在氧气中化学方程式镁常温下表面逐渐变暗;点燃时剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体点燃,剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体2Mg+O22MgO铝常温下,铝表面变暗点燃,剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成白色固体4Al+3O22Al2O3铁加热变红,离火变冷点燃,剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成黑色固体3Fe+2O2Fe3O4铜常温下,在潮湿的空气中生成绿色物质;加热生成黑色物质加热生成黑色物质2Cu+O22C
10、uO1.铝在常温下易与空气中的氧气发生缓慢氧化,在其表面形成一层致密的氧化物薄膜,从而阻止铝进一步被氧化,因此,铝具有很好的抗腐蚀性。2.“真金不怕火炼”是指金的化学性质很稳定,即使在高温时也不与氧气反应。拓展延伸 根据金属与氧气反应的条件和反应的剧烈程度,可判断金属的活动性强弱。条件分三种:常温、加热(或点燃)、高温。条件越容易说明金属活动性越强。【例1】下列化学方程式符合题意且书写正确的是()A.铁在氧气中燃烧:4Fe+3O22Fe2O3B.鉴别黄铜和金:2Cu+O22CuOC.镁在氧气中燃烧:Mg+O2MgO2D.铝在空气中形成致密的氧化膜:4Al+3O22Al2O3知识点2:金属与酸的
11、反应实验设计1.实验目的:通过实验探究金属与盐酸、稀硫酸的反应剧烈程度。2.实验用品及器材:试管、镊子、镁条、锌粒、铁钉、铜片、稀盐酸、稀硫酸等。3.实验步骤:(1)在试管里放入两小块镁,加入5 mL稀盐酸,将燃着的小木条放在试管口,观察现象,并判断反应后生成了什么气体。(2)参照上述实验步骤,分别向放有两小块锌、铁或铜的试管中加入稀盐酸,观察现象,比较反应的剧烈程度。如果有气体生成,判断生成的是什么气体。(3)用稀硫酸代替稀盐酸进行上述实验,并比较发生的现象。分析论证4.实验现象:观察到的现象及反应的化学方程式如表2所示。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
12、泡,溶液仍为无色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰剧烈反应,产生大量气泡,溶液仍为无色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰Mg+2HClMgCl2+H2Mg+H2SO4MgSO4+H2锌反应比较剧烈,产生大量气泡,溶液仍为无色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰反应比较剧烈,产生大量气泡,溶液仍为无色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰Zn+2HClZnCl2+H2Zn+H2SO4ZnSO4+H2铁反应缓慢,有气泡产生,溶液由无色逐渐变为浅绿色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰反应缓慢,有气泡产生,溶液由无色逐渐变为浅绿色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰Fe+2HClFeCl2+H2F
13、e+H2SO4FeSO4+H2铜无明显现象无明显现象5.实验结论:镁、锌、铁三种金属都能与盐酸和稀硫酸反应,反应后都生成氢气,但反应的剧烈程度不同;铜与盐酸和稀硫酸不反应,所以镁、锌、铁的金属活动性比铜强。实验点拨1.铜等金属不能与盐酸(或稀硫酸)反应,说明该金属的活动性弱。2.有些金属虽然能与盐酸(或稀硫酸)反应,但不同金属反应的剧烈程度不同,可根据冒出气泡的快慢来判断金属活动性的强弱。3.铁与盐酸、稀硫酸反应时生成+2价铁的化合物,读作“亚铁”,如氯化亚铁(FeCl2)、硫酸亚铁(FeSO4)。它们的溶液均为浅绿色。【例2】一般情况下,金属越活泼,与酸反应的速率越快。为了探究金属Mg、Zn、Fe与酸反应的快慢,某研究性学习小组设计了如下的实验:【实验步骤】取A、B、C三支试管,分别加入2 mL质量分数相同的盐酸;分别加入足量的大小相等的镁、锌、铁块,并立即把三个相同的气球分别套在各试管口上。【实验预测与分析】(1)写出铁与盐酸反应的化学方程式: (2)气球膨胀速率最快的是 (3)该实验表明,实验室一般选用锌而不选用镁、铁制取氢气的主要原因是 。(4)步骤是实验获得成功的关键,你认为在操作过程中小组成员之间应该 。知识点3:金属与金属化合物溶液反应实验设计1.实验目的:通过实验探究金属与某些金属化合物溶液的反应情况。2.实验用品及器材:试管、砂纸、铝丝、铜丝、CuSO
