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1、第一节第一节 常见的金属材料常见的金属材料金金属属材材料料金属：金属：如足金首饰、纯铜雕塑等如足金首饰、纯铜雕塑等合金：合金：如不锈钢菜刀、铝合金门窗等如不锈钢菜刀、铝合金门窗等生活中，利用一些金属的特性，进行加工，制成各种生活中，利用一些金属的特性，进行加工，制成各种材料，说说下列金属的用途分别利用了该金属的哪种材料，说说下列金属的用途分别利用了该金属的哪种性质？性质？有光泽有光泽能传热能传热能拉成丝，具延性能拉成丝，具延性能展成片，具展性能展成片，具展性能导电能导电能弯曲，有韧性能弯曲，有韧性金属的金属的物理共性及特性物理共性及特性 1.1.常温下金属都是固体（汞除外）常温下金属都是固体（
2、汞除外） 2.2.有金属光泽有金属光泽 3.3.大多数金属都导电导热大多数金属都导电导热 4.4.有延展性有延展性 5.5.密度、硬度较大密度、硬度较大 6.6.熔、熔、沸点较高沸点较高 7. 7.一般呈白色（铜：紫红色、金：黄色、铁粉等：一般呈白色（铜：紫红色、金：黄色、铁粉等：黑色）黑色）一些金属的物理性质比较物理性质物理性质物理性质比较物理性质比较导电性导电性(以银的导电以银的导电性为性为100作标准作标准) 银银 铜金铝锌铁铅铜金铝锌铁铅(优优) 100 99 74 61 27 17 7.9 (良良)密度密度/(gcm-3) 金铅金铅 银银 铜铁铜铁 锌铝锌铝 19.3 11.3 10
3、.5 8.92 7.86 7.14 2.7 熔点熔点/ 钨铁铜钨铁铜 金金 银铝锡银铝锡 3410 1535 1083 1064 962 660 232 硬度硬度(以金刚石的硬以金刚石的硬度为度为10作标准作标准) 铬铁银铜铬铁银铜 金金 铝铅铝铅 9 4-5 2.5-4 2.5-3 2.5-3 2-2.9 1.5 讨论：讨论：1 . 为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制？不用铅制？2 . 银的导电性比铜好，为什么电线一般银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？用铜制而不用银制？3 . 为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？为什么灯泡里的灯丝用钨制而
4、不用锡制？如果用锡制的话，可能会出现什么情况？如果用锡制的话，可能会出现什么情况？4 4、为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？、为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？、为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？、为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金会怎样？如果镀金会怎样？如果镀金会怎样？如果镀金会怎样？使用使用是否便利是否便利资源资源废料是否废料是否易于回收易于回收价格价格是否是否美观美观对环境对环境的影响的影响考虑物质的用途时，首先考虑物质的用途时，首先要考虑物质的要考虑物质的_，还需要考虑那些因素？还需要考虑那些因素？性质性质日常生活中日常生活中的金属制品的金属制品 合金合金1 1、定义：、定义：
5、就是在金属中加热熔合某些金属就是在金属中加热熔合某些金属或非金属形成的具有金属特征的物质。或非金属形成的具有金属特征的物质。合金合金注注 意意合金不一定就是合金不一定就是两种两种金属金属熔合而成熔合而成合金一定是混合物，对照溶液的概念，也可认合金一定是混合物，对照溶液的概念，也可认为是一种溶液。为是一种溶液。2.常见合金有：铜锡合金（青铜）、铜锌合金常见合金有：铜锡合金（青铜）、铜锌合金（黄铜，常被不法分子冒充黄金）、铝合金、钛（黄铜，常被不法分子冒充黄金）、铝合金、钛合金、铁合金（生铁和钢）合金、铁合金（生铁和钢）动动脑：如果动动脑：如果A A、B B两种金属能够熔合成合金，那么这两种金属能
6、够熔合成合金，那么这两种金属在性质上有什么要求？两种金属在性质上有什么要求？1.1.高温下，高温下，A A、B B不能反应；不能反应；2.A2.A的沸点不能低于的沸点不能低于B B的熔点的熔点铁的合金-生铁和钢的比较铁合金铁合金生铁生铁钢钢碳的含量碳的含量2%4.3%0.03%2%其他元素其他元素硅、锰等铬、镍等熔点熔点1100120014501500机械性能机械性能硬而脆，无韧性坚硬、韧性大、塑性好机械加工机械加工可铸、不可锻可铸、可锻、可压延3.合金与组成它的纯金属性能比较合金与组成它的纯金属性能比较1.1.硬度大小比较硬度大小比较2.2.熔点高低比较熔点高低比较现象：最先熔化的是焊锡，现
7、象：最先熔化的是焊锡，其次是锡，最后熔化的是铅。其次是锡，最后熔化的是铅。说明：制成合金之后，焊锡说明：制成合金之后，焊锡的熔点低于两种纯金属的熔点。的熔点低于两种纯金属的熔点。说明：说明：由于由于物质组成物质组成的改变，的改变，其性能也发生了改变。其性能也发生了改变。总结：总结：合金与纯金属相比合金与纯金属相比更大更大的硬度的硬度 较低的熔点较低的熔点（有利于回收再利用有利于回收再利用） 更更高的强度高的强度(韧性好韧性好,耐拉伸、耐弯曲、耐压耐拉伸、耐弯曲、耐压打打) 更好更好的抗的抗腐蚀性能腐蚀性能不同的合金，由于其组成不同，其性能也有不同的合金，由于其组成不同，其性能也有所不同，也就有
8、不同的用途；同时，科学家所不同，也就有不同的用途；同时，科学家可以根据某种需要，通过改变合金的组成，可以根据某种需要，通过改变合金的组成，来适应某种特殊的需要，自习课本来适应某种特殊的需要，自习课本P57P57页内容。页内容。练习练习1 下列不属于合金的是下列不属于合金的是 （ ） A 生铁生铁 B 不锈钢不锈钢 C 四氧化三铁四氧化三铁 D 黄铜黄铜2 生铁的主要成分是生铁的主要成分是_，它与钢的主要区，它与钢的主要区别在于别在于_的不同，将一枚生铁铸造的铁的不同，将一枚生铁铸造的铁钉，投入到足量稀硫酸中充分反应后，观钉，投入到足量稀硫酸中充分反应后，观察到得现象是察到得现象是_、_、_,_
9、,结束后发现剩余液体中漂浮有少量黑色纤结束后发现剩余液体中漂浮有少量黑色纤维状物质，这种物质主要是维状物质，这种物质主要是_。司母戊鼎是中国目前已发现的最重的青铜器。司母戊鼎含铜84.77、锡11.64、铅27.9。充分显示出商代青铜铸造业的生产规模和技术水平。青铜器时代青铜器时代秦陵铜车马严格按真车马的制作。造型精美，比例恰当，装饰华丽，工艺精湛，形体庞大，所以很多专家学者把它称之为“青铜之冠”。马踏飞燕1969年，在甘肃武威出土。年，在甘肃武威出土。中国雕塑史上的不朽之作。中国雕塑史上的不朽之作。1984年，定为中国旅游标志年，定为中国旅游标志图形。图形。2002年，年， “马踏飞燕马踏飞
10、燕”的仿的仿制品作为国礼赠布什。制品作为国礼赠布什。铁耙铁耙 两汉时期西汉两汉时期西汉农具农具铁器时代铁器时代一架波音一架波音767大型飞大型飞机约由机约由70%的铝及其的铝及其合金构成。合金构成。20世纪，铝和世纪，铝和铝合金的应用铝合金的应用二十一世纪的金属材料钛和钛合金可作人造骨的钛合金应用广泛的金属材料 三、炼铁的原理三、炼铁的原理常见的几种铁矿石的成分常见的几种铁矿石的成分黄铁矿黄铁矿主要成分主要成分 FeS2菱铁矿菱铁矿主要成分主要成分FeCO3磁铁矿磁铁矿主要成分主要成分 Fe3O4主要成分主要成分 Fe2O3赤铁矿赤铁矿70% 72% 48% 46%主要成分中的含铁量主要成分中
11、的含铁量 要完成铁的冶炼通常考虑哪些要完成铁的冶炼通常考虑哪些主要方面的问题？主要方面的问题？冶炼原料；冶炼原料；冶炼原理；冶炼原理；冶炼装置冶炼装置(设备设备)等。等。 如何从铁矿石中得到铁呢如何从铁矿石中得到铁呢? 以以赤铁矿赤铁矿(主要成分主要成分Fe2O3)为例。为例。Fe2O3 FeCO高温高温在高温下，可以用在高温下，可以用CO从铁矿石中从铁矿石中还原出铁。还原出铁。Fe2O3+ 3CO 2Fe + 3CO2 高温高温炼铁原理炼铁原理炼铁原理：炼铁原理：Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2高温高温现象现象: :玻璃管内玻璃管内红色红色的粉末逐渐变的粉末逐渐变黑黑. .同
12、同时产生使石灰水变浑浊的气体时产生使石灰水变浑浊的气体1.反应原理反应原理现象现象分析分析反应式反应式尾气处理尾气处理红色的红色的Fe2O3变成灰黑色，同时产生变成灰黑色，同时产生的气体的气体使澄清的石灰水变浑浊使澄清的石灰水变浑浊一氧化碳还原氧化铁生成铁粉一氧化碳还原氧化铁生成铁粉( (灰黑色灰黑色) )与二氧化碳与二氧化碳1.1.实验室用一氧化碳还原氧化铁实验室用一氧化碳还原氧化铁用燃着的酒精灯将尾气点燃或用燃着的酒精灯将尾气点燃或用气球收集尾气用气球收集尾气【实验实验8-3】Fe2O3+3CO=2Fe+3CO高温高温证明产物中有铁粉的方法是：证明产物中有铁粉的方法是： 用磁铁吸用磁铁吸(
13、或加稀盐酸有气泡或加稀盐酸有气泡 )实验步骤：实验步骤： . .按下图组装仪器，按下图组装仪器，并检查其气密性。并检查其气密性。把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。把硬质玻璃管接入装置系统中，把硬质玻璃管接入装置系统中，先通入先通入一氧化碳气体，一氧化碳气体，目的是排除目的是排除空气，空气，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。点燃出气口处的酒精灯点燃出气口处的酒精灯(或用气球收集或用气球收集)，防止防止一氧化碳污染空气。待排尽后，点燃酒精喷灯，一氧化碳污染空气。待排尽后，点燃酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化。并观察装置中
14、所发生的变化。当红棕色粉末已转变成黑色后，当红棕色粉末已转变成黑色后，停止加热，再通入一会儿一氧化碳，直至停止加热，再通入一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却，玻璃管冷却，防止灼热的防止灼热的Fe被氧化被氧化。一氧化碳还原氧化铁必须在一氧化碳还原氧化铁必须在封封闭闭的硬质玻管中进行，的硬质玻管中进行，防止一防止一氧化碳污染空气氧化碳污染空气。A AB B注意：实验步骤中，开始先通气后点灯（先注意：实验步骤中，开始先通气后点灯（先B后后A ）；）；结束时，先灭灯（结束时，先灭灯（A）后停气再灭灯（）后停气再灭灯（B）AB氧化铁氧化铁一氧化碳一氧化碳石灰水石灰水Fe2O3+ 3CO 2Fe + 3CO2
15、 高温高温 还原反应：还原反应：氧化物中的氧被夺去的反应。氧化物中的氧被夺去的反应。夺取氧的物质叫做夺取氧的物质叫做还原剂还原剂。失氧，失氧，被还原被还原我是我是还原剂还原剂！炼铁原理炼铁原理得氧还原剂具有还原性发生氧化反应得氧还原剂具有还原性发生氧化反应失氧氧化剂具有氧化性发生还原反应失氧氧化剂具有氧化性发生还原反应炼铁高炉示意图炼铁高炉示意图工业炼铁工业炼铁1.原料原料:3.设备设备:高炉高炉铁矿石铁矿石焦炭焦炭石灰石石灰石2.原理原理:高温高温Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2aCo3 = CaO+co2高温3co+Fe2o3 = 2Fe+3co2高温c+co2 = 2co高温c+o
16、= co2点燃（供热）（制还原剂）处理方法：回收再利用回收再利用高炉内发生的化学反应注意：注意： 代入化学方程式计算的物质的质量代入化学方程式计算的物质的质量应是纯净物的质量应是纯净物的质量三、含杂质的化学方程式计算三、含杂质的化学方程式计算炼铁厂利用炼铁厂利用100100吨含吨含FeFe2 2O O3 380%80%的赤铁矿，可以炼出的赤铁矿，可以炼出多少吨纯铁？多少吨纯铁？学以致用学以致用3CO + Fe3CO + Fe2 2O O3 3= 2Fe + 3CO= 2Fe + 3CO2 2高温高温160160112112100100吨吨80%80%=80=80吨吨X X16016011211
17、28080吨吨 X X=X=56X=56吨吨解：可以炼出纯铁的质量为解：可以炼出纯铁的质量为X X可以炼出多少吨含铁可以炼出多少吨含铁96%96%的生铁？的生铁？生铁的质量：生铁的质量：5656吨吨96%=58.396%=58.3吨吨1.为适应火车提速，沪宁线上原有的短轨全部接为超长为适应火车提速，沪宁线上原有的短轨全部接为超长轨。在焊接过程中，工程技术人员点燃铝热剂（铝粉轨。在焊接过程中，工程技术人员点燃铝热剂（铝粉和氧化铁的混合物）能释放大量的能量，生成熔融状和氧化铁的混合物）能释放大量的能量，生成熔融状态的铁可用来连接铁轨，反应的化学方程式如下：态的铁可用来连接铁轨，反应的化学方程式如下
18、： Fe2O3+2Al Al2O3+2Fe ，其中的还原剂为（，其中的还原剂为（ ） A. Fe2O3 B. Al C. Al2O3 D. Fe2.某学生改进一氧化碳还原氧化铁的实验装置，如图所示：(1）若先给氧化铁热，再氧化铁通入一氧化碳，可能CO产生的后果是爆炸，原因是一氧化碳中混有空气不纯净，加热ABC时可能会发生爆炸。(2)写出A中发生反应的化学方程式Fe2O33CO2Fe+3CO2（3）装置B中产生的现象可判断反应是否开始发生，则B中的试剂是（填名称）澄清石灰水（4）装置C的作用是防止一氧化碳气体污染空气。(5)装置C收集气体的方法叫做排水集气法。实验现象：实验现象：红色固体变成黑色；澄清石灰水变浑浊。实验步骤实验步骤1.检查装置气密性检查装置气密性2.加药品加药品3.先通入直至玻璃管中的空气排净（否先通入直至玻璃管中的空气排净（否则加热会爆炸）（则加热会爆炸）（如何检验已排净？如何检验已排净？）.给氧化铁加热给氧化铁加热.当红色粉末全部变黑后，停止加热，继当红色粉末全部变黑后，停止加热，继续通，直至试管冷却（否则温度高，续通，直至试管冷却（否则温度高，铁会与氧气反应）铁会与氧气反应）.停止通停止通
