資源簡介

專題八 金屬材料
金屬材料
1.金屬材料：包括純金屬（純凈物）和合金（混合物）
2.金屬物理性質：
(1)常溫下為固體（特殊：汞為液體），有金屬光澤，密度較大，熔點較高。
(2)大多數金屬呈銀白色，特殊：銅紫紅色，金金黃色，鐵粉黑色(鐵片為銀白色)。
(3)大多數金屬具有優良的導電性、導熱性，有延展性(延：拉成絲；展：壓成片)。
3.合金
（1）概念：在金屬中加熱融合某些金屬或非金屬，制得具有金屬特征的合金。
（2）優點：合金和組成純金屬比較，硬度更大，熔點更低，抗腐蝕性更好。
合金 鐵的合金 銅合金 焊錫 鈦和鈦合金
生鐵 鋼 黃銅 青銅
成分 含碳量 2%～4.3% 含碳量 0.03%～2% 銅鋅 銅錫 鉛錫合金
備注 鐵的合金主要含Fe、C， 區別主要是含碳量不同 紫銅是純銅 熔點低 焊接金屬 與人體有很好的 相容性，造人造骨
金屬的化學性質
金屬與氧氣的反應 金屬＋氧氣→金屬氧化物 (化合反應)
鎂 鋁 鐵 銅
2Mg+O2 = 2MgO 4Al+3O2 = 2Al2O3 3Fe+2O2Fe3O4 2Cu+O22CuO
常溫下表面形成氧化膜 常溫下表面形成氧化膜 劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體 紫紅色的銅絲加熱后變黑
金屬與酸的反應 金屬＋酸→鹽＋H2↑ 反應條件：金屬活動性排在H前
注意：實驗前用砂紙打磨金屬，除去表面氧化膜，便于金屬與酸接觸反應。
+酸 鎂 鋅 鐵
現象 固體溶解， 產生大量氣泡 固體溶解， 產生較多氣泡 固體溶解，無色溶液變為淺綠色，產生少量氣泡
方 程式 Mg+2HCl = MgCl2+H2↑ Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑ Fe+ 2HCl = FeCl2 + H2↑
Mg+H2SO4 =MgSO4+H2↑ Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ Fe+H2SO4 =FeSO4+H2↑
金屬與鹽反應 金屬＋鹽→新鹽＋新金屬 (置換反應)
反應條件：參加反應的金屬活動性必須強于鹽中金屬的活動性(K、Ca、Na除外)，且鹽必須可溶
實驗 鐵釘+硫酸銅溶液 鋁絲+硫酸銅溶液 銅絲+硝酸銀溶液
現象 鐵表面產生紅色固體，溶液由藍色逐漸變為淺綠色。 鋁表面產生紅色固體，溶液由藍色逐漸變為無色。 銅表面產生銀白色固體， 溶液由無色逐漸變為藍色。
方 程式 Fe+CuSO4 =Cu+FeSO4 2Al+3CuSO4 =Al2(SO4)3+3Cu Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2
金屬活動性
1.常見金屬在溶液中的活動性順序
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au
（1）判斷金屬的活動性強弱：金屬的位置越靠前，活動性越強。
（2）判斷金屬能否與酸反應：氫之前的金屬能置換出稀鹽酸、稀硫酸中的氫。
（3）判斷金屬能否與鹽反應：前面的金屬能把位于后面的金屬從鹽溶液里置換出來。*金屬化合物必須溶于水；除K、Ca、Na
2.金屬活動性的判斷實驗設計
待比較金屬 Fe、Cu、Ag 活動性：Fe>H>Cu>Ag
方案1: 前金+后液 ①證明Fe>Cu: Fe+Cu(NO3)2能置換 ②證明Cu>Ag: Cu+AgNO3能置換
方案2: 后金+前液 ①證明Ag方案3: 兩金夾一溶 ①證明Fe>Cu: Fe+Cu(NO3)2能置換 ②證明Ag方案4: 兩液夾一金 ①證明CuAg: Cu+AgNO3能置換
3.鑒別和除雜
例1:鑒別黃銅（銅鋅合金）和黃金
實驗方案 現象 可能涉及的化學方程式
①灼燒 若變黑則為黃銅；若無明顯現象為黃金 2Cu+O22CuO
②稀鹽酸 若產生氣泡則為黃銅；若無明顯現象為黃金 Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑
③硫酸銅 若出現紅色固體為黃銅；若無現象為黃金 Zn+CuSO4 =Cu ZnSO4
例2:除去金屬中雜質金屬或金屬化合物溶液中的金屬化合物
（除雜的要求：不增，不減，易分離，易恢復原狀）
混合物 方法 有關化學方程式
Cu(Zn) 加入足量稀鹽酸，過濾、洗滌、干燥 Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑
加入足量硫酸銅溶液，過濾、洗滌、干燥 Zn+CuSO4 =Cu+ZnSO4
FeSO4(CuSO4) 加入足量鐵粉，過濾 Fe+CuSO4 =Cu+FeSO4
鐵的冶煉
1.常見的礦石：赤鐵礦: 主要成分Fe2O3；磁鐵礦: 主要成分Fe3O4 ；
實驗室：一氧化碳還原氧化鐵
實驗現象：
A處 B處 C處
實驗現象 紅棕色粉末逐漸變成黑色 澄清石灰水變渾濁 產生藍色火焰
方程式 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 Ca(OH)2 +CO2 = CaCO3↓ + H2O 2CO + O22CO2
實驗注意事項：
（1）先通入CO一會兒，再給氧化鐵加熱；原因:排盡裝置中的空氣，防止加熱CO與空氣的混合氣體發生爆炸。
（2）停止加熱，繼續通人CO至玻璃管冷卻；原因:防止生成的熱的鐵被空氣再次氧化。
（3）尾氣處理:①點燃，使CO變成無毒的CO2；②在導管末端系一個氣球或用排水法將尾氣收集起來。
（4）酒精噴燈的作用是提供高溫（如果用酒精燈，則加金屬網罩，金屬網罩可以集中火焰，提高溫度）
（5）澄清石灰水的作用：檢驗生成的二氧化碳。
4.工業上煉鐵
（1）煉鐵的原料：鐵礦石、 焦炭、石灰石、空氣
（2）反應原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
（3）焦炭的作用：①提供熱量（ C+O2CO2）；②生成CO（C + CO22CO）
（4）石灰石的作用：將礦石中的二氧化硅變為爐渣。
（5）生產產物：生鐵（具有較多雜質）
（6）高爐氣體的主要成分：N2、CO、CO2等；
金屬冶煉和金屬資源的保護
1.鐵生銹的條件：鐵與水、氧氣同時接觸發生反應
2.防止鐵生銹的原理：隔絕空氣（或氧氣）和水
3.常見的防銹措施：①保持鐵制品表面潔凈、干燥；②表面覆蓋一層保護膜：如刷油漆、涂油、燒制搪瓷、烤藍、鍍耐腐蝕的金屬如鉻等；③改變內部結構，制成耐腐蝕的合金，如不銹鋼。
4.保護金屬資源的原因：礦物的儲量有限，且不能再生。
5.保護金屬資源的途徑：
①防止金屬的腐蝕；②回收利用廢舊金屬；③有計劃、合理的開采礦物，嚴禁亂采濫挖；④尋找金屬的代用品；

展開更多......

收起↑