主題一身邊的化學物質(zhì) 第6課時金屬和金屬材料 考點1金屬材料 1 金屬材料 包括 以及它們的 2 合金 1 概念 合金是在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬形成的具有 的物質(zhì) 2 特征 硬度一般比各成分金屬 熔點一般比各成分金屬 抗腐蝕性 所以合金比純金屬具有更廣泛的用途 純金屬 合金 金屬特征 大 低 強 3 常見的合金 常見鐵的合金 是含碳量為2 4 3 的鐵合金 硬度大 韌性小 是含碳量為0 03 2 的鐵合金 較硬 韌性大 其中 鋼中含有鉻 鎳 不生銹且抗腐蝕性能好 常用于制作醫(yī)療器械 鈦和鈦合金被認為是21世紀的重要金屬材料 具有熔點高 密度小 可塑性好 易于加工 機械性能好等優(yōu)點 尤其是 性能非常好 合金在物質(zhì)分類中屬于混合物 合金的用途比純金屬更廣泛 生鐵 鋼 不銹 抗腐蝕 考點2金屬的性質(zhì) 1 金屬的物理性質(zhì)常溫下除汞 汞為 外都是固體 有金屬光澤 大多數(shù)為電和熱的優(yōu)良 有 密度 熔點 液體 導體 延展性 較大 較高 2 金屬的化學性質(zhì)大多數(shù)金屬都能與氧氣反應 但反應的難易和劇烈程度不同 越活潑的金屬 越容易與氧氣發(fā)生化學反應 反應越劇烈 1 鎂 鋁與氧氣的反應 在常溫下 鎂條在空氣中發(fā)生緩慢氧化而生成白色固體 氧化鎂 但在點燃條件下 鎂條能在空氣中劇烈燃燒 生成白色固體 反應的化學方程式為 在常溫下 鋁在空氣中發(fā)生緩慢氧化 表面生成一層致密的氧化鋁薄膜 從而阻止內(nèi)部的鋁進一步氧化 因此 鋁具有較好的抗腐蝕性 反應的化學方程式為 在點燃的條件下 鋁在氧氣中劇烈燃燒生成白色固體 氧化鋁 Al2O3 2 鐵與氧氣的反應 常溫下 鐵在干燥的空氣中很難與氧氣反應 常溫下 鐵在潮濕的空氣中易生銹 在點燃的條件下 鐵在氧氣中劇烈燃燒 火星四射 放出大量的熱 生成黑色固體物質(zhì) 四氧化三鐵 反應的化學方程式為 3 銅與氧氣的反應 常溫下 銅在干燥的空氣中幾乎不與氧氣反應 銅在空氣中加熱時 表面會逐漸生成黑色物質(zhì) 氧化銅 反應的化學方程式為 銅在潮濕的空氣中易形成銅綠 堿式碳酸銅 4 金 鉑即使在高溫下也不與氧氣反應 5 金屬與酸的反應 一般說來 排在氫前面的金屬能置換出酸中的氫 排在氫后面的金屬不能置換出酸中的氫 酸不包括濃硫酸和硝酸 因為它們有很強的氧化性 與金屬反應不能生成氫氣 而生成水 a 寫出鐵與稀鹽酸反應的化學方程式 b 寫出鋅與稀硫酸反應的化學方程式 6 金屬與鹽溶液的反應在金屬活動性順序里 只有排在前面的金屬 才能把排在后面的金屬從它們的鹽溶液中置換出來 a 寫出鐵與硫酸銅溶液反應的化學方程式 b 寫出銅與硝酸銀溶液反應的化學方程式 在純氧中 鐵能劇烈燃燒 生成黑色的四氧化三鐵 而在潮濕的空氣中 鐵則易發(fā)生緩慢氧化生成紅棕色的氧化鐵 是鐵銹的主要成分 考點3金屬活動性順序 2 金屬活動性順序的作用 1 判斷金屬與酸的反應 一般說來 排在氫前面的金屬能置換出酸中的氫 排在氫后面的金屬不能置換出酸中的氫 酸不包括濃硫酸和硝酸 因為它們有很強的氧化性 與金屬反應不能生成氫氣 而生成水 2 判斷金屬與鹽溶液反應 在金屬活動性順序里 只有排在前面的金屬 才能把排在后面的金屬從它們的鹽溶液中置換出 3 判斷金屬活動性強弱 在金屬活動性順序里 金屬的位置越靠前 它的活動性就越強 4 判斷金屬跟混合鹽溶液反應的次序 第6課時 金屬和金屬材料 當兩種或多種金屬化合物在溶液中同時存在時 最不活潑的金屬先從溶液中被置換出來 鐵與化合物溶液發(fā)生置換反應時 生成 2價的鐵的化合物 溶液呈淺綠色 考點4鐵的冶煉 1 一氧化碳還原氧化鐵的實驗 1 裝置圖 見圖6 1 圖6 1 2 實驗現(xiàn)象 紅棕色粉末逐漸變?yōu)?色 澄清石灰水變 尾氣點燃產(chǎn)生 火焰 3 實驗注意事項 先通入一氧化碳 排盡裝置內(nèi)的空氣 防止一氧化碳與空氣混合加熱后發(fā)生爆炸 實驗完畢后要繼續(xù)通入一氧化碳 直到玻璃管冷卻至室溫 一是防止高溫下的鐵與空氣接觸重新被氧化 二是還可防止澄清石灰水倒吸 尾氣中含有一氧化碳 一氧化碳有毒 所以尾氣要收集或點燃 以防止直接排放污染空氣 黑 渾濁 藍色 2 工業(yè)煉鐵 1 煉鐵原料 鐵礦石 赤鐵礦 主要成分是Fe2O3 和磁鐵礦 主要成分是Fe3O4 焦炭 石灰石和空氣 2 主要設(shè)備 高爐 3 煉鐵原理 在高溫條件下 利用焦炭與氧氣反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來 2CO 3 焦炭的作用 一是生成還原劑一氧化碳 二是提高高爐的溫度 石灰石的主要作用是將礦石中的二氧化硅轉(zhuǎn)化為爐渣除去 考點5鐵的銹蝕與防護 1 鐵生銹的條件 鐵生銹的主要條件是與 直接接觸 鐵制品銹蝕的過程 實際上是鐵與空氣中的氧氣 水蒸氣等發(fā)生的復雜的化學反應 鐵銹的主要成分是Fe2O3 xH2O 空氣和水蒸氣 2 鐵的防銹 1 原理是隔絕空氣或水 使鐵失去生銹的條件 2 防銹措施 保持鐵制品表面潔凈和干燥 例如菜刀用完后洗凈擦干掛起來 在鐵制品表面涂上一層保護膜 防止鐵與氧氣和水的反應 例如 刷一層油漆 涂一層機油 電鍍一層不易生銹的金屬 如鍍鋅等 經(jīng)加工使金屬表面生成一層致密的氧化膜 如烤藍 在金屬表面覆蓋搪瓷 塑料等 改變金屬的單一結(jié)構(gòu) 例如制成合金 不銹鋼 等 鐵生銹的兩個條件缺一不可 如果鐵表面沾有其他物質(zhì)時 往往會加快生銹 如鐵制品上沾有食鹽水或灰塵等則生銹更快 故防止鐵制品生銹首先要保持鐵制品表面的干燥與潔凈 鋁 鋅等金屬不易生銹 其原因是在鋁 鋅的表面生成了一層致密的氧化膜 可防止內(nèi)部金屬繼續(xù)被氧化 從而形成 自我保護 考點6保護金屬的有效途徑 1 礦物的儲量有限 而且不能再生 2 回收和利用廢舊金屬可以減少對環(huán)境的污染 還可以節(jié)約金屬資源 3 保護金屬資源的有效途徑 防止金屬腐蝕 回收利用廢舊金屬 合理有效地開采礦物 尋找金屬的替代品 類型1金屬的性質(zhì)與用途 例1下表是Al Fe Cu三種金屬的性質(zhì)及冶煉時間情況 請根據(jù)下表信息回答問題 說明 導電性以銀的導電性為100作標準 硬度以金剛石的硬度為10作標準 1 菜刀用鐵制而不用鋁制的主要原因是 2 表中導電性最強的金屬是 3 中形成薄膜的化學方程式為 4 金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平 之所以有先后 主要取決于 鐵的硬度比鋁大 Cu 金屬的活動性 方法點撥 題目往往是通過圖表和文字信息來反映某一具體物質(zhì)的用途 考查對所涉及物質(zhì)性質(zhì)的掌握情況 金屬的性質(zhì)在很大程度上決定了它們的用途 但不是唯一的決定因素 要牢固把握金屬的性質(zhì) 如金屬的物理共性為有金屬光澤 導電性 導熱性 延展性等 化學性質(zhì)有與氧氣反應 與酸反應及與金屬化合物溶液反應等 解析 由于鐵的硬度比鋁的大 所以菜刀要用鐵制 導電性的指數(shù)越高 導電性也就越強 所以銅的導電性最強 常溫下金屬越容易與氧氣反應 其表現(xiàn)出的金屬活動性就越強 類型2金屬的銹蝕和防護 例2金屬腐蝕的快慢與外界條件密切相關(guān) 下列條件下 鐵釘?shù)母g速率最快的是 圖6 2 A 第6課時 金屬和金屬材料 方法點撥 在設(shè)計實驗進行探究時 要注意可控制變量的單一性 如鐵生銹與氧氣和水分有關(guān) 為了探究鐵生銹的原因 就需要分別設(shè)計鐵與氧氣 鐵與水 鐵與氧氣和水同時存在的三個實驗 解析 A裝置中鐵釘與空氣 水分接觸 鐵釘會生銹 且海水中的氯化鈉等鹽能加速鐵釘銹蝕的速率 B裝置中鐵釘能與空氣 水分接觸 鐵釘會生銹 C裝置中鐵釘只與水接觸 不易生銹 D裝置中鐵釘只與干燥的空氣接觸 不易生銹 突破1金屬活動性順序的比較 后 有白色沉淀生成 銀 鈀 鉑 例4不銹鋼材料中含有的金屬鉻 Cr 能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性 為了解金屬鉻與常見金屬鋁 銅在金屬活動性順序中的相對位置關(guān)系 小娟與小濤進行了如下探究活動 猜想和假設(shè) 根據(jù)所學知識 猜想三種金屬在金屬活動性順序中的相對位置關(guān)系 猜想一 Cr Al Cu 猜想二 Al Cr Cu 猜想三 Al Cu Cr 實驗和探究 1 小娟的實驗 取大小相同的鋁 鉻 銅三種金屬片 用砂紙打磨光亮 二 2 小濤的實驗 小濤只選用了三種藥品進行實驗 也得出了三種金屬在金屬活動性順序中的相對位置關(guān)系 則他選用的三種藥品可能是 總結(jié)與歸納 由上述實驗得出比較金屬活動性強弱的方法有 Al CrSO4溶液 Cu 合理即可 通過金屬與酸反應比較 通過金屬與鹽溶液反應比較 合理即可 拓展延伸 1 用砂紙打磨金屬片的目的是 2 小陽提出用硫酸銅溶液代替上述實驗中的稀硫酸也能得出三種金屬在金屬活動性順序中的相對位置關(guān)系 小燕認為不可行 理由是 3 小彬同學將實驗后的三支試管中的物質(zhì)混合后過濾 發(fā)現(xiàn)濾液呈藍色 則濾液中一定含有的陽離子有 填離子符號 除去金屬表面的氧化物 無法比較鉻和鋁的金屬活動性強弱 方法點撥 判斷金屬活動性順序有以下幾種方法 1 根據(jù)金屬在自然界中存在的狀態(tài) 主要以化合物形式存在 說明該金屬的活動性強 主要以單質(zhì)形式存在 說明該金屬的活動性弱 2 根據(jù)金屬與酸反應的劇烈程度或產(chǎn)生氫氣速率的快慢 反應越劇烈或產(chǎn)生氫氣的速率越快 金屬活動性就越強 3 根據(jù)置換反應 若A BC B AC能反應 則A的活動性大于B 突破2一氧化碳還原氧化鐵 例5早在春秋戰(zhàn)國時期 我國就開始生產(chǎn)和使用鐵器 工業(yè)上煉鐵的原理是利用一氧化碳和氧化鐵反應 某化學興趣小組利用如圖6 3裝置進行實驗探究 圖6 3 請按要求填空 1 實驗開始應先 填 通一氧化碳 或 點燃酒精噴燈加熱 實驗完畢停止加熱前 填 需要 或 不需要 將導管從石灰水中取出 因為 2 能證明一氧化碳和氧化鐵發(fā)生化學反應的現(xiàn)象是 寫出該反應的化學方程式 3 實驗完畢后驗證玻璃管內(nèi)固體成分的方法是 通一氧化碳 不需要 一氧化碳在繼續(xù)通 石灰水不會倒吸 紅棕色粉末變成黑色 澄清石灰水變渾濁 取少量反應后的固體于試管中 加入適量硫酸銅溶液 若固體完全變成紫紅色 說明反應后的固體為鐵 合理即可 拓展延伸 1 采用如圖6 4所示裝置進行一氧化碳煉鐵 B裝置可用來吸收二氧化碳氣體 寫出該反應的化學方程式 B裝置 填 能 或 不能 用來收集CO 能 2 若a管中氧化鐵全部還原成鐵 冷卻后稱量鐵的質(zhì)量比反應前氧化鐵的質(zhì)量減少了2 4g 則加入a管中氧化鐵的質(zhì)量是 g 8 C B C C A B 稀鹽酸 或稀硫酸 藍 鎘 銅 銀 或銀 銅 鎘 熟石灰 或消石灰 氫氧化鈉具有強腐蝕性 置換反應 金屬活動性 鐵的表面有紅色物質(zhì)析出 溶液由藍色逐漸變成淺綠色