第八单元 金属和金属材料
第一节 金属材料
金属材料：金属材料包括纯金属以及它们的合金。 金属的物理性质
? 在常温下一般为固态（汞为液态），有金属光泽（大多数金属呈银白色，铜呈紫红色，金呈黄
色）；
? 导电性、导热性、熔点较高、有延展性、能够弯曲、硬度较大、密度较大。 金属之最
地壳中含量最多的金属元素——铝 人体中含量最多的金属元素——钙
目前世界年产量最多的金属——铁（铁＞铝＞铜） 导电、导热性最好的金属——银（银＞铜＞金＞铝） 熔点最高的金属——钨 熔点最低的金属——汞 硬度最大的金属——铬 密度最大的金属——锇 密度最小的金属——锂
金属的分类
黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金。 有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。 重金属：如铜、锌、铅等 轻金属：如钠、镁、铝等
金属的应用
物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但这不是唯一的决定因素。在考虑物质的用途时，还需要考虑价格、资源、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。
? 铜、铝——电线——导电性好、价格低廉 ? 钨——灯丝——熔点高 ? 铬——电镀——硬度大 ? 铁——菜刀、镰刀、锤子等 ? 汞——体温计液柱 ? 银——保温瓶内胆 ? 铝——“银粉”、锡箔纸
合金：由两种或两种以上的金属或金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。 合金是混合物。金属氧化物不是合金。
? 目前已制得的纯金属只有90多种，而合金已达几千种。 ? 合金的硬度一般比组成它的纯金属的硬度大，抗腐蚀性强。 ? 合金的熔点一般比组成它的纯金属的熔点低。
? 常见的合金： 合金 铁的合金 成分 生铁 含碳量 2%～4.3% 钢 铜合金 焊锡 黄铜 青铜 铜锡合金 铅锡合金 钛镍合金 钛和钛合金 形状记忆合金 含碳量 铜锌合金 0.03%～2% 不锈钢是含铬、镍的钢，具有抗锈蚀性能。 备注 生铁较脆，钢铁具有韧性。 生铁常制成暖气片。 紫铜是纯铜 熔点低 见下 具有形状记忆效应 ? 钛和钛合金：被认为是21世纪的重要金属材料，钛合金与人体具有良好的“相容性”，可用来造人造
骨。
钛和钛合金的优点：① 熔点高、密度小； ② 可塑性好、易于加工、机械性能好； ③ 抗腐蚀性能好。 ? 生铁和钢性能不同的原因：含碳量不同。
第二节 金属的化学性质
? 金属与氧气的反应
? 镁、铝：
? 在常温下能与空气中的氧气反应：2Mg+O2
2MgO 4Al+3O2=2Al2O3
? 铝的抗腐蚀性能好的原因：铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而
阻止铝进一步氧化。
? 铁、铜
? 在常温下、干燥的环境中，几乎不与氧气反应，但在潮湿的空气中会生锈。 ? 铁、铜在高温时能与氧气反应：3Fe+2O2
? 金即使在高温时也不与氧气反应。 ? 金属与酸的反应：活泼金属＋酸 → 盐＋H2↑
? 描述现象时，需要注意：① 如果有铁、铜元素参加反应，一定要注意溶液颜色的变化； ② 反应放
热，但是只有镁和酸反应时放热现象明显。
? 置换反应：由一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应是置换反应。
当铁单质参加置换反应时，生成物中的铁元素呈+2价。 ? 常见金属在溶液中的活动性顺序：
金属活动性由强逐渐减弱 ? 在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。
? 在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸（不可以用浓硫酸和硝酸）中的
氢。
? 在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。
? 钾、钙、钠不符合这一条。它们会先和水反应生成碱和氢气，然后碱和盐反应。
? 金属与盐溶液的反应：金属＋盐→另一金属＋另一盐（条件：“前换后，盐可溶”）
Fe3O4 2Cu+O2
2CuO
在活动性顺序中，金属的距离大的，反应先发生。一个置换反应结束后，另一个置换反应才会发生。如在硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中加入锌粒，锌会先和硫酸铜反应，反应完毕后锌才和硫酸亚铁反应。 ? “湿法冶金”的反应原理：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
? Fe2+的盐溶液是浅绿色的，Fe3+的盐溶液是黄色的，Cu2+的盐溶液是蓝色的。 ? 比较Cu、Fe、Ag三种金属的活动性顺序
? 使用铁、银和溶液，一次性得出结果：
操作及现象：把铁、银分别放入硫酸铜溶液中，铁表面没有现象；而银表面会附着一层红色物质，并且溶液会由蓝色逐渐变为无色。
? 使用铜、硫酸亚铁溶液和硝酸银溶液，一次性得出结果：
操作及现象：把铜分别放入硫酸亚铁溶液和硝酸银溶液中，硫酸亚铁溶液没有现象；而在硝酸银溶液中，铜表面会附着一层白色物质，溶液由无色逐渐变为蓝色。
? 选用试剂时，要根据金属活动性顺序表将三种金属排序，然后将排在中间的金属变成盐溶液，或者
将排在两边的金属变成盐溶液，这样才能一次性得出结果。
第三节 金属资源的利用和保护
? 矿石：工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。
常见的矿石及主要成分：赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、黄铁矿（FeS2）、菱铁矿（FeCO3）、铝土矿（Al2O3）、黄铜矿（CuFeS2）、辉铜矿（Cu2S）等。 ? 铁的冶炼
? 实验室——一氧化碳还原氧化铁 ? 工业——高炉炼铁
? 设备：高炉（图见书17页）。
? 原料：铁矿石（赤铁矿或磁铁矿）、焦炭、石灰石、（空气）。 ? 反应原理：C+O2
CO2、CO2+C
2CO、3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2。
? 石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅（SiO2）转变为炉渣（CaSiO3）。 ? 产品：生铁（实验室中“炼”出的铁不含碳，而工业生产中炼出的铁含碳）。
? 含杂质的反应物或生成物的有关计算
当参加反应的物质含杂质时，先要把含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量，再进行计算。 一般利用该公式及其变形：纯度?纯物质的质量?100%。
不纯物质的总质量【例题】1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少？ 【解法1】
【解法2】 设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为x。
? 除去铁锈的方法
? 物理方法：刀刮、砂纸打磨。
? 化学方法：少量、多次地滴加稀盐酸或稀硫酸。 ? 防止铁制品生锈的方法
? 保持铁制品的洁净、干燥；
? 擦干后涂一层保护膜（作用：隔绝空气、防水）。具体方法如下：
? 物理方法——刷漆（油漆或银粉）、涂油 ? 化学方法——电镀其它金属（铬或锌）、烤蓝 ? 制成不锈钢。
? 金属资源的保护措施：
① 防止金属的腐蚀； ② 回收利用废旧金属； ③ 有计划、合理地开采矿物；
④ 寻找金属的代用品。（例如用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车外壳等） 意义：节约金属资源和能源，降低金属的生产成本，减少对环境的污染。 巩固练习：
( )1．铁所具有的物理性质是
①延性 ②展性 ③导电性 ④传热性
A．①②④ B． ②③④ C．①②③④ D． ③④ ( )2．下列各组物质反应时，剧烈燃烧，火星四射并生成黑色固体的是
A．铁在氧气中燃烧 B．镁在氧气中燃烧 C．碳在氧气中燃烧 D．硫在空气中燃烧 ( )3．下列物质中，不属于合金的是
A．球墨铸铁铁 B．氧化锌 C． 不锈钢 D． 硅钢 ( )4．生铁中碳的质量分数为
A．0．3％～0．6％ B．O．5％～2％ C．2．0％～4．3％ D．1％～2％ ( )5．在下列条件中，铁最容易生锈的是
A．仅与空气接触 B．仅与水接触 C．与空气和水同时接触 D．不与空气和水接触
( )6．以下列矿石（括号内为各种矿石主要成分的化学式）为原料，通过高温冶炼制取金属，在所产生的废气中，对空气造成污染较少,并不易造成酸雨危害的是
? ? ? ? ?
( )7．下列物质中，铁元素化合价最低的是
A．Fe B．Fe2O3 C． FeO D． FeS
( )8．在下列铁的化合物中，含铁量最高的是 [相对原子质量：Fe-56，O-16，S-32]
A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．FeS ( )9．用一氧化碳在高温下跟铁矿石反应冶铁，在这个反应里，CO作
A．氧化剂 B．还原剂 C．催化剂 D．既是氧化剂又是还原剂 ( )10．下列有关铁的叙述中错误的是
A．生铁是含杂质很多的铁合金
B．不锈钢所含主要元素有Fe、Cr、C、Ni等 C．铁能跟盐酸发生置换反应 D．铁是构成血红蛋白的成分之一 ( )11．下列有关铁的叙述不正确的是
A．纯铁有银白色光泽，铁属于黑色金属 B．生产和生活中用到的“钢铁”多为铁合金 C．铁在氧气中燃烧生成黑色的氧化铁 D．地壳中的铁均以化合物形式存在
( )12．血红蛋白的相对分子质量为68 000，血红蛋白中铁的质量分数为O.33％，则平均每个血红蛋白分
子中铁原子的个数是[ 相对原子质量：Fe-56]
A．1 B．2 C．3 D．4
( )13．在下列各种情况下，埋在地下的输油铸铁管道被腐蚀速度最慢的是
A．在潮湿，疏松的土壤中 B．在含铁元素较多的酸性土壤中 C．在干燥、致密、不透气的土壤中 D．在含砂粒较多，潮湿透气的土壤中
( )14．为了防止钢铁制品生锈，可采取的措施是
①涂油 ②刷油漆 ③保持干燥 ④镀上其他金属 ⑤烤蓝 ⑥包塑料布 A．①②③⑥ B．③④⑤⑥ C．②③④⑤ D．①②③④⑤ ( )15．下列反应方程式中正确的是
A．4Fe+3O2
2Fe2O3 B．2Fe+6HCl=2FeCl3+3H2↑
C．3CuSO4+2Fe=Fe2(SO4)3+3Cu D．Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
16．将足量混有水蒸气的二氧化碳气体依次通过下列方框中所示物质。试回答下列问题：
(1)说明A、D处所发生的实验现象：A ；D 。 (2)写出A、B、C、D处发生反应的化学方程式：
A ， B ， C ， D 。
第九单元 溶液
第一节 溶液的形成
1. 溶液
? 定义：一种或几种物质分散到另一种物质里，形成均一的、稳定的混合物，叫做溶液。 ? 基本特征