1、第一节第一节 常见的金属材料常见的金属材料学习目标学习目标 1、知识与技能、知识与技能 1）认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。）认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。 2）了解常见）了解常见金属的物理性质及合金的特点金属的物理性质及合金的特点。 3）了解物质的）了解物质的性质与用途性质与用途的关系。的关系。 2、过程与方法、过程与方法 1）学习运用）学习运用观察、实验观察、实验等方法等方法获取信息获取信息。 2）学习运用）学习运用比较、分析、归纳比较、分析、归纳等方法对获取的信息等方法对获取的信息进行加工。进行加工。 3、情感态度与价值观、情感态度与价值观 1）进一步培养对生活
2、中化学现象的好奇心和探究欲，）进一步培养对生活中化学现象的好奇心和探究欲，激发激发学习化学的兴趣学习化学的兴趣。 2）树立事物是普遍联系的观点，逐步形成）树立事物是普遍联系的观点，逐步形成合理使用合理使用物质物质的观念。的观念。一、金属材料 金属材料的种类： 1.纯金属 Fe Ag Cu 体温计中的Hg、24K金 24K是一种黄金制品成色标识。24k金常被人们认为是纯金，但实际含金量为 99.99%(实为99.998%)。黄金及其制品的纯度叫作“成色”，市场上的黄金制品成色标识有两种：一种是百分比，如 G999等；另一种是 K 金，如 G24K金 、 G22K 和 G18K 等。 2.合金 金
3、属与金属或金属与非金属。常见：铁合金（生铁2%-4.3%、钢0.03%-2%）、铜合金、钛合金、硬铝（铝铜镁硅）、焊锡（锡铅）、18K黄金、18K白金、奥运奖牌（金牌的含金量只有1左右，其主要成分其实是银(925),还有少量的铜。银牌不含黄金,含银量与金牌相同。铜牌含有97的铜,还有25的锌和05的锡。 奖牌的直径为85毫米，重量高达400克左右） 判断： 金属属于金属材料。 金属材料不一定是纯金属，也可能是合金。 含有金属元素的不一定是金属材料。 金属材料中至少含有一种金属单质。 商朝：青铜 春秋：铁 战国：钢 现在：产量：铁铝铜二、金属的物理性质 共性：课本P55第一段,银白色金属光泽 特
4、性：Cu：紫红色。Au：黄色部分金属的物理性质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) 银铜银铜金铝锌铁金铝锌铁铅铅(优优) 100 99 74 61 27 17 7.9 (良良)密度密度/(gcm-3) 金金 铅铅 银银 铜铜 铁铁 锌锌 铝铝(大大) 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.7 (小小)熔点熔点/ 钨钨 铁铁 铜铜 金金 银银 铝铝 锡锡(高高) 3410 1535 1083 1064 962 660 232 (低低)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) 铬铬 铁铁
5、 银银 铜铜 金金 铝铝 铅铅(大大) 9 4-5 2.5-4 2.5-3 2.5-3 2-2.9 1.5 (小小) O H Cl Na Mg硬度最高的金属 密度最大的金属 密度最小的金属 暖气片上刷的“银粉”：不是银而是铝 包装香烟、巧克力等的金属箔：铝 保温瓶或暖瓶内胆：Ag 干电池外皮金属：Zn 体温计、血压计中的金属：Hg 结构、性质和用途的关系 结构决定性质 性质决定用途，用途反映或体现性质（课本P55第二段）使用使用是否便利是否便利废料是否废料是否易于回收易于回收 是否美观是否美观对环境对环境的影响的影响 考虑物质的用途时，考虑物质的用途时，需要考虑那些因素？需要考虑那些因素？价格
6、价格 资源资源物质的性质 1 . 为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制？用铅制？ 答案：铁的硬度比铅大答案：铁的硬度比铅大 2 . 银的导电性比铜好，为什么电线一般用银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？铜制而不用银制？ 答案：银的价格比铜高答案：银的价格比铜高 3 . 为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡制为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡制的话，可能会出现什么情况？的话，可能会出现什么情况？ 锡的熔点很低，而钨的就很高了；锡的熔点很低，而钨的就很高了； 用锡的话，发热就熔用锡的话，发热就熔断了，而钨则不会熔断。断了，而钨则
7、不会熔断。 钨的价格不高，相对钨同样的金属价格比较高，经济上不钨的价格不高，相对钨同样的金属价格比较高，经济上不实用。实用。 但一般情况下，发热元件在工作的时候由于温度很高，易但一般情况下，发热元件在工作的时候由于温度很高，易被氧化烧蚀，故一般都充入惰性气体予以保护。被氧化烧蚀，故一般都充入惰性气体予以保护。 答案：钨的熔点高于锡。如果用锡，则灯丝熔断。答案：钨的熔点高于锡。如果用锡，则灯丝熔断。 水龙头一般本体为铜质，铜的抗腐蚀、抗氧化能力有限，水龙头一般本体为铜质，铜的抗腐蚀、抗氧化能力有限，所以需要先镀镍，再镀铬。镀金理论上是可以的，比如奥所以需要先镀镍，再镀铬。镀金理论上是可以的，比如
8、奥运金牌就是铜镀金，但是用在水龙头上实用价值不高。运金牌就是铜镀金，但是用在水龙头上实用价值不高。 答案：水龙头镀铬耐磨、耐腐蚀、美观，水龙头镀金易磨答案：水龙头镀铬耐磨、耐腐蚀、美观，水龙头镀金易磨损、价格贵。损、价格贵。 金属的分类 课本P561.黑色金属： 有色金属：2.轻金属： 重金属：3.常见金属： 稀有金属：三、合金 1、定义：、定义：合金的主要性质类似于合金的主要性质类似于合金的形成过程属于合金的形成过程属于 变化变化金属金属熔点熔点沸点沸点Mg6491090Fe15352750 Mg和和 Fe 能用加能用加热熔合的方法形成合热熔合的方法形成合金吗？为什么？金吗？为什么？ 合金中
9、一定含有合金中一定含有合金一定为合金一定为 物（初中）物（初中）合金中元素以的形式存在合金中元素以的形式存在物理物理金属金属混合混合单质单质金属金属不能因为铁的熔点比镁的沸点不能因为铁的熔点比镁的沸点还要高，铁熔化时镁会变成气体，还要高，铁熔化时镁会变成气体，无法熔合无法熔合 下列有关合金的叙述：合金中至少有两种金属；合金中元素以化合物形式存在；合金中一定含有金属；合金一定为混合物；生铁是含杂质较多的铁合金；生铁可完全溶解于稀盐酸中正确的是（） A B C DD重点：合金与金属性质比较 合金合金颜色颜色更更鲜艳鲜艳 合金的合金的硬度硬度一般比各成分金属的硬度一般比各成分金属的硬度大大。（强度同
10、样如此。）（强度同样如此。） 多数合金的多数合金的熔点低熔点低于组成它的成分金属于组成它的成分金属 合金的合金的抗腐蚀性能和机械加工性能抗腐蚀性能和机械加工性能一般一般强强于组成它的成分金属于组成它的成分金属常见的合金：课本常见的合金：课本P57讨论1：为什么合金与纯金属在性质上存在着较大的差异？组成讨论2：为什么我们日常生活中用的最为什么我们日常生活中用的最多的是合金材料而不是纯金属材料？多的是合金材料而不是纯金属材料？因为合金在很多方面都比纯金属要好，因为合金在很多方面都比纯金属要好，例如合金硬度大，熔点小，耐腐例如合金硬度大，熔点小，耐腐蚀蚀.故合金的使用较广泛。故合金的使用较广泛。 四
11、、金属矿物及其冶炼 (1).金属在自然界中的分布：课本P58 (2).稀土金属简介：课本P58 (3).工业炼铁的化学原理： 钢铁工业的发展状况是世界各国工业化水平的重要标志之一，工业上人类利用铁矿石的冶炼得到铁。 选择铁矿石的主要方法： 1.资源丰富的 2.含铁量高的 3.有害元素少的常见的铁矿石及其产地赤铁矿（赤铁矿（Fe2O3)磁铁矿磁铁矿(Fe3O4)菱铁矿菱铁矿(FeCO3)黄铁矿黄铁矿(FeS2)辽宁鞍山、甘肃镜铁山、湖北大冶、湖南宁乡和河北宣化 磁铁矿分布广，我国辽宁鞍山等地都有大量产出。 著名产地有广东英德和云浮、安徽马鞍山、甘肃白银厂等 我国菱铁矿的主要产地有四川省等 你认为
12、最适宜炼铁的矿石是哪种？为什么?最适宜炼铁的矿石是:赤铁矿和磁铁矿,它们含铁量高,且不含硫元素或含硫等有害元素少,既提高经济效益又减少环境污染.Fe2O3 重点实验：工业炼铁的化学原理重点实验：工业炼铁的化学原理:原理、装置、步骤、现原理、装置、步骤、现象、实验结论、尾气处理象、实验结论、尾气处理 1.原理：在高温条件下，用还原剂原理：在高温条件下，用还原剂CO从铁的氧化物中将从铁的氧化物中将铁还原出来。铁还原出来。 2.装置：课本装置：课本P59 3.步骤步骤：（两种：尾气处理：酒精灯：（两种：尾气处理：酒精灯or气球）气球） a.检查装置的气密性检查装置的气密性 b.将氧化铁放入硬质玻璃管
13、中央固定将氧化铁放入硬质玻璃管中央固定 c.向硬质玻璃管中通入一氧化碳气体直至排尽硬向硬质玻璃管中通入一氧化碳气体直至排尽硬质玻璃管中的空气质玻璃管中的空气 d.给氧化铁加热给氧化铁加热 e.当红色粉末全部变黑后，停止加热，继续通一当红色粉末全部变黑后，停止加热，继续通一氧化碳，直到试管冷却氧化碳，直到试管冷却 f.停止通一氧化碳停止通一氧化碳 4.现象：红色粉末逐渐变为黑色，澄清石灰水变现象：红色粉末逐渐变为黑色，澄清石灰水变浑浊（注意：浑浊（注意：1.纯净的铁为银白色，此实验生成纯净的铁为银白色，此实验生成的细小的铁粉为黑色，其原因是的细小的铁粉为黑色，其原因是生成的铁颗粒小，生成的铁颗粒
14、小，对可见光吸收多，反射少对可见光吸收多，反射少 2.化学方程式如下）化学方程式如下） Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O 5.实验结论：红色的氧化铁被一氧化碳还原成黑实验结论：红色的氧化铁被一氧化碳还原成黑色的单质铁色的单质铁 6.尾气处理：一氧化碳有毒不能排放到空气中，尾气处理：一氧化碳有毒不能排放到空气中，否则会污染空气，可将尾气进行收集或点燃处理。否则会污染空气，可将尾气进行收集或点燃处理。高温高温实验注意事项：实验注意事项： 1.通入一氧化碳前要先检验一氧化碳的纯度，防止加热时通入一氧化碳前要先检验一氧化碳的纯度，防止加热时发生爆炸。发生
15、爆炸。 2.加热之前应先通一氧化碳将空气排净，原因是加热之前应先通一氧化碳将空气排净，原因是一氧化碳一氧化碳是可燃性气体，与空气混合的情况下加热可能会发生爆炸。是可燃性气体，与空气混合的情况下加热可能会发生爆炸。 实验结束时，应先停止加热，继续通一氧化碳，目的是实验结束时，应先停止加热，继续通一氧化碳，目的是防防止高温下铁被空气中的氧气氧化，而且可以防止石灰水倒止高温下铁被空气中的氧气氧化，而且可以防止石灰水倒吸回硬质玻璃管，引起硬质玻璃管炸裂。吸回硬质玻璃管，引起硬质玻璃管炸裂。 反应之前先通气，空气排净再点灯；反应之前先通气，空气排净再点灯； 反应结束先撤灯，装置冷却通气停；反应结束先撤灯
16、，装置冷却通气停； 先点后通要爆炸，先撤后停要氧化。先点后通要爆炸，先撤后停要氧化。 即即:一氧化碳早出晚归，酒精喷灯迟到早退一氧化碳早出晚归，酒精喷灯迟到早退 补充：工业炼铁 1.炼铁的设备：高炉 2.炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石 3.炼铁过程中发生的反应：下一张PPT 4.原料中石灰石的作用：将铁矿石中的杂质二氧化硅(SiO2)转化为炉渣除去 。 5.焦炭的作用：a.焦炭在高炉里作为提供热能的燃料,还原剂b.做骨架作用,支撑铁矿在火中燃烧 C+OC+O2 2=CO=CO2 2COCO2 2+C=2CO+C=2COFeFe2 2OO3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO2
17、 2CaCOCaCO3 3=CaO+CO=CaO+CO2 2CaO+SiO2=CaSiO3上述两个合并为：CaCO3SiO2=CaSiO3CO2 高温高温高温高温高温高温点燃点燃高温高温高温高温 (4)工业炼铝 课本P59 工业上采用电解法冶炼铝 2Al2O3=4Al+3O2通电通电五、还原反应 1.定义：化学上把含氧化合物中的氧被夺去的反应叫还原反应.在加热的条件下，一氧化碳也能夺取氧化铜中的氧，在加热的条件下，一氧化碳也能夺取氧化铜中的氧，使氧化铜还原成铜。使氧化铜还原成铜。你能写出这个反应的化学方程式吗？你能写出这个反应的化学方程式吗？ 2.氧化反应与还原反应的区别和联系类型氧化反应还原
18、反应概念物质和氧发生的反应含氧化合物中的氧被夺去的反应本质得到氧失去氧联系氧化反应和还原反应是同时发生的，统称为氧化还原反应 3.注意： 1.初中阶段，氧化反应、还原反应是从得氧失氧的角度进行分类的Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 一氧化碳得到了氧，发生了氧化反应，一氧化碳使氧化铁发生了还原反应，因此在反应中作还原剂；氧化铁失去了氧，发生了还原反应，氧化铁使一氧化碳发生了氧化反应，因此在反应中作氧化剂。（在氧化还原反应中，被氧化的物质是还原剂，被还原的物质是氧化剂。） 2.氢气、炭、一氧化碳的化学性质相似，除都具有可燃性外，还都具有还原性 3.实际上，凡是反应前后有化合价变化的反应就是氧化
19、还原反应。口诀：失升氧还，得降还氧高温高温六、含杂质物质化学方程式的计算六、含杂质物质化学方程式的计算复习问题复习问题1例1、1000t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿石中含的赤铁矿石中含氧化铁的质量是多少？氧化铁的质量是多少？氧化铁的质量氧化铁的质量： 1000t 80% =800t纯物质的质量纯物质的质量=不纯物质的质量不纯物质的质量物质的质量分数物质的质量分数或纯净物的质量或纯净物的质量=混合物的总质量混合物的总质量纯净物的质量分数纯净物的质量分数不纯物质的质量不纯物质的质量=纯物质的质量纯物质的质量复习问题复习问题2探究问题探究问题3：用：用800吨氧化铁理吨氧化铁理论上可炼铁多少吨？论
20、上可炼铁多少吨？解：设可炼铁的质量为解：设可炼铁的质量为X 3CO+Fe2O3 =高温高温= 3CO2+2Fe 160 112 800t X 160 112 - = - 800t X X=560t答：略。答：略。 探究问题4：用1000吨含氧化铁80%的赤铁矿可炼铁多少吨？ 解：1000吨含氧化铁吨含氧化铁80%的赤铁矿中含氧化铁的质量的赤铁矿中含氧化铁的质量=1000tX80%=800t 设：可炼铁的质量为设：可炼铁的质量为X 3CO+Fe2O3 =高温高温= 3CO2+2Fe 160 112 800t X 160 112 - = - 800t X X=560t 答：略。答：略。探究问题5：
21、用1000吨含氧化铁80%的赤铁矿可炼含铁96%的生铁多少吨？解：1000吨含氧化铁吨含氧化铁80%的赤铁矿中含氧化铁的质量的赤铁矿中含氧化铁的质量=1000吨吨X80%=800t 设：可炼铁的质量为设：可炼铁的质量为X 3CO+Fe2O3 =高温高温= 3CO2+2Fe 160 112 800t X 160 112 - = - 800t X X=560t 折合成生铁的质量折合成生铁的质量=560t96%=583t答：略。答：略。 分分 析：赤铁矿石析：赤铁矿石氧化铁氧化铁铁铁生铁生铁小结：小结：1、代入化学方程式计算的数据应是表示、代入化学方程式计算的数据应是表示 纯纯净物的质量净物的质量2
22、、如果已知的是混合物的质量，就要先求出纯净物的质量再代入化学方程式中进行计算；3、如果要求混合物的质量，就要先根据化学方程式计算出纯净物的质量，然后再求出混合物的质量4.纯净物的质量分数纯净物的质量分数=纯净物的质量纯净物的质量100%=（1-杂质的质量杂质的质量 混合混合物的总质量）物的总质量）100%练习：练习： 要炼出含杂质要炼出含杂质2%的生铁的生铁3200吨，需要含氧吨，需要含氧化铁质量分数为化铁质量分数为80%的赤铁矿石多少吨？的赤铁矿石多少吨？分析：生铁分析：生铁铁铁氧化铁氧化铁赤铁矿石赤铁矿石解：纯铁的质量=3200吨（12%）=3136t 设：需要氧化铁的质量为 3CO +
23、Fe2O3 =高温高温= 3CO2 + 2Fe 160 112 3136t 160 112 = = 3136t =4480t 折合成赤铁矿的质量折合成赤铁矿的质量=4480t80%=5600t答：略。答：略。密度密度硬度硬度制造飞机制造飞机制造机器底座制造机器底座导电性、导热性、熔点高导电性、导热性、熔点高小小大大大大大大制造飞机，质量越小越灵活，据此应选用密度较小，但硬度较大的铝合制造飞机，质量越小越灵活，据此应选用密度较小，但硬度较大的铝合金；落地式电风扇，底座质量越大越稳定，据此应选用密度和硬度均较金；落地式电风扇，底座质量越大越稳定，据此应选用密度和硬度均较大而成本较低的铸铁较合理大而
24、成本较低的铸铁较合理 3.3.用来铸造硬币的金属材料需要具有什么性质？用来铸造硬币的金属材料需要具有什么性质？资源丰富资源丰富无毒轻便无毒轻便耐磨耐腐蚀耐磨耐腐蚀美观、易加工美观、易加工1、以下铁的用途，涉及了哪些铁的性质？以下铁的用途，涉及了哪些铁的性质？（1）烧菜用的铲子是铁制的，一般）烧菜用的铲子是铁制的，一般都要装上木柄都要装上木柄（2）铁块可以制成铁丝或铁片）铁块可以制成铁丝或铁片（3）油罐车行驶时罐内石油振荡产）油罐车行驶时罐内石油振荡产生静电，易发生火险，因此，车尾生静电，易发生火险，因此，车尾有一条拖地的铁链有一条拖地的铁链铁有良好的导热性铁有良好的导热性铁具有延展性铁具有延展
25、性铁具有导电性铁具有导电性2、在、在铁、铝、铜、锌、钛铁、铝、铜、锌、钛五种金五种金属中：属中： 常用于电镀和作干电池电极的常用于电镀和作干电池电极的金属是金属是 ；生铁和钢是哪种金；生铁和钢是哪种金属的合金；包装糖果、香烟属的合金；包装糖果、香烟的银白色金属材料；常用于的银白色金属材料；常用于制造电线和电缆的金属；制造电线和电缆的金属；常用于航空工业作制造飞机等材常用于航空工业作制造飞机等材料的金属料的金属 。锌锌铜铜 铝铝铝铝铁铁钛钛 铝铝(课本课本P57)“鸟巢鸟巢”采用了当今先进的建采用了当今先进的建筑科技筑科技,其中钢结构是世界上独其中钢结构是世界上独一无二的。一无二的。“鸟巢鸟巢”
26、钢结构总钢结构总重重4.2万吨，最大跨度万吨，最大跨度343米，米，而且结构相当复杂，在设计中而且结构相当复杂，在设计中采用了高强度的采用了高强度的Q460钢材钢材.“鸟鸟巢巢”结构设计奇特新颖，而这结构设计奇特新颖，而这次搭建它的钢结构的次搭建它的钢结构的Q460也也有很多独到之处：有很多独到之处：Q460是一是一种低合金高强度钢，种低合金高强度钢，它在受力它在受力强度达到强度达到460兆帕时才会发生兆帕时才会发生塑性变形，这个塑性变形，这个强度要比一般强度要比一般钢材大钢材大，因此生产难度很大。，因此生产难度很大。现在具有知识产权的国产现在具有知识产权的国产Q460钢材，撑起钢材，撑起“鸟巢鸟巢”的的铁骨钢筋。铁骨钢筋。 人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
