1、 课题课题1 金属材料金属材料课题1 金属材料金属材料纯金属和它们的合金统称为金属材料。纯金属和它们的合金统称为金属材料。1、了解人类社会使用材料的历史？、了解人类社会使用材料的历史？石器时代石器时代青铜器时代青铜器时代铁器时代铁器时代铝的利用铝的利用钛的利用钛的利用2、目前，产量居前三位的金属依次是、目前，产量居前三位的金属依次是 铁铁 铝铝 铜铜一架波音一架波音767大型飞机约由大型飞机约由70%的铝及其合金的铝及其合金构成。构成。20世纪，铝和铝合金的应用世纪，铝和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可作人造骨的钛合金一、金属共有的物理性质一、金属共有的物理性质常
2、温下金属大都是固体（汞除外）常温下金属大都是固体（汞除外）有金属光泽有金属光泽大多数金属都是电和热的良导体（导电导热性）大多数金属都是电和热的良导体（导电导热性）有延展性（可以拉成细丝，可以展成薄片）有延展性（可以拉成细丝，可以展成薄片）有韧性有韧性不同金属也有本身的特性不同金属也有本身的特性但是，不同金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等物理性质差别也较大。例如但是，不同金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等物理性质差别也较大。例如大多数金属都是银白色的，但铜却呈大多数金属都是银白色的，但铜却呈 ，金呈金呈 。在常温下，大多数金属是固态，但汞是在常温下，大多数金属是固态，但汞是 。（表（
3、表8-1）紫红色紫红色黄色黄色液态液态价格，资源，是否美观，使用是否便利，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以及废料是否易于回收和对环境的影响金 属 之 最地壳中含量最高的金属元素地壳中含量最高的金属元素人体中含量最高的金属元素人体中含量最高的金属元素目前世界年产量最高的金属目前世界年产量最高的金属导电、导热性最好的金属导电、导热性最好的金属硬度最高的金属硬度最高的金属熔点最高的金属熔点最高的金属熔点最低的金属熔点最低的金属密度最大的金属密度最大的金属密度最小的金属密度最小的金属铝铝钙钙银银铁铁铬铬汞汞钨钨锂锂锇锇纯铁纯铁铁的合金铁的合金（含碳量不同）（含碳
4、量不同）生铁生铁钢钢（2%4.3%）硬度比纯铁硬）硬度比纯铁硬（0.03%2%）硬度、抗腐蚀）硬度、抗腐蚀性能增强性能增强 铁的合金铁的合金二、合金二、合金1、合金的特性1、一般地说，合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低。、一般地说，合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低。2、合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性能也更好。、合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性能也更好。3、合金是具有金属特征的混合物。、合金是具有金属特征的混合物。2、合金与组成它们的金属的性质的差异。、合金与组成它们的金属的性质的差异。3、合金比纯金属具有更广泛的用途。、合金比纯金属具有更广泛的用
5、途。4、钛和钛合金，新型金属材料、钛和钛合金，新型金属材料合金比其组分金属的颜色鲜艳；合金比其组分金属的颜色鲜艳；n合金的硬度大于组成它们的金属；合金的硬度大于组成它们的金属；合金的熔点低于组成它们的金属；合金的熔点低于组成它们的金属；合金的抗腐蚀能力一般强于各组分金属。合金的抗腐蚀能力一般强于各组分金属。FeAlMgAu镁和铝在常温下可与氧气反应，为什么铝会具有很好的抗腐蚀性呢？镁和铝在常温下可与氧气反应，为什么铝会具有很好的抗腐蚀性呢？铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝（铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝（AlAl2 2O O3 3)薄膜，从而阻止铝进一步被氧化
6、。薄膜，从而阻止铝进一步被氧化。抗腐蚀原因：抗腐蚀原因：4Al+3O2=2Al2O3相信你能发现：相信你能发现：大多数金属都能与氧气发生化合反应，生成相应的金大多数金属都能与氧气发生化合反应，生成相应的金属氧化物，但反应的难易程度和剧烈程度属氧化物，但反应的难易程度和剧烈程度 。镁、铝铁、铜金比较活泼次之最不活泼不相同不相同A组B组金属与稀盐酸的反应金属与稀盐酸的反应金属与稀硫酸的反应金属与稀硫酸的反应 在在4支试管里分别放入两小块铜、铁、锌、镁，再依次加入支试管里分别放入两小块铜、铁、锌、镁，再依次加入5ml稀盐酸稀盐酸(或稀硫酸或稀硫酸)，仔细观察金属表面与溶液的变化，比较反应的剧烈程度。
7、选择反应比较快的用燃着的小仔细观察金属表面与溶液的变化，比较反应的剧烈程度。选择反应比较快的用燃着的小木条放在试管口，检验产生的气体。请记录实验现象。木条放在试管口，检验产生的气体。请记录实验现象。金属与盐酸或稀硫酸的反应金属与盐酸或稀硫酸的反应友情提醒：实验操作要规范，取用稀盐酸或稀硫酸千万要小心哦！实验操作要规范，取用稀盐酸或稀硫酸千万要小心哦！（A组：金属与稀盐酸反应）组：金属与稀盐酸反应）金属金属 现现 象象 反应的化学方程式反应的化学方程式铜铜铁铁锌锌 镁镁 反应缓慢，产生气泡，溶液由无色变为浅绿色反应缓慢，产生气泡，溶液由无色变为浅绿色 无变化无变化Fe+2HCl=FeCl2+H2
8、Zn+2HCl=ZnCl2+H2 Mg+2HCl=MgCl2+H22 2氯化亚铁氯化亚铁反应较剧烈，有较多气泡产生反应较剧烈，有较多气泡产生剧烈反应，有大量的气泡产生剧烈反应，有大量的气泡产生（B组：金属与稀硫酸反应）组：金属与稀硫酸反应）金属金属 现现 象象 反应的化学方程式反应的化学方程式铜铜铁铁锌锌镁镁Mg+H2SO4=MgSO4+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 Fe+H2SO4=FeSO4+H2 2硫酸亚铁硫酸亚铁 无变化无变化反应缓慢，产生气泡，溶液由无色变为浅绿色反应缓慢，产生气泡，溶液由无色变为浅绿色反应较剧烈，有较多气泡产生反应较剧烈，有较多气泡产生剧烈反应，有大量的气
9、泡产生剧烈反应，有大量的气泡产生镁、锌、铁、铜与盐酸的反应镁、锌、铁、铜与盐酸的反应God Save me！Mg为什么受为什么受伤的总是伤的总是我！我！ZnFe我得意的笑，又得我得意的笑，又得意的笑意的笑Cu小黑点表小黑点表示示产生的气泡产生的气泡无所谓无所谓，我，我 慢慢减减肥慢慢减减肥判断金属的活泼程度判断金属的活泼程度(即金属活动性即金属活动性)。1 1、根据是否、根据是否与酸与酸反应：反应：2 2、根据反应的、根据反应的剧剧烈程度烈程度(或反应速率或反应速率)：由一种单质与一种化合物反应，由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质生成另一种单质和和另一种化合物的反应。另一种化合物的反应
10、。Mg +2HCl =MgCl2 +H2 Zn +2HCl =ZnCl2 +H2 Fe +2HCl =FeCl2 +H2 从反应物和生成物的角度分析，这些反应有何特点？将这一类反应与化合反应、分解反从反应物和生成物的角度分析，这些反应有何特点？将这一类反应与化合反应、分解反应进行比较。应进行比较。单质单质 化合物化合物 化合物化合物 单质单质置换反应：置换反应：置换反应：置换反应：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种另一种化合物的反应化合物的反应。单质化合物另一单质另一化合物单质化合物另一单质另一化合物相信你能发现：相信你能发现：1.很
11、多金属都能与盐酸或稀硫酸发生很多金属都能与盐酸或稀硫酸发生 ，但反应的剧烈程，但反应的剧烈程度度 。2.2.根据金属与酸能否反应以及反应的剧烈程度，判断根据金属与酸能否反应以及反应的剧烈程度，判断金属的活泼程度金属的活泼程度(即金属活动性即金属活动性)。Mg、Zn、Fe的金属活动性比Cu铜强，能置换出盐酸或稀硫酸中的氢氢。置换反应置换反应不相同不相同1.1.铝丝浸入铝丝浸入CuSO4CuSO4溶液中溶液中2.2.铜丝浸入铜丝浸入AgNO3AgNO3溶液中溶液中3、金属与某些化合物的溶液反应、金属与某些化合物的溶液反应实验实验现象现象反应的化学方程式反应的化学方程式铝丝浸入硫酸铜溶铝丝浸入硫酸铜
12、溶液中液中铜丝浸入硝酸银溶铜丝浸入硝酸银溶液中液中 铜丝浸入硫酸铝溶铜丝浸入硫酸铝溶液中液中铝丝上附着红色固体，溶液由蓝色铝丝上附着红色固体，溶液由蓝色变为无色变为无色铜丝上附着银白色固体，溶液由无色铜丝上附着银白色固体，溶液由无色慢慢变成蓝色慢慢变成蓝色不发生反应不发生反应2Al+3CuSO4=3Cu+Al2(SO4)3Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)21、铝、铜、银三种金属的活动性顺序是、铝、铜、银三种金属的活动性顺序是 置换置换Al Cu Ag金属活动性由强到弱金属活动性由强到弱也就是说：活泼的金属，可以从不活泼金属的也就是说：活泼的金属，可以从不活泼金属的化合物溶液中把不活泼
13、的金属置换出来！化合物溶液中把不活泼的金属置换出来！相信你能发现：相信你能发现：1.许多金属能与金属化合物的溶液发生置换反应与金属化合物的溶液发生置换反应2.根据金属与其它金属化合物的溶液能否发生置换反根据金属与其它金属化合物的溶液能否发生置换反应判断金属活动性应判断金属活动性Al Cu Ag金属活动性强弱 K Ca Na Sn Pb (H)Hg Pt 金属活动性由强逐渐减弱金属活动性由强逐渐减弱相信你能归纳：相信你能归纳：1 1在金属活动性顺序里，金属的位置与它的活动性关系在金属活动性顺序里，金属的位置与它的活动性关系?2 2在金属活动性顺序里，哪些金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢在金属活动性
14、顺序里，哪些金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢?3 3在金属活动性顺序里在金属活动性顺序里,金属排在什么位置才能把金属从它们化合物的溶液里置换出来金属排在什么位置才能把金属从它们化合物的溶液里置换出来?常见金属在溶液中的活动性顺序常见金属在溶液中的活动性顺序:相信你能归纳：相信你能归纳：常见金属在溶液中的活动性顺序常见金属在溶液中的活动性顺序:K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au 2 2、在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出、在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出 盐酸、稀硫酸中的氢。盐酸、稀硫酸中的氢。3 3、在金属活动性顺序里，位
15、于前面的金属能把位于后、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。面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。1 1、在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活、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。动性就越强。金属活动性由强逐渐减弱金属活动性由强逐渐减弱 答疑解惑答疑解惑1、铁与盐酸（或稀硫酸）及硫酸铜等金属化合物溶液反应时，生成物中铁元素为、铁与盐酸（或稀硫酸）及硫酸铜等金属化合物溶液反应时，生成物中铁元素为+2价，溶液颜色为浅绿价，溶液颜色为浅绿色。色。2、在讨论金属与其他金属化合物的溶液反应时，应强调能在溶液中发生的反应。例如，
16、不能用、在讨论金属与其他金属化合物的溶液反应时，应强调能在溶液中发生的反应。例如，不能用Cu置换置换固固体体AgCl中的中的Ag。第八单元第八单元 金属和金属材料金属和金属材料课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的银自然界以单质形式存在的银 除少数不活泼的金属如金、银等除少数不活泼的金属如金、银等以以单质形式存在外单质形式存在外,其余都以化合物形式存在。其余都以化合物形式存在。金属的存在形式：金属的存在形式：单质单质(少数少数金属金属，如金和银，如金和银)化合物化合物(大多数大多数金属金属，如各种铁矿石，如
17、各种铁矿石)现象现象分析分析原理原理尾气处理尾气处理红色红色Fe2O3粉末粉末变成黑色，同时产生变成黑色，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(黑色黑色)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【实验【实验8-3】Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2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(或加稀盐酸有气泡或加稀盐酸有气泡)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现象现象分析分析原理原理尾气处理尾气处理红
18、色红色Fe2O3粉末粉末变成黑色，同时产生变成黑色，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(黑色黑色)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【实验【实验8-3】Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2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(或加稀盐酸有气泡或加稀盐酸有气泡)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步骤：实验步骤：.按下图组装仪器，并检查其气密性。按下图组装仪器，并检查其气密性。把少量研细
19、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，先通入一氧化碳气体排除空气，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。点燃把硬质玻璃管接入装置系统中，先通入一氧化碳气体排除空气，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出气口处的酒精灯(或用气球收集或用气球收集)，防止一氧化碳污染空气。待排尽后，点燃酒精喷灯，并观察装置中所发生的，防止一氧化碳污染空气。待排尽后，点燃酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化。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，先先停止加热，再通入一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却停止加热，再通入一会儿一氧化碳，
20、直至玻璃管冷却，防止高温下的生成物防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧化铁与空气接触而被氧化。一氧化碳还原氧化铁必须在封闭的硬质玻一氧化碳还原氧化铁必须在封闭的硬质玻管中进行，防止一氧化碳污染空气。管中进行，防止一氧化碳污染空气。原料：铁矿石、焦炭、石灰石原料：铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温2.2.工业炼铁：工业炼铁：反应的化学方程式：反应的化学方程式：CO是还原剂；是还原剂；Fe2O3是氧化剂是氧化剂原理：原理：焦炭在高温条件下跟焦炭在高温条件下跟CO2反应生成反应生成CO,CO作还原剂，在高温条件下把铁矿石中作还原剂，在高温条件下把铁矿石中的铁还原出来。的
21、铁还原出来。设备：炼铁高炉设备：炼铁高炉铁矿石、焦炭、石灰石铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温CO2C 2CO 高温高温C+O2 CO2 高温高温 在在实际生产时实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料时和产量时在计算用料时和产量时,应考虑到杂质问题。应考虑到杂质问题。不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：列比例时，一定要用纯量。列比例时，一定要用纯量。3.含杂质的物质的含杂质的物质的有关有关计算：计算：m(纯纯)=m(不纯不纯)纯度纯度m(不纯不纯)=m(纯纯)纯度纯度a.在干燥空气中在干
22、燥空气中b.浸没在水中浸没在水中c.半截浸没在水中半截浸没在水中铁的生锈过程铁的生锈过程哪种条件下哪种条件下,铁最易生锈铁最易生锈?为什么为什么?不生锈不生锈(有水无有水无O2)不生锈不生锈 (有有O O2无水无水)在水与空气的交界面最易生锈在水与空气的交界面最易生锈 植物油植物油 a b c请思考：请思考：用橡皮塞塞紧管口用橡皮塞塞紧管口(有水和有水和2)铁与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应。铁与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应。铁锈的成铁锈的成分分很复杂很复杂,主要主要成分为成分为 Fe2O3。铁锈（铁锈（Fe2O3 XH2O）很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水很疏松，不能阻碍里层的铁
23、继续与氧气、水等等反应，如不及时除去，会加快铁制品的生锈，使铁全部反应，如不及时除去，会加快铁制品的生锈，使铁全部被腐蚀。而铝不同，铝与氧气反应生成致密的被腐蚀。而铝不同，铝与氧气反应生成致密的Al2O3薄膜，覆盖在铝的表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应，所以铝耐薄膜，覆盖在铝的表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应，所以铝耐腐蚀。腐蚀。铁生锈的条件：铁生锈的条件：要有能够发生反应的物质要有能够发生反应的物质(Fe、H2O、O2)；铁制品锈蚀的条件铁制品锈蚀的条件:反应物要能相互接触；反应物要能相互接触；生成物不会对反应起阻碍作用。生成物不会对反应起阻碍作用。4Fe+3O2+2XH2O=2Fe
24、2O3 XH2O (缓慢氧化缓慢氧化)防止铁生锈的方法防止铁生锈的方法(破坏破坏铁生锈的条件即可铁生锈的条件即可)：1.保持铁制品表面的洁净干燥。保持铁制品表面的洁净干燥。2.在铁制品在铁制品表面通过物理或化学方法制成保护膜，如涂油、刷漆、镀铬等。表面通过物理或化学方法制成保护膜，如涂油、刷漆、镀铬等。3.改善金属的组成和结构，改善金属的组成和结构，制成耐腐蚀的合金制成耐腐蚀的合金，如将铁制品制成不锈钢。，如将铁制品制成不锈钢。三角架：三角架：钢线钢线(辐条）：辐条）：链条：链条：刷漆刷漆镀一层耐腐蚀的金属镀一层耐腐蚀的金属涂油等涂油等平时要保持自行车的洁净与干燥（或涂油）！平时要保持自行车的
25、洁净与干燥（或涂油）！自行车防锈措施有哪些？自行车防锈措施有哪些？讨论：讨论：钢圈：钢圈：图图8-25 据估计一些矿物可供开采的年限据估计一些矿物可供开采的年限2.2.金属资源保护金属资源保护为什么要保护金属资源？为什么要保护金属资源？矿物的储量是有限的，而且不能再生。每年大量开采矿物的储量是有限的，而且不能再生。每年大量开采，并且，并且每年大量的金属被腐蚀每年大量的金属被腐蚀。(相当于年产量的相当于年产量的20%40%)2 2、怎样保护金属资源呢、怎样保护金属资源呢?防止金属的腐蚀。防止金属的腐蚀。回收利用回收利用废旧金属。废旧金属。有计划、合理地开采矿物有计划、合理地开采矿物,严禁不顾国家利益的乱采矿。严禁不顾国家利益的乱采矿。寻找金属寻找金属的的代用品。代用品。例例如如，以塑代钢。以塑代钢。
