第八单元金属和金属材料

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第八单元 金属和金属材料
课题1 金属材料
学习情景
1912年，英国斯科特探险队的船只，在去南极的途中，因天气十分寒冷，而用于取暖的煤油却漏光了，以致探险队员全部冻死在南极冰川。原来装煤油的铁桶低部和桶壁的连接处是用金属锡焊接的，而锡在-300以下的低温时却莫名其妙地化为了粉末。这个惨剧就是因为我们对使用的金属性能不了解。为了杜绝此类事情的发生，我们学习一些有关金属材料的知识好吗？
学习目标
1、 了解金属的物理性质，认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用；
2、知道物质的性质在很大程度上决定物质的用途，但同时还需考虑如价格、资源以及废料是否易于回收等其他因素。
3、了解常见合金的成分、性能和用途。
学习指导
1、 金属材料的物理性质
从光泽、硬度、导电性、导热性、延展性、熔点等方面具有相似的物理性质，但从颜色、密度、硬度等方面具有差异性。金的活动性最差，在地壳中以单质的形式存在
2、 物质的性质决定物质用途
菜刀、锤子用硬度大的金属铁制而不用硬度小的铅制，灯泡里的灯丝用熔点高的钨制而不用熔点低的锡制。
3、 生活中最常见的合金是生铁和钢,航空中常用的铝合金是在金属铝中加入了铜、镁、硅等金属制成的硬铝,合金的许多性能与组成它们的纯金属不同。
基础训练
1.下列物质属于纯净物的是（　　）
A.生铁 B.钢 C.黄铜 D.金刚石
2.下列金属颜色呈黄色的是（ ）
A.铜 B.金 C.铁 D.铝
3.下列物质不属于铁制品的是（ ）
A.菜刀 B.镰刀 C.锤子 D.电线
4.下列含铁的物质中，铁元素的化合价由低到高的排列正确的是（　　）
A.Fe(OH)2 Fe2O3 Fe B.Fe(NO3)2 Fe FeCl3
C.Fe FeO Fe2O3 D.Fe(OH)3 FeSO4 FeCl3
5.用做医疗器械和炊具的不锈钢，是在炼钢时加入了（ ）
A.硅 B.钨 C.铬和镍 　　 D.锰
6、一种新兴的金属由于其密度小、延展性好、耐腐蚀强，它和它的合金在航空、航海和化学工业中正逐步取代铝和铝合金而被广泛应用，该金属是（ ）
A.锌 B.钛 C.镁 　　 D.锰
７.自行车架是用下列哪种合金制成的（ ）
A.不锈钢 B.锰钢 C.硬铝 D.锌合金
8.地壳中含量最高的金属元素是（ ）
A.铝 B.铁 C.铜 D.钙
9.把下列金属的性质和有关的用途用短线连起来
金属的光泽 金属铝做反光镜
金属的导电性 制铝箔
金属的延展性 制电缆
金属的导热性 用铝壶烧水
互动交流
1．将两种或多种金属（或金属与非金属）在同一容器中加热使其熔合，冷凝后得到具有金属特性的熔合物———合金。这是制取合金的常用方法之一。仅根据下表数据判断，不宜采用上述方法制取的合金是（ ）。
金属 Na Mg Al Cu Fe
熔点/℃ 97.5 649 660 1083 1535
沸点/℃ 883 1090 2467 2567 2750
A．Fe-Cu 合金 B.Mg-Fe合金 C.Al-Na合金 D.Cu-Na合金
2．下表列出了五种金属的一些资料：
金属 在地壳中的含量 （%） 每千克的价格 （￥） 相对的抗腐蚀性（1=最低；4=最高） 金属的相对强度（1=最低；3=最高）
Al 8.1 170 3 1
Cu 0.005 5 140 3 3
Au 0.000 000 4 1 100 000 4 2
Fe 5.0 20 1 3
Zn 0.007 160 2 2
(1) 虽然金在地壳中上含量极低，但人类很久以前就发现了金。为什么？
(2) 在上表中，哪几种金属最适合用来制造输送热水的水管接头？解释你的答案。（提示从抗腐蚀性、强度、和价格三方面考虑）
(3) 铝是制造飞机的主要材料，但它的相对强度很低。试建议如何改进铝的强度使其符合制造飞机的要求。
(4) 根据上表提供的资料，举出一项影响金属价格的因素。
阅读材料 铂金和白金
白金全称为“白色 K 金”，是将黄金与铜、镍、锌等金属熔合在一起后所制成的一种白色合金。其中，黄金的质量分数最多为75%。
铂是稀有的贵金属，在首饰行业又叫做铂金，开采量只有黄金的5%。铂金的强度和韧性都比其他贵金属高得多，1 g铂金可以拉成1.6 km长的细丝而不断裂，因此用铂金制作的首饰坚韧，如钻石镶嵌其中会很牢固，不易脱落。铂金的白色光泽是天然的，经久不会改变，而白金的色泽不是天然的，时间长了就可能会褪色。2000年全球铂金的消费接近100 t，其中，亚洲的消费超过65 t。
按照国家技术监督局的规定，我国国内生产的所有铂金首饰都应标上铂的元素符号Pt的专有标志。通常所说的“Pt 900”或“Pt 950”表示首饰材料中铂的质量分数分别为90%或95%。
活动探究
你学到了什么？
共性：
物理性质
特性：
金属材料
性质决定其用途：
铁合金有：
合金
常见合金的成分、性能、用途
课题2 金属的化学性质
学习情景
在生活中有这样一个现象：绿豆在铁锅中煮了以后会变黑；苹果、梨子用铁刀切了以后表面也会变黑。这是为什么呢？这是因为绿豆、苹果、梨子与多种水果的细胞里，都含有鞣酸，鞣酸能和铁反应，生成黑色的鞣酸铁，所以会变黑。铁钉放时间长了会长出红色的铁锈，这又是铁与什么反应？产生了什么样的物质呢？在下面的学习中，我们会得到问题的答案。
学习目标
1、知道铁、铝、铜等常见金属与氧气的反应。
2、初步认识常见金属与盐酸、硫酸的置换反应，以及与盐溶液的置换反应，能用置换反应解释一些与日常生活有关的化学问题。
3、能用金属活动性顺序对有关的置换反应进行简单地判断，并能利用金属活动性顺序解释一些与日常生活有关的化学问题。、
学习指导
1、 大多数金属都能与氧气发生反应生成对应的氧化物，但反应的难易和剧烈程度是不同的。
2、 不同的金属活泼程度不同，人们归纳和总结出了常见金属在溶液中的活动性顺序。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。
3、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。
4、 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。
5、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叫做置换反应。
基础训练
1. 下列物质在氧气中燃烧，能生成黑色固体物质的一组是（ ）。
① Mg ② S ③ Fe ④ P ⑤ Cu
A.①和③ B.只有③ C.③④⑤ D.③和⑤
2. 1989年世界卫生组织把铝确定为食品污染源之一，而应加以控制使用，铝在下列应用时应加以控制的是（ ）。
1 制铝合金 ② 制电线 ③ 制炊具 ④ 银色漆颜料 ⑤ 明矾净水 ⑥ 明矾与苏打制食品膨松制 ⑦ 易拉罐 ⑧ 氢氧化铝凝胶制胃舒平药品 ⑨ 包装糖果和小食品
A．③⑤⑧⑨ B 仅⑥⑧⑨ C 仅③⑤⑨ D ③⑤⑥⑦⑧⑨
3.把一根洁净的铁钉放入稀硫酸中，下列叙述正确的是（　　）
①在铁钉表面产生气泡 ②溶液由无色逐渐变为浅绿色 ③铁钉的质量增加 ④溶液的质量减轻
A.②③ B.①②③ C.①②④ D.①②
4. 铁浸泡硫酸铜溶液中，观察到的现象描述正确的是（ ）。
A.有大量气体生成 B. 溶液由蓝色变成黄色
C.铁表面有红色沉积物 D.溶液由蓝色逐渐变成浅绿色
5.下列物质，不能由金属单质和盐酸直接反应生成的是（　　）
A.CuCl2 B.ZnCl2 C.MgCl2 D.FeCl2
6．以下叙述不正确的是（ ）
A.锌比铁活泼但把锌镀在铁表面能防止铁生锈 B.钛和钛合金是制飞机的理想材料
C.铝是地壳中含量最多金属元素 D.铜的化学性质不活泼，因此是制炊具的良好材料
7、要除去铜粉中混有的少量铁粉，下列物质不合适的是（　　）
A.稀硫酸 B.稀盐酸 C.CuSO4溶液 D.H2O
8、将金属x和y分别放入稀硫酸中，x溶解，y不溶解，将y放入z的化合物溶液中，y的表面析出z，则这三种金属的活动性有弱到强的顺序是（ ）
A.x>y>z B.y>x>z C.z>x>y D.y>z>x
9. 下列金属各1g，分别与足量稀盐酸反应，生成氢气最多的是
A、Al B、Mg C、Fe D、Zn
10.经研究发现，长期使用我国铁锅炒菜做饭，可有效减少缺铁性贫血，原因是 ；有经验的厨师在炒菜时还加入适量的食用醋，认为效果会更好，理由是 。
11、判断下列各组物质能否发生反应？不能反应的说明理由，能反应的写出化学方程式
（1） 铜和稀盐酸
（2）铝和稀硫酸
（3）银和硫酸锌溶液
（4）铁和硫酸铜溶液
（5）镁和硝酸银溶液
（6）铜和氯化银固体
12.如何用化学方法除去下列物质中的杂质，（括号中为杂质）写出有关的化学反应方程式
（1）Fe（Fe2O3） ；
（2）Cu（Fe） ；
（3）FeSO4溶液（CuSO4） ；
互动交流
1、“药金”又称为“愚人金”，实为铜、锌合金。由于“药金”外观与黄金相似，常被不法商贩用来冒充黄金牟取暴利。请你设计实验，证明实验台上的“药金”戒指是假黄金戒指。
方案一：
方案二：
2.下列是某种金属的部分性质。
颜色、状态 硬度 密度 熔点 延展性 导电、导热 耐腐蚀
银白色固体 较硬 4.5 g/cm3 高 好 好 好
该金属加入到稀盐酸中无气泡产生。
①试推断该金属的化学性质 。
②该金属可能有的几种用途是 。
③请自选化学试剂设计实验，探究该金属的化学活动性与铁比较的强弱。
你的猜想 验证方法 现象 结论

阅读材料
在金属活动性顺序里为什么包括氢
1865年，贝开托夫在实验的基础上，根据金属和金属离子间互相置换能力的大小，以及金属跟酸、跟水等反应的剧烈程度，首先确定了金属活动性顺序，在这个顺序里就已包括了氢。因为氢可以被位于它前面的金属从稀酸里置换出来，而氢也可以把位于它后面的金属，从它们的盐溶液里置换出来，而氢后面的金属不能从酸中置换出氢。这就是说，贝开托夫当时区分金属的活泼与不活泼，是以氢作为标准的。
当然，早期的化学家把金属跟酸、跟水等反应的剧烈程度作为衡量金属活动性大小的标志是不严格的。准确的方法是以金属的标准电极电势来比较金属的活动性大小，而标准电极电势也是以氢电极定为零作为标准来测定的。标准电极电势为负值的金属比氢活泼；标准电极电势为正值的金属活动性小于氢。
另外，氢的原子结构决定它在化学反应中表现出与碱金属具有相似的化学性质。例如，氢具有还原性，能和大多数非金属反应显示+1价；等等。
由于以上几个方面的原因，因此把氢排进了金属活动性顺序里。
活动探究
你学到了什么？
与氧气反应
1.金属的 与盐酸、硫酸的反应：
化学性质
与化合物溶液的反应：
2、置换反应：
3金属活动性顺序：
课题3 金属资源的利用和保护
学习情景
地球上金属资源十分丰富，当今世界上的许多国家都在靠自身的矿产资源来发展本国的经济，我国也不例外，但是，随着我国经济的高速发展，对矿产资源的需求量越来越大，一些主要矿产资源短缺的态势日益明显。据资料显示，如果地质勘探无重大突破，21世纪，我国金属矿产资源将出现全面紧缺的局面。因此，金属资源的利用和保护已成为重中之重，本课题我们即一起探讨这个问题。
学习目标
1．知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。
2．会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。
3．了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。
4．知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属的重要性
学习指导
1、 常见的金属都是以化合物的形式存在在地壳中，常见铁矿石的种类以磁铁矿、赤铁矿和菱铁矿居多。
2、 铁的冶炼是用还原剂一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。
3、 含杂质等不纯量的化学方程式计算的关键是--代入化学方程式的量必须是纯净物质的量。
4、 废旧金属对环境的污染很大，如废电池中汞的渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。
5、 金属资源的保护方法有：回收废金属，用各种方法防腐蚀，合理地开采矿物，寻找金属的代用品等
基础训练
1、被雨水淋湿的自行车，应（　　）
A.先用布擦干，再用带油的布擦拭 B.在自行车表面刷一层油漆
C.用布擦干即可 D.晾干后，用盐酸除去锈层
2.下列有关铁生锈的叙述错误的是（　　）
A.铁生锈时一定伴随物理变化 B.铁生锈的实质是铁与空气中氧气反应，生成氧化铁
C. 铁生锈时，铁发生了缓慢氧化 D.铁生锈时会有难以察觉的热量放出
3.有关金属资源的叙述错误的是（　　）
A. 地球上金属资源大多数以化合物形式存在 B.目前世界年产量最高的金属是铁
C.保护金属资源的惟一途径是防止金属的腐蚀
D.地球的金属资源是有限的，而且不能再生
4.不法分子常常用金光闪闪的“金元宝”(铜锌合金)来蒙骗人们，下列鉴别方法中错误的是（　　）
A.加盐酸 B.测密度 C.用火烧 D.看颜色
5.2.8g CO在高温下跟5.8g 铁的某种氧化物完全反应，这种氧化物是
A、FeO B、Fe2O3 C、Fe3O4 D、无法确定
6.在铁的某种氧化物中，铁元素和氧元素的质量之比为7:3，则该氧化物中铁原子和氧原子的个数之比为
A、1:1 B、2:3 C、3:2 D、3:4
7. 铁生锈，实际上是 、 和 等物质相互作用，发生氧化的过程，因此铁锈中至少含有 等 种元素。全世界每年因生锈损失的钢铁占世界年产量的 ，防止铁制品生锈，除了要保持铁制品表面 和 外，最常用的方法是 。
8.炼铁的主要反应原理是在 条件下，利用焦碳和氧气生成的 从含铁的矿石中将铁还原出来，常见的铁矿石有（填主要成分化学式）：赤铁矿 ，磁铁矿 ，菱铁矿 等。
9.在地壳中，铁元素常以 形式存在，原因是 ；在铁合金中，铁元素以 形式存在，铁元素的化合价为 。
10. 100 t含Fe2O380%的赤铁矿石能冶炼出含杂质3%的生铁多少吨？
11．用一氧化碳冶炼含铁96%的生铁50t，需纯度为80%的赤铁矿石多少吨？
互动交流
1、找出家中的废弃金属制品，观察这些金属制品都采用了哪些防锈措施，刮去表面的保护层，将其一半浸入水中一周，每天观察并记录金属表面的锈蚀情况，比较后分析得出结论，哪种金属材料最易生锈？金属制品的哪个部位最先生锈？应采取哪些防锈措施？
2. 某同学年三十晚上帮妈妈做饭，切完菜后就把菜刀放在砧板上，第二天早晨发现菜刀生锈了，试问：（1）菜刀上是否发生了化学反应？
（2）菜刀为什么会生锈？
（3）为了防止这把菜刀生锈，该同学应该怎么做？
阅读材料
锌、铜与癌症
人体是由多种元素组成的。现代科学证明：人体要维持正常的新陈代谢所必需元素有27种。其中14种为微量元素，虽然他们含量极微却对人体的健康起着重要的作用。癌症和微量元素铜和锌在人体里的含量有着很密切的关系。
我国广东顺德、江苏启东等癌病高发区的土壤、水、农作物中铜都高于非癌高发区，而锌低于非癌高发区；对肝癌、胃肠道癌等多种恶性肿瘤患者的血清分析都得出一致的结论：恶性肿瘤患者的血清锌与铜的比值明显低于正常人，而进行手术摘除恶性组织或药物治疗后，患者血清中锌与铜比值回升，可见铜、锌与癌病的关系最为显著。
活动探究
你学到了什么？
1、 铁矿石的种类： 、 和 。
原料：
2、铁的冶炼：原理：（方程式）
设备：
产物：
3、废旧金属对环境的污染：
4、金属资源的保护方法：
参 考 答 案
课题1 金属材料
基础训练：
1.D 2.B 3.D 4.C 5.C 6.B 7.B 8.A 9.略
互动交流：
1. BD
2. （1）因为金的活动性很差，在自然界中存在单质金
（2） 铜和铁，a因铜的抗腐蚀性好，铁的抗腐蚀性不好但可处理。
b它们的强度都很好好， c 它们的价格都较便宜。
（3） 将铝、铜、镁、硅融合制成硬铝
（4） 金属在地壳中的含量是影响金属价格的一个因素。
课题2 金属的化学性质
基础训练：
1.D 2.D 3.D 4.CD 5.A 6.D 7.D 8.A 9.A
10.有少量铁溶解在菜汁中被人吸收；加食醋可增加铁的溶解量，被人吸收量同时增多。
11.12略
互动交流：
1. 方案一：加稀盐酸，若有气泡产生，证明戒指是假的
方案二：加硫酸铜溶液，若戒指表面产生红色物质，证明戒指是假的
2、（1）不活泼，活动性在氢之后 （2）做导线、飞机轮船外壳等
（3）
你的猜想 验证方法 现象 结论
活动性比铁弱 加FeSO4（FeCl2）溶液 金属表面没有铁析出 证明活动性没铁强
课题3 金属资源的利用和保护
基础训练：
1.A 2.B 3.C 4.D 5.C 6.B
7.铁、水和空气；铁、氧、氢；三；20%-40%；清洁和干燥；涂一层保护膜
8.高温；一氧化碳；Fe2O3、、Fe3O4、FeCO3
9.化合物；铁的活动性相对较活泼；单质；零
10.57.7t 11.85.7t
互动交流：
1. 铁制品，在水面与空气交界处最易生锈，
应采取保持用品清洁、干燥，涂保护膜等措施防锈
2、（1）发生了化学反应
（2）因菜刀上有水，并与空气中氧气接触，发生了化学反应
（3）将菜刀洗净擦干，放在干燥处（或洗净擦干后涂一层食用油）
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