1、第八单元金属和金属材料 课题 1 金属材料 一、几种重要的金属 提起金属材料，你应不会感到陌生。环顾你家里的日常生活用品，如锅、壶、刀、锄、 水龙头等，它们都是由金属材料制成的。金属材料包括纯金属以及它们的合金。人类从石 器时代进入青铜器时代，继而进入铁器时代，就是以金属材的使用作为标志的。至今，铜 和铁作为金属材料一直被广泛地应用着。 图 81 东汉晚期的青铜奔马（马踏飞燕） 图 82 河北沧州铁狮子，铸造于公元 953 年，距今已有 1000 现已成为我国的旅游标志 余年的历史，狮高 5.3m，长 6.5m，宽 3m，重约 40t 铝的利用要比铜和铁晚得多，那仅仅是 100 多年前的事情，
2、铝具有密度小和抗腐蚀等 优良性能。现在，世界上铝的年产量已超过了铜，位于铁之后，居第二位。 你有不少生活经验，例如，知道铁锅、铝锅和铜火锅可以用来炒菜、做饭和涮肉，铁 丝、铝丝和铜丝可以导电，也可以弯曲，等等。其实你已经积累了不少有关金属的感性知 识。与氧气、氢气等非金属不同，金属具有如图 8-3 所示的一些物理性质和用途。 有光泽 能够导电 能够导热 有延展性，能压成薄片 有延展性，可以拉成丝 能够弯曲 图 83，金属的一些物理性质和用途 金属除具有一些共同的物理性质以外还具有各自的特性。例如，铁、铝等大多数金 属都呈银白色，但铜却呈紫红色，金呈黄色；在常温下，铁、铝、铜等大多数金属都是固
3、体，但体温计中的汞却是液体金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等物理性质 差别也较大。表 8 -1 中列出了一些金属的物理性质。 表 8 -1 一些金属的物理性质比较 物理性质 物理性质比较 导电性（以银的导电 性为 100 作为标准） 银 铜 金 铝 锌 铁 铅 (优)100 99 74 61 27 17 7.9(良) 密度 （g/cm 3） 金 铅 银 铜 铁 锌 铝 (大)19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.7(小) 熔点 （） 钨 铁 铜 金 银 铝 锡 (高)3410 1535 1083 1064 962 660 232（低） 硬度（以金刚石的硬 度为
4、10 作为标准） 铬 铁 银 铜 金 铝 铅 (大) 9 4-5 2.5-4 2.5-3 2.5-3 2-2.9 1.5（小） 讨论：根据你的生活经验和表 8 -1 所提供的信息，分析下列问题。 1为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制？ 2银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制不用银制？ 3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？ 4为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金怎么样？ 通过上述讨论,可以得出以下结论： 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
5、易于回收和 对环境的影响等多种因素。 二、合金 钢铁是使用最多的金属材料。你也许会认为，钢的性能比生铁的 资料卡片 金属之最 地壳中含量最高的金属元素铝 人体中含量最高的金属元素钙 目前世界年产量最高的金属铁 导电、导热性最好的金属银 硬度最高的金属一铬 熔点最高的金属钨 熔点最低的金属汞 密度最大的金属锇 密度最小的金属锂 好，因此钢是很纯的铁。其实，钢是含有少量碳及其他金属或非金属的铁。就像厨师在炒 菜时那样，他们常常会在菜里加入各种调料，以改善菜的色、香、味，并使菜的营养价值 更高。如果在金属中加热熔合某些金属或非金国属，就可以制得具有金属特征的合金。 例如，生 铁和钢就是含碳量不同的两
6、种铁合金。生铁的含碳量为 2%-4.3%，生铁中还含有硅、锰等， 不锈钢中还含有铬、镍等。由于在 纯金属铁中熔合了一定量的碳、锰或碳、铬、镍等，这种组成的改变， 使得合金性能也随之发生改变。例如，纯铁较软，而生铁比纯铁硬；不 锈钢不仅比纯铁硬，而且其抗锈蚀性能也比纯铁好得多。因此，在日常生活、工农业生产 和科学研究中，大量使用的常常不是纯金属，而是它们的合金。 实验 8-1 比较黄铜片（铜锌合金）和铜片、硬铝片（铝合金）和铝片的光泽和颜 色；将它们互相刻画，比较它们的硬度。 讨论 性质比较 现象 黄铜 铜 硬铝 铝 光泽和颜色 硬度 结论 图 84 很多宝石中含 有某些金属离子，才 使它们变得
7、更加绚丽 多彩。 查阅资料，了解焊锡（锡铅）合金，和武德合金（铅、铋、锡和镉组成的合金）的用 途。根据下表提供的数据，你能得到什么启示？ 纯金属 合金 铅 镉 铋 锡 焊锡 武德合金 熔点 327 321 271 232 183 70 启示 合金的很多性能与组成它们的纯金属不同，使合金更适合于不同的用途。因此，日常 使用的金属材料，大多数属于合金。 尽管目前已制得的纯金属只有 90 余种，但由这些纯金属按一定组成和质量比制得的 合金已达几千种。表 82 列出了一些常见合金的主要成分、性能和用途。 表 82 一些常见合金的主要成分、性能和用途。 合金 主要成分 主要性能 主要用途 不锈钢 铁、铬
8、、镍 抗腐蚀性好 医疗器械、炊具、容器、反 应釜 锰钢 铁、锰、碳 韧性好、硬度大 钢轨、挖掘机铲斗、坦克装 甲、自行车架 黄铜 铜、锌 强度高、可塑性好、 易加工、耐腐蚀 机器零件、仪表、日用品 青铜 铜、锡 强度高、可塑性好、 耐磨、耐腐蚀 机器零件如轴承、齿轮等 白铜 铜、镍 光泽好、耐磨、耐 腐蚀、易加工 钱币、代替银作饰品 焊锡 锡、铅 熔点低 焊接金属 硬铝 铝、铜、镁、硅 强度和硬度好 火箭、飞机、轮船等制造业 18K 黄 金 金、银、铜 光泽好、耐磨、易 加工 金饰品、钱币、电子元件 钛和钛合金被认为是 21 世纪的重要金属材料，它们具有很多优良的性能，如熔点高、 密度小（钛的
9、密度仅为 4.5g/cm3） 、可塑性好、易于加工、机械性能好等。尤其是钛和钛 合金的抗腐蚀性能非常好，即使把它们放在海水中数年，取出后仍光亮如初，其抗腐蚀性 能远优于不锈钢。 钛和钛合金被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化 工和通信设备等。 图 8 -7 用钛镍形状记忆合金制成的人造卫星天线 完本课题你应该知道 1金属具有很多共同的物理性质。例如，常温下它们都是固体（汞除外） ，有金属光 泽，大多数为电和热的优良导体，有延展性，密度较大，熔点较高。 2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
10、料是否易于回收 和对环境的影；响等多种因素。 3金属材料包括铁、铝、铜等纯金；属和合金。在金属中加热熔合某些金属或非金属 而制得的合金，其性能会发生改变。合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗 图 8 -6 钛合金与人体具有很好的 “相容性” ，因此可用来制造人造骨等。 化学技术社会 形状记忆合金 形状记忆合金是具有形状记忆效应的合金，被广泛用于做人造卫星和宇宙 飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正等 医疗材料。例如，人造卫星和宇宙飞船上的天线是由钛镍形状记忆合金制造的， 它具有形状记忆功能。先将钛镍合金天线制成抛物面，然后在低温下将天线揉 成一团，放入人
11、造卫星或宇宙飞船舱内。当人造卫星或宇宙飞船发射并进入正 常运行轨道后，天线在舱外经太阳光照射温度升高，就会自动恢复到原来的抛 物面的形状。 腐蚀性能等也更好，因此，合金具有更广泛的用途 课外实验 淬火和回火是金属热处理中常用的两种方法。例如，经过淬火后的钢，其硬度和耐磨 性增强，塑性和韧性却降低。火后的钢再经回火后，其韧性可部分恢复。 淬火：取两根缝衣钢针，用镊子夹住放在火焰上烧至红热后，立即放入冷水中。冷却 后取出其中的一根，试验能否将其弯曲。 回火：用镊子夹住另一根淬火后的钢针，放在火焰上微热片刻不要使钢针烧红，然后 放在空气中最好放在炉灰中，待其自然冷却，再试能否将其弯曲。 练习与应用
12、1青少年一定要爱护自己的眼睛，在光线不足时看书、写字要用照明工具。下图是一种照 明用台灯。 （1）上图中标示的各部件中，用金属材料制成的是 （填序号） 。 （2）灯管后面的反光片为铝箔。铝块能制成铝箔是利用了铝的 性。 （3）铜质插头是利用了金属铜的 性。 2判断下列说法是否正确。 （1）地壳中含量最高的金属元素是铁。 （2）钢的性能优良，所以钢是很纯的铁。 （3）多数合金的抗腐蚀性比组成它们的纯金属更好。 3我们目前常用的 1 元、5 角、1 角硬币各是用什么合金制造的？这些合金具有什么性质 （可查阅有关资料）？ 4你将选用哪种合金来制造下列物品？说明理由。 （1）外科手术刀（2）防盗门（3
13、）门锁 （4）自行车支架 5科学家发现了一种新金属它的一些性质如下表所示，这种金属的表面有一层氧化物保护 膜，试设想这种金属的可能用途。 铁螺丝钉 铝箔反光片 玻璃灯管 铜质插头 塑料灯座 熔点 2500 密度 3g/cm3 强度 与钢相似 导电性 良好 导热性 良好 抗腐蚀性 优异 6某钢样 1.1 克在纯氧气中完全燃烧，得到 0.013 克二氧化碳,求此钢样中碳的质量分数。 课题 2 金属的化学性质 金属的用途不仅与它们的物理性质有密切关系，而且还与它们的化学性质有密切关系。 例如，铝能在短短的一百多年里，产量得到如此大幅度的提高，并被广泛地应用，除了因 为改进了铝的冶炼方法，使其成本大大
14、降低，以及铝的密度较小外，还由于铝的抗腐蚀性 能好。那么，为什么铝具有这么好的抗腐蚀性能呢？ 一、金属与氧气的反应 通过以前的学习，我们已经知道镁和铁都能与氧气反应。实验表明，大多数金属都能 与氧气发生冲突反应，但反应的难易和剧烈程度是不同的。例如，镁、铝等在常温下就能 与氧气反应。铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝( A12O3)薄膜，从而阻 止铝进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性能。 4Al+3O2 =2A12 O3 铁、铜等在常温下几乎不与氧气反应，但在高温时能与氧气反应。 “真金不怕火炼”说 明金即使在高温时也不与氧气反应。从上述实验事实可以看出：镁、铝比较活泼，铁、
15、铜 次之，金最不活泼。 二、金属与盐酸、稀硫酸的反应 很多金属不仅能与氧气反应，而且还能与盐酸或稀硫酸反应。金属与盐酸或稀硫酸能 否反应，可反映金属的活动性。 探究 金属与盐酸、稀硫酸的反应 在试管里放入少量镁，加入 5mL 稀盐酸，用燃着的小木条放在试管口，观察现象，并 判断反应后生成了什么气体。 参照上述实验步骤，分别在放有少量锌、铁或铜的试管中加入稀盐酸，观察现象，比 较反应的剧烈程度。如果有气体生成，判断生成的是什么气体。 用稀硫酸代替稀盐酸进行实验，并比较发生的现象。 图 8 -8 图 8 -9 图 8 -10 图 8 -11 镁与盐酸的反应 锌与盐酸的反应 铁与盐酸的反应 铜与盐酸
16、的反应 现象 反应的化学方程式金属 稀盐酸 稀硫酸 稀盐酸 稀硫酸 镁 锌 铁 铜 根据上述实验现象以及反应的化学方程式讨论： 1哪些金属能与盐酸、稀硫酸发生反应？反应的剧烈程度如何？反应后生成了什么气 体？哪些金属不能与盐酸、稀硫酸发生反应？ 根据反应时是否有氢气产生，将金属分为两类。 8 -12 金属与盐酸反应的比较 2对于能发生的反应，从反应物和生成物的物质类别如单质、化合物的角度分析，这 些反应有什么特点？将这一类反应与化合反应、分解反应进行比较。 分析上述实验中镁、锌、铁与盐酸（或稀硫酸）的反应： Mg + 2HCl = MgCl2 + H2 Zn + 2HCl = ZnCl2 +
17、H2 Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 单质 化合物 化合物 单质 这几个反应都是由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物。这 种由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。 由上述探究也可以得出，镁、锌、铁的金属活动性比铜的强，它们能置换出盐酸 或稀硫酸中的氢。 三、金属活动性顺序 我们已经知道，把铁钉放在硫酸铜溶液中，铁钉上会有紫红色的铜生成。这说明铁的金属 活动性比铜强，它可以把铜从硫酸铜溶液中置換出来，这是比较金属活动性的依据之一。 探究 金属活动性顺序 把一根用砂纸打磨过的铝丝浸入硫酸铜溶液中，过一会儿取出，观察，有什么现象
18、发生？ 把一根洁净的铜丝浸入硝酸银溶液中，过一会儿取出，观察，有什么现象发生？ 把另一根洁净的铜丝浸入硫酸铝溶液中，过一会儿取出，观察，有什么现象发生？ 实验 现象 反应的化学方程式 铝丝浸入硫酸铜溶液中 铜丝浸入硝酸银溶液中 铜丝浸入硫酸铝溶液中 8 -13 铝与硫酸铜溶液反应 8 -14 铜与硝酸银溶液的反应 讨论： 1上述能发生反应的化学方程式的特点是什么？它们属于哪种反应类型？ 2通过上述实验，你能得出铝、铜、银的金属活动性顺序吗？ Al Cu Ag 结论：金属活动性 经过了许多类似上述实验的探究过程，人们进行了认真的去伪存真、由表及里的分析， 归纳和总结出了常见金属在溶液中的活动性顺
19、序： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H ） Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性由强逐渐减弱 金属活动性顺序在工农业生产和科学研究中有重要应用，它可以给你以下一些判断的 依据： 1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； 2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； 3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。 学完本课题你应该知道 1很多金属都能与氧气、盐酸、稀硫酸等发生反应，但反应的难易和剧烈程度不同。 2由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换 反应。
20、金属与盐酸、稀硫酸，以及铁与硫酸铜溶液的反应等都属于置换反应。 3常见金属的活动性顺序如下： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H ） Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性由强逐渐减弱 金属活动性顺序可以作为金属能否在溶液中发生置换反应的一种判断依据。 练习与应用 1铝的化学性质很活泼，为什么通常铝制品却很耐腐蚀？为什么不宜用钢刷、沙等来擦洗 铝制品？ 2波尔多液是一种农业上常用的杀菌剂，它由硫酸铜、生石灰加水配制而成。为什么不能 用铁制容器来配制波尔多液？ 3写出下列变化的化学方程式，并注明；反应类型（CO 与 Fe3O4 的反应除外） CCO 2CO FeSO4 F
21、e Fe Fe 3O4 FeCl2 4写出镁、铜、氧气、盐酸两两间能发生反应的化学方程式，并注明反应类型。 5下列物质能否发生反应？写出能发生反应的化学方程式。 （1）银与稀盐酸 （2）锌与硫酸铜溶液 （3）铜与硫酸锌溶液 （4）铝与硝酸银溶液 6填写下列表格（“混合物”栏中括号内为杂质） 。 混合物 除去杂质的化学方程式 主要操作步骤 铜粉（Fe） FeCl2 溶液（ CuCl2） 7现有 X、Y、Z 三种金属，如果把 X 和 Y 分别放入稀硫酸中，X 溶解并产生氢气，Y 不 反应；如果把 Y 和 Z 分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在 Y 表面有银析出，而 Z 没 有变化。根据以上实验事实
22、，判断 X、Y 和 Z 的金属活动性顺序。 8镁、锌、铁三种金属各 30g，分别与足量盐酸反应，生成氢气的质量各是多少？如果反 应各生成氢气 30g，则需要三种金属的质量各是多少？ 课题 3 金属资源的利用和保护 地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有 单质形式存在外，其余都以化合物形式存在。 8 -15 自然界以单质形式存在的金 8 -16 自然界以单质形式存在的银 金属元素在地壳中的含量 元素名称 质量分数/% 元素名称 质量分数/% 铝 7.73 镁 2.00 铁 4.75 锌 0.008 钙 3.45 铜 0.007 钠 2.74 银 0.00001
23、 钾 2.47 金 0.0000005 工业上从含有金属元素并有开采价值的矿石中提炼金属。常见的金属矿石如图 8 -17 所示。 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 铝土矿 黄铜矿 辉铜矿 （主要成分 Fe2O3） （主要成分 Fe3O4） （主要成分 FeCO3） （主要成分 Al2O3） （主要成分 CuFeS2） （主要成分 Cu2S） 我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家之一，矿物储量也很丰富，其中钨、 钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。 大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要提取数以亿吨计的金属，用于 工农业生产和其他领域。其中，提取量最大的
24、是铁。 生熟炼铁炉（二）生熟炼铁炉（一） 图 8 -19 我国为纪念 1996 年钢产量突破 1 亿吨而发行的邮票。 图 8 -18 我国古代炼铁图 2012 年中国粗铜产量已超过 6 亿吨。 一、铁的冶炼 早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，从 1 世纪起，铁便成了一种最主要 的金属材料。 炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁的反应。在实验室里，可以利用图 820 所示的 装置进行实验。从实验中可以看到，玻璃管里的粉末由红色逐渐变黑，这种黑色的粉末就 是被还原出来的的铁；试管里澄清石灰水变浑浊，证明有二氧化碳生成。反应的化学方程 式如下： 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 图 8 -
25、20 一氧化碳还原氧化铁图 铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。把铁矿石、焦炭和石灰石一起加入高炉，在高温 下，利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来，高炉内的主要化学反应如图 8 -21 所示。 在实际生产时，所用的原料或产物一般都含有杂质，在计算用料和产量时，应考虑到 杂质问题。 例题 用 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 图 8 -22 宝钢集团股份公司的炼铁 高炉 铁矿石焦炭和石 灰石 图 8 -21 炼铁高炉及炉内化学反应过程示意图 多少？ 解 1000t 赤铁矿石中含氧化铁的质量为：1OOOt 80%=800t 设：800t 氧
26、化铁理论上可以炼出铁的质量为 X 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 160 256 800t X X=560t 折合为含铁 96%的生铁的质量为：560t96%=583t 答：1000t 含氧化铁 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁 96%的生铁 583t。 二、金属资源的利用和保护 一方面，人类每年要向自然界索取大量的金属矿物资源，以提取数以亿吨计的金属。 另一方面，根据有关报导，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量 的 20%-40%。这是多么惊人的数字呀！防止金属腐蚀已成为科学研究和技术领域中的重大 问题。 1金属的腐蚀和防护 探究 铁制品锈蚀的条件 根据你的生活经
27、验，已经知道铁制品在干燥的空气中不易生锈，但在潮湿的空气中容 易生锈，试通过实验对铁制品锈蚀的条件进行探究。 现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水（思考：为什么要用蒸馏水？） 、 植物油、棉花和干燥剂氯化钙。你还可以选用其他物品。仔细观察并参考图 8-23 所示的装 置，设计验证明铁制品锈蚀的条件。 图 8 -23 铁钉锈蚀条件的探究 注意每天观察铁钉锈蚀的现象，连续观察约一周，认真做好记录，并与同学们进行交 流。通过探究，你对铁制品锈蚀的条件能得出哪些结论？ 铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。铁 800t TTX 160 256 = X= 2
28、56800t160 制品锈蚀需要条件，例如，要有能够发生反应的物质，反应物要能相互接触，生成物不会 对反应起阻碍作用，等等。铝与氧气反应生成的致密的氧化铝薄膜，能覆盖铝的表面，从 而保护里层的铝不再与氧气反应；而铁与氧气、水等反应生成的铁锈（主要成分是 Fe2O3H 2O）很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水反应，因此铁制品可以全部锈蚀。 了解了铁制品锈蚀的条件，就可以根据这些条件寻找防止铁制品锈蚀的方法。 讨论 1通过对铁制品锈蚀条件的探究，你对防止铁制品锈蚀有什么建议？ 2自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别采取了什么防锈措施？ 2金属资源保护 矿物的储量有限，而且不能再生。根据已探明
29、的一些矿物的储量，并根据目前这些金 属的消耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如图 8-25 所示（不包括今后新探明的矿 物储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等） 。 图 8-25 据估计一些矿物可供开采的年限 怎样保护金属资源呢？ 除了前面讨论的应防止金属的腐蚀外，保护金属资源的另一条有效途径是金属的回收 利用。据估算，回收一个铝质饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜 20%，而且还可节约金属 资源和 95%的能源。目前，世界上已有 50%以上的铁和 90%以上的金得到了回收利用。 废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染。例如，废旧电池中含有铅、镍、镉、 汞等，如果将废旧电池随意丢弃，
30、这些金属渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健 康。将这些金属回收利用，不仅可以节约金属资源，而且可以减少对环境的污染，这是一 26 年 16 年 26 年 27 年 Al Fe Al Zn Pb Au Ag Sn 17 年 42 年 195 年 257 年 举两得的好事。如在目前铅的生产量中，来自于汽车用过的铅酸蓄电池的再生铅就占有很 大的比例。 保护金属资源的第三条有效途径是应有计划、合理地开采矿物，严禁不顾国家利益的 乱采矿。其他途径还有寻找金属的代用品等。随着科学技术的发展，新材料层出不穷。例 如，目前已经广泛用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车零部件等。 讨论 稀土是储量较
31、少的一类金属的统称，有“工业的维生素”的美誉，广泛应用于新能源、 新材料、航空航天、电子信息等尖端科技领域，是不可再生的重要战略资源。有关资料显 示： 到目前为止，我国的稀土储量居界第一位。但据估算，1970 年，我国已探明的稀土 储量约占世界总储量的 75%左右；到 2005 年，这一比例下降到 55%左右；近几年来？这 一比例继续下降。 据估算，目前我国稀土生产量约占世界总产量的 80%以上，居世界第一位。按现在 的生产量计算，我国的稀土储备仅能维持 1520 年。 目前，我国的稀土年消费量居世界 1 第一位。其中，应用在新材料领域的消费量已 占总消费量的 50%以上。 据估算，目前我国
32、60%以上的稀土产品出口到国外。出于环境保护和资源储备等因 素的考虑，有些发达国家封存本国的稀土矿而从我国进口稀土产品。 我国生产的主要是低端稀土产品，在高端新产品方面远落后于发达国家。 我国在稀土开采与生产过程中存在着资源浪费、生态破坏和乱采滥挖等问题。 我国从 1999 年开始实行稀土出口配额管理；2011 年， 国务院关于促进稀土行业持 续健康发展的若干意见发布。 1 结合以上信息，并查阅有关资料，就我国稀土资源的合理利用和保护问题谈谈你的看 法；并与同学交流。 学完本课题你应该知道 1把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要反应原理是在高温下，一氧化碳夺取 铁矿石里的氧，将铁还原出来：
33、 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 2在实际生产时，所用原料或产物一般都含有杂质，在计算用料和产量时，应注意杂 质问题。 3铁生锈的主要条件是与空气和水（或水蒸气）直接接触，如果隔绝了空气和水， 就能在一定程度上防止钢铁生锈。在钢铁表面涂油、刷漆、镀耐磨和耐腐蚀的铬及制造耐 腐蚀的合金如不锈钢等，都能防止钢铁生锈。 4保护金属资源的有效途径是防止金属腐蚀、回收利用废旧金属、合理有效地开采 矿物，以及寻找金属的代用品等。 调查与研究 调查你家以及你生活的社区金属废弃物的主要品种、回收情况和回收价值等，对今后 如何回收金属废弃物提出建议。 练习与应用 1写出下列矿石主要成分的化学式。 （1）赤
34、铁矿： ； （ 2）磁铁矿： ；（3）菱铁矿： ；（4）铝土矿： 。 2通过实验回答，铁钉在下列哪些情况下容易生锈？ （1）在干燥的空气中。 （2）在潮湿的空气中。 （3）部分浸入食盐水中。 （4）浸没在植物油中。 3回答下列问题： （1）为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？ （2）被雨水淋湿的自行车，为什么须先用干布擦净后才能用带油的布擦？ 4我国古代将炉甘石（ZnCO 3） 、赤铜（Cu 2O） ；和木炭粉混合后加热到约 800，得到一 种外观似金子的锌和铜的合金，试写出反应的化学方程式（提示：ZnCO 3 加热可分解为 ZnO） 。 5某钢铁厂每天需消耗 5000t 含 Fe2O376%的赤
35、铁矿石，该厂理论上可日产|含 Fe98%的生 铁的质量是多少？ I 6冶炼 2000t 含杂质 3%的生铁，需要含 Fe3O490%的磁铁矿石的质量是多少？ 7对如何防止你家的刀、剪等钢铁制品和铁制农具等生锈，提出两种以上的方案，比较方 案的优缺点，并在家里；实施你的方案。 单元小结 一、金属材料 1金属与非金属物理性质的比较（可查阅有关资料） 物理性质 金属 非金属 状态 在常温下，除汞是液体外，其 余都是固体 在常温下，有些是气体，有些是固体， 个别是液体 密度 光泽 导电性导热性 延展性 2合金 金属材料包括纯金属和合金。把两种或两种以上的金属熔合在一起，或者把金属和非 金属熔合在一起，
36、就可以制得具有金属特征的合金。合金的很多性能一般比组成它们的纯 金属更好，因此，在实际中大量使用的金属材料是合金。 二、金属的化学性质 1很多金属都能与氧气、盐酸和稀硫酸等反应，但反应的难易和剧烈程度不同。以 Fe、Al、Cu 为例，写出它们与氧气、稀硫酸反应的化学方程式。 2由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。 例如： 。如果用 A+B=C 来表示化合反应的话，请用相似的方 法来表示分解反应和置换反应。 分解反应： 置换反应： 3常见金属的活动性顺序如下： 举例说明金属活动性顺序可以给你哪些判断的依据： 三、金属资源的利用和保护 1把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：3CO+Fe 2O3 2Fe+3CO2在实际生产时， 还会遇到有关杂质的计算问题。 2铁锈蚀的主要条件以及防止铁锈蚀的主要措施是： 3保护金属资源的有效途径是：
