1、优质文档优质文档课题：金属材料、金属的化学性质、金属资源的利用和保护学习目标集成1通过日常生活中广泛使用金属材料等具体事例，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。2自主实验探究金属的物理性质（重点探究导电、导热性等）。讨论探究物质的性质与用途的关系，知道物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，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认识在金属中加热熔合某些金属或非金属可以制得合金，知道生铁和钢等重要合金，以及合金比纯金属具有更广泛的用途。4知道铁、铝、铜等常见金属与氧气的反应。5初步认识常见金属与盐酸、稀硫酸以及金属氧化物溶液间的置换反应，能用置换反应解释一些与日常生
2、活有关的化学问题。6熟悉常见金属的活动性顺序，学会利用金属与酸以及金属化合物溶液通过“置换”推断常见金属活动性顺序。7知道一些常见的金属（铁）等矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法；了解防止金属生锈的简单方法，知道废弃金属对环境的污染，认识回收金属的重要性。重点：认识金属物理性质的相似性和差异性；金属活动性顺序；从常见铁矿石中提炼铁的原理；金属锈蚀的条件和金属资源的保护方法难点：如何合理开发金属物质的用途；对金属活动性顺序的初步探究及利用金属活动性顺序对置换反应的判断；冶炼铁的原理和含杂质等不纯量的化学方程式的计算；如何解决生活中金属锈蚀的问题。知识要点梳理知识点一：金属材料金属材料包括纯金
3、属和它们的合金。1几种常见金属a常见的重要金属：铁铝铜锌钛锡金银等b金属有许多共同的性质，如：金属光泽 良好导电性、导热性良好的延性、展性 韧性好、能弯曲等。(见图 221)优质文档优质文档c常见金属的各自特性颜色：大多为银白色，铜呈紫红色、金呈黄色状态：常温下大多为固体，汞为液体密度差别很大：金为 19.3，铝为 2.7导电性差异很大：银为 100，铅仅为 7.9熔点差别大：钨为 3410，锡仅为 232硬度差别大：铬为 9，铅仅为 1.5。（一些金属物理性质的比较见图 222）【要点诠释】金属的用途要从不同金属的各自不同的性质以及价格、资源、美观、便利、回收等各方面考虑。如银的导电性（10
4、0）比铝的导电性（61）大很多，但电线一般用铝制而不用银制。因为铝的密度（2.7）比银的密度(10.5)小，价格比银低很多，资源比银丰富得多。2合金知识a合金：两种或两种以上的金属（或金属和非金属）融合而成的具有金属特性的物质。很多宝石中由于含有某些金属离子，才使它们变得更加绚丽多彩（见图 223）【要点诠释】合金是混合物优质文档优质文档合金中至少含有一种金属合金的性能与组成合金的各成分的性能不同。合金的硬度比组成它们的纯金属的硬度大，合金的熔点比组成它们的纯金属的熔点低。b常见的合金（见图 224）【要点诠释】生铁和钢都是铁合金，因含 C 量不同合金的性能不同，含 C 量越大，硬度越大；含
5、C 量越低，韧性越好。合金的硬度、强度、抗腐蚀性等一般都好于组成它们的纯金属。知识点二：金属的化学性质 1金属与氧气的反应铁 铝 铜反应现象剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体表面变暗，失去金属光泽表面变黑，失去金属光泽化学方程式 4Al+3O2 2Al2O3 2CuO 2 2CuO反应特征 都是氧化反应，生成金属氧化物，且都属于化合反应。【要点诠释】钾钙钠镁铝锌等金属在常温下都能与空气中的氧气发生反应，其中铝锌在其表面形成一层致密的氧化膜，阻止氧化反应的继续进行。铁、铜在潮湿的空气中，常温下能够发生缓慢氧化生锈。铁生锈的条件是：铁与水、空优质文档优质文档气中的氧气共同作用，铜比
6、铁难生锈，生锈的条件是：铜与水、空气中的氧气、二氧化碳共同作用。镁在空气中可以点燃，剧烈燃烧；铁丝在空气中不燃烧，在纯氧中可以燃烧；铜在空气、氧气中都不燃烧，但可以与氧气发生氧化反应生成氧化铜；真金不怕火炼，金在高温下也不与氧气反应。2金属与酸的反应铁丝 铝丝 铜丝稀盐酸铁丝表面产生少量气泡，溶液由无色变成浅绿色铝丝表面产生大量气泡，溶液颜色没有变化不反应，没有明显现象反应现象稀硫酸铁丝表面产生少量气泡，溶液由无色变成浅绿色铝丝表面产生大量气泡，溶液颜色没有变化不反应，没有明显现象稀盐酸 Fe+2HCl=FeCl2+H2 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 化学方程式 稀硫酸 Fe+H2S
7、O4=FeSO4+H2 2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2反应特征1、都属于一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物；2、根据铜不反应，铁反应较不剧烈，而铝反应现象最剧烈，可初步推断，三种金属的活动性由强到弱依次是：AlFeCu；3、Fe 与酸作用，生成的是氯化亚铁（FeCl 2）、硫酸亚铁（FeSO 4），（注意：此处铁元素化合价是正二价）而不是氯化铁、硫酸铁。【要点诠释】参加反应的金属必须排在金属活动性顺序氢的前面酸不能为强氧化性酸：如浓硫酸、硝酸金属与酸发生反应后，溶液的质量均增加金属与酸反应都产生气泡，但快慢有别；都放出热量，但有多有少；溶液的颜色大多不发生
8、变化，铁除外。3金属与金属化合物的反应铁丝浸入硫酸铜溶液 铝丝浸入硫酸亚铁溶液 铜丝浸入硫酸铝溶液反应现象铁丝表面有光亮的红色物质析出，溶液由蓝色变成浅绿色铝丝表面有黑色物质析出，溶液由浅绿色变成无色不反应，没有明显现象化学方程式 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 2Al+3FeSO4=Al2(SO4)3+3Fe反应特征1、都属于一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物；2、由铝能置换出铁，铁能置换出铜，可初步推断三种金属的活动性由强到弱依次是：AlFeCu；优质文档优质文档3、铜不能与硫酸铝溶液反应，是因为铜的活动性比铝的更弱。【要点诠释】参加反应的金属的活动性必须强于盐中的
9、金属。参加反应的盐必须溶于水。避免写出下列错误的化学方程式：Fe+CuCO 3 FeCO3+Cu Cu+2AgCl CuCl2+2Ag 参加反应的金属不能为钾钙钠。如把钠放入 CuSO4溶液中，发生的反应不是2Na+CuSO 4 Na2SO4+Cu 而是 2Na+2H2O 2NaOH+H2,2NaOH+CuSO 4 Cu(OH)2+Na 2SO4 知识点三：金属活动顺序金属活动顺序表：1.金属的位置越靠前，活动性越强。2.H 前金属可以置换出盐酸、稀硫酸中的氢，H 后的金属不能；且金属的位置越靠前，它与酸反应的速率越大。3.位于前面的金属能把后面的金属从它们的盐溶液中置换出来，但 K、Ca、N
10、a 不能把后面的金属从盐溶液中置换出来。【要点诠释】判断金属与酸溶液的反应能否发生，如分别把铁、铜投入稀硫酸中。判断金属与盐溶液的反应能否发生，如分别把锌、铜投入硫酸亚铁溶液中。知识点四：置换反应定义：置换反应是由一种单质跟一种化合物作用，生成另一种单质和另一种化合物的反应。【要点诠释】置换反应的形式为：A+BC=AC+B，置换反应的有三个特征：是化学反应 反应物一定是单质与化合物生成物一定是单质与化合物。知识点五：金属在自然界的存在1在自然条件下，铁、铝中无单质存在，因为这些金属的活动性较强，会与氧气、水等作用生成化合物。只有极少数的几种很不活泼的金属（如铂、金、银等）才能以单质（游离态）形
11、式存在。2存在于自然界中的矿石（见图 225）优质文档优质文档3地壳中含量最多的金属是铝，其次是铁。【要点诠释】人类最先使用铜，而后铁，使用铝只有一百多年的历史，主要与三种金属的化学性质、冶炼难易有关；知识点六：金属（铁）的冶炼及含杂质的化学方程式的计算1.铁的冶铁a炼铁所用的原料：铁矿石、焦炭、石灰石。【要点诠释】焦炭的作用提供热量： C+O 2 CO2提供还原剂 CO： CO 2+C 2CO石灰石的作用：将矿石中的 SiO2转化为炉渣 CaSiO3CaCO 3 CaO+CO2CaO+SiO 2CaSiO 3b炼铁的原理炼铁就是把铁矿石、焦炭、石灰石一起放入高炉中，利用还原剂 CO 把铁从它
12、的化合物中还原出来。实验装置：如图 226 所示图 226 实验步骤：检查装置的气密性；优质文档优质文档将适量的氧化铁放入玻璃管内，并固定装置；通入一氧化碳气体，并点燃酒精灯；待装置内的空气完全排净后，点燃酒精喷灯给氧化铁加热；当玻璃管内红色粉末变为黑色时，停止加热；待玻璃管内的固体冷却后，停止通入一氧化碳气体，并熄灭酒精灯；实验现象：红色粉末变为黑色，澄清的石灰水变浑浊，尾气点燃产生蓝色火焰。 反应的化学方程式(炼铁的原理)： Fe 2O3+3CO 2Fe+3CO2实验注意事项：先通入一氧化碳气体，排净装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合，加热，发生爆炸；实验完毕后要继续通入一氧化碳气体，直
13、到玻璃管冷却，防止高温下的铁与空气接触，被氧化。同时，实验过程中还可防止澄清石灰水被倒吸。尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，所以尾气要经过点燃处理，防止一氧化碳直接排放污染空气。若实验中没有酒精喷灯，也可用酒精灯代替，不过要在火焰上加一个金属网罩，使火力更加集中，提高温度。【要点诠释】上面的化学方程式是以赤铁矿石为原料。若以磁铁矿为原料：4CO+Fe 3O4 3Fe+4CO2若以菱铁矿为原料：FeCO 3 FeO+CO2FeO+CO Fe+CO2若以黄铁矿为原料：4FeS 2+11O22Fe 2O3+8SO2（污染环境）Fe 2O3+3CO 2Fe+3CO2冶炼金属选择矿石要考虑的因素：矿石的
14、纯度 矿石的金属含量 对环境的污染矿石在本地区的储量。2.根据冶铁原理进行化学方程式计算由于化学方程式所表达的都是纯净物发生化学变化时的相互关系，各化学式所规定的化学量，反映的是纯净物之间的质量关系。而实际炼铁中所用的矿石是不纯的，炼出的生铁也是不纯的，因此进行有关计算时要注意换算。计算公式：【要点诠释】(1)化学方程式所表达的物质间的质量关系都是参加反应的纯净物间的关系（2）但参与反应或生成的是含杂质的物质时，要换算成纯物质的量，再进行计算。做题时要重优质文档优质文档视审题，把握题目中所给的质量分数是纯度还是杂质的质量分数。如用 200t 含杂质 20%的赤铁矿石用于炼铁，参加反应的纯净物不
15、是 200t20%，而是 200t(1-20%)(3)各种物质间的关系为：纯物质的质量不纯物质的质量纯度知识点七：金属资源的保护和利用1铁锈蚀的条件及防锈蚀方法a做铁生锈条件的探究实验要注意的问题铁钉必须洁净无锈只有空气的试管必须干燥所需水必须是蒸馏水而且煮沸后迅速冷却。b铁生锈的条件：铁同时与水、空气中的氧气共同作用。c铁锈与铝、锌表面的氧化膜不同，前者疏松，后者致密。d防止铁生锈的方法。保持铁制品表面的洁净和干燥。在铁制品表面形成保护膜：刷漆、涂油、镀一层其它金属、在铁制品表面形成致密的氧化物保护膜。改变铁制品的内部结构，制成不锈钢。2.保护金属资源的有效途径为：a.防止金属锈蚀。b.废旧
16、金属的回收利用。c.合理有效的开采矿物。d.寻找金属的替代品等。规律方法指导1置换反应过程中固体或溶液质量变化的分析与计算a.金属与酸反应：活泼金属与酸反应，产生氢气，此时固体不断溶解，质量减少，而溶液质量增加。如：Mg+2HCl= MgCl 2+H224 2 若有 24 份质量的镁与适量的盐酸恰好完全反应，则产生 2 份质量的氢气，盐酸溶液变为氯化镁溶液，且质量要增加 24-2=22 份。b.金属与金属化合物的溶液反应：金属与盐溶液反应，溶液质量的变化取决于参加反应的金属与生成的金属的质量差。反应过程中要能结合实际反应的物质进行分析，当固体质量增加时，相应的是溶液质量要减少；若固体质量减少时
17、，溶液质量也就相应地增加了。如：Fe+CuSO 4=FeSO4+Cu 溶液质量减少56 64 当有 56 份质量的铁与适量的硫酸铜溶液恰好完全反应，则生成铜的质量为 64 份，即固体质量要增加 64-56=8 份，相应地溶液由硫酸铜变为硫酸亚铁溶液，且减少 8 份质量。又如：Zn+CuSO 4=ZnSO4+Cu 溶液质量增加优质文档优质文档65 64 优质文档优质文档当有 65 份质量的锌与适量的硫酸铜溶液恰好完全反应，则生成铜的质量为 64 份，固体质量要减少 65-64=1 份，相应地溶液由硫酸铜变为硫酸锌溶液，且增加 1 份质量。2.铁、铝与酸反应的化学方程式的书写Fe+H 2SO4Fe
18、SO 4+H2， 不要错写 2Fe+3H2SO4Fe 2(SO4)3+3H2； 2Al+3H 2SO4Al 2(SO4)3+3H2， 不要错写为 Al+H 2SO4AlSO 4+3H23.金属除了能与一些金属化合物在溶液中反应外，在一定条件下还能与某些氧化物发生化学反应。如 2Al+Fe2O3Al 2O3+2Fe，该反应曾经被工人用来修补铁轨；又如 3Fe+4H2OFe 3O4+4H2，铁匠在打铁时，要将铁器进行“淬火”，就是将烧红的铁器迅速浸入到冷水中，让铁与水在高温条件下反应，在铁器的表面形成一层致密的氧化物薄膜，起到保护铁制品的作用。经典例题透析类型一： 常见金属材料及其应用题、灯泡里的
19、灯丝用钨制而不用锡制，主要原因是（ ）A钨的导电性好 B钨的熔点高 C钨的硬度大 D钨的密度大【思路点拨】金属的用途取决与金属的性质，但还要考虑其可行性。【解析】 钨和锡都能导电，但作为灯泡中的灯丝要具有耐高温的优良性能，因为灯丝在通电时还会产生热量，如果使用的灯丝的熔点低，则灯丝很容易熔断，而钨与锡比较正是利用钨的熔点高的特性。【答案】B【总结升华】物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，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。而物质的用途反应了它具有的性质。【举一反三】【变式】我省目前已有近百家企业参与奥运建设，产品涉及体育器材、建筑材料、相册、食品等。下列奥运产品使用的材料属于金属材料的是（ ）A.部分书册使用了再生纸B.场馆建设使用了大量的钢筋C.部分相册使用了塑料粒子D.部分印刷油墨使用了无毒、可食用级的大豆油墨【变式 2】阅读下面的短文，并回答问题某校太阳能科技活动小组的同学用口径为 1m 的铁锅，内壁贴上表面光亮的铝箔，制成太阳灶。把太阳灶正对着太阳，太阳灶能将照射到它上面的光和热集中在灶前某处，在该处放一盛水的铝壶，就可将壶中的水加热(如图227 所示)。根据上述短文归纳铝的物理性质与用途，并填入下表中（至少写出二点）：
