第三章第三节金属及其化合物

1、一、金属的分类及冶炼一、金属的分类及冶炼随堂练习随堂练习: :自然界里常见金属元素存在最多的是自然界里常见金属元素存在最多的是Al,Al,其次其次是铁是铁, ,接着是铜。然而人类冶炼金属获得成功最早的反而接着是铜。然而人类冶炼金属获得成功最早的反而是含量少的铜是含量少的铜, ,含量最多的铝最迟冶炼出来含量最多的铝最迟冶炼出来, ,究其原因究其原因, ,合合理的是（理的是（ ） 。A.A.矿石在地下埋藏，铜矿最浅，容易开发，铝矿埋得深，矿石在地下埋藏，铜矿最浅，容易开发，铝矿埋得深，难开发难开发B.B.铜矿颜色较深，易发现，铝矿颜色较浅，不易发现铜矿颜色较深，易发现，铝矿颜色较浅，不易发现C.C

2、.铜矿较易还原，铝矿很难还原铜矿较易还原，铝矿很难还原D.D.以上说法是错误的以上说法是错误的思路导航：思路导航：金属的开发利用，除了与金属元素在自然界中金属的开发利用，除了与金属元素在自然界中的存量多少有关之外，更主要的是它的开采及冶炼难易程的存量多少有关之外，更主要的是它的开采及冶炼难易程度，铜不活泼，较易被其它物质还原出来，如碳还原氧化度，铜不活泼，较易被其它物质还原出来，如碳还原氧化铜，或用铁将其从硫酸铜溶液中置换，也称为铜，或用铁将其从硫酸铜溶液中置换，也称为“湿法炼湿法炼铜铜”。而铝太活泼了，很难被还原，它需要通过电解法来。而铝太活泼了，很难被还原，它需要通过电解法来得到。得到。

3、C二、金属的共性和特殊性二、金属的共性和特殊性三、合金三、合金1.合金的概念合金的概念：两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质熔合而成的具有金属特性的物质2.2.合金的性能合金的性能: :(1)(1)硬度硬度: :合金的硬度及机械加工性能一般高于各合金的硬度及机械加工性能一般高于各成分金属。成分金属。(2)(2)熔点熔点: :合金的熔点一般低于各成分金属。合金的熔点一般低于各成分金属。3.3.合金的分类合金的分类: :当代合金的分类可分为当代合金的分类可分为: :(1)(1)传统合金传统合金: :铝合金、铜合金、铁合金等。铝合金

4、、铜合金、铁合金等。(2)(2)新型合金新型合金: :人造器官、记忆合金等。人造器官、记忆合金等。 常见合金常见合金(1)(1)铜铜合合金金司母戊鼎现代建筑的门窗框架、常用电解加工成古铜色的硬现代建筑的门窗框架、常用电解加工成古铜色的硬铝制品。硬铝是：铝制品。硬铝是： AlCuMgMnSiAlCuMgMnSi 合金合金 青铜：主要含青铜：主要含CuCu和和SnSn，用于制机器零件，用于制机器零件黄铜：主要含黄铜：主要含CuCu和和ZnZn，制机器零件、仪器，日用品，制机器零件、仪器，日用品白铜：主要含白铜：主要含CuCu和和NiNi，制造精密仪器和装饰品，制造精密仪器和装饰品(2(2）铁铁合合

5、金金生铁生铁钢钢（含碳量在（含碳量在2 24.34.3之间之间, ,还含还含 硅、硅、锰及少量硫、磷锰及少量硫、磷 ）碳素钢碳素钢(铁和碳铁和碳)低碳钢低碳钢（含碳（含碳0.30.30.60.6 ）高碳钢高碳钢（含碳（含碳0.030.030.30.3 ）中碳钢中碳钢（含碳（含碳0.60.62 2 ）合金钢合金钢钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；含碳量越高，韧性越差，硬度越高。含碳量越高，韧性越差，硬度越高。钢的特性用途钢的特性用途锰钢锰钢不锈钢不锈钢硅钢硅钢钨钢钨钢( (碳素钢加合金元素碳素钢加合金元素) )4、其他几种常见的金属、其他几种常见的金属（1）

6、铝）铝 “会飞会飞”的金属的金属 铝最大的优点是轻盈，导电性仅次于银和铜。铝最大的优点是轻盈，导电性仅次于银和铜。在空气中能形成一层氧化膜（在空气中能形成一层氧化膜（Al2O3）阻止进一步氧）阻止进一步氧化，耐腐蚀性化，耐腐蚀性（2）钛）钛 良好的延性和展性，远比钢铁坚硬，常温下，良好的延性和展性，远比钢铁坚硬，常温下，最凶猛的酸最凶猛的酸王水，也不能腐蚀它王水，也不能腐蚀它（3）稀土金属）稀土金属冶金工业和农业的冶金工业和农业的“维生素维生素”四、正确选用金属材料四、正确选用金属材料1. 金属材料的分类金属材料的分类2. 2. 金属材料的正确选用金属材料的正确选用一般来说，选择金属材料时，常

7、常要考虑以下几个方面：一般来说，选择金属材料时，常常要考虑以下几个方面：（1 1）主要用途：材料的用途与材料的性能有密切的关系。）主要用途：材料的用途与材料的性能有密切的关系。（2 2）外观：不仅要材料本身外观美，还要使材料的外观与周边）外观：不仅要材料本身外观美，还要使材料的外观与周边环境相协调。环境相协调。（3 3）物理性质：包括密度、硬度、强度、伸缩性、导电性、导）物理性质：包括密度、硬度、强度、伸缩性、导电性、导热性等。热性等。（4 4）化学性质：主要包括在空气、水、阳光、酸、碱、盐等环）化学性质：主要包括在空气、水、阳光、酸、碱、盐等环境里的化学稳定性，这些性质会影响到材料的使用寿命

8、。境里的化学稳定性，这些性质会影响到材料的使用寿命。（5 5）价格：考虑价格时要把对材料的基本需求和材料的基本性）价格：考虑价格时要把对材料的基本需求和材料的基本性能放在前面。能放在前面。（6 6）加工难度：考虑加工难度时要将材料的性质与加工的技术、）加工难度：考虑加工难度时要将材料的性质与加工的技术、设备相结合。设备相结合。（7 7）日常维护：金属材料耐腐蚀性相对较弱，在选择金属材料）日常维护：金属材料耐腐蚀性相对较弱，在选择金属材料时必须要考虑使用后的日常维护问题。时必须要考虑使用后的日常维护问题。（8 8）对环境的影响：一是要考虑在使用材料的过程中，它的反）对环境的影响：一是要考虑在使用

9、材料的过程中，它的反光性、放射性、产生的噪音等对环境的不利影响；二是考虑材料的光性、放射性、产生的噪音等对环境的不利影响；二是考虑材料的废弃物对环境有哪些不利影响。废弃物对环境有哪些不利影响。知识点知识点1：合金的形成和性质合金的形成和性质例题例题1 （双选）根据下列金属的熔沸点：（双选）根据下列金属的熔沸点：金属金属 NaNaCuCuAlAlFeFe熔点（熔点（） 97.597.51083108366066015351535沸点（沸点（） 88388325952595 2200 220030003000其中不能形成合金的是其中不能形成合金的是（ ）A. Cu与与Na B. Fe与与Cu C.

10、 Fe与与Na D. Al与与Na思路导航：思路导航：合金是金属在熔化状态时相互熔合形成的，熔合金是金属在熔化状态时相互熔合形成的，熔化时需达到两种金属中熔点最高的温度，但又不能超出成化时需达到两种金属中熔点最高的温度，但又不能超出成分金属中最低沸点的温度，选项中的分金属中最低沸点的温度，选项中的Cu与与Na 、Fe与与Na不不符合合金要求。符合合金要求。AC例题例题2 2 下列关于合金的叙述中下列关于合金的叙述中, ,正确的是正确的是（ ）A. A. 合金是由两种或多种金属熔合而成的合金是由两种或多种金属熔合而成的B. B. 日常生活中用到的五角硬币属于铜合金日常生活中用到的五角硬币属于铜合

11、金C. C. 合金在任何情况下都比单一金属性能优良合金在任何情况下都比单一金属性能优良D. D. 商代的司母戊鼎是纯铜打造而成的商代的司母戊鼎是纯铜打造而成的思路导航：思路导航：合金是金属与金属或金属与非金合金是金属与金属或金属与非金属熔合而成的，属熔合而成的，A A项错误；在机械加工时，合项错误；在机械加工时，合金的性质一般较单一金属优良，但并不是任金的性质一般较单一金属优良，但并不是任何情况下都如此，如纯铝的导电性比铝合金何情况下都如此，如纯铝的导电性比铝合金要好等，要好等，C C项错误；司母戊鼎是青铜器，项错误；司母戊鼎是青铜器，D D项项错误。错误。B例题例题3 3 下列有关合金的叙述

12、中，正确的是（下列有关合金的叙述中，正确的是（ ）A. A. 合金的密度比各成分金属小合金的密度比各成分金属小B. B. 合金的抗腐性能都很好合金的抗腐性能都很好C. C. 多数合金比成分金属熔点低、硬度大多数合金比成分金属熔点低、硬度大D. D. 金属之间都可以通过加热形成性能各异的合金属之间都可以通过加热形成性能各异的合金金思路导航：思路导航：合金的密度一般介于成分金属的密度合金的密度一般介于成分金属的密度之间，之间，A A项错；不是所有合金的抗腐性都很好，项错；不是所有合金的抗腐性都很好，B B项错；只有具有相近熔点范围的金属才能形成合项错；只有具有相近熔点范围的金属才能形成合金，如钠的

13、沸点为金，如钠的沸点为883 883 ，铁的熔点为，铁的熔点为1535 1535 ，铁熔化时，钠早已变为气体而无法熔合，铁熔化时，钠早已变为气体而无法熔合，D D 项错。项错。C知识点知识点2 2：铁合金性质的考查铁合金性质的考查例题例题1 1 （双选）有资料显示，铝元素在人体内的残留（双选）有资料显示，铝元素在人体内的残留积累量过多会对大脑发育有不良影响，建议多用不锈钢代积累量过多会对大脑发育有不良影响，建议多用不锈钢代替铝合金作为材料制作餐具等日用品，下列说法中不正确替铝合金作为材料制作餐具等日用品，下列说法中不正确的是（的是（ ）A. A. 不锈钢中的主要元素是镍、铬不锈钢中的主要元素是

14、镍、铬B. B. 不锈钢属于铁合金不锈钢属于铁合金C. C. 不锈钢是无腐蚀性的不锈钢是无腐蚀性的D. D. 不锈钢在任何条件下都不会被腐蚀不锈钢在任何条件下都不会被腐蚀思路导航：思路导航：合金相对于成分金属来说具有更优秀的物理性合金相对于成分金属来说具有更优秀的物理性能或机械性能，但合金仍具有成分金属的化学性质。不锈能或机械性能，但合金仍具有成分金属的化学性质。不锈钢是含有镍、铬元素的铁合金，主要成分还是铁。不锈钢钢是含有镍、铬元素的铁合金，主要成分还是铁。不锈钢本身无腐蚀性，耐腐蚀性也很强，但不锈钢也并不是绝对本身无腐蚀性，耐腐蚀性也很强，但不锈钢也并不是绝对不会被腐蚀的。不会被腐蚀的。A

15、D例题例题2 2 将将 10 g 10 g 铁碳合金放入氧气中高温铁碳合金放入氧气中高温灼烧，反应后的二氧化碳通入过量石灰水中灼烧，反应后的二氧化碳通入过量石灰水中得到沉淀得到沉淀 1.4 g1.4 g。则此铁碳合金是（。则此铁碳合金是（ ）A. A. 生铁生铁 B. B. 高碳钢高碳钢 C. C. 中碳钢中碳钢 D. D. 低碳钢低碳钢思路导航：思路导航：由由CaCOCaCO3 3C C，计算得，计算得m m（C C）0.168g0.168g。则。则10g10g铁碳合金中碳的质量分数为：铁碳合金中碳的质量分数为：0.168g0.168g10g10g100%100%1.68%1.68%，0.6

16、%1.68%2%0.6%1.68%2%，是高碳钢。，是高碳钢。B例题例题3 3 纯铁的熔点为纯铁的熔点为15351535，而高炉中炼，而高炉中炼铁时生铁（含碳量较高的铁的合金）在铁时生铁（含碳量较高的铁的合金）在12001200左右就熔化了，这是因为（左右就熔化了，这是因为（ ）A. A. 铁的纯度越高熔点越低铁的纯度越高熔点越低B. B. 合金的熔点比其成分物质的熔点高合金的熔点比其成分物质的熔点高C. C. 因为形成了铁碳合金，所以熔点变低因为形成了铁碳合金，所以熔点变低D. D. 生铁在高炉内熔化的过程中发生了化学生铁在高炉内熔化的过程中发生了化学反应反应思路导航：思路导航：生铁是铁与碳

17、形成的合金，它的生铁是铁与碳形成的合金，它的熔点低于各组分的熔点，故熔点低于各组分的熔点，故C C项正确。项正确。C知识点知识点3 3：正确选用金属材料的方法正确选用金属材料的方法例题例题1 1 钛和钛的合金被誉为钛和钛的合金被誉为“2121世纪最有发展前景的世纪最有发展前景的金属材料金属材料”，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、耐腐蚀等，尤其是钛合金与人小、可塑性好、易于加工、耐腐蚀等，尤其是钛合金与人体器官具有很好的体器官具有很好的“生物相容性生物相容性”。根据它们的主要性能，。根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是下

18、列用途不切合实际的是 ( )( )A.A.用来做保险丝用来做保险丝 B.B.用于制造航天飞机用于制造航天飞机C.C.用来制造人造骨用来制造人造骨 D.D.用于家庭装修，做钛合金装饰门用于家庭装修，做钛合金装饰门思路导航：思路导航：由于钛和钛的合金密度小、可塑性好，因此可由于钛和钛的合金密度小、可塑性好，因此可用于航天领域，用于航天领域，B B正确；由于钛和钛合金与人体器官具有正确；由于钛和钛合金与人体器官具有很好的很好的“生物相容性生物相容性”，可与人体的组织相容，不引起排，可与人体的组织相容，不引起排异反应，因此可以用来制造人造骨，异反应，因此可以用来制造人造骨，C C正确；由于其密度正确；

19、由于其密度小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭装修，做钛合小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭装修，做钛合金装饰门，金装饰门，D D正确；只有正确；只有A A错误，由于其熔点高，不适合做错误，由于其熔点高，不适合做保险丝。保险丝。A例题例题2 2 用于飞机制造业的重要材料是（用于飞机制造业的重要材料是（ ）A. MgA. MgAlAl合金合金 B. CuB. CuSnSn合金合金C. AlC. AlSiSi合金合金 D. D. 不锈钢不锈钢思路导航：思路导航：制造飞机所用的材料强度越高、制造飞机所用的材料强度越高、密度越小越好。铝的密度只有密度越小越好。铝的密度只有2.7g/cm32.7g

20、/cm3，是，是典型的轻金属。镁铝合金轻而坚韧，可作制典型的轻金属。镁铝合金轻而坚韧，可作制造汽车、飞机、火箭的材料。造汽车、飞机、火箭的材料。A例题例题3 3 金币、银币、铜币等金属货币在我国历史上曾发金币、银币、铜币等金属货币在我国历史上曾发挥过重要的作用，其中的一些被收藏爱好者珍藏着，在一挥过重要的作用，其中的一些被收藏爱好者珍藏着，在一位收藏家的家中，陈列了很多金属货币。位收藏家的家中，陈列了很多金属货币。（1 1）其中有些货币表面呈黑色，且有少量的绿色锈状物，）其中有些货币表面呈黑色，且有少量的绿色锈状物，则这肯定是则这肯定是_币，黑色物质是币，黑色物质是_，形成这种物质的，形成这种

21、物质的化学方程式为化学方程式为_；绿色物质；绿色物质是是_ _ ，形成这种物质的化学方程式为，形成这种物质的化学方程式为_。若要除去这些物。若要除去这些物质应选用质应选用_，发生反应的离子方程式为，发生反应的离子方程式为_。充分反应后，这枚金属币的真面。充分反应后，这枚金属币的真面目为目为_色。色。（2 2）其中有一枚是闪闪发光的黄色金属币，它肯定是）其中有一枚是闪闪发光的黄色金属币，它肯定是_币，其表面一直未被氧化的原因是币，其表面一直未被氧化的原因是_。思路导航：思路导航：铜在铜、银、金三者中比较活泼，能铜在铜、银、金三者中比较活泼，能与空气中的氧气发生反应生成氧化铜，也能与空与空气中的氧

22、气发生反应生成氧化铜，也能与空气中的氧气、水及气中的氧气、水及CO2CO2一起发生反应而生成铜锈；一起发生反应而生成铜锈；氧化铜和碱式碳酸铜都可溶于强酸，所以将其放氧化铜和碱式碳酸铜都可溶于强酸，所以将其放入稀酸，如稀盐酸或硫酸中即可恢复原貌；而银入稀酸，如稀盐酸或硫酸中即可恢复原貌；而银和金都不活泼，很难与空气中的氧气等反应，所和金都不活泼，很难与空气中的氧气等反应，所以保持原样。以保持原样。答案答案：（：（1）铜）铜 氧化铜氧化铜 2CuO2 2CuO 碱式碳酸铜碱式碳酸铜 2CuO2CO2H2OCu2（OH）2CO3 稀酸稀酸 CuO2HCu2H2O、 Cu2（OH）2CO34H2Cu2

23、CO23H2O 红红 （2）金）金 金不活泼，不易与空气中的金不活泼，不易与空气中的O2反应反应知识点知识点4 4：以合金为背景的信息题以合金为背景的信息题例题例题1 1 汞合金是目前使用较多的补牙材料。英国汞合金是目前使用较多的补牙材料。英国新新科学家科学家杂志最近发表了一篇文章杂志最近发表了一篇文章, ,对汞合金补牙材料的对汞合金补牙材料的安全性提出了质疑。汞合金补牙材料中除了水银外安全性提出了质疑。汞合金补牙材料中除了水银外, ,还含还含有锌、锡、铜等金属。下列有关汞合金的说法中有锌、锡、铜等金属。下列有关汞合金的说法中, ,不正确不正确的是的是( )( )A. A. 汞合金是一种具有金

24、属特性的物质，易导热导电汞合金是一种具有金属特性的物质，易导热导电B. B. 汞合金的强度和硬度比锡的大汞合金的强度和硬度比锡的大C. C. 汞合金的熔点比汞的低汞合金的熔点比汞的低D. D. 汞合金的毒性远低于汞的毒性汞合金的毒性远低于汞的毒性思路导航：思路导航：合金是金属与金属或非金属熔合而成的具有金合金是金属与金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质，所以属特性的物质，所以A A项正确；合金一般比成分金属的强项正确；合金一般比成分金属的强度和硬度都大，所以度和硬度都大，所以B B项正确；而长期使用中未见中毒现项正确；而长期使用中未见中毒现象，说明了它比汞的毒性要低，象，说明了它比汞的毒性

25、要低，D D项正确；只有项正确；只有C C项不正确，项不正确，补牙的结果是得到强度较大的固体，所以汞合金不应呈液补牙的结果是得到强度较大的固体，所以汞合金不应呈液态，即其熔点不会比汞的低。态，即其熔点不会比汞的低。C例题例题2 2 （双选）单质钛的机械强度高，抗腐蚀能（双选）单质钛的机械强度高，抗腐蚀能力强，工业上常用硫酸分解钛铁矿（力强，工业上常用硫酸分解钛铁矿（FeTiO3FeTiO3）的）的方法制取二氧化钛，再由二氧化钛制金属钛，主方法制取二氧化钛，再由二氧化钛制金属钛，主要反应有：要反应有：下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（ ）A. A. 反应反应是非氧化还原反应是非氧化还原反应B.

26、 B. 反应反应是复分解反应是复分解反应C. C. 反应反应中中 TiO2 TiO2 是氧化剂是氧化剂D. D. 反应反应说明了金属镁的还原性比金属钛强说明了金属镁的还原性比金属钛强思路导航：思路导航：、中元素化合价均未发生变中元素化合价均未发生变化，是非氧化还原反应。化，是非氧化还原反应。、属于氧化还原反属于氧化还原反应，应，中氧化剂是中氧化剂是 Cl2Cl2，还原剂是，还原剂是 C C，TiO2TiO2既不既不是氧化剂，也不是还原剂。是氧化剂，也不是还原剂。 答案：答案：ADAD例题例题3 钛因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注，钛因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注，常温下钛不和非金

27、属、强酸反应，红热时，却可与常见非常温下钛不和非金属、强酸反应，红热时，却可与常见非金属单质反应。钛是航空、军工、电力等方面的必需原料。金属单质反应。钛是航空、军工、电力等方面的必需原料。地壳中含钛矿石之一地壳中含钛矿石之一金红石（金红石（TiO2TiO2）是目前生产钛的）是目前生产钛的主要原料。目前大规模生产主要原料。目前大规模生产TiTi的方法是：的方法是：第一步：第一步：金红石、炭粉混合物在高温条件下通入金红石、炭粉混合物在高温条件下通入Cl2Cl2制制得得TiCl4TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为_，该反应的还原剂为，该反应的还原剂

28、为_。第二步：第二步：在氩气的气氛中，用过量的在氩气的气氛中，用过量的MgMg在加热条件下与在加热条件下与TiCl4TiCl4反应制得金属钛。反应制得金属钛。（1 1）写出此反应的化学方程式：）写出此反应的化学方程式：_。（2 2）如何从上述所得的产物中获取金属钛？简述实验）如何从上述所得的产物中获取金属钛？简述实验步骤并写出有关的化学方程式。步骤并写出有关的化学方程式。思路导航：思路导航：由反应物金红石、炭粉及由反应物金红石、炭粉及Cl2Cl2和产物之一的和产物之一的TiCl4TiCl4，可知另一产物为碳的氧化物，又知该气体可燃，可知另一产物为碳的氧化物，又知该气体可燃，故为故为COCO。显

29、然。显然TiTi元素的化合价不变，而元素的化合价不变，而ClCl元素的化合价降元素的化合价降低，化合价升高的元素为碳元素，因而反应物炭粉为还原低，化合价升高的元素为碳元素，因而反应物炭粉为还原剂。利用上述思路可得镁与剂。利用上述思路可得镁与TiCl4TiCl4反应的产物为反应的产物为TiTi和和MgCl2MgCl2。因反应中镁是过量的，故在反应所得的混合物中提取钛必因反应中镁是过量的，故在反应所得的混合物中提取钛必须除去镁粉和须除去镁粉和MgCl2MgCl2，加足量的盐酸可除去镁，之后过滤，加足量的盐酸可除去镁，之后过滤，将滤渣用水洗涤可得钛。将滤渣用水洗涤可得钛。答案：答案：TiO22C2Cl2 TiCl42CO 炭粉炭粉 高温高温（1）TiCl42Mg Ti2MgCl2（2）实验步骤：在反应后的混合物中加入足量的盐酸）实验步骤：在反应后的混合物中加入足量的盐酸除去剩余的镁，过滤，并用蒸馏水洗涤固体即得金属钛除去剩余的镁，过滤，并用蒸馏水洗涤固体即得金属钛 Mg2HClMgCl2