常见的金属材料和实验注意事项

1、常见的金属材料和实验注意事项根据生活经验，你所知道的金属有哪些？你见过哪些金属制品？我所知道的金属我所见过的金属制品纯金属和它们的合金统称为金属材料。司母戊鼎是中国目前已发现的最重的青铜器。司母戊鼎含铜84.77、锡11.64、铅27.9。充分显示出商代青铜铸造业的生产规模和技术水平。 青铜器时代秦陵铜车马严格按真车马的制作 。造型精美，比例恰当，装饰华丽，工艺精湛，形体庞大，所以很多专家学者把它称之为“青铜之冠”。 铁耙 两汉时期西汉农具铁器时代一架波音767大型飞机约由70%的铝及其合金构成。20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应用广泛的金属材料石器青

2、铜器铁器铝和铝合金时代钛和钛合金时代中国人从商代使用青铜器，春秋时期会冶铁，战国时期会炼钢，现在大量使用铝合金等材料。铝的使用只有100多年的历史。21世纪是钛和钛合金时代。目前，产量居前三位的金属依次是 。铁 铝 铜 实 验 探 究（以铁、铜、铝为样品）1.观察它们的颜色和光泽。2.感觉一下同体积不同金属的质量大小，由此判 断它们的密度大小。3.试试不同金属是否容易被弯曲、折断，并感觉 它们硬度是否相同 。金属导电性实验金属导热性实验4.用电池和小灯泡等试试他们能否导电， 并比较灯泡的亮度是否相同 。5.用手拿着金属的一端，在酒精灯火焰上 方烘烤它的另一端（注意：时间不要长， 防止烫伤），试

3、试它能不能传热 。 一、 金属的物理性质老师这里有些纯金属，观察后描述一下它们的物理性质Hg 银白色液体Sn 银白色固体Fe 银白色固体Cu 紫红色固体Ag 银白色固体Au 金黄色固体常温下为固体（除汞外）有颜色和光泽 有金属光泽良好的导电性良好的导热性良好的延性请根据这些金属的用途，说出它们的物理性质？良好的展性良好的延展性一、金属共有的物理性质常温下金属大都是固体（汞除外）有金属光泽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）有韧性物理性质物理性质比较导电性（以银的导电性为100作标准）密度 (gcm-3）熔点()硬度（以金刚石的硬度为10作标准）银铜金

4、铝锌铁铅（优）10099746127177.9 （良）金 铅 银 铜 铁 锌 铝 （大）（小）钨 铁 铜 金 银 铝 锡 3410 1535 1083 1064 962 660 232 （高）（低）铬 铁 银 铜 金 铝 铅9 45 2.54 2.53 2.53 22.9 1.5 （大）（小）根据表中数据讨论以下问题：1.为什么菜刀，镰刀，锤子用铁而不用铅？铁的硬度大于铅。2.银的导电性比铜好，为什么电线用铜不用银?银在自然界的含量少，价格高；银的密度大，不易架线。 3.灯泡里的灯丝用钨不用锡？用锡可能出现什么情况？钨有较高的熔点且易导电。用锡灯丝导电产生的热，易使灯丝熔断影响灯泡寿命。 4.

5、铁制水龙头要镀铬？镀金如何？增加水龙头的硬度使其不易变形，不易生锈，变得美 观大方。镀金更好看，耐腐蚀但成本高，硬度低易磨损。铬的 硬度大，耐磨，保存时间久 结论：物质的用途主要由性质决定。但还要考虑价格、资源、美观、使用是否便利，物质是否易于回收利用和对环境的影响。如制金属币时还应考虑： ； ； ； 。资源丰富 耐磨耐腐蚀 无毒轻便 美观易加工 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。例如大多数金属都是银白色的，但铜却呈 ，金呈 。在常温下，大多数金属是固态，但汞是 。【科普知识】 金属之最地壳中含量最高的金属元素目前世界年产量最高的金属导

6、电、导热性最好的金属人体中含量最高的金属元素熔点最高的金属熔点最低的金属铝钙铁银钨汞硬度最大的金属铬使用是否便利资源废料是否易于回收价格是否美观对环境的影响 考虑物质的用途时，首先要考虑物质的_，还需要考虑那些因素？性质 科学家发现了一种新金属，它的一些性质如下：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 这种金属的表面有一层氧化物保护层，试设想这种金属的可能用途。1.制造飞机和制造机器底座，对所用金属的密度和硬度会有什么要求？ 2.电炉丝是用金属钨制成的，你认为它利用了钨的哪些性质？ 密度硬度制造飞机制造机器底座导电性、导热性、熔点高小大大大用来铸造硬币的金属材

7、料需要具有什么性质？资源丰富无毒轻便耐磨耐腐蚀美观、易加工联系生活实际，完成：家里所用的金属制品所用的金属材料利用了金属的哪些物理性质电饭锅内胆铝良好的导热性、耐用、美观 【课堂练习】 1.下列金属中导电性最好的是（ ） A. Cu B. Al C. Fe D. Ag2.科学家预言：到21世纪，用途仅次于铁和铝的第三大金属是（ ） A. 铜 B. 铬 C. 钛 D. 金3.联合国卫生组织经过严密的科学分析，认为我国的铁锅是最理想的炊具，并向全世界大力推广。其主要原因是（ ）A.价格便宜 B.生热慢退热也慢，保温性较好 C.烹饪出的食品含有铁元素 D.铁中含有有机物必含的铁元素4.为什么用铁制菜

8、刀、锄头不用铝？为什么用钨制灯丝而不用铁丝或铜丝？答:D CC 铁的硬度比铝大，用它做炊具不易变形。钨的熔点高达3410而铁铜比钨低2000，高温下易熔化形成断路. 制造飞机的材料中为什么大量使用铝合金而不用纯铝？请欣赏下列图片：嫦娥2号你知道这些好东西是什么材料制成的吗？是合金。【实验探究1】探究一些合金材料与纯金属材料在物 理性质上的差异【实验 步骤】 （1）比较黄铜片（铜和锌的合金）和铜片；焊锡（ 锡和铅的合金）和锡的光泽和颜色（2）将黄铜片和铜片，焊锡和锡互相刻划，比较他 们的硬度。金属材料主要成分光泽和颜色硬度大小对比黄铜片（合金）铜 锌铜片（纯铜）铜焊锡（合金）铅和锡锡（纯锡）锡【

9、结论】（1） 。 （2） 。黄色 （紫）红色 银白色 银白色 黄铜片铜片焊锡锡 合金的硬度大于组成它们的金属 合金比其组分金属的颜色鲜艳【实验探究3】比较焊锡和组成它的纯金属锡、铅熔 化的温度。【实验步骤】 取绿豆粒大小的焊锡、锡、铅放在铁 片上进行熔化，比较它们的熔点高低金属材料主要成分熔化速率数据熔点/结论纯铅铅慢327纯锡锡中232焊锡（合金）铅、锡快183【结论】（3） 。如：焊锡 锡 铅 合金的熔点低于组成其的金属 纯金属合金铅镉铋锡武德合金（保险丝）熔点 32732127123270结论小结：当电路发生故障时，产生的热量首先使保险丝熔 断、切断电路，避免电路事故发生。武德合金的熔点

10、比组分金属的熔点都低 （4）下图的船就是合金制成的，说明什么？【结论】合金的抗腐蚀能力一般强于组成它们的金属。 菜刀是不锈钢作的；铝合金比铝耐腐蚀；黄铜比纯 铜具有更好的抗海水腐蚀能力。综上所述，合金比组成它们的金属具有更好的性能： 合金比其组分金属的颜色鲜艳。 合金的硬度大于组成它的金属。 合金的熔点低于组成它的金属。 合金的抗腐蚀能力一般强于组成它的金属。 二、合金1.合金是一种金属与其他一种或几种金属（或非金属）熔合形成的有金属特性的混合物。2. 合金与组成它们的金属的性质的差异。合金比其组分金属的颜色鲜艳；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； 合金的抗腐蚀能力

11、一般强于各组分金属。3.合金比纯金属具有更广泛的用途。4.钛和钛合金，新型金属材料思考：生活中不用纯铝做门窗而用铝合金？ 合金与组成它们的金属有什么不同？ 铁合金简介生铁和钢就是含碳量不同的铁的两种合金生铁的含碳量为 ，钢的含碳量为 除含碳外，生铁中还含有硅、锰等，钢如不锈钢中还含有铬、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 ； 。 22 含碳量越高，硬度越大 含碳量越低，韧性越好 钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨 钛和钛合金被认为是

12、21世纪的重要材料，它具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好等。尤其是抗腐蚀性能非常好，即使把它们放在海水中数年，取出后仍光亮如新，其抗腐蚀性能远优于不锈钢，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通讯设备等钛金属腕表用钛-镍形状记忆合金制成的人造卫星天线 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。低温下 形状记忆合金简介 有记忆功能的合金材料是在一次实验中偶然发现的。1963年，美国海军军械实验室的研究人员在一次实验中将一些镍钛合金丝拉直。实验中，当温度升

13、到一定值的时候，这些已经被拉直的镍钛合金丝，突然又全部恢复到原来弯曲的形状且和原来一模一样。多次实验，结果都一样。科学家们把这种现象叫做“形状记忆效应”。目前发现的有记忆的金属都是合金。在这种金属里，金属原子按一定的方式排列起来，当金属原子受到一定外力时,可以离开原来的位置而到另一个地方.金属受热后获得,一定能量，金属里的原子又会回到原来的地方。这就是金属具有记忆的原因。 【课堂练习】1.钛和钛合金是21世纪的重要材料,他们具有优良的性能,如钛熔点高、密度小、可塑性好、机械性能好、抗腐蚀能力强，钛合金与人体有很好的“相容性”。根据它们的主要性能，不合实际的用途是（ ）A.用于核潜艇设备的制造

14、B.用于制造航天设备C.用来做保险设备 D.可用来制造人造骨C2.世界卫生组织正式将铝定为“食品污染源之一”而加以控制，在下列使用场合必须加以控制的是（ ）制电缆 制易拉罐 制铝锭 制牙膏皮 用明矾KAl(SO4)212H2O净水 制炊具 用明矾及小苏打做食品的膨化剂 用Al(OH)3 制胃药 制防锈漆 10制桌椅 A.10 B. C.10 D.3.下列金属材料中，不属于合金的是（ ） A.硬铝 B.生铁 C.三氧化二铁 D.青铜CB4.现代建筑的门窗框架常用铝制造，硬铝的成分是（ ） Mg 合金 B.表面有Al2O3 的铝板 C 合金 CuMgSi 合金5.不锈钢餐具锃光发亮，长期使用不会生

15、锈，原因是在炼钢过程中加入了下列物质中的 （ ） A.铬、锰 B.铬、硅 C.铬、镍 D.铬、碳【基础训练】1.铝与铁相比，具有哪些优良的性质？CD密度小，抗腐蚀性能强，良好的导电性和导热性，较好的延展性等。2.分别举出铁、铜、金的几种用途，这些用途各利用了它 们的什么性质？铁： ；铜： ；金： 。3.用来铸造硬币的合金需要具有什么性质？ ； ； ； .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）门锁 （ ） （4）自行车支架（ ）架桥硬度 火锅良好的导热性饰品金属光泽 资源丰富 耐磨耐腐蚀 无毒轻便 美观易加工 耐腐蚀性 铁的硬度 硬度、耐腐

16、蚀性 硬度和韧性 5.科学家发现了一种新金属，它的一些性质如下：熔点2500密度3g / cm3强度与刚相似导电性良好导热性良好抗腐蚀性优异这种金属的表面有一层氧化物保护层，设想这种金属的可能用途。飞机机体密度小；船体抗腐蚀性。天安门城楼的红墙所用的红色颜料是铁红（主要成分是Fe2O3 ），试计算1000kg铁红中最多含铁的质量。 Fe2O32Fe 160 2561000kg x =x=700kg解：设含铁的质量为x答：-。 自然界以单质形式存在的金 自然界以单质形式存在的银 除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外,其余都以化合物形式存在。金属的存在形式：单质( 少数，如金和银)化合物(

17、 大多数，如各种铁矿石)赤铁矿（主要成分是Fe2O3 ）菱铁矿（主要成分是FeCO3 ） 常见的矿石硫铁矿(主要成分是FeS2 )磁铁矿（主要成分是Fe3O4） 常见的矿石辉铜矿（主要成分是Cu2S） 黄铜矿（主要成分是CuFeS2） 铝土矿主要成分是Al2O3 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钾2.47金0.0000005地壳中含量最多的金属是Al！金属元素在地壳中含量：三、金属矿物及其冶炼铁的冶炼：生熟炼铁炉一生熟炼铁炉二 我国古代炼铁图 上海宝山钢铁公司炼铁高炉 为纪念1996年中国钢产量突破

18、1亿吨而发行的邮票炼铁原理炼铁高炉示意图工业炼铁1.原料:2.设备:炼铁高炉铁矿石焦炭石灰石3.原理:高温Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2常见的几种铁矿石的成分黄铁矿主要成分 FeS2菱铁矿主要成分FeCO3磁铁矿主要成分 Fe3O4主要成分 Fe2O3赤铁矿70% 72% 48% 56%主要成分中的含铁量铁是目前产量最大应用最广的一种金属！铁矿石名称主要成分化学式含铁元素的质量分数其他赤铁矿磁铁矿菱铁矿黄铁矿炼铁过程中可产生污染空气的二氧化硫 选择冶炼原料时，通常考虑矿石的价格、金属的含量、安全无污染等。我反思 我提高 如何从铁矿石中得到铁呢? 以赤铁矿(主要成分Fe2O3)为例。Fe2

19、O3 Fe高温 CO炼铁原理 还原反应：Fe2O3+ 3CO 2Fe + 3CO2 高温夺取氧的物质具有还原性可作还原剂。夺取氧，具有还原性作还原剂我是还原剂！氧化物中的氧被夺去的反应。A处：固体由红色变成黑色；B处：澄清石灰水变浑浊。C处：尾气燃烧发蓝色火焰仪器装置ABC实验现象：现象分析反应式尾气处理红色的Fe2O3变成黑色，同时产生的气体使澄清的石灰水变浑浊一氧化碳还原氧化铁生成铁粉(黑色)与二氧化碳实验室用一氧化碳还原氧化铁用燃着的酒精灯将尾气点燃或用气球收集尾气【实验】Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温证明产物中有铁粉的方法是： 用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡 )仪器装置ABC实验

20、步骤：给药品加热通入CO停止通入CO停止加热通入CO给药品加热停止加热停止通入CO实验步骤： 按下图组装仪器，并检查其气密性。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。点燃出气口处的酒精灯(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变化。当红棕色粉末已转变成黑色后，停止加热，再通入一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却，防止Fe被氧化。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。实验注意事项实验顺序：通气-加热-停止加热-继续通气（一氧化碳“早出晚归 ”

21、酒精灯“迟到早退”）先通入CO的目的：先撤酒精灯的原因：排出装置中的空气，防止CO和空气的混合气体在高温下爆炸防止生成的铁重新被氧化成氧化铁拓展延伸 在探究用赤铁矿(主要成分Fe2O3 )炼铁的主要反应原理时,老师设计的实验装置如图,实验中,小明发现一氧化碳白白烧掉太浪费了，对装置又进行了改进。猜一猜小明是怎样改进的？ABC活动天地：炼铁原理的有关思考先通入一氧化碳还是先加热？反应结束，先停止加热还是先停止统一氧化碳？为什么要将尾气点燃？除此之外还有没有别的方法处理尾气？实验过程中玻璃管内和试管内可能出现什么现象？实验注意事项歌诀：反应之前先通气，空气排净再点灯；反应结束先撤灯，装置冷却通气停

22、；先点后通要爆炸，先撤后停要氧化。练一练1.反应开始应先 ，目的是： 。、B两个酒精灯的作用分别是 、 。3.玻璃管内的现象是 。澄清石灰水处的现象为 ，证明生成了 。4.反应结束，应先 后 ，目的是为了防止 。关于氧化反应和还原反应以及氧化剂和还原剂。得“氧”氧化，失“氧”还原，若要论“剂”，恰好相反。请判断：在下列反应中，发生氧化反应的是那些物质，发生还原反应的是那些物质。那些物质是还原剂，那些物质是氧化剂。Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2CuO+H2=Cu+H2O高温原料：铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温工业炼铁：反应的化学方程式：CO是还原剂；Fe2O3

23、是氧化剂原理： 焦炭在高温条件下跟O2反应生成CO, CO作还原剂，在高温条件下把铁矿石中的铁还原出来。C+O2=CO2CO2+C=2COFe2O3+3CO=2Fe+3CO2CaCO3=CaO+CO2高温高温高温点燃根据方程式思考：焦炭在炼铁过程中的作用是什么？设备：炼铁高炉 在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料时和产量时,应考虑到杂质问题。不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：列比例时，一定要用纯量。含杂质的物质的化学方程式的计算：m(纯) = m(不纯 )纯度m(不纯) = m(纯) 纯度例题：用1000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼含铁96%的生铁多少吨？Fe2O3+3CO=2Fe + 3CO2高温解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t 80%800t。设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X。160 112800t X160800t=112XX560t折合含铁96%的生铁的质量为560t 96%583t(纯化杂)答： 1000t含氧化铁(