金属的性质与利用

第一节金属的性质和利用一、常见金属的物理性质一起回想，你知道哪些金属？你见过哪些金属？我知道的金属名称仕口兀素付号我见过的金属名称仕口兀素付号2.翻看元素周期表，看看已知的都有哪些金属？3.想一想生活中哪些地方用到了金属？分别利用了金属的哪些性质？（1）铁、铝常用来做锅、铲等炊具，表现出金属的哪种物理性质？（2）铁、铝、铜等可以加工成导线、薄片，表现出金属的哪些物理性质？（3）金、银、箔等做成各种首饰，表现出金属的哪种物理性质？4.金属的物理性质（1）相似性：大多数金属都有金属光泽，密度、硬度较大，熔、沸点较高、具有良好的导电、导热、延展性。（2）汞常温下为液态，铜为紫红色，银的导电能力最强，熔点最高的金属是钨钠、钾很软且密度比水小等。注意：金属光泽只有在金属成块时才能表现出来，金属粉末一般呈暗灰色或黑色，但铝粉呈银白色，常用于防锈。思考：（1）为什么铁制锅铲上要加木柄或塑料柄？（2）银的导电性最好，为什么不用银作导线？（3）联合国卫生组织为什么提倡使用铁锅炊具？（4）选择铸造硬币的金属时要考虑到哪些因素？

5）为什么制造菜刀、镰刀、锤子时用铁不用铅？6）为什么用钨丝做白炽灯的灯丝？二、金属的化学性质根据你已有的知识，推测金属有哪些化学性质金属与氧气反应许多金属都能和氧气反应，但是反应的难易程度和剧烈程度是不同的，如镁、铝等在常温下就能与氧气发生反应；铁、铜在常温下很难与氧气发生反应，但在点燃或加热时能与氧气反应；金在高温下也不和氧气发生反应。蠶星生擬放固烈乩黑剧四成耀，出热发放体覚色燃白白烈的成剧眼生由色面黑表成囂式Mg>eF根据上述实验说明铁、铝、镁、铜、金的活泼性。“真金不怕火炼”说明了金的什么性质？金属与酸的反应许多金属还能和盐酸或稀硫酸反应，生成氢气和金属化合物。常见的金属与（稀）酸反应的现象及反应的化学方程式如下：反应现象剧烈反应，金属逐渐减少，产生大量气泡剧烈反应，金属逐渐减少，产生大量气泡剧烈较反应，金属逐渐减少，产生大量气泡反应缓慢,金属逐渐减少，有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色不反应反应

速度很快很快较快较慢不反应反应方程式Mg4-2HC1==MgCli反应现象剧烈反应，金属逐渐减少，产生大量气泡剧烈反应，金属逐渐减少，产生大量气泡剧烈较反应，金属逐渐减少，产生大量气泡反应缓慢,金属逐渐减少，有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色不反应反应

速度很快很快较快较慢不反应反应方程式Mg4-2HC1==MgCli+HzTMjg+HzSCh==MfSCh+HzT2A1+6HCL=2A1C13+3H2f2AI+3H^O4=A1/SO4)3+3HJZn+2HC1==ZnCh+Hz|Zn+H2SO4==gnSO4+H2TFe+2HC1==FeCh+HifFe+HiSO4==FeS04+Hzf（1）铜与稀盐酸、稀硫酸不反应；镁、铝、锌、铁都能与盐酸、稀硫酸反应，生成氢气和相应的化合物。（2）镁、铝、锌、铁和稀盐酸、稀硫酸反应的剧烈程度不同，说明金属的活动性有差异。理盐酸更我得意的笑，又得意的笑…理盐酸更我得意的笑，又得意的笑…无所谓，我■ 无所谓…金属与盐酸的反应（3）金属的活动性顺序：人们经过长期的实践，总结出常见金属在溶液中的活动性顺序如下：KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu金属活动性由强逐渐减弱在金属活动性顺序中，金属的位置越靠前，它的活动性就越强；排在氢之前的金属能与酸反应放出氢气，而排在氢后面的金属不能与酸反应放出氢气。试写出这些反应的化学方程式：Fe+HCl— Mg+H2SO4—Zn+H2SO4— Al+HCl—注意：铁与稀盐酸、稀硫酸反应后，显+2价。实验室制取氢气（1）药品：Zn和稀硫酸（或稀盐酸）（2）原理：Zn+H2SO4==ZnSO4+可Zn+2HCl==ZnCl2+可思考：为什么不用镁或铁等来和酸反应制取氢气？（3）装置：固液不加热型（4）收集：排水法、向下排空气法（5）步骤：1）连接实验设备；2）检查装置气密性；3）装药品：先装固体，后装液体；4）开始反应，收集一小试管氢气，进行验纯；5）用排水法或向下排空气法收集气体，盖上玻璃片到放在实验桌上。4.金属与盐溶液的反应把铁钉放入硫酸铜溶液中，可观察到铁钉表面覆盖一层红色的物质，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色。反应方程式为：CuSO4+Fe==FeSO4+Cu。铜丝浸入硝酸银溶液中，发现铜丝表面覆盖一层银白色的物质，溶液由无色逐渐变成蓝色。反应方程式为：Cu+2AgNO3==2Ag+Cu（NO3）2。从这两个实验可以看出：在金属活动性顺序里，排在前面的金属能把位于其后面的金属从盐溶液中置换出来（不包括K、Ca、Na）。5.置换反应定义：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。A+BC—B+AC。三、合金合金是由一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的有金属特性的物质。理解合金要注意一下几点：（1）合金中至少含有一种金属，可以含有非金属，组成合金的金属沸点一定要比其他金属的熔点高，这样成分金属才能熔合在一起；2）合金仍然具有金属特性；（3）合金是均匀的混合物，在铁表面镀一层铜，不属于合金；我们通常所说的“金属材料”，既包括各种纯金属，也包括各种合金。合金的特点：合金的熔点低于组成它的成分金属，而硬度一般比各成分金属大。纯金属很难满足各种特殊要求，在金属中加入其它元素制成的合金具有优良的物理、化学和机械性能，大大拓宽了金属材料的应用范围和使用价值。合金的品种已不下万种，常见的有铁合金、铝合金、铜合金等。世界上应用最广泛的钢，就是由铁、碳元素形成的合金。人类历史上使用最早的青铜是由铜、锡等元素组成的合金。一些常见合金的特性和用途如下表所示：名称主要组成元素特性用途黄铜铜、锌坚硬耐、腐蚀制造机器零件、电器零件青铜铜、锡耐腐蚀、易铸造成形制造形状复杂的铸件、精致的工艺品塑像等硬铝铝、铜、镁、＜质轻而坚硬■造飞机、汽车、作建筑材料焊锡锡、铅熔点低、能粘接金屈焊接电子元件、金属片等不锈钢铁、锯、银耐腐蚀-碳素钢铁、碳坚硬作建筑材料，制造机械零件、铁轨、船舶、桥梁武得合金钮、铅、锡、镉熔点低指电路保险丝、自动灭火和防爆安全装置等6.生铁和钢生铁和钢都是铁的合金，由于纯铁质软，不宜用来制造机械和其他用品，我们平常使用最多的是铁的合金。生铁和钢的比较：生铁碳的质量分数2%〜4.3%0.03%〜2%其他元素较多硅、猛，少量硫、磷少量硅、鼠几乎不含硫、磷机械性能硬而脆硬而韧，延展性好机械加工可铸，不可锻可铸、可锻、可压延用 途制铁锅、暖气片机床底座等制造机械、交通丁具、武器等7.几种特殊的合金（1）不锈钢：是指在铁中加入铬、镍制成的合金，抗腐蚀能力强，不易生锈，但在特殊情况下仍然会被腐蚀。被广泛应用于各种器械的制造，如医疗器械。（2）形状记忆合金：是指具有特殊的形状记忆功能的合金，广泛应用于卫星、航空、生物工程等方面。（3）高温合金：是指在高温下仍能保持较高强度的合金，主要用于制造飞机和航天飞行器的关键部件。（4）储氢合金：以镁或稀土金属为主形成的合金，能够吸收氢气，稍稍加热后即能迅速放出氢气，不但能解决氢气的储存、运输问题，而且可用于氢气的回收、分离、净化等。（5）钛合金：钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，它们具有很多良好的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好、耐腐蚀等，因此被广泛应用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通讯设备等。小试牛刀1.铝、铜、铁、金四种金属具有相似的性质是（）都是银白色的固体 B.有导电性C.能和稀硫酸反应 D.通常状况下能与氧气反应物质的性质决定其用途，下列因果关系不成立的是（）铁具有导热性，用于制炊具稀硫酸能与金属反应，用于去除铁锈钨的熔点高且能导电，用于制作白炽灯丝镁粉燃烧发出耀眼白光，用于制作照明弹公元2世纪，我国古代炼丹家魏伯阳著有《周易参同契》，这是世界上现存最早的一部炼丹专著。书中描写道：“金入于猛火，色不夺精光。”这句话是指黄金的性质在强热条件下（）A.易氧化 B.易还原 C.很稳定D.很活泼某新型“防盗玻璃”为多层结构，每层中间嵌有极细的金属线，当玻璃被击碎时，与金属线相连的警报系统就会立刻报警。“防盗玻璃”能报警，这是利用了金属的（）A.延展性B.导电性C.弹性D.导热性下列反应中，不属于置换反应的是（）•■■■■”△■°~■■■■■A,氏一比0 B,C-2CuO^^2Cll-CO2aC.CO-CuO^^Cu+COg D.2A1—3CuO^^3Cu+AlA不锈钢是一种合金钢，有耐腐蚀的重要特性，被广泛应用于医疗器械、反应釜、炊具、装饰材料等。不锈钢中添加的主要合金元素是（）A.硅B.锰C.铬和镍 D.钨相同质量的镁、锌、铁三种金属分别与足量的稀盐酸反应，生成氢气的质量（）A.Mg>Fe>ZnB.Zn>Mg>FeC.Fe>Zn>MgD.Zn=Mg=Zn将少量灰黑色的生铁粉末，投入盛有过量稀硫酸的烧杯中，充分搅拌，待完全反应后过滤，滤纸上留有黑色的残渣。该黑色残渣的主要成分是（）A.铁 B.碳 C.铁、碳混合物D.硫酸亚铁硫酸铜溶液中加入过量铁粉，充分反应后过滤，留在滤纸上的物质是（）A.铁粉和铜粉的混合物 B.铜粉C.铁粉 D.硫酸亚铁和硫酸铜的混合物金属、金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途。下列说法中不正确的是（）不锈钢抗腐蚀性好，常用于制造医疗器械铁具有良好的导热性，可以用于制造炊具铝合金轻而坚韧，可作汽车、飞机和火箭的材料铅锑合金的熔点较低、电阻率较大，常用于制成发热体电影《黄金大劫案》上映后，里面用“王水”（浓盐酸与浓硝酸的混合液）溶解黄金的情引起了广泛的热议。黄金溶解在“王水”中形成HAuCl4（四氯合金酸），没有氢气产生。根据以上信息，下列有关说法正确的是（）①“王水”溶解黄金是化学变化；②金比氢活泼；③HAuCl4中，Au的化合价为+3价；④“王水”可以用铁质容器盛装。A.①④B.①②③C.③④D.①③两种金属的混合物6g,与足量的稀H2SO4反应，生成0.2g氢气，则该金属混合物的组成可能为（）A．Mg、Al B．Cu、Zn C．Mg、Zn D．Fe、Mg先取甲、乙、丙、丁四种金属粉末，分别投入相同浓度的稀盐酸中，只有甲、乙能产生气体，乙反应更剧烈；再取一小块丁投入丙的硝酸盐溶液中，丁的表面有丙析出。则甲、乙、丙、丁四种金属的活动性顺序为（）A.甲〉乙＞丙＞丁 B.乙〉甲＞丙＞丁C.丁＞丙＞乙〉甲 D•乙〉甲＞丁＞丙某学生为了验证铁、锌、铜三种金属的活动性顺序，设计了四种方案：①将Zn、Cu分别加入到FeS04溶液中②将Zn、Cu分别加入到ZnS04溶液中③将Zn分别加入到FeS04、CuSO4溶液中④将Fe分别加入到ZnS04、CuSO4溶液TOC\o"1-5"\h\z中其中可行的是（ ）A.①或④ B.①或② C.②或③ D.③或④生铁和钢的性能不同是因为（ ）A.铁元素存在状态不同 B.主要成分不同C.含碳量不同 D.颜色不同青铜是人类最早使用的铜、锡合金，下列说法中不正确的是（）A.青铜属于纯净物 B.青铜属于金属材料C.青铜的硬度比铜大 D.青铜耐腐蚀，易铸造成形有关合金的叙述：①合金中至少含两种金属②合金中的元素以化合物的形式存在③合金中一定含有金属④合金一定是混合物⑤生铁是含杂质较多的铁合金⑥生铁可完全溶解在稀盐酸中。其中正确的是（）TOC\o"1-5"\h\zA.①②③④⑤⑥ B.①② C.①③④⑤ D.③④合金是由一种 跟其他 （或 ）形成的有 特性的物质，属于 。（填“纯净物”或“混合物”）金属材料包括 和 。合金的硬度一般比各成分金属 ，多数合金的熔点 它的成分金属。等质量的Mg、Al与足量的稀硫酸反应，生成氢气的质量比为—__: 。等质量、等质量分数的稀硫酸与足量的铁、锌反应，生成氢气的质量比为:__—。

22.相同质量的Mg、Zn、Fe和足量的稀硫酸反应，产生氢气的总质量m随时间t变化的关系如图，则图中a、b、c表示的金属分别是：a 、b 、c 。锌粉、铝粉、铁粉、镁粉的混合物7.6克与一定质量稀硫酸恰好完全反应，将反应后的混合物蒸发水分得固体（不含结晶水）22克，则反应中生成氢气多少克。有一块生锈的铁块重4.4g,加入足够的盐酸完全反应后生成O.lg氢