Unit金属和金属材料

第八单元金属和金属材料【学习目标】1．了解金属的物理特征，能区分常见的金属和非金属；认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。2．知道常见的金属与氧气的反应；了解防止金属锈蚀的简单方法。3．知道一些常见金属 (铁、铝等)矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。4．了解常见金属的特性及其应用，认识加入其他元素可以改良金属特性的重要性；知道生铁和钢等重要的合金。5．知道废弃金属对环境的污染，认识回收金属的重要性。课题1金属材料一、几种重要的金属【学习导引】1．打开书后的元素周期表，你会发现金属元素比非金属元素多。由金属制成的制品在日常生活中特别多，请寻找你身边的制品是由哪些金属材料制的，这些金属制品体现了金属的什么物理性质？金属常温下是 ______(除汞外)、有______光泽、大多为热和电的 ______导体(用作加热器具和导线 )，有______性(能展成薄片、拉成丝 )、密度______、硬度______、熔点______等共性。2．金属的物理性质具有相似的共性，但导电性、导热性、密度、熔点、硬度等也会存在较大的差别，利用物理性质差别可做到“慧眼识金属”，不信你可以试一试。(1)从颜色上看，大多数金属如铝、铁等都呈 ______色；铜为 ______色；金是 ______色。⑵从状态上看，常温下铝、铁、铜等大多数金属都是 ______体，汞是______体。(3)导电性最好的金属为 ______；密度最大的金属为 ______；熔点最高的金属为 ______；硬度最大的金属为 ______。3．日常生活中有铁锅、铝锅、铜锅；是因为铁铝铜能够导热；是不是金属有相似的物理性质，就可以在制品中相互代替吗？菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用 ______制；银的导电性比铜好，电线一般用 ______制而不用______制；灯泡里的灯丝用 ______制而不用锡制，有的铁制水龙头等一般要镀______而不镀______；因此物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但这不是______的决定因素。在考虑物质的用途时，还需要考虑 ______、资源、是否美观、使用是否便利，以及废料是否易于 ______和对环境的影响等多种因素。【同步训练】1．下列物品不是由金属材料制成的 ( )A．菜刀 B．蓝球框 C．灯丝 D．乒乓球台面2．下列金属在常温下为液体的 ( )A．铝 B．铜 C．汞 D．锌3．下列金属中，硬度最大的是 ( )A．铁 B．钨 C．铬 D．钙4．“垃圾是放错了位置的资源”，应该分类回收。生活中废弃的铁锅、铝质易拉罐、铜导1/10线等可以归为一类加以回收，它们属于 ( )A．化合物 B．金属 C．氧化物 D．纯净物5．金属具有共同的物理性质是 ( )A．熔点高、硬度大 B．有磁性，能被磁体吸C．有银白色金属光泽 D．能导电、导热6．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，这利用了金属的 ( )A．延展性 B．导电性 C．弹性 D．导热性7．用短线把下列铝及其合金的有关性质和用途连接起来：延展性好做导线、电缆导热性好制造飞机、汽车导电性好铝箔包装糖果、香烟密度小炊具、太阳能吸收装置二、合金【学习导引】1．你知道最常见的合金是什么？合金有什么用？合金是混合物还是化合物？让我们根据漫画回顾一下人类发现合金的历程。纯铁较______(硬、软)；向纯铁中加入______或______加热融合成铁的合金，铁的合金比纯铁坚硬。生铁和钢是铁的两种______，生铁和钢的区别在于含碳量，______含碳量为2％－4.3％，含碳量为 0.03％－2％。生铁和钢是 ______(混合物、纯净物 )(3)向钢中加入铬、镍形成 ______，它的抗腐蚀能力比较强。2．合金与组成合金的成分在物理性质上有差异吗？一般，合金的硬度 ______组成它的纯金属，熔点 ____________组成它的纯金属，性能比纯金属更好，应用更广泛。因此，日常使用的金属材料大多数为合金。3．人类使用金属材料历史是从青铜、铁器到铝合金，今天有人称钛及其合金是 21世纪的金属，你认为对吗？钛及合金具有很多优良性能，如熔点 ______、密度______、可塑性好、易于加工、机械性能好。把它们放在海水中数年，取出后仍光亮如初，其抗 ______性能远远优于不锈钢，因此用途广。【同步训练】2/101．下列物质不属于合金的是()．．．A．青铜B．硬铝C．不锈钢D．氧化铁2．下列关于金属材料的说法中，正确的是()A．钢是纯铁B．铝比铁活泼，所以铝制品更易被腐蚀C．生铁是铁的合金D．被腐蚀的铁制品属于不可回收垃圾3．制作家庭中使用的餐具，最好是用()A．生铁B．锰钢C．不锈钢D．硅钢4．生铁和钢在组成上的主要区别是()A．钢的机械性能比生铁强B．钢是铁的合金，生铁是纯铁C．钢和生铁的含碳量不同D．钢的熔点比生铁高5．钛和钛的合金被认为是21世纪的重要材料，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，钛合金与人体有很好的“相容性”。根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是 ( )A．用来做保险丝 B．用于制造航天飞机C．用来制造人造骨 D．用于制造船舶6．硬铝的下列性质中，与制造飞机外壳无关的是 ( )A．导电性较好 B．密度较小 C．耐腐蚀性较强 D．硬度较大7．你将选用那种合金来制造下列物品，说明理由。(1) 外 科 手 术 刀 选 择 ______ 制 造 ， 理 由___________________________________________。(2) 鸟 巢 的 外 结 构 选 择 ______ 制 造 ， 理 由_________________________________________。(3) 门 锁 选 择 ______ 制 造 ， 理 由_________________________________________________。【能力拓展】1．人们在日常生活中离不开金属，高科技新材料的开发和应用也需要金属。(1) 地 壳 中 含 量 最 高 的 金 属 元 素 是______________________________________________。根据下图金属应用实例推断金属具有的物理性质有____________________________。(3)日常使用的金属材料多属于合金。下表列出了一些常见合金的主要成份和性能。合金 合金的主要性能 主要成分及纯金属的性能焊锡 熔点183℃ 锡：熔点 232℃；铅：熔点 327℃硬铝 强度和硬度好 铝、铜、镁等。硬度小，质软不锈钢 抗腐蚀性好 铁、铬、镍等。纯铁抗腐蚀性能不如钢由上表推断，与组成合金的纯金属相比，合金的优点一般有 (填序号)______。①强度更低②硬度更高③熔点更高④抗腐蚀性更好3/10课题2金属的化学性质【学习导引】1．回忆我们怎么在课上探究金属活动性强弱呢？金属在氧气中反应______和剧烈程度不同体现了金属活动性强弱。镁、铝在常温下能与氧气反应。铝在空气中与氧气反应，其表面形成一层致密的 ______( )薄膜。铁、铜在常温下几乎不与氧气反应，但在 ______时能与氧气反应。铁在氧气中剧烈燃烧生成黑色的 ______( )。“真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不能与 ______反应。从上可得出： ______较活泼，铁、铜次之， ______最不活泼。金属与酸(稀硫酸或______)能否反应以及反应的______，可反映金属活动性。把相同浓度的稀硫酸分别放入盛有相同大小的镁、铝、铁、铜的试管中，生成氢气的金属是______，没有生成氢气的金属是______；金属与酸反应剧烈程度由高到低的顺序，______较强，______次之，______较弱。同样条件下，镁、铝、铁、铜与稀硫酸的反应结论，和稀盐酸的反应结论 ______。由上可得出镁、铝、铁、铜的金属活动性由强到弱的顺序 ______。金属与金属化合物溶液能否反应，这也是比较金属活动性的依据之一。把铝丝浸入硫酸铜溶液中，铝丝表面有______生成，说明铝比铜活泼；把铜丝浸入硝酸银溶液中，铜丝表面有银生成，说明______比______活泼；把铜丝浸入硫酸铝溶液中，铜丝表面没有铝生成，说明______比______活泼；由三个实验得出铝、铜、银金属活动性由强到弱的顺序______。2．请你完成下列常见金属活动性顺序：3．在金属活动性顺序里：(1)金属的位置越靠前，它的活动性就越 ______。(2)位于______前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。(3)位于______的金属能把位于 ______的金属从它们的化合物溶液中置换出来。【同步训练】1．把铁粉、镁粉和铝粉(各取1g)混合均匀，装入一个瓶盖扎有小孔的小塑料瓶中，点燃酒精灯，轻拍塑料瓶，混合物撒落在火焰上燃烧，火焰上就会闪烁着红色和白色的星光，十分美丽。请你用化学方程式解释这些现象：(1)______________(2)______________(3)______________2．废旧计算机的某些部件含有 Zn、Al、Cu、Ag、Pt(铂)、Au(金)等金属，经物理方法初步处理后，加入足量稀盐酸充分反应，过滤所得的金属是 ______；与稀盐酸反应的金属______，写出它们分别与稀盐酸反应的方程式_______________________，_____________________________________________________。3．“蚀刻”是制作印刷模板的一种方法。现用“蚀刻”的方法制作“福娃”的印刷模板，制作过程如下：①用稀盐酸除去金属板表面的“锈斑”，再进行打磨等处理；②在金属板上镀一层防酸材料——蜂蜡；③在上面刻出“福娃”图像；④用稀盐酸对其表面进行处理，稀盐酸就能“吃掉”金属；⑤除去蜂蜡镀层，金属板上显出“福娃”。根据上述制作过程回答下列问题：(1)制作印刷模板的金属可选用 ______(选填“铁”、“银”或“铜” )。4/10(2)写出制作过程④中发生反应的化学方程式_______________________。4．有X、Y、Z三种金属，把Y投入X(NO3)2溶液中，Y表面有X析出，把X投入Z(NO3)2溶液中，X表面有Z析出。X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是()A．Z＞Y＞XB．Y＞X＞ZC．X＞Y＞ZD．X＞Z＞Y5．如下图所示，某同学探究金属化学性质的实验。(1) 上 述 实 验 中 ， 有 气 泡 产 生 的 是 ( 填 写 装 置 序号)___________________________________(2)E中出现的现象是 __________________________________________________________(3)通过上述实验，能否证明镁、锌、铁、铜、银五种金属的活动顺序？并说明理由。_________________________________________________________________________(4)我国古代“湿法冶铜”就是利用了 D中的反应原理，请写出该反应的化学方程式_________________________________________________________________________6．实验室现有下列药品：盐酸(5％)，硫酸(5％)；大小相同的镁片、铝片、铁片；铁粉，铝粉。某同学为了比较金属与酸的反应，按下图所示的实验方案进行实验。从实验开始到反应 5分钟，所观察到的现象记录如下：编号 ① ② ③金属表面立即有大量无色 金属表面慢慢有少量无色 铁粉中不断有无色气泡冒气泡冒出，反应不到 5分气泡冒出，反应到 5分钟出，气泡的量比②中多，现象 钟金属已消失 时，铝片还在冒气泡 溶液逐渐显浅绿色，反应到5分钟时，铁粉还在冒气泡该同学根据上述实验现象得出结论：金属与酸反应的剧烈程度按镁、铁、铝的顺序减弱。你认为该同学的结论是否合理 (填“合理”或“不合理” )______，如果有不合理的地方，请你在上述设计的基础上完善该实验，在下图中填写所需的化学药品；如果合理，可以不填。5/10【能力拓展】1．向硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中加入一定量锌粉，充分反应后过滤，得到固体和滤液。将固体放入稀硫酸中有气体产生，则固体中一定含有 ______，可能含有______；滤液中(水除外)一定不含有______，可能含有______。2．为了探究影响金属与酸反应剧烈程度的因素，进行了以下实验：实验序号 实验过程 实验现象1 镁粉和铁粉分别与 5％盐酸反应 镁粉产生气体快2 铁粉和铁片分别与 10％盐酸反应 铁粉产生气体快3 铁片分别与 5％盐酸和 10％盐酸反应 10％盐酸产生气体快由此得出影响金属与酸反应剧烈程度的因素有：因 素 一 ：_____________________________________________________________________因 素 二 ：_____________________________________________________________________因 素 三 ：_____________________________________________________________________3．甲同学为了探究铝、铁和铜三种金属的活动性，他用铜丝、铁丝、铝丝和稀盐酸四种试剂，设计了以下只用一支试管，取一次盐酸的探究方案。(1)请你帮助甲同学完善下表中的探究方案实验步骤 观察到的现象①在试管中取少量盐酸，插入铁丝，充分作用②在①所得溶液中，插入 ______，充分作用 无明显现象③在②所得溶液中，插入 ______，充分作用结论：金属活动性 Al＞Fe＞Cu写 出 ① 中 反 应 的 化 学 方 程 式 ：_______________________________________________。将 铝 丝 插 入 溶 液 前 应 进 行 的 操 作 是__________________________________________。(2)乙同学看到甲同学的方案后，认为只要再补充一个实验，还能得出活动性 Al＞Fe＞＞Cu的结论。乙同学要补充的实验是________________________________________。丙同学认为要得到活动性Al＞Fe＞H＞Cu的结论，不必补做实验，只需将甲同学方案中插入金属的顺序调整即可，调整后的金属插入顺序为________________________。课题3金属资源的利用和保护一、铁的冶炼【学习导引】1．自然界中元素的存在形式有两种：以单质形式存在、化合物形式存在。前面我们学过地壳中元素含量从高到低依次：氧、硅、铝、铁，你知道铁在地壳中的存在形式吗？池球上的金属资源除少数很不 ______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。常见的含铁矿石有：赤铁矿 (主要成分______)、黄铁矿(主要成分______)、菱铁矿(主要成分______)。6/102．你知道选用炼铁的铁矿石的标准吗？你知道如何炼制铁吗？炼铁的铁矿石不仅要选富铁矿，还要选“有害元素”少。富铁矿是指铁矿石中含铁元素含量______，“有害元素”是指能在炼铁过程中生成有害物质的元素。炼铁的原理是利用______与氧化铁的反应。实际上铁矿石冶炼成铁是一个复杂过程，把铁矿石和 ______、石灰石一起加入高炉，在高温下，利用焦炭与 ______反应生成一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。主要反应过程如下所示：【同步训练】1．根据下图回答问题。(1)写出标有序号的仪器名称： a______b______。(2)CO 和 Fe2O3 均 属 于_______________________________________________________。(3) 澄 清 石 灰 水 中 可 观 察 到 的 现 象_____________________________________________。(4) 点 燃 酒 精 灯 的 目 的 是_____________________________________________________。(5) 高 温 条 件 下 此 反 应 的 化 学 方 程 式 是_________________________________________。2．下列铁的化合物中，铁元素的化合价相同的是 ( )A．FeO和Fe(OH)3 B．Fe2O3和FeCl3C．FeSO4和Fe2(SO4)3 D．FeCO3和Fe3O43．某铁矿石 12.8g中含氧化铁 6.4g，该铁矿石中铁元素的质量分数为 ( )A．80％ B．50％ C．40％ D．35％4．炼铁的主要反应原理是在＿＿条件下，用＿＿＿＿从含铁的矿石中将铁还原出来，5．用2000t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁 96％的生铁多少吨？二、金属资源保护【学习导引】1．金、银、铝、铁长时间放在空气中，有的光采依旧，有的表面发暗，有的锈迹斑斑；同7/10样是金属，为什么会呈现不同的现象？金 、 银 长 时 间 放 在 空 气 中 没 有 变 化 ， 缘 于_______________________________________；铝 表 面 变 暗 但 不 生 锈 的 原 因___________________________________________________；铁与水、氧气等反应生成的铁锈很 ______，不能阻碍里层的铁继续与水、氧气等反应。2．据有关资科表明，全世界每年的钢铁产品的四分之一将会生锈腐蚀，防止铁生锈的研究是世界性的课题，如何防止铁生锈呢？我们是从研究燃烧的条件出发，得出灭火 (防火)的措施；同样找出防铁锈的办法，源于我们对铁生锈的机理的认识，铁在什么条件下生锈？(1)铁必须同时与＿＿和＿＿接触，才能生锈。(2)请你根据破坏铁生锈的条件，提出防止铁制品生锈的两个方法。方 法 一 _____________________________ ； 方 法 二_________________________________；3．根据已探明金属矿物的储量，并结合目前金属的消耗速度，有人估计可供开采矿物的年限：最多的为铝，开采的年限为257年；最少的为银，开采的年限为18年。面对不可再生金属矿物资源日益减少，我们有什么对策？(1)防止金属腐蚀。(2)金属的回收利用。回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜 ______，而且还可节约金属资源和 ______以上的能源。目前已有 ______以上的铁和 ______以上的金得到回收。回收废旧电池还有利于环保，如果将废旧电池随意丢弃，废旧电池中含有____________等渗出，会造成______和______的污染，威胁人类健康。有计划、合理开采矿物，积极寻找__________________________________________。【同步训练】1．下列情况下，铁钉最易生锈的是 ( )2．有关金属资源的叙述错误的是 ( )．地球上金属资源大多数以化合物形式存在．目前世界年产量最高的金属是铁C．保护金属资源的惟一途径是防止金属的腐蚀．地球的金属资源是有限的，而且不能再生3．下列条件中，铁最容易发生锈蚀的是 ( )A.表面喷涂油漆 B．埋在湿润疏松的土壤里C．浸没在水中 D．放置在干燥的氧气中4．下列方法中：①涂上润滑油，②刷上油漆，③镀上不易生锈的金属，④表面生成氧化膜(烤蓝或发蓝)⑤加搪瓷层，其中能有效防止铁生锈的是 ( )A．①②③④⑤ B．只有②和④ C．只有①、③和⑤ D．只有④和⑤8/10(表中所列5．家庭生活中下列做法不能防止菜刀生锈的是 ( )．菜刀使用完后，用水洗净，并擦干．久置不用时在菜刀表面涂一层食用油C．把菜刀存放在潮湿的地方．用不锈菜刀取代普通菜刀6．金属制品在潮湿的空气中易生锈，日常生活中的防锈方法很多，根据你的生活经验，自行车的下列构件分别使用什么方法防锈？自 行 车 支 架_________________________________________________________________；链 条_______________________________________________________________________；钢 圈_______________________________________________________________________。7．下面是某同学对铁部分知识学习的过程。(1)对铁制品生锈的情况调查：调查内容 掉漆的自行车裸露在混凝土以涂油的无锈铁钉镀铬的铁质剪刀外的钢筋铁制品锈蚀的情 风吹雨淋，时间 时间长了钢筋表 铁钉较长时间仍 剪刀较长时间不况 长了，掉漆的部 面出现锈层 不生锈 生锈分会生锈从调查中可知铁制品生锈的主要条件是(2)提出下列保护铁资源的建议，其中正确的是 _______。(填字母)．防止铁制品腐蚀．回收利用废旧铁制品C．任意开采铁矿石通过铁与硫酸铜溶液反应的实验，来比较铁和铜的金属活动性强弱。请写出该反应的 化 学 方 程 式_______________________________________________________________。【能力拓展】1．目前社会上有些不法分子，以黄铜 (