初中化学金属与合金学生版.docx
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初中化学金属与合金学生版
金属与合金
知识点一常见的金属材料
思路导航
内容一：
常见的金属材料
图7-2河北沧州铁狮子
图7-1中国商周后母戊鼎
人们最早知道的铁是陨石中的铁，古代埃及人称之为神物。
在很久以前，人们就曾用这种天然铁制作刀刃和饰物，这是人类使用铁的最早记录。
那时地球上的天然铁是少见的，所以铁的冶炼和铁器的制造经历了一个很长的时期。
当人们在冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术之后，铁器时代就到来了。
生活中常用到的金属不止是铁、铜、铝，还有很多其它的纯金属材料（如图7-3所示）
钾K
钙Ca
钠Na
镁Mg
铝Al
锌Zn
铁Fe
锡Sn
铅Pb
铜Cu
汞Hg
银Ag
铂Pt
金Au
图7-3生活中常用的金属
黄铜
青铜
白铜
18K金
生铁
钢
钛合金
铝合金
图7-4生活中常用的合金材料
一、金属材料
金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。
日常生活中常用的金属材料可分为和
两大类。
其中有90多种，有几千种。
比较常见的金属有、、及其它们的合金。
二、金属单质的物理性质
相似性
金属一般在常温下都是 体，（除外），都具有 、
具有良好 性和 性
差异性
①熔点：
熔点最高的金属是 ，熔点最低的金属是；
②密度：
密度最大的金属是，密度最小的金属是 ；
③硬度：
硬度最大的金属是 。
三、合金
1、合金：
合金是一种金属跟一种或几种或熔合而成的具有的物质。
属于物。
合金一般具有、、等优良性能。
如黄铜（合金）比纯铜硬度，焊锡（合金）比锡的熔点，不锈钢（合金）比纯铁耐腐蚀性，所以合金比纯金有更为广泛的用途。
2、常见的合金
①铁的合金：
铁的合金包括和两大类。
生铁
钢
组成元素
铁和碳
铁和碳
含碳量
2-4.3%
0.02-3%
②铜合金：
常见的铜的合金有、、三种。
③其它合金
种类
用途
钛和钛的合金
广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等
焊锡
焊接金属
铝合金
建筑材料，铝合金门窗等
例题精讲
【例1】①钢属于以下材料中的（ ）
A.合金B.无机非金属C.合成材料D.复合材料
②上海世博会中国馆——“东方之冠”给人强烈的视觉冲击，它的主体结构大量使用钢材，其中钢与下列哪种物质属同类材料（）
A.石器B.青铜器C.高分子材料D.天然纤维
【例2】①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
②食品包装中经常用到铝箔．铝能制成铝箔是因为铝具有良好的（ ）
A.导电性B.延展性C.导热性D.抗腐蚀性
【例3】①钛和钛合金被认为是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”等。
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.用来制造航天飞机
C.用来制造人造骨D.用于制造船舶的主要部件
②下列有关合金的叙述，正确的是（ ）
①合金中至少含两种金属；
②合金中的元素以化合物形式存在；
③合金中一定含有金属；
④合金一定是混合物；
⑤生铁的含碳量大于钢；
⑥合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性能好．
A.①②③④⑤⑥B.①②C.①③④D.③④⑤⑥
知识点二金属材料的利用和保护
思路导航
地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等以单质形式存在外，其余的都以化合物形式存在.
图7-6自然界中以单质形式存在的金、银、铜
黄铜矿
辉铜矿
菱铁矿
黄铁矿
图7-7常见的矿石
工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。
我国是世界上矿物种类比较齐全的少数国家之一，矿物储量居世界首列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有很重要的地位。
大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要提取数以亿吨的金属用于工农业生产和其他领域，其中提取量最大的是铁。
内容一：
铁的冶炼
早在春秋战国时期，我国就开始生产使用铁器，从公元1世纪起，铁成了一种最重要的金属材
图9-10古代炼铁
图9-11工业高炉炼铁
料。
炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁的反应
工业炼铁
原料及设备
原料：
、、
设备：
原理
在 条件下，利用焦炭与氧气反应生成的 作还原剂，
把铁矿石中的铁还原出来
化学方程式
利用赤铁矿石炼铁：
利用磁铁矿石炼铁：
在实验室里，可以利用下图所示装置进行实验。
图7-8一氧化碳还原氧化铁
实验现象：
玻璃管中的粉末由红色逐渐变黑，试管中澄清的石灰水变浑浊。
高温
反应原理：
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
实验中需注意几点：
①先向硬质玻璃管通一氧化碳，过段时间再点燃酒精喷灯，目的是防止一氧化碳与空气混合在高温时发生爆炸。
①必须进行尾气处理，一氧化碳有毒不宜直接排放到空气中。
②实验结束后，应先停止加热，但此时需继续通一段时间的一氧化碳，目的是为了防止刚被还原得到的金属铁又被氧化成氧化铁了。
内容二：
金属资源的保护
一方面，我们每年要向自然界索取大量的金属矿物资源，以提取数以亿吨的金属。
另一方面，据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20％~40％。
这是多么惊人的数字啊！
防止金属腐蚀已成为科学研究领域中的重大问题。
图7-9金属生锈
1.铁生锈的条件验证铁钉生锈条件的实验
图7-10铁钉生锈条件的探究
实验发现，短时间内只有装在第一个试管中的铁钉会生锈，第二个和第三个试管中的铁钉都没有和潮湿的空气接触，所以没有生锈。
铁生锈的条件有。
可以用适量稀盐酸除去铁表面的锈迹，发生的化学反应为。
2.防止铁生锈
（1）
（2）
（3）（4）
思考：
为什么铁制品易生锈，而铝制品不易生锈？
答案：
铝与氧气反应生成的致密的氧化铝薄膜，能覆盖在铝表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应；而铁与氧气、水等反应生成的铁锈（主要成分是Fe2O3）却很疏松，空气和水蒸气会进入，因此铁制品可以被全部锈蚀。
3.金属资源保护
地球上的矿物储量是有限的，而且矿产不能再生。
地球上已勘探出的金属矿物的开采剩余年限如下图所示，从图中可以看到，保护金属资源刻不容缓，但是应该怎样保护呢？
图7-11一些矿产资源剩余的可开采年限
保护金属资源要从以下几方面进行：
1.金属资源的合理开采：
人为的过度开采是金属资源匮乏的主要原因，政府要完善相关法律法规，减少或杜绝金属资源的不合法开采；
2.金属资源的回收利用：
很多金属均具有良好的可回收性，能够反复循环使用，而不影响其使用性能，同时也可以降低金属开采冶炼过程中的能源消耗，减少环境污染，实现金属材料开采的可持续发展；
3.防止金属的锈蚀：
每年因腐蚀而报废的金属材料相当于金属年产量的20%～40%，防止金属锈蚀可以间接的减少金属过度开发；
4.努力需找金属替代品：
比如塑料已经能代替钢和其他合金制造管道。
图7-12废旧金属回收利用,做成的装饰品
例题精讲
【例4】下列对金属及金属资源的认识中，正确的是（ ）
A.废弃易拉罐无回收价值B.把废旧电池、废铁等深埋到地下
C.生铁是铁合金D.用水冲洗自行车可防止生锈
【例5】①下列情况中，铁钉最容易生锈的是（ ）
A.浸没在水中B.浸没在植物油中
C.在潮湿的空气中D.在干燥的空气中
【答案】C
②下列方法中，不能防止铁制品生锈的是（）
①涂油；②刷油漆；③砂纸擦；④镀铬；⑤水洗；⑥烤蓝
A.③⑤B.②④⑥C.①②④D.①④
【例6】右图是一氧化碳还原氧化铁的实验装置图，下列有关该反应的说法正确的是（ ）
A.当反应完成时可看到A中的红棕色粉末变成了银白色
B.该实验中只能体现出一氧化碳的化学性质
C.反应后，玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了
D.实验结束时，A和C两处的酒精灯先熄灭C处的酒精灯
【例7】下列做法中，不利于保护金属资源的是（）
A.回收易拉罐B.寻找金属代用品
C.防止金属的腐蚀D.过度开采金属矿物
【例8】工业中常将两种金属在同一容器中加热使其熔化，冷却后得到具有金属特性的熔合物—合金。
根据下表所列金属的熔点和沸点的数据（其他条件均与满足），判断不能制得的合金是（）
A.K—Na合金B.K—Fe合金C.Na—Al合金D.Fe—Cu合金
金属
Na
K
Al
Cu
Fe
熔点（℃）
97.8
63.6
660
1083
1535
沸点（℃）
883
774
2200
2595
2750
【例9】铁画是中国工艺美术百花园中的一朵奇葩．它以钢材为主料，经锻打、焊接、酸洗、上漆等多道工艺制成．下列关于铁画的叙述正确的是（ ）
A.铁画应悬挂在潮湿的环境中防止因干燥不美观
B.所用材料上的铁锈可用水清洗掉
C.给打制成型的铁画喷漆既美观又可以防锈蚀
D.所用的主要材料--低碳钢，有较好的锻轧性能，它不属于铁的合金
【例10】如右图所示实验，放置1—2周时间后，装置中能出现的现象是（）
A．铁丝无变化
B．试管内的液面高度无变化
C．铁丝逐渐消失
D．试管内的液面上升
【例11】用一氧化碳还原氧化铁的实验装置如图所示：
（1）实验时先______________（通入一氧化碳或点燃酒精灯）目的是________________________
（2）A处玻璃管中的现象是________________________，发生的化学方程式是________________
（3）B处的现象是______________________，发生的化学方程式是______________________
（4）C处酒精灯的作用是_________________，目的是___________________________
【例12】人类对金属的开发和利用是循序渐进的，金属在日常生活中随处可见，研究金属的性质可以
更好地利用金属。
（1）铝、铁、铜是常见金属。
下列生活用品中，主要利用金属导热性的是。
①铁制水龙头
②铜制火锅
③铝制易拉罐
（2）随着技术的不断进步，人们能利用还原剂从金属的氧化物中将其还原出来。
例如，高炉炼
铁所涉及的物质转化过程如下：
焦炭
CO2
空气
A
焦炭
Fe
赤铁矿
其中，物质A为（填化学式），A与赤铁矿中的氧化铁反应的化学方程式
为。
（3）每年因为腐蚀（如铁生锈）而报废的金属相当于年产量的20%~40%，人们采用多种方法防
止金属腐蚀。
例如，将清洗后的铁锅擦干后存放可以防止铁锅生锈，其原因是。
（4）铝的金属活动性比铁_（填“强”或“弱”），但铝制品却具有比较好的抗腐蚀性能，
其原因是（用必要的文字和化学方程式说明）。
【例13】用足量的一氧化碳还原三氧化二铁，若使生成的二氧化碳全部通入过量的石灰水中，得到2.25克沉淀，求：
被还原的铁是多少克？
【例14】合成氨工业生产中所用催化剂的主要成分是FeO和Fe2O3，且FeO与Fe2O3的质量比为
高温
9∶20时，其催化活性最大。
以Fe2O3为原料制备该催化剂时，可加入适量木炭粉，发生如
下反应：
2Fe2O3+C4FeO+CO2↑。
试计算应向160gFe2O3粉末中加入的木炭粉质量。
复习巩固
【演练1】下列金属用品中，主要应用金属导热性的是（ ）
A.铁锅B.铲子C.电线D.铝箔
【演练2】如图所示，在盛水的试管中放入一根洁净的铁钉，用带U形管的胶塞塞紧，U型管内水面处于同一高度，一周后观察铁钉和U型管内水面变化（ ）
A.铁钉未锈蚀，水面一样高
B.铁钉未锈蚀，水面左低右高
C.铁钉锈蚀，水面左高右低
D.铁钉锈蚀，U型管水从右边全部溢出
【演练3】下列金属中，人类开发利用最晚的是（）
A．AlB．FeC．CuD．Ag
【演练4】用含Fe3O4为87%的铁矿石5kg来炼铁。
（1）若不考虑炼铁过程中铁的损耗，可炼出含铁为96%的生铁多少kg?
（2）若在冶炼过程中铁的损耗量为4%，可炼出含铁为96%的生铁多少kg?
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