金属和金属材料知识点汇总.docx
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金属和金属材料知识点汇总
九年级化学
第八单元 金属与金属材料(知识点)
第一课时金属材料
一.金属
1。
金属材料
金属材料包括纯金属与它们得合金。
①人类从石器时代进入青铜器时代,继而进入铁器时代,100多年前才开始使用铝.
②铁、铝、铜与它们得合金就是人类使用最多得金属材料,世界上年产量最多得金属就是铁,其次就是铝(铝得密度小,抗腐蚀性强,在当今社会被广泛使用)
2.金属得物理性质
金属具有很多共同得物理性质:
常温下金属都就是固体(汞除外),有金属光泽,大多数金属就是电与热得优良导体,有延展性,能够弯曲,密度大,熔点高。
①金属除具有一些共同得物理性质外,还具有各自得特性,不同种金属得颜色、硬度、熔点、导电性、导热性等物理性质差别较大。
②铁、铝、银、铂、镁等金属呈银白色,铜却呈紫红色,金呈黄色.
③常温下,铁、铝、铜等大多数金属就是固体,但体温计中得汞(俗称水银)却就是液体。
3、 金属之最
①地壳中含量最高得金属元素就是铝(其次就是铁)。
②人体中含量最高得金属元素就是钙。
③目前世界上年产量最高得金属就是铁。
④ 导电,导热性最好得金属就是银(较好得有铜、金、铝).
⑤密度最大得金属锇(密度较大得金属有金、铅)。
⑥ 密度最小得金属就是锂(密度较小得金属有铝、镁等)。
⑦熔点最高得得金属就是钨,熔点最低得金属就是汞.为什么?
(熔点较低得金属就是锡)
⑧ 硬度最大得金属就是铬,(硬度较小得金属有铅Pb)。
4.影响物质用途得因素
讨论:
①为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制?
——铅硬度小,铅有毒。
② 银得导电性比铜好,但电线一般用铜制而不用银制,原因就是银得价格昂贵,资源稀少。
③为什么灯泡里得灯丝用钨制而不用锡制?
如果用锡得话,可能会出现什么情况?
(钨得熔点高,锡得熔点低,用锡做灯丝会熔化.)
④ 为什么有得铁制品如水龙头等要镀铬?
如果镀金怎么样?
(铬得硬度大,不生锈,金虽然美观但价格高。
)
⑤在制造保险丝时,则要选用熔点较低得金属。
(为什么?
)
⑥在制造硬币时,要选用光泽好、耐磨、耐腐蚀易加工得金属。
(为什么?
)
结论:
物质得性质在很大程度上决定了物质得用途,但这不就是唯一得决定因素,在考虑物质得用途时,还需要考虑价格、资源、就是否美观、使用就是否便利以及废料就是否易于回收与对环境得影响等多种因素。
二、合金
1、合金:
合金就是由一种金属跟其她金属(或非金属)熔合而形成得具有金属特性得物质。
(合金至少含一种金属,也可含多种金属.)
注意:
(1)合金就是金属与金属或金属与非金属得混合物.
(2)合金得很多性能与组成它们得纯金属不同,使合金更容易适合不同得用途。
(3)日常使用得金属材料,大多数为合金.
(4)金属在熔合了其它金属与非金属后,不仅组成上发生了变化,其内部组成结构也发生了改变,从而引起性质得变化。
2、合金得形成条件:
其中任一金属熔点不能高于另一金属沸点(当两种金属形成合金时).
3、合金与组成它们得纯金属性质比较。
下面就是黄铜与铜片,焊锡与锡,铝合金与铝线得有关性质比较:
性质比较
黄铜
铜
焊锡
锡
铝合金
铝
光泽与颜色
黄色
有光泽
紫红色
有光泽
深灰色
金属光泽
银白色
有光泽
银白色
有光泽
银白色
有光泽
硬度
比铜大
坚韧
硬度大
质软
坚硬
质软
熔点
比铜低
较高
比锡低
较低
比铝低
较高
合金得强度与硬度一般比组成它们得纯金属更高(黄铜比铜更硬,焊锡比锡硬),抗腐蚀性能等更好;颜色更鲜艳,有些合金得熔点比纯金属更低(如:
保险丝熔点很低)
4、几种常见合金
(1)铁合金:
主要包括生铁与钢,它们得区别就是含碳量不同,生铁含碳量2%-4、3%,钢得含碳量为0、03%—2%。
钢比生铁具有更多得优良性能,易于加工,用途更为广泛。
(2)铝合金:
铝中加入镁、铜、锌等金属形成合金。
广泛应用于制造飞机、舰艇与载重汽车等,可增加它们得载重量以及提高运行速度,并具有抗海水腐蚀、避磁性等特点。
(3)铜合金:
黄铜:
铜、锌得合金;
青铜:
铜、锡得合金;
白铜:
铜、镍得合金.
(4)钛与钛合金:
被认为就是21世纪得重要金属材料。
性质:
熔点高、强度大、密度小、可塑性好、易于加工,机械性能好,抗腐蚀性能非常好,与人体具有很好得“相容性”,又称亲生物金属。
用途:
喷气式发动机、飞机机身、人造卫星外壳、火箭壳体、医学补形、造纸、人造骨、海水淡化设备、海轮、舰艇得外壳等。
⑸锰钢:
(韧性好、硬度大)用于钢轨、挖掘机铲斗、坦克装甲、自行车架.
课外阅读:
P7页形状记忆合金 家庭小实验:
P8页淬火与回火
课题二 金属得化学性质
一.金属与氧气得反应
金属
条件
反应方程式
现象
Mg
常温下(在空气中)
2Mg+O2 =2MgO
银白色镁条在空气中表面逐渐变暗,生成白色固体。
点燃时(在空气中或在氧气中)
点燃
2Mg+O2======2MgO
剧烈燃烧,发出耀眼得白光,生成一种白色固体。
Al
常温下(在空气中)
4Al+3O2 =2Al2O3
银白色得表面逐渐变暗,生成一层致密得薄膜。
点燃时(在氧气中)
点燃
4Al+3O2 ====2Al2O3
剧烈燃烧,放出大量得热与耀眼得白光,生成白色固体.
Fe
常温下,干燥得空气
常温下,在潮湿得空气中
铁与空气中得氧气与水共同作用下会生成暗红色疏松得物质——铁锈(Fe2O3·H2O)
在氧气中点燃
点燃
3Fe+2O2 ======Fe3O4
剧烈燃烧,火星四射,放出热量,生成一种黑色固体。
Cu
常温下,干燥得空气
加热时
△
2Cu+O2 =====2CuO
铜丝表面逐渐变为黑色
在潮湿得空气中
2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3
铜表面生成一层绿色物质
Au、Ag
即使在高温下也不与氧气反应“真金不怕火炼”。
结论:
大多数金属都能与氧气反应,但反应得难易与剧烈程度不同。
Mg、Al等在常温下就能与氧气反应;Fe、Cu等在常温下几乎不能单独与氧气反应,但在点燃或加热得情况下可以发生反应;Au、Ag等在高温时也不与氧气反应。
1、根据金属与氧气反应得难易与剧烈程度不同可以知道金属得活泼性.
以上事实说明:
镁,铝较活泼;铁,铜次之;金,银最不活泼。
2、铝具有很好得抗腐蚀性能,原因就是铝在空气中与氧气反应,其表面生成一层致密得氧化铝(Al2O3)薄膜,能阻止铝被进一步氧化。
二、金属与酸得反应
金属
现象
反应得化学方程式
稀盐酸
稀硫酸
稀盐酸
稀硫酸
镁
剧烈反应,产生大量气泡,溶液仍为无色,试管壁发热,生成得气体能燃烧,火焰呈淡蓝色。
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
锌
反应比较剧烈,产生大量气泡,溶液仍为无色,试管壁发热,生成得气体能够燃烧并且产生淡蓝色火焰.
Zn+2HCl =ZnCl2+H2↑
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
铁
反应缓慢,有气泡产生,溶液由无色逐渐变为浅绿色,生成气体能燃烧并且产生淡蓝色火焰.
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
Fe+H2SO4 =FeSO4+H2↑
铜
不反应
结论:
Mg、Zn、Fe得金属活动性比铜强,它们能置换出稀硫酸或稀盐酸中得氢。
1.金属能与酸反应(注:
酸一般就是指稀盐酸与稀硫酸)
有些金属得化学活动性比氢强,如Mg、Al、Zn、Fe等,它们都能与稀盐酸、稀硫酸反应放出氢气;但有些金属比氢得活动性弱,它们不能与酸反应,
如Cu、Ag等。
当铁与酸反应时,生成物为+2价得铁,而不就是+3价得铁。
2要求写:
Mg,Al,Zn,Fe分别与稀盐酸,稀硫酸反应得化学反应方程式。
①Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ ③ 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
②Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑ ④2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑
⑤ Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ ⑦Fe+2HCl =FeCl2+H2↑
⑥Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ ⑧ Fe+H2SO4= FeSO4+H2↑
三.金属能与某些化合物得溶液反应:
实验操作
现象
反应得化学方程式
质量变化
应用
铁丝浸入硫酸铜溶液中
浸入溶液得铁钉表面覆盖一层紫红色得物质,溶液由蓝色逐渐变为浅绿色
Fe+CuSO4= Cu+FeSO4
金属质量增加,溶液质量减少
不能用铁制品放硫酸铜溶液(或农药波尔多液)
铝丝浸入硫酸铜溶液中
浸入溶液得铝丝表面覆盖一层紫红色得物质,溶液由蓝色逐渐变为无色
2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu
金属质量增加,溶液质量减少
铜丝浸入硝酸银溶液中
浸入溶液得铜丝表面覆盖一层银白色得物质,溶液由无色逐渐变为蓝色
Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag
金属质量增加,溶液质量减少
铜丝浸入硫酸铝溶液中
结论:
1、以上四种金属得活动性由强到弱得顺序为:
Al>Fe>Cu〉Ag
2、活泼性强得金属能把活泼性弱得金属从其化合物溶液中置换出来。
注意1、此类反应一定在溶液中进行,不溶于水得化合物一般不与金属反应。
2、K、Ca、Na活动性非常强,但不能用它们置换化合物中得金属,因为它们能同溶液中得水剧烈反应。
只有活动性强得金属,才能把活动性弱得金属从它们得化合物得溶液中置换出来,反之则不能。
例如:
①Fe +CuSO4=FeSO4+Cu(我国西汉发现得湿法冶铁原理) ②Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag ③Cu+FeCl2不反应
(注意:
一些物质得颜色、MgO、Al2O3为白色固体,Fe3O4、CuO为黑色固体,铁丝为银白色,铁粉为黑色。
ZnSO4 AgNO3 HCl H2SO4得溶液均为无色,FeCl2 FeSO4得溶液为浅绿色;CuSO4Cu(NO3)2CuCl2得溶液为蓝色.)
四、置换反应(由二,三总结如下)
由一种单质与一种化合物反应,生成另一种单质与另一种化合物得反应叫置换反应。
置换反应得数学表达式为:
A+BC=AC+B.
常见得置换反应:
① 活泼金属与酸得反应②活泼金属与化合物溶液得反应
③碳与金属氧化物得反应④氢气与金属氧化物得反应
五.金属活动性顺序
从金属与O2 反应得难易、金属与酸反应得剧烈程度,可分析得出金属得活动性顺序如下:
KCaNaMgAl ZnFeSn Pb(H) CuHg AgPtAu
———------———------——----—----——--—-—----—-----—-—----—-——→
金属活动性由强逐渐减弱
(1)金属活动性顺序可采用“五元素一句”得方法记忆,即“钾钙钠镁铝,锌铁锡铅氢,铜汞银铂金”.
(2)金属活动性顺序得应用:
①判断金属活动性得强弱
在金属活动性顺序里,金属得位置越靠前,它得活动性就越强。
②判断金属与酸得置换反应能否发生
在金属活动性顺序里,位于氢前得金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中得氢。
位于氢后得金属不能置换出稀盐酸、稀硫酸中得氢。
例如:
Zn+H2SO4= ZnSO4+H2↑ Cu+H2SO4不反应
③ 判断金属与化合物溶液得置换反应能否发生
在金属活动性顺序里,位于前面得金属能把位于后面得金属从它们得化合物得溶液里置换出来。
例如:
① Fe+CuSO4= FeSO4+Cu
② Cu+FeSO4不反应
金属与化合物得溶液发生置换反应得条件:
A 金属得活动性必须排在化合物中金属得前面;
如Fe能与CuSO4溶液发生置换反应,而Cu不能与FeSO4溶液发生反应、
b不能用K、Ca 、Na与化合物得溶液反应,因为它们太活泼,能与溶液中得水反应。
c化合物必须溶于水,金属与化合物得固体不能发生置换反应。
注:
选择铁得化合物时只能选含Fe2+得化合物,Fe3+有较强得氧化性能与不活泼金属反应、如:
Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2而Cu+FeCl2 不反应。
⑶ 优先置换原理
∣← 近→∣
KCaNaMg Al ZnFe SnPb(H) CuHg AgPtAu
∣← 远 →∣
①金属与化合物溶液得置换反应:
混合溶液与一种金属发生置换反应得顺序就是“先远"“后近" ;例:
在AgNO3与Cu(NO3)2得混合溶液中加入铁粉,铁先与AgNO3进行置换反应,只有当AgNO3反应完了,铁才与Cu(NO3)进行置换反应。
②金属混合物与一种盐溶液发生置换反应得顺序也就是“先远”“后近"。
例:
锌粉与铁粉同时放入CuSO4溶液中,锌先与CuSO4反应,锌反应完了铁才与CuSO4反应。
课题三金属资源得利用与保护
金属元素在自然界得存在方式
地球上得金属资源广泛存在于地壳与海洋中,除少数很不活泼得金属如金、银等以单质形式存在外,其余都以化合物形式存在。
工业上把能用来提炼金属得矿物叫矿石。
(1)地壳中含量最多得金属元素就是Al,其次就是Fe,还含有Ca、Na、K、Mg、Zn、Cu、Ag、Au等。
(2)几种常见矿石得名称及主要成分:
赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、
菱铁矿(FeCO3)。
黄铁矿(FeS2)
一、铁得冶炼
1、实验室炼铁:
一氧化碳还原氧化铁
(1)仪器:
铁架台(2个)、硬质玻璃管、单孔橡皮赛(2个)、酒精灯、试管、酒精喷灯、双孔橡皮赛、导气管。
(2)药品:
氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体
(3)装置图:
(4)步骤:
检验装置得气密性;
装入药品并固定;③向玻璃管内通入一氧化碳气体;
给氧化铁加热;
停止加热;⑥停止通入一氧化碳。
(5)现象:
红色粉末逐渐变成黑色,澄清石灰水变浑浊,尾气燃烧产生蓝色火焰。
(6)化学方程式:
3CO+Fe2O32Fe+3CO22CO+O22CO2Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O
(7)注意事项:
与H2还原氧化铜得实验操作顺序一样,即先通入CO再加热(由于CO具有可燃性,在加热前应先排尽装置内得空气,以免点燃不纯净得
CO气体而发生爆炸.)实验完毕,停止加热,继续通入CO至试管冷却(防止还原出来得铁重新被氧化)。
(8)尾气处理:
因CO有毒,不能随意排放在空气中,处理得原则就是将CO燃烧掉转化为无毒得CO2或用气球收集起备用。
2、工业上炼铁:
工业上冶炼铁得原料、主要反应原理与主要设备见下表。
原料
铁矿石、焦炭、石灰石,空气等
主要反应原理
在高温条件下,利用焦炭与氧气反应生成一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来,其主要反应原理为:
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
主要设备
高炉
产品
生铁
高炉中发生得主要反应:
五个
C+O2CO2 C+CO22CO Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
CaCO3CaO+CO2↑ CaO+SiO2CaSiO3(渣)
石灰石为造渣材料.
注:
实验室炼得得铁就是纯净物,工业上炼得得铁就是混合物。
3。
含杂物质得化学方程式得计算
(1)化学方程式所表示得物质之间得质量关系,都就是纯净物之间得质量关系.当反应物中含有杂质时,必须先将它们换算成纯物质得质量,然后才能代人计算。
(2)纯物质与不纯物质得质量之间换算关系如下:
①纯度=纯物质得质量/不纯物质得总质量×100%=1-杂质得质量分数
②纯物质得质量=不纯物质得质量×纯度
③不纯物质得质量=纯物质得质量÷纯度
④ 杂质质量=不纯物质得质量×(1—纯度)
二、金属资源得保护
1、铁锈蚀得条件探究
a、干燥空气中 不生锈
b、 浸没在水中不生锈
c、潮湿空气中 生锈,食盐水生锈更快
铁生锈得条件就是铁必须要与水、氧气等物质共同作用,所以铁在潮湿得空气中易生锈,在干燥得空气中不易生锈。
铁锈得几点说明
(1)铁锈就是一种红褐色且不溶于水得固体,但铁锈易吸水,使铁制品表面潮湿而易生锈.
(2)铁锈成分复杂,主要就是Fe2O3·XH2O它就是一种疏松多孔得物质;铁锈很疏松,不能阻止里层得铁继续与氧气、水等反应,因此铁制品可以全部被锈蚀。
(3)铁生锈得反应中有氧气参加,进程缓慢,没有发光现象,放热不易觉察,所以铁生锈就是缓慢氧化。
2。
防止铁生锈得措施
根据铁生锈得原理,要防止铁制品锈蚀,依据得原理有三种:
(1)使铁制品隔绝氧气;
(2)防止铁制品与水接触(或者使铁制品既不与氧气也不与水接触)
(3)制成合金,改变性能,增强其抗腐蚀性。
①防止铁生锈得具体措施如下
采取措施
实例
相应原理
保持铁制品表面干燥与洁净
用过得菜刀要擦净
不与水接触
在铁制品表面涂一层保护膜
刷油漆
汽车表面刷油漆
既隔绝氧气又隔绝水
涂油
自行车链条
电镀
零件表面
烤蓝
锯条、枪支
改变铁得组织结构,制成合金
不锈钢、白铁
制成合金,改变性能
②当铁制品表面出现铁锈时,要及时将铁锈擦掉,否则铁制品会锈蚀得更快。
3、金属资源得保护
保护金属资源得有效途径有:
防止金属得腐蚀;回收利用废旧金属;合理开采矿物;寻找金属得替代品等。
(1)金属资源就是有限得,而且不能再生,废旧金属随意丢弃,不仅会造成资源得浪费,还会造成环境污染。
(2)废旧金属得回收利用可减少铜、汞等有毒金属对环境得污染。