内容正文:
第十讲 用途广泛的金属材料
1.了解常见金属的活动顺序。
2.了解合金的概念及其重要应用。
1.宏观辨识与微观探析:能从不同层次认识金属材料的多样性,并对物质进行分类;能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
2.变化观念与平衡思想:认识金属冶炼遵循一定规律。
3.证据推理与模型认知:具有证据意识,能基于证据对金属材料性质提出可能的假设,通过分析推理加以证实或证伪;能运用模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。
4.科学探究与创新意识:能对金属的性质提出有探究价值的问题;能从问题和假设出发,确定探究目的,设计探究方案,进行实验探究。
知识点一 金属的性质
1.金属的物理性质
金属具有共同的物理性质(金属光泽、导电性、传热性、延展性等)。大多数金属单质呈________色,但________等少数金属有特殊颜色。除____外,常温下金属都是固体。不同的金属,密度相差较大,其中密度最小的金属是____(0.534 g·cm-3),常见金属中密度最大的是____(Pt,俗称白金,21.45 g·cm-3)。金属中硬度最大是____(Cr)。金属的熔、沸点相差也很大,__________的熔点都低于水的沸点(100℃),而熔点最高的____达到3 410 ℃。
金属可分成重金属和轻金属(以单质密度________g·cm-3为界)、有色金属和黑色金属(冶金工业中常用,铁、铬、锰是黑色金属)、常见金属和稀有金属(根据含量)等。
2.金属的化学性质
金属原子的最外层电子数一般______个,在化学反应中易失电子,因而常做________,表现出较强的还原性,其主要表现为:
(1)易与O2、Cl2、Br2等非金属反应;
(2)大多数能与H2O反应;
(3)大多数能与酸反应;
(4)一般能与盐溶液发生反应。
知识点二 合金
1.合金的定义
合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有________特性的物质。
2.合金的性能
合金具有许多优良的物理、化学和机械性能,在许多方面不同于它的各成分金属。
(1)多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点____。
(2)合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度____。
3.常见的合金
(1)我国最早使用的合金是________,铜合金的种类很多,除青铜外,常见的还有________(含Zn及少量Sn、Pb、Al等)和________(含Ni、Zn、Mn)。
(2)铁的合金有生铁和钢,其中____是用量最大、用途最广泛的合金。根据化学成分,可以把钢分为两大类:________和________。其中碳素钢又可分为低碳钢(含碳量低于0.3%)、中碳钢(含碳量为0.3%~0.6%)和高碳钢(含碳量高于0.6%),合金钢可用于制不锈钢及各种特种钢。
(3)镁铝合金的强度大、硬度大,密度小,常用于飞机、火箭、轮船等制造业。
4.正确选用金属材料
在进行金属材料的选择时,常常要考虑以下几个方面:
(1)主要用途、外观(即实用美观)。
(2)价格、加工难度、日常维修、环境保护、物尽其用等。
(3)物理性质,如密度、硬度、强度、导热性等;化学性质,如对水的作用,耐腐蚀性等。
【易错易混问题】
1.怎样判断金属活动顺序?金属性与电子得失的多少有关吗?
问题剖析:
(1)金属与水或酸的反应越剧烈,该金属越活泼;
(2)金属对应的最高价氢氧化物的碱性越强,该金属越活泼;
(3)一种金属能从另一种金属的盐溶液中将其置换出来,则该金属活泼性比另一种金属强;
(4)两金属能构成原电池时,一般作负极的金属比作正极的金属更活泼;
(5)在电解过程中,一般来说,先得电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性比后得电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性弱。
与得失电子多少无关。
2.金属的冶炼与其单质的使用早晚与什么有关?
问题剖析:
与金属活泼性有关,金属越活泼被发现的越晚,越难冶炼。
3.合金是混合物,还是化合物?能否用实验来验证?
问题剖析:
合金属于混合物,金属与金属或金属与非金属形成合金时,一般认为没有发生化学反应,各成分的化学性质没有发生改变。如钢的电化学腐蚀中,镁作负极被氧化,而其中的碳作正极。
【规律方法】
一、金属的活动顺序表的应用
常见金属的活动顺序为:
金属在__________中失去电子生成阳离子的能力依次________,对应阳离子得电子能力依次增强。
该规律有多种应用,归纳如下:
1.判断金属与酸能否发生置换反应
排在____前边的金属可与非氧化性酸发生置换氢的反应。
2.判断金属与盐溶液能否发生置换反应
排在前边的较活泼的金属能把排在后边的金属从其____溶液中置换出来,生成________和________。
3.判断金属与水能否发生置换反应
(1)极活泼金属(K、Ca、Na)可与__