内容正文:
专题05 金属和金属材料
知识01 金属材料
知识02 合金
知识03 金属的化学性质
知识04 置换反应
知识05 金属活动性
知识06 铁的冶炼
知识07 金属冶炼和金属的保护
方法01 金属活动性的判断实验设计
方法02 滤渣、滤液成分的判断及溶液质量变化
方法03 金属与酸反应数据和图像分析
知识01 金属材料
1.金属材料:包括纯金属(纯净物)和合金(混合物)。
2.金属的物理性质及用途
共性
①导电性→用铜丝制作导线 ②导热性→用铁锅做饭
③延展性→铝能制作铝箔 ④有金属光泽→制作各种装饰品
个性
颜色:大多数金属是银白色,而铜呈紫红色,金呈金黄色,铁粉呈黑色
状态:常温下,大多数金属为固体,而汞为液体
【归纳总结】
(1)生活中应用的金属:干电池外皮→锌/锰;“银粉”→铝;水银温度计→汞;“锡箔”纸→铝或锡;保温瓶内胆→银。
(2)物质的性质在很大程度上决定了物质的用途,另外还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利以及是否容易回收和对环境的影响等多种因素。
3.金属之最
(1)地壳中含量最多的金属元素
铝
(6)熔点最高的金属
钨
(2)人体中含量最多的金属元素
钙
(7)熔点最低的金属
汞
(3)目前世界年产量最多的金属(铁>铝>铜)
铁
(8)密度最大的金属
锇
(4)导电、导热性最好的金属(银>铜>金>铝)
银
(9)密度最小的金属
锂
(5)硬度最高的金属
铬
【例1】(2023·湖南湘潭·统考中考真题)2023年5月28日,国产大型客机C919首次商业载客飞行成功,C919在制造过程中使用了铝锂合金、钛合金、超高强度钢等大量金属材料。下列有关金属材料的说法错误的是( )
A.合金中一定只含金属元素 B.金属材料包括纯金属和合金
C.钛合金的硬度比纯钛更大 D.超高强度钢属于一种铁合金
【答案】A
【详解】A、钢是铁的合金,钢中含有铁元素、碳元素,其中碳元素属于非金属元素,符合题意;
B、金属材料包括纯金属以及它们的合金,不符合题意;
C、合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高,抗腐蚀性也更好,故钛合金的硬度比纯钛更大,不符合题意;
D、钢是铁的合金,超高强度钢属于一种铁合金,不符合题意;
故选A。
知识2 合金
概念
在金属中加热熔合某些金属或非金属制得的具有金属特征的物质
性能
与组成他们的纯金属相比,强度和硬度更高、熔点更低、抗腐蚀性更强
常见的合金
铁合金:生铁——含碳量2%~4.3%;钢——含碳量0.03~2%
(二者物理性质不同的原因是:含碳量不同)
钛合金:抗腐蚀性能好,用于火箭、导弹、船舶、化工和通信设备等,与人体有很好的“相容性”,常用于制造人造骨
其他合金:不锈钢、锰钢、黄铜、、青铜、白铜焊锡、硬铝、18K黄金等
补充
可以用相互刻画的方式比较金属与合金的硬度,如图
【例2】(2023·江苏无锡·统考中考真题)北京冬奥会使用了多种新型材料。
(1)铝合金属于 (填序号)。
a.金属材料 b.合成材料 c.复合材料
(2)“飞扬”火炬的外壳使用碳纤维树脂。碳纤维的硬度是钢的7倍,密度只有钢的1/4,能承受1200℃的高温;树脂选用高温阻燃型。你认为作为火炬外壳的材料应具备的性能是 (写出一点即可),其理由是 。
【答案】(1)a
(2)轻巧 密度小
【详解】(1)金属材料包括纯金属以及它们的合金,铝合金属于金属材料。故选a;
(2)由题意,“飞扬”火炬的外壳使用碳纤维树脂。碳纤维的硬度是钢的7倍,密度只有钢的1/4,能承受1200℃的高温;树脂选用高温阻燃型,作为火炬外壳的材料应具备的性能时硬度大、轻巧、耐高温等。故填:轻巧;密度小。
知识3 金属的化学性质
化学性质
举例
与氧气反应
通式:金属+氧气→金属氧化物(化合反应)
铝:4Al+3O2===2Al2O3(铝具有很好的抗腐蚀性的原因:铝在空气中表面会生成一层致密的氧化铝薄膜阻止内部的铝进一步反应)
铜:2Cu+O22CuO 现象:铜丝表面变黑
金:很稳定,在高温下也不与氧气反应,即“真金不怕火炼”
与酸反应
通式:活泼金属+酸(稀盐酸、稀硫酸)→盐+氢气(置换反应)
条件:金属活动性顺序排在氢之前
铁和稀盐酸:Fe+2HCl===H2↑+FeCl2
现象:有少量气泡产生,溶液由无色变为浅绿色
锌和稀硫酸:Zn+H2SO4===H2↑+ZnSO4
现象:反应较剧烈有较多气泡产生
与盐反应
通式:金属+盐→新金属+新盐(置换反应)
铁和硫酸铜:Fe+CuSO4===Cu+FeSO4
现象