内容正文:
第十章 金属
金属材料
知识点一 金属材料
1.金属材料的种类
金属材料包括纯金属和合金两大类,金属有铁、铝、铜、银等,如24k金、体温计中的汞都是纯金属;常见的合金有铁合金,铜合金(如青铜,黄铜)、铝合金和钛合金等。
2.金属材料的发展
商朝,人们开始使用青铜器,春秋时期开始冶铁,战国时期开始炼钢,铜和铁一直是人类广泛应用的金属材料,在100多年前又开始了铝的使用。
3.金属的物理性质
(1)常温下一般为固态(汞为液态),有金属光泽。
(2)大多数呈银白色(铜为紫红色,金为黄色)。
(3)有良好的导热性、导电性、延展性。
不同的金属又有各自的特性,如铁铝等大多数金属都是呈银白色,但铜呈紫红色,金呈黄色,细的铁粉银粉都是黑色;常温下大多数金属都是固体,但汞是液体。金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等物理性质差别也很大。
4.金属之最
(1)铝:地壳中含量最多的金属元素。
(2)钙:人体中含量最多的金属元素。
(3)铁:目前世界年产量最多的金属(铁>铝>铜)。
(4)银:导电、导热性最好的金属(银>铜>金>铝)。
(5)铬:硬度最高的金属。
(6)钨:熔点最高的金属。
(7)汞:熔点最低的金属。
(8)锇:密度最大的金属。
(9)锂:密度最小的金属。
5.物质的性质与物质的用途之间的关系
决定物质用途的因素:
(1) 物质的性质在很大的程度上决定了物质的用途;
(2) 在考虑物质的用途时还需要考虑价格,资源是否美观,使用是否便利以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。
知识点二 合金
1.合金
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。
2.合金与组成它们的纯金属性质比较
①合金的硬度一般比组成它们的纯金属硬度大;
②合金的熔点一般比组成它们的纯金属熔点低;
③合金的耐腐蚀性能一般比组成它们的纯金属耐腐蚀性能强。
3.常见的几种合金
①铁合金
类别
含碳量
机械性能
用途
生铁(铸铁)
2%~4.3%
硬而脆、无韧性
制铁锅、暖气片、机床等
钢
0.03%~2%
较硬而韧,有弹性、良好的延展性
制机械、交通工具、炊具等
②钛和钛合金
性质
熔点高、密度小(钛的密度仅为4.5g/cm3)、可塑性好、易于加工、机械性能好、抗腐蚀性能非常好、与人体具有很好的“相容性”
用途
被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备、制造人造骨等
知识点三 金属资源
1.金属资源存在形式
地球上的金属资源广泛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,其他金属都以化合物的形式存在。
2.几种常见的金属矿石
金属矿石
赤铁矿
磁铁矿
黄铁矿
菱铁矿
铝土矿
黄铜矿
辉铜矿
主要成分
Fe2O3
Fe3O4
FeS2
FeCO3
Al2O3
CuFeS2
Cu2S
3.铁制品锈蚀条件的探究
【实验装置】
【实验现象】
几天后观察,A试管中铁钉生锈,在水面附近锈蚀严重,B、C试管中铁钉没有生锈。
【实验分析】
A试管中铁钉同时与水、氧气接触而生锈,B试管中铁钉只与水接触不生锈,C试管中铁钉只与干燥的空气接触不生锈,AB对比说明铁生锈需要氧气,AC对比说明铁生锈需要水。
【实验结论】
铁生锈的条件是与水和氧气同时接触。
4.铁锈主要成分
Fe2O3·xH2O(铁锈颜色为红褐色,结构疏松)
5.防止铁制品生锈蚀的原理和方法
(1)原理:破坏铁制品锈蚀的条件,使铁制品隔绝空气或者隔绝水。
(2)方法:镀层、涂油、搪瓷、刷漆、保持表面清洁干燥、制成合金等。
6.保护金属资源
(1) 必要性:金属资源不可再生,随意丢弃也会造成浪费和污染
(2) 方法:①防止金属的腐蚀;②金属的回收利用;③合理、有计划的采矿。
知识点四 铁的冶炼
1.一氧化碳还原氧化铁
【实验装置】
【实验步骤】
①检查装置气密性;②装入药品并固定;③点燃酒精灯;④向玻璃管中通入CO;⑤点燃酒精喷灯;⑥反应完成后熄灭酒精喷灯;⑦试管冷却后停止通入CO;⑧熄灭酒精灯。
【实验现象】
①红色粉末逐渐变黑;②澄清石灰水变浑浊;③尾气燃烧并产生蓝色火焰。
【化学方程式】
①酒精喷灯处:3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
②试管中:CO2+Ca(OH)2 === CaCO3↓+H2O
③酒精灯处:2CO+O22CO2
【注意事项】
①先通入CO的目的:
②实验完毕后继续通入CO直至玻璃管冷却后目的:
③尾气处理的方法: