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《金属和金属材料》

发布时间:2014-02-08 14:59:32  

第八单元 金属和金属材料

一、【学习目标】

1、了解金属的物理特征,知道生铁和钢等重要的合金。

2、掌握金属的化学性质,能灵活应用金属活动性顺序表解决实际问题。

3、了解金属锈蚀条件及防锈措施,增强节约金属资源的意识。

二、【学习重点、难点】

1、金属的化学性质

2、金属活动性顺序表的应用

3、生铁的冶炼(实验方案,相关化学计算)

三、【知识结构】

几种常见的金属: 、 、

纯金属

共性:常温下,大多是 体, 色,有金属光泽,

为电和热的 ,有延展性,密度 ,

熔点 。

金属 特性:铜金呈为液体。

合金

合金与纯金属的性质比较:硬度:熔点: 1、在常温下就能反应;但高温下才与氧气反应; 即使高温也不反应。

金属的 2、与酸的反应:(镁、铁、锌、铝与盐酸、稀硫酸)

化学性质 3、与化合物溶液反应:(铁、铝与硫酸铜溶液 和 铜与硝酸银溶液) 4 1、原料: 材料 几种常见的合金(混合物,均匀融合):

1、生铁的冶炼2、原理(方程式):

金属资源的 3、设备:

利用和保护 1、金属的腐蚀与防护:

2 铁锈蚀条件: 防锈措施: 除锈方法:

2、保护的途径:

1.。

课题一 金属材料 (1课时)

一、【学习目标】

1.掌握生活中几种常见金属的物理性质。

2. 了解生活中常见的合金材料组成及应用。

3. 必须记住常见金属及其化合物的颜色。

二、【学习重点、难点】

1. 合金的概念

2. 合金的应用

三、【知识结构】

1. 金属材料包括_______和_____。

2. 金属的物理性质

(1)大多数金属为_____色固体,但铜为_____色,金为___色。

(2)常温下大多数金属为固体,但汞为_____。

(3)具有_____性、_____性和_____性,但不同金属差别较大。

四、【自主探索】

北宋著名科学家沈括在《梦溪笔谈》里叙述磁州百炼钢的过程,就是连续烧锻百余次,至斤两不减为止。所谓“百炼钢”,就是将块炼铁反复加热折叠锻打,使钢的组织致密、成份均匀,杂质减少,从而提高钢的质量,用百炼钢制成的刀剑质量很高。 我们生活中经常用到钢材料,请了解钢是怎样炼成的和钢的主要成分是什么?

五、【经典例题】

1. 下列说法中正确的是( )

A.铝是人类最早利用的金属材料

B.铜是目前世界上年产量最高的金属

C.大多数金属元素在自然界中以单质形式存在

D.日常使用的金属材料大多数是合金

【解析】选D。本题考查金属材料的相关知识。人类早期利用的金属是活动性非常弱的金、银、铜等,目前世界上金属产量最高的是铁,大多数金属在自然界以化合物的形式存在,生活中我们接触到的金属材料大多是合金

2.下列有关金属的说法错误的是( )

A.常温下金属均为固态

B.合金的很多性能与组成它们的纯金属不同

C.铁在潮湿的空气中比在干燥的空气中更易生锈

D.铝在空气中表面会生成致密的氧化铝薄膜,使铝具有很好的抗腐蚀性能

【解析】选A。本题考查金属的性质与防护。解答本题需要明确几点:并不是所有的金属在常温下都是固体,如金属汞就呈液态;合金与各成分金属相比,具有更优良的性能;铁生锈是与空气中的氧气和水发生缓慢氧化的过程;铝在空气中会生成致密的氧化铝薄膜,保

护铝避免进一步受到腐蚀。

六、【拓展延伸】

1. 2010年上海世博会中国馆—“东方之冠”给人强烈的视觉冲击,它的主体结构为四根巨型钢筋混凝上制成的陔心筒。其中钢属于( )

A.金属材料 B.合成材料 C.天然材料 D.复合材料

2. 铝、铜、铁、金四种金属具有相似的性质是( )

A.都是银白色的固体 B.有导电性

C.能和稀硫酸反应 D.通常状况下能与氧气反应

3. “金银铜铁锡”俗称五金。在这五种金属中,金属活动性最强的是( )

A.铁 B.金 C.银 D.铜

课题二 金属的化学性质(4课时)

一、【学习目标】

1. 熟记金属活动顺序表及能应用相关知识。

2. 必须记住铁丝和镁带和氧气反应的实验现象及化学方程式。

3. 掌握置换反应的概念。

4. 掌握几种常见金属与酸反应的现象及化学方程式。

二、【学习重点、难点】

1. 金属活动顺序表的应用

2. 常见金属与氧气或酸的反应现象及化学方程式

三、【知识结构】

3. 金属活动性顺序表

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au

金属活动性 强 (前换后,K, Ca, Na除外) 弱

越不活泼,越容易置换

4. 置换反应:一种单质和一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应。

形式: A + BC → AC + B

四、【自主探索】

1. 铝与铁比较,有哪些优良性质?

2. 日常生活中的铝制品能否用钢刷来擦洗?为什么?

3.能否用铁桶配制农药波尔多液?

五、【经典例题】

1. 下列反应中,属于置换反应的是( )

A. 2H2O2 = 2H2O+ O2↑ B. CuO+CO = Cu+CO2

C. H2+CuO = Cu+H2O D. CO2+H2O = H2CO3

2. 有X、Y、Z三种金属,已知 ①X和稀硫酸不反应 ②Z+H2SO4(稀)====ZSO4+H2↑

③X+2YNO3====2Y+X(NO3)2,这三种金属的活动性顺序正确的是 ( )

A.X>Y>Z B.Z>X>Y C.Y>Z>X D.Z>Y>X

解析:由题意知:X和稀硫酸不反应,说明X的活动性比氢弱;Z能和稀硫酸反应,

说明Z的活动性比氢强,则Z>X;X能与Y的硝酸盐溶液反应,说明活动性X强于Y,故

三种金属的活动性为Z>X>Y,即B符合题意。

3. 判断下列物质能否发生反应? 若能,写出相关化学方程式。

⑴银与稀盐酸 ⑵锌与硫酸铜溶液

⑶铜与硫酸锌溶液 ⑷铝与硝酸银溶液

⑸银与氯化铜溶液 ⑹镁与硫酸亚铁溶液

解析 ⑵ Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4 ⑷ Al +3AgNO3 = Al(NO3)3 + 3Ag

⑹ Mg + FeSO4 = MgSO4 + Fe

4. 先取甲、乙、丙、丁四种金属粉末,分别投入相同浓度的稀盐酸中,只有甲、乙能

产生气体,乙反应更剧烈;再取一小块丁投入丙的硝酸盐溶液中,丁的表面有丙析出。则甲、

乙、丙、丁四种金属的活动性顺序为 ( )

A.甲>乙>丙>丁 B.乙>甲>丙>丁C.丁>丙>乙>甲 D.乙>甲>丁>丙

5. 某溶液中仅含有AgNO3和Cu(NO3)2两种溶质,将其分成A、B两份,各加入一定

量的锌粉,充分反应后,过滤洗涤,分别得到滤渣和滤液

(1)将A得到的滤渣加入到稀盐酸中有气泡产生,则该滤渣中含有的物质是 溶液中的溶质有

(2)往B得到的滤液中滴加稀盐酸,有白色沉淀产生,则对应的滤渣中含

有 ,滤液中含有的溶质是 。

解析:(1)Zn Cu Ag Zn(NO3)2

(2) Ag Ag(NO3)2 Cu(NO3)2 Zn(NO3)2

六、【拓展延伸】

1. 小明设计实验探究铁、铜、银三种金属的活动性顺序。他设计了四个实验方案,分别选择的试剂是:

1.铜、银、硫酸亚铁溶液;

2. 铁、银、硫酸铜液 ;

3.银、硫酸亚铁溶液、硫酸铜溶液 ;

4.铜、硫酸亚铁溶液、硝酸银溶液 。

上述四个方案所选试剂正确的是:( )

A、2 .4 B、1. 2. 3

C、1 .2 .3. 4 D、2. 3

2. 将铁片放入下列溶液中,铁片的质量会增加 的是( )

A、稀H2SO4 B、FeSO4溶液

C、CuSO4溶液 D、稀HCl

3.向含有AgNO3、Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后过滤,向滤出的固体中滴加稀硫酸,有气体生成,则滤出的固体一定为( )

A、Ag、Cu两种单质的混合物

B、Cu、Fe两种单质的混合物

C、Ag、Fe两种单质的混合物

D、Ag、Cu、 Fe三种单质的混合物

4. 相同质量的M、N两种活泼金属,分别与足量质量分数为8%的盐酸反应(M、N在生成物中均为+2价),生成H2质量和反应时间的关系如右图。

下列叙述正确的是 ( )

A.金属的活泼性N>M

B.两个反应生成H2的体积相等

C.相对原子质量N>M

D.两个反应消耗盐酸的质量一定相等

5. 用28 g铁粉和28 g镁粉分别与足量的稀硫酸反应都生成l g

氢气,由此可以得出的结论是( )

A.铁粉、镁粉都含有杂质 B.铁粉、镁粉都是纯净物

C.铁粉是纯净物,镁粉含杂质 D.铁粉含杂质,镁粉是纯净物

6.氯化铁能腐蚀铜,工业上常用此原理生产印刷线路板。以下是印刷线路板的生 产及废液的处理过程:

请回答下列问题:

(1)步骤②中发生了两个反应:2FeCl3+Fe=3FeCl2和

(2)滤渣的成份有 ,步骤③中发生反应的化学方程式

(3)该流程中可以循环、回收利用的物质是: 。

(4) 请写出2FeCl3+Fe=3FeCl2此反应中溶液颜色的变化过程 ___________________________________________ 。

课题三 金属资源的利用和保护(3课时)

一、【学习目标】

1. 掌握生铁的冶炼(实验室还原氧化铁)的实验原理,实验步骤,实验装置,实验现象。

2. 掌握生活中常见金属的保护措施。

3. 掌握化学计算方法并能熟练的应用。

4. 熟记金属生锈的条件。

二、【学习重点、难点】

1. 生铁冶炼的化学方程式及相关化学计算

2. 冶铁原理的实验探究

三、【知识结构】

1. 实验室还原氧化铁的原理。

2. 铁制品锈蚀的条件:与空气中的_____、_______接触,此过程属于_________。

3. 防止锈蚀的方法:保持铁制品的洁净、干燥,常采用____________、_________以及_________________等方法。

4. 金属资源的保护措施。

①防止金属的腐蚀;

②金属的回收利用;

③有计划、合理地开采矿物质;

④寻找金属的代用品。

5.实验室还原氧化铁的实验步骤 。

四、【自主探索】

了解工业中冶炼铜的方法及原理。

五、【经典例题】

1. 下图是实验室用一氧化碳还原氧化铁的实验装置图.

(1)仪器③的名称是 。

(2)实验过程中仪器①中的现象是

,其发生反应的化学方程式是 。

(3)仪器②中发生反应的化学方程式是 (4)实验过程中的尾气不能直接排入大气的原因

解:(1)由图可知:仪器③是酒精灯;

(2)实验过程中仪器①中发生的反应是:一氧化碳+氧化铁

铁+二氧化碳.因为氧化铁为红色固体,铁为黑色固体,所以仪器①中的现象是固体由红色逐渐变成黑色;

仪器②中的化学反应是:二氧化碳+氢氧化钙→碳酸钙+水;

故答案是:固体由红色逐渐变成黑色;3CO+Fe2O3==2Fe+3CO2↑;CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O;

(3)实验过程中的尾气不能直接排入大气,因为一氧化碳有毒,会污染空气.故答案是:CO有毒会污染空气.

2. 为了达到收旧利废节能减排的目的,从含有金属镁、铁、铜的粉末中,分离和提取出重要化工原料MgSO4和有关金属,实验过程如图:

请回答:

(1)操作①中被磁铁吸引的金属A是_______;金属B是_______。

(2)操作a的名称是_______;在蒸发过程中需要使用玻璃棒,其作用是___________ 。

(3)写出步骤②所涉及的化学反应方程式:_______________,该反应发生的基本类型是______________。

(4)实验步骤②中除了加入稀硫酸外,还可选用下列试剂_____(填标号)。

a.硫酸铜溶液 b.氯化钠溶液 c.硝酸银溶液

答案:(1)铁(或Fe) 铜(或Cu) (2)过滤 搅拌

(3)Mg+H2SO4====MgSO4+H2↑ 置换反应 (4)a

3. 有关不纯物的质量的计算

公式:纯净物质量=不纯物质量×纯净物质量分数%

① 用1000t含Fe2O3 (氧化铁)80%的赤铁矿石,理论上可以炼出含Fe 96 %的生铁多少t?

解:设可炼出生铁的质量为X

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

160 2×56

1000t ×80% 96%X

160/2×56 === 1000t ×80% /96%X

X == 583t

答:可炼出生铁的质量为583t。

六、【拓展延伸】

1. 在下列条件下,铁最容易生锈的是( )

A.有氧气存在 B.有水存在 C.在潮湿空气中 D.表面有油污

2. 下列有关使用铁器时的注意事项中,正确的是 ( )

A.避免接触干燥的空气

B.能盛放盐酸

C.不能盛放硫酸铜溶液

D.避免接触潮湿空气

3. 等质量的锌和铁分别与相同质量分数的稀硫酸溶液反应,反应后金属均有剩余,生成氢气的质量比为( )

A. 1:1 B. 65:56 C. 56:65 D. 1:2

4. 等质量的锌和铁分别与足量的稀硫酸溶液反应,生成氢气的质量比为( )

A. 1:1 B. 65:56 C. 56:65 D. 1:2

5.某钢铁厂每天需消耗5000t含Fe2O376%的赤铁矿,该厂理论上可日产含

Fe98%的生铁的质量是多少?

6. 向16g黄铜(由锌、铜形成的合金)样品中加入稀硫酸充分反应,所加稀硫酸与生成气体的质量关系如图所示。求:

(1)样品中锌的质量。 (2)恰好完全反应时,所得溶液中溶质的质量分数。

7. 小苏打(主要成分为NaHCO3)中常含有少量氯化钠。化学兴趣小组的同学为了测定某品牌小苏打中NaHCO3的质量分数。进行了以下实验:称量样品置于烧杯中,向其中慢慢滴加稀盐酸,至不再产生气泡为止,测得的有关数据如下表所示。

物 质 样 品 消耗稀盐酸质量 反应后溶液质量

质量(g) 9 75.4 80

试计算:(计算结果保留一位小数)

(1

)样品中的NaHCO3质量分数; (2)所得溶液中NaCl的质量分数。

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