第八单元金属和金属材料一、金属材料1、金属材料：纯金属（90多种）；合金（几千种）黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金。纯金属重金属：如铜、锌、铅等有色金属轻金属：如钠、镁、铝等；有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。2、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（又称可塑性→金属所具有的展性和延性：在外力的作用下能够变形，而且在外力停止作用以后仍能保持已经变成的形状和性质。各种金属的可塑性有差别；金属的可塑性一般是随着温度的升高而增大。）3、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。4、合金：由一种金属跟其他一种或几种金属（或金属与非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。＊一般说来，合金的熔点比各成分低，硬度比各成分大，抗腐蚀性能更好。不过，实际应用中还应考虑金属材料的价格、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。合金铁的合金铜合金焊锡钛和钛合金形状记忆金属生铁钢黄铜青铜:成分含碳量2%～4.3%含碳量0.03%～2%铜锌合金铜锡合金铅锡合金见注释钛镍合金备注不锈钢：含铬、镍的钢具有抗腐蚀性能紫铜为纯铜熔点低注：钛和钛合金：被认为是21世纪的重要金属材料，钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨等。优点（1）熔点高、密度小（2）可塑性好、易于加工、机械性能（3）抗腐蚀性能好二、金属的化学性质1、常见金属活动性顺序：KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu金属活动性由强逐渐减弱在金属活动性顺序里：①金属的位置越靠前，它的活动性就越强；②位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢（不可用浓硫酸、硝酸）；③位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。（除K、Ca、Na）2、大多数金属可与氧气的反应3、金属+酸→盐+H2↑4、金属+盐→另一金属+另一盐（条件：“前换后，盐可溶”）Fe+CuSO4==Cu+FeSO4(“湿法冶金”原理)四、金属资源的保护和利用1、铁的冶炼（1）工业炼铁的基本知识：炼铁的原料是铁矿石［常见的铁矿石有磁铁矿（主要成分是Fe3O4）和赤铁矿（主要成分是Fe2O3）］、焦炭、石灰石和空气，主要设备是高炉。炼铁的基本原理是：在高温条件下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2（2）一氧化碳还原氧化铁的实验：a、装置图：见右图。b、实验主要现象：红色粉末变为黑色时，澄清的石灰水变浑浊，尾气点燃产生淡蓝色火焰。c、实验注意事项：①先通入一氧化碳气体，排尽装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合加热后，发生爆炸；②实验完毕后要继续通入一氧化碳气体，直到玻璃管冷却，防止高温下的铁与空气接触，被氧化为氧化铁。同时，实验过程中还可防止澄清石灰水被倒吸；③尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，所以尾气要收集或点燃，直接排放会污染空气；④若实验中没有酒精喷灯，也可用酒精灯代替，不过要在火焰上加一个金属网罩，使火力更加集中，提高温度。2、铁的锈蚀（1）铁生锈的条件是：铁与O2、水接触（铁锈的主要成分：Fe2O3·XH2O）（铜生铜绿的条件：铜与O2、水、CO2接触。铜绿的化学式：Cu2(OH)2CO3）（2）防止铁制品生锈的措施：①保持铁制品表面的清洁、干燥②表面涂保护膜：如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等③制成不锈钢（3）铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，因此铁制品可以全部被锈蚀。因而铁锈应及时除去。（4）而铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性能。3、金属资源的保护和利用：①防止金属腐蚀；②回收利用废旧金属；③合理开采矿物；④寻找金属的代用。