专题3 元素化合物（下）一、金属和金属材料（一）金属材料1、定义：金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。2、常见的金属材料包括：纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。（注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料）（二）几种重要的金属：1、(1)铁(Fe) 纯铁具有银白色金属光泽，质软，有良好的延展性，是电和热的良导体，密度为7.86g/cm3，属重金属，熔点为1535，沸点为2750。(2)铝(Al) 具有银白色金属光泽，密度为2.70g/cm3，熔点为660，沸点为2200。具有良好的延展性、导电性和导热性。在空气中，铝表面能形成一层致密的氧化物薄膜，可阻止铝进一步被氧化;铝对浓硝酸等有耐腐蚀性;在高温时还原性很强，可以来冶炼高熔点金属;导电性仅次于银和铜，常用于制造电线和电缆。(3)铜(Cu) 具有红色金属光泽，密度为8.92g/cm3，熔点为1083，沸点为2595。具有良好的延展性、导电性和导热性。铜在干燥的空气中化学性质不活泼，在潮湿的空气中，表面可生成碱式碳酸铜(铜绿)；导电性在金属中仅次于银，用于制造电线、电缆和各种电器。(4)锌(Zn) 具有青白色金属光泽，密度为7.14g/cm3，熔点为419.4，沸点为907.锌在空气中比较稳定，在表面能形成一层致密的氧化物薄膜，所以常将锌镀在铁的表面，以防止铁被腐蚀;锌还常用于电镀、制造铜合金和干电池。(5)钛(Ti)具有银白色金属光泽，密度为4.5g/cm3，熔点为1725，沸点为3260。具有良好的延展性和耐腐蚀性。钛和钛的合金可用于制造喷气发动机，轮船外壳，反应器和电信器材。2、金属之最：()地壳中含量最多的金属元素铝(Al)(2)人体中含量最高的金属元素钙(Ca)(3)导电、导热性最好的金属银(Ag)(4)熔点最高的金属钨(W)(5)目前世界年产值最高的金属铁(Fe)(6)硬度最大的金属铬(Cr)(7)密度最大的金属锇(Os)(8)密度最小的金属锂(Li)3、金属材料的分类： 金属材料可分为黑色金属材料和有色金属材料。黑色金属材料通常包括铁、铬、锰以及它们的合金，是应用最广泛的金属材料，除黑色金属外其他各种金属称为有色金属。4、合金的概念： 合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属形成的具有金属特性的物质。合金可以是金属与金属或金属与非金属的混合物，不一定全部由金属组成。合金具有金属特性，如导电性、导热性、延展性等。合金是几种成分熔合在一起形成的，发生的是物理变化，不是化学变化；合金不是几种成分简单地混合而成的。合金中各成分仍保持自己的性质。5、 合金与组成它们的金属的性质比较： 金属熔合了其他金属或非金属后，不仅组成上发生了变化，其内部结构也发生了改变，从而引起性质的变化。因而合金比纯金属具有更广泛的用途。 纯金属与合金性质的比较:合金一般比其组分金属的颜色更鲜艳。合金的硬度一般应高于组成它的金属。合金的熔点一般低于成它的金属。合金的抗腐蚀能力一般强于组成它的金属。合金的导电性、导热性能一般差于组成它的金属。【典例1】【2017年黑龙江省绥化市】人类的生活和生产都离不开金属，铝、铁、铜是人类广泛使用的三种金属，与我们的生活息息相关。（1）生活中常用铜做导线，主要是利用了铜的 。（2）铝制品具有良好抗腐蚀性能的原因是 。（3）为了验证三种金属的活动性顺序，可选择Al、Cu和下列试剂中的 来达到实验目的。（选填字母序号） AAl2(SO4)3溶液 BFeSO4溶液 CCuSO4溶液（4） 请你写出一条保护金属资源的有效途径 。（三）常见金属的化学性质：1、金属和氧气的反应金属在空气中来源:学&科&网在氧气中方程式镁常温下表面逐渐变暗。点燃剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体点燃，剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体2Mg+O22MgO铝常温下，铝表而变暗，生成一层致密氧化膜，保护铝不再被腐蚀点燃。剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成白色固体4Al+3O22Al2O3铁持续加热发红，离火变冷火星四射，放出大量的热，生成黑色固体3Fe+2O2Fe3O4铜加热，生成黑色物质，在潮湿的空气中，生成铜绿而被腐蚀加热，生成黑色固体2Cu+O22CuO金即使在高温也不和氧气反应结论大多数金属都能喝氧气反应，但反应的难易程度和剧烈程度不同2、金属与酸的反应盐酸稀硫酸来源:Zxxk.Com反应现象（两种酸中相同）镁Mg+2HCl=MgCl2+H2Mg+H2SO4=MgSO4+H2反应比较剧烈，产生大量气泡，溶液仍为无色，生成的气体能够燃烧，并且产生淡蓝色火焰铝来源:学科网ZXXK2Al+6HCl=2AlCl3+3H22Al+3H2SO4=Al2(SO4)+3H2来源:学科网ZXXK锌Zn+2HCl=H2+ZnCl2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2反应缓慢，有气泡产生，溶液由无色逐渐变为浅绿色，生成的气体能够燃烧，并且产生淡蓝色火焰铁Fe+2HCl=FeCl2+H2Fe+H2SO4=FeSO4+H2铜不反应不反应无3、金属与盐的反应将锌片、铁丝、铜丝三种金属分别放入硫酸铜溶液、硝酸银溶液、氯化钠溶液中，观察现象CuSO4溶液AgNO3溶液NaCl溶液锌锌表面有一层红色金属析出，溶液由蓝色变为无色Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu锌表面有一层银白色金属析出Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag无变化，不反应铁铁表面有一层红色金属析出，溶液由蓝色变为浅绿色Fe+CuSO4=FeSO4+Cu铁表面有一层银白色金属析出，溶液由无色变为浅绿色Fe+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag无变化，不反应铜无变化，不反应铜表面有一层银白色金属析出，溶液由无色变为蓝色Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag无变化，不反应【典例2】【2017年江苏省淮安市】我国化学家傅鹰教授有一句名言“科学只给我们知识，而历史却给我们智慧”在化学学习中，了解知识的发展历程，可以促进我们正确理解科学本质。（1）我国西汉时期就有“曾青得铁则化为铜”的记载，期中蕴涵的湿法冶铜原理为 （用化学方程式表示）。（2）火药起源于唐朝。为使烟火产生耀眼的白光，可在其火药中加入 （填一种金属名称）。（3）十八世纪，化学家们研究发现某些金属与酸反应能生成一种气体，该气体被喻为“会制造水的物质”，对上述反应原理的认识加快了推翻燃素学说的进程。该气体在空气中燃烧制造水的化学方程式是 。来源:Zxxk.Com（4）现代以来，人们对金属的认识不断深入，助推多种新材料的研制与使用。2017年5月5日我国首架试飞成功的大型客机C919使用了多种新材料，其中有锂铝合金，在飞机制造中使用该材料说明其具有的有点有 （填序号）。 硬度大 密度小 易导电 耐腐蚀重难突破1、（1）一般在金属活动性顺序表中排在氢前面的金属(也叫活泼金属)能置换出酸中的氢;排在氢后面的金属则不能，如铜、银与盐酸、稀硫酸都不反应。（2）浓硫酸和硝酸与金属反应不生成氢气，因为它们有很强的氧化性，与金属反应不生成氢气。（3）在金属活动性顺序表中排在最前面的金属如K、 Na活泼性太强，放入酸溶液中首先跟酸发生置换反应，过M的金属会继续跟水发生剧烈的反应。（4）铁与非氧化性酸反应时，始终生成亚铁盐 (Fe2+)。（5）金属与酸反应后溶液的质量增大。 2、（1）在金属活动性顺序表中，位于前面的金属可以把位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来(K,Ca,Na除外)。相隔越远，反应越容易发生。（2）金属与盐溶液的反应，盐必须能溶于水，不溶性的盐与金属不反应，如AgCl难溶于水，Fe和AgCl不反应。（3）不能用活泼的金属K,Ca,Na，与盐溶液反应，因为K,Ca,Na会先与H2O发生置换反应生成碱和氢气。3、生铁和钢的比较：生铁钢含碳量2%4%0.03%2%其他元素Si、Mn、S、P（少量）Si、Mn等机械性能硬而脆，无韧性坚硬，韧性大，塑性好，有弹性机械加工性质可铸不可锻可铸，可锻，可压延分类白口铁，灰口铁，球墨铸铁碳素钢，合金钢【典例3】【2017年海南省】人类对材料的发现和使用经历了从石器、青铜器、铁器到铝的大规模使用等漫长的征程。请回答：（1）我国最早使用的合金是_；（2）我国是最早采用湿法冶铜的国家。文献记载“胆铜法”：用铁与“胆水”（含CuSO4）反应获得铜。铁与硫酸铜溶液反应的化学方程式为_；（3）下列金属矿物中，可以用来炼铁的是_（填正确选项前的字母）；A赤铜矿（Cu2O） B赤铁矿（Fe2O3） C软锰矿（MnO2）（4）19世纪初，铝的发现得益于电解技术的应用。下图为用铝土矿炼制铝的生产流程。现有含Al2O351%的铝土矿200t，经上述反应后可制得铝_t（假设上述各步反应中，铝元素一共损失10%。计算结果精确到小数点后一位）。二、化学与生活（一）六大营养素蛋白质、糖类、油脂、维生素、无机盐和水（无机盐和水可被人体直接吸收） 蛋白质 1、功能：是构成细胞的基本物质，是机体生长及修补受损组织的主要原料。 成人每天需60-70g 2、存在：动物肌肉、皮肤、毛发、蹄、角的主要成分 植物的种子（如花生、大豆） 3、构成：由多种氨基酸（如丙氨酸、甘氨酸等）构成 4、人体蛋白质代谢 5、几种蛋白质(维持生长发育，组织更新) （1）血红蛋白：由血红素和蛋白质构成 作用：运输O2和CO2的载体 CO中毒机理：血红蛋白与CO结合能力比与O2结合能力强200倍，导致缺氧而死。 吸烟危害：CO、尼古丁、焦油等 （2）酶：生物催化剂 特点：高效性、选择性、专一性 6、蛋白质的变性（不可逆）：破坏蛋白质的结构，使其变质，引起变质的因素 物理：高温、紫外线等 化学：强酸、强碱、甲醛、重金属盐应用：用甲醛水溶液（福尔马林）制作动物标本，使标本长期保存。 糖类 ：是生命活动的主要供能物质（6070） 1、组成：由C、H、O三种元素组成。又叫做碳水化合物 2、常见的糖 （1）淀粉（C6H10O5）n ：存在于植物种子或块茎中。如稻、麦、马铃薯等。 （2）葡萄糖C6H12O6 （人体可直接吸收的糖） （3）蔗糖C12H22O11：主要存在于甘蔗、甜菜中。 生活中白糖、冰糖、红塘中的主要成分是蔗糖 油脂 1、分类：植物油脂：油 动物油脂：脂肪 2、功能：提供大量能量 3、脂肪：维持生命活动的备用能源 糖类和脂肪在人体内经氧化放出热量，为机体活动和维持恒定的体温提