第九单元 金属第一节 常见的金属材料1.1.了解常见金属的物理性质了解常见金属的物理性质2.2.知道金属材料在生活和工农业生产中的重要用途知道金属材料在生活和工农业生产中的重要用途3.3.了解合金的形成及特性了解合金的形成及特性4.4.了解重要的铁矿石和炼铁的基本原理了解重要的铁矿石和炼铁的基本原理奥运会金牌的味道不错！奥运会金牌的味道不错！新 知 导 学哇！好漂亮！哇！好漂亮！金、银金、银这是什么做的？这是什么做的？思考：思考：下列制品都是利用了金属的哪些物理性质？下列制品都是利用了金属的哪些物理性质？1.1.常温下多为固体常温下多为固体（汞为液体）（汞为液体）2.2.具有金属光泽具有金属光泽4.4.具有良好的导电性、导热性、延展性具有良好的导电性、导热性、延展性一、金属的物理性质一、金属的物理性质3.3.多为银白色多为银白色（铜为红色，金为黄色）（铜为红色，金为黄色）5.5.熔沸点较高熔沸点较高6.6.密度和硬度较大密度和硬度较大金属之最金属之最熔点最低的金属熔点最低的金属-汞汞熔点最高的金属熔点最高的金属-钨钨密度最小的金属密度最小的金属-锂锂密度最大的金属密度最大的金属-锇锇硬度最小的金属硬度最小的金属-铯铯硬度最大的金属硬度最大的金属-铬铬延性最好的金属延性最好的金属-铂铂展性最好的金属展性最好的金属-金金地壳中含量最高的金属元素地壳中含量最高的金属元素铝铝目前世界年产量最高的金属目前世界年产量最高的金属铁铁导电、导热性最好的金属导电、导热性最好的金属银银人体中含量最高的金属元素人体中含量最高的金属元素钙钙1.1.什么是合金？什么是合金？ 在某种金属中加热熔合其他金属或非金属而形成的、在某种金属中加热熔合其他金属或非金属而形成的、具有金属特性的混合物，叫做合金。具有金属特性的混合物，叫做合金。2.2.为什么我们使用的金属材料主要是合金，而不是纯金为什么我们使用的金属材料主要是合金，而不是纯金属？属？ 合金与纯金属相比，除具有纯金属的特性外，还具有许合金与纯金属相比，除具有纯金属的特性外，还具有许多比各成分金属或非金属更优良的物理、化学或机械性能。多比各成分金属或非金属更优良的物理、化学或机械性能。如：硬度大、熔点低、密度小、耐磨、耐腐蚀等。如：硬度大、熔点低、密度小、耐磨、耐腐蚀等。二、合金二、合金3.3.使用合金材料是否一定比纯金属材料好？使用合金材料是否一定比纯金属材料好？ 查阅资料，填写下列汽车配件所用的金属或合金，查阅资料，填写下列汽车配件所用的金属或合金，并解释使用这些材料的原因。并解释使用这些材料的原因。汽车配件汽车配件金属或合金金属或合金使用原因使用原因电线芯电线芯汽车外壳汽车外壳灯丝灯丝发动机发动机排气管排气管金属（金属（CuCu）导电能力强导电能力强合金合金强度大，质量轻强度大，质量轻金属钨金属钨熔点高熔点高合金合金耐高温、强度大耐高温、强度大合金合金耐腐蚀耐腐蚀1.1.为什么合金的性能与纯金属有很大的差异呢？为什么合金的性能与纯金属有很大的差异呢？2.2.我们在日常生活中使用的合金有铁合金、铝合金、铜我们在日常生活中使用的合金有铁合金、铝合金、铜合金等，这些合金的组成是什么样的？合金等，这些合金的组成是什么样的？ 金属与合金的结构比较：金属与合金的结构比较：实验探究实验探究 固体的熔点与原子排列是否规整有关。你能否解释固体的熔点与原子排列是否规整有关。你能否解释为什么多数合金的熔点一般比各成分金属的低吗？为什么多数合金的熔点一般比各成分金属的低吗？ 在纯金属内，所有的原子大小相同，排列十分规整。在纯金属内，所有的原子大小相同，排列十分规整。而合金内原子的大小不一，排列没有纯金属那样整齐，而合金内原子的大小不一，排列没有纯金属那样整齐，使得原子之间的相互作用力减小。所以，多数合金的熔使得原子之间的相互作用力减小。所以，多数合金的熔点一般比各成分金属的低。点一般比各成分金属的低。1.1.铁合金铁合金生铁：生铁：钢：钢：含碳量为含碳量为2% 2% 4.3%4.3%含碳量为含碳量为0.03% 0.03% 2%2%生铁的用途生铁的用途: :生铁硬度大、抗压、性脆，可以铸造成型，生铁硬度大、抗压、性脆，可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料。是制造机座、管道的重要材料。钢的用途：钢的用途：有良好的延展性，机械性能好，用于制造机有良好的延展性，机械性能好，用于制造机械和交通工具。械和交通工具。铁合金铁合金钢钢碳素钢：碳素钢：合金钢：合金钢： 如：不锈钢（合金元素为铬如：不锈钢（合金元素为铬CrCr和镍和镍NiNi）低碳钢、中碳钢、高碳钢低碳钢、中碳钢、高碳钢常见的合金常见的合金铜铜合合金金黄铜：（含黄铜：（含Zn 20% Zn 20% 36%36%）青铜：青铜：（含（含Sn 10% Sn 10% 30%30%）白铜：白铜：含含Cu ZnCu Zn耐腐蚀，耐磨，可塑性强，耐腐蚀，耐磨，可塑性强，硬度较小。硬度较小。含含Cu Sn PbCu Sn Pb等等硬而脆，强度大硬而脆，强度大含含Ni ZnNi Zn（少量（少量MnMn）制酒具等制酒具等2.2.铜合金铜合金硬铝硬铝： Cu 40%Cu 40%、 Mg 0.5 % Mg 0.5 % 、 Mn 0.5 % Mn 0.5 % 、 Si 7%Si 7%性能：性能：密度小、强度大、抗腐蚀。密度小、强度大、抗腐蚀。 合金的成分不同，其性质也不相同；如果改变某一合金的成分不同，其性质也不相同；如果改变某一合金元素的含量，合金的性质也会发生改变。合金元素的含量，合金的性质也会发生改变。3.3.铝合金铝合金 世界铝的年产量仅次于铁，居世界铝的年产量仅次于铁，居第二位。铝有较好的延展性，可制第二位。铝有较好的延展性，可制成成0.01mm0.01mm的铝箔，用于包装香烟、的铝箔，用于包装香烟、糖果；铝的密度小和具有抗腐蚀等糖果；铝的密度小和具有抗腐蚀等优良性能，故铝及其合金在电线电优良性能，故铝及其合金在电线电缆工业、飞机、汽车等制造业有广缆工业、飞机、汽车等制造业有广泛的用途。泛的用途。铝及其合金的用途铝及其合金的用途用钛用钛- -镍形状记忆合金制成的人造卫星天线镍形状记忆合金制成的人造卫星天线合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。称为形状记忆合金。被广泛用于被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的天线，做人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正等水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正等医疗材料。医疗材料。低温下低温下4.4.形状记忆合金形状记忆合金钛合金与人体有很好的钛合金与人体有很好的“相容性相容性”，因此可用来制造人造骨。，因此可用来制造人造骨。 被被认认为为是是2121世世纪纪的的重重要要材材料料，它它具具有有很很多多优优良良的的性性能能，如如熔熔点点高高、密密度度小小、可可塑塑性性好好、易易于于加加工工、机机械械性性能能好好等等。尤尤其其是是抗抗腐腐蚀蚀性性能能非非常常好好，即即使使把把它它们们放放在在海海水水中中数数年年，取取出出后后仍仍光光亮亮如如新新，其其抗抗腐腐蚀蚀性性能能远远优优于于不不锈锈钢钢，因因此此被被广广泛泛用用于于火火箭箭、导导弹弹、航天飞机、船舶、化工和通讯设备等。航天飞机、船舶、化工和通讯设备等。钛金属腕表钛金属腕表5.5.钛和钛合金钛和钛合金实验实验1 1 ：合金与纯金属的色泽和硬度的比较合金与纯金属的色泽和硬度的比较金属材料金属材料主要成分主要成分光光泽和和颜色色硬度大小硬度大小对比比黄黄铜片片( (合金合金) )铜、锌铜片片( (纯铜) )铜焊锡( (合金合金) )铅、锡锡锡( (纯锡纯锡) )锡锡结论结论黄色黄色紫红色紫红色银白色银白色灰色灰色黄铜大黄铜大焊锡大焊锡大合金颜色鲜艳，硬度变大。合金颜色鲜艳，硬度变大。实验探究实验探究金属材料金属材料主要成分主要成分熔化速度对熔化速度对比比铅（纯铅）铅（纯铅）铅铅锡（纯锡）锡（纯锡）锡锡 焊锡焊锡（合金）（合金）铅、锡铅、锡慢慢中中快快实验实验2 2：比较焊锡、锡、铅的熔点的高低比较焊锡、锡、铅的熔点的高低结论：结论：合金的熔点比组成它们的纯金属的熔点低。合金的熔点比组成它们的纯金属的熔点低。磁铁矿（主要成分磁铁矿（主要成分FeFe3 3O O4 4）赤铁矿（主要成分赤铁矿（主要成分FeFe2 2O O3 3）菱铁矿（主要成分菱铁矿（主要成分FeCOFeCO3 3）常见的常见的铁矿石铁矿石黄铁矿（主要成分黄铁矿（主要成分FeSFeS2 2) )三、金属矿物及其冶炼三、金属矿物及其冶炼常见的矿物：铝土矿、钾长石、明矾石常见的矿物：铝土矿、钾长石、明矾石赤铁矿赤铁矿 磁铁矿磁铁矿 菱铁矿菱铁矿 黄铁矿黄铁矿 铁矿石是怎样炼成铁的呢？让我们通过实验来研究铁矿石是怎样炼成铁的呢？让我们通过实验来研究铁冶炼的化学原理。铁冶炼的化学原理。一氧化碳与氧化铁的反应一氧化碳与氧化铁的反应活动天地活动天地实验原理实验原理实验步骤实验步骤实验现象实验现象实验应注意哪些问题？（先加热还是先通气？实实验应注意哪些问题？（先加热还是先通气？实验完毕是先停止加热吗？）验完毕是先停止加热吗？）实验尾气如何处理？（一氧化碳有毒，实验完毕实验尾气如何处理？（一氧化碳有毒，实验完毕的尾气怎么处理？）的尾气怎么处理？）一氧化碳还原氧化铁实验一氧化碳还原氧化铁实验实验原理：实验原理：实验操作：实验操作：1.1.按上图组装仪器，并检查气密性按上图组装仪器，并检查气密性2.2.把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中，轻轻转把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中，轻轻转 动动 ，使氧化铁粉末均匀地附在玻璃管内壁上，使氧化铁粉末均匀地附在玻璃管内壁上FeFe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3CO + 3CO = 2Fe + 3CO2 2高温高温3.3.把硬质玻璃管接入装置系统中，把硬质玻璃管接入装置系统中，先通入一氧化碳先通入一氧化碳气气体排气；待排尽后，体排气；待排尽后，点燃酒精喷灯点燃酒精喷灯，并观察装置中所，并观察装置中所发生的变化发生的变化4.4.当红棕色粉末已转变成黑色后，当红棕色粉末已转变成黑色后，先停止加热先停止加热，再通，再通一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却。一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却。 将产生的气体通入到澄清石灰水中，澄清石灰水变将产生的气体通入到澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，则生成二氧化碳：浑浊，则生成二氧化碳：COCO2 2+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=CaCO=CaCO3 3+H+H2 2O O ；红色粉末变黑色，用磁铁检验，证明黑色粉末为；红色粉末变黑色，用磁铁检验，证明黑色粉末为铁。铁。（若用一氧化碳还原四氧化三铁，应将生成的黑色（若用一氧化碳还原四氧化三铁，应将生成的黑色粉末加入盐酸中，若有气体生成，则证明有铁生成。由粉末加入盐酸中，若有气体生成，则证明有铁生成。由于四氧化三铁也有磁性，不能用磁铁吸引的方法检验。）于四氧化三铁也有磁性，不能用磁铁吸引的方法检验。） 红色红色（氧化铁）粉末逐渐变成黑色，同时（氧化铁）粉末逐渐变成黑色，同时澄清的石灰水逐渐澄清的石灰水逐渐变浑浊变浑浊。实验现象：实验现象：问题讨论：问题讨论：1.1.如何判断反应中生成了什么物质？如何判断反应中生成了什么物质？收集尾气，防止污染空气收集尾气，防止污染空气 2.2.装置中右边的小气球起什么作用？装置中右边的小气球起什么作用？3.3.石灰水的作用有哪些？石灰水的作用有哪些？ 澄清石灰水用来检验生成物二氧化碳，并吸收二澄清石灰水用来检验生成物二氧化碳，并吸收二氧化碳便于处理尾气氧化碳便于处理尾气 注意事项：注意事项：1.1.一氧化碳还原氧化铁是在封闭的硬质玻璃管一氧化碳还原氧化铁是在封闭的硬质玻璃管中进行的，中进行的，先通一氧化碳先通一氧化碳，可以，可以把管内的空气把管内的空气排出排出，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。2.2.实验完毕实验完毕先停止加热先停止加热，还要，还要继续通入一氧化继续通入一氧化碳直到玻璃管冷却碳直到玻璃管冷却。防止高温的条件下，生成。防止高温的条件下，生成的铁再被氧化。的铁再被氧化。实验改进：实验改进：可将上述装置除尾气的部分，改成用酒精灯燃烧的方可将上述装置除尾气的部分，改成用酒精灯燃烧的方法法把尾气烧掉，防止污把尾气烧掉，防止污染空气染空气 Fe Fe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3CO + 3CO = 2Fe + 3CO2 2高温高温化学上把含氧化合物中的氧被夺去的反应叫做还原反化学上把含氧化合物中的氧被夺去的反应叫做还原反应。应。工业上采用电解法冶炼铝，反应的化学方程式为：工业上采用电解法冶炼铝，反应的化学方程式为：2Al2Al2 2O O3 3 = 4Al + 3O = 4Al + 3O2 2 通电通电【典例典例1 1】下表列出的是一种金属的部分性质：下表列出的是一种金属的部分性质：根据所列出的该金属的性质，该金属可用于制造根据所列出的该金属的性质，该金属可用于制造 ，因，因为它既为它既 ，又，又 。由于其密度。由于其密度仅约为铁的三分之一，所以它的合金是制造飞机机身的重要仅约为铁的三分之一，所以它的合金是制造飞机机身的重要材料。要成为飞机机身材料，其合金的性质至少应在材料。要成为飞机机身材料，其合金的性质至少应在 方面比它的纯金属有明显的提高。方面比它的纯金属有明显的提高。导线导线知识点一、金属与合金的性质知识点一、金属与合金的性质硬度硬度密度密度熔点熔点导电性性导热性性延展性延展性较软2.70g2.70gcmcm-3-3660660优良良优良良优良良有优良的导电性有优良的导电性有优良的延展性有优良的延展性硬度硬度经 典 例 题知识点二、炼铁知识点二、炼铁【典例典例2 2】（1 1）磁铁矿的主要成分是：）磁铁矿的主要成分是： （填化学式）。（填化学式）。（2 2）写出）写出COCO与与FeFe2 2O O3 3在高温条件下反应的化学方程式在高温条件下反应的化学方程式_。FeFe3 3O O4 4FeFe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3CO + 3CO = 2Fe + 3CO2 2高温高温1. 1. 菜刀用铁制而不用铅制的原因是（菜刀用铁制而不用铅制的原因是（ ）A.A.铁的硬度大，铅的硬度小铁的硬度大，铅的硬度小 B.B.铁的熔点高，铅的熔点低铁的熔点高，铅的熔点低C.C.铁的密度大，铅的密度小铁的密度大，铅的密度小 D.D.铁的导电性好，铅的导电性差铁的导电性好，铅的导电性差A A知 能 训 练2. 2. 铜能够制成铜片或拉成铜丝，是因为铜具有良好的铜能够制成铜片或拉成铜丝，是因为铜具有良好的 （ ）A A导热性导热性 B B导电性导电性 C C延展性延展性 D D金属活动性金属活动性3. 3. 鞍钢集团全力支持上海世博会，为上海虹桥交通枢纽建设鞍钢集团全力支持上海世博会，为上海虹桥交通枢纽建设提供提供4.74.7万吨精品钢材。关于钢的说法不正确的是（万吨精品钢材。关于钢的说法不正确的是（ ）A A钢是纯净物钢是纯净物 B B钢是铁合金钢是铁合金C C钢的含碳量低于生铁钢的含碳量低于生铁 D D钢的性能优于生铁钢的性能优于生铁C CA A5. 5. 以下金属的用途主要是利用了金属的什么性质？以下金属的用途主要是利用了金属的什么性质？ 用铜和铝制造导线和电缆用铜和铝制造导线和电缆 . . 用钨制成灯丝用钨制成灯丝 。钨的熔点高钨的熔点高铜和铝具有铜和铝具有导电性导电性4.4.有关合金的叙述不正确的是有关合金的叙述不正确的是( )( )A.A.合金的熔点一般比它的各成分金属的熔点低合金的熔点一般比它的各成分金属的熔点低B.B.合金的硬度和强度一般比纯金属高合金的硬度和强度一般比纯金属高C.C.合金一定是金属和金属熔合而成的物质合金一定是金属和金属熔合而成的物质D.D.硬铝、黄铜和钢均为合金硬铝、黄铜和钢均为合金C C1.1.大多数金属具有共同的物理性质，如具有金属光泽、大多数金属具有共同的物理性质，如具有金属光泽、可以导电和导热、延展性良好等；可以导电和导热、延展性良好等；2.2.合金是在一种金属中加热熔合其他金属或非金属而形合金是在一种金属中加热熔合其他金属或非金属而形成的具有金属特性的物质；成的具有金属特性的物质；3.3.工业炼铁的主要化学反应原理是：工业炼铁的主要化学反应原理是：FeFe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3CO + 3CO = 2Fe + 3CO2 2高温高温课 堂 小 结人生伟业的建立，不在能知，乃在能行。