第八单元第八单元金属和金属材料金属和金属材料知识脉络知识脉络金金属属材材料料纯金属纯金属物理物理性质：性质：常温下一般为固态（汞液态），有金属光泽。大多数呈银白常温下一般为固态（汞液态），有金属光泽。大多数呈银白色（铜紫红，金黄色），有良好的导电性、导热性、延展性色（铜紫红，金黄色），有良好的导电性、导热性、延展性化学化学性质性质1、大多数金属可与氧气反应，如：、大多数金属可与氧气反应，如： 3、金属、金属 + 盐盐 金属金属 + 盐盐 Fe + CuSO4 Cu + FeSO4 分类分类真真金金不怕火炼，化学性质高温下稳定不怕火炼，化学性质高温下稳定金属资源的金属资源的利用和保护利用和保护 O2和和H2O 铁：铁：常温下生锈常温下生锈 Fe Fe2O3 高温下燃烧高温下燃烧 3Fe + 2O2 Fe3O4 点燃点燃 铜铜: 常温下常温下 2Cu+H2O+O2+CO2 Cu2(OH)2CO3 加热时加热时2Cu + O2 2CuO 铝、锌：铝、锌：常温下表面有一层致密的氧化（常温下表面有一层致密的氧化（Al2O3）薄膜）薄膜燃烧生成燃烧生成Al2O3粉末粉末4Al + 3O2 2Al2O3 点燃点燃 2、金属、金属 + 酸酸 盐盐 + 氢气氢气 Zn + H2SO4 ZnSO4+ H2定义：由一种金属跟其他一种或几种金属（或金属与非定义：由一种金属跟其他一种或几种金属（或金属与非 金属）金属） 一起熔合而成的具有金属特性的物质。一起熔合而成的具有金属特性的物质。特性：特性：一般硬度比各组分金属大，强度高，抗腐蚀性能更好。一般硬度比各组分金属大，强度高，抗腐蚀性能更好。 合金的熔点比各组分金属低。合金的熔点比各组分金属低。种类种类合金合金铜合金：黄铜（铜、锌）、青铜（铜、锡）铜合金：黄铜（铜、锌）、青铜（铜、锡）铝合金：硬铝（铝、铜、镁、硅）铝合金：硬铝（铝、铜、镁、硅）钛合金：碳、氮、氢、氧等）钛合金：碳、氮、氢、氧等）铁合金铁合金铁合金铁合金生铁生铁钢（含碳钢（含碳0.03% 2%） (含碳含碳2%4.3%)白口铁（炼钢）白口铁（炼钢）灰口铁（做铸铁件）灰口铁（做铸铁件）球墨铸铁（做铸铁件、在某些场合可代替钢）球墨铸铁（做铸铁件、在某些场合可代替钢）碳素钢：机器零件、刀具、模具等碳素钢：机器零件、刀具、模具等合金钢合金钢不锈钢不锈钢成份：铁、铬、镍成份：铁、铬、镍 、碳、碳用途：医疗器械、炊具等用途：医疗器械、炊具等锰钢锰钢成份：铁、锰、碳成份：铁、锰、碳用途：钢轨、坦克、装用途：钢轨、坦克、装甲、轴承甲、轴承钨钢钨钢成份：铁、钨、碳成份：铁、钨、碳用途：用途： 刀具、冲击钻钻头刀具、冲击钻钻头（特种钢）（特种钢）（普通钢）（普通钢）硅钢硅钢用途：电机、发电机、变压器铁芯用途：电机、发电机、变压器铁芯性能：抗腐蚀性能好性能：抗腐蚀性能好性能：韧性好、硬度性能：韧性好、硬度大大性能：硬度大、耐高温性能：硬度大、耐高温性能：导磁性能好性能：导磁性能好成份：铁、硅、碳成份：铁、硅、碳机械性能：硬而脆机械性能：硬而脆机械加工方式：可铸造、不可锻造、不可压延机械加工方式：可铸造、不可锻造、不可压延 种类种类机械性能：韧性好，硬度大机械性能：韧性好，硬度大机械加工方式：可铸、可锻、可压延机械加工方式：可铸、可锻、可压延 种类种类车床车床 金属的冶炼金属的冶炼 热还原法（如：热还原法（如：Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2）电解法（如：电解法（如：2NaCl 2Na + Cl2） 湿法冶金（如：湿法冶金（如： Fe + CuSO4 Cu + FeSO4）高温高温通电通电 实例实例（炼铁）（炼铁） 在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳在高温下，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。把铁从铁矿石里还原出来。 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2铁矿石：赤铁矿石（铁矿石：赤铁矿石（Fe2O3） 、磁铁矿石（、磁铁矿石（Fe3O4）等）等 利利用用和和保保护护金金属属资资源源的的高温高温方法方法 焦炭：做燃料，以提高炉温焦炭：做燃料，以提高炉温 及制备还原剂一氧化碳的原料及制备还原剂一氧化碳的原料 空气：提供氧气做助燃剂空气：提供氧气做助燃剂 石灰石：用高温分解得到的生石灰将坚硬的石灰石：用高温分解得到的生石灰将坚硬的 SiO2转变成疏松的炉渣转变成疏松的炉渣CaSiO3除去除去 金属的腐蚀金属的腐蚀 铜生铜绿：铜生铜绿：2Cu + O2 + H2O + CO2 Cu2(OH)2CO3 原因：金属一般与水、氧气、二氧化碳、酸、碱、盐等作用而腐蚀原因：金属一般与水、氧气、二氧化碳、酸、碱、盐等作用而腐蚀铁的锈蚀铁的锈蚀 生锈的条件：铁与生锈的条件：铁与O2、H2O接触接触 铁锈的主要成分：铁锈的主要成分：Fe2O3XH2O 防止铁制品防止铁制品生锈的措施生锈的措施 保持铁制品表面的清洁、干燥保持铁制品表面的清洁、干燥 表面涂保护膜：如涂油、刷漆、表面涂保护膜：如涂油、刷漆、 电镀、搪瓷、烤蓝等电镀、搪瓷、烤蓝等制成不锈钢制成不锈钢实例实例 设备：炼铁高炉设备：炼铁高炉金属资源的保护金属资源的保护原料原料原理原理金属资源的保护金属资源的保护保护途径保护途径防止金属腐蚀防止金属腐蚀 回收利用废旧金属回收利用废旧金属 有计划、合理开采矿物有计划、合理开采矿物 寻找金属的代用品寻找金属的代用品 意义：节约金属资源，减少环境污染意义：节约金属资源，减少环境污染