第八單元金屬和金屬材料課題1 金屬材料
知識點1:金屬材料及其發展史
1.金屬材料
金屬材料
2.金屬材料的發展史
知識點2:金屬的物理性質及其用途
1.金屬的物理性質
(1)幾種常見金屬的物理性質見表1:
(2)金屬的特性
金屬除具有一些共同的物理性質外,不同的金屬又有各自的特性。
①顏色:大多數金屬為銀白色,而銅卻呈紫紅色,金呈黃色。
②狀態:常溫下,大多數金屬為固體,而汞卻為液體。
③導電性:銀、銅、鋁(由強到弱)是導電性很強的金屬。
④熔點:鎢的熔點最高,汞的熔點最低。
⑤硬度:鉻的硬度最大,而鈉、鉀等較軟,可以用小刀切割。
⑥密度:鋰、鈉、鉀等的密度比水的小,其他大多數金屬的密度比水的大,其中密度最大的金屬是鋨。
2.金屬的用途
金屬在生活、生產中有著非常廣泛的用途,根據不同的用途選用不同效能的金屬,如表2所示:
由表2中的內容可知,物質的性質決定物質的用途,而物質的用途又反映了物質的性質。金屬的性質在很大程度上決定了它們的用途,但這不是唯一的決定因素。在考慮物質的用途時,還要考慮**、資源、製品是否美觀、使用是否便利以及廢料是否易於**和對環境的影響等多種因素,例如,銀的導電性強,但它在自然界中的含量少,**昂貴,故不宜做導線。
巧記速記1.金屬特性:****紫紅銅,多數固體液體汞。2.金屬共性:導電導熱延展性,金屬光澤在表面。
知識點3:合金
合金拓展延伸1.合金是金屬與金屬(或非金屬)組成的混合物。2.製造合金的過程是熔合,而不是化合,也不是簡單的混合,該過程發生物理變化,組成合金的各物質仍保持各自的性質。
知識點4:鐵合金
生鐵和鋼是鐵的合金,生鐵和鋼的比較見表4。
拓展延伸1.生鐵和鋼的主要成分都是鐵,它們的許多效能不同,主要是由於含碳量不同。一般來說,含碳量越高,硬度越大;含碳量越低,韌性越好。
2.在鋼中加入一種或幾種其他元素製成的合金鋼,具有特殊的效能。如不鏽鋼是在普通鋼中加入了一定量的鉻、鎳等金屬,使它具有很好的抗腐蝕效能。
知識點5:其他幾種常見合金
1.幾種常見合金的主要成分、效能和用途(見表5)。
2.鈦和鈦合金
鈦和鈦合金被認為是21世紀的重要金屬材料,它們具有很多優良的效能。其性質和用途如下:
(1)性質:熔點高、密度小(鈦的密度僅為4.5 g/cm3),可塑性好、易於加工、機械效能好,抗腐蝕效能非常好,與人體有很好的相容性。
(2)用途:火箭、飛彈、太空梭、船舶、化工和通訊裝置、人造骨等。
第八單元金屬和金屬材料課題2 金屬的化學性質
知識點1:常見金屬與氧氣的反應
大多數金屬能與氧氣反應,但反應的難易和劇烈程度不同,金屬越活潑,越易與氧氣反應,同等條件下反應越劇烈。常見金屬在空氣及氧氣中的反應現象及化學方程式如表1所示:
1.鋁在常溫下易與空氣中的氧氣發生緩慢氧化,在其表面形成一層緻密的氧化物薄膜,從而阻止鋁進一步被氧化,因此,鋁具有很好的抗腐蝕性。
2.「真金不怕火煉」是指金的化學性質很穩定,即使在高溫時也不與氧氣反應。
拓展延伸根據金屬與氧氣反應的條件和反應的劇烈程度,可判斷金屬的活動性強弱。條件分三種:①常溫、②加熱(或點燃)、③高溫。條件越容易說明金屬活動性越強。
知識點2:金屬與酸的反應
實驗設計
1.實驗目的:通過實驗**金屬與鹽酸、稀硫酸的反應劇烈程度。
2.實驗用品及器材:試管、鑷子、鎂條、鋅粒、鐵釘、銅片、稀鹽酸、稀硫酸等。
3.實驗步驟:(1)在試管裡放入兩小塊鎂,加入5 ml稀鹽酸,將燃著的小木條放在試管口,觀察現象,並判斷反應後生成了什麼氣體。
(2)參照上述實驗步驟,分別向放有兩小塊鋅、鐵或銅的試管中加入稀鹽酸,觀察現象,比較反應的劇烈程度。如果有氣體生成,判斷生成的是什麼氣體。
(3)用稀硫酸代替稀鹽酸進行上述實驗,並比較發生的現象。
分析論證
4.實驗現象:觀察到的現象及反應的化學方程式如表2所示。
5.實驗結論:鎂、鋅、鐵三種金屬都能與鹽酸和稀硫酸反應,反應後都生成氫氣,但反應的劇烈程度不同;銅與鹽酸和稀硫酸不反應,所以鎂、鋅、鐵的金屬活動性比銅強。
實驗點撥
1.銅等金屬不能與鹽酸(或稀硫酸)反應,說明該金屬的活動性弱。
2.有些金屬雖然能與鹽酸(或稀硫酸)反應,但不同金屬反應的劇烈程度不同,可根據冒出氣泡的快慢來判斷金屬活動性的強弱。
3.鐵與鹽酸、稀硫酸反應時生成+2價鐵的化合物,讀作「亞鐵」,如氯化亞鐵(fecl2)、硫酸亞鐵(feso4)。它們的溶液均為淺綠色。
知識點3:金屬與金屬化合物溶液反應
實驗設計
1.實驗目的:通過實驗**金屬與某些金屬化合物溶液的反應情況。
2.實驗用品及器材:試管、砂紙、鋁絲、銅絲、cuso4溶液、agno3溶液、al2(so4)3溶液等。
3.實驗步驟:(1)把一根用砂紙打磨過的鋁絲浸入硫酸銅溶液中,過一會兒後取出,觀察現象。
(2)把一根潔淨的銅絲浸入硝酸銀溶液中,過一會兒後取出,觀察現象。(3)把一根潔淨的銅絲浸入硫酸鋁溶液中,過一會兒後取出,觀察現象。
分析論證
4.實驗現象:觀察到的現象及發生反應的化學方程式如表3所示。
5.實驗結論:鋁能跟硫酸銅溶液反應,銅能跟硝酸銀溶液反應,但銅不能跟硫酸鋁溶液反應,說明鋁的活動性比銅強,銅的活動性比銀強。
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