金属与金属材料课件.ppt
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1、诱思探究1.1.铝、铁等金属在地壳中的含量远大于铜。为什么人们使铝、铁等金属在地壳中的含量远大于铜。为什么人们使用铜器的历史更长久?用铜器的历史更长久?提示:提示:铝、铁等均为较活泼金属,难冶炼,所以使用历史铝、铁等均为较活泼金属,难冶炼,所以使用历史短,而铜的熔点较低,冶炼方便,成为人类在生产、生活短,而铜的熔点较低,冶炼方便,成为人类在生产、生活中最早使用的金属。中最早使用的金属。2.2.结合合金的组成和性质,探究以下问题。结合合金的组成和性质,探究以下问题。(1 1)生铁、钢、不锈钢都是铁合金,它们的主要区别是什么)生铁、钢、不锈钢都是铁合金,它们的主要区别是什么?提示:提示:组成上的差
2、别:含碳量高的是生铁,含碳量低的是钢,组成上的差别:含碳量高的是生铁,含碳量低的是钢,在普通钢里加入铬、镍等元素后就是不锈钢。在普通钢里加入铬、镍等元素后就是不锈钢。(2 2)不锈钢为什么不生锈?)不锈钢为什么不生锈?提示:提示:不锈钢是在普通钢的基础上,加入不锈钢是在普通钢的基础上,加入12%12%以上的铬及少量以上的铬及少量镍等炼成的特种钢,铬镍能使钢材表面形成致密的氧化膜,镍等炼成的特种钢,铬镍能使钢材表面形成致密的氧化膜,从而防止铁与外界物质接触,变得耐腐蚀。从而防止铁与外界物质接触,变得耐腐蚀。【例【例1 1】下列关于金属材料的说法正确的是】下列关于金属材料的说法正确的是A.A.黑色
3、金属就是指外观呈黑色的金属单质或合金黑色金属就是指外观呈黑色的金属单质或合金B.B.合金具有优良的性能,所以在工农业生产和日常生活中合金具有优良的性能,所以在工农业生产和日常生活中用到的金属材料全部都是合金用到的金属材料全部都是合金C.C.目前世界上用量最大的合金是铁合金目前世界上用量最大的合金是铁合金D.D.不锈钢是在普通钢的表面镀上一层铬、镍合金不锈钢是在普通钢的表面镀上一层铬、镍合金【解答】【解答】选选C C。金属除铜、金之外,外观均呈银白色,黑色金属中铁、铬、金属除铜、金之外,外观均呈银白色,黑色金属中铁、铬、镍外观也是银白色的;合金通常具有优于成分金属的特性,镍外观也是银白色的;合金
4、通常具有优于成分金属的特性,但生产生活中也常使用纯金属,如用纯铜做导线、纯金首但生产生活中也常使用纯金属,如用纯铜做导线、纯金首饰等;不锈钢是在普通钢的基础上加入铬镍等元素,而不饰等;不锈钢是在普通钢的基础上加入铬镍等元素,而不是仅加在表层。是仅加在表层。【变式训练】下列有关金属及其合金的说法不正确的是【变式训练】下列有关金属及其合金的说法不正确的是()()A.A.目前我国流通的硬币是由合金材料制造的目前我国流通的硬币是由合金材料制造的B.B.生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加C.C.镁在空气中燃烧发出耀眼的白光,可用于制作照明弹镁在空气中燃烧发出耀眼
5、的白光,可用于制作照明弹D.D.日用铝制品表面覆盖着氧化膜,对内部金属起保护作用日用铝制品表面覆盖着氧化膜,对内部金属起保护作用【解析】【解析】选选B B。金属硬币都是由合金材料制成的,金属硬币都是由合金材料制成的,A A正确;生铁中的含碳量比正确;生铁中的含碳量比普通钢中的高,不锈钢主要是在钢中加入镍、铬元素,普通钢中的高,不锈钢主要是在钢中加入镍、铬元素,B B错误;错误;镁燃烧能发出强光,镁燃烧能发出强光,C C正确;铝表面的氧化膜致密、稳定,正确;铝表面的氧化膜致密、稳定,D D正确。正确。1.1.关于金属的性质关于金属的性质金属种类较多,因此有些性质差异较大,如熔点、密度等;金属种类
6、较多,因此有些性质差异较大,如熔点、密度等;但是也有一些通性,如都有金属光泽,较好的导电、导热但是也有一些通性,如都有金属光泽,较好的导电、导热性和延展性等。性和延展性等。2.2.金属材料的分类金属材料的分类金属材料的分类方法有很多:可以根据密度分为轻金属和金属材料的分类方法有很多:可以根据密度分为轻金属和重金属;也可以根据含量分常见金属和稀有金属等。黑色重金属;也可以根据含量分常见金属和稀有金属等。黑色金属和有色金属只是在冶金工业上的一种分法。金属和有色金属只是在冶金工业上的一种分法。1.1.为什么金、银、铜可作为货币金属?为什么金、银、铜可作为货币金属?提示:提示:因为它们化学性质稳定,在
7、地壳中含量少,因此长因为它们化学性质稳定,在地壳中含量少,因此长期作为货币金属进行流通或被制成高贵的装饰品。期作为货币金属进行流通或被制成高贵的装饰品。2.2.铜与氧气反应生成氧化铜,与硫反应生成硫化亚铜,试铜与氧气反应生成氧化铜,与硫反应生成硫化亚铜,试从氧化还原反应的角度探究这两个反应的异同。从氧化还原反应的角度探究这两个反应的异同。提示:提示:在这两个反应中,铜均是做还原剂,氧气或硫做氧在这两个反应中,铜均是做还原剂,氧气或硫做氧化剂,由于氧气的氧化性强于硫,因此在与铜反应时,氧化剂,由于氧气的氧化性强于硫,因此在与铜反应时,氧气可以将铜氧化成气可以将铜氧化成+2+2价,而硫仅能将铜氧化
8、为价,而硫仅能将铜氧化为+1+1价。价。【例【例2 2】氧化铜有多种用途,如用作玻璃着色剂、油类脱硫】氧化铜有多种用途,如用作玻璃着色剂、油类脱硫剂等。为获得纯净的氧化铜以探究其性质,某同学用工业剂等。为获得纯净的氧化铜以探究其性质,某同学用工业硫酸铜硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质含硫酸亚铁等杂质)进行如下实验:进行如下实验:(1 1)制备氧化铜)制备氧化铜步骤步骤是除掉其中不溶性杂质。先将工业硫酸铜溶于过是除掉其中不溶性杂质。先将工业硫酸铜溶于过量硫酸中,然后接下来的操作是量硫酸中,然后接下来的操作是_。步骤步骤的目的是除铁。操作是:滴加的目的是除铁。操作是:滴加H H2 2O O2 2溶液,稍加
9、热;溶液,稍加热;当当FeFe2+2+完全转化为完全转化为FeFe3+3+后,慢慢加入后,慢慢加入CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3粉末,搅拌,粉末,搅拌,使溶液使溶液pH=3.5pH=3.5;加热煮沸一段时间,;加热煮沸一段时间,FeFe3+3+即全部转化为沉淀,即全部转化为沉淀,过滤,用稀硫酸酸化滤液至过滤,用稀硫酸酸化滤液至pH=1pH=1。加入。加入CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3粉末的粉末的目的是目的是_。步骤步骤的目的是得到的目的是得到CuSOCuSO4 45H5H2 2O O晶体。操作是晶体。操作是_,过滤,加热烘干。过滤,加热烘干。(2 2)探
10、究氧化铜的性质)探究氧化铜的性质将制取的纯净氧化铜加强热,结果得到红色的固体,反应将制取的纯净氧化铜加强热,结果得到红色的固体,反应的方程式是的方程式是_。【解答】【解答】本题以学生熟悉的氧化铜为依托考查固体物质的本题以学生熟悉的氧化铜为依托考查固体物质的制备及氧化铜性质。制备及氧化铜性质。(1 1)步骤)步骤的目的是除去不溶性杂质。操作是过滤除去不的目的是除去不溶性杂质。操作是过滤除去不溶性杂质;加入溶性杂质;加入CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3粉末的原因是与过量的酸反应,粉末的原因是与过量的酸反应,调整溶液的调整溶液的pHpH。步骤。步骤的目的是得到的目的是得到CuSOC
11、uSO4 45H5H2 2O O晶体。操晶体。操作时先加热蒸发溶剂,当有固体物质析出时,冷却结晶,作时先加热蒸发溶剂,当有固体物质析出时,冷却结晶,过滤,加热烘干。过滤,加热烘干。(2 2)氧化铜在高温下分解生成红色的氧化亚铜。)氧化铜在高温下分解生成红色的氧化亚铜。答案:答案:(1 1)过滤过滤与过量的酸反应,调整溶液的与过量的酸反应,调整溶液的pHpH将硫酸铜溶液加热蒸发至有晶体出现时,停止加热将硫酸铜溶液加热蒸发至有晶体出现时,停止加热(2 2)4CuO 2Cu4CuO 2Cu2 2O+OO+O2 2高温高温=【互动探究】上述步骤【互动探究】上述步骤中,除了加入中,除了加入CuCu2 2
12、(OH)(OH)2 2COCO3 3之外,还之外,还可以加入什么物质?可以加入什么物质?提示:提示:加入加入CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3粉末的目的是与多余的酸反应,又不粉末的目的是与多余的酸反应,又不会引入新杂质,因此还可以加入会引入新杂质,因此还可以加入CuCOCuCO3 3、Cu(OH)Cu(OH)2 2或或CuOCuO等。等。金属铜的性质金属铜的性质(1 1)铜有着良好的物理性能,除了大量用于电气行业,在)铜有着良好的物理性能,除了大量用于电气行业,在新型高科技领域也有很好的应用前景。新型高科技领域也有很好的应用前景。(2 2)铜属于较不活泼的金属,常温下除与浓硝酸
13、反应之外,)铜属于较不活泼的金属,常温下除与浓硝酸反应之外,很难与其他物质发生反应,但在加热条件下也可以与浓硫很难与其他物质发生反应,但在加热条件下也可以与浓硫酸、稀硝酸等氧化性酸以及氧气、氯气、硫等非金属单质酸、稀硝酸等氧化性酸以及氧气、氯气、硫等非金属单质反应。反应。金属单质的通性金属单质的通性大多数金属可以与氧气、氯气等非金属单质以及酸、盐等大多数金属可以与氧气、氯气等非金属单质以及酸、盐等物质发生反应,在反应中金属原子失去电子表现还原性。物质发生反应,在反应中金属原子失去电子表现还原性。探究探究:1.1.金属都能与酸反应放出氢气吗?金属都能与酸反应放出氢气吗?如果不是,请以金属活动性顺
14、序表中各金属为例探究金属如果不是,请以金属活动性顺序表中各金属为例探究金属和酸反应有哪几种类型。和酸反应有哪几种类型。提示:提示:以金属活动性顺序表中各金属为例以金属活动性顺序表中各金属为例(1)(1)金属与非氧化性酸金属与非氧化性酸(盐酸、稀硫酸盐酸、稀硫酸)反应反应氢前金属能置换酸中的氢,生成盐和氢气氢前金属能置换酸中的氢,生成盐和氢气氢后金属不能发生反应氢后金属不能发生反应整合突破(2)(2)金属与氧化性酸金属与氧化性酸(浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸)反应反应金属与氧化性酸发生氧化还原反应,生成盐、水和气体,金属与氧化性酸发生氧化还原反应,生成盐、水和气体,但气体不是氢气
15、,而是含氧酸的还原产物,其中硫酸还原产但气体不是氢气,而是含氧酸的还原产物,其中硫酸还原产物是物是SOSO2 2,浓硝酸还原产物是,浓硝酸还原产物是NONO2 2,稀硝酸还原产物是,稀硝酸还原产物是NONO。PtPt、AuAu只能溶于王水只能溶于王水常温下,浓硫酸、浓硝酸使常温下,浓硫酸、浓硝酸使FeFe、AlAl表面生成致密氧化膜,表面生成致密氧化膜,而不生成而不生成H H2 2,即表面发生,即表面发生“钝化钝化”。2.2.金属与金属的盐溶液反应时,一定可以置换出金属单质金属与金属的盐溶液反应时,一定可以置换出金属单质吗?请举实例说明。吗?请举实例说明。提示:提示:不一定。不一定。活泼金属活
16、泼金属K K、CaCa、NaNa放入盐溶液中,首先放入盐溶液中,首先与水发生置换反应,生成碱和氢气;所生成的碱再与盐发与水发生置换反应,生成碱和氢气;所生成的碱再与盐发生复分解反应。生复分解反应。如:如:NaNa投入投入CuSOCuSO4 4溶液中的有关反应:溶液中的有关反应:2Na2Na2H2H2 2O=2NaOHO=2NaOHH H2 22NaOH2NaOHCuSOCuSO4 4=Cu(OH)=Cu(OH)2 2NaNa2 2SOSO4 4一般是活泼金属和不活泼金属的盐溶液反应,生成不溶性一般是活泼金属和不活泼金属的盐溶液反应,生成不溶性碱、氢气和盐。碱、氢气和盐。MgMg和和MgMg以后
17、的金属,一般发生以后的金属,一般发生“活泼活泼”金属单质金属单质(前面金前面金属属)将后面的金属从盐溶液中置换出来;如:将后面的金属从盐溶液中置换出来;如:Fe+CuSOFe+CuSO4 4 =FeSO=FeSO4 4CuCu。特殊反应特殊反应如:如:CuCu2FeCl2FeCl3 3=2FeCl=2FeCl2 2CuClCuCl2 2Fe+2FeClFe+2FeCl3 3=3FeCl=3FeCl2 2。3.3.除上述常见的与酸、盐的反应外,金属单质还可以与哪除上述常见的与酸、盐的反应外,金属单质还可以与哪些物质反应?些物质反应?提示:提示:(1)Al(1)Al和强碱溶液发生反应,生成盐和氢气
18、:和强碱溶液发生反应,生成盐和氢气:2Al2Al2NaOH2NaOH6H6H2 2O=2NaO=2NaAl(OH)Al(OH)4 43H3H2 2(2)(2)某些金属与氧化物反应某些金属与氧化物反应MgMg与与COCO2 2发生置换反应,生成黑、白色两种粉末。发生置换反应,生成黑、白色两种粉末。2Mg2MgCOCO2 2 2MgO 2MgOC CAlAl和其他金属氧化物发生铝热反应放出大量热。和其他金属氧化物发生铝热反应放出大量热。如:如:8Al8Al3Fe3Fe3 3O O4 4 4Al 4Al2 2O O3 39Fe9Fe高温高温=点燃点燃=(3)(3)金属与非金属金属与非金属(S(S、O
19、 O2 2、ClCl2 2等等)反应反应金属越活泼,越易发生化合,如:金属越活泼,越易发生化合,如:2Na+S=Na2Na+S=Na2 2S S,Fe+S FeSFe+S FeS,2Cu2CuS CuS Cu2 2S SAuAu、PtPt难与非金属直接发生反应。难与非金属直接发生反应。=1.1.下列说法中正确的是下列说法中正确的是()()A.A.不锈钢属于铁合金,只含有金属元素不锈钢属于铁合金,只含有金属元素B.B.我国流通的硬币材质是金属单质我国流通的硬币材质是金属单质C.C.铁与稀盐酸反应,而铁合金不能反应铁与稀盐酸反应,而铁合金不能反应D.D.铜合金的硬度和强度均高于纯铜铜合金的硬度和强
20、度均高于纯铜【解析】【解析】选选D D。A A中不锈钢是铁的合金,含有非金属元素碳;中不锈钢是铁的合金,含有非金属元素碳;B B中硬币的材中硬币的材质应是金属合金而不是金属单质;质应是金属合金而不是金属单质;C C铁可以与盐酸反应,铁铁可以与盐酸反应,铁合金含有铁也可以与酸反应;一般说来,合金的强度和硬合金含有铁也可以与酸反应;一般说来,合金的强度和硬度都比纯金属要高,度都比纯金属要高,D D项正确。项正确。达标训练2.2.(20112011年潍坊高一检测)年潍坊高一检测)“真金不怕火炼真金不怕火炼”说明了说明了()()A.A.真金在高温下不熔化真金在高温下不熔化B.B.真金不用火炼真金不用火
21、炼C.C.真金遇火不变色真金遇火不变色D.D.金的化学性质不活泼金的化学性质不活泼【解析】【解析】选选D D。“真金不怕火炼真金不怕火炼”是指在高温下金也不会发生变质,这是因是指在高温下金也不会发生变质,这是因为金的化学性质很不活泼,即使在高温下也不会与氧气发生为金的化学性质很不活泼,即使在高温下也不会与氧气发生反应。反应。3.3.下列说法中不正确的是下列说法中不正确的是()()A.A.人类历史上使用最早的合金是青铜人类历史上使用最早的合金是青铜B.B.司母戊鼎是我国目前已发现的最重的青铜器司母戊鼎是我国目前已发现的最重的青铜器C.C.目前世界上使用量最大的合金是铝合金目前世界上使用量最大的合
22、金是铝合金D.D.目前世界上用途最广的合金是钢目前世界上用途最广的合金是钢【解析】【解析】选选C C。目前世界上应用最广泛、用量最大的合金是钢铁。目前世界上应用最广泛、用量最大的合金是钢铁。4.4.(20112011年沈阳高一检测)赤铜矿的成分是年沈阳高一检测)赤铜矿的成分是CuCu2 2O O,辉铜矿,辉铜矿的成分是的成分是CuCu2 2S S,将赤铜矿与辉铜矿混合加热有以下反应:,将赤铜矿与辉铜矿混合加热有以下反应:CuCu2 2S+2CuS+2Cu2 2O 6Cu+SOO 6Cu+SO2 2。对于该反应的下列说法正确的。对于该反应的下列说法正确的是是()()A.A.该反应中的氧化剂只有该
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