金屬的性質(zhì)與利用

第一節(jié)金屬的性質(zhì)和利用一、常見金屬的物理性質(zhì)一起回想，你知道哪些金屬？你見過哪些金屬？我知道的金屬名稱仕口兀素付號我見過的金屬名稱仕口兀素付號2.翻看元素周期表，看看已知的都有哪些金屬？3.想一想生活中哪些地方用到了金屬？分別利用了金屬的哪些性質(zhì)？（1）鐵、鋁常用來做鍋、鏟等炊具，表現(xiàn)出金屬的哪種物理性質(zhì)？（2）鐵、鋁、銅等可以加工成導(dǎo)線、薄片，表現(xiàn)出金屬的哪些物理性質(zhì)？（3）金、銀、箔等做成各種首飾，表現(xiàn)出金屬的哪種物理性質(zhì)？4.金屬的物理性質(zhì)（1）相似性：大多數(shù)金屬都有金屬光澤，密度、硬度較大，熔、沸點(diǎn)較高、具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、延展性。（2）汞常溫下為液態(tài)，銅為紫紅色，銀的導(dǎo)電能力最強(qiáng)，熔點(diǎn)最高的金屬是鎢鈉、鉀很軟且密度比水小等。注意：金屬光澤只有在金屬成塊時才能表現(xiàn)出來，金屬粉末一般呈暗灰色或黑色，但鋁粉呈銀白色，常用于防銹。思考：（1）為什么鐵制鍋鏟上要加木柄或塑料柄？（2）銀的導(dǎo)電性最好，為什么不用銀作導(dǎo)線？（3）聯(lián)合國衛(wèi)生組織為什么提倡使用鐵鍋炊具？（4）選擇鑄造硬幣的金屬時要考慮到哪些因素？

5）為什么制造菜刀、鐮刀、錘子時用鐵不用鉛？6）為什么用鎢絲做白熾燈的燈絲？二、金屬的化學(xué)性質(zhì)根據(jù)你已有的知識，推測金屬有哪些化學(xué)性質(zhì)金屬與氧氣反應(yīng)許多金屬都能和氧氣反應(yīng)，但是反應(yīng)的難易程度和劇烈程度是不同的，如鎂、鋁等在常溫下就能與氧氣發(fā)生反應(yīng)；鐵、銅在常溫下很難與氧氣發(fā)生反應(yīng)，但在點(diǎn)燃或加熱時能與氧氣反應(yīng)；金在高溫下也不和氧氣發(fā)生反應(yīng)。蠶星生擬放固烈乩黑劇四成耀，出熱發(fā)放體覚色燃白白烈的成劇眼生由色面黑表成囂式Mg>eF根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)說明鐵、鋁、鎂、銅、金的活潑性?！罢娼鸩慌禄馃挕闭f明了金的什么性質(zhì)？金屬與酸的反應(yīng)許多金屬還能和鹽酸或稀硫酸反應(yīng)，生成氫氣和金屬化合物。常見的金屬與（?。┧岱磻?yīng)的現(xiàn)象及反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：反應(yīng)現(xiàn)象劇烈反應(yīng)，金屬逐漸減少，產(chǎn)生大量氣泡劇烈反應(yīng)，金屬逐漸減少，產(chǎn)生大量氣泡劇烈較反應(yīng)，金屬逐漸減少，產(chǎn)生大量氣泡反應(yīng)緩慢,金屬逐漸減少，有氣泡產(chǎn)生，溶液由無色變?yōu)闇\綠色不反應(yīng)反應(yīng)

速度很快很快較快較慢不反應(yīng)反應(yīng)方程式Mg4-2HC1==MgCli反應(yīng)現(xiàn)象劇烈反應(yīng)，金屬逐漸減少，產(chǎn)生大量氣泡劇烈反應(yīng)，金屬逐漸減少，產(chǎn)生大量氣泡劇烈較反應(yīng)，金屬逐漸減少，產(chǎn)生大量氣泡反應(yīng)緩慢,金屬逐漸減少，有氣泡產(chǎn)生，溶液由無色變?yōu)闇\綠色不反應(yīng)反應(yīng)

速度很快很快較快較慢不反應(yīng)反應(yīng)方程式Mg4-2HC1==MgCli+HzTMjg+HzSCh==MfSCh+HzT2A1+6HCL=2A1C13+3H2f2AI+3H^O4=A1/SO4)3+3HJZn+2HC1==ZnCh+Hz|Zn+H2SO4==gnSO4+H2TFe+2HC1==FeCh+HifFe+HiSO4==FeS04+Hzf（1）銅與稀鹽酸、稀硫酸不反應(yīng)；鎂、鋁、鋅、鐵都能與鹽酸、稀硫酸反應(yīng)，生成氫氣和相應(yīng)的化合物。（2）鎂、鋁、鋅、鐵和稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)的劇烈程度不同，說明金屬的活動性有差異。理鹽酸更我得意的笑，又得意的笑…理鹽酸更我得意的笑，又得意的笑…無所謂，我■ 無所謂…金屬與鹽酸的反應(yīng)（3）金屬的活動性順序：人們經(jīng)過長期的實(shí)踐，總結(jié)出常見金屬在溶液中的活動性順序如下：KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu金屬活動性由強(qiáng)逐漸減弱在金屬活動性順序中，金屬的位置越靠前，它的活動性就越強(qiáng)；排在氫之前的金屬能與酸反應(yīng)放出氫氣，而排在氫后面的金屬不能與酸反應(yīng)放出氫氣。試寫出這些反應(yīng)的化學(xué)方程式：Fe+HCl— Mg+H2SO4—Zn+H2SO4— Al+HCl—注意：鐵與稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)后，顯+2價。實(shí)驗(yàn)室制取氫氣（1）藥品：Zn和稀硫酸（或稀鹽酸）（2）原理：Zn+H2SO4==ZnSO4+可Zn+2HCl==ZnCl2+可思考：為什么不用鎂或鐵等來和酸反應(yīng)制取氫氣？（3）裝置：固液不加熱型（4）收集：排水法、向下排空氣法（5）步驟：1）連接實(shí)驗(yàn)設(shè)備；2）檢查裝置氣密性；3）裝藥品：先裝固體，后裝液體；4）開始反應(yīng)，收集一小試管氫氣，進(jìn)行驗(yàn)純；5）用排水法或向下排空氣法收集氣體，蓋上玻璃片到放在實(shí)驗(yàn)桌上。4.金屬與鹽溶液的反應(yīng)把鐵釘放入硫酸銅溶液中，可觀察到鐵釘表面覆蓋一層紅色的物質(zhì)，溶液由藍(lán)色逐漸變?yōu)闇\綠色。反應(yīng)方程式為：CuSO4+Fe==FeSO4+Cu。銅絲浸入硝酸銀溶液中，發(fā)現(xiàn)銅絲表面覆蓋一層銀白色的物質(zhì)，溶液由無色逐漸變成藍(lán)色。反應(yīng)方程式為：Cu+2AgNO3==2Ag+Cu（NO3）2。從這兩個實(shí)驗(yàn)可以看出：在金屬活動性順序里，排在前面的金屬能把位于其后面的金屬從鹽溶液中置換出來（不包括K、Ca、Na）。5.置換反應(yīng)定義：由一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)。A+BC—B+AC。三、合金合金是由一種金屬跟其他金屬（或非金屬）熔合形成的有金屬特性的物質(zhì)。理解合金要注意一下幾點(diǎn)：（1）合金中至少含有一種金屬，可以含有非金屬，組成合金的金屬沸點(diǎn)一定要比其他金屬的熔點(diǎn)高，這樣成分金屬才能熔合在一起；2）合金仍然具有金屬特性；（3）合金是均勻的混合物，在鐵表面鍍一層銅，不屬于合金；我們通常所說的“金屬材料”，既包括各種純金屬，也包括各種合金。合金的特點(diǎn)：合金的熔點(diǎn)低于組成它的成分金屬，而硬度一般比各成分金屬大。純金屬很難滿足各種特殊要求，在金屬中加入其它元素制成的合金具有優(yōu)良的物理、化學(xué)和機(jī)械性能，大大拓寬了金屬材料的應(yīng)用范圍和使用價值。合金的品種已不下萬種，常見的有鐵合金、鋁合金、銅合金等。世界上應(yīng)用最廣泛的鋼，就是由鐵、碳元素形成的合金。人類歷史上使用最早的青銅是由銅、錫等元素組成的合金。一些常見合金的特性和用途如下表所示：名稱主要組成元素特性用途黃銅銅、鋅堅硬耐、腐蝕制造機(jī)器零件、電器零件青銅銅、錫耐腐蝕、易鑄造成形制造形狀復(fù)雜的鑄件、精致的工藝品塑像等硬鋁鋁、銅、鎂、＜質(zhì)輕而堅硬■造飛機(jī)、汽車、作建筑材料焊錫錫、鉛熔點(diǎn)低、能粘接金屈焊接電子元件、金屬片等不銹鋼鐵、鋸、銀耐腐蝕-碳素鋼鐵、碳堅硬作建筑材料，制造機(jī)械零件、鐵軌、船舶、橋梁武得合金鈕、鉛、錫、鎘熔點(diǎn)低指電路保險絲、自動滅火和防爆安全裝置等6.生鐵和鋼生鐵和鋼都是鐵的合金，由于純鐵質(zhì)軟，不宜用來制造機(jī)械和其他用品，我們平常使用最多的是鐵的合金。生鐵和鋼的比較：生鐵碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%?4.3%0.03%?2%其他元素較多硅、猛，少量硫、磷少量硅、鼠幾乎不含硫、磷機(jī)械性能硬而脆硬而韌，延展性好機(jī)械加工可鑄，不可鍛可鑄、可鍛、可壓延用 途制鐵鍋、暖氣片機(jī)床底座等制造機(jī)械、交通丁具、武器等7.幾種特殊的合金（1）不銹鋼：是指在鐵中加入鉻、鎳制成的合金，抗腐蝕能力強(qiáng)，不易生銹，但在特殊情況下仍然會被腐蝕。被廣泛應(yīng)用于各種器械的制造，如醫(yī)療器械。（2）形狀記憶合金：是指具有特殊的形狀記憶功能的合金，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、航空、生物工程等方面。（3）高溫合金：是指在高溫下仍能保持較高強(qiáng)度的合金，主要用于制造飛機(jī)和航天飛行器的關(guān)鍵部件。（4）儲氫合金：以鎂或稀土金屬為主形成的合金，能夠吸收氫氣，稍稍加熱后即能迅速放出氫氣，不但能解決氫氣的儲存、運(yùn)輸問題，而且可用于氫氣的回收、分離、凈化等。（5）鈦合金：鈦和鈦合金被認(rèn)為是21世紀(jì)的重要金屬材料，它們具有很多良好的性能，如熔點(diǎn)高、密度小、可塑性好、易于加工、機(jī)械性能好、耐腐蝕等，因此被廣泛應(yīng)用于火箭、導(dǎo)彈、航天飛機(jī)、船舶、化工和通訊設(shè)備等。小試牛刀1.鋁、銅、鐵、金四種金屬具有相似的性質(zhì)是（）都是銀白色的固體 B.有導(dǎo)電性C.能和稀硫酸反應(yīng) D.通常狀況下能與氧氣反應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)決定其用途，下列因果關(guān)系不成立的是（）鐵具有導(dǎo)熱性，用于制炊具稀硫酸能與金屬反應(yīng)，用于去除鐵銹鎢的熔點(diǎn)高且能導(dǎo)電，用于制作白熾燈絲鎂粉燃燒發(fā)出耀眼白光，用于制作照明彈公元2世紀(jì)，我國古代煉丹家魏伯陽著有《周易參同契》，這是世界上現(xiàn)存最早的一部煉丹專著。書中描寫道：“金入于猛火，色不奪精光?！边@句話是指黃金的性質(zhì)在強(qiáng)熱條件下（）A.易氧化 B.易還原 C.很穩(wěn)定D.很活潑某新型“防盜玻璃”為多層結(jié)構(gòu)，每層中間嵌有極細(xì)的金屬線，當(dāng)玻璃被擊碎時，與金屬線相連的警報系統(tǒng)就會立刻報警?！胺辣I玻璃”能報警，這是利用了金屬的（）A.延展性B.導(dǎo)電性C.彈性D.導(dǎo)熱性下列反應(yīng)中，不屬于置換反應(yīng)的是（）?■■■■”△■°~■■■■■A,氏一比0 B,C-2CuO^^2Cll-CO2aC.CO-CuO^^Cu+COg D.2A1—3CuO^^3Cu+AlA不銹鋼是一種合金鋼，有耐腐蝕的重要特性，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、反應(yīng)釜、炊具、裝飾材料等。不銹鋼中添加的主要合金元素是（）A.硅B.錳C.鉻和鎳 D.鎢相同質(zhì)量的鎂、鋅、鐵三種金屬分別與足量的稀鹽酸反應(yīng)，生成氫氣的質(zhì)量（）A.Mg>Fe>ZnB.Zn>Mg>FeC.Fe>Zn>MgD.Zn=Mg=Zn將少量灰黑色的生鐵粉末，投入盛有過量稀硫酸的燒杯中，充分?jǐn)嚢?，待完全反?yīng)后過濾，濾紙上留有黑色的殘渣。該黑色殘渣的主要成分是（）A.鐵 B.碳 C.鐵、碳混合物D.硫酸亞鐵硫酸銅溶液中加入過量鐵粉，充分反應(yīng)后過濾，留在濾紙上的物質(zhì)是（）A.鐵粉和銅粉的混合物 B.銅粉C.鐵粉 D.硫酸亞鐵和硫酸銅的混合物金屬、金屬材料的性質(zhì)在很大程度上決定了它們的用途。下列說法中不正確的是（）不銹鋼抗腐蝕性好，常用于制造醫(yī)療器械鐵具有良好的導(dǎo)熱性，可以用于制造炊具鋁合金輕而堅韌，可作汽車、飛機(jī)和火箭的材料鉛銻合金的熔點(diǎn)較低、電阻率較大，常用于制成發(fā)熱體電影《黃金大劫案》上映后，里面用“王水”（濃鹽酸與濃硝酸的混合液）溶解黃金的情引起了廣泛的熱議。黃金溶解在“王水”中形成HAuCl4（四氯合金酸），沒有氫氣產(chǎn)生。根據(jù)以上信息，下列有關(guān)說法正確的是（）①“王水”溶解黃金是化學(xué)變化；②金比氫活潑；③HAuCl4中，Au的化合價為+3價；④“王水”可以用鐵質(zhì)容器盛裝。A.①④B.①②③C.③④D.①③兩種金屬的混合物6g,與足量的稀H2SO4反應(yīng)，生成0.2g氫氣，則該金屬混合物的組成可能為（）A．Mg、Al B．Cu、Zn C．Mg、Zn D．Fe、Mg先取甲、乙、丙、丁四種金屬粉末，分別投入相同濃度的稀鹽酸中，只有甲、乙能產(chǎn)生氣體，乙反應(yīng)更劇烈；再取一小塊丁投入丙的硝酸鹽溶液中，丁的表面有丙析出。則甲、乙、丙、丁四種金屬的活動性順序?yàn)椋ǎ〢.甲〉乙＞丙＞丁 B.乙〉甲＞丙＞丁C.?。颈疽摇导?D?乙〉甲＞?。颈硨W(xué)生為了驗(yàn)證鐵、鋅、銅三種金屬的活動性順序，設(shè)計了四種方案：①將Zn、Cu分別加入到FeS04溶液中②將Zn、Cu分別加入到ZnS04溶液中③將Zn分別加入到FeS04、CuSO4溶液中④將Fe分別加入到ZnS04、CuSO4溶液TOC\o"1-5"\h\z中其中可行的是（ ）A.①或④ B.①或② C.②或③ D.③或④生鐵和鋼的性能不同是因?yàn)椋?）A.鐵元素存在狀態(tài)不同 B.主要成分不同C.含碳量不同 D.顏色不同青銅是人類最早使用的銅、錫合金，下列說法中不正確的是（）A.青銅屬于純凈物 B.青銅屬于金屬材料C.青銅的硬度比銅大 D.青銅耐腐蝕，易鑄造成形有關(guān)合金的敘述：①合金中至少含兩種金屬②合金中的元素以化合物的形式存在③合金中一定含有金屬④合金一定是混合物⑤生鐵是含雜質(zhì)較多的鐵合金⑥生鐵可完全溶解在稀鹽酸中。其中正確的是（）TOC\o"1-5"\h\zA.①②③④⑤⑥ B.①② C.①③④⑤ D.③④合金是由一種 跟其他 （或 ）形成的有 特性的物質(zhì)，屬于 。（填“純凈物”或“混合物”）金屬材料包括 和 。合金的硬度一般比各成分金屬 ，多數(shù)合金的熔點(diǎn) 它的成分金屬。等質(zhì)量的Mg、Al與足量的稀硫酸反應(yīng)，生成氫氣的質(zhì)量比為—__: 。等質(zhì)量、等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀硫酸與足量的鐵、鋅反應(yīng)，生成氫氣的質(zhì)量比為:__—。

22.相同質(zhì)量的Mg、Zn、Fe和足量的稀硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的總質(zhì)量m隨時間t變化的關(guān)系如圖，則圖中a、b、c表示的金屬分別是：a 、b 、c 。鋅粉、鋁粉、鐵粉、鎂粉的混合物7.6克與一定質(zhì)量稀硫酸恰好完全反應(yīng)，將反應(yīng)后的混合物蒸發(fā)水分得固體（不含結(jié)晶水）22克，則反應(yīng)中生成氫氣多少克。有一塊生銹的鐵塊重4.4g,加入足夠的鹽酸完全反應(yīng)后生成O.lg氫