01金屬材料

1.金屬材料包括純金屬(90多種)和合金(幾千種)兩類。

金屬屬于金屬材料，但金屬材料不一定是純金屬，也可能是合金。

2.金屬制品是由金屬材料制成的，鐵、銅、鋁及其合金是人類使用最多的金屬材料。

02金屬材料的發(fā)展史

根據(jù)歷史的學(xué)習(xí)，我們可以知道金屬材料的發(fā)展過(guò)程。商朝，人們開始使用青銅器;春秋時(shí)期開始冶鐵;戰(zhàn)國(guó)時(shí)期開始煉鋼;銅和鐵一直是人類廣泛應(yīng)用的金屬材料。在100多年前，又開始了鋁的使用，因鋁具有密度小和抗腐蝕等許多優(yōu)良性能，鋁的產(chǎn)量已超過(guò)了銅，位于第二位。

金屬分類：重金屬：如銅、鋅、鉛等

輕金屬：如鈉、鎂、鋁等;黑色金屬：通常指鐵、錳、鉻及它們的合金。Fe、Mn、Cr(鉻)有色金屬：通常是指除黑色金屬以外的其他金屬。

03金屬的物理性質(zhì)

大多數(shù)金屬都具有金屬光澤，密度和硬度較大，熔沸點(diǎn)較高，具有良好的延展性和導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，在室溫下除汞為液體，其余金屬均為固體。

1.共性：

(1)常溫下一般為固態(tài)(汞為液態(tài))，有金屬光澤。

(2)大多數(shù)呈銀白色(銅為紫紅色，金為黃色)

(3)有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、延展性

2.一些金屬的特性：鐵、鋁等大多數(shù)金屬都呈銀白色，銅呈紫紅色，金呈黃色;常溫下大多數(shù)金屬都是固體，汞卻是液體;各種金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、密度、熔點(diǎn)、硬度等差異較大;銀的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性最好，鋨的密度最大，鋰的密度最小，鎢的熔點(diǎn)最高，汞的熔點(diǎn)最低，鉻的硬度最大。

(1)鋁：地殼中含量最多的金屬元素(1)鈣：人體中含量最多的金屬元素(1)鐵：目前世界年產(chǎn)量最多的金屬(鐵>鋁>銅)(1)銀：導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬(銀>銅>金>鋁)

(1)鉻：硬度最高的金屬(1)鎢：熔點(diǎn)最高的金屬(1)汞：熔點(diǎn)最低的金屬(1)鋨：密度最大的金屬(1)鋰 ：密度最小的金屬

金屬的物理性質(zhì)

04合金

1.合金：由一種金屬跟其他一種或幾種金屬(或金屬與非金屬)一起熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。在金屬中加熱熔合某些金屬和非金屬，形成具有金屬特性的物質(zhì)。

★：一般說(shuō)來(lái)，合金的熔點(diǎn)比各成分低，硬度比各成分大，抗腐蝕性能更好。

注意：(1)合金是金屬與金屬或金屬與非金屬的混合物。(2)合金的很多性能與組成它們的純金屬不同，使合金更容易適于不同的用途。(3)日常使用的金屬材料，大多數(shù)為合金。(4)金屬在熔合了其它金屬和非金屬后，不僅組成上發(fā)生了變化，其內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)也發(fā)生了改變，從而引起性質(zhì)的變化。

2.合金的形成條件：其中任一金屬的熔點(diǎn)不能高于另一金屬的沸點(diǎn)(當(dāng)兩種金屬形成合金時(shí))。

3.合金與組成它們的純金屬性質(zhì)比較：

下面是黃銅和銅片，焊錫和錫，鋁合金和鋁線的有關(guān)性質(zhì)比較：

4.幾種常見合金

(1)鐵合金：主要包括生鐵和鋼，它們的區(qū)別是含碳量不同，生鐵含碳量2%-4.3%，鋼的含碳量為0.03%—2%。鋼比生鐵具有更多的優(yōu)良性能，易于加工，用途更為廣泛。不銹鋼：含鉻、鎳的鋼

(2)鋁合金：鋁中加入鎂、銅、鋅等金屬形成合金。廣泛應(yīng)用于制造飛機(jī)、艦艇和載重汽車等，可增加它們的載重量以及提高運(yùn)行速度，并具有抗海水腐蝕、避磁性等特點(diǎn)。

(3)銅合金：黃銅：銅、鋅的合金;青銅：銅、錫的合金;白銅：銅、鎳的合金。

(4)鈦和鈦合金：被認(rèn)為是21世紀(jì)的重要金屬材料，鈦合金與人體有很好的“相容性”， 因此可用來(lái)制造人造骨等。

優(yōu)點(diǎn)：①熔點(diǎn)高、密度�、诳伤苄院谩⒁子诩庸�、機(jī)械性能好③抗腐蝕性能好

性質(zhì)：優(yōu)異的耐腐蝕性，對(duì)海水、空氣和若干腐蝕介質(zhì)都穩(wěn)定，可塑性好，強(qiáng)度大，有密度小，又稱親生物金屬。

用途：噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)機(jī)身、人造衛(wèi)星外殼、火箭殼體、醫(yī)學(xué)補(bǔ)形、造紙、人造骨、海水淡化設(shè)備、海輪、艦艇的外殼等。

05金屬與氧氣的反應(yīng)

大多數(shù)金屬可與氧氣的反應(yīng)

06金屬與酸的反應(yīng)

07金屬與化合物溶液的反應(yīng)

08置換反應(yīng)

置換反應(yīng)：由一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)與化合物的反應(yīng)叫做置換反應(yīng)。

09金屬活動(dòng)性順序

人們通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得到常見金屬的活動(dòng)性順序：

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au

金屬活動(dòng)性：由強(qiáng)到弱

應(yīng)用：在金屬活動(dòng)性順序里，金屬的位置越靠前，它的活動(dòng)性越強(qiáng)。

在金屬活動(dòng)性順序里，位于氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸中的氫（不可用濃硫酸、硝酸）。

(1)

在金屬活動(dòng)性順序里，位于前面的金屬能把位于后面的金屬?gòu)乃鼈兓�合物的溶液里置換出來(lái)（K、Ca、Na除外）

(2)。

10礦石

1. 金屬資源的存在方式：地球上的金屬資源廣泛存在于地殼和海洋中，大多數(shù)金屬化合物性質(zhì)較活潑，所以它們以化合物的形式存在;只有少數(shù)金屬化學(xué)性質(zhì)很不活潑，如金、銀等以單質(zhì)形式存在。

2. 礦石：工業(yè)上把能提煉金屬的礦物叫礦石。

3. 常見礦石名稱與其主要成分：

11一氧化碳還原氧化鐵

(1)儀器：鐵架臺(tái)(2個(gè))、硬質(zhì)玻璃管、單孔橡皮賽(2個(gè))、酒精燈、試管、酒精噴燈、雙孔橡皮賽、導(dǎo)氣管。

(2)藥品：氧化鐵粉末、澄清石灰水、一氧化碳?xì)怏w

(3)裝置圖：(4)步驟：①檢驗(yàn)裝置的氣密性;②裝入藥品并固定;③向玻璃管內(nèi)通入一氧化碳?xì)怏w;④給氧化鐵加熱;⑤停止加熱;⑥停止通入一氧化碳

(5)現(xiàn)象：紅色粉末逐漸變成黑色，澄清石灰水變渾濁，尾氣燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰。

化學(xué)方程式

(6)：3CO+Fe2O3=高溫=2Fe+3CO22CO+O2=點(diǎn)燃=2CO2Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O

注意事項(xiàng)：

(7)要先通入CO再加熱，實(shí)驗(yàn)完畢，停止加熱，繼續(xù)通入CO至試管冷卻。

尾氣處理：

(8)因CO有毒，不能隨意排放在空氣中，處理的原則是將CO燃燒掉轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的CO2或收集備用。

12工業(yè)煉鐵

(1)原理：在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的還原劑(CO)將鐵從鐵礦石里還原出來(lái)。

(2)原料：鐵礦石：選擇礦石條件常見的鐵礦石有磁鐵礦(主要成分是Fe3O4 )、赤鐵礦(主要成分是Fe2O3 )

焦炭作用：(1)提供高溫 C+O2=高溫=CO2 (2)提供CO CO2+C=高溫=2CO

石灰石：作用除去SiO2CaCO3=高溫=CaO+CO2↑ CaO+SiO2=高溫=CaSiO3

(3)主要設(shè)備：高爐

冶煉過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：

(4)C+O2=點(diǎn)燃=CO2CO2+C=高溫=2CO 3CO+Fe2O3=高溫=2Fe+3CO2CaCO3=高溫=CaO+CO2↑CaO+SiO2=高溫=CaSiO3

注意：石灰石的主要作用是將礦石中的二氧化硅轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣。

煉鋼設(shè)備：轉(zhuǎn)爐、電爐、平爐。

原理：在高溫條件下，用氧氣或鐵的氧化物把生鐵中所含的過(guò)量的碳和其它雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w和爐渣而除去。C+O2==點(diǎn)燃==CO2

13金屬的銹蝕和防護(hù)

鐵生銹的條件是：

(1)鐵與O2、水接觸(鐵銹的主要成分：Fe2O3•XH2O)

(銅生銅綠的條件：銅與O2、水、CO2接觸。銅綠的化學(xué)式：Cu2(OH)2CO3)

鐵的銹蝕條件：

(2)有水和氧氣，防止鐵制品生銹的措施：①保持鐵制品表面的清潔、干燥

②表面涂保護(hù)膜：如涂油、刷漆、電鍍、烤藍(lán)等

③制成合金：不銹鋼

(3)鐵銹很疏松多孔，不能阻礙里層的鐵繼續(xù)與氧氣、水蒸氣反應(yīng)，因此鐵制品可以全部被銹蝕。

鐵銹很疏松多孔易吸水，反而會(huì)加快鐵的生銹，因而鐵生銹應(yīng)及時(shí)除去。

(4)而鋁與氧氣反應(yīng)生成致密的氧化鋁薄膜，從而阻止鋁進(jìn)一步氧化，因此，鋁具有很好的抗腐蝕性能。

14保護(hù)金屬資源

保護(hù)金屬資源的有效途徑：(1)防止金屬的腐蝕(2)廢舊金屬的回收利用(3)有計(jì)劃合理的開采礦物(4)尋找金屬的代用品

意義：節(jié)約金屬資源，減少環(huán)境污染。

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