第三章 学案16 用途广泛的金属材料

学案16 用途广泛的金属材料[考纲要求] 1.了解金属的通性及冶炼方法。

2.了解合金的概念及重要应用。

知识点一金属的性质1．金属的物理性质金属具有共同的物理性质(金属光泽、导电性、传热性、延展性等)。

大多数金属单质呈________色，但________等少数金属有特殊颜色。

除____外，常温下金属都是固体。

不同的金属，密度相差较大，其中密度最小的金属是____(0.534 g·cm－3)，常见金属中密度最大的是____(Pt，俗称白金，21.45 g·cm－3)。

金属中硬度最大是____(Cr)。

金属的熔、沸点相差也很大，__________的熔点都低于水的沸点(100℃)，而熔点最高的____达到3 410 ℃。

金属可分成重金属和轻金属(以单质密度________g·cm－3为界)、有色金属和黑色金属(冶金工业中常用，铁、铬、锰是黑色金属)、常见金属和稀有金属(根据含量)等。

2．金属的化学性质金属原子的最外层电子数一般______个，在化学反应中易失电子，因而常做________，表现出较强的还原性，其主要表现为：(1)易与O2、Cl2、Br2等非金属反应；(2)大多数能与H2O反应；(3)大多数能与酸反应；(4)一般能与盐溶液发生反应。

问题思考1．怎样判断金属活动顺序？金属性与电子得失的多少有关吗？2．金属的冶炼与其单质的使用早晚与什么有关？知识点二合金1．合金的定义合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有________特性的物质。

2．合金的性能合金具有许多优良的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于它的各成分金属。

(1)多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点____。

(2)合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度____。

问题思考3．合金是混合物，还是化合物？能否用实验来验证？3．常见的合金(1)我国最早使用的合金是________，铜合金的种类很多，除青铜外，常见的还有________(含Zn及少量Sn、Pb、Al等)和________(含Ni、Zn、Mn)。

(2)铁的合金有生铁和钢，其中____是用量最大、用途最广泛的合金。

根据化学成分，可以把钢分为两大类：________和________。

其中碳素钢又可分为低碳钢(含碳量低于0.3%)、中碳钢(含碳量为0.3%～0.6%)和高碳钢(含碳量高于0.6%)，合金钢可用于制不锈钢及各种特种钢。

(3)镁铝合金的强度大、硬度大，密度小，常用于飞机、火箭、轮船等制造业。

4．正确选用金属材料在进行金属材料的选择时，常常要考虑以下几个方面：(1)主要用途、外观(即实用美观)。

(2)价格、加工难度、日常维修、环境保护、物尽其用等。

(3)物理性质，如密度、硬度、强度、导热性等；化学性质，如对水的作用，耐腐蚀性等。

一、金属的活动顺序表的应用常见金属的活动顺序为：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au――→金属在__________中失去电子生成阳离子的能力依次________，对应阳离子得电子能力依次增强。

该规律有多种应用，归纳如下：1．判断金属与酸能否发生置换反应排在____前边的金属可与非氧化性酸发生置换氢的反应。

2．判断金属与盐溶液能否发生置换反应排在前边的较活泼的金属能把排在后边的金属从其____溶液中置换出来，生成________和________。

3．判断金属与水能否发生置换反应(1)极活泼金属(K、Ca、Na)可与____水发生置换氢的反应；(2)活泼金属(Mg、Al)可与____水发生置换氢的反应；(3)较活泼金属(Zn、Fe)与水蒸气在高温下反应，可置换水中的氢生成氢气，但生成的氢氧化物受热分解，最后得到金属氧化物；(4)排在氢后边的金属与水不反应。

4．判断原电池正、负极及电极反应由两种金属构成的原电池电极，位于金属活动顺序表前面的金属为____极。

(1)负极反应：电极金属____电子被________，形成金属阳离子进入溶液。

(2)正极反应：溶液中微粒(酸性条件下为H＋，中性条件下为H2O和O2)在____极上得到电子被还原。

5．判断金属在自然界的存在状态6．判断金属氢氧化物的热稳定性强弱金属活动顺序表中越位于前面的金属，其氢氧化物越________，越________分解，越后面的金属氢氧化物越易分解，极不活泼的金属Pt、Au甚至无氢氧化物。

7．判断金属的冶炼方法金属冶炼是金属离子得到电子，被还原成金属原子的过程。

金属活动顺序表中的不同金属，因金属离子结合电子能力不等，所以冶炼方法不同。

二、金属的冶炼1．冶炼原理金属的冶炼是利用__________反应原理，在一定条件下，用________法把金属离子________成金属单质。

2．金属冶炼的步骤大多数金属矿石里含有杂质，其冶炼过程一般可分为三个步骤：第一步是__________，除去杂质，提高矿石中有用成分的含量；第二步是________，利用____________反应原理，在一定条件下，用还原剂把金属矿石中的金属离子还成金属单质；第三步是________，采用一定的方法，提炼纯金属。

3．金属的冶炼方法4.金属的回收和资源保护一方面矿产资源日渐减少，另一方面废旧金属作为一种固体废弃物，会污染环境，应把废旧金属回收利用，其中大部分可以重新制成金属或其化合物再用。

典例导悟1冶炼金属一般有下列方法：①焦炭法②水煤气(或氢气，或一氧化碳)法③活泼金属置换法④电解法。

四种方法在工业上均有应用。

(1)请对下表中的金属冶炼方法进行分析，从上述四种方法中选择相应的序号填入下表中空格。

、________________________________________________________________________。

(2)请再举出使用上述方法冶炼金属的例子各一个(用化学方程式表示)：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________；④________________________________________________________________________。

三、铝热反应1．本质利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来：________________________________________________________________________。

2．实验(以Al和Fe2O3的反应为例)(1)实验步骤①把两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起使四周都有四层。

把内层滤纸取出，在其底部剪一个孔，用水润湿，再套回架在铁圈上的玻璃漏斗上(如图所示)，下面放置一盛沙子的蒸发皿。

②把5 g干燥的氧化铁粉末和2 g铝粉混合均匀，放在纸漏斗上，上面加少量氯酸钾固体并在混合物中间插一根镁条。

③用燃着的小木条点燃镁条，观察发生的现象。

(2)实验现象：当外露部分镁条刚刚燃毕时，纸漏斗内的混合物____________，发出__________，产生大量的烟。

纸漏斗被烧破，有____________________落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为__________。

(3)实验结论：在高温下，铝与氧化铁反应，放出_____________________________，化学方程式：___________________________________________________________________________________________________________________________________。

3．反应特点在高温下进行，反应迅速，放出大量的热。

新生成的金属单质呈液态且易与________分离。

4．应用(1)在生产上，可用于________等。

(2)在冶金工业上用于__________________。

5．铝热剂(1)在铝热反应中，反应混合物(铝、金属氧化物)称为________。

(2)能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有_______________、______、________、________、________等。

典例导悟2粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。

进行如下实验：①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol·L－1盐酸中，得溶液C；③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。

请填空：(1)①中引发铝热反应的实验操作是________，产物中的单质B是________。

(2)②中所发生的各反应的化学方程式是________________________________________________________________________。

(3)③中所发生的各反应的离子方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)若溶液D的体积仍视为0.15 L，则该溶液中c(Mg2＋)为__________，c(Fe2＋)为__________。

1．判断正误(1)电解熔融氯化镁制取金属镁()(2010·上海－8A)(2)电解饱和氯化镁溶液，可制得金属镁()(2009·上海－5D)(3)目前我国流通的硬币是由合金材料制造的()(2009·广东理基－23A)(4)生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加()(2009·广东理基－23B)2．(2008·重庆理综，27)某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。

(1)A中试剂为________。

(2)实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是______________________________________________________________________________________________。