第四章 金属材料化学制备方法

初中化学知识点归纳金属的制备与提取初中化学知识点归纳：金属的制备与提取金属是自然界中常见的一类物质，它们具有良好的导电性、导热性、延展性和可塑性等特点，被广泛应用于工业生产和日常生活中。

在化学学习过程中，我们需要了解金属的制备与提取方法，以便更好地理解金属的性质和应用。

本文将对初中化学中与金属制备与提取相关的知识点进行归纳总结。

一、金属的制备方法1. 热还原法：金属的制备常采用热还原法，即将金属的化合物加热，使其发生化学反应，从中得到金属。

例如，通过高温加热氧化铁(Fe2O3)与还原剂（如煤炭）反应，可以制备金属铁：2 Fe2O3 + 3 C →4 Fe + 3 CO22. 电解法：某些金属的离子或化合物可以通过电解来得到。

例如，可以通过电解氯化钠溶液来制备金属钠：2 NaCl(l) → 2 Na(l) + Cl2(g)3. 化学法：有些金属可以通过化学反应得到。

例如，可以通过新月状金属镁与水反应，制备金属氢氧化镁：2 Mg(l) + 2 H2O(l) → 2 Mg(OH)2(s) + H2(g)二、金属的提取方法1. 熔融法：常用于提取高活性金属，即将金属的氧化物或硫化物与金属或碳一起加热至高温，使其发生还原反应。

例如，可以通过熔融法提取铝，将铝矾土与石碳反应：Al2O3 + 3 C → 2 Al + 3 CO2. 热还原法：将金属的氧化物与还原剂一起加热，分解氧化物生成金属。

例如，可以通过热还原法提取锌，将氧化锌与石碳反应：ZnO + C → Zn + CO3. 溶液法：通过溶液中的化学反应提取金属。

例如，可以通过溶液法提取铜，将硫化铜与稀硝酸反应：Cu2S + 4 HNO3 → 2 Cu(NO3)2 +2 NO2↑ + S↓ + 2 H2O三、金属的防腐方法金属容易被氧气、水和腐蚀性物质氧化和腐蚀，因此需要采取一些措施来防止金属的腐蚀。

1. 电镀：通过在金属表面镀一层防腐层（如镀铬、镀锌等），使得金属表面不易与空气和水接触。

4金属基复合材料制备方法及应用金属基复合材料是由金属基体和其它非金属材料（如陶瓷、纤维增强材料等）组成的材料。

它继承了金属的高强度和导电性能，同时又具有非金属材料的轻质和耐高温性能，使其在航空航天、汽车、电子等领域有着广泛的应用。

本文将介绍金属基复合材料的制备方法及其应用。

金属基复合材料的制备方法主要有机械合金化、化学合成、渗透法和粉末冶金等。

1.机械合金化：将金属粉末与其它非金属粉末混合，通过高能球磨、振动球磨等机械运动使粉末发生冶金反应，从而形成金属基复合材料。

这种方法简单易行，适用于制备高强度、高导电性能的金属基复合材料。

2.化学合成：利用化学反应直接合成金属基复合材料。

这种方法适用于制备高温耐腐蚀性能要求较高的金属基复合材料。

3.渗透法：将金属与陶瓷、纤维增强材料等组合，通过渗透作用来制备金属基复合材料。

这种方法可以制备大型复合材料，适用于制备具有良好耐磨性能和强度的金属基复合材料。

4.粉末冶金：将金属粉末与其它非金属粉末按一定的比例混合，并通过压制和加热使其烧结成型。

这种方法适用于制备金属基复合材料的小型零件和复杂形状的材料。

金属基复合材料具有优异的性能，广泛应用于航空航天、汽车、电子、机械制造等领域。

1.航空航天领域：金属基复合材料在航空航天领域的应用非常广泛，例如制造飞机发动机中的涡轮叶片、飞机机身和结构件等。

金属基复合材料的高强度、轻质和高温耐腐蚀性能使其成为制造航空航天器件的理想材料。

2.汽车领域：金属基复合材料在汽车制造中的应用可以降低整车质量，提高燃油效率。

例如利用金属基复合材料制造汽车发动机的缸体和活塞，使其更轻、更坚固，提高发动机的性能。

3.电子领域：金属基复合材料具有良好的导电性能和散热性能，可以用于制造电子器件的散热片、导热材料等。

金属基复合材料还可以用于制造电子器件的连接器和封装材料，提高电子器件的可靠性和稳定性。

4.机械制造领域：金属基复合材料可以制造轻质、高硬度的零件和工具，例如航空发动机的叶轮和涡轮轴等。

化学中金属的制备与性质金属是化学中重要的一类物质，具有良好的导电、导热、延展性和可塑性等特性。

在化学中，金属的制备过程和其性质的研究对于理解金属的特性和应用具有重要意义。

本文将探讨金属的制备方法和一些常见金属的性质。

一、金属的制备方法1. 矿石熔炼法矿石熔炼法是最常见的金属制备方法之一。

该方法利用矿石中的金属氧化物或硫化物，通过高温熔炼、还原反应将金属还原出来。

例如，铜的制备一般通过高温熔炼铜矿石，从中还原出金属铜。

2. 电解法电解法是一种通过电解过程将金属离子还原成金属的方法。

该方法常用于制备具有较高纯度需求的金属。

以铝为例，铝的制备通常采用氧化铝为原料，在高温下通过电解，将铝离子还原成金属铝。

3. 化学还原法化学还原法是通过还原剂将金属离子还原成金属的方法。

该方法常用于制备难以通过矿石熔炼法或电解法得到的金属。

例如，钛的制备一般采用氯化钛作为原料，在高温下与镁等还原剂反应，将钛离子还原成金属钛。

二、金属的性质1. 导电性和导热性金属具有良好的导电性和导热性，这是由于金属的电子存在自由度，能够在金属中快速传导电荷和热量。

这也是金属被广泛应用于电子器件和热导材料的重要原因之一。

2. 延展性和可塑性金属具有良好的延展性和可塑性，能够在外力作用下变形而不断裂。

这使得金属可以被拉成细丝或压成薄片，广泛应用于金属加工、焊接和制造工艺中。

3. 化学性质金属的化学性质因金属种类不同而有所差异。

一些金属在常温下容易与氧气、水等发生化学反应，产生氧化物或氢气等反应产物。

例如，铁在潮湿环境中容易发生氧化反应，形成铁锈。

而一些金属具有较强的耐腐蚀性，如银、铂等。

4. 磁性一部分金属具有磁性，在外加磁场下可以发生磁化。

这些金属被称为铁磁性金属，如铁、镍、钴等。

而另一部分金属则不具有磁性，被称为非铁磁性金属，如铜、铝等。

5. 熔点和沸点金属的熔点和沸点因金属种类不同而有所差异。

一般来说，金属的熔点较低，易于熔化。

例如，铅的熔点仅为327摄氏度，可以在火焰下熔化。

化学金属材料知识点化学金属材料是指通过化学方法制备得到的金属材料，具有特殊的化学性质和结构特征。

本文将从化学金属材料的制备方法、性质和应用三个方面进行介绍。

一、化学金属材料的制备方法化学金属材料的制备方法主要包括溶液法、电沉积法和化学气相沉积法等。

1. 溶液法：溶液法是通过溶液中金属离子的还原反应来制备金属材料。

常见的方法包括溶液浸渍法、沉积法和水热法等。

其中，溶液浸渍法是将金属离子溶液浸渍到基体材料中，然后经过热处理得到金属材料。

沉积法是利用金属离子在基体表面沉积成薄膜或涂层，常用于制备薄膜材料。

水热法是将金属盐溶液在高温高压条件下进行反应，生成纳米金属材料。

2. 电沉积法：电沉积法是利用电化学原理将金属离子在电极上还原成金属材料。

该方法具有操作简单、反应速度快、成本低等优点。

常用的电沉积方法有电化学沉积法、电刷镀法和电解沉积法等。

其中，电化学沉积法是通过在电解液中施加电流，使金属离子在电极上沉积成金属材料。

电刷镀法是利用电刷将金属离子刷到基体表面，形成金属涂层。

电解沉积法是通过在电解槽中施加电流，使金属离子在阳极上氧化，然后在阴极上还原成金属材料。

3. 化学气相沉积法：化学气相沉积法是通过将金属有机化合物或金属气体在高温条件下分解反应，生成金属材料。

常用的方法有热分解法、化学气相沉积法和物理气相沉积法等。

其中，热分解法是将金属有机化合物在高温下分解，生成金属颗粒。

化学气相沉积法是将金属有机化合物或金属气体与还原剂在高温条件下反应，生成金属材料。

物理气相沉积法是将金属气体在高温条件下通过蒸发和凝结的方式形成金属薄膜或涂层。

二、化学金属材料的性质化学金属材料具有许多特殊的性质。

1. 导电性：化学金属材料具有良好的导电性能，可以用于制备导电材料和电子元器件。

2. 热稳定性：化学金属材料具有较高的熔点和热稳定性，可以耐受高温环境。

3. 化学稳定性：化学金属材料对酸、碱和盐等化学物质具有良好的稳定性。

现代金属材料的制备与成型技术一、金属材料的制备技术：1.熔炼法：熔炼法是制备金属材料最常用的方法之一、它通过将金属原料加热至熔化状态，然后通过冷却凝固形成所需形状的材料。

熔炼法可分为电熔法、真空熔炼法、坩埚熔炼法等。

2.粉末冶金法：粉末冶金是一种将金属粉末通过成形与烧结来制备金属材料的方法。

该方法不需要熔化金属，可直接使用金属粉末，在高压下成型成所需形状，然后通过烧结得到金属材料。

3.化学法：化学法是一种利用化学反应来制备金属材料的方法。

常见的化学法包括电解法、沉积法和溶液法等。

这些方法通过将溶解金属离子的溶液与适当的反应剂反应，使金属离子还原成金属固体。

4.气相沉积法：气相沉积法是一种利用高温高压条件下，使金属原料气化后沉积在衬底上的方法。

这种方法可以制备薄膜、纤维等金属材料。

二、金属材料的成型技术：1.锻造成型：锻造是一种将金属材料加热至一定温度后施以一定的力使金属发生塑性变形，从而得到所需形状的方法。

锻造可分为自由锻造、模锻造和挤压锻造等。

2.压力成型：压力成型是一种利用压力来使金属材料发生塑性变形，从而得到所需形状的方法。

常见的压力成型包括挤压、拉伸、连续模锻等。

3.粉末冶金成型：粉末冶金成型技术是指利用金属粉末进行成型的方法。

通过将金属粉末与适当的粘结剂混合，然后在高压下成形。

最后通过烧结将金属粉末与粘结剂固化在一起，得到所需形状的金属成品。

4.焊接与连接：焊接是一种将两个或多个金属材料通过加热、溶解或者高压连接在一起的方法。

常见的焊接方法有电弧焊接、气焊、激光焊接等。

除了焊接外，还有螺纹连接、铆接和胶粘连接等方法。

三、现代金属材料的设备与工具：1.熔炉：熔炉是用于将金属原料熔化的设备，它可以提供高温条件，使金属原料达到熔点，进行熔炼制备。

2.成型机床：成型机床是用于金属材料成型的机床设备，如锻压机、冲床、拉伸机等。

它们通过施加力或者压力，使金属发生塑性变形，得到所需形状。

3.烧结炉：烧结炉是用于粉末冶金制备的设备，它可以将金属粉末在高温条件下烧结成一体。

金属材料制备工艺一、引言金属材料是工业生产中应用广泛的材料之一，其制备工艺对材料的性能和质量具有重要影响。

本文将介绍金属材料制备的一般工艺流程及常见的制备方法。

二、金属材料制备工艺流程金属材料的制备工艺一般包括原料准备、熔炼、铸造、加热处理和成形等环节。

1. 原料准备金属材料的原料通常是金属矿石或金属化合物。

在原料准备环节，需要对原料进行选矿、破碎、粉碎等处理，以获得具备一定纯度和颗粒度的原料。

2. 熔炼熔炼是将金属原料加热至熔点并使其熔化的过程。

常用的熔炼方法包括电弧炉熔炼、电感炉熔炼、氩弧熔炼等。

通过熔炼，可以得到液态金属。

3. 铸造铸造是将熔融金属倒入预先准备好的铸型中，并使其冷却凝固，获得所需形状的金属制品。

铸造方法主要包括砂型铸造、金属型铸造、压铸等。

铸造工艺的选择与所需制品的形状、尺寸和性能要求密切相关。

4. 加热处理加热处理是指对铸件或其他金属制品进行加热和冷却处理，以改变其组织结构和性能。

常用的加热处理方法有退火、淬火、正火等。

加热处理可以提高金属制品的硬度、强度、耐磨性等性能。

5. 成形成形是通过机械加工或其他方法将金属材料加工成所需形状和尺寸的工艺。

常见的成形方法有锻造、轧制、拉伸、冲压等。

成形工艺可以进一步改善金属材料的性能，并满足不同应用的需求。

三、常见的金属材料制备方法除了一般的工艺流程外，金属材料的制备还有一些特殊的方法和技术。

1. 粉末冶金粉末冶金是指利用金属粉末作为原料，通过混合、压制和烧结等工艺制备金属制品的方法。

粉末冶金可以制备出具有特殊形状和复杂结构的金属制品，并具有较高的密度和机械性能。

2. 电化学方法电化学方法是利用电解池中的电流和电解质溶液对金属进行电解、沉积或溶解的方法。

通过电化学方法可以制备出具有高纯度、均匀性好的金属材料。

3. 薄膜制备薄膜制备是一种制备薄膜材料的方法，常用于制备金属薄膜、合金薄膜等。

常见的薄膜制备方法有物理气相沉积、化学气相沉积、溅射沉积等。

金属材料的制备与微观结构控制随着科学技术的不断发展，金属材料的应用范围越来越广泛。

金属材料的制备和微观结构控制是金属材料研究领域的核心问题，对于提高金属材料的性能和开发新的金属材料具有非常重要的意义。

一、常见金属材料制备方法目前，金属材料的制备方法可以分为物理制备和化学制备两种类型。

1. 物理制备物理制备主要通过熔融、凝固、粉末冶金等方式进行。

熔融法是一种将金属或其化合物熔化后通过冷却凝固来制备金属材料的方法。

这种方法制备出的金属材料具有很高的纯度和均匀的组织结构，但是难以控制晶粒尺寸和形状。

凝固法是指通过金属液态到固态的凝固过程得到的金属材料。

这种方法可以得到具有不同晶粒尺寸和形状的金属材料。

粉末冶金是一种将金属粉末加工或烧结工艺来制备金属材料的方法。

这种方法制备出的金属材料具有高的密度和均匀的组织结构。

2. 化学制备化学制备是指通过化学反应来制备金属材料的方法。

常用的化学制备方法包括水热合成、电化学沉积、气相沉积等。

水热合成是一种利用高温高压水溶液中发生化学反应的方法来制备金属材料。

这种方法可以得到具有非常均匀的尺寸和形状的纳米金属材料，但是反应条件难以控制。

电化学沉积是一种通过电化学反应来沉积金属材料的方法。

这种方法可以得到具有优良性质的薄膜材料。

气相沉积是一种通过气相反应来沉积金属材料的方法。

这种方法可以得到具有非常高的纯度和优良的性质的金属材料。

二、金属材料的微观结构控制金属材料的微观结构对金属材料的性能相关非常大，在制备金属材料时控制微观结构可以达到优化金属材料性能的目的。

目前，控制金属材料的微观结构主要通过晶粒尺寸控制和相控制两种方式。

1. 晶粒尺寸控制晶粒尺寸是指金属材料中晶格之间的距离。

金属材料的性能与晶粒尺寸大小密切相关，晶粒尺寸越小，金属材料的塑性和韧性就越好。

控制晶粒尺寸的方法主要有几种：（1）机械加工。

通过冷加工等形变加工的方法可以使金属材料的晶粒尺寸变小。

（2）热处理。

一、以金属氧化物为原料制备金属1、熔融态氧化物电解。

2Al2O3通电4Al+3O2↑2、金属氧化物与非金属单质发生还原反应。

CuO+C 加热CO↑+Cu,2CuO+C 加热CO2↑+2Cu,CuO+H2加热H2O+Cu,2FeO+Si 高温SiO2+2Fe3、金属氧化物与高熔点金属发生还原反应。

3CuO+2Al 高温Al2O3+3Cu,3FeO+2Al 高温Al2O3+3Fe,Fe2O3+2Al 高温Al2O3+2Fe,3Fe3O4+8Al 高温4Al2O3+9Fe,2FeO+Mn高温MnO2+2Fe4、金属氧化物与非金属氢化物发生还原反应。

3CuO+2NH3加热3Cu+3H2O,4CuO+2CH4加热4Cu+4H2O+CO25、金属氧化物与非金属氧化物发生还原反应。

CuO+CO 加热CO2+Cu,Fe2O3+3CO 加热3CO2+2Fe,6、金属氧化物与还原性醇发生还原反应。

CuO+CH3CH2OH加热CH3CHO+Cu+H2O7、不活泼的金属氧化物受热分解。

2Ag2O加热4Ag+O2↑,2HgO加热2Hg+O2↑第二部分：以金属氢氧化物为原料制备金属8、一般是电解熔融态的金属氢氧化物来制备金属。

4NaOH 通电4Na+O2↑+2H2O，4KOH 通电4K+O2↑+2H2O，第三部分：以盐为原料制备金属9、电解熔融的无氧酸盐。

2NaCl 通电2Na+Cl2↑,MgCl2通电Mg+Cl2↑10、电解熔融的含氧酸盐。

2Na2CO3通电4Na+O2+2CO2↑11、电解不活泼的金属含氧酸盐溶液。

4AgNO3+2H2O 通电4Ag+O2↑+4HNO32Cu(NO3)2+2H2O 通电2Cu +O2↑+4HNO32CuSO4+2H2O 通电2Cu +O2↑+2H2SO412、熔融盐与金属发生置换反应。

2Na+2KCl加热2NaCl+2K↑13、盐溶液与金属发生置换反应。

Fe+CuSO4=FeSO4+Cu14、不活泼金属的盐受热分解。