金属及金属材料教案

环球雅思学科教师辅导教案

授课类型

T-金属及合金的物理性

质

C-金属资源的利用与保护T-金属的化学性质星级★★★★★★★★★★

教学目的

1、认识金属的物理特征，掌握常见金属的主要化学性质和用途，掌握金属活动顺序表及其

应用，了解防止金属腐蚀的简单方法；

2、了解合金的概念和性能，知道生铁和钢等重要合金；

3、了解金属材料的重要作用，知道废弃金属对环境的影响和回收金属的重要性。

授课日期及时段

教学内容

一、要点提纲：金属材料

（1）常温下一般为固态（汞为液态），有金属光泽。

（2）大多数呈银白色（铜为紫红色，金为黄色）。

（3）有良好的导热性、导电性、延展性。

例题：

（1）金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。下列属于金属共性的是（）

A．很高的熔点B．良好的导电性

C．很大的硬度D．银白色的光泽

Ⅱ.同步讲解

1、金属的物理性质：

基础知识巩固

【参考答案】：B

（2）下列说法正确的是（）

A．铅的密度比铁大，用铅制作菜刀、锤子比铁更好

B．银的导电性比铜好，所以应该用银制作电线

C．钨的熔点高，所以通常可用来作白炽灯的灯丝

D．焊锡和铝熔点较低，都可用于焊接各种金属

【参考答案】：C

链接中考：

（1）铜能够制成铜片或拉成铜丝,是因为铜具有良好的( )

A.导热性

B.导电性

C.延展性

D.金属活动性

【参考答案】：C

（2）新型防盗玻璃为多层结构，层与层之间连有极细的金属线，当玻璃被击碎时会有电信号，警报系统会立刻报警，这利用了金属的（）

A．导热性B．导电性

C．弹性D．延展性

【参考答案】：B

2、金属的应用

物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但这不是唯一的决定因素。在考虑物质的用途时，还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利，以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。

铜、铝——电线——导电性好、价格低廉

钨——灯丝——熔点高

铬——电镀——硬度大

铁——菜刀、镰刀、锤子等

汞——体温计液柱

银——保温瓶内胆

铝——“银粉”、锡箔纸

生铁和钢性能不同的原因：含碳量不同。

联系中考：

（1）根据物质的性质决定用途这一关系，下列说法错误的是（）

A．石墨质地很软，常用作电极材料

B．铝有良好的导电性，常用作导线

C．木炭具有吸附性，可用来吸附色素

D．煤燃烧能放出热量，生活中常用作燃料

【参考答案】：A

3、金属之最：

（1）铝：地壳中含量最多的金属元素。

（2）钙：人体中含量最多的金属元素。

（3）铁：目前世界年产量最多的金属（铁>铝>铜）。

（4）银：导电、导热性最好的金属（银>铜>金>铝）。

（5）铬：硬度最高的金属。

（6）钨：熔点最高的金属。

（7）汞：熔点最低的金属。

（8）锇：密度最大的金属。

（9）锂：密度最小的金属。

二、合金：由一种金属跟其他一种或几种金属（或金属与非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。(注：合金是

混合物)

★：一般说来，合金的熔点比各成分低，硬度比各成分大，抗腐蚀性能更好。

合金

铁的合金铜合金

焊锡

钛和钛合

金

形状记忆

金属生铁钢黄铜青铜:

成分

含碳量

2%~4.3%

含碳量

0.03%~2%

铜锌

合金

铜锡

合金

铅锡

合金

钛镍合金

备注

不锈钢：含铬、镍的钢

具有抗腐蚀性能

紫铜为纯铜熔点低

注：钛和钛合金：被认为是21世纪的重要金属材料，钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨等。

（1）熔点高、密度小

钛和钛合金优点（2）可塑性好、易于加工、机械性能好

（3）抗腐蚀性能好

应用：火箭、导弹、航天飞船、船舶、化工和通讯设备等。

例题：

（1）芜湖工业发展迅速，奇瑞汽车，海螺集团，新兴铸管，鑫科材料等企业在国内外已具有一定影响。这些企业的以下产品中，不含金属材料的是（）

A．汽车B．水泥C．钢管D．铜缆【参考答案】：B

（2）下列关于合金的说法正确的是（）

A．合金不属于金属材料B．合金的硬度一般比各成分金属大

C．合金属于金属单质D．多数合金的熔点高于组成它的成分金属【参考答案】：B

（3）利用铝合金代替铝制钥匙是利用铝合金比铝的（）

A．熔点低B．不易腐蚀C．硬度大D．密度小

【参考答案】：B

联系中考:

（1）中国南车株洲时代集团生产的油电双动力公交车因省油、环保而在全国推广，双动力公交车制造需要大量使用金属材料。下列有关金属材料的说法正确的是( )

A．金属材料中一定不含有非金属元素

B．多数合金的抗腐蚀性能比组成它们的纯金属更好

C．双动力公交车所有部件都是由金属材料制造的

D．地球上的金属资源是取之不尽，用之不竭的

【参考答案】：B

一、金属的冶炼（以铁为例）：

1、原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。

常见的铁矿石有磁铁矿（主要成分是Fe 3O 4 ）、赤铁矿（主要成分是Fe 2O 3 ） 原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。

C + O 2

点燃

CO 2 C + CO 2 2CO

赤铁矿炼铁： 3CO + Fe 2O 3 2Fe + 3CO 2

磁铁矿炼铁：

4CO + Fe 3O 4 3Fe + 4CO 2

2、现象：红色粉末逐渐变为黑色（赤铁矿），产生的气体能使澄清的石灰水变浑浊。

3、石灰石的作用：除去铁矿石中的二氧化硅杂质。CaO + SiO 2 = CaSiO 3

焦炭的作用：①为反应提供热量，②提供还原剂

4、实验室注意：

（1）实验开始时先通CO 再加热的目的：排出装置内的空气，以免CO 与空气混合加热（可能会发生爆炸）。 （2）实验完毕后继续通入CO 的目的；防止氧化铁被还原成铁后，在较高的温度下重新被氧化。

（3）尾气的处理：因为CO 有毒，所以尾气中的CO 气体要经过处理，变成无毒的气体。可点燃使其生成无毒的CO 2。 例题：

（1）冶炼铁的反应原理是：

Ⅲ.针对培养

高温

高温

高温

（2）

答案：（3）作为燃料，作还原剂

（3）下列变化过程不属于金属冶炼的是（）

A．电解氧化铝B．铁在氧气中燃烧

C．金属氧化物与焦炭在高温下反应D．高温下CO还原CuO

【参考答案】：B

（4）下列说法中正确的是（）

A．铁在潮湿的空气中容易生锈，是因为铁易与水反应

B．炼铁是用一氧化碳从铁的化合物中将铁还原出来的过程

C．铁的化学性质很活泼，常温下很容易与氧气反应

D．铁粉是白色的固体

【参考答案】：B

（5）含氧化铁90%的赤铁矿石中，铁元素的质量分数为（）

A．56% B．70% C．68% D．63%

【参考答案】：D

（6）某炼铁厂，用Fe2O3的质量分数为80％的赤铁矿为原料炼铁，若每天生产含杂质2％的生铁1120t。问需要赤铁矿石多少吨？

【参考答案】：1960t

8．用CO还原铁的氧化物的实验中，硬质玻璃管质量是71.7g，在通人CO前，铁的氧化物和玻璃管的总质量是86.2g，当铁的氧化物与足量的CO充分反应且生成的CO2全部逸出玻璃管后，玻璃管和管内固体的总质量为82.2g，通过计算

推测该铁的氧化物的化学式。

【参考答案】：

二、金属的生锈与防锈

铁的锈蚀（铁锈的主要成分：______________）

（1）铁生锈的条件是：铁与______、______接触

（铜生铜绿的条件：铜与______、______、_______接触。铜绿的化学式：Cu2(OH)2CO3）（2）防锈的措施：

①保持金属制品表面的洁净干燥

②在金属表面涂油或油漆，形成非金属保护膜

③在金属表面镀锡、锌、铬等金属，形成非金属保护膜

④在金属表面形成氧化膜

⑤制成合金：如不锈钢等

铁锈很疏松，会导致里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，因此铁制品可以全部被锈蚀。因而铁锈应及时除去。而铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性能。

例题：

（1）写出下列金属制品防锈的方法：

自行车钢圈________________________；铁水桶________________________；

自来水管__________________________；铁塔__________________________；

金属窗____________________________；家用电线_______________ ______。

【参考答案】：喷镀(涂油层) 镀锌油漆喷漆喷漆包皮或漆皮

（2）皮包或漆包铜在潮湿的空气中生锈，生成铜绿［Cu2(OH)2CO3］,写出反应的化学方程式：____________________________________________________________。

【参考答案】：2Cu+CO2+H2O====Cu2(OH)2CO3

（3）下列地区金属相对容易生锈的是( )

A.上海

B.青岛

C.吐鲁番盆地

D.海南岛

【参考答案】：D

（4）铁和钛是生活、生产中的重要金属，下列说法不正确的是( )

A.铁在潮湿的空气中能形成致密的氧化物保护膜

B.钛合金可用于制作船舶

C.人体中的铁元素主要存在于血液中

D.钛合金可用于制造人造骨

【参考答案】：A

（5）下列各种“铁”中，最容易生锈的是( )

A.表面喷有漆的铁

B.装液态氮气的铁容器

C.潮湿空气中的铁管

D.沉没在机油中的铁制零件

（6）铜陵被誉为我国的“铜都”。右图是铜陵铜工艺品中著名的四喜娃娃。小明找到了分别用纯铜、青铜(Cu、Sn合金)两种材料制作的四喜娃娃及用于实验的纯铜片和青铜片。

①怎样用化学方法区分这两种四喜娃娃?

区分纯铜和青铜的实验方法是：____________________________________________。

②四喜娃娃为什么生锈了?

通过查阅资料得知，金属铜长时间放置在空气中，能够和空气中氧气等物质发生化学反应，生成铜绿

〔Cu2(OH)2CO3〕。请你根据铜绿的组成推断，铜变成铜绿时，空气中的O2、____________、____________(填化学式)参加了反应。

③哪种四喜娃娃更容易生锈?

小明发现从不同地点收集到的两个四喜娃娃中，青铜娃娃身上的锈斑比纯铜的多，他据此得出结论：青铜比纯铜更容易生锈。

他的这种推理方法是否科学?_____ _______。

请说出理由：____________________________________________________________。

④青铜四喜娃娃的铜绿中为什么会有褐色的锈斑?

【参考答案】：①在青铜和纯铜片上分别滴加稀盐酸

②H2O CO2

③不科学因为两种四喜娃娃未在同等条件(时间、环境等)下进行比较

④将CO通入盛有锈斑粉末的玻璃管中，加热，反应后取出管内物质，用磁铁悬吸，有固体附着，

证明锈斑粉末中含铁元素

三、金属资源的保护和利用：

①防止金属腐蚀

1、保护金属资源的途径：②回收利用废旧金属

③合理开采矿物

④寻找金属的代用品

2、意义：节约金属资源，减少环境污染。

.例题：

（1）下列措施有利于防止铁制品锈蚀的是（）

A．农具上铁锈不及时除去

B．切过酸菜的菜刀不及时清洗

C．工地上的钢管堆放在潮湿的地方

D．家用剪刀不用时，涂上油并放在干燥处

（2）防锈和回收废旧金属都是保护金属资源的重要途径。为测定一种待回收的废铁中铁的锈蚀程度，某同学取该部分锈蚀的铁片样品(仅由铁和氧化铁组成)，测得其中氧元素的含量为12％，则样品中已被锈蚀的铁元素占原金属铁的质量分数约为()

A．28％B．31.8％C．46.7％D．70％

【参考答案】：B

（3）氢气、碳、一氧化碳共同的化学性质是在常温下性质都稳定，高温条件下都具有_______性，写一个显示还原性但不属于置换反应的化学方程式：____________________________，该反应也是氧化还原反应，其中____________被还原，______________是还原剂，______________发生氧化反应，______________具有氧化性。

【参考答案】：还原性3CO+Fe2O3=高温=2Fe+3CO2Fe2O3 CO CO Fe2O3

（4）早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应。某化学兴趣小组利用下图装置进行实验探究，请按要求填空：

①写出CO还原Fe2O3的化学方程式；

②实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是；

③右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是；

④实验开始时要先通入CO，把装置中的空气排尽后再加热，以防发生爆炸。检验装置中的空气已排尽的方法

是。

【参考答案】：①3CO+Fe2O3===== 2Fe+3 CO2

②石灰水变浑浊

③燃烧多余的CO（或消除CO对空气的污染）

④在右端导气管口用排水法收集一试管气体，移近火焰，若发出轻微的爆鸣声，证明空气已经排尽。（5）我国铁矿石资源比较丰富，2000年，钢铁年总产量就已达到1.27亿吨，成为世界钢铁大国。某钢铁厂日产含3％杂质的生铁2 240 t，则需要含Fe2O3 80％的赤铁矿多少吨？

【参考答案】：解：设需要含Fe2O3 80%赤铁矿的质量为x

Fe2O3+3CO==高温== 2Fe+3CO2

160 112

x×80%2 240 t×(1-3%)

x= =3 880 t

答：需要含Fe2O3 80%的赤铁矿3 880 t。（其他合理解法同样给分）

一、金属的化学性质：

1、大多数金属可与氧气的反应

2Mg +O2点燃2MgO 2Mg +O2 == 2MgO 注：MgO：白色固体

4Al +3O2点燃2Al2O34Al +3O2 == 2Al2O3注：Al2O3：白色固体

3Fe + 2 O2点燃Fe3O42Cu + O2△2CuO 注：Fe3O4、CuO：黑色固体

注意：（1）虽然铝在常温下能与氧气反应，但是在铝表面生成了一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止了反应的进行，所以铝在常温下不会锈蚀。

（2）“真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不能与氧气反应，金的化学性质极不活泼。

试题：

①镁和氧气反应：（现象:镁在空气中燃烧，发出耀眼的白光、放热、生成白色粉末）照明弹

Ⅰ.知识结构

化学方程式2Mg +O2点燃

2MgO

铝和氧气反应：化学方程式4Al +3O2点燃

2Al2O3

②铁和氧气反应：现象：铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体

化学方程式3Fe + 2 O2点燃

Fe3O4

铜和氧气反应：现象：红色的固体逐渐变成黑色

化学方程式2Cu + O2△2CuO

补充：①置换反应概念：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物的反应。

特点：反应物、生成物都是两种；物质种类分别是单质与化合物。

注：当铁单质参加置换反应时，生成物中的铁元素呈+2价

②金属活动性顺序表

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

解释：a 、在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。

b、在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸（不可以用浓硫酸和硝酸）中的氢。

c、在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。

d、钾、钙、钠不符合这一条。它们会先和水反应生成碱和氢气，然后碱和盐反应。

2、金属与酸的反应：活泼金属＋酸→ 盐＋H2↑（条件：活动性：金属＞H ）反应类型：置换反应

H2SO4 + Mg == MgSO4 + H2↑ 2HCl + Mg == MgCl2+ H2↑

现象：反应剧烈，有大量气泡产生。

3H2SO4 + 2Al == Al2(SO4)3 + 3H2↑ 6HCl + 2Al == 2AlCl3+ 3H2↑

现象：反应剧烈，有大量气泡产生。

H2SO4 +Zn == ZnSO4 + H2↑ 2HCl +Zn == ZnCl2 + H2↑

现象：反应比较剧烈，有大量气泡产生。

H2SO4 + Fe == FeSO4 + H2↑ 2HCl + Fe == FeCl2+ H2↑

现象：反应比较缓慢，有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色。

描述现象时，需要注意：

如果有铁、铜元素参加反应，一定要注意溶液颜色的变化，Fe2+的盐溶液是浅绿色的，Fe3+的盐溶液是黄色的，Cu2+的盐溶液是蓝色的；

反应放热，但是只有镁和酸反应时放热现象明显；

在金属活动性顺序表中，金属必须是排在氢前边的金属；

酸主要指稀盐酸、稀硫酸。

金属与酸反应中氢的量的问题：

计算依据：1、酸(无论是稀硫酸还是稀盐酸)足量前提下，质量相同的这四种金属反应生成H2质量的多少是：（1）产生氢气的量的关系Al > Mg > Fe > Zn

18：2 24：2 56：2 65：2

（2）产生氢气的量的规律：

相对原子质量越小，产生的氢气越多；

价量比越大，产生的氢气越多

2、金属足量前提下，这四种金属与等质量酸(无论是稀硫酸还是稀盐酸)反应生成H2质量的多少是：

Al = Mg = Fe = Zn

试题：

（1）金属与酸的反应：

金属反应的现象与稀盐酸反应的化学方程式与稀硫酸反应的化学方程式

2HCl + Mg == MgCl2+ H2↑H2SO4 + Mg == MgSO4 + H2↑ 镁反应剧烈，固体表面生成大量气

泡，固体溶解，得到无色溶液

铝反应剧烈，有大量气泡产生6HCl + 2Al == 2AlCl3+ 3H2↑3H2SO4 + 2Al == Al2(SO4)3 + 3H2↑ 锌反应比较剧烈，有大量气泡产生2HCl +Zn == ZnCl2 + H2↑H2SO4 +Zn == ZnSO4 + H2↑

2HCl + Fe == FeCl2+ H2↑H2SO4 + Fe == FeSO4 + H2↑ 铁反应比较缓慢，有气泡产生，溶

液由无色变为浅绿色

铜没有明显现象

（2）相同质量的铝、镁、铁、锌分别与足量的稀盐酸反应，放出H2( )

A. 锌最多

B. 铝最多

C. 镁最多

D. 一样多

【参考答案】：B

（3）相同质量，相同质量分数的稀盐酸分别与足量的Al、Mg、Fe、Zn 反应，放出H2()

A. 锌最多

B. 铝最多

C. 一样多

D. 无法判断

【参考答案】：C

3、金属+ 盐==== 另一金属+ 另一盐（条件：“前换后，盐可溶”）

Fe + CuSO4 == Cu + FeSO4 (这也是“湿法冶铜”的原理)

现象：铁钉表面有红色物质出现，溶液由蓝色变为浅绿色。

2Al + 3CuSO4 == Al2(SO4)3 + 3Cu

现象：铝丝表面有红色物质出现，溶液由蓝色变为无色。

Cu + 2AgNO3 == Cu(NO3)2 + 2Ag

现象：铜丝表面有银白色物质出现，溶液由无色变为蓝色。

注意：①CuSO4溶液：蓝色FeSO4、FeCl2溶液：浅绿色

②Fe在参加置换反应时，生成+2价的亚铁盐。

③若有多种金属单质与溶液发生置换反应，则在活动性顺序中金属的位置距离较远的先发生反应。且一个置换反应结束后，另一个置换反应才会发生。如在硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中加入锌粒，锌会先和硫酸铜反应，反应完毕后锌才和硫酸亚铁反应。

比较Cu、Fe、Ag三种金属的活动性顺序

1、使用铁、银和硫酸铜溶液，一次性得出结果：

操作及现象：把铁、银分别放入硫酸铜溶液中，铁表面没有现象；而银表面会附着一层红色物质，并且溶液会由蓝色逐渐变为无色。

2、使用铜、硫酸亚铁溶液和硝酸银溶液，一次性得出结果：

操作及现象：把铜分别放入硫酸亚铁溶液和硝酸银溶液中，硫酸亚铁溶液没有现象；而在硝酸银溶液中，铜表面会附着一层白色物质，溶液由无色逐渐变为蓝色。

选用试剂时，要根据金属活动性顺序表将三种金属排序，然后将排在中间的金属变成盐溶液，或者将排在两边的金属变成盐溶液，这样才能一次性得出结果。

练习：

（1）将一定质量铜锌合金的粉末加入到一定质量的硝酸银溶液中，充分反应后过滤，向滤渣中滴加少量的稀盐酸，无气泡产生．下列相关判断中，正确的是（）

A．滤液中的溶质一定含有硝酸铜