金属和金属材料
1.了解金属的物理性质,知道金属的用途.
2.掌握金属的化学性质,能够运用金属活动性顺序判断反应能否发生. 3.了解炼铁的原理和金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法. 4.会根据化学方程式进行含杂质物质的有关计算.
通过比较学习,培养学生获取信息和处理信息的能力,并构建出与金属材料相关联的知识体系.
通过对我国古代炼铁的介绍,激发学生的爱国热情;通过对废弃金属对环境的污染介绍,让学生树立环保意识;通过对矿物可开采年限的介绍,教育学生要懂得保护金属资源.
【重点】
金属的化学性质,铁的冶炼. 【难点】
引导学生主动参与科学探究的过程和方法等方面的教学中.
金
专题一 金属材料
1.金属材料:纯金属(90多种);合金(几千种).
2.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.一般来说,合金的熔点比各成分金属低,硬度比各成分金属大,抗腐蚀性能更好.不过,实际应用中还应考虑金属材料的价格、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.常见合金如下表: 铁的合金 铜合金 合金 焊锡 钛合金 形状记忆合金 生铁 钢 黄铜 青铜 含碳量 含碳量 铜锌 铜锡 锡铅 成分 —— 钛镍合金 2%~4.3% 0.03%~2% 合金 合金 合金 不锈钢:含铬、镍的钢具有熔点高、加热后形状复备注 紫铜为纯铜 熔点低 良好的抗腐蚀性能 密度小、原 2
2
可塑性好、易于加工、机械性能好 3.铁的冶炼 (1)工业炼铁的基本知识:炼铁的原料是铁矿石[常见的铁矿石有磁铁矿(主要成分是Fe3O4)和赤铁矿(主要成分是Fe2O3)]、焦炭、石灰石和空气,主要设备是高炉.炼铁的基本原理是:在高温条件下,利用反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来,3CO + Fe2O3+ 3CO2.
(2)一氧化碳还原氧化铁的实验: ①装置图:见下图.
2Fe
②实验主要现象:红色粉末变为黑色,澄清的石灰水变浑浊,尾气点燃产生蓝色火焰. ③实验注意事项:先通入一氧化碳气体,排尽装置内的空气,防止一氧化碳与空气混合加热后,发生爆炸;实验完毕后要继续通入一氧化碳气体,直到玻璃管冷却,防止高温下的铁与空气接触,被氧化为氧化铁,同时,实验过程中还可防止澄清石灰水倒吸;尾气中含有一氧化碳,一氧化碳有毒,所以尾气要处理,直接排放会污染空气;若实验中没有酒精喷灯,也可用酒精灯代替,不过要在火焰上加一个金属网罩,使火力更加集中,提高温度.
(3)铁的锈蚀
①铁生锈的条件是:铁与O2、水接触(铁锈的主要成分:Fe2O3·xH2O). ②防止铁制品生锈的措施:保持铁制品表面的清洁、干燥;表面涂保护膜,如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等;制成不锈钢.
③铁锈很疏松,不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应,因此铁制品可以全部锈蚀,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.
4.金属资源的保护和利用 (1)防止金属腐蚀; (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. 5.含有杂质的化学计算
据化学方程式计算时,不论是反应物还是生成物,代入化学方程式计算的都必须是纯净物的质量.但在金属冶炼等实际生产过程中,所用原料或产物一般都含有杂质,因此在实际生产中计算用料和产量时需要考虑杂质问题.
通常认为杂质不参加反应,可以利用下列公式将不纯物质的质量转化成纯净物的质量: 纯净物的质量分数(纯度) =纯净物的质量/混合物的质量×100%;纯净物的质量= 混合物的质量×纯净物的质量分数;纯度=1-杂质的质量分数.
在冶铁的计算中,一般涉及四种物质:铁、生铁、氧化铁(或四氧化三铁)、铁矿石.铁与氧化铁(或四氧化三铁)是纯净物,能直接代入化学方程式计算,而生铁、铁矿石属于混合物,不能直接代入化学方程式计算.生铁中主要含铁,铁矿石是冶铁的原料,含铁的氧化物主要是氧化铁或四氧化三铁,计算的主线是: 生铁——铁——氧化铁 (或 四氧化三铁)——铁矿石.
3