《常见的金属材料》
常见的金属材料
【课标要求】
●了解金属的物理特性，认识金属材料的重要作用。
●认识合金的重要性，知道生铁和钢等重要合金。
●了解炼铁原理。
【核心内容】
金属的物理性质
金属材料合金：混合物
炼铁原理：Fe
2O
3
+3CO
高温
2Fe+3CO
2
；还原反应。
【要点精讲】
1．金属的物理性质：相似性：大多数金属都有金属光泽，密度、硬度较大，熔、沸点较高，具有良好的导电、导热性能。差异性：汞常温下呈液态，铜为紫红色，银的导电能力最强，熔点最高的金属是钨等。金属材料可分为黑色金属材料（铁、锰、铬及其合金）和有色金属材料（注：这只是金属的一种分类方法，不是指金属的颜色。）。
2．合金：
合金是在一种金属中加热熔合某些金属或非金属而制得的混合物，其强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀等性能也更好。
生铁和钢都是铁的合金。生铁含碳2%—4.3%，硬而脆。钢含碳0.03%—2%,硬而韧。古代的青铜器（铜锡合金），黄铜（铜锌合金）制品、铝合金制品、18K金首饰等都是合金。
3．炼铁原理：
（1）炼铁原理的探究实验
现象：红色的氧化铁粉末逐渐变成黑色粉末，生成的气体能使澄清的石灰水变浑浊。
解释：氧化铁和一氧化碳在高温条件下发生反应，生成金属铁和二氧化碳。反应的化
学方程式为：Fe
2O
3
+3CO
高温
2Fe+3CO
2
，在这个反应中，氧化铁中的氧被一氧化碳夺去，铁
被还原出来，一氧化碳是还原剂。化学上把氧化物中的氧被夺去的反应叫做还原反应。
实验注意事项：
a、加热前先通入CO；
b、加热；
①实验步骤 c、撤灯；
d、继续通入CO至试管冷却。
②尾气处理：CO有毒，尾气必须处理（可烧掉或收集起来）。
工业炼铁：原理同上。原料为铁矿石（赤铁矿Fe
2O
3
、磁铁矿Fe
3
O
4
、菱铁矿FeCO
3
、黄铁
矿FeS
2
等）焦炭、石灰石、空气。设备为高炉。
（2）含杂质物质的化学方程式的计算：先把含杂质的物质的质量换算成纯净物的质量，再进行计算。
纯净物的质量=不纯物质的质量×纯度。
例题解析
【例1】从铁、铝、铜、锌、钛、汞、银七种金属中，选择填空：
①常用作电镀和作干电池电极的金属是。
②常用于制作电线电缆的金属是、。
③常用于航空工业和制造飞机的金属是、。
④生铁和钢是哪种金属的合金。
⑤包装糖果和香烟的银白色金属是。
⑥金属表面为了防锈而刷的“银粉”是。
⑦暖水瓶的瓶胆内镀的是。
⑧玻璃镜子背面镀的金属是。
⑨体温计内填充的金属是。
⑩“白铁”表面镀的金属是。
【解析】①锌②铝、铜③钛、铝。性质决定用途，但不是唯一的因素，还有成本、美观等因素。④铁，考查生铁和钢含碳量的区别。⑤铝⑥铝⑦银⑧银⑨汞⑩锌。强调了化学与身边物质的联系。
【例2】下列物质不属于合金的是（）
A．氧化铁 B．锰钢 C．不锈钢 D．黄铜
【解析】氧化铁是氧化物，属于纯净物，不是合金。应选A
【例3】炼铁选用的铁矿石不仅要选含铁量高的，还要选“有害元素”少的。常见的铁
矿有：磁铁矿（主要成分是Fe
3O
4
），赤铁矿（主要成分是Fe
2
O
3
），褐铁矿（主要成分是2
Fe
2O
3
·3H
2
O），菱铁矿（主要成分是FeCO
3
），黄铁矿（主要成分是FeS
2
）你认为最适宜炼铁
的矿石是，理由是。
【解析】判断各种矿石的含铁量，不必计算出铁元素的质量分数，可以用铁元素与其他元素的原子个数比来判断。在磁铁矿（Fe 3O 4）中Fe 、O 原子个数比1∶1.3；在赤铁矿（Fe 2O 3）中Fe 、O 原子个数比1∶1.5；而黄铁矿（FeS 2）中的1个硫原子的质量相当于2个氧原子，Fe 、S 原子个数比为1∶2，相当于Fe 与O 的原子个数比为1∶4；Fe 与O 的原子个数比值越大含铁量越高。最适宜炼铁的矿石是磁铁矿和赤铁矿；因为磁铁矿和赤铁矿这两种铁矿石含铁量高（铁元素的质量分数大），含有害元素少，便于冶炼、污染少。
【例4】A 、B 皆为无色气体，C 、D 皆为红色粉末。如图所示进行实验，一段时间后红色粉末都变为黑色，但甲图中澄清石灰水变浑浊，乙图中澄清石灰水不变浑浊。
试推断： （
1
）
A
为 ，
B
为 ，
C 为 ，
D 为 。 （2）写出甲、乙两图中化学反应方程式。
【解析】学生知道的红色粉末，可能是氧化铁，也可能是铜粉，甲图所示实验中红色粉末变黑，同时有二氧化碳生成，可能是一氧化碳还原氧化铁。而乙图所示实验中红色粉末变黑，澄清石灰水不变浑浊，可能是氧气氧化了铜。答案(1)A 为CO ，B 为O 2，C 为Fe 2O 3,D 为Cu.(2) Fe 2O 3+3CO
高温
2Fe+3CO 2, 2Cu+O 2
△
2CuO
【技能训练】
一、选择题
1．下列关于生铁和钢的描述中，正确的是（ ） A ．生铁和钢都是混合物，其主要成分都是碳 B ．生铁硬而有韧性，即可铸又可锻
C ．生铁和钢的性能有很大差别，主要是生铁和钢中的含碳量不同
D ．钢是用铁矿石和焦炭做原料炼制成的
2．下列金属材料中，在工业上属于黑色金属材料的是（ ） A ．钛 B ．铜 C
．锌 D
．铁
3．炼铁过程中，主要用于还原铁的氧化物的物质是（ ）
A ．氢气
B ．一氧化碳
C ．焦炭
D ．氧气 4．下列化学反应不是在炼铁高炉中发生的是（ ） A ．CO 2+C
高温
2CO B ．C+O 2
点燃
CO 2
C ．Fe 2O 3+3CO
高温
2Fe+3CO 2 D ．3Fe+2O 2
点燃
Fe 3O 4
5．下列金属材料制成的炊具，对人体健康有益的是（ ）
A ．铝
B ．铜
C ．生铁
D ．不锈钢 6．下表中列出几种物质的熔点（在标准大气压下），据此判断以下说法中正确的是（ ）
108 A ．铜球掉入铁水中不会熔化 B ．在－255℃时，氢是固态 C ．水银温度计可测量－40℃的气温 D ．用钨制成的灯丝不易熔化 7．用CO 还原铁的氧化物1mg ，得到铁粉0.75mg,则下列说法中正确的是( ) A ．该氧化物是Fe 2O 3
B ．该氧化物可能是由FeO 、Fe 2O 3、Fe 3O 4组成的混合物
C ．该氧化物是FeO
D ．该氧化物中不含FeO 二、填空题
8．盛放在油罐车内的石油产品振荡时要产生静电，容易引起火灾，所以油罐车尾部有一拖地的铁链，这是利用了铁具有能 的性质。
9．某钢铁厂高炉的主要原料是焦炭、赤铁矿（主要成分为Fe 2O 3）、空气等，主要反应过程如下所示：
（1）在上面方框中写出有关反应中生成物的化学式。 （2）写出②③两步反应的化学方程式。
② ③ 。 10．正确连接如图所示的装置进行实验，可以验证某混合物气体的成分是CO 2和CO （每
焦炭
套装置限用一次）。
请回答下列问题：
（1）连接装置导管口的顺序：混合气体→→尾气处理。（填导管接口代号）
（2）证明原混合气体中有CO
2
存在的实验现象是；证明CO存在的有关实验现象是。
拓展提高
11．钠是一种非常活泼的金属，将其投入水中，它会浮在水面上与水发生剧烈反应，放出大量的热，使自身熔化成小球，甚至使生成的氢气燃烧。其反应的化学方程式为
2Na+2H
2O=2NaOH+H
2
↑。但它不与煤油反应，因而可将其保存在煤油里。
在一个烧杯中倒入一定量的水，向水中滴入2滴无色酚酞试液，再加入适量的煤油，然后将一块绿豆粒般大的钠放入烧杯中，钠会悬浮于水与煤油的界面处，并发生反应，直至消失。
（1）反应后水层呈色；
（2）反应生成的H
2
在钠附近会不会燃烧，为什么？
（3）由以上事实可以得出钠具有哪些物理性质？
12．市场上有两种外观类似黄金的金属材料：Cu—Zn合金和Cu—Ag合金，若实验室只提供一瓶稀硫酸和必要仪器。
（1）你认为能测出合金中铜的质量分数；
（2）取上述（1）中的合金粉末20g放入烧杯中，加入50g的稀硫酸，恰好完全反应，测得烧杯内剩余物的质量为69.8g。
问：①产生氢气的质量为 g。
②求出该合金中铜的质量分数。