第十一节 金属的性质和利用.doc

　　 金属的性质和利用主讲：黄冈中学化学高级教师　舒宝生 一、知识概述 1、金属的物理性质； 2、常见金属的化学性质； 3、金属的应用； 4、常见的合金及性质。 二、重难点知识剖析 （一）金属的物理性质与金属的应用 　　金属在生活、生产中的应用十分广泛，下表是部分金属的某些物理性质及其应用。 金属的应用说明金属具有的物理性质铁制成锅铁具有较高的强度和较高的熔点，具有良好的导热性铝制成电线铝的延展性好，具有优良的导电性，密度较小铜制成电器零件铜具有良好的导电性，强度较大，易加工，熔点较高白铜铸硬币铜有较好的光泽度，耐磨，强度好，易加工钢制作钢轨钢的韧性好，不易断裂，硬度大，不易变形钨制成灯丝钨的熔点高，电阻大　　金属具有一些共同的物理性质。如常温下是固体（汞除外），有金属光泽，大多数导电、导热性能好，有延展性，密度较大，熔点较高等。但各种金属还是具有各自的特性，因此，不同的金属在生活、生产中有着不同的用途。 　　注意：金属的应用，除了要考虑金属的性质之外，还需要考虑金属的制取成本，金属的价格等其他方面的因素。 （二）常见金属的化学性质 1、铁、铝、铜与氧气的反应 　　将铁在纯氧气中点燃，将铝和铜在空气中加热，发生化学反应的方程式和现象见下表。 ?现象反应方程式铁剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体3Fe＋2O2Fe3O4铝表面变暗，失去金属光泽4Al＋3O22Al2O3铜表面由紫红色变为黑色2Cu＋O22CuO　　结论：许多金属都能与氧气反应，但反应的难易和剧烈程度不同。镁、铝等金属在常温下就能与氧气反应。铁、铜等金属在高温时与氧气反应。金即使是在高温下也不与氧气反应。金属能否与氧气反应和反应的剧烈程度是由金属的化学活泼性决定的。 2、铁、铝、铜与稀盐酸和稀硫酸的反应 　　（1）铁、铝、铜与稀盐酸的反应 实验现象化学反应方程式将铁丝浸入盐酸中铁丝表??产生少量气泡，溶液由无色变为浅绿色Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑将铝丝浸入盐酸中铝丝表面产生大量气泡，溶液颜色没有变化2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑将铜丝浸入盐酸中无明显变化?（2）铁、铝、铜与稀硫酸的反应 实验现象化学反应方程式将铁丝浸入稀硫酸中铁丝表面产生少量气泡，溶液由无色变为浅绿色Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑将铝丝浸入稀硫酸中铝丝表面产生大量气泡，溶液颜色没有变化2Al＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋3H2↑将铜丝浸入稀硫酸中无明显变化?　　结论：与酸反应时，铁没有相同状态下的铝反应剧烈，铜与稀盐酸或稀硫酸不反应，说明铝的化学性质活泼，铁的化学性质比较活泼，铜的化学性质稳定。 3、铁与硫酸铜的反应 　　观察与思考： 　　实验操作：取一支试管，把两根无锈的铁钉放入试管中，再向试管中加入适量的硫酸铜溶液，过一会儿取出铁钉观察。 　　实验现象：蓝色溶液逐渐变为浅绿色溶液，铁钉上附着紫红色的物质。 　　实验结论：铁与硫酸铜反应，生成铜和硫酸亚铁，反应方程式为Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu；铁的金属活动性比铜的金属活动性强。 　　其实，能与硫酸铜反应的不只是铁这一种金属，还有其他的金属也能发生反应，如锌也可以，生成物为ZnSO4和Cu。这种类型的化学反应在其他金属与金属化合物中也能进行。 　　规律：金属活动性强的金属，能把金属活动性弱的金属从它的盐溶液中置换出来。 （三）置换反应 　　由一种单质和一种化合物作用生成另一种单质和另一种化合物的反应叫置换反应。 　　置换反应的形式：A＋BC=AC＋B。如： 　　Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑； 　　Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu； 　　2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe； 　　C＋2CuO2Cu＋CO2↑。 　　从上述置换反应中可以看出，置换反应中的“单质”不一定是金属单质，化合物也不一定是CuSO4这样的化合物，反应也不一定是在溶液中进行。铁与酸或其他化合物发生置换反应生成的铁的化合物中铁元素的化合价一般为＋2价，如。 　　注意：置换反应中一定有单质参与和生成，一定有某种元素的化合价在反应前后发生了变化。 （四）生铁和钢 　　铁矿石在高炉中冶炼，得到的是含有较多碳、硫、磷、硅等元素的生铁，把生铁放在炼钢炉中进一步冶炼，用氧气或铁的氧化物把生铁中所含的过量的碳和其他杂质转变为气体和炉渣除去就得到钢。生铁和钢的性质和用途有很大的差异，下表就是生铁和钢的比较。 ?生铁钢主要成分铁铁含碳量2%～4.3%0.03%～2%其他元素硅、锰、硫、磷（少量）硅、锰（少量）、硫、磷（几乎不含）熔点/℃1100～12001450～1500