第五章 金属与金属矿物

第五章金属与金属矿物
一、金属的性质及应用
1.物理性质及应用
金属的物理性质体现金属物理性质的应用
具有金属光泽贵重金属、可作装饰品
机械强度大制作铁锤等多种工具
延展性好汽车外壳、钢丝绳、铝箔等
导电性好电线、电缆
导热性好铁锅、铝壶等
注意：不同的金属有各自的特性，如银的导电、导热性最好，钨的熔点最高，铬的硬度最大，锇的密度最大等。

例题：食品包装袋中经常使用到铝箔，铝能制成铝箔是因为铝具有良好的（）
A、导电性
B、抗腐蚀性
C、导热性
D、延展性
2、金属的化学性质
反应物反应特征实例
与氧气反应大多数金属在点燃的条件下与
氧气发生化学反应
3Fe + 2O2点燃Fe3O4
2Cu + O2点燃2CuO 在常温下，有些金属也和氧气发
生缓慢氧化
铁生锈
铜生锈
与酸溶液的反应
较活泼的金属和稀硫酸（盐酸）
反应产生氢气
Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑
2Al+3H2SO4==Al2(SO4)3+3H2↑
与硫酸铜溶液的反
应较活泼金属可以把不活泼的金
属从它们的化合物的溶液中置
换出来
Fe+CuSO4==FeSO4+Cu
Ag与CuSO4溶液不反应
注意：○1铁与酸或某些金属盐溶液发生置换反应是生成的铁的化合物中铁元素都显+2价。

○2酸一般指盐酸和稀硫酸，若是硝酸或浓硫酸，因具有较强的氧化性，与金属发生反应时，一般不生成氢气。

○3K、Ca、Na的金属活动性非常强，与盐溶液接触时，它们能同溶液中的水发生剧烈反应，生成碱和氢气，所以把它们放到盐溶液里，不能将金属置换出来。

○4金属与某些化合物的反应一定在溶液中进行，不溶于水的盐一般不与比它们活泼的金属反应，如Mg与AgCl 不反应，因为AgCl不溶于水。

二、置换反应
1、定义：一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。

表示式：A+BC==B+AC
2、判断方法：必须同时满足以下条件：○
1反应物为单质和化合物；○2生成物为单质和化合物。

3、几类常见的置换反应：
① 非金属单质与金属氧化物的反应，如O H Cu CuO H 22+∆+，C+2CuO==2Cu+CO 2 ↑ （高温） ② 金属单质与酸反应，如Fe+2HCl==FeCl 2+H 2 ↑, 2Al+3H 2SO 4==Al 2(SO 4)3+3H 2↑
③ 金属与某些化合物的溶液反应，如Fe+CuSO 4==FeSO 4+Cu ，Cu+2AgNO 3==Cu(NO 3)2+2Ag
例题：钛合金是21世纪的重要材料，工业上制取钛的一个反应是：
24MgCl 2Ti 2Mg TiCl ++氩气、高温,
该反应类型属于（ ）
A 、化合反应
B 、分解反应
C 、置换反应
D 、复分解反应 三、金属材料与金属矿物
铜的矿物：黄铜矿（CuFeS2 ）；孔雀石（Cu 2(OH)2CO 3 ）；赤铜矿（Cu 2O ） 四、常见铁的化合物及颜色 铁的化合物
颜色 铁的化合物 颜色 氧化物 氧化亚铁（FeO ）
黑色 铁盐
氯化亚铁FeCl2 浅绿色 氧化铁FeO3 红棕色 硫酸亚铁FeSO4 浅绿色 四氧化三铁Fe 3O 4
黑色
氯化铁FeCl3 黄色 氢氧 化物
氢氧化亚铁Fe （OH ）2 白色 硫酸铁Fe 2（SO 4）3 黄色 氢氧化铁Fe （OH ）3
红褐色
菱铁矿，主要成分FeCO3
白色
五、铁的冶炼
1、原理：用还原剂把铁从铁矿石中还原出来：
2、原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气
金属材料的分类：
纯金属
黑色金属：铁、铬、锰
有色金属：除黑色金属外的其他金属
合金
金属元素 金属单质（游离态）
金属矿物（化合态） 定义：工业上能用来提炼金属的矿物
铁的矿物：赤铁矿（Fe 2O 3）；磁铁矿（Fe 3O 4）；棱铁矿（FeCO 3）；
黄铁矿（FeS 2）
3、设备：高炉
4、产品：生铁（含碳量2%~4.3%）
生铁坚硬，韧性差，一般用于铸造（铁锅、暖气片、机床的底座等）
注意：○1利用CO还原氧化铁的实验，实验前要先通CO，排出转之内的空气，以免加热时CO与空气混合，可能会发生爆炸；○2实验完毕后继续通入CO，防治背还原成的铁在较高温度下重新被氧化；○3由于CO有毒，围棋宏CO气体要处理，防止污染空气。

六、合金
1、由一种金属跟其他金属或非金属熔合形成的有金属特性的物质叫做合金。

2、几种合金的主要成分、性能和用途
合金主要成分主要性能主要用途
钢Fe、C（碳为0.03%~2%）较强的延展性器械、交通工具
不锈钢Fe、Cr、Ni 耐腐蚀医疗器械
黄铜Cu、Zn 可塑性好、耐腐蚀仪表、塑像
白铜Cu、Ni 光泽好、耐腐、耐磨钱币
硬铝Mg、Cu、Al、Si 强度和硬度好、质轻火箭、飞机、门窗
18K金Au、Ag、Cu 光泽好、耐磨金饰品、钱币、电子元件
钛合金Ti、Al、V 可塑性好、耐磨蚀航天飞机、船舶
3、特性：熔点低于组成它们的成分金属，硬度一般比各成分金属大。

所以合金更适合不同的用途。

七、有关不纯物质化学方程式的计算
纯度（%）=纯净物的质量∕不纯物质的总质量×100%
纯净物的质量=不纯物质的总质量×纯度（%）
八、钢铁的锈蚀及防护
1、生锈的条件：与氧气和水接触。

在酸性溶液、盐溶液和超市的空气中易生锈。

2、防治铁生锈的方法和措施
○1保持锑制品表面的清洁和干燥；○2在钢铁表面覆盖保护层。

（如喷漆，涂防锈油、搪瓷，镀一层起保护作用的其他金属，在钢铁表面高温制成一层致密氧化膜）
3、金属资源的合理利用
○1防止金属的腐蚀；○2有计划地合理开采矿物；○3寻找金属替代品；○4废旧金属的回收利用
九、石灰石的利用
1、存在与检验
石灰石的主要成分是CaCO3，自然界中的大理石，方解石、白垩、蛋壳、备课、珍珠等都含有CaCO3；锅炉和
水壶中的水垢主要成分是CaCO3。

CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑（用于检验碳酸盐）
CaCO3==CaO+CO2↑（工业制取生石灰和CO2）
2、生石灰（CaO）和熟石灰[Ca（OH）2]
生石灰具有吸水性，极易和水反应，放出大量的热，生成熟石灰。

CaO+H2O==Ca（OH）2
（3）熟石灰常用作建筑材料
（4）Ca（OH）2+CO2==CaCO3↓+H2O （CO2检验）。