第5章金屬的冶煉與利用

第1節金屬的性質和利用我知道的金屬名稱元素符號我見過的金屬名稱元素符號鈉鎂鉀鋅鈣NaMgKZnCa鐵鋁銅銀金FeAlCuAgAu……………………金屬元素的名稱和符號建筑橋梁鋁合金用于制造飛機制造機械鈦合金制造航天器你知道嗎？1.為什么鐵鍋需要加木柄或塑料柄？說明鐵有什么性質？2.鋁塊可以變成薄薄的鋁片這又體現了金屬的什么性質？良好的導熱性很好的延展性3.聯合國衛生組織推薦使用中國的鐵鍋做炊具？除利用導熱性外，還能補充人體所需要的鐵元素1、為什么菜刀、鐮刀、錘子等用鐵制而不用鉛制？2、銀的導電性比銅好，為什么電線一般用銅制而不用銀制？3、為什么燈泡里的燈絲用鎢制而不用錫制？如果用錫制的話，可能會出現什么情況？鐵的硬度大，鉛的硬度小銀的價格比銅高許多鎢的熔點高，錫的熔點低。錫絲熔斷——熔點低、導電性用來鑄造硬幣的金屬材料需要具有什么性質？輕便耐磨耐腐蝕美觀金屬的物理性質（1）一般金屬具有光澤

（2）良好的導電性和導熱性（3）良好的延展性（5）大多數金屬的密度較大（4）金屬的硬度一般較大（但:鈉鉀可用小刀切割）（6）金屬的熔點一般較高（熔點最高的是鎢）熔點最低的是汞根據上述討論與交流你能總結金屬的主要物理性質嗎？(一般金屬為銀白色，但銅是紫紅色)對于大多數金屬:金屬的某些物理性質及其應用金屬的應用（舉例）說明金屬具有的物理性質金箔畫、金銀首飾、金屬紐扣等具有金屬光澤鋼筋、建筑材料、零件機械強度大把鋁制成鋁箔包裝香煙、糖果等延展性好用銅、鋁作導體

導電性好用鐵、鋁制炊具、散熱器等導熱性好總結與歸納：金屬的性質決定用途,用途體現性質金屬之最地殼中含量最高的金屬元素──鋁目前世界年產量最高的金屬──鐵導電、導熱性最好的金屬──銀人體中含量最高的金屬元素──鈣熔點最高的金屬──鎢你知道嗎？熔點最低的金屬──汞……

根據你以前所學的知識（如：鎂在空氣中燃燒、鐵絲在氧氣中燃燒的實驗）及你的生活經驗，請大膽猜測金屬可能有哪些化學性質？探究金屬的化學性質

演示1.鎂條在空氣中燃燒；2.鐵絲在氧氣中點燃；3.鋁片在空氣中加熱；4.銅片在空氣中加熱。

觀察完后，請將觀察到的現象填入P115《觀察與思考》的表格中。

現象1、金屬與氧氣反應—化合反應常見金屬的化學性質鐵在氧氣中點燃鎂在空氣中點燃鋁在空氣中加熱銅在空氣中加熱實驗現象化學方程式結論劇烈燃燒，火星四射，放熱，生成黑色固體表面變暗，失去金屬光澤表面由紅色變成黑色劇烈燃燒，發出耀眼的白光，放熱，生成白色固體3Fe+2O2==Fe3O42Mg+O2==2MgO4Al+3O2==2Al2O3

2Cu+O2?2CuOFe、Mg、

Al、Cu能與氧氣反應點燃點燃

鋁是銀白色的金屬，具有金屬光澤，而生活中的鋁制品卻往往是暗淡無色，知道為什么嗎？

原因：常溫下，鋁就能和氧氣發生反應，在其表面生成一層的氧化鋁保護膜（Al2O3)。4Al+3O2

＝

2Al2O3致密演示：鋁表面的氧化膜為什么鋁不易生銹？

——鋁的自我保護再思考：1.“真金不怕火煉”道出了金的什么性質？金易被腐蝕嗎？

可以通過金屬與氧氣反應的兩種現象來判斷金屬的活潑程度即金屬活動性差異。即：①該金屬能否與氧氣發生化學反應②反應的激烈程度“真金不怕火煉”，說明既使是在較高的溫度下，“金”的化學性質也不活潑

2。通過上述實驗，你能說出Mg、Fe、Al、Cu、Au的活潑性嗎？

【演示】幾種金屬分別與鹽酸反應實驗現象的對比

鐵和稀鹽酸鎂和稀鹽酸鋅和稀鹽酸銅和稀鹽酸2、金屬與（稀）酸溶液反應反應物反應現象反應速度反應方程式稀鹽酸或稀硫酸鎂鋁鋅鐵銅劇烈反應，金屬逐漸減少，產生大量氣泡劇烈反應，金屬逐漸減少，產生大量氣泡劇烈較反應，金屬逐漸減少，產生大量氣泡反應緩慢，金屬逐漸減少，有氣泡產生，溶液由無色變為淺綠色不反應Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑Mg+2HCl==MgCl2+H2↑Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑Fe+2HCl==FeCl2+H2↑2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑很快很快較快較慢不反應鹽酸GodSaveme！無所謂，我無所謂…為什么受傷的總是我！我得意的笑，又得意的笑…金屬與鹽酸的反應鎂、鋅、鐵、銅的金屬活動性由強到弱Al小結：1。根據金屬能否與酸反應或反應的劇烈程度也可以來比較金屬的活動性較強弱。2.金屬活動性順序：

人們經過長期的實踐，總結出常見金屬在溶液中的活動性順序如下：KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu

金屬活動性由強逐漸減弱在金屬活動性順序中，金屬的位置越靠前，它的活動性就越強；排在氫前面的金屬能與酸反應放出氫氣，而排在氫后面的金屬不能與酸反應放出氫氣。試寫出這些反應的化學方程式。Fe+HCl—Fe+H2SO4—Zn+HCl—Zn+H2SO4—Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑Mg+2HCl==MgCl2+H2↑Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑Fe+2HCl==FeCl2+H2↑Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑強調：鐵跟稀鹽酸、稀硫酸反應后顯+2價。觀察上述反應的化學方程式，分析這些反應有什么共同特點？

Mg+2HCl＝H2↑+MgCl2從反應物和生成物的物質類別的角度分析，有如下特點：單質化合物單質化合物Fe

+H2SO4＝H2↑+FeSO4Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4討論與分析特點：ABCAAB

由一種單質跟一種化合物作用生成另一種單質和另一種化合物的反應叫置換反應。下列反應都是置換反應嗎？3CO+Fe2O3====2Fe+3CO2高溫點燃化合反應：Ａ+Ｂ+…→Ｃ分解反應：Ａ→Ｂ+Ｃ+…置換反應：Cl2+2KI====I2+2KClCH4+2O2====CO2+2H2OC

再觀察：生成物的角度分析，有何共同特點？

均有氫氣生成。

那么這些原理均可用于制氫氣嗎？

拓展：氫氣的制法（1）藥品：鋅和稀硫酸（或稀鹽酸）氫氣的實驗室制法Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑為何不用鎂或鐵等來和酸反應制取氫氣？（2）原理：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑思考：——鎂和酸反應速度太快，而鐵的反應速度又太慢，不便于操作。

（4）收集：①排水法固液不加熱型（3）裝置：②向下排空氣法

（5）步驟①按照要求連接裝置。②檢查氣密性。③裝藥品：先裝固體，后裝液體。④開始反應，并收集一小試管氫氣，進行驗純（任何可燃性氣體，在做性質實驗之前務必進行驗純）。⑤用排水法或向下排空氣法收集氣體，蓋上玻璃片倒放在實驗桌上。最理想的綠色能源——氫氣1、氫氣的物理性質⑴通常為無色、無味的氣體；⑵難溶于水；⑶相同狀況下，密度最小的氣體；⑷有三態變化。2、氫氣的化學性質⑴可燃但不助燃H2現象：1、產生淡藍色火焰2、放出大量的熱3、干冷的燒杯內壁有水霧—點燃前需要檢驗純度2H2+O2====2H2O點燃⑵還原性H2+CuO====Cu+H2O△3H2+Fe2O3====2Fe+3H2O△3、氫氣的用途⑴作燃料⑵冶金優點：存在問題：熱值高；原料來源廣；無污染；可循環利用。如何大量、廉價制取；如何安全運輸、貯存。P116《活動與探究》2演示實驗現象反應的化學方程式鐵片浸入硫酸銅溶液中Fe+CuSO4=3、金屬與鹽溶液反應FeSO4+Cu鐵片表面覆蓋一層紅色物質，溶液由藍色逐漸變為淺綠色點擊下面畫面播放視頻（1）現代濕法冶金的先驅。（2）屬置換反應。鐵的產物為+2價。（3）能解釋農藥波爾多液為何不能用鐵桶盛裝的原因。Fe+CuSO4=Cu+FeSO4

Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2AgFe+CuSO4==FeSO4+Cu鐵絲浸入硫酸銅溶液中鐵釘表面有紅色物質生成，藍色溶液變成淺綠色銅絲浸入硝酸銀溶液中銅絲表面覆蓋一層銀白色的銀，溶液由無色逐漸變成藍色（1）在金屬活動性順序里，金屬的位置越靠前，它的活動性就越強。（2）在金屬活動性順序里，位于氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸中的氫元素。（3）在金屬活動性順序里，位于前面的金屬能把位于其后面的金屬從它們鹽溶液中置換出來。（不適用于K、Ca、Na）KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）

CuHgAgPtAu

金屬活動性由強逐漸減弱金屬活動性順序知識結構：金屬的化學性質一.金屬與氧氣的反應4Al+3O2=2Al2O32Mg+O2=2MgO3Fe+2O2

點燃

Fe3O4二.金屬與稀鹽酸、稀硫酸反應（置換反應）Fe+2HCl==FeCl2+H2↑Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑Zn+2HCl==ZnCl2+H2

↑

Zn+H2SO4==ZnSO4+H2

↑Mg+2HCl==MgCl2+H2

↑Mg+H2SO4==MgSO4+H2

↑三.金屬與某些化合物溶液反應

（置換反應）2Al+3CuSO4==Al2（SO4)3+3CuCu+2AgNO3==Cu(NO3)2+2Ag四.置換反應：由單質和化合物反應，生成單質和化合物的反應五.金屬活動性順序：KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu

金屬活動性，由強逐漸減弱。二、合金金屬在生活、生產中非常廣泛的應用。不同的用途需要不同性能的金屬。如：做飛機機翼的金屬，需要堅硬而質輕；用于制造切割工具的金屬，需要有很大的硬度制造電燈絲的金屬熔點要高。制造保險絲的金屬熔點要低制造化工生產設備的金屬要耐腐蝕等等新型金屬—合金純金屬很難滿足各種特殊要求。為此，人們在生產實踐中制造出許許多多的具有特殊性能“新型金屬—合金”

是由一種金屬跟其他金屬（或非金屬）熔合形成的有金屬特性的物質。如：人類歷史上使用最早的青銅是由銅、錫等元素形成的合金世界上最常見、應用很廣泛的鋼和生鐵是由鐵、碳等元素形成的合金合金通常所說的“金屬材料”，既包括各種純金屬，也包括各種合金生鐵鋼碳的質量分數其他元素機械性能機械加工用途2%～4.3%0.03%～2%

較多硅、錳，少量硫、磷少量硅、錳，幾乎不含硫、磷硬而脆硬而韌，延展性好可鑄，不可鍛可鑄、可鍛、可壓延制造機械、交通工具、武器等制鐵鍋、暖氣片機床底座等生鐵和鋼的比較：都是鐵的合金。屬混合物，主要成分為鐵。鋼鐵的用途●1、取一段保險絲，試試能不能用手把它彎曲，是不是很容易被折斷。2、某種保險絲是用武得合金制成的，熔點為：69℃。其組成金屬及其熔點分別為：鉍：271℃、鉛：327℃錫：232℃鎘：321℃武得合金：69℃。比較武得合金與其組成金屬的熔點差異，對此你有什么想法？合金具有許多良好的物理、化學或機械性能。●合金的硬度一般比各成分金屬大●多數合金的熔點低于組成它的成分金屬●調整合金的配方和改變合金的形成條件，可以制成性能不同的各種合金目前，合金的品種已不下萬種，遠遠超出金屬自身的種類。合金的制造大大拓寬了金屬材料的應用范圍和使用價值。●合金的性能一般由組成它的成分元素的種類和數量決定。合金材料的應用十分廣泛，你知道那些合金材料？請跟同學們交流名稱主要組成元素特性用途黃銅銅、鋅堅硬、耐腐蝕制造機器零件、電器零件青銅銅、錫耐腐蝕、易鑄造成形制造形狀復雜的鑄件、精致的工藝品、塑像等硬鋁鋁、銅、鎂、錳質輕而堅硬制造飛機、汽車、作建筑材料焊錫錫、鉛熔點低、能粘接金屬焊接電子元件、金屬片等不銹鋼鐵、鉻、鎳耐腐蝕制醫療器械、化工設備、日用品碳素鋼鐵、碳堅硬作建筑材料，制造機械零件、鐵軌、船舶、橋梁武得合金鉍、鉛、錫、鎘熔點低制電路保險絲、自動滅火和防爆安全裝置等表5—4一些常見金屬的特性和用途隨堂練習1、判斷下列說法是否正確？①合金也是金屬材料。（）②合金沒有金屬光澤。 （）③合金不能導電、傳熱。 （）④合金沒有延展性。（）⑤合金的許多物理性質、化學性質和機械性能都比純金屬好。（）√×××√練習1、下表是某種常見金屬的部分性質。將該金屬投入稀鹽酸中，可產生大量無色氣體。根據上述信息回答以下問題：⑴試推斷該金屬的一種用途是

；⑵該金屬的活動性比銅

（填“強”或“弱”）；⑶請自選試劑，設計實驗，探究該金屬與鐵的活動性強弱，完成下表。顏色、狀態硬度密度（g/cm3）熔點（℃）導電性導熱性延展性銀白色固體較軟2.70660良好良好良好做導線強你的一種猜想驗證方法實驗現象結論該金屬的活動性比鐵強將該金屬投入氯化亞鐵溶液中溶液淺綠色逐漸消失該金屬的活動性比鐵強該金屬的活動性比鐵強將該金屬和鐵分別投入稀硫酸中該金屬表面產生氣泡的速率比鐵快該金屬的活動性比鐵強

2、試判斷下列物質的化學反應類型:A.化合反應B.分解反應C.置換反應（1）2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑（）（2）H2CO3====CO2↑+H2O（）（3）Fe+CuSO4====FeSO4+Cu（）（4）CaO+H2O====Ca(OH)2

（）CBCA3.判斷下列物質能否發生反應？若能,寫出相關化學方程式。（1）銀與稀鹽酸（2）鋅與硫酸銅溶液（3）銅與硫酸鋅溶液（4）鋁與硝酸銀溶液（5）銀與氯化銅溶液（6）鎂與硫酸亞鐵溶液解答：可發生反應的：（2）（4）（6）化學方程式：(2)Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4(4)Al+3AgNO3=Al(NO3)3+3Ag(6)Mg+FeSO4=MgSO4+Fe4.有XYZ三種金屬，如果把X和Y分別放入稀硫酸中，X溶解并產生氫氣,Y不反應;如果把Y和Z分別放入硝酸銀溶液中,過一會兒,在Y的