金屬和合金是重要的材料知識框架

內容要求

(對應課標P21)(1)了解金屬的主要物理性質和用途，辨析金屬和非金屬；知道一種金屬中加入其他金屬或非金屬形成合金，可以改善金屬材料的性能；了解新型金屬材料的發展與應用。(2)知道金屬活動性順序，認識常見金屬的主要化學性質；能設計實驗方案論證、判斷金屬活動性；分析和解釋有關現象和事實，推理判斷金屬的性質。(3)舉例說明金屬冶煉技術的發展對社會進步的作用；列舉金屬銹蝕的條件和防止金屬銹蝕的常用方法；了解廢棄金屬對環境的影響，以及金屬回收再利用的意義。內容要點

要點1金屬的物理性質和用途、合金(1)金屬具有很多共同的

物理性質

，如良好的

延展性

、

導電性

、導熱性等；金屬還具有各自的特性，例如：鋁、鐵等大多數金屬都呈銀白色，但銅呈

紅色

，金呈金黃色，鐵粉為黑色。常溫下除

汞(或水銀)

外都是固態，有金屬光澤。常用的金屬材料有鐵、銅、鋁等，

鐵

是目前世界年產量最高的金屬材料；

銅

是人類歷史上使用最早的金屬；

鋁

是地殼中含量最高的金屬元素；鈦是二十一世紀最重要的金屬之一。物理性質

延展性

導電性

紅色

汞(或水銀)

鐵

銅

鋁

(2)合金是由一種金屬跟其他金屬或非金屬融合形成的具有

金屬特征

的物質，屬于混合物。合金一般比組成它的金屬熔點

低

、硬度

高

、韌性

強

、抗腐蝕性

強

，即性能更優良。常見的合金有鐵合金、鋁合金、鈦合金、青銅、黃銅(Cu、Zn的合金)等，生鐵和鋼都屬于鐵碳合金，區別是

含碳量

不同。(3)金屬的性質在很大程度上決定了金屬的用途，但不是唯一因素，在考慮物質的用途里，還要考慮價格、資源及廢料是否易于回收和對環境的影響等多種因素。金屬特征

低

高

強

強

含碳量

【典例展示】例1鋼鐵是使用最多的金屬材料。生鐵和鋼是含碳量不同的兩種鐵合金，其中生鐵的含碳量為2％～4.3％，鋼的含碳量為0.03％～2％。從公元1世紀開始，鐵便成了一種最主要的金屬材料。(1)歷史上遺留下來的銅制品遠比鐵制品多。從物質性質的角度看，原因是

鐵的金屬活動性比銅的強，容易被腐蝕

。鐵的金屬活動性比銅的強，容易被腐蝕

(2)下列鐵制品中，利用了金屬導熱性的是

c

(選填字母)。c

(3)下列關于鐵及鐵制品的說法中，正確的是

b

(選填字母)。a.鐵是地殼中含量最高的金屬元素b.沙漠地區的鐵制品銹蝕較慢c.不銹鋼保溫杯可長時間盛放酸性飲品b

例2湖北省博物館館藏的越王勾踐青銅劍，其主要成分為銅錫合金。下列有關銅錫合金說法正確的是(

A

)A.屬于金屬材料B.熔點高于純銅C.硬度低于純錫D.銅、錫均能與稀硫酸反應A要點2金屬的主要化學性質、金屬活動性(1)認識金屬活動性順序常見金屬的活動性順序：K、Ca、Na、

Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg

、Ag、Pt、Au。金屬活動性順序中，位置越靠前的

金屬活動性

越強，在化學反應中越容易

失去

電子成為陽離子。位于

氫前面

的金屬能置換出酸中的氫；位于前面的金屬能把位于其后面的金屬從它的

鹽溶液

中置換出來(除K、Ca、Na外)，K、Ca、Na三種活潑金屬能直接與水反應置換出水中的氫。Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg

金屬活動性

失去

氫前面

鹽溶液

(2)金屬的主要化學性質①金屬與氧氣反應大多數金屬都能與氧氣反應，但難易和劇烈程度與金屬活動性有關。Mg、Al等在常溫下就能與氧氣反應；Fe、Cu等在常溫下幾乎不能單獨與氧氣反應，點燃或加熱情況下可以發生反應；Au、Ag等在高溫時也不與氧氣反應。②金屬與酸反應鎂、鋅、鐵等分別與酸(稀鹽酸、稀硫酸)反應，生成對應的

鹽和H2

，實驗現象都有氣泡產生。金屬活動性越強，在相同條件(溫度、金屬顆粒大小、酸的種類和濃度等)下與酸反應越

劇烈

。根據金屬與酸反應的劇烈程度，可以判斷金屬活動性。鹽和H2

劇烈

③金屬與某些鹽溶液反應

把潔凈的鐵絲浸入硫酸銅溶液中，過一會兒取出，現象是

鐵的表面有紅色固體出現、溶液由藍色逐漸變成淺綠色

。

把潔凈的銅絲浸入硝酸銀溶液中，過一會兒取出，現象是

銅的表面有銀白色固體出現

、

溶液由無色變成藍色

。(注意：金屬與鹽反應一定在溶液中進行，不溶于水的鹽不與金屬反應，如Cu與AgCl不能進行置換反應)

鐵的表面有紅色固體出現、溶液由藍色逐漸變成淺綠色

2Ag

銅的表面有銀白色固體出現

溶液由無色變成藍色

【典例展示】例3金屬鎳在制造錢幣、不銹鋼、催化劑等方面有著廣泛的應用。為探究鎳(Ni)、鋅、銅的金屬活動性順序，小明做了如圖所示的實驗，發現a試管中鎳絲表面無現象，b試管中鎳絲表面出現紅色物質，則三種金屬活動性由強到弱的順序是(

C

)CA.

Ni、Zn、CuB.

Zn、Cu、NiC.

Zn、Ni、CuD.

Cu、Ni、Zn例4利用如圖實驗探究金屬的化學性質。

實驗一

實驗二

實驗三(1)實驗一：水的作用是

防止燃燒產物下落使集氣瓶炸裂

。實驗中，觀察到發出白光后鐵絲并未燃燒，原因是

火柴燃燒消耗了較多的氧氣，使氧氣不足

。(2)實驗二：兩個反應均生成了

氫氣

(填物質名稱)。比較鐵和鋁的金屬活動性強弱，從試劑角度需考慮：①加入同樣大小的鐵片和鋁片；②

加入等體積、等濃度的稀鹽酸

。防止燃燒產物下落使集氣瓶炸裂

火柴燃燒消耗了較多的氧氣，使氧氣不足

氫氣

加入等體積、等濃度的稀鹽酸

實驗一

實驗二

實驗步驟(可用圖示)實驗現象實驗結論

無明顯變化

無明顯變化要點3金屬冶煉、金屬銹蝕及廢棄金屬對環境的影響(1)鐵的冶煉

鐵礦石

焦炭

石灰石

一氧化碳還原氧化鐵實驗：實驗步驟：①實驗前先

檢查裝置的氣密性

；②先通入一段時間的CO再加熱，目的是

將空氣排凈，防止混合氣體爆炸

；③實驗結束時不能先將澄清石灰水的導管斷開，原因是

防止空氣中的氧氣將鐵氧化

；④進行尾氣處理的目的是

防止污染空氣

，還有一種處理方法是

將氣體用氣囊收集

。實驗現象：

紅棕色

固體變成

黑色

固體，澄清石灰水

變渾濁

。檢查裝置的氣密性

將空氣排凈，防止混合氣體爆炸

防止空氣中的氧氣將鐵氧化

防止污染空氣

將氣體用氣囊收集

紅棕色

黑色

變渾濁

(2)金屬的銹蝕和防護鐵生銹的主要條件是與

氧氣

和

水(或水蒸氣)

接觸，鐵銹的成分為

Fe2O3·xH2O

；銅銹蝕的條件是與

氧氣

、

水

、

CO2

接觸，銅綠的成分為Cu2(OH)2CO3。防銹蝕的措施：一是

改變金屬內部結構

，如制成不銹鋼等；二是隔絕

空氣和水

，例如：

表面涂油

、

刷漆、保持干燥

等。鋁、鋅等金屬相對鐵不容易生銹，其原因在于鋁、鋅的表面生成了一層致密的

氧化膜

，可防止內部金屬繼續被氧化，形成“自我保護”。氧氣

水(或水蒸氣)

Fe2O3·xH2O

氧氣

水

CO2

改變金屬內部結構

空氣和水

表面涂油

刷漆、保持干燥

氧化膜

(3)廢棄金屬隨意丟棄不但造成金屬資源浪費，還會造成有毒金屬對環境的污染。保護金屬資源措施有：做好金屬防腐，回收利用廢舊金屬，合理有效地開采礦物，以及尋找金屬代用品等。【典例展示】例5如圖是小明學習金屬冶煉的筆記，其中有一處錯誤，出現錯誤的是(

D

)A.

a處B.

b處C.

c處D.

d處D例6室外的鐵制欄桿在多雨季節易生銹，小寧對鐵生銹的條件進行了探索，實驗裝置如圖所示。3天后，發現只有裝置C中的鐵絲生銹了。(1)裝置A中生石灰的作用是

吸收瓶內空氣中的水蒸氣

。(2)裝置B、

C中的實驗現象說明與

空氣或者氧氣

接觸是鐵生銹的條件之一。吸收瓶內空氣中的水蒸氣

空氣或者氧氣

例7對于金屬材料，我們應從多角度了解。(1)金屬的性質①在常溫下，鋁能與氧氣反應，該反應的化學方程式為

4Al＋3O2＝2Al2O3

。②將鋁絲浸入硫酸鎂和硫酸銅的混合溶液中，過一會兒取出，觀察到鋁絲表面有固體析出，溶液呈藍色。此時溶液中含有

3

(填數字)種溶