金属与金属材料的教案.doc
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◆课题名称：
金属和金属材料
◆教学目标：
1.常见金属的物理性质及用途
2.常见的合金及合金的优良性能
3.掌握金属的化学性质
4.熟悉掌握铁的冶炼、金属生锈的条件和防止生锈的措施
◆重难点：
重点：
金属与氧气的反应、金属与酸的反应、置换反应的判断、金属活动性顺序的应用、炼铁
原理、铁生锈的条件及防止生锈的措施
难点：
金属活动性顺序的应用、金属与酸以及盐溶液反应的化学方程式的书写、炼铁的原
理及相关方程式、关于炼铁的计算
◆教学步骤及内容
一、金属的物理性质及用途
（1）金属的物理性质
共同性质：
有金属光泽、能导电、能导热、有延展性等。
不同的金属的物理性质也有很多差别，如：
①多数金属常温下呈固态，汞是液态
②多数金属呈银白色（铁在粉末状态时呈黑色），铜呈银白色，金呈黄色
③铁能被磁铁吸引，其他金属一般不能。
（2）金属的物理性质与用途
金属的物理性质与用途
应用
具有金属光泽
贵重金属可以做装饰品
机械强度大
加工成很多工具，如铁锤、剪刀等
延展性好
制成车辆外壳、钢丝绳、铝箔纸
导电性好
电线、电缆
传热性好
铁锅、铝壶
例1.盛饮料的易拉罐多数是铝制的，真空包装袋多数也是用铝箔，这是利用了铝的（）
A.导热性B.导电性C.延展性D.机械性强度大
答案：
C
例2.用铁锅炒菜的主要原因是（）
A.不易生锈B.导热性能好C.含有碳元素D.保温性好
二、合金
（1）合金的概念
合金是在金属中加热融合某些金属或者非金属，从而得到的具有金属特性的混合物。
（2）合金的用途
合金的用途比纯金属更广泛，是因为合金与组成它的组分金属相比，硬度更大、熔点更低，因而性
能更优越，加工更容易。
（3）常见的合金
铁的合金──生铁、钢；铜的合金──青铜、黄铜、白铜；锡的合金──焊锡；
铝的合金──硬铝；金的合金──18K黄金、18K白金等。
例3.门窗用铝合金制作而不用纯铝，主要是因为铝合金比纯铝（）
A.密度更小B.硬度更大C.更美观D.更耐腐蚀
答案：
B
例4.钛和铁合金被认为是21世纪的重要金属材料。
具有熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能
好、耐腐蚀等优良性能，钛合金与人体有很好的“相容性”，下列不适合用钛合金制造的是（）
A.制造船舶B.制造保险丝C.制人造骨D.制造飞机
解析：
利用钛的密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好、耐腐蚀等优良性能，可制造船舶和飞机；利用其与人体有很好的“相容性”，可制造人造骨；但由于其熔点高，故不能用于制造保险丝，因为其不容易熔断，起不到保险作用。
答案：
B
三、金属的化学性质
金属的用途不仅仅与它们的物理性质有密切关系，而且与它们的化学性质有密切关系。
（1）金属与氧气的反应
很多金属金属都能与氧气反应，但反应的难易和剧烈程度是不一样的。
镁、铝等在常温下就能和氧气反应
2Mg+O2═2MgO
2Al+3O2═Al203
铁、铜在常温下几乎不与氧气反应，但在高温下能与氧气反应
3Fe+2O2Fe304
2Cu+O22Cu0
而金即使在高温下也不能与氧气反应。
这些说明不同的金属活动性不同：
镁、铝较活泼，铁、铜次之，金最不活泼。
例5.下列事实与金属的化学性质无关的是（）
A.将铝粉涂在铁器的表面以保护铁B.真金不怕火炼C.钨在高温下不熔化D.燃烧镁做照明弹
答案：
C
（2）金属与酸的反应
活动性不同的金属，与盐酸（或稀硫酸）反应的剧烈程度不相同。
通过探究实验我们知道：
镁与盐酸（或稀硫酸）的反应很激烈，迅速产生大量气泡；锌与盐酸（或稀硫酸）反应速率较快；铁与与盐酸（或稀硫酸）反应较慢；铜与盐酸（或稀硫酸）不反应。
我们可以得出这四种金属在溶液中的活动性顺序是：
Mg>Zn>Fe>Cu。
相关的化学方程式如下：
Mg+2HCl═MgCl2+H2↑
Zn+2HCl═ZnCl2+H2↑
Fe+2HCl═FeCl2+H2↑
由上面三个反应，我们可以观察到它们都是由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和化合物。
这种反应我们称之为置换反应。
置换反应的特征是反应物和生成物都是一种单质和一种化合物。
可表示为
A+BC→AC+B。
例6.下列物质可以由金属与同一种酸反应直接制取的是（）
A.FeCl2与FeCl3B.FeCl2与FeSO4C.MgCl2与ZnCl2D.ZnCl2与CUCl2
答案：
C
例7.下列不属于置换反应的是（）
A.C+2CuO2Cu+C02↑B.C0+CuOCu+C02
C.H2+CuOCu+H20D.Zn+CUCl2═Cu+ZnCl2
答案：
B
（3）金属活动性顺序
常见金属在溶液中的活动性顺序如下：
K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>（H）>Cu>Hg>Ag>Pt>Au
判断依据：
1.在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强；
2.在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢；
3.在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。
例8.将X、Y两种金属片分别插人硫酸铜溶液中，X没有发生明显变化，Y表面析出金属铜。
据此判断这三种金属的活动性由强到弱的顺序是：
（）
A.Y、铜、XB.X、铜、YC.铜、Y、XD.Y、X、铜
答案：
A
例9.某同学要验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性顺序，做了以下实验，你认为可以不必做的实验是
答案：
C
例10.X、Y、Z是金属活动性顺序表里的三种金属，它们在溶液中能发生如下反应：
①X+YSO4=XSO4+Y②Y+2ZNO3=Y（NO3）2+2Z③X+H2SO4=XSO4+H2↑④Z与H2SO4不发生反应。
则三种金属的活动性满足（）
A．X>Y>ZB．Z>Y>XC．Y>Z>XD．X>Z>Y.
解析：
依据金属活动性顺序中“前换后，强换弱”的基本原则可以依次判断：
X>Y，Y>X，X>H，H>Z。
综合推定答案为A。
答案：
A
四、金属资源的利用和保护
（1）金属在自然界中的存在
在地壳和海洋中存在着大量的金属资源，大多数金属以化合物的形式存在，极少数不活泼金属如金、
银等以单质的形式存在。
地壳中含量最多的金属是铝，其次是铁、钙、钠、钾、镁等。
金属元素在地壳中主要以矿石的形式存在，常见的矿石有：
赤铁矿（主要成分：
Fe2O3）、磁铁矿（主要成分：
Fe3O4）、菱铁矿（主要成分：
FeCO3）、黄铁矿（主要成分：
FeS2）。
其中，最不适合炼铁的是黄铁矿，且含有硫元素，会产生污染空气的二氧化硫。
（2）炼铁的原理
炼铁的原理：
利用一氧化碳与氧化铁反应，把铁还原出来。
模拟炼铁的实验装置如下图所示：
实验步骤：
①检查装置的气密性；②在硬质玻璃管中放入少量氧化铁粉末；③向玻璃管中通入CO气体；④给氧化铁加热；⑤当试管内红色粉末变为黑色时停止加热，待试管冷却后停止通CO。
实验现象：
红色粉末逐渐变为黑色，澄清的石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火热。
结论及相关化学方程式：
大玻璃管中：
Fe203+3C02Fe+3C02
试管中：
C02+Ca（OH）2═CaC03↓+H20
尾气处理：
2C0+022C02
例11.实验室里，用如图所示装置还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质．关于该实验，下列说法错误的是（ ）
A．实验时，试管中澄清的石灰水变浑浊，证明该反应有二氧化碳生成
B．实验结束时，玻璃管中红色的氧化铁粉末变成黑色，该产物不一定是铁
C．反应后，玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了，证明一定有铁生成
D．为了减少空气污染，应增加尾气处理装置
答案：
C
例12.早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器．工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应．某化学兴趣小
组利用下图装置进行实验探究，请按要求填空：
（1）写出CO还原Fe2O3的化学方程式 ；
（2）实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是 ；
（3）右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是 ；
（4）实验开始时要先通入CO，把装置中的空气排尽后再加热，以防发生爆炸．检验装置中的空气已排尽的方法是 ．
（3）工业炼铁的过程
主要设备：
高炉
原料：
铁矿石、焦炭、石灰石。
方法及原理：
利用上述CO还原Fe2O3的原理，将原理按一定比例加入高炉，
从炉下通入热风，使焦炭燃烧产生C02，C02再与炽热的碳反应生成CO，再将铁矿
石中的铁还原出来。
石灰石的作用是使铁矿石中的杂质（如二氧化硅）转为炉渣而
除去。
高炉内发生的主要反应：
①焦炭燃烧：
C+02C02
②二氧化碳与焦炭反应产生还原剂CO：
C+C022C0
③CO将铁的氧化物还原成单质铁：
Fe203+3C02Fe+3C02
例12.下列反应不是在炼铁高炉内发生的是（）
A.C+02C02B.2CO+022C02
C.2C+022C0D.Fe203+3C02Fe+3C02
答案：
C
（4）关于炼铁的有关计算
在炼铁的过程中所用的原料和产品都是不纯物，在计算用料和产量时要考虑杂质的含量。
在根据化学方程式计算时，要将不纯物换算成纯净物才能应用于物质之间的质量比。
基本思路是：
铁矿石→Fe2O3→Fe→生铁。
关于炼铁的计算，主要是考查质量守恒定律的灵活运用能力和不纯净物与纯净物之间换算的能力。
例13.某炼铁厂利用含四氧化三铁90%的磁铁矿1000吨可得到含铁96%的生铁多少吨？
解：
设可以练出纯铁x。
Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2
232168
1000*90%x
解得x=651.7吨
生铁:
651.7/96%=678.9吨
例14.现要炼出224吨纯铁，需购入多少吨含杂质30%的磁铁矿作为原料？
解：
设需Fe3O4的质量为x
x=309.3吨309.3吨÷（1-30%）=441.9吨
（5）金属资源的保护和利用
铁生锈的原因：
铁与水、空气中的氧气同时接触，发生了复杂的化学反应，铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O。
铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水反应。
防止铁生锈的措施：
①保持铁制品表面的洁净和干燥；②在钢铁表面覆盖保护层，如喷漆、抹油、电镀其他金属、表面生成致密的保护膜等；③改变金属内部的结构，如加入铬、镍制成不锈钢。
保护金属资源的有效途径：
①防止金属腐蚀；②废旧金属回收利用；③有计划、合理地开采矿物；④寻找金属替代品，如用塑料制品代替金属制品。
例15.下列做法易使金属被腐蚀的是（）
A.用过的菜刀擦干B.铝锅盛放酸菜C.铁栏杆涂上油漆D.自行车钢圈镀铬
答案：
B
五、总结
练习题
一.选择题：
（每小题3分，15小题，共45分）
1.下列说法不正确的是：
（）
A．回收一个铝饮料罐比制造一个新饮料罐要贵B．回收铝饮料罐可以节约金属资源
C．回收铝饮料罐可以节约能源D．回收铝饮料罐可以减少对环境的污染
2.下列物质中，铁元素化合价最低的是（）
A．FeB．Fe2O3C．FeOD．FeS
3.铁钉放入稀盐酸中，一段时间后可能观察到（）
A．溶液由蓝色变成浅绿色B．铁钉表面有气泡逸出C．溶液由无色变成蓝色D．溶液的质量增大4.下列物品或装饰品，不易受酸雨腐蚀的是：
（）
A.大理石华表B.铝合金窗框C.铁栏杆D.塑料制品
5.芜湖铁画是中国工艺美术百花园中的一朵奇葩，至今已有三百多年的历史。
下列关于铁画生锈与防护的描述中不正确的是：
（）
A．悬挂在干燥的环境中B.经常清扫表面的灰尘可以防止生锈
C.表面涂漆防止生锈D.生锈时主要生成四氧化三铁
6.若金属锰（Mn）在金属活动性顺序中位于铝和锌之间，则下列反应不正确的是（）A.Mn+H2SO4=MnSO4+H2↑B.Mg+MnSO4=MgSO4+Mn
C.Fe+MnSO4=FeSO4+MnD.Mn+CuSO4=MnSO4+Cu
7.国家建设部、化工部等有关部门规定，新建小区户外给水管必须使用塑料管，新建建筑不得再使用传统铸铁排水管。
国家推广使用塑料建材的主要目的是（）
A．保护金属资源B．金属易腐蚀，而塑料使用时间长
C．塑料密度小，减少房屋的自身重量D．降低成本
8.用28g铁粉和28g镁粉分别与足量的稀硫酸反应都生成lg氢气，由此可以得出的结论是（）
A．铁粉、镁粉都含有杂质B．铁粉、镁粉都是纯净物
C．铁粉是纯净物，镁粉含杂质D．铁粉含杂质，镁粉是纯净物
9.在天平的两个托盘上各放一只烧杯，烧杯中都盛有足量的盐酸，此时天平保持平衡。
如果一边投入少许镁条，另一边投入相同质量的铝粉，两者都完全溶解后，天平指针将（）
A．偏向放镁条的烧杯一边B．不发生偏转C．偏向放铝粉的烧杯一边D．无法判断
10.X、Y、Z三种金属及其化合物间可发生如下化学反应：
Y+ZCl2===Z+YCl2X+ZCl2===Z+XCl2Y+2HCl===YCl2+H2↑X+HCl不反应则X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是（）
A.Z＞Y＞XB.X＞Y＞ZC.Y＞X＞ZD.Y＞Z＞X
11、市场上有人用铝代替纯银制作戒指，下列方法不能将其鉴别出来的是（）
A、利用水、天平和量筒测密度B、浸入稀盐酸中观察有无气泡产生
C、浸入硫酸铜溶液中观察是否变色D、浸入氯化钙溶液中观察是否产生白色沉淀
12.下列除去杂质的方法中，错误的是（）
13．印刷铜制电路板的“腐蚀液”为FeCl3溶液。
已知铜、铁均能与FeCl3溶液反应，反应方程式分别为：
Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2，Fe+2FeCl3=3FeCl2。
现将一包铜、铁的混合粉末加入到盛有FeCl3溶液的烧杯中，充分反应后烧杯中仍有少量固体，关于烧杯中物质组成的说法正确的是（）
A.溶液中一定含FeCl3，固体一定是铁和铜B.溶液中一定含FeCl2，固体一定含铜
C.溶液中一定含FeCl2、CuCl2，固体一定含铜D.溶液中一定含FeCl2，固体一定是铁和铜
二、填空题
1.现有①汽车②机器上的齿轮③门把手④锯条⑤铁洗脸盘等常见铁制品。
为了防止它们生锈，通常适合采用下面哪一种方法。
（填序号）
（1）在表面喷漆_________；
（2）在表面涂油_________；（3）在表面镀一层其他金属_________；（4）在表面烧制搪瓷_________；（5）使其表面形成致密的氧化物保护膜_________；
2.铝、铜、铁是生活中常见的金属。
（1）铝在空气中具有很好的抗腐蚀性能的原因是。
（2）用铜制电线主要是利用铜具有良好的性。
（3）铁制品锈蚀，实际上是铁跟空气中的发生了化学反应。
焊接铁制品时，通常先用稀盐酸除去其表面的铁锈，反应的化学方程式为。
防止铁制栏杆锈蚀的一种方法是。
3.金属是一类重要的材料，其应用十分厂—泛。
（1）铝的利用比铜和铁晚。
金属大规模开发和利用的先后顺序与下列有关。
甲．金属的活动性乙．金属的导电性丙．金屑在地壳中的含量
（2）相同的铁栏杆，为什么安装在南方沿诲地区比安装在北方更容易生锈?
（3）写出用盐酸清洗铁锈（主要成分是Fe2O3）的化学方程式。
4.相同质量的M、N两种活泼金属，分别与足量的稀盐酸在室温下发生反应（M、N在生成物中的化合价为均为+2价），生成H2的质量m和反应时间t的关系如右下图所示。
（1）金属活动顺序是M比N（填“强”或“弱”）；相对原的相对原子质量是M比N的（填“大”或“小”）。
（2）M与稀盐酸反应结束后，消耗稀盐酸中溶质的质量为g。
5.铝、铁、铜是人类广泛使用的三种金属，与我们生活息息相关。
（1）按人类开始使用这三种金属的先后排序为（用元素符号表示）
（2）在空气中制品（填“铝”或“铁”）更耐腐蚀。
（3）用下列试剂验证这三种金属的活动性顺序，能达到目的的是（填序号）
A.硫酸铝溶液B.硫酸亚铁溶液C.硫酸铜溶液
（4）人们大量使用的是合金而不是纯金属，这是因为合金具有更多优良性能，例如钢比纯铁硬度（填“大”或“小”）。
6.在Cu（NO3）2、A1（NO3）3和AgNO3伍的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体上滴加稀硫酸时有气泡产生。
则反应后所得溶液中含有的金属离子有；反应后溶液的质量比原混合溶液的质量（填“大”或“小”）；有关反应的化学方程式为（写出一个即可）。
7.全世界每年因生锈损失的钢铁，约占世界年产量的四分之一。
某学生想探究铁生锈是否必须同时有空气和水，他将干净的铁钉放入A、B、C三支干净的试管中，再各加入某些物质或用品进行研
究
（1）一周后，编号为______的试管中铁钉最易生锈。
（2）比较吐鲁番盆地和海南岛两地，铁生锈相对较慢的地区是_____________，
理由是_______________。
8.置换反应是化学反应的基本类型之一。
（1）金属与盐溶液之间的置换反应，一般是活动性较强的金属可把活动性较弱的金属从其盐溶液中置换出来，如铜和硝酸银溶液反应，其化学方程式为______________。
（2）非金属单质也具有类似金属与盐溶液之间的置换反应规律，即活动性较强的非金属可把活动性较弱的非金属从其盐溶液中置换出来，如在溶液中可发生下列反应：
C12+2NaBr=2NaCl+Br2；I2+Na2S=2NaI+S↓；Br2+2KI=2KBr+I2
由此可判断：
①S、C12、I2、Br2活动性由强到弱顺序是______________。
②下列化学方程式书写错误的是______________。
（A）C12+2NaI=2NaCl+I2（B）I2+2KBr=2KI+Br2
（C）Br2+Na2S=2NaBr+S↓（D）C12+K2S==2KCl+S↓
三、计算题
1.某炼铁日产含碳3%
的生铁310t，问该厂每天至少需要含氧化铁80%的赤铁矿石多少吨？
2.为了测定黄铜（铜、锌合金）的组成，某研究性学习小组称取该样品10g，向其中逐滴
加入9．8％的稀硫酸至刚好不再产生气体为止。
反应过程中生成的气体与所用硫酸溶
液的质量关系如右图所示。
试计算：
（1）样品中铜的质量分数；
（2）反应所消耗的硫酸溶液质量；
（3）反应后所得溶液质量
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