金屬和金屬材料課程簡介

模塊一 金屬材料

一、金屬材料：

金屬材料包括純金屬以及它們的合金。

二、金屬的物理性質(zhì)

1、在常溫下一般為固態(tài)（汞為液態(tài)），有金屬光澤（大多數(shù)金屬呈銀白色，銅呈紫紅色，金呈黃色）；

2、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、熔點(diǎn)較高、延展性、能彎曲、硬度較大、密度較大。

三、金屬之最

1、地殼中含量最多的金屬元素——鋁

2、人體中含量最多的金屬元素——鈣

3、目前世界年產(chǎn)量最多的金屬——鐵（鐵＞鋁＞銅）

4、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬——銀（銀＞銅＞金＞鋁）

5、熔點(diǎn)最高的金屬——鎢

6、熔點(diǎn)最低的金屬——汞

7、硬度最大的金屬——鉻

8、密度最大的金屬——鋨

9、密度最小的金屬——鋰

四、金屬的分類

五、金屬的應(yīng)用

物質(zhì)的性質(zhì)在很大程度上決定了物質(zhì)的用途，但這不是唯一的決定因素。在考慮物質(zhì)的用途時(shí)，還需要考慮價(jià)格、資源、是否美觀、使用是否便利，以及廢料是否易于回收和對環(huán)境的影響等多種因素。

1、銅、鋁——電線——導(dǎo)電性好、價(jià)格低廉

2、鎢——燈絲——熔點(diǎn)高

3、鉻——電鍍——耐腐蝕性

4、鐵——菜刀、鐮刀、錘子等

5、汞——體溫計(jì)液柱

6、銀——保溫瓶內(nèi)膽

7、鋁——“銀粉”、錫箔紙

六、合金

1、合金：由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬經(jīng)一定方法所合成的具有金屬特性的物質(zhì)。合金是混合物。目前已制得的純金屬只有90多種，而合金已達(dá)幾千種。

2、合金的硬度一般比組成它的純金屬的硬度大，抗腐蝕性強(qiáng)。

3、合金的熔點(diǎn)一般比組成它的純金屬的熔點(diǎn)低。

4、常見的合金：

5、鈦和鈦合金：被認(rèn)為是21世紀(jì)的重要金屬材料，鈦合金與人體具有良好的“相容性”,可用來造人造骨。鈦和鈦合金的優(yōu)點(diǎn)：

①熔點(diǎn)高、密度??；

②可塑性好、易于加工、機(jī)械性能好；

③抗腐蝕性能好。

6、生鐵和鋼性能不同的原因：含碳量不同。

模塊二 金屬的化學(xué)性質(zhì)

一、金屬與氧氣的反應(yīng)

1、鎂、鋁：

（1）在常溫下能與空氣中的氧氣反應(yīng)：

2Mg+O2=2MgO ；4Al+3O2=2Al2O3

（2）鋁的抗腐蝕性能好的原因：鋁在空氣中與氧氣反應(yīng)，其表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，從而阻止鋁進(jìn)一步氧化。

2、鐵、銅

（1）在常溫下、干燥的環(huán)境中，幾乎不與氧氣反應(yīng)，但在潮濕的空氣中會生銹。

（2）鐵、銅在高溫時(shí)能與氧氣反應(yīng)：

3、金即使在高溫時(shí)也不與氧氣反應(yīng)。

二、金屬與酸的反應(yīng)：

活潑金屬＋酸 → 鹽＋氫氣

描述現(xiàn)象時(shí)，需要注意：

① 如果有鐵、銅元素參加反應(yīng)，一定要注意溶液顏色的變化；

② 反應(yīng)放熱，但是只有鎂和酸反應(yīng)時(shí)放熱現(xiàn)象明顯。

三、置換反應(yīng)：

由一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)是置換反應(yīng)。

當(dāng)鐵單質(zhì)參加置換反應(yīng)時(shí)，生成物中的鐵元素呈+2價(jià)。

四、常見金屬在溶液中的活動性順序：

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(qiáng)。

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（不可以用濃硫酸和硝酸）中的氫。

3、在金屬活動性順序里，位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們化合物的溶液里置換出來。（鉀、鈣、鈉不符合這一條。它們會先和水反應(yīng)生成堿和氫氣，然后堿和鹽反應(yīng)。）

五、金屬與鹽溶液的反應(yīng)：

金屬＋鹽→另一金屬＋另一鹽

（條件：“前換后，鹽可溶”）

在活動性順序中，金屬的距離大的，反應(yīng)先發(fā)生。一個(gè)置換反應(yīng)結(jié)束后，另一個(gè)置換反應(yīng)才會發(fā)生。如在硫酸亞鐵和硫酸銅的混合溶液中加入鋅粒，鋅會先和硫酸銅反應(yīng)，反應(yīng)完畢后鋅才和硫酸亞鐵反應(yīng)。

六、“濕法冶金”的反應(yīng)原理：

Fe+CuSO4=Cu+FeSO4

七、顏色

Fe2+的鹽溶液是淺綠色的，F(xiàn)e3+的鹽溶液是黃色的，Cu2+的鹽溶液是藍(lán)色的。

八、比較Cu、Fe、Ag三種金屬的活動性順序

1、使用鐵、銀和溶液，一次性得出結(jié)果：

操作及現(xiàn)象：把鐵、銀分別放入硫酸銅溶液中，銀表面沒有現(xiàn)象；而鐵表面會附著一層紅色物質(zhì)，并且溶液會由藍(lán)色逐漸變?yōu)闊o色。

2、使用銅、硫酸亞鐵溶液和硝酸銀溶液，一次性得出結(jié)果：

操作及現(xiàn)象：把銅分別放入硫酸亞鐵溶液和硝酸銀溶液中，硫酸亞鐵溶液沒有現(xiàn)象；而在硝酸銀溶液中，銅表面會附著一層白色物質(zhì)，溶液由無色逐漸變?yōu)樗{(lán)色。

3、選用試劑時(shí)，要根據(jù)金屬活動性順序表將三種金屬排序，然后將排在中間的金屬變成鹽溶液，或者將排在兩邊的金屬變成鹽溶液，這樣才能一次性得出結(jié)果。

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