课题1　金属材料教案2

金属材料

【教学目标】

1．了解金属的物理性质及合金的知识；铁的冶炼过程；金属资源保护的几种方法；掌握铁钉锈蚀条件的探究。

2．通过搜集与探究，培养科学的探究能力，分析问题、解决问题能力。

3．知道废弃金属对环境的污染，认识回收金属的重要性。树立保护环境和节约资源的意识。

【教学重难点】

1．金属的物理性质及合金出现频率不大，简单题。金属资源的利用和保护出现频率较大，尤其是金属锈蚀常以科学探究题的形式出现，分值较大，中等难度。

2．金属活动性的试题多是选择题，填空题。通过金属与酸、盐溶液的反应，判断金属活动性强弱，分值为2—3分。

3．估计金属材料、金属资源利用和保护在今后中考中将会有新题型、更多题目出现。

【教学过程】

1．金属材料

①金属的物理性质 ②合金 ③物质用途的决定因素 ④合金的性质

2．金属的化学性质

①金属与氧气反应 ②金属与酸的反应 ③置换反应 ④金属活动性顺序 意义：

金属的位置越靠前，金属的活动性越强

排在氢前的金属可以把酸中的氢置换出来

排在前面的金属可以把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来

3．金属资源的利用和保护

①铁的冶炼：原料、原理、设备 ②铁钉锈蚀条件的探究 ③防止铁制品生锈的几种方法

基础示例

1．下列物质属于纯净物的是( ) A．生铁 B．钢 C．赤铁矿 D．金刚石

2．下列有关铁生锈的叙述错误的是( ) A．铁生锈时一定伴随物理变化

B．铁生锈时，铁发生了缓慢氧化

C．铁生锈的实质是铁与空气中氧气反应，生成氧化铁

D．铁生锈时会有难以察觉的热量放出

3．被雨水淋湿的自行车，应( ) A．先用布擦干，再用带油的布擦拭

B．在自行车表面刷一层油漆

C．用布擦干即可

D．晾干后，用盐酸除去锈层

4．日常生活中，我们有很多做法都是在不自觉中运用了金属某些性质，如：烧菜用的铲勺是铁制的，但一般都要装木柄，是因为铁具有________性；铁块可以制成铁丝，是利用它的________性；做电线时铝比铁好，说明________；钛合金做轮船外壳而不选钢材，反映出________。

示例提示

1．D 2．C 3．A 4．导热 延展 导电 容易被腐蚀

一、金属的物理性质

金属的物理性质有很多相似之处

①常温下都是固体(汞除外，汞在常温下呈液态) ②都有金属光泽

③大多数金属都是电和热的良导体

④都有延展性，可以抽成很长的丝，压成很薄的片

⑤密度一般都比较大

⑥熔点一般都比较高

二、合金

（1）在金属中加热熔合某些金属或非金属，就可以制得具有金属特征的合金。最常见、用的最多的合金是铁的合金，生铁和钢。它们的主要区别是含碳量不同。

（2）金属制成合金后，由于组成的改变，使得合金性能也随之发生改变。合金的强度和

金属材料

（1）金属材料包括纯金属和它们的合金。

（2）金属有许多共同的物理性质，如：有金属光泽、容易导电、容易导热、有延展性等。

（3）常见金属的特性，如：铁为银白色、质软、可以被磁铁吸引；铜为紫红色；金呈黄

色；常温下汞是液态；钛熔点高、密度小等。

（4）常见的铜的合金是黄铜和青铜。

生铁和钢是铁的合金，生铁的含碳量2%—4．3%，钢的含碳量为0.03%—2%。

三、金属材料的用途及保护

（1）金属比组成它的纯金属在物理、化学、机械等方面有更多的良好性能。因此，人们日常使用的金属材料，大多不是纯金属而是合金。

（2）物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但这不是唯一的决定因素。在考虑物质的用途时，还需考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利，以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。

（3）金属资源保护的几种方法：

①回收利用废旧金属；

②防治金属生锈；

③合理、有计划地开采矿物；

④积极寻找金属的代用。

四、金属的冶炼及防腐

（1）铁的冶炼

原料：铁矿石、石灰石、焦炭

原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。

设备：高炉

（2）铁钉生锈的探究方法：

结论：常温下铁在干燥的空气中很难生锈。而在潮湿的空气中却容易生锈。即铁生锈，实际上是铁与空气中的水分、氧气发生的一系列的复杂的化学反应。

（3）防止铁制品生锈的几种方法

保持铁制品表面的洁净和干燥；在铁制品表面形成一层保护膜。如涂油、刷油漆、镀其他金属等；把铁制成合金、不锈钢等多种方法。

五、金属的化学性质

（1）金属与氧气的反应

大多数金属都能与氧气反应，但反应的难易和剧烈程度不同。镁、铝等在常温下就能与氧

气反应；铁、铜等在常温时几乎不与氧气反应；金在高温时也不与氧气反应。

（2）金属与酸的反应

镁与盐酸、稀硫酸反应剧烈，并伴有明显的放热现象；锌次之；铁反应非常缓慢；铜不能与盐酸、稀硫酸反应。这说明镁的活动性最强，锌次之，铁较弱，铜最弱。

（3）置换反应

Zn+2HCl====ZnCl2+H2↑

Fe+CuSO4====FeSO4+Cu 像以上这些一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物的反应，叫做置换反应。

（4）金属活动性顺序

六、金属与酸发生置换反应的规律

此类习题是中考中常出现，而一般学生很容易出错的题目。做题时，要看清题意，分清哪个量过量，哪个量不足，应该根据哪个量来进行计算。

（1）足量的不同金属与等质量的同种酸反应生成氢气的质量相等。

（2）足量的不同种酸与等质量的同一种金属反应生成氢气的质量相等。

（3）等质量的不同种金属与足量的酸反应，生成氢气的质量与比值(金属相对原子质量/金属化合价)成反比。比值越小，消耗金属的质量越小。

注：

①金属与酸反应一般取镁、锌、铁、铝等金属，不取钾、钙、钠等太活泼的金属。因为，这些金属太活泼，也能与水反应放出氢气，非常复杂。

②发生反应的酸，一般指盐酸和稀硫酸。

原因是硝酸和浓硫酸有很强的氧化性，它们与金属反应一般得不到氢气而直接生成水。

七、金属活动性顺序

（1）熟悉并灵活运用金属活动性顺序。

（2）金属的位置越靠前，它的活动性就越强，在水溶液中就越易失电子。

（3）位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢，且金属的位置越靠前，它与酸反应速率越大。

（4）位于前面的金属能把后面的金属从它们化合物溶液中置换出来。当一种金属与两种盐溶液发生置换反应时，该金属首先置换出不活泼的金属，再置换较活泼的金属。

自我测评

典题1

硬铝的下列性质中，与制造飞机壳无关的是( ) A．导电性较好 B．密度较小

C．耐腐蚀性较强 D．硬度较大

解析：本题考查合金的性质。飞机的外壳必须密度小、耐腐蚀性较强、硬度较大，而不需要有良好的导电性。

答案：A 典题2 佛山是有色金属之乡，其中铝合金材料的产量约占全国的一半。铝合金材料属于_________ (填“混合物”“纯净物”或“单质”)。铝是活泼金属，生活中的铝锅却有较强的抗腐蚀性，原因是： _____________________________________________ 。

解答：本题考查对合金的概念的理解及Al的性质。合金是金属与金属或金属与非金属熔合在一起的有金属特性的混合物；铝活动性极强，容易跟空气中的氧气反应，生成一层致密氧化铝保护膜，防止铝进一步被氧化

典题3 金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。下列属于金属共性的是( ) A．很高的熔点 B．良好的导电性

C．很大的硬度 D．银白色的光泽

解析：本题考查金属有很多共性，但不同的金属又有各自的特性。A选项是错误的，一般金属熔点较高，但汞的熔点就较低，常温是液体。金属的硬度相差比较大，如：铅的硬度只有1．5，可以说铅很软，所以C选项错误。大多数金属呈银白色，但铜为紫红色，金呈黄色。

答案：B 典题4 钛和钛合金是21世纪的重要金属材料。它们具有优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、机械性能好、抗腐蚀能力强，钛合金与人体有很好的“相容性”。根据它们的主要性能，不合实际的用途是( ) A．用于核潜艇设备的制造 B．用于制造航天设备

C．用来做保险丝 D．可用来制造人造骨

解析：本题考查金属材料的性质决定其用途。核潜艇、航天设备都属于高科技新兴业，这些设备的材料应具有熔点高、密度小、可塑性好、机械性能好、抗腐蚀能力强等优良的性能。钛合金与人体有很好的“相容性”。钛和钛的合金熔点高，不能作保险丝。

答案：C

典题5 据报道，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达7 000亿美元，我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)的4%。

（1）请你根据不同原理，提出防止钢铁锈蚀的两条合理措施：

① ________________________________________________________________________；

② ________________________________________________________________________。

（2）请写出用稀硫酸除去铁锈的化学反应方程式：_________________________________。

解析：本题考查金属保护的有关知识。可以破坏生锈的环境和条件，来防止金属生锈。

答案：（1）

进行表面防护处理(涂油、刷漆、表面镀金属等)；改变金属内部结构(制成不锈钢) （2） Fe2O3+3H2SO4====Fe2(SO4)3+3H2O 典题6 下列可用于验证铜、铁、锌三种金属的活动性强弱的一组药品是( ) ①Cu、Zn、FeSO4溶液 ②Cu、Fe、ZnSO4溶液 ③Zn、FeSO4溶液、CuSO4溶液 ④Fe、CuSO4溶液、ZnSO4溶液

A．①④ B．①② C．②③ D．③④

解析：本题考查金属活动性顺序的应用，可以判断金属的活动性强弱。在①中Cu不能把

FeSO4溶液中的Fe置换出来，所以Fe比Cu活泼。Zn能把 FeSO4溶液中的Fe置换出来，所以Zn比Fe活泼。所以，三者的活动性Zn>Fe>Cu；在④中Fe能置换出CuSO4溶液中的铜，却不能置换出ZnSO4溶液中的Zn，所以三者的活动性Zn>Fe>Cu；②③比较不出来。

答案：A 典题7 课外活动小组为探究实验室制取氢气的方案，分别用金属A．B跟质量相同、质量分数相同的稀硫酸反应，经实验发现：生成氢气的质量与反应时间有下图所示关系。

A．反应后得到氢气的质量相等

B．反应后所得溶液的质量分数A>B C．两种金属的活动顺序为A>B D．稀硫酸已完全反应，两种金属可能有剩余

解析：本题考查金属活动性顺序的应用，用来判断反应生成的物质。此题与数学的函数图

象相结合。从图中可以看出两种金属最终产生氢气的质量相等；金属A的反应速率比金属B快。

答案：B 典题8 某金属单质R，不能跟稀硫酸发生反应，但能和硝酸汞溶液发生置换反应，则R可能是( ) A．Fe B．Mg C．Ag D．Cu 解析：本题考查金属活动性顺序。此金属不能和酸发生反应，说明该金属在金属活动性顺序表中排在H的后面。所以A．B两选项均错；能和硝酸汞溶液发生置换反应，说明该金属在金属活动性顺序表中，排在汞的前面。所以，C选项错误；只有铜排在Fe、Mg的后面而排在Ag的前面。

答案：D