金属与金属材料
一．常见金属的物理特性及其应用
1．金属光泽：
（1）金属都具有一定的金属光泽，一般都呈银白色，而少量金属呈现特殊的颜色，如：金（Au）是黄色、铜（Cu）是红色或紫红色、铅（Pb）是灰蓝色、锌（Zn）是青白色等；
（2）有些金属处于粉末状态时，就会呈现不同的颜色，如铁（Fe）和银（Ag）在通常情况下呈银白色，但是粉末状的银粉或铁粉都是呈黑色的，这主要是由于颗粒太小，光不容易反射。
（3）典型用途：利用铜的光泽，制作铜镜；黄金饰品的光泽也是选择的因素。
2．金属的导电性和导热性：
（1）金属一般都是电和热的良好导体。
其中导电性的强弱次序：银（Ag）>铜（Cu）>铝（Al）
（2）主要用途：用作输电线，炊具等
3．金属的延展性：
（1）大多数的金属有延性（抽丝）及展性（压薄片），其中金（Au）的延展性最好；也有少数金属的延展性很差，如锰（Mn）、锌（Zn）等；
（2）典型用途：金属可以被扎制成各种不同的形状，将金打成金箔贴在器物上
4．金属的密度：
（1）大多数金属的密度都比较大，但有些金属密度也比较小，如钠（Na）、钾（K）等能浮在水面上；密度最大的金属──锇*，密度最小的金属──锂
（2）典型用途：利用金属铝（Al）比较轻，工业上用来制造飞机等航天器
5．金属的硬度：
（1）有些金属比较硬，而有些金属比较质软，如铁（Fe）、铝（Al）、镁（Mg）等都比较质软；硬度最高的金属是铬（Cr）；
（2）典型用途：利用金属的硬度大，制造刀具，钢盔等。
6．金属的熔点：
（1）有的金属熔点比较高，有的金属熔点比较低，熔点最低的金属是汞（Hg）；熔点最高的金属是钨（W）；
（2）典型用途：利用金属锡（Sn）的熔点比较低，用来焊接金属
例1（1）日常生活中，我们常接触到许多物质，如香烟盒上的金属是_______，保温瓶内胆上镀的是______，体温表中的液体金属是_______，保险丝是___________制成的。
（2）常见金属的下列用途各利用了金属的哪些性质？
①用铁锅炒菜________________________；②将铜拉成丝做电线___________________；
③古代人将铜打磨成铜镜__________________；④古代人用铁做刀、剑等武器__________________；
二．金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用
1．金属材料通常包括纯金属和各种合金。
2．合金是一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的具有金属特性的物质。
3．常见的合金与主要成分
4．合金的特性
（1）一般来说，合金的硬度比组成它的金属大；（2）大多数合金的熔点比组成金属的熔点低；
（3）导电、导热性能比组成它的金属差（4）合金的性能主要决定于合金的成分
例2工业生产中常将两种金属放在同一个容器中加热使其相互熔合，冷凝后得到具有金属特性的熔合物——合金，试根据下表所列金属的熔点和沸点的数据（其余条件均已满足），判断不能制得合金的是（）
例3 1989年世界卫生组织把铝定为食品污染源之一加以控制使用。
下列对铝控制使用的是（）
①制铝合金②制电线③制铝餐炊具④制银色漆的原料⑤制饮料的易拉罐⑥包装糖果和小食品
A.②③④
B.③⑤⑥
C. ②⑤⑥
D.全部控制
三．常见的金属与氧气反应
1．铁与氧气的反应
（1）常温下，干燥的空气中铁很难与氧气反应；
（2）在潮湿的空气中，铁与氧气发生缓慢氧化而生成铁锈（主要成分：Fe2O3）
注意：铁锈呈红色，结构疏松，易吸水，加快铁器的腐蚀；
铁经过缓慢氧化后，形成的化合物均可认为是氧化铁，即：4Fe + 3O2 == Fe2O3
（3）在纯氧中，铁丝能够被点燃，剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放出大量的热在点燃前，先将铁丝打磨，在集气瓶中留有少量细砂或水，防止高温溅落物炸裂瓶底3Fe + 2O2点燃
===Fe3O4；
由上述实验现象，可以得到：同种物质，在不同的反应条件下，现象可能不同，生成物有可能不同。
2．镁与氧气的反应
（1）常温下所看到的镁条呈黑色，用砂纸打磨后呈银白色；
（2）做镁条燃烧实验时，要注意用坩埚钳夹持，在下面垫上石棉网；
（3）镁条被点燃后，剧烈燃烧，产生耀眼的白光，形成白烟，放出大量的热；2Mg + O2点燃
===2MgO
3．铝与氧气的反应
（1）铝在空气容易形成致密的氧化物，故能保护其不受腐蚀
（2）铝箔在纯氧中也能燃烧，4Al + 3O2点燃
===2Al2O3
4．铜与氧气的反应
（1）在加热的情况下，铜与氧气反应，生成黑色的物质，即氧化铜。
2Cu + O2△===CuO
（2）在纯氧中，铜也不能被点燃
（3）在潮湿的空气中，铜能被腐蚀，形成绿色粉末状固体，即铜绿[Cu 2(OH)2CO 3] 2Cu + O 2 + CO 2 + H 2O == Cu 2(OH)2CO 3 四．防止金属锈蚀的简单方法
1．用完铁制品后及时擦洗干净，置于干燥的环境，保持表面的洁净、干燥。
2．在铁制品表面涂一层油，如机械零件等。
3．在铁制品表面涂上一层油漆，如家用电器、自行车车架、钢窗等。
4．在铁制品表面进行烤蓝、煮黑等处理（在其表面形成一层致密的四氧化三铁薄膜），如锯条、链条等。
5．在铁制品表面镀上一层其他金属，如镀锌、锡、铬等，如自行车车把，钢圈等。
6．改变铁制品的内部结构，将其制成不锈钢。
五．常见金属（铁、铝等）矿物
铁矿石：赤铁矿（Fe 2O 3），磁铁矿（Fe 3O 4），菱铁矿（FeCO 3），黄铁矿（FeS 2）； 铜矿石：孔雀石[Cu 2(OH)2CO 3]，赤铜矿（Cu 2O ）；
铝矿石：铝土矿（Al 2O 3），明矾（KAlSO 4·12H 2O ），水铝石（Al 2O 3·H 2O ）； 六．从铁矿石中将铁还原出来的方法
1．炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气
（1）铁矿石：主要有赤铁矿Fe 2O 3、磁铁矿Fe 3O 4、菱铁矿FeCO 3、黄铁矿FeS 2 （2）焦炭：主要作用是提供热量和产生还原剂CO ； （3）石灰石：主要作用是造渣，除去铁矿石中SiO 2等杂质。
2．炼铁的设备：高炉
3．炼铁的原理：在高温条件下，利用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。
4．炼铁的过程及反应（以赤铁矿为例）： （1）焦炭燃烧产生热量并生成还原剂
C+O 2点燃===CO 2；CO 2+C 高温===2CO （2）氧化铁被CO 还原成铁
Fe 2O 3+3CO 高温===2Fe+3CO 2
（3）SiO 2与CaCO 3分解产生的CaO 反应生成硅酸钙
CaCO 3高温===CaO+CO 2↑；CaO+SiO 2==CaSiO 3 ；炉渣主要成分
5．炼铁产物：生铁（主要为Fe 、C 合金）、滤渣（主要含有CaSiO 3）、高炉气（主要含有CO ）
例5 常见的铁矿石主要有：赤铁矿（主要成分是Fe 2O 3）、磁铁矿（主要成份Fe 3O 4）、菱铁矿（主要成分为FeCO 3）、黄铁矿（主要成分是FeS 2）。
请你从多角度分析这几种矿石哪些不适合用来炼铁。
6．金属冶炼的方法：
（1）还原法：把金属矿物与焦炭、氢气、一氧化碳等还原性物质一起加热反应。
如：利用赤铜矿（Cu 2O ）提取铜Cu 2O+C 高温===2Cu+CO ；古代湿法炼铜：Fe+CuSO 4==FeSO 4+Cu （2）电解法：活泼金属很难从其矿石中还原出来，需要用电解法。
如：电解熔融氧化铝制铝：2Al 2O 3通电===4Al+3O 2↑，电解熔融氯化钠制钠：2NaCl 通电===2Na+Cl 2↑
（3）分解法：有些金属的氧化物受热容易分解，可以用简单加热的方法得到。
如：氧化汞制水银:2HgO高温
===2Hg+O2↑
七．一氧化碳还原氧化铁实验
1．反应方程式：Fe2O3+3CO高温
===2Fe+3CO2
2．实验现象：红棕色的粉末变为黑色粉末，澄清石灰水变浑浊。
3．实验步骤：
反应前，先通一段时间一氧化碳，然后再加热。
目的是为了尽可能的排尽试管中的空气，防止造成爆炸。
反应后，先撤走酒精灯，等固体冷却后再停止通一氧化碳。
目的是为了使固体冷却，防止石灰水倒吸。
4．尾气处理：由于一氧化碳有毒，在关于该气体的实验都需要注意尾气的处理，点燃或收集。
例6工业炼铁的原理是：在高温下使CO与铁矿石（主要成分是Fe2O3）反应，生成铁和二氧化碳。
在这个反应中（）A．CO被还原B．CO具有氧化性C．Fe2O3被还原D．CO在反应中提供氧
八．改良金属特性的重要性，生铁与钢等重要的合金
1．由于纯铁的质地软，在实际应用中一般都是使用生铁与钢等合金
2．生铁与钢性质、性能等比较
1．废金属废置不用的危害：（1）资源的极大浪费；（2）污染环境（燃料燃烧形成空气污染，金属废弃形成镉、汞等引起的土壤污染）。
2．回收利用废金属，可以节约大量的煤和铁矿石，又能减少污染空气的悬浮颗粒物。