6.2金屬的性質(zhì)和應(yīng)用說一說下列常見的物質(zhì)都是由哪些金屬制成的？金屬是一類重要的材料，人類的生活和生產(chǎn)都離不開金屬。了解金屬的性質(zhì)對科學(xué)利用金屬材料有著十分重要的作用。?目標(biāo)預(yù)覽?能結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)列舉金屬具備的一些共同的物理性質(zhì)；能通過實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識常見金屬的主要化學(xué)性質(zhì)；能認(rèn)識在金屬中加入其他元素形成合金可以改變金屬材料的性能，體會金屬材料在日常生產(chǎn)生活與社會發(fā)展過程中的重要作用。一、金屬的物理性質(zhì)在我們的日常生活用品中有許多金屬制品，在使用金屬器具的過程中，人們積累了很多有關(guān)金屬的生活經(jīng)驗(yàn)。例如，鐵鍋可以用來炒菜，銅絲能夠做導(dǎo)線，鋁質(zhì)易拉罐質(zhì)輕壁薄等。這些都反映出金屬相應(yīng)的物理性質(zhì)。1.你見過或了解哪些金屬?把它們的名稱和金屬元素的符號寫在表6-1中。表6-1常見金屬的名稱和元素符號金屬名稱鐵鎂鈉鋅鈣銅汞鋁金銀元素符號FeMgNaZnCaCuHgAlAuAg2.金屬在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用十分廣泛。與同學(xué)交流討論，舉例說明金屬用途和它所具有的物理性質(zhì)之間的聯(lián)系。表6-2金屬的某些物理性質(zhì)及其應(yīng)用金屬所具有的物理性質(zhì)金屬的應(yīng)用具有金屬光澤金、鉑可作裝飾品機(jī)械強(qiáng)度大制造鋼軌、橋梁等延展性好制造汽車外殼、鋼絲繩、鋁箔紙等延展性、導(dǎo)電性好制作電線、電纜等導(dǎo)熱性好制作鐵鍋、鋁壺等金屬一般都具有金屬光澤和良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、延展性，常溫下大多數(shù)金屬為固體。金屬除了具有這些共同的物理性質(zhì)之外，還各具特性，如鐵鋁、銀等大多數(shù)金屬都呈現(xiàn)出銀白色，而銅為紫紅色，金為黃色；鐵、鈷、鎳三種金屬可以被磁體吸引，而其他金屬不具有這一特點(diǎn)······此外，不同金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、密度、熔點(diǎn)、硬度等物理性質(zhì)也存在一定的差異。金屬的性質(zhì)在很大程度上決定了金屬的用途，在生產(chǎn)生活中根據(jù)用途選用金屬時(shí)需要綜合考慮價(jià)格成本、外形美觀、輕巧便利、環(huán)境保護(hù)等多種因素。1.為什么鐵制鍋鏟需要加上木柄或塑料柄?2.銀的導(dǎo)電性比銅好，一般情況下為什么不用銀來制造電線或電纜?鐵具有良好的導(dǎo)熱性，而木柄和塑料柄都不易導(dǎo)熱，可以避免把手燙傷。銀的價(jià)格比銅高得多，從性價(jià)比來看，不宜用銀來制造電線或電纜。3.選擇鑄造硬幣的金屬材料需要考慮哪些因素?應(yīng)考慮選用耐磨、硬度較大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不易生銹、對人類和環(huán)境沒有危害、色澤美觀的金屬，如金、銀、銅等。二、常見金屬的化學(xué)性質(zhì)金屬的用途不僅取決于它們的物理性質(zhì)，還與金屬的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。常見金屬有哪些主要的化學(xué)性質(zhì)?1.回憶并描述鎂在空氣中燃燒、鐵絲在氧氣中燃燒的現(xiàn)象。2.分別把鎂條、鐵片(或鐵絲)鋁片(或鋁絲)和銅片(或銅絲)的表面用砂紙擦亮，然后按表6-3所列內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。表6-3金屬與氧氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式鎂條在空氣中點(diǎn)燃劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，放出熱量，生成白色固體鋁片(或鋁絲)在空氣中加熱鋁受熱后熔化但不滴落，表面變暗實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式鐵片(或鐵絲)在氧氣中點(diǎn)燃劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成黑色固體銅片(或銅絲)在空氣中加熱表面由紫紅色變?yōu)楹谏邳c(diǎn)燃或加熱的條件下，鎂、鋁、鐵、銅等很多金屬能與氧氣化合生成金屬氧化物。在常溫下，鎂、鋁等金屬也能與氧氣發(fā)生反應(yīng)。鋁與氧氣反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化膜(Al2O3)。分別把鋅粒、鐵片和銅片(表面用砂紙打磨)放入試管中，再加入稀硫酸(或稀鹽酸)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。圖6-7鋅粒、鐵片和銅片與稀硫酸、稀鹽酸反應(yīng)表6-4金屬與稀硫酸(或稀鹽酸)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式把鋅粒放入試管中，再加人稀硫酸(或稀鹽酸)反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生大量氣泡，放出大量的熱實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式把鐵片(表面用砂紙打磨)放入試管中，再加入稀硫酸(或稀鹽酸)反應(yīng)緩慢，有氣泡產(chǎn)生，溶液由無色逐漸變?yōu)闇\綠色，放出熱量實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式把銅片(表面用砂紙打磨)放入試管中，再加入稀硫酸(或稀鹽酸)無明顯現(xiàn)象，不反應(yīng)——鋅和鐵都能與稀硫酸(或稀鹽酸)反應(yīng)，生成氫氣和相應(yīng)的化合物；銅不與稀硫酸(或稀鹽酸)反應(yīng)。這些反應(yīng)都是由一種單質(zhì)和一種化合物作用生成另一種單質(zhì)和另一種化合物，這樣的化學(xué)反應(yīng)叫做置換反應(yīng)(displacementreaction)。在常溫下，鋅能與稀硫酸(或稀鹽酸)發(fā)生置換反應(yīng)生成氫氣。氫氣密度比空氣小，難溶于水。請結(jié)合你所學(xué)的氣體制備與收集知識設(shè)計(jì)一個(gè)簡便的實(shí)驗(yàn)方案，用鋅粒與稀硫酸反應(yīng)制取少量氫氣。設(shè)計(jì)制取氫氣的實(shí)驗(yàn)方案反應(yīng)原理：_______________________________。實(shí)驗(yàn)步驟：_________________________________________________________________________________________________。實(shí)驗(yàn)裝置：(1)連接裝置，檢查裝置的氣密性；(2)向發(fā)生裝置內(nèi)加入鋅粒和稀硫酸；(3)用向下排空氣法或排水法收集氫氣我國古代科技著作、宋代沈括所著的《夢溪筆談》中有記載：“信州鉛山縣有苦泉，流以為澗，挹其水熬之則成膽礬，烹膽礬則成銅，熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅?！鄙鲜龇磻?yīng)又是怎么實(shí)現(xiàn)的?圖6-8宋代沈括的《夢溪筆談》在試管中加入少量硫酸銅溶液，用砂紙打磨鐵絲并繞成螺旋狀，浸入硫酸銅溶液中。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并填寫表6-5。表6-5鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式鐵絲浸入硫酸銅溶液中鐵絲表面覆蓋層紫紅色物質(zhì)，溶液由藍(lán)色逐漸變?yōu)闇\綠色從上述實(shí)驗(yàn)中我們可以發(fā)現(xiàn)，鐵能從硫酸銅溶液中置換出銅。我國是濕法冶金的先驅(qū)。早在西漢時(shí)期，《淮南萬畢術(shù)》中就有記載：“曾青得鐵則化為銅?！比?、合金及其應(yīng)用金屬材料具有各種特殊性能，因而具有廣泛的用途。例如，制造飛機(jī)機(jī)翼的金屬材料，需要具有堅(jiān)硬而質(zhì)輕的特點(diǎn)；用于制造切割工具的金屬材料，需要有很大的硬度；制造白熾燈燈絲的金屬材料熔點(diǎn)要高；制造保險(xiǎn)絲的金屬材料熔點(diǎn)要低；制造化工生產(chǎn)設(shè)備的金屬材料要耐腐蝕等。純金屬很難滿足生產(chǎn)生活中的各種特殊要求，因此人們在生產(chǎn)實(shí)踐中制造出了許多具有特殊性能的“新型金屬”——合金。在金屬中加入其他元素可以改變金屬的性能，形成合金(alloy)。如人類歷史上使用最早的青銅是由銅、錫等元素形成的合金。生產(chǎn)生活中最常見、應(yīng)用廣泛的鋼和生鐵是由鐵、碳等形成的合金。圖6-9各種各樣的合金生鐵與鋼鐵礦石在高爐中冶煉后，得到含有一定量碳、硫、磷和硅等元素的生鐵。生鐵的含碳量為2%~4.3%。生鐵堅(jiān)硬，韌性差，一般用于鑄造。炒菜用的鐵鍋、暖氣片、機(jī)床的底座等，大多是用生鐵制造的。把生鐵放在煉鋼爐中冶煉，其中部分碳、硅、硫和磷經(jīng)反應(yīng)后形成爐渣或氣體而被除去，便得到鋼。鋼的含碳量為0.03%~2%。鋼較硬，有韌性良好的延展性和彈性，機(jī)械性能好，可以鍛、軋和鑄造，性能比生鐵優(yōu)越。各種純金屬與豐富多樣的合金構(gòu)成了人們?nèi)粘Ｉ钪袕V泛使用的金屬材料。某合金由四種熔點(diǎn)相近的金屬制成，其中鉍的熔點(diǎn)是271℃，鉛的熔點(diǎn)是327℃，錫的熔點(diǎn)是232℃，鎘的熔點(diǎn)是321℃。請你預(yù)估該合金的熔點(diǎn)大致是多少。查資料可知，由上述合金(武德合金)制成的保險(xiǎn)絲熔點(diǎn)為69℃。由此對該合金與其組成金屬熔點(diǎn)的差異，提出你的想法。你還能舉出類似的例子嗎?該合金的熔點(diǎn)應(yīng)低于232℃。武德合金的熔點(diǎn)比其組成金屬的熔點(diǎn)低得多。例如，焊錫，主要由錫和鉛組成，其熔點(diǎn)比錫和鉛的熔點(diǎn)都要低。合金具有許多良好的物理、化學(xué)和機(jī)械性能。合金的硬度一般比各成分金屬大，多數(shù)合金的熔點(diǎn)低于組成它的各成分金屬的熔點(diǎn)。調(diào)整合金的組成比例和改變合金的形成條件，可以制成各種性能不同的合金。合金的制造大大拓寬了金屬材料的應(yīng)用范圍和使用價(jià)值，也為社會科技發(fā)展、人類生產(chǎn)生活提供了保障。合金材料的應(yīng)用十分廣泛。你知道哪些具體的合金材料及其應(yīng)用?請與同學(xué)交流討論。日常生活中，常用的合金有不銹鋼、鋁合金、黃銅、焊錫、生鐵、碳素鋼、鈦合金等。如用不銹鋼制作廚具，用鋁合金制作門窗等。盡管目前已制得的純金屬不足百種，但由這些純金屬按一定組成和質(zhì)量比制得的合金品種遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出純金屬的種類。表6-6中列出了一些生產(chǎn)生活中常見合金的主要成分、性能和用途。表6-6一些常見合金的主要組成元素、特性和用途幾種合金不銹鋼不銹鋼是指含鉻10.5%以上的鐵合金。這種合金在空氣中較穩(wěn)定，不容易生銹，能夠長久保持銀白色金屬光澤。但在某些情況下(如在海水中)，不銹鋼仍然會被腐蝕。所以，不銹鋼并不是絕對不會生銹，只不過是它的“自我保護(hù)能力”比較強(qiáng)而已。304和316是日常生活中常用的不銹鋼型號，均可以滿足日常生活需求。與304不銹鋼相比，316不銹鋼添加了金屬鉬(Mo)，其抗腐蝕性更好、硬度更大。形狀記憶合金形狀記憶合金是指具有特殊的形狀記憶功能的合金從組成上看，有的是鎳鈦合金，有的是鎳銅合金等。用形狀記憶合金做成的金屬絲，即使被揉成一團(tuán)，但只要達(dá)到一定的溫度，就能自發(fā)恢復(fù)原來的形狀。這類合金被廣泛地用于衛(wèi)星、航空、生物工程、醫(yī)療、能源和自動化等領(lǐng)域。高溫合金在高溫下仍能保持較高強(qiáng)度的合金稱為高溫合金。它主要用于制造飛機(jī)和航天飛行器的關(guān)鍵部件。圖6-10鎳氫電池儲氫合金儲氫合金是指能在室溫下吸收氫氣，稍稍加熱即能很快放出氫氣的合金。它是以鎂或稀土金屬為主形成的合金。氫氣是21世紀(jì)要開發(fā)的新能源之一。儲氫合金不但能解決氫氣的儲存和運(yùn)輸問題，而且可用于氫氣的回收、分離和凈化等方面。四、我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展鋼鐵的生產(chǎn)和使用是人類文明和社會進(jìn)步的一個(gè)重要標(biāo)志。中華人民共和國成立以后，我國的鋼鐵工業(yè)飛速發(fā)展。1949年，我國的鋼年產(chǎn)量僅15.8萬噸，位居世界第26位。經(jīng)過40多年的努力，1996年，我國的鋼年產(chǎn)量首次突破1億噸，躍居世界第一。圖6-11我國發(fā)行的1996年鋼產(chǎn)量突破1億噸紀(jì)念郵票進(jìn)入21世紀(jì)，我國的鋼年產(chǎn)量繼續(xù)迅猛增長，多年來連續(xù)保持世界第一，2022年我國粗鋼產(chǎn)量達(dá)10.2億噸，占世界鋼產(chǎn)量的一半多。圖6-12用途廣泛的鋼鐵請查閱有關(guān)資料，以某一特種鋼(具有特殊性能的鐵合金)為例，說明其組成、特點(diǎn)和應(yīng)用，針對我國目前研制的情況，對該特種鋼的發(fā)展情況作出評估并提出建議。不銹鋼主要含鐵、鉻、鎳等元素，特點(diǎn)是耐腐蝕性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于餐具、化工、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域。我國在不銹鋼研制方面取得了很大進(jìn)展，比如在航天用超高強(qiáng)度不銹鋼方面達(dá)到世界領(lǐng)先水平，但在些高端領(lǐng)域仍有提升空間。建議政府加大引導(dǎo)力度，如推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、保障資源、淘汰落后工藝等，促進(jìn)不銹鋼行業(yè)更好發(fā)展。我國是鋼鐵大國，鋼鐵年產(chǎn)量全球第一，但一些特種鋼仍需要進(jìn)口。因此我們?nèi)砸ù罅獬掷m(xù)推進(jìn)鋼鐵技術(shù)創(chuàng)新，支撐制造強(qiáng)國建設(shè)。1.用線段將下列物質(zhì)與有關(guān)的描述連接起來。青銅不易生銹的鐵合金不銹鋼易生銹硬鋁人類最早使用的合金生鐵質(zhì)輕、強(qiáng)度高2.判斷下列說法是否正確(正確的在括號內(nèi)打“?”，錯(cuò)誤的打“?”)。(1)合金中一定不含有非金屬元素。()(2)硫酸銅溶液不能用鐵制容器盛放。()(3)不銹鋼是永不生銹的鋼鐵。()(4)通常情況下鋁制品耐腐蝕，是因?yàn)殇X不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。()????3.人類利用鐵、鋁、銅三種金屬的年代先后順序是()。A.銅、鐵、鋁B.鐵、鋁、銅C.鋁、銅、鐵D.鐵、銅、鋁4.下列關(guān)于鐵、鋁、銅的說法中正確的是()。A.都是銀白色的金屬B.都能與稀硫酸反應(yīng)C.都能與氧氣反應(yīng)D.都能被磁鐵吸引AC5.下列反應(yīng)中屬于置換反應(yīng)的是()。B6.合金具有許多特殊的性能，合金的硬度一般比各成分金屬的硬度___________，多數(shù)合金的熔點(diǎn)____________組成它的成分金屬。大低于7.回答下列有關(guān)金屬性質(zhì)的問題。(1)油罐車的尾部經(jīng)常有一條鐵鏈拖到地面上，這是利用了鐵的________性。(2)鐵和鋁都可以用來制作炊具，這是利用了鐵和鋁的______性。(3)鋁能制成很薄的鋁箔，這是利用了鋁的________性。8.在日常生活中，用于制作導(dǎo)線的紫紅色金屬是__________，體溫計(jì)中填充的金屬是_________。導(dǎo)電導(dǎo)熱延展CuHg9.根據(jù)下列現(xiàn)象寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。(1)鋅與稀硫酸反應(yīng)有氣體放出：_____________________________________________________。(2)鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)有銅析出：_____________________________________________________。(3)銅絲在空氣中加熱變黑：_____________________________________________________。10.鐵是一種重要的金屬，認(rèn)識以鐵為代表的金屬的性質(zhì)與變化有重要意義。請你繪制以鐵為中心的物質(zhì)轉(zhuǎn)化圖。1.(江西中考)數(shù)控技術(shù)所使用的0.01mm鋁，是由鋁塊加工而成，這體現(xiàn)了鋁具有()A.密度小B.導(dǎo)電性C.導(dǎo)熱性D.延展性D2.(宜賓中考)氫氣作為、種清潔、高能燃料，越來越受到人們關(guān)注。某小組同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示裝置制取氫氣并驗(yàn)證氫氣在空氣里燃燒?；卮鹣铝袉栴}：(1)儀器a的名稱是______________。水槽(2)圖1中，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________________