第八单元 金属和金属材料

这是一篇关于金属和金属材料的思维导图，主要内容有金属材料、金属的化学性质、金属资源的利用和保护。

第八单元 金属和金属材料

• 金属材料
  • 金属材料包括纯金属以及它们的合金
  • 物理性质
    • 常温下一般为固态（汞为液态），有金属光泽
    • 大多数呈银白色（铜为紫红色，金为黄色）
    • 有良好的导热性、导电性、延展性
  • 金属之最
    • 铝：地壳中含量最多的金属元素
    • 钙：人体中含量最多的金属元素
    • 铁：目前世界年产量最多的金属（铁>铝>铜）
    • 银：导电、导热性最好的金属（银>铜>金>铝）
    • 铬：硬度最高的金属
    • 钨：熔点最高的金属
    • 汞：熔点最低的金属
    • 锇：密度最大的金属
    • 锂：密度最小的金属
  • 金属分类
    • 黑色金属
      • 通常指铁、锰、铬及它们的合金
    • 有色金属
      • 重金属：如铜、锌、铅等
      • 轻金属：如钠、镁、铝等
  • 合金
    • 由一种金属跟其他一种或几种金属（或金属与非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质
    • 一般说来，合金的熔点比各成分低，硬度比各成分大，抗腐蚀性能更好
    • 钛和钛合金
      • 被认为是21世纪的重要金属材料，钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨等
      • 优点
        • 熔点高、密度小
        • 可塑性好、易于加工、机械性能好
        • 抗腐蚀性能好
• 金属的化学性质
  • 大多数金属可与氧气的反应
  • 金属+酸→盐+H₂↑
  • 金属+盐→另一金属+另一盐（条件：“前换后，盐可溶”）
    • Fe+CuSO₄= Cu + FeSO₄（“湿法治金”原理）
  • 常见金属活动性顺序
    • → K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au →
    • 金属的位置越靠前，它的活动性就越强
    • 位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢（不可用浓硫酸、硝酸）
    • 位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来（除K，Ca，Na，Ba）
• 金属资源的利用和保护
  • 铁的冶炼
    • 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
      • 3CO + Fe₂O₃=高温=2Fe + 3CO₂
    • 原料
      • 铁矿石、焦炭、石灰石、空气
      • 常见的铁矿石有磁铁矿（主要成分是Fe₃O₄）、赤铁矿（主要成分是Fe₂O₃）
  • 铁的锈蚀
    • 铁生锈的条件
      • 铁与O₂、水接触（铁锈的主要成分：Fe₂O₃）
    • 铜生铜绿
      • 铜与O₂、水、CO₂接触
      • 铜绿：Cu₂(OH)CO₃
    • 防止铁制品生锈的措施
      • 保持铁制品表面的清洁、干燥
      • 表面涂保护膜
      • 制成不锈钢
    • 铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，因此铁制品可以全部被锈蚀
    • 铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性能
  • 金属资源的保护和利用
    • 保护金属资源的途径
      • 防止金属腐蚀
      • 回收利用废旧金属
      • 合理开采矿物
      • 寻找金属的代用品
        • 节约金属资源，减少环境污染