第八單元 金屬材料
導電性最好：銀 密度最大：金
金屬材料 純金屬 硬度最大：銀 熔點最高：鎢
合金 “銀粉”是鋁粉，保溫內膽 鍍銀，溫度計是汞。
一.金屬的物理性質
大多數金屬為銀白色；銅為紫紅色；金為黃色。
大多數常溫下為固態；汞為液態，俗稱“水銀”。
大多數金屬具有良好的延展性，導電性，導熱性（金屬共性）。
合金：在金屬中熔合一種或幾種金屬或非金屬，形成具有金屬特性的物質（混合物）。
生鐵：含碳量2% ~ 4.3% 延展性差，韌性差，硬而脆，可鑄不可鍛。
鐵合金 鋼： 含碳量0.03% ~ 2% 延展性好，韌性好，可鑄可鍛。
硬度大
合金比純金屬的優點 熔點低
二.金屬的化學性質
1.與O2反應
2Mg+O2 
2MgO 在空氣中發耀眼白光，放熱，生成白色固體。
4Al+3O2
2Al2O3 在空氣中形成一種致密氧化鋁膜，有一定抗腐蝕性。
3Fe+2O2 
Fe3O4 在純氧中火星四射，放熱，生成黑色固體。
2Cu+O2 
2CuO 活潑性：Mg >Al >Fe >Cu
2.與稀鹽酸、稀H2SO4 發生置換反應（硝酸、濃硫酸具有強氧化性）
Mg+2HCl 
MgCl2+H2↑ Mg+H2SO4 
MgSO4+H2↑
Zn+2HCl 
ZnCl2+H2↑ Zn+H2SO4 
ZnSO4+H2↑
Fe+2HCl 
FeCl2+H2↑ Fe+H2SO4 
FeSO4+H2↑
2Al+6HCl
2AlCl3+3H2↑ 2Al+3H2SO4 
Al2(SO4)3+3H2↑
等質量、等價態金屬與足量稀酸反應，相對原子質量越小，生成H2越多。
置換反應：由一種單質和一種化合物生成另一種單質和另一種化合物。
A+BC
AC+B
3.與鹽溶液發生置換反應
2Al+3CuSO4 
Al2(SO4)3+3Cu Fe3+ 溶液黃色
Fe+CuSO4 
FeSO4+Cu (濕法煉銅術) Fe2+ 溶液綠色
農藥波爾多液含CuSO4 Cu2+ 溶液藍色
Cu+2AgNO3 
Cu(NO3)2+2Ag
與稀鹽酸
單質鐵 與鹽溶液 反應，顯+2價
Mg Fe Cu
1.找兩邊的金屬鹽溶液，用中間金屬置換；
2.找中間金屬溶液，用兩邊金屬置換。
金屬活動性順序表：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
1.金屬活動性質里，金屬順序越靠前，它的活動性質越強。
2.金屬活動性順序里，在H前的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸中的氫，除K Ca Na
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溶液中置換出來（除 K Ca Na）
三.金屬冶煉：
赤鐵礦（主要Fe2O3） 磁鐵礦（主要Fe3O4） 菱鐵礦（主要FeCO3） 鋁土礦（主要Al2O3）
高爐煉鐵：鐵礦石、石灰石、焦炭（燃料），CO還原劑
C+O2 
CO2 CaCO3
CaO+CO2↑ C+CO2
2CO
CaO+SiO2 
CaSiO3（爐渣） 3CO+Fe2O3 
2Fe（粉）+3CO2
4CO+Fe3O4
3Fe+4CO2 先出渣，后出鐵
生鐵
高溫煉鐵，煉出的是 鐵合金（混合物） 鋼
實驗室：3CO+Fe2O3 
2Fe（粉）+3CO2
紅固 黑粉
實驗步驟：通：先通一會純CO，排盡雙通管內空氣（防止CO混合氣體點燃爆炸）。
點：點燃酒精噴燈，紅色固體漸變為黑色，澄清石灰水變渾濁。
熄：先熄滅酒精噴燈。
通：繼續通CO，冷卻至室溫，防止生成物再被氧化。
尾氣回收或點燃：防止有害氣體（CO）污染空氣。
H2O 主要成份Fe2O3 紅色固體，疏松多孔
鐵生銹條件要同時具備 O2 防止鐵生銹：干燥，涂油，電鍍，刷漆
Fe2O3+6HCl
2FeCl3+3H2O
除鐵銹用稀酸 Fe2O3+3H2SO4
Fe2(SO4)3+3H2O
H2O
Ca生銹條件 O2 銅銹主要成分為堿式碳酸銅[ Cu2(OH)2CO3 ]（綠色）
CO2
合理開發利用
鐵礦石為不可再生能源 找替代品
【例題】用1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵，問：生鐵質量是多少？
解：設生鐵質量為x， 純物質質量=不純物質質量×純度（質量分數）
Fe2O3+2CO 
2Fe+3CO2 純度=1—雜質
160 112
1000t×80% 96%x 
x=583t
答：生鐵質量為583t。
