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1、专题14 金属及金属材料l 金属材料:金属材料包括纯金属以及它们的合金。l 金属的物理性质n 在常温下一般为固态(汞为液态),有金属光泽(大多数金属呈银白色,铜呈紫红色,金呈黄色);n 导电性、导热性、熔点较高、有延展性、能够弯曲、硬度较大、密度较大。l 金属之最n 地壳中含量最多的金属元素铝n 人体中含量最多的金属元素钙n 目前世界年产量最多的金属铁(铁铝铜)n 导电、导热性最好的金属银(银铜金铝)n 熔点最高的金属钨n 熔点最低的金属汞n 硬度最大的金属铬n 密度最大的金属锇n 密度最小的金属锂l 金属的分类黑色金属:通常指铁、锰、铬及它们的合金。有色金属:通常是指除黑色金属以外的其他金属
2、。重金属:如铜、锌、铅等轻金属:如钠、镁、铝等l 金属的应用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,还需要考虑价格、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。n 铜、铝电线导电性好、价格低廉n 钨灯丝熔点高n 铬电镀硬度大n 铁菜刀、镰刀、锤子等n 汞体温计液柱n 银保温瓶内胆n 铝“银粉”、n 锡锡箔纸l 合金:由两种或两种以上的金属或金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。合金是混合物。金属氧化物不是合金。l 目前已制得的纯金属只有90多种,而合金已达几千种。l 合金的硬度一般比组成它的纯金属的硬度大,
3、抗腐蚀性强。l 合金的熔点一般比组成它的纯金属的熔点低。l 常见的合金:合金铁的合金铜合金焊锡钛和钛合金形状记忆合金生铁钢黄铜青铜成分含碳量2%4.3%含碳量0.03%2%铜锌合金铜锡合金铅锡合金钛镍合金备注不锈钢是含铬、镍的钢,具有抗锈蚀性能。生铁较脆,钢铁具有韧性。生铁常制成暖气片。紫铜是纯铜熔点低见下具有形状记忆效应l 钛和钛合金:被认为是21世纪的重要金属材料,钛合金与人体具有良好的“相容性”,可用来造人造骨。钛和钛合金的优点: 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。l 生铁和钢性能不同的原因:含碳量不同。l 矿石:工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。常见
4、的矿石及主要成分:赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、黄铁矿(FeS2)、菱铁矿(FeCO3)、铝土矿(Al2O3)、黄铜矿(CuFeS2)、辉铜矿(Cu2S)等。l 铁的冶炼n 实验室一氧化碳还原氧化铁n 工业高炉炼铁u 设备:高炉(图见书17页)。u 原料:铁矿石(赤铁矿或磁铁矿)、焦炭、石灰石、(空气)。u 反应原理:C+O2CO2、CO2+C2CO、3CO+Fe2O32Fe+3CO2。u 石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅(SiO2)转变为炉渣(CaSiO3)。u 产品:生铁(实验室中“炼”出的铁不含碳,而工业生产中炼出的铁含碳)。l 铁生锈的实验(见右图)【实验器材】大试管
5、、试管夹(带铁夹的铁架台)、胶塞、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、洁净无锈的铁钉、棉花和干燥剂氯化钙等。【实验过程】取三根洁净无锈的铁钉,一根放在盛有蒸馏水的试管中,并使铁钉外露一半;一根放在用植物油密封的蒸馏水中;一根放在干燥的空气中,注意每天观察铁钉锈蚀的现象,连续观察约一周。【实验现象】第一个试管中的铁钉生锈,而第二、三个试管中没有明显现象。【实验结论】铁生锈实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。【注意事项】第二个试管内没有现象,证明了铁钉生锈需要氧气;第三个试管内没有现象,证明了铁钉生锈需要水蒸气。铁锈很疏松,铁制品可以全部被锈蚀。l 除去铁锈的方法n 物理方法:刀刮、砂纸打
6、磨。n 化学方法:少量、多次地滴加稀盐酸或稀硫酸。l 防止铁制品生锈的方法n 保持铁制品的洁净、干燥;n 擦干后涂一层保护膜(作用:隔绝空气、防水)。具体方法如下:u 物理方法刷漆(油漆或银粉)、涂油u 化学方法电镀其它金属(铬或锌)、烤蓝n 制成不锈钢。l 金属资源的保护措施: 防止金属的腐蚀; 回收利用废旧金属; 有计划、合理地开采矿物; 寻找金属的代用品。(例如用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车外壳等)意义:节约金属资源和能源,降低金属的生产成本,减少对环境的污染。知识点1 金属及其合金1(2023北京中考真题)正月十五闹花灯。下列制作花灯的材料中,属于金属材料的是( )A宣纸
7、B铁丝C棉线D竹条【答案】B【解析】A、宣纸是由天然材料制成的,不符合题意;B、铁丝属于金属材料,符合题意;C、棉线属于天然材料,不符合题意;D、竹条属于天然材料,不符合题意;故选B。2(2023江西中考真题)大国工匠秦世俊展现数控技术所使用的铝箔,是由铝块加工而成,这体现了铝具有( )A密度小B导电性C导热性D延展性【答案】D【解析】由铝块加工制成0.01mmm的铝箔,体现了铝的延展性,即在外力作用下能延伸成细丝而不断裂,故选D。3(2023甘肃金昌中考真题)东汉时期的“马踏飞燕”堪称我国古代青铜器艺术中无与伦比的珍品。其制作材料属于( )A合成材料 B天然材料 C金属材料 D复合材料【答案
8、】C【解析】铸造马踏飞燕所用的是青铜,青铜由铜和锡熔合而成的合金,属于金属材料。故选C。4 (2023山西中考真题)中国国家博物馆珍藏着一枚“国玺”,即“中华人民共和国中央人民政府之印”,代表着熠熠生辉的共和国符号。她由铜胎铸字,不易变形。选用这种材料作为印章胎体最大的优点是( ) A. 硬度较大B. 熔点较高C. 不溶于水D. 形状美观【答案】A【解析】铜胎属于金属材料,最大的优点是硬度较大。故选A。5(2023湖南益阳中考真题)材料科学在人们生产生活和社会发展中彰显的作用越来越大。下列说法错误的是( )A长益高铁钢轨用到的“锰钢”属于金属材料B华为手机屏用到的“聚酰亚胺塑料”属于天然有机高
9、分子材料C以塑料代替合金材料制造汽车零部件是保护金属资源的有效途径之一DC919大型客机使用碳纤维复合材料不仅使机体轻而坚固,而且节省燃油,增加航程【答案】B【解析】A、锰钢是合金,属于金属材料,说法正确;B、“聚酰亚胺塑料”属于合成材料,说法错误;C、寻找金属的代用品,是保护金属资源有效途径,故可以以塑料代替合金材料制造汽车零部件,说法正确;D、C919大型客机使用碳纤维复合材料不仅使机体轻而坚固,而且节省燃油,增加航程,说法正确。故选B。6(2023湖南湘潭中考真题)2023年5月28日,国产大型客机C919首次商业载客飞行成功,C919在制造过程中使用了铝锂合金、钛合金、超高强度钢等大量
10、金属材料。下列有关金属材料的说法错误的是( )A合金中一定只含金属元素B金属材料包括纯金属和合金C钛合金的硬度比纯钛更大D超高强度钢属于一种铁合金【答案】A【解析】A、钢是铁的合金,钢中含有铁元素、碳元素,其中碳元素属于非金属元素,符合题意;B、金属材料包括纯金属以及它们的合金,不符合题意;C、合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高,抗腐蚀性也更好,故钛合金的硬度比纯钛更大,不符合题意;D、钢是铁的合金,超高强度钢属于一种铁合金,不符合题意;故选A。7(2023湖北荆州中考真题)今年6月4日,神州十五号载人飞船(模型图如下)的返回舱经过大气层时,经受住了一千多度的高温考验,最终成功返回地面
11、。下列说法错误的是( )A太阳翼可将太阳能转化为电能B飞船大量使用密度较小的合金材料,能减轻船体质量C返回舱表面所用的材料具有熔点高、强度大等特点D天线材料采用了钛镍合金,它属于有机合成材料【答案】D【解析】A、太阳翼可将太阳能转化为电能,故A正确,不符合题意;B、飞船大量使用密度较小的合金材料,能减轻船体质量,故B正确,不符合题意;C、返回舱经过大气层时,经受住了一千多度的高温,故返回舱表面所用的材料具有熔点高、强度大等特点,故C正确,不符合题意;D、天线材料采用了钛镍合金,它属于金属材料,故D错误,符合题意。故选:D。8(2023湖北恩施中考真题)关于铁的性质描述中,属于化学性质的是( )
12、A铁的熔点较高B金属活动性较强C银白色、具有金属光泽D有导电、导热和延展性【答案】B【解析】A、熔点不需要通过化学变化就能表现出来,故铁的熔点较高属于物理性质,不符合题意;B、金属活动性较强,需要通过化学变化才能表现出来。属于化学性质,符合题意;C、颜色不需要通过化学变化就能表现出来,故银白色、具有金属光泽属于物理性质,不符合题意;D、导电、导热和延展性,不需要通过化学变化就能表现出来,属于物理性质,不符合题意。故选B。9(2023湖南长沙中考真题)2023 年我国自主研制的大型灭火、水上救援水陆两栖飞机“鲲龙”已成功首飞,制造该飞机使用了铝锂合金等多种合金。下列有关铝锂合金的说法正确的是(
13、)A铝锂合金的熔点比纯铝更高B铝锂合金的抗腐蚀性能非常差C铝锂合金是混合物D铝锂合金的硬度比纯铝小【答案】C【解析】A、一般合金的熔点低于其组成金属的熔点,则铝锂合金的熔点比纯铝低,不符合题意;B、一般合金的抗腐蚀性比其成分金属更强,因此铝锂合金的抗腐蚀性能非常强,不符合题意;C、铝锂合金是由铝、锂等多种物质组成,属于混合物,符合题意;D、一般合金的硬度大于其组成的金属的硬度,则铝锂合金的硬度比纯铝大,不符合题意;故选C。10(2023山东济南中考真题)下列关于金属和金属材料的说法中错误的是( )A常温下金属都是固体,有金属光泽呈银白色B在铁制品表面采取涂油、刷漆等措施,防止生锈C铝制品应用广
14、泛,铝是地壳中含量最多的金属元素D有计划、合理地开采矿物是保护金属资源的有效途径【答案】A【解析】A、常温下大部分金属为固体,但汞为液体,且大部分金属都是银白色,但铜为紫红色,金为黄色,该选项说法错误;B、在铁制品表面采取涂油、刷漆等措施,能隔绝氧气和水蒸气,则可防止生锈,该选项说法正确;C、地壳中含有最多的金属元素为铝元素,该选项说法正确;D、有计划、合理地开采矿物,能保护金属资源,该选项说法正确。故选A。11(2023甘肃金昌中考真题)金属在生产和生活中应用极为广泛。(1)生铁和钢是两种含碳量_的铁合金(填“相同”或“不同”)。(2)下列生活用品利用金属良好导热性的是_(填序号)。a.镀铬水龙头b.铸铁暖气片c.包糖果的铝箔(3)焊接钢轨的反应原理是铝与氧化铁在高温条件下反应生成铁和氧化铝,该反应的化学方程式为_。【答案】(1)不同 (2)b (3)【解析】(1)钢是含碳量在0.03%-2%之间,生铁是含碳量2%-4.3%的铁碳合金,生铁和钢是两种含碳量不同的铁合金;(2)a、镀铬水龙头是利用铬金属的硬度大;b、