本试题 “关于钢铁及制品的说法错误的是（ ）A．含有某些金属和碳元素的铁合金，其性能比纯铁更优良B．高炉中炼铁的主要反应可表示为：Fe2O3+3CO 高温 . 2Fe+3CO2C．其...” 主要考查您对合金
金属的化学性质
金属的冶炼（铁的冶炼）
金属的锈蚀与防护
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- 合金
- 金属的化学性质
- 金属的冶炼（铁的冶炼）
- 金属的锈蚀与防护
合金的概念：
合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属形成的具有金属特性的物质。
①合金可以是金属与金属或金属与非金属的混合物，不一定全部由金属组成。
②合金具有金属特性，如导电性、导热性、延展性等。
③合金是几种成分熔合在一起形成的，发生的是物理变化，不是化学变化；合金不是几种成分简单地混合而成的。
④合金中各成分仍保持自己的性质。
合金与组成它们的金属的性质比较：
金属熔合了其他金属或非金属后，不仅组成上发生了变化，其内部结构也发生了改变，从而引起性质的变化。因而合金比纯金属具有更广泛的用途。 纯金属与合金性质的比较:
①合金一般比其组分金属的颜色更鲜艳。
②合金的硬度一般应工组成它的金属。
③合金的熔点一般低于成它的金属。
④合金的抗腐蚀能力一般强工组成它的金属。
⑤合金的导电性、导热隆能一般差于组成它的金属。
生铁和钢的比较：
知识点拨：
①生铁和熟铁：生铁是指含碳债在 2%一4.3%之间的铁合金，熟铁是用生铁精炼而成的较纯的铁，含碳量低于0.02%。
②生铁与铸铁:铸铁是生铁中的一种，是指可用来铸造的生铁，通常指球墨铸铁。
③碳素钢的性能与含碳址有关，含碳量越高，硬度越大，但韧性越差；含碳量越低，韧性越好，但硬度越小。
④纯铁与日常生活中铁的颜色差异日常生活，我们接触的铁一般不是纯铁，而是一些铁的氧化物或含铁的混合物，故我们常见的铁的颜色是黑色的，但它并不是纯铁的颜色，纯铁的颜色是银白色的。
应用广泛的合金：
（1）铁合金：铁合金包括生铁和钢，生铁和钢的主要成分是铁，钢与生铁的各种性能不同，主要是由于二者的含碳量不同。
生铁与钢的种类
（2）生铁与钢：
生铁的含碳量为2%—4.3%
钢的含碳量为0.03%—2%
（3）钛和钛合金：钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。
①性质：优异的耐腐蚀性，对海水、空气和若干腐蚀介质都稳定，可塑性好，强度大，密度小，又称亲生物金属；
②用途：喷气发动机、飞机.机身、人造卫星外壳、火箭壳体、医学补形、人造骨、海水淡化设备、海轮和舰艇的外壳等。
合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属形成的具有金属特性的物质。
①合金可以是金属与金属或金属与非金属的混合物，不一定全部由金属组成。
②合金具有金属特性，如导电性、导热性、延展性等。
③合金是几种成分熔合在一起形成的，发生的是物理变化，不是化学变化；合金不是几种成分简单地混合而成的。
④合金中各成分仍保持自己的性质。
合金与组成它们的金属的性质比较：
金属熔合了其他金属或非金属后，不仅组成上发生了变化，其内部结构也发生了改变，从而引起性质的变化。因而合金比纯金属具有更广泛的用途。 纯金属与合金性质的比较:
①合金一般比其组分金属的颜色更鲜艳。
②合金的硬度一般应工组成它的金属。
③合金的熔点一般低于成它的金属。
④合金的抗腐蚀能力一般强工组成它的金属。
⑤合金的导电性、导热隆能一般差于组成它的金属。
生铁和钢的比较：
| 含碳量 | 2%—4% | 0.03%—2% |
| 其他元素 | Si、Mn、S、P（少量） | Si、Mn等 |
| 机械性能 | 硬而脆，无韧性 | 坚硬，韧性大，塑性好，有弹性 |
| 机械加工性质 | 可铸不可锻 | 可铸，可锻，可压延 |
| 分类 | 白口铁，灰口铁，球墨铸铁 | 碳素钢，合金钢 |
知识点拨：
①生铁和熟铁：生铁是指含碳债在 2%一4.3%之间的铁合金，熟铁是用生铁精炼而成的较纯的铁，含碳量低于0.02%。
②生铁与铸铁:铸铁是生铁中的一种，是指可用来铸造的生铁，通常指球墨铸铁。
③碳素钢的性能与含碳址有关，含碳量越高，硬度越大，但韧性越差；含碳量越低，韧性越好，但硬度越小。
④纯铁与日常生活中铁的颜色差异日常生活，我们接触的铁一般不是纯铁，而是一些铁的氧化物或含铁的混合物，故我们常见的铁的颜色是黑色的，但它并不是纯铁的颜色，纯铁的颜色是银白色的。
应用广泛的合金：
（1）铁合金：铁合金包括生铁和钢，生铁和钢的主要成分是铁，钢与生铁的各种性能不同，主要是由于二者的含碳量不同。
生铁与钢的种类
（2）生铁与钢：
生铁的含碳量为2%—4.3%
钢的含碳量为0.03%—2%
（3）钛和钛合金：钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。
①性质：优异的耐腐蚀性，对海水、空气和若干腐蚀介质都稳定，可塑性好，强度大，密度小，又称亲生物金属；
②用途：喷气发动机、飞机.机身、人造卫星外壳、火箭壳体、医学补形、人造骨、海水淡化设备、海轮和舰艇的外壳等。
金属的化学性质：
常见金属能与氧气反应，也能与盐酸，硫酸及盐溶液反应。
常见金属的化学性质：
1.金属和氧气的反应
2.金属与酸的反应
3.金属与盐的反应
将锌片、铁丝、铜丝三种金属分别放入硫酸铜溶液、硝酸银溶液、氯化钠溶液中，观察现象
易错点：
一、（1）一般在金属活动性顺序表中排在氢前面的金属(也叫活泼金属)能置换出酸中的氢;排在氢后面的金属则不能，如铜、银与盐酸、稀硫酸都不反应。
（2）浓硫酸和硝酸与金属反应不生成氢气，因为它们有很强的氧化性，与金属反应不生成氢气。
（3）在金属活动性顺序表中排在最前面的金属如K、 Na活泼性太强，放入酸溶液中首先跟酸发生置换反应，过M的金属会继续跟水发生剧烈的反应。
（4）铁与非氧化性酸反应时，始终生成亚铁盐 (Fe2+)。
（5）金属与酸反应后溶液的质量增大。
二、
（1）在金属活动性顺序表中，位于前面的金属可以把位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来(K,Ca,Na除外)。相隔越远，反应越容易发生。
（2）金属与盐溶液的反应，盐必须能溶于水，不溶性的盐与金属不反应，如AgCl难溶于水，Fe和AgCl不反应。
（3）不能用活泼的金属K,Ca,Na，与盐溶液反应，因为K,Ca,Na。会先与H2O发生置换反应生成碱和氢气。
金属与酸的反应不一定属于置换反应：
置换反应是指一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。一般情况下，较活泼的金属跟酸发生的化学反应属于置换反应。但由于浓硫酸(或硝酸)具有强氧化性，金属与浓硫酸(或硝酸)反应时，生成物相对比较复杂。这类反应不属于置换反应。
铝和锌的抗腐蚀性：
1.铝制品具有很好的抗腐蚀性，是因为铝与空气中的氧气反应表面生成一种致密的氧化铝薄膜，对铝起防护作用。
2.锌与铝的抗腐蚀性相似，也是在金属表面会生成一层致密的氧化锌保护膜。
常见金属能与氧气反应，也能与盐酸，硫酸及盐溶液反应。
常见金属的化学性质：
1.金属和氧气的反应
| 金属 | 在空气中 | 在氧气中 | 方程式 |
| 镁 | 常温下表面逐渐变暗。点燃 剧烈燃烧，发出耀眼的白光， 生成白色固体 |
点燃，剧烈燃烧，发出耀 眼的白光，生成白色固体 |
2Mg+O2 2MgO |
| 铝 | 常温下，铝表而变暗，生成一 层致密氧化膜，保护铝不再被腐蚀 |
点燃。剧烈燃烧，火星四射， 放出大量的热，生成白色固体 |
4Al+3O2 2Al2O3 |
| 铁 | 持续加热发红，离火变冷 | 火星四射，放出大量的热， 生成黑色固体 |
3Fe+2O2 Fe3O4 |
| 铜 | 加热，生成黑色物质，在潮湿的 空气中，生成铜绿而被腐蚀 |
加热，生成黑色固体 | 2Cu+O2 2CuO |
| 金 | 即使在高温也不和氧气反应 | —— | |
| 结论 | 大多数金属都能喝氧气反应，但反应的难易程度和剧烈程度不同 | ||
2.金属与酸的反应
| 盐酸 | 稀硫酸 | 反应现象（两种酸中相同） | |
| 镁 | Mg+2HCl==MgCl2+H2↑ | Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑ | 反应比较剧烈，产生大量 气泡，溶液仍为无色，生成 的气体能够燃烧，并且产 生淡蓝色火焰 |
| 铝 | 2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑ | 2Al+3H2SO4==Al2(SO4)+3H2↑ | |
| 锌 | Zn+2HCl==H2↑+ZnCl2 | Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑ | 反应缓慢，有气泡产生，溶 液由无色逐渐变为浅绿色， 生成的气体能够燃烧，并且 产生淡蓝色火焰 |
| 铁 | Fe+2HCl==FeCl2+H2↑ | Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑ | |
| 铜 | 不反应 | 不反应 | 无 |
3.金属与盐的反应
将锌片、铁丝、铜丝三种金属分别放入硫酸铜溶液、硝酸银溶液、氯化钠溶液中，观察现象
| CuSO4溶液 | AgNO3溶液 | NaCl溶液 | |
| 锌 | 锌表面有一层红色金属析出，溶液由蓝色变为无色 Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu |
锌表面有一层银白色金属析出 Zn+2AgNO3==Zn(NO3)2+2Ag |
无变化，不反应 |
| 铁 | 铁表面有一层红色金属析出，溶液由蓝色变为浅绿色 Fe+CuSO4==FeSO4+Cu |
铁表面有一层银白色金属析出，溶液由无色变为浅绿色 Fe+2AgNO3==Fe(NO3)2+2Ag |
无变化，不反应 |
| 铜 | 无变化，不反应 | 铜表面有一层银白色金属析出，溶液由无色变为蓝色 Cu+2AgNO3==Cu(NO3)2+2Ag |
无变化，不反应 |
易错点：
一、（1）一般在金属活动性顺序表中排在氢前面的金属(也叫活泼金属)能置换出酸中的氢;排在氢后面的金属则不能，如铜、银与盐酸、稀硫酸都不反应。
（2）浓硫酸和硝酸与金属反应不生成氢气，因为它们有很强的氧化性，与金属反应不生成氢气。
（3）在金属活动性顺序表中排在最前面的金属如K、 Na活泼性太强，放入酸溶液中首先跟酸发生置换反应，过M的金属会继续跟水发生剧烈的反应。
（4）铁与非氧化性酸反应时，始终生成亚铁盐 (Fe2+)。
（5）金属与酸反应后溶液的质量增大。
二、
（1）在金属活动性顺序表中，位于前面的金属可以把位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来(K,Ca,Na除外)。相隔越远，反应越容易发生。
（2）金属与盐溶液的反应，盐必须能溶于水，不溶性的盐与金属不反应，如AgCl难溶于水，Fe和AgCl不反应。
（3）不能用活泼的金属K,Ca,Na，与盐溶液反应，因为K,Ca,Na。会先与H2O发生置换反应生成碱和氢气。
金属与酸的反应不一定属于置换反应：
置换反应是指一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。一般情况下，较活泼的金属跟酸发生的化学反应属于置换反应。但由于浓硫酸(或硝酸)具有强氧化性，金属与浓硫酸(或硝酸)反应时，生成物相对比较复杂。这类反应不属于置换反应。
铝和锌的抗腐蚀性：
1.铝制品具有很好的抗腐蚀性，是因为铝与空气中的氧气反应表面生成一种致密的氧化铝薄膜，对铝起防护作用。
2.锌与铝的抗腐蚀性相似，也是在金属表面会生成一层致密的氧化锌保护膜。
金属冶炼：
金属冶炼是把金属从化合态变为游离态的过程
矿石
①工业上能用来提炼金属的矿物叫做矿石。
②常见的矿石赤铁矿(Fe2O3)、黄铁矿(FeS2)、褐铁矿(Fe2O3·xH2O)、水铝石(Al2O3·H2O)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)、磁铁矿(Fe3O4)、方铅矿(PbS)、孔雀石 [Cu2(OH)2CO3]、赤铜矿(Cu2O)、铝土矿(主要成分是Al2O3)、黄铜矿(主要成分是CuFeS2)、辉铜矿(主要成分是Cu2S)。
铁的冶炼
①原理：把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要的反应原理是：
在高温下，利用还原剂一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来，其反应的化学方程式是： Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
②炼铁的原料及作用：
铁矿石：提供原料
焦炭：提供能量，产生还原剂
石灰石：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。
③设备：高炉
④高炉内有关反应：
a.产生CO提供能量：C+O2CO2；CO2+C2CO
b.在高温下用CO将Fe从Fe2O3中还原出来：3CO+ Fe2O3
2Fe + 3CO2
c.用石灰石将矿石中的SiO2转变为炉渣除去。
CaCO3CaO+CO2↑，CaO+SiO2CaSiO3
⑤产品：生铁
炼铁高炉中出铁口低于出渣口的原因：
炼铁高炉中出铁口与出渣口的高低取决于铁水和炉渣的密度〔铁水的密度大于炉渣的密度)。
金属的冶炼方法：
①热分解法(适用于Hg,Ag不活泼的金属的冶炼，加热使其氧化物分解) 如:
2HgO=Hg+O2↑
②热还原法(适用于金属活动性顺序表中，Zn- Cu金属的冶炼)
a.用H2作还原剂(优点:制得金属纯度高，污染小) 如:Fe3O4+4H2
3Fe+4H2O
b.用焦炭、一氧化碳作还原剂(易混入杂质，污染大气，适合工业化大规模生产) 如:
炼铁的反应方程式为Fe2O3+3CO
2Fe +3CO2
炼锌的反应万程式为2ZnO+C
2Zn+CO2↑
c.用Al作还原剂(铝热剂用来焊接铁轨) 如:
8Al+3Fe3O4
9Fe+4Al2O3
d.电解法(适用于活泼金属Na,Mg等的冶炼) 如:
2NaCl(熔融)
2Na+Cl2↑ ；MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑
e.湿法冶金(从溶液中通过化学反应来获取金属) 如:
Fe+CuSO4==Cu+FeSO4
金属冶炼是把金属从化合态变为游离态的过程
矿石
①工业上能用来提炼金属的矿物叫做矿石。
②常见的矿石赤铁矿(Fe2O3)、黄铁矿(FeS2)、褐铁矿(Fe2O3·xH2O)、水铝石(Al2O3·H2O)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)、磁铁矿(Fe3O4)、方铅矿(PbS)、孔雀石 [Cu2(OH)2CO3]、赤铜矿(Cu2O)、铝土矿(主要成分是Al2O3)、黄铜矿(主要成分是CuFeS2)、辉铜矿(主要成分是Cu2S)。
铁的冶炼
①原理：把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要的反应原理是：
在高温下，利用还原剂一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来，其反应的化学方程式是： Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2 ②炼铁的原料及作用：
铁矿石：提供原料
焦炭：提供能量，产生还原剂
石灰石：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。
③设备：高炉
④高炉内有关反应：
a.产生CO提供能量：C+O2
CO2；CO2+C2COb.在高温下用CO将Fe从Fe2O3中还原出来：3CO+ Fe2O3
2Fe + 3CO2 c.用石灰石将矿石中的SiO2转变为炉渣除去。
CaCO3
CaO+CO2↑，CaO+SiO2CaSiO3⑤产品：生铁
炼铁高炉中出铁口低于出渣口的原因：
炼铁高炉中出铁口与出渣口的高低取决于铁水和炉渣的密度〔铁水的密度大于炉渣的密度)。
金属的冶炼方法：
①热分解法(适用于Hg,Ag不活泼的金属的冶炼，加热使其氧化物分解) 如:
2HgO=Hg+O2↑
②热还原法(适用于金属活动性顺序表中，Zn- Cu金属的冶炼)
a.用H2作还原剂(优点:制得金属纯度高，污染小) 如:Fe3O4+4H2
3Fe+4H2O b.用焦炭、一氧化碳作还原剂(易混入杂质，污染大气，适合工业化大规模生产) 如:
炼铁的反应方程式为Fe2O3+3CO
2Fe +3CO2炼锌的反应万程式为2ZnO+C
2Zn+CO2↑ c.用Al作还原剂(铝热剂用来焊接铁轨) 如:
8Al+3Fe3O4
9Fe+4Al2O3 d.电解法(适用于活泼金属Na,Mg等的冶炼) 如:
2NaCl(熔融)
2Na+Cl2↑ ；MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ e.湿法冶金(从溶液中通过化学反应来获取金属) 如:
Fe+CuSO4==Cu+FeSO4
金属锈蚀：
金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化（离子）状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。
铁生锈条件的探究
易错点：
①探究铁生锈的条件时采用经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，目的是赶走水中溶解的氧气；再加上植物油用来隔绝空气。
②环境中的某些物质会加快铁的锈蚀，如与酸、食盐溶液等接触的铁制品比钢铁生锈更快。
③铁生锈的过程。实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程(缓慢氧化)。反应过程相当复杂，最终生成物铁锈是一种混合物。铁锈(主要成分是Fe2O3·H2O)为红色，疏松多孔，不能阻碍内层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以全部锈蚀。
④许多金属都易生“锈”，但“锈”的结构不同，成分不同。铜在潮湿的空气中也能生“锈”，铜锈即铜绿，其主要成分为碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]，是铜与水、氧气、二氧化碳共同作用的产物。
金属制品的防锈原理及方法:
(1)防锈原理根据铁的锈蚀条件不难推断出防止铁生锈的方法是使铁制品隔绝空气或隔绝水。
(2)防锈方法：
①保持铁制品表面洁净和干燥，如菜刀不用时擦干放置。
②在钢铁表面覆盖保护膜、如车、船表而涂油漆。
③在钢铁表而镀一层其他金属，如水龙头表面镀铬、镀锌。
④用化学方法使钢铁表面形成致密的保护膜，如烤蓝。
⑤改善金属的结构，如将钢铁制成不锈钢
(3)除锈方法
物理方法：用砂纸打磨，用刀刮。
化学方法：用酸清洗(酸不能过量)，发生的反应为：Fe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O或Fe2O3+3H2SO4==Fe2(SO4)3+3H2O。
金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化（离子）状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。
铁生锈条件的探究
| 实验装置 |  |
| 实验现象 | 几天后观察A试管中铁钉生锈，在水面附近锈蚀 严重，B,C试管中的铁钉没有生锈 |
| 实验分析 | A试管中的铁钉同时跟水、空气(或氧气)接触而生锈; B试管中的铁钉只与水接触不生锈; C 试管中的铁钉只与干燥的空气(或氧气)接触不生锈 |
| 实验结论 | 铁生锈的条件是与水、空气(或氧气)同时接触 |
易错点：
①探究铁生锈的条件时采用经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，目的是赶走水中溶解的氧气；再加上植物油用来隔绝空气。
②环境中的某些物质会加快铁的锈蚀，如与酸、食盐溶液等接触的铁制品比钢铁生锈更快。
③铁生锈的过程。实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程(缓慢氧化)。反应过程相当复杂，最终生成物铁锈是一种混合物。铁锈(主要成分是Fe2O3·H2O)为红色，疏松多孔，不能阻碍内层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以全部锈蚀。
④许多金属都易生“锈”，但“锈”的结构不同，成分不同。铜在潮湿的空气中也能生“锈”，铜锈即铜绿，其主要成分为碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]，是铜与水、氧气、二氧化碳共同作用的产物。
金属制品的防锈原理及方法:
(1)防锈原理根据铁的锈蚀条件不难推断出防止铁生锈的方法是使铁制品隔绝空气或隔绝水。
(2)防锈方法：
①保持铁制品表面洁净和干燥，如菜刀不用时擦干放置。
②在钢铁表面覆盖保护膜、如车、船表而涂油漆。
③在钢铁表而镀一层其他金属，如水龙头表面镀铬、镀锌。
④用化学方法使钢铁表面形成致密的保护膜，如烤蓝。
⑤改善金属的结构，如将钢铁制成不锈钢
(3)除锈方法
物理方法：用砂纸打磨，用刀刮。
化学方法：用酸清洗(酸不能过量)，发生的反应为：Fe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O或Fe2O3+3H2SO4==Fe2(SO4)3+3H2O。
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