鈦具有不尋常的綜合優(yōu)點(diǎn)。在航空工業(yè)中稱霸已久的鋁，面對鈦只能是自愧不如了。鈦比鋁重一些，比鋼輕一倍，而強(qiáng)度和硬度可與鋼媲美，同時(shí)又具有良好的可塑性、超凡的韌性、驚人的抗腐蝕性，并能在-253 ℃～500 ℃的溫度范圍內(nèi)保持高強(qiáng)度，可以說是性能極其優(yōu)越。當(dāng)飛機(jī)的速度超過音速的2.2倍時(shí)，飛機(jī)和空氣的劇烈摩擦產(chǎn)生的溫度會超過300 ℃，鋁合金的強(qiáng)度會急劇下降，而鈦卻泰然自若。難怪在美國的新式戰(zhàn)斗機(jī)中鈦用量達(dá)全機(jī)重量的90%以上。從20世紀(jì)60年代起，鈦就成了衛(wèi)星、火箭、宇宙飛船的重要材料。目前每年用于航天工業(yè)的鈦已超過千噸。

    鈦除有“空間金屬”的美稱外，同時(shí)又兼有“深海金屬”的美名。因?yàn)�，一般艦船是用鋼鐵制成的，會因海水腐蝕而銹損。雖然人們想了許多諸如涂上防腐漆之類的辦法，還是不能從根本上解決問題，使得艦船要定期大修，而鈦有驚人的抗腐蝕性能。另一方面，海水中深度每增加10 m，壓力就會增加一個(gè)大氣壓，因此潛水艇的船體材料就要求高強(qiáng)度、耐腐蝕，鈦恰好可以從容勝任。鈦不僅強(qiáng)度高，且表面有致密的氧化膜，長期在海水中也不會被腐蝕。

    1977年，前蘇聯(lián)用3 500多噸鈦建造了當(dāng)時(shí)世界上航行速度最快的核潛艇。美國海軍也制成了以鈦合金為材料的深海潛艇，能在4 500 m的深海中航行。

    鈦還有一個(gè)奇特的性能，即是一種“親生物金屬”。植入人體后不會引起過敏反應(yīng)，加之它與骨骼密度相仿，因此可用來制造人造骨。

    總之，在原來使用鋼材、鋁材的地方，幾乎都能用鈦取而代之。而一些鋼材、鋁材難以勝任的地方，鈦也能應(yīng)付自如。故人們稱鈦為“未來的鋼鐵，21世紀(jì)的金屬”。

    鈦，在地殼中的含量并不太少。鈦礦分布很廣，僅次于鋁、鐵、鈣、鈉鉀、鎂，而比銅、錫、錳、鋅多得多，約占地殼重的0.6%。

    1910年人們首次得到純鈦。1947年才開始在工廠里煉鈦，當(dāng)年產(chǎn)量僅2噸。到1972年，鈦的年產(chǎn)量即達(dá)20萬噸。直到目前，大規(guī)模生產(chǎn)高純度的鈦，仍是冶金工業(yè)追求的目標(biāo)。相信隨著這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，鈦將很快脫穎而出，成為金屬材料界居于統(tǒng)治地位的金屬。

    金屬鋁在現(xiàn)代工業(yè)中大顯身手的同時(shí)，也滲入到了我們的家庭。為此有人開始研究鋁對人體健康的影響。

    長期以來，人們一直認(rèn)為鋁是一種對人體無害的金屬元素，治療胃酸過多的藥――胃舒平的主要成分就是氫氧化鋁。然而，近代科技的發(fā)展，對“鋁無害論”提出了異議。l975年，美國佛蒙特醫(yī)院雷弗教授等用電子顯微鏡和X射線衍射光譜測定法分析了多名老年癡呆癥患者的神經(jīng)元，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些人的神經(jīng)元中，鋁的含量比正常人多了2～4倍。

    后來，美國科學(xué)家達(dá)倫用原子吸收光譜分析了老年癡呆癥人的大腦，發(fā)現(xiàn)他們腦中鋁的含量竟是正常人的5倍。美國的一個(gè)醫(yī)療小組到世界上飲水含鋁量最高的關(guān)島調(diào)查，最后發(fā)現(xiàn)那里患老年癡呆癥的人數(shù)比正常地區(qū)多了3～5倍。這些都證實(shí)鋁是老年癡呆癥的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

    物質(zhì)的用途在很大程度上取決于物質(zhì)的性質(zhì)。由于鋁有多種優(yōu)良性能，因而鋁有著極為廣泛的用途。

     （1）鋁的密度很小，僅為2.7 g/cm3，雖然它比較軟，但可制成各種鋁合金，如硬鋁、超硬鋁、防銹鋁、鑄鋁等。這些鋁合金廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、火車、船舶等制造工業(yè)。此外，宇宙火箭、航天飛機(jī)、人造衛(wèi)星也使用大量的鋁及其合金。例如，一架超音速飛機(jī)約由70％的鋁及其合金構(gòu)成。船舶建造中也大量使用鋁，一艘大型客船的用鋁量常達(dá)幾千噸。

     （2）鋁的導(dǎo)電性僅次于銀、銅，雖然它的導(dǎo)電率只有銅的2／3，但密度只有銅的1／3，所以輸送同量的電，鋁線的質(zhì)量只有銅線的一半。鋁表面的氧化膜不僅有耐腐蝕的能力，而且有一定的絕緣性，所以鋁在電器制造工業(yè)、電線電纜工業(yè)和無線電工業(yè)中有廣泛的用途。

    （3）鋁是熱的良導(dǎo)體，它的導(dǎo)熱能力比鐵大3倍，工業(yè)上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和炊具等。
     （4）鋁有較好的延展性（它的延展性僅次于金和銀），在100 ℃～150 ℃時(shí)可制成薄于0.01 mm的鋁箔。這些鋁箔廣泛用于包裝香煙、糖果等，還可制成鋁絲、鋁條，并能軋制各種鋁制品。

     （5）鋁的表面因有致密的氧化物保護(hù)膜，不易受到腐蝕，常被用來制造化學(xué)反應(yīng)器、醫(yī)療器械、冷凍裝置、石油精煉裝置、石油和天然氣管道等。

    （6）鋁粉具有銀白色光澤（一般金屬在粉未狀時(shí)的顏色多為黑色），常用來做涂料，俗稱銀粉、銀漆，以保護(hù)鐵制品不被腐蝕，而且美觀。

    （7）鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和耀眼的光，常用于制造爆炸混合物，如銨鋁炸藥（由硝酸銨、木炭粉、鋁粉、煙黑及其他可燃性有機(jī)物混合而成）、燃燒混合物（如用鋁熱劑做的炸彈和炮彈可用來攻擊難以著火的目標(biāo)或坦克、大炮等）和照明混合物（如含硝酸鋇68％、鋁粉28％、蟲膠4％）。

     （8）鋁熱劑常用來熔煉難熔金屬和焊接鋼軌等。鋁還用做煉鋼過程中的脫氧劑，鋁粉和石墨、二氧化鈦（或其他高熔點(diǎn)金屬的氧化物）按一定比率均勻混合后，涂在金屬上，經(jīng)高溫?zé)霟�而制成耐高溫的金屬陶瓷，它在火箭及�?dǎo)彈技術(shù)上有重要應(yīng)用。

     （9）鋁板對光的反射性能也很好，反射紫外線比銀強(qiáng)，鋁越純，其反射能力越好，因此常用來制造高質(zhì)量的反射鏡，如太陽灶反射鏡等。
     （10）鋁具有吸音性能，音響效果也較好，所以廣播室、現(xiàn)代化大型建筑室內(nèi)的天花板等也采用鋁。

    那么，鋁為什么會導(dǎo)致老年癡呆癥呢？這個(gè)問題還在爭論中。一般的觀點(diǎn)認(rèn)為由于三價(jià)鋁離子有空的電子軌道，易與堿基對中含未成對電子的原子結(jié)合，并進(jìn)入神經(jīng)元細(xì)胞中，使神經(jīng)細(xì)胞釋放的傳遞物質(zhì)如乙酚膽堿等不能順利通過，從而導(dǎo)致神經(jīng)傳遞系統(tǒng)受阻，引起鋁的過量攝入往往是由于不正確使用鋁制品引起的。大家知道，鋁在空氣中會形成一層致密的氧化鋁，可保護(hù)它免受進(jìn)一步的腐蝕，但這層保護(hù)膜并非堅(jiān)不可摧，在酸性或堿性溶液中易被破壞。因此我們平時(shí)應(yīng)養(yǎng)成科學(xué)使用鋁制品的習(xí)慣，如不用鋁制品存放酸、堿食物，盡量縮短食物在鋁制品中的存放時(shí)間，盡量不用鋁鍋炒菜，讓比鋁硬的金屬制品（如鐵勺）與鋁制品接觸，不用硬質(zhì)抹布如百潔布擦洗鋁制品，等等。當(dāng)然，平時(shí)加強(qiáng)體育鍛煉，增強(qiáng)身體活力，也是防止鋁元素在體內(nèi)存積的好辦法。

     銅的再生性能極好，這一性質(zhì)非常珍貴，廢銅經(jīng)過熔化回收能發(fā)揮很多的作用。而且銅腐蝕的很慢，這些性質(zhì)對環(huán)境非常有益。我們在長期的生活中會注意到這樣一個(gè)事實(shí)：銅在環(huán)境中的濃度一直處于安全界限之內(nèi)。銅的使用從未造成嚴(yán)重的后果，銅以不同的濃度分布在各處，順應(yīng)著大自然。人類已經(jīng)知道，完全能夠把銅應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域而不會危害大自然的安全，長期以來，銅就向人類顯示出了它的綠色面孔，它有利于生態(tài)平衡。

     制首飾的黃金有哪幾種

    人類早在6 000年以前已經(jīng)知道有黃金，并用黃金作裝飾品。當(dāng)今國際及國內(nèi)市場上流行的黃金首飾主要有純金、K金、鍍金、包金、仿金和變色金等制品。

    純金首飾是由純金制成的。俗話說“金無足赤”，就是說純金的含量也達(dá)不到100％，實(shí)際上金含量達(dá)到99％、99.9％的都稱為純金制品。這種純金首飾質(zhì)地柔軟，色澤赤黃，永不泛色。但容易變形，容易磨損，不能鑲嵌各種精美的寶石。

    K金是在黃金中添加少量銀、銅、鋅等金屬，以增強(qiáng)黃金的強(qiáng)度和韌性。為了表示K金中的黃金含量，常用K值來表示。1K的含金量約為4.166％。24K的含金量約為99.99％所以就是純金。用作金首飾的材料一般為22K（含金量約為91.65％），20K（含金量約為83.32％）、18K（含金量約為74.98％）和14K（含金量約為58.2％）等幾種。K金首飾款式易翻新，能夠鑲嵌各種鉆、翠、珠、寶和雕鋸鑿摟出各種精美的圖案。鑲嵌鉆石的鉆戒，多用18K金的。金筆的筆尖上寫著“14K”或“14開”，是指這種金筆筆尖是14K金的。

    鍍金首飾是在銅、銀或合金制成的首飾表面上鍍一層24K金，其外表和純金首飾一樣。但鍍的金屬不耐久，佩戴時(shí)間長了就會被磨損。

    包金首飾是用金箔包在由鋁、鋅、鉛的合金制成的首飾表面，然后加溫，用工具把金箔牢牢地壓在產(chǎn)品上制得的。包金首飾的質(zhì)地比純金首飾要硬，不易變形，耐磨性強(qiáng)。從表面上看能與24K金的首飾相媲美。

    仿金首飾是選用特殊的鍍層工藝，制成的近似K金的首飾。這種首飾是以銅，鋅或鋁等金屬為原料，制成半成品，然后放入一種特殊鍍液中，經(jīng)過處理，在表面鍍上一層象黃金一樣赤黃光亮的鍍層。雖然這種首飾不含一點(diǎn)黃金，但卻酷似純金制品。目前在國內(nèi)外已有許多精致的仿金首飾代替純金首飾做裝飾品。

    變色金首飾是用一種新穎的、經(jīng)過特殊加工后的K金材料制成的首飾。如在K金表面注入鉆原子，可呈現(xiàn)出一層美麗的藍(lán)色；把一種很細(xì)的金屬微粒電鍍在K金表面，可顯示出黑色。日本還研制出含金量為78％、含鋁量為22％的光采奪目的紫色合金首飾�，F(xiàn)在，紅、黃、白、紫等色彩都進(jìn)入了K金家族。目前，這種神奇變幻的變色金首沛已經(jīng)在國內(nèi)外流行，并且頗受青睞。

     鋁制品的表面雖然有致密的保護(hù)膜，不易被氧化，但是當(dāng)有較活潑的元素（如鹵素）的離子存在時(shí)，氧化膜將這些離子吸附在表面，取代了膜中氧形成新的化合物。例如，有氯離子存在時(shí)，就會使一部分保護(hù)膜變成氯化鋁，氯化鋁易溶于水，因而使保護(hù)膜的結(jié)構(gòu)遭到破壞，產(chǎn)生了孔隙，有害物質(zhì)就可能滲入內(nèi)部，加速鋁制品的腐蝕。

    食鹽的成分是氯化鈉，其中還含有少量氯化鎂，在水中溶解后能電離生成氯離子，因此會破壞保護(hù)膜。氯化鎂在溶解時(shí)會發(fā)生水解，使溶液呈酸性，使鋁制品腐蝕的更快。因此不能用鋁制品盛含鹽的蔬菜及食品。

記憶合金

有記憶功能的合金材料是在一次試驗(yàn)中被偶然發(fā)現(xiàn)的。1963年，美國海軍軍械實(shí)驗(yàn)室奉命研制一種新式裝備。在一次試驗(yàn)中他們需要一些鎳-鈦合金絲，他們領(lǐng)回來的鎳-鈦合金絲是彎曲的，使用不方便。于是他們就將這些細(xì)絲拉直。試驗(yàn)中，當(dāng)溫度升到一定值的時(shí)候，這些已經(jīng)被拉直的鎳-鈦合金絲，突然又全部恢復(fù)到原來彎曲的形狀，而且和原來一模一樣。他們反復(fù)作了多次試驗(yàn)，結(jié)果都一樣。

科學(xué)家們進(jìn)行深入研究和試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)很多合金都有這種本領(lǐng)，他們把這種現(xiàn)象叫做"形狀記憶效應(yīng)"。目前發(fā)現(xiàn)的有"記憶"能力的金屬都是合金，在這種金屬里，金屬原子按一定的方式排列起來，這些金屬原子受到一定的外力時(shí)，可以離開自己原來的位置而到另一個(gè)地方去。將這些金屬加溫后，由于獲得了一定的能量，這種金屬里的原子又會回到原來的地方。這就是這種金屬在加熱到一定的溫度后又恢復(fù)原狀的原因。

形狀記憶合金的最早應(yīng)用是在管接頭和緊固件上。用形狀記憶合金加工成內(nèi)徑比欲連接管的外徑小4％的套管，然后在液氮溫度下將套管擴(kuò)徑約8％，裝配時(shí)將這種套管從液氮取出，把欲連接的管子從兩端插入。當(dāng)溫度升高至常溫時(shí)，套管收縮即形成緊固密封。這種連接方式接觸緊密能防滲漏，遠(yuǎn)勝于焊接，特別適合用于航空、航天、核工業(yè)及海底輸油管道等危險(xiǎn)場合。

記憶合金最令人鼓舞的應(yīng)用是在航天技術(shù)中。1969年7月20日，“阿波羅”Ⅱ號登月艙在月球著陸，實(shí)現(xiàn)了人類第一次登月旅行的夢想。宇航員登月后，在月球上放置了一個(gè)半球形的直徑數(shù)米大的天線，用以向地球發(fā)送和接受信息。數(shù)米大的天線裝在小小的登月艙里送上了太空。天線就是用當(dāng)時(shí)剛剛發(fā)明不久的記憶合金制成的。用極薄的記憶合金材料先在正常情況下按預(yù)定要求做好，然后降低溫度把它壓成一團(tuán)，裝進(jìn)登月艙帶上天去。放到月面上以后，在陽光照射下溫度升高，當(dāng)達(dá)到轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，天線又“記”起了自己的本來面貌，變成一個(gè)巨大的半球形。

目前，形狀記憶效應(yīng)和超彈性已廣泛用于醫(yī)學(xué)和生活各個(gè)領(lǐng)域。如制造血栓過濾器、脊柱矯形棒、接骨板、人工關(guān)節(jié)、婦女胸罩、人造心臟等等。還可以廣泛地應(yīng)用于各種自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制裝置。形狀記憶薄膜和細(xì)絲可能成為未來超微型機(jī)械手和機(jī)器人的理想材料。特別是它的質(zhì)輕、高強(qiáng)度和耐蝕性使它備受各個(gè)領(lǐng)域青睞。

Cu與Zu的合金稱黃銅，其中Cu占60％～90％、Zn占40％～10％，有優(yōu)良的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，可用作各種儀器零件。再如在黃銅中加入少量Sn，稱為海軍黃銅，具有很好的抗海水腐蝕的能力。在黃銅中加入少量的有潤滑作用的Pb，可用作滑動(dòng)軸承材料。

    青銅是人類使用歷史最久的金屬材料，它是Cu-Sn合金。錫的加入明顯地提高了銅的強(qiáng)度，并使其塑性得到改善，抗腐蝕性增強(qiáng)，因此錫青銅常用于制造齒輪等耐磨零部件和耐蝕配件。Sn較貴，目前已大量用A1、Si、Mn來代替Sn而得到一系列青銅合金。鋁青銅的耐蝕性比錫青銅還好。鈹青銅是強(qiáng)度最高的銅合金，它無磁性又有優(yōu)異的抗腐蝕性能，是可與鋼相競爭的彈簧材料。

    白銅是Cu-Ni合金，有優(yōu)異的耐蝕性和高的電阻，故可用作苛刻腐蝕條件下工作的零部件和電阻器的材料。

鈦是周期表中第ⅣB類元素，外觀似鋼，熔點(diǎn)達(dá)1 672 ℃，屬難熔金屬。鈦在地殼中含量較豐富，遠(yuǎn)高于Cu、Zn、Sn、Pb等常見金屬。我國鈦的資源極為豐富，僅四川攀枝花地區(qū)發(fā)現(xiàn)的特大型釩鈦磁鐵礦中，伴生鈦金屬儲量約達(dá)4.2億噸，接近國外探明鈦儲量的總和。

    純鈦機(jī)械性能強(qiáng)，可塑性好，易于加工，如有雜質(zhì)，特別是0、N、C等元素存在，會提高鈦的強(qiáng)度和硬度，但會降低其塑性，增加脆性。

    鈦是容易鈍化的金屬，且在含氧環(huán)境中，其鈍化膜在受到破壞后還能自行愈合。因此，鈦對空氣、水和若干腐蝕介質(zhì)都是穩(wěn)定的。鈦和鈦合金有優(yōu)異的耐蝕性，只能被氫氟酸和中等濃度的強(qiáng)堿溶液所侵蝕。特別是鈦對海水很穩(wěn)定，將鈦或鈦合金放入海水中數(shù)年，取出后，仍光亮如初，遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼。

    鈦的另一重要特性是密度小。其強(qiáng)度是不銹鋼的3.5倍，鋁合金的1.3倍，是目前所有工業(yè)金屬材料中最高的。

    液態(tài)的鈦幾乎能溶解所有的金屬，形成固溶體或金屬化合物等各種合金。合金元素如A1、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入，可改善鈦的性能，以適應(yīng)不同部門的需要。例如，Ti-A1-Sn合金有很高的熱穩(wěn)定性，可在相當(dāng)高的溫度下長時(shí)間工作；以Ti-Al-V合金為代表的超塑性合金，可以50％～150％地伸長加工成型，其最大伸長可達(dá)到2 000％。而一般合金的塑性加工的伸長率最大不超過30％。

    由于上述優(yōu)異性能，鈦享有“未來的金屬”的美稱，鈦合金已廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)各部門，它是火箭、導(dǎo)彈和航天飛機(jī)不可缺少的材料。船舶、化工、電子器件和通訊設(shè)備以及若干輕工業(yè)部門中要大量應(yīng)用鈦合金，只是目前鈦的價(jià)格較昂貴，限制了它的廣泛使用。

銅是人類認(rèn)識并應(yīng)用最早的金屬之一。我國是最早使用銅器的國家之一。到目前為止，發(fā)現(xiàn)的中國最早的青銅器出自新石器時(shí)代后期，相當(dāng)于中原夏代的一些文化遺址中。在商代早期遺址中出土了較大型的青銅器。

    中國商代早期的大型青銅器還很粗陋，器壁厚，外形多模仿陶器，花紋多為線條的獸面紋。1939年在安陽市出土的禮器“司母戊鼎”是殷代前期青銅器的代表作，是商王為其母鑄造的，重達(dá)875 kg，高133 cm，橫長110 cm，寬78 cm。經(jīng)檢測，銅占84.11％，錫占11.64％，鉛占2.79％，是世界上最大的出土青銅器。

    又如湖南出土的盛酒器“四羊方尊”，造型逼真，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分布在四角的四支羊頭上長著卷曲的羊角，還有突出的龍頭，樓空的扉邊。重34.5 kg，身高58.3 cm，口邊長52.4 cm。它采用分鑄和嵌鑄等復(fù)雜的鑄造工藝，充分反映出了殷代青銅器的高超熔鑄技藝。

    青銅器除了禮器等外，更多是用于制造兵器，此外也有一些青銅農(nóng)具出土。

    戰(zhàn)國時(shí)期，齊國工匠已了解到隨著用途不同，青銅器材料的性能也應(yīng)有所變化，為此可以改變青銅中各種金屬成分的比例。

    我國古代很早就認(rèn)識到銅鹽溶液里的銅能被鐵取代，從而發(fā)明了“水法煉銅”的新途徑，這一方法以我國為最早，是濕法冶金技術(shù)的起源，在世界化學(xué)史上是一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。

    在現(xiàn)代，銅仍舊有著極其廣泛的用途。銅的導(dǎo)電性僅次于銀，居金屬中的第二位，大量用于電氣工業(yè)。

    銅易與其他金屬形成合金，銅合金種類很多，例如，青銅質(zhì)堅(jiān)韌，硬度高，易鑄造；黃銅廣泛用于制作儀器零件；白銅主要用作刀具。

    銅和鐵、錳、鋁、硼、鋅、鈷等元素都可用作微量元素肥料。微量元素是植物正常生命活動(dòng)所不可缺少的，它可以提高酶的活性，促進(jìn)糖、淀粉、蛋白質(zhì)、核酸、維生素和酶的合成，有利于植物的生長。

    銅在生命系統(tǒng)中有重要作用，人體中有30多種蛋白質(zhì)和酶含有銅元素，現(xiàn)已知銅的最重要生理功能是人血清中的銅藍(lán)蛋白，它有催化鐵的生理代謝過程功能。銅還可以提高白細(xì)胞消滅細(xì)菌的能力，增強(qiáng)某些藥物的治療效果。銅雖然是生命攸關(guān)的元素，但如果攝入過多，會引起多種疾病。

      錫 瘟

1867年的冬天，俄國彼得堡十分寒冷，達(dá)零下38攝氏度。這一年冬天俄國彼得堡海軍倉庫里發(fā)生了一件怪事：堆在倉庫內(nèi)的大批錫磚，一夜之間突然不翼而飛，留下來的卻是一堆堆像泥土一樣的灰色粉末。同一年的冬天，從倉庫里取出軍大衣發(fā)給俄國士兵穿時(shí)，發(fā)現(xiàn)紐扣都不見了，再仔細(xì)看看，原來紐扣處也有著一些灰色粉末。

無獨(dú)有偶，幾十年過去了，在1912年，英國探險(xiǎn)家斯科特率領(lǐng)一支探險(xiǎn)隊(duì)帶了大量給養(yǎng)，包括液體燃料去南極探險(xiǎn)，一去就杳無音信。后來發(fā)現(xiàn)他們都凍死在南極。帶了那么多的燃料為什么還無濟(jì)于事呢？

原來，斯科特一行在返回的路上發(fā)現(xiàn)，他們的第一個(gè)儲藏庫里的煤油已經(jīng)不翼而飛。說明一點(diǎn)，盛煤油的鐵筒是用錫焊的。沒有煤油就無法取暖，也無法熱點(diǎn)東西吃。好不容易克服千難萬險(xiǎn)，又找到了另一個(gè)儲藏庫，可是那兒的煤油筒同樣是空空的，鐵筒同樣有裂縫，顯然煤油都是由于鐵筒漏了而流失掉的。

錫磚怎么會變成粉末？用錫焊的鐵筒怎么又會有裂縫呢？經(jīng)過分析，科學(xué)家們終于發(fā)現(xiàn)了其中的奧妙。原來，錫有3種同素異形體，即白錫、脆錫和灰錫。白錫在氣溫下降到13.2 攝氏度以下時(shí)，體積驟然膨脹，原子之間的空間加大，于是變成了另一種結(jié)晶形態(tài)的灰錫。如果溫度急劇下降到零下33攝氏度時(shí)，就會產(chǎn)生“錫瘟”，晶體錫會變成粉末錫。

現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)找到了一種預(yù)防“錫瘟”的“注射劑”，其中一種就是鉍。鉍原子中有多余的電子可供錫的結(jié)晶重新排列，使錫的狀態(tài)穩(wěn)定，所以消除了“錫瘟”。錫不但怕冷，而且怕熱。將白錫加熱到161攝氏度以上時(shí)，它會變成具有斜方晶系的斜方錫，斜方錫很脆，敲打時(shí)也會變成粉末。

任何事情都是一分為二的，鐵筒縫上的錫變成粉末這當(dāng)然不是好事，但是如果將錫粉末加到鐵粉或銅粉中，然后混合，通過成型和燒結(jié)的方法就可直接制造出產(chǎn)品，這就是一門新興的粉末冶金技術(shù)，它是目前生產(chǎn)硬質(zhì)合金和難熔金屬的唯一方法。

課題2    金屬的化學(xué)性質(zhì)

課程目標(biāo)：通過實(shí)驗(yàn)探究金屬與氧氣，金屬與稀鹽酸、稀硫酸以及與鹽溶液的置換反應(yīng)，認(rèn)識金屬的化學(xué)性質(zhì)和金屬的活動(dòng)性順序，并且能用金屬活動(dòng)順序解釋一些與日常生活有關(guān)的化學(xué)問題。

重點(diǎn)：通過實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識金屬活動(dòng)性順序

難點(diǎn)：運(yùn)用金屬活動(dòng)性順序?qū)χ脫Q反應(yīng)作出判斷

教學(xué)過程：

1．對于金屬與氧氣反應(yīng)的教學(xué)，可以再次做鎂條、鋁箔、鐵絲、銅絲等與氧氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，以加深學(xué)生的感性認(rèn)識。要引導(dǎo)學(xué)生對觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行認(rèn)真的對比和分析，從中得出金屬與氧氣反應(yīng)的一些規(guī)律性知識

    2．本課題的教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)放在對金屬活動(dòng)性順序的探討上，不僅僅是為了獲得金屬活動(dòng)性順序的知識，更重要的是要引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與知識的獲取過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法。在這個(gè)活動(dòng)與探究中，結(jié)論的可靠性是很重要的，因此，控制相似的實(shí)驗(yàn)條件，以及對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的正確對比和分析，是該探究活動(dòng)獲得可靠結(jié)論的重要保證。

    3．置換反應(yīng)的概念是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過歸納得出的，即通過對鎂、鋅、鐵與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式的分析，從反應(yīng)物和生成物類別的角度歸納得出的。這樣的方法比較直觀，學(xué)生容易接受。置換反應(yīng)在日常生活中的應(yīng)用主要是通過練習(xí)來感受的。教師也可以補(bǔ)充一些有關(guān)這方面的聯(lián)系實(shí)際的習(xí)題，以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

    4．金屬活動(dòng)性順序是通過實(shí)驗(yàn)，并在置換反應(yīng)概念和其他一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上分析得到的。探究分三步進(jìn)行：（1）從金屬與鹽酸或硫酸反應(yīng)是否有氫氣生成，可以把金屬分為兩類，能生成氫氣的金屬其活動(dòng)性比較強(qiáng)，不能生成氫氣的金屬其活動(dòng)性比較弱。

（2）從一種金屬能否把另一種金屬從它的化合物的溶液中置換出來，可以比較出這兩種金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱，能置換出來的，則這種金屬比另一種金屬活潑。

（3）經(jīng)過了很多類似實(shí)驗(yàn)的探究過程，人們歸納和總結(jié)出了常見金屬的活動(dòng)性順序。

鈍化　

金屬表面形成氧化膜保護(hù)層而使金屬不易腐蝕或與其他物質(zhì)反應(yīng)；或經(jīng)化學(xué)、電化學(xué)方法處理使金屬由活潑變?yōu)椴换顫姞顟B(tài)的過程叫鈍化。鈍化的金屬活動(dòng)性大減，叫鈍態(tài)或鈍化態(tài)。例如用冷濃硝酸處理鋁而生成堅(jiān)密的氧化膜保護(hù)層即鋁鈍化的一種方法。

鐵與濃硫酸、濃硝酸接觸，表面生成致密的氧化膜，阻止反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行，稱為鐵的鈍化。

    在整個(gè)探究過程中，教師的組織和引導(dǎo)作用非常重要。尤其要注意在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上組織好討論，這是有關(guān)金屬活動(dòng)性順序探究活動(dòng)能否成功的重要保證。

    由于學(xué)生還沒有鹽的概念，因此教材中只能說“位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們化合物的溶液中置換出來”。教師要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況利用具體例子來進(jìn)行教學(xué)。

    5．可以通過對一些實(shí)例和習(xí)題的討論和分析，讓學(xué)生感受金屬活動(dòng)性順序在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中的重要應(yīng)用，并認(rèn)識金屬活動(dòng)性順序可以作為有關(guān)金屬能否在溶液中發(fā)生置

換反應(yīng)。

鋁與鐵常溫下和氧氣反應(yīng)的難易

取一塊鋁片，用細(xì)砂紙打磨其部分位置，觀察沒有打磨及打磨部分的色澤。發(fā)現(xiàn)打磨后鋁的色澤比沒有打磨的色澤更光亮。過一段時(shí)間，兩者色澤又變得一樣。  

 同樣方法，用鐵片重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，觀察打磨前后的鐵的不同及變化，則發(fā)現(xiàn)打磨后的鐵不會變得與打磨前的鐵一樣。   

（1）從上述實(shí)驗(yàn)事實(shí)推測：鋁和鐵哪種物質(zhì)更容易與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？   

（2）鋁的化學(xué)性質(zhì)比鐵活潑，為什么我們通�？匆婅F生銹而沒有看到鋁生銹？   

（3）在清洗鋁制品時(shí)應(yīng)注意些什么？   

（4）根據(jù)鋁的這種抗銹蝕“特性”，試推測防止金屬銹蝕可采用的一種方法。

鋁的性質(zhì)和用途

物質(zhì)的用途在很大程度上取決于物質(zhì)的性質(zhì)。由于鋁有多種優(yōu)良性能，因而鋁有著極為廣泛的用途。   

（1）鋁的密度很小，僅為2.7 g/cm3，雖然它比較軟，但可制成各種鋁合金，如硬鋁、超硬鋁、防銹鋁、鑄鋁等。這些鋁合金廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、火車、船舶等制造工業(yè)。此外，宇宙火箭、航天飛機(jī)、人造衛(wèi)星也使用大量的鋁及其合金。例如，一架超音速飛機(jī)約由70％的鋁及其合金構(gòu)成。船舶建造中也大量使用鋁，一艘大型客船的用鋁量常達(dá)幾千噸。         （2）鋁的導(dǎo)電性僅次于銀、銅，雖然它的導(dǎo)電率只有銅的2／3，但密度只有銅的1／3，所以輸送同量的電，鋁線的質(zhì)量只有銅線的一半。鋁表面的氧化膜不僅有耐腐蝕的能力，而且有一定的絕緣性，所以鋁在電器制造工業(yè)、電線電纜工業(yè)和無線電工業(yè)中有廣泛的用途。       （3）鋁是熱的良導(dǎo)體，它的導(dǎo)熱能力比鐵大3倍，工業(yè)上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和炊具等。   

（4）鋁有較好的延展性（它的延展性僅次于金和銀），在100 ℃～150 ℃時(shí)可制成薄于0.01 mm的鋁箔。這些鋁箔廣泛用于包裝香煙、糖果等，還可制成鋁絲、鋁條，并能軋制各種鋁制品。

（5）鋁的表面因有致密的氧化物保護(hù)膜，不易受到腐蝕，常被用來制造化學(xué)反應(yīng)器、醫(yī)療器械、冷凍裝置、石油精煉裝置、石油和天然氣管道等。   

（6）鋁粉具有銀白色光澤（一般金屬在粉未狀時(shí)的顏色多為黑色），常用來做涂料，俗稱銀粉、銀漆，以保護(hù)鐵制品不被腐蝕，而且美觀。   

（7）鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和耀眼的光，常用于制造爆炸混合物，如銨鋁炸藥（由硝酸銨、木炭粉、鋁粉、煙黑及其他可燃性有機(jī)物混合而成）、燃燒混合物（如用鋁熱劑做的炸彈和炮彈可用來攻擊難以著火的目標(biāo)或坦克、大炮等）和照明混合物（如含硝酸鋇68％、鋁粉28％、蟲膠4％）。   

（8）鋁熱劑常用來熔煉難熔金屬和焊接鋼軌等。鋁還用做煉鋼過程中的脫氧劑，鋁粉和石墨、二氧化鈦（或其他高熔點(diǎn)金屬的氧化物）按一定比率均勻混合后，涂在金屬上，經(jīng)高溫?zé)霟�而制成耐高溫的金屬陶瓷，它在火箭及�?dǎo)彈技術(shù)上有重要應(yīng)用。   

（9）鋁板對光的反射性能也很好，反射紫外線比銀強(qiáng)，鋁越純，其反射能力越好，因此常用來制造高質(zhì)量的反射鏡，如太陽灶反射鏡等。   

（10）鋁具有吸音性能，音響效果也較好，所以廣播室、現(xiàn)代化大型建筑室內(nèi)的天花板等也采用鋁。

“水”中長“銅樹”

取一支大試管，內(nèi)裝硫酸銅溶液。  把一根用砂紙打磨過的鋁絲稍加彎曲后，立即浸入硫酸銅溶液中。  過一段時(shí)間后，剩余的鋁絲上附著有大量的紅色銅，就好像銅樹，同時(shí)溶液的顏色由藍(lán)色變?yōu)闊o色。   

（1）解釋上述變化的原因：   

（2）該實(shí)驗(yàn)說明鋁和銅的化學(xué)性質(zhì)哪種更活潑？  

（3）若一根質(zhì)量為m1的鋁絲浸入硫酸銅溶液，過一段時(shí)間取出附有銅的鋁絲，其質(zhì)量為m2，試比較m1與m2的大小（相對原子質(zhì)量請查課本）。   

（4）m1與m2的質(zhì)量之差是不是生成的銅的質(zhì)量，為什么？   

（5）溶液的顏色由藍(lán)色變?yōu)闊o色，溶液的質(zhì)量會發(fā)生什么變化？

判斷金屬的活動(dòng)性順序方法之一

    問題：如何判斷金屬的活動(dòng)性順序？

    請你回憶：將鐵絲浸入硫酸銅溶液中，產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

    實(shí)驗(yàn)：在一支試管中加入少量淺綠色氯化亞鐵溶液，把用砂紙打磨、擦亮的鋁絲插入溶液中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)溶液由淺綠色逐漸變?yōu)闊o色。

    把一根光亮的銅絲插入硫酸亞鐵溶液中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，沒有發(fā)現(xiàn)任何變化。

    （1）寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式。

    （2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)推測：鋁、銅和鐵的化學(xué)活動(dòng)性強(qiáng)弱順序。

判斷全屬的活動(dòng)性順序方法之二

     問題：把鋁片、鐵片、銅片分別跟稀硫酸反應(yīng)，哪種金屬反應(yīng)最快？

    實(shí)驗(yàn)：在三支試管中分別放入兩小塊打磨光潔的鋁片、鐵片、銅片，加入5 mL稀硫酸，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)鋁跟酸反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生大量氣泡。鐵跟酸反應(yīng)緩慢，鐵片表面產(chǎn)生少量氣泡。而銅片表面無任何變化。

    （1）寫出本實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)的化學(xué)方程式。

    （2）試推測鋁、鐵、銅的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱順序。

在金屬活動(dòng)性順序里為什么包括氫

    1865年，貝開托夫在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)金屬和金屬離子間互相置換能力的大小，以及金屬跟酸、跟水等反應(yīng)的劇烈程度，首先確定了金屬活動(dòng)性順序，在這個(gè)順序里就已包括了氫。因?yàn)闅淇梢员晃挥谒�前面的金屬從稀酸里置換出來，而氫也可以把位于它后面的金屬，從它們的鹽溶液里置換出來，而氫后面的金屬不能從酸中置換出氫。這就是說，貝開托夫當(dāng)時(shí)區(qū)分金屬的活潑與不活潑，是以氫作為標(biāo)準(zhǔn)的。

    當(dāng)然，早期的化學(xué)家把金屬跟酸、跟水等反應(yīng)的劇烈程度作為衡量金屬活動(dòng)性大小的標(biāo)志是不嚴(yán)格的。準(zhǔn)確的方法是以金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢來比較金屬的活動(dòng)性大小，而標(biāo)準(zhǔn)電極電勢也是以氫電極定為零作為標(biāo)準(zhǔn)來測定的。標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為負(fù)值的金屬比氫活潑；標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為正值的金屬活動(dòng)性小于氫。

    另外，氫的原子結(jié)構(gòu)決定它在化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)出與堿金屬具有相似的化學(xué)性質(zhì)。例如，氫具有還原性，能和大多數(shù)非金屬反應(yīng)顯示＋1價(jià)；等等。

    由于以上幾個(gè)方面的原因，因此把氫排進(jìn)了金屬活動(dòng)性順序里。

金屬性和金屬活動(dòng)性的區(qū)別和聯(lián)系

    金屬元素的原子在化學(xué)反應(yīng)中，通常表現(xiàn)出失去電子成為陽離子的傾向。金屬性的強(qiáng)弱通常用金屬元素原子的最外層電子的電離能（氣態(tài)原子失去電子成為氣態(tài)陽離子時(shí)所需要的能量）大小來衡量。

    金屬的活動(dòng)性是反映金屬在水溶液里形成水合離子傾向的大小，也就是反映金屬在水溶液里起氧化反應(yīng)的難易，它是以金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為依據(jù)的，從能量角度來看，金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢除了與金屬元素原子的電離能有關(guān)外，同時(shí)還與金屬的升華能（固態(tài)單質(zhì)變?yōu)闅鈶B(tài)原子時(shí)所需的能量）、水合能（金屬陽離子與水化合時(shí)所放出的能量）等多種因素有關(guān)。

    金屬性強(qiáng)的元素，一般來說它的活動(dòng)性也大，但也有不一致的情況。例如，鈉的第一電離能比鈣的第一電離能要小，因此鈉的金屬性要比鈣強(qiáng)。但是鈣在水溶液中形成水合離子的傾向比鈉大，即鈣的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢比鈉要負(fù)，所以鈣的金屬活動(dòng)性比鈉大。銅和銀也有類似上述的情況。由此可見，金屬性與金屬活動(dòng)性兩者概念是有區(qū)別的。

鐵生銹的條件

問題：鐵在什么情況下容易生銹呢？    實(shí)驗(yàn)：

（1）如右圖所示，在試管①中把鐵釘放在一團(tuán)濕棉花球上，使鐵釘與空氣和水接觸；   

（2）在試管②中放入鐵釘，注入經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水，蒸餾水要浸沒鐵釘，然后在水面上注入一層植物油，使鐵釘只與水接觸；    （3）在試管③中加入少量干燥劑（袋裝餅干等食品中放的小袋中有氯化鈣干燥劑），再放一團(tuán)干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞，使鐵釘只與空氣接觸。  

 注意每天觀察鐵釘銹蝕的現(xiàn)象，連續(xù)觀察約一周。    （1）通過探究，你對鐵制品銹蝕的條件能得出哪些結(jié)論？    （2）通過上面對鐵制品銹蝕條件的探究，你對防止鐵制品銹蝕有什么建議？與同學(xué)們交流你所知道的各種防銹方法。

課題 3 金屬資源的利用和保護(hù)

教學(xué)目的要求：1．知道一些常見金屬如鐵、鋁、銅等的礦物，了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法。

    2．會根據(jù)化學(xué)方程式對含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。

    3．了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡單方法。

    4．知道廢舊金屬對環(huán)境的污染，認(rèn)識回收利用廢舊金屬等金屬資源保護(hù)的重要性。

重點(diǎn)：鐵的冶煉，根據(jù)化學(xué)方程式對含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。

難點(diǎn)：鐵的冶煉，根據(jù)化學(xué)方程式對含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。

教學(xué)過程：

本課題涉及面很廣，包括地球上及我國的金屬資源情況、鐵的冶煉、有關(guān)化學(xué)方程式計(jì)算中的雜質(zhì)問題計(jì)算、金屬的腐蝕和防護(hù)，以及金屬資源的保護(hù)等，既有知識、技能方面的內(nèi)容，又有環(huán)境意識和資源意識等情感領(lǐng)域的內(nèi)容。

    本課題由常見金屬礦物的照片以及資料“金屬元素在地殼中的含量”表引入，簡單介紹了地球上及我國的金屬資源情況。人類對地球上金屬礦物資源的利用主要是用來冶煉金屬，而其中冶煉量最大的是鐵。因此，教材很自然地轉(zhuǎn)入到對鐵的冶煉的討論。

    第一部分“鐵的冶煉”是本課題教學(xué)的重點(diǎn)。教材除簡要地介紹了我國冶煉鐵的歷史外，主要是通過實(shí)驗(yàn)，說明從鐵礦石中將鐵還原出來的化學(xué)反應(yīng)原理，并結(jié)合煉鐵的實(shí)際情況，以例題的方式介紹了化學(xué)方程式計(jì)算中有關(guān)雜質(zhì)問題的計(jì)算。這樣，把化學(xué)原理、計(jì)算和生產(chǎn)實(shí)際緊密地結(jié)合在一起，使學(xué)習(xí)活動(dòng)成為有機(jī)的整體，有利于學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)。

    第二部分“金屬資源的保護(hù)”，重點(diǎn)是有關(guān)鐵的銹蝕以及防護(hù)的“活動(dòng)與探究”內(nèi)容。該活動(dòng)與探究內(nèi)容包括提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并實(shí)施、討論、得出結(jié)論、對結(jié)論進(jìn)行應(yīng)用等多個(gè)步驟，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和解決實(shí)際問題的能力具有較大的價(jià)值。關(guān)于金屬資源的保護(hù)，教材中首先以圖示的方法給出了一些礦物可供開采的年限，形象他說明了金屬礦物資源是有限的，以及金屬資源保護(hù)的重要性。教材中簡要地介紹了廢舊金屬的回收利用、合理開采礦物等保護(hù)金屬資源的措施。

1．關(guān)于地球上及我國的金屬資源情況的教學(xué)，可以結(jié)合地理課的有關(guān)內(nèi)容，利用礦物標(biāo)本或?qū)嵨镎掌�、圖表等進(jìn)行教學(xué)，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)查找有關(guān)資料，并在課內(nèi)外進(jìn)行交流。我國冶煉鐵的歷史及解放前后我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展等內(nèi)容的教學(xué)，也可以采用相似的教學(xué)方法。

    2．做好【實(shí)驗(yàn)8-23】，并將它與煉鐵生產(chǎn)的主要化學(xué)反應(yīng)原理結(jié)合起來，使學(xué)生認(rèn)識化學(xué)原理對實(shí)際生產(chǎn)的指導(dǎo)作用。

生鐵的冶煉

原料：鐵礦石、焦炭、石灰石

設(shè)備：高爐

【提問】 煉鐵的原料主要有哪些?這些原料屬于哪類物質(zhì)?寫出煉鐵的反應(yīng)原理.

【講解】 我們知識鐵礦石是混石物，而其主要成分-鐵的氧化物才是能煉出鐵的物質(zhì)，根據(jù)：純凈物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=純凈物的質(zhì)量/不純凈物的質(zhì)量，可知純凈物的質(zhì)量=不純物的質(zhì)量×純凈物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)合可以計(jì)算出一定質(zhì)量的鐵礦石中含鐵的氧化物的質(zhì)量.

    3．化學(xué)方程式計(jì)算中的雜質(zhì)問題計(jì)算是一類在實(shí)際生產(chǎn)中具有重要意義的計(jì)算，應(yīng)使學(xué)生了解它的價(jià)值，主動(dòng)參與學(xué)習(xí)。討論這一類計(jì)算題的解法時(shí)，關(guān)鍵是歸納出解題思路：即有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算都是純物質(zhì)的計(jì)算，要把含雜質(zhì)物質(zhì)的質(zhì)量換算成純物質(zhì)的質(zhì)量。可以視情況進(jìn)行課堂練習(xí)，當(dāng)堂討論和評析一些錯(cuò)誤的解法以及出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因，以加深學(xué)生的理解。

       例1.現(xiàn)有含F(xiàn)e₂O3₃5%的赤鐵礦1000噸,其中含F(xiàn)e2O多少噸?

【提問】根據(jù)一氧化碳還原氧化鐵的化學(xué)方程式,說明化學(xué)方程式的意義?

強(qiáng)調(diào)化學(xué)方程式所表示的都是純凈物間發(fā)生化學(xué)變化時(shí)的相互關(guān)系,各化學(xué)式所規(guī)定的化學(xué)量是反映純物掛帥 間的數(shù)量關(guān)系.在現(xiàn)實(shí)生活中,物質(zhì)里或多或少都含有雜質(zhì),像煉鐵用的鐵礦石.那么當(dāng)參加反應(yīng)的物質(zhì)含有雜質(zhì)時(shí),應(yīng)如何進(jìn)行計(jì)算呢?

   例2. 含F(xiàn)e₂O₃85%的赤鐵礦1000噸,可以煉出多少噸鐵?

分析:根據(jù)前面分析,要根據(jù)化學(xué)議程式進(jìn)行計(jì)算.要將赤鐵礦石中Fe₂O₃的質(zhì)量(即純物質(zhì)的質(zhì)量)計(jì)算出來,

    【小結(jié)】通過學(xué)習(xí)，我們初步掌握了含雜質(zhì)物質(zhì)的計(jì)算。實(shí)際上，除了鐵礦石以外，很多都是不純的物質(zhì)參與反應(yīng)，前面我們接觸到的制二氧化碳的原料石灰石，以及后面要學(xué)習(xí)的溶液在計(jì)算中都會遇到這個(gè)問題，請大家在學(xué)習(xí)中給予足夠的注意。

    課堂練習(xí)

    （1）.  某赤鐵礦含雜質(zhì)25%，那么400噸赤鐵礦中含三氧化二鐵多少噸？

    （2）.含碳酸鈣75%的石灰石100噸，高溫煅燒后，可得氧化鈣多少噸。

（3）.實(shí)驗(yàn)室欲制6克氫氣，需含鋅97.5%的不純鋅多少克？

（4）.含三氧化二鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的鐵礦石1000噸，可煉出含雜質(zhì)5%的生鐵多少噸？

（5）：要生產(chǎn)5.6噸氧化鈣，需含雜質(zhì)20%的石灰石多少噸？

    4．精心策劃和組織好有關(guān)金屬的腐蝕和防護(hù)的“活動(dòng)與探究”內(nèi)容。教材中的圖8-23提示了鐵釘銹蝕條件探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路，在一個(gè)星期前就應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)來探討該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案，并鼓勵(lì)學(xué)生開動(dòng)腦筋設(shè)計(jì)出多種方案，允許多種方案同時(shí)試驗(yàn)，以小組或個(gè)人等多種方式活動(dòng)，同時(shí)要認(rèn)真做好觀察記錄。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，可以由各小組或個(gè)人展示他們的實(shí)驗(yàn)情況，并匯報(bào)探究的結(jié)果。討論是在各組或個(gè)人已有初步結(jié)論的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此對這些結(jié)論的辨析、歸納是很重要的。從反應(yīng)物的角度分析，鐵釘銹蝕的條件需有水蒸氣和氧氣等，教材中給了思考金屬腐蝕條件的思路：要有能夠發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，反應(yīng)物要能互相接觸，生成物不會對反應(yīng)起阻礙作用，等等。同時(shí)給出了防止金屬腐蝕的思路：如果破壞金屬腐蝕的條件，使它們不再具備腐蝕的基礎(chǔ)，就能防止金屬腐蝕。利用這些思路組織好討論，由學(xué)生自己提出鐵制品的防銹建議，并將它應(yīng)用于自行車構(gòu)件防銹措施等實(shí)例上。

 常用的防止鐵生銹的方法有：

A．組成合金，以改變鐵內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)。例如，把鉻、鎳等金屬加入普通鋼里制成不銹鋼，就大大地增加了鋼鐵制品的抗生銹能力。

B．在鐵制品表面覆蓋保護(hù)層是防止鐵制品生銹普遍而重要的方法。根據(jù)保護(hù)層的成分不同，可分為如下幾種：

(1)在鐵制品表面涂礦物性油、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等物質(zhì)。例如，車廂、水桶等常涂油漆；機(jī)器常涂礦物性油等。

(2)在鋼鐵制品表面用電鍍、熱鍍等方法鍍上一層不易生銹的金屬。如鋅、錫、鉻、鎳等。這些金屬表面都能形成一層致密的氧化物薄膜，從而防止鐵制品和水、空氣等物質(zhì)接觸而生銹。

(3)用化學(xué)方法使鐵制品表面生成一層致密而穩(wěn)定的氧化膜以防止鐵制品生銹。

C．保持鐵制品表面的潔凈和干燥也是防止鐵制品生銹的一種很好方法。

5．關(guān)于金屬資源保護(hù)的教學(xué)，可以利用電化教學(xué)手段，將教材中的一些礦物可供開采的年限圖制成投影片或計(jì)算機(jī)軟件等，并配合其他資料，使學(xué)生強(qiáng)烈感受礦物資源是有限的，以及保護(hù)金屬資源的重要性。廢舊金屬的回收利用是每個(gè)學(xué)生都隨手可做的事情，可結(jié)合本課題未的“調(diào)查與研究”，使學(xué)生了解廢舊金屬回收的意義，并積極主動(dòng)地去做。

    6．可以按照教材中所給的思路，采用討論、填表和填空等方式進(jìn)行本單元小結(jié)。也可以結(jié)合實(shí)例分析，通過對知識的綜合應(yīng)用來進(jìn)行本單元小結(jié)。

我國的礦產(chǎn)資源

    礦產(chǎn)資源是自然資源的一部分，我國生產(chǎn)所需的80％左右的原材料來自礦產(chǎn)資源。

    我國礦產(chǎn)資源總量多，但人均占有量少。我國礦產(chǎn)的總量居世界第6位。在我國已發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)有168種，其中已探明儲量的有152種，己開發(fā)利用的有132種，在世界45種主要礦產(chǎn)儲藏量價(jià)值比較中，我國礦產(chǎn)總值約占世界總數(shù)的14.6％，居世界第3位。但由于人口眾多，人均擁有量約為世界人均水平的1／3，居世界第80位。

    我國礦產(chǎn)資源種類較多，但生產(chǎn)所需的大宗礦產(chǎn)較少。如在金屬礦產(chǎn)資源上，鎢、銻、鈦、稀土、菱鎂礦居世界第一位，釩居第二位，鋅、鋁居第三位。金屬礦產(chǎn)儲量相對不足的有銀、鐵、鉛、銅、金、鎳等，儲量相對短缺的有鉀、鉑、鉻等。

    我國礦產(chǎn)資源分布不平衡，布局不夠理想。沿海發(fā)達(dá)地區(qū)生產(chǎn)力發(fā)展水平較高，但資源緊缺。大西北、西南等地區(qū)原料、資源豐富但經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度很低。這就形成了原料、半成品長途調(diào)運(yùn)的不良狀況，增加了生產(chǎn)成本。另外，一些小礦亂采濫挖，對環(huán)境的保護(hù)意識較差，植被破壞嚴(yán)重，固體廢棄物處理不當(dāng)，屢屢出現(xiàn)嚴(yán)重的環(huán)境問題。

       我國礦產(chǎn)資源供需狀況

    當(dāng)今世界上的國家很少有僅靠自身的礦產(chǎn)資源來發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的，但是擁有豐富的礦產(chǎn)資源無疑是本國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的優(yōu)勢。由于多種因素的影響，我國主要礦產(chǎn)品進(jìn)口量逐年上升。1987年我國礦產(chǎn)品及初級加工制品出口創(chuàng)匯62億美元，而進(jìn)口則達(dá)98億美元；1988年出口850.75億美元，進(jìn)口116.8億美元，逆差達(dá)31.1億美元�？梢哉f我國已逐漸成為礦產(chǎn)資源進(jìn)口大國。

    隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，對礦產(chǎn)資源需求增長很快，主要礦產(chǎn)資源短缺的態(tài)勢日益明顯。1989年我國鐵礦石原礦的產(chǎn)量為1.714 5億噸，進(jìn)口鐵礦砂1 259萬噸。2000年現(xiàn)有鐵礦的生產(chǎn)能力將減少10％～20％，因而2000年我國鐵礦石產(chǎn)量基本穩(wěn)定在目前水平。資源缺口增加，每年需進(jìn)口鐵礦砂2000萬噸～3000萬噸。預(yù)計(jì)2020年鐵礦石產(chǎn)量可達(dá)2.8億噸～3.0億噸，每年需進(jìn)口4 500萬噸～5 000萬噸鐵礦砂。

    現(xiàn)有銅、鉛、鋅生產(chǎn)能力2000年減少30％～40％，三分之二有色金屬統(tǒng)配礦山主要金屬生產(chǎn)也到了中晚期。如果地質(zhì)勘探無重大突破，21世紀(jì)初，我國金屬礦產(chǎn)資源將出現(xiàn)全面緊缺的局面。

金屬的存在和冶煉

地球上的金屬資源十分豐富，除蘊(yùn)藏在地殼中的外，還有數(shù)量很大的海濱沙礦和海底金屬礦藏（如錳結(jié)核和重金屬礦床等），它們?yōu)槿祟惖纳�活和生產(chǎn)提供了豐厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。陸地上可用來制取金屬的礦石大約有以下八大類：
   ( 1)天然金屬礦，如金、銀、鉑、汞等貴金屬，常以單質(zhì)形式存在；
   （2）氧化物礦，如鋁礬Al₂O₃?nH₂O、赤鐵礦Fe₂O₃和錫石SnO₂等；
   （3）碳酸鹽礦，如石灰石CaCO₃、孔雀石Cu₂(OH)₂CO₃等；
  (4）硅酸鹽礦，如綠柱石Be₃A1₂Si₆O₁₈、高嶺石（A1₂Si₂O₇?2H₂O）等；
   （5）硫酸鹽礦，如重晶石BaSO₄、石膏CaSO₄?2H₂0等；
    （6）磷酸鹽礦，如磷酸鈣Ca₃(PO₄)₂，和磷酸稀土礦等；
    （7）鹵化物礦，如巖鹽NaC1、光鹵石KCl?MgC1₂?6H₂O等；
    （8）硫化物礦，如閃銀礦Ag₂S、硫鐵礦FeS₂、輝鉬礦MoS₂等。

    從礦石中制取金屬單質(zhì)的過程叫做冶金。金屬作為材料，其價(jià)值不僅取決于它在地殼中的含量和獨(dú)特的性能，在很大程度上還取決于其冶煉的難易程度。例如，鋁已是人們熟悉的工業(yè)金屬，其蘊(yùn)藏量居金屬的首位，應(yīng)用也很廣，但在1886年以前，它比黃金還貴重。因?yàn)槟菚r(shí)的鋁是用金屬鈉還原氧化鋁來制取的，成本極高。直到電解鋁法實(shí)際用于生產(chǎn)后，鋁才得以廣泛使用。

鐵礦石的種類和特征

  鐵礦石的種類很多，最重要的鐵礦石有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦等。鐵礦石常按其含鐵量的高低分為富礦（含鐵量高于50％以上）和貧礦（含鐵量在45％～50％以下），在評定鐵礦石的品位和質(zhì)量時(shí)，除看這種鐵礦石里的含鐵量以外，還要看它的脈石的成分和有害雜質(zhì)（硫、磷）的含量的多少。
    我們可以根據(jù)鐵礦石的顏色、光澤、密度、磁性、條痕等性質(zhì)來識別它們。

金屬的腐蝕與防護(hù)

金屬和周圍介質(zhì)接觸時(shí)，由于發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)作用而引起的破壞叫做金屬的腐蝕。從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，除少數(shù)貴金屬（如Au、Pt）外，各種金屬都有轉(zhuǎn)變成離子的趨勢，就是說金屬腐蝕是自發(fā)的普遍存在的現(xiàn)象。金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機(jī)械性能方面都將發(fā)生變化，造成設(shè)備破壞、管道泄漏、產(chǎn)品污染，釀成燃燒或爆炸等惡性事故以及資源和能源的嚴(yán)重浪費(fèi)，使國民經(jīng)濟(jì)受到巨大的損失。據(jù)估計(jì)，世界各發(fā)達(dá)國家每年因金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失約占其國民生產(chǎn)總值3.5％～4.2％，超過每年各項(xiàng)大災(zāi)（火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)及地震等）損失的總和。有人甚至估計(jì)每年全世界腐蝕報(bào)廢和損耗的金屬約為1億噸！因此，研究腐蝕機(jī)理，采取防護(hù)措施，對經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著十分重大的意義。
    金屬防腐蝕的方法很多，主要有改善金屬的本質(zhì)，把被保護(hù)金屬與腐蝕介質(zhì)隔開，或?qū)�金屬進(jìn)行表面處理，改善腐蝕環(huán)境以及電化學(xué)保護(hù)等。

（1）改善金屬的本質(zhì)
    根據(jù)不同的用途選擇不同的材料組成耐蝕合金，或在金屬中添加合金元素，提高其耐蝕性，可以防止或減緩金屬的腐蝕。例如，在鋼中加入鎳制成不銹鋼可以增強(qiáng)防腐蝕能力。
（2）形成保護(hù)層
    在金屬表面覆蓋各種保護(hù)層，把被保護(hù)金屬與腐蝕性介質(zhì)隔開，是防止金屬腐蝕的有效方法。工業(yè)上普遍使用的保護(hù)層有非金屬保護(hù)層和金屬保護(hù)層兩大類。它們是用化學(xué)方法，物理方法和電化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)的。

①金屬的磷化處理
    鋼鐵制品去油、除銹后，放人特定組成的磷酸鹽溶液中浸泡，即可在金屬表面形成一層不溶于水的磷酸鹽薄膜，這種過程叫做磷化處理。
    磷化膜呈暗灰色至黑灰色，厚度一般為5 μm～20 μm，在大氣中有較好的耐蝕性。膜是微孔結(jié)構(gòu)，對油漆等的吸附能力強(qiáng)，如用作油漆底層，耐腐蝕性可進(jìn)一步提高。

 ②金屬的氧化處理
    將鋼鐵制品加到NaOH和NaNO₂的混合溶液中，加熱處理，其表面即可形成一層厚度約為0.5 μm～1.5 μm的藍(lán)色氧化膜（主要成分為Fe₃O₄），以達(dá)到鋼鐵防腐蝕的目的，此過程稱為發(fā)藍(lán)處理，簡稱發(fā)藍(lán)。這種氧化膜具有較大的彈性和潤滑性，不影響零件的精度。故精密儀器和光學(xué)儀器的部件，彈簧鋼、薄鋼片、細(xì)鋼絲等常用發(fā)藍(lán)處理。

   ③非金屬涂層
    用非金屬物質(zhì)如油漆、塑料、搪瓷、礦物性油脂等涂覆在金屬表面上形成保護(hù)層，稱為非金屬涂層，也可達(dá)到防腐蝕的目的。例如，船身、車廂、水桶等常涂抽漆，汽車外殼常噴漆，槍炮、機(jī)器常涂礦物性油脂等。用塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等）

噴涂金屬表面，比噴漆效果更佳。塑料這種覆蓋層致密光潔。色澤艷麗，兼具防蝕與裝飾的雙重功能。
    搪瓷是含SiO₂量較高的玻璃瓷釉，有極好的耐腐蝕性能，因此作為耐腐蝕非金屬涂層，廣泛用于石油化工、醫(yī)藥、儀器等工業(yè)部門和日常生活用品中。

     ④金屬保護(hù)層
    它是以一種金屬鍍在被保護(hù)的另一種金屬制品表面上所形成的保護(hù)鍍層。前一金屬常稱為鍍層金屬。金屬鍍層的形成，除電鍍、化學(xué)鍍外，還有熱浸鍍、熱噴鍍、滲鍍、真空鍍等方法。
    熱浸鍍是將金屬制件浸入熔融的金屬中以獲得金屬涂層的方法，作為浸涂層的金屬是低熔點(diǎn)金屬，如Zn、Sn、Pb和A1等，熱鍍鋅主要用于鋼管、鋼板、鋼帶和鋼絲，應(yīng)用最廣；熱鍍錫用于薄鋼板和食品加工等的貯存容器；熱鍍鉛主要用于化工防蝕和包覆電纜；熱鍍鋁則主要用于鋼鐵零件的抗高溫氧化等。

    3）改善腐蝕環(huán)境
    改善環(huán)境對減少和防止腐蝕有重要意義。例如，減少腐蝕介質(zhì)的濃度，除去介質(zhì)中的氧，控制環(huán)境溫度、濕度等都可以減少和防止金屬腐蝕。也可以采用在腐蝕介質(zhì)中添加能降低腐蝕速率的物質(zhì)（稱緩蝕劑）來減少和防止金屬腐蝕。
   4）電化學(xué)保護(hù)法
    電化學(xué)保護(hù)法是根據(jù)電化學(xué)原理在金屬設(shè)備上采取措施，使之成為腐蝕電池中的陰極，從而防止或減輕金屬腐蝕的方法。
①犧牲陽極保護(hù)法
    犧牲陽極保護(hù)法是用電極電勢比被保護(hù)金屬更低的金屬或合金做陽極，固定在被保護(hù)金屬上，形成腐蝕電池，被保護(hù)金屬作為陰極而得到保護(hù)。
    犧牲陽極一般常用的材料有鋁、鋅及其合金。此法常用于保護(hù)海輪外殼，海水中的各種金屬設(shè)備、構(gòu)件和防止巨型設(shè)備（如貯油罐）以及石油管路的腐蝕。

      ②外加電流法
    將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個(gè)極，使被保護(hù)的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金屬設(shè)備的腐蝕。
     金屬的腐蝕雖然對生產(chǎn)帶來很大危害，但也可以利用腐蝕的原理為生產(chǎn)服務(wù)，發(fā)展為腐蝕加工技術(shù)。例如，在電子工業(yè)上，廣泛采用印刷電路。其制作方法及原理是用照相復(fù)印的方法將線路印在銅箔上，然后將圖形以外不受感光膠保護(hù)的銅用三氯化鐵溶液腐蝕，就可以得到線條清晰的印刷電路板。三氯化鐵腐蝕銅的反應(yīng)如下：        2FeCl₃ + Cu==2FeC1₂ + CuCl₂
  此外，還有電化學(xué)刻蝕、等離子體刻蝕新技術(shù)，比用三氯化鐵腐蝕銅的濕化學(xué)刻蝕的方法更好，分辨率更高。

氧化碳還原氧化鐵的問題研究

根據(jù)右下圖所示的實(shí)驗(yàn)，回答下列問題。

一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)（1）請你寫出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式：                                                              

（2）將產(chǎn)物通入澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁。說明生成了什么氣體？

（3）把得到的黑色粉未倒在白紙上觀察，用磁鐵試驗(yàn)它，黑色粉未能被磁鐵吸起。判斷固體是什么物質(zhì)？

（4）一氧化碳與木炭有相似之處，都有還原性。能否用木炭還原氧化鐵？請推測出反應(yīng)的產(chǎn)物？

(5）分別寫出一氧化碳還原四氧化三鐵、氧化銅的化學(xué)方程式，分析一氧化碳是怎樣變成二氧化碳的，并由此推測出一氧化碳還原金屬氧化物的配平方法。

（6）一氧化碳還原氧化鐵和木炭還原氧化鐵，這兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)的基本類型是否都是置換反應(yīng)？為什么？請舉出幾個(gè)置換反應(yīng)的實(shí)例。