課題1  金屬材料

金屬材料包括純金屬以及它們的合金。

一、幾種重要的金屬

中國歷史上最早使用的金屬是銅(商朝時(shí)已有青銅器)。另外，鐵在春秋戰(zhàn)國時(shí)期已被發(fā)現(xiàn)和使用，鋁在100多年前開始使用。它們都是重要的金屬。

  a金屬的物理性質(zhì)

    常溫下大多數(shù)金屬是固體(汞是液體)，有金屬光澤，大多數(shù)金屬有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。大多數(shù)金屬的硬度較大，熔點(diǎn)較高，有良好的延展性。

⑴ 顏色：金屬的顏色大多為銀白色，銅為紫紅色，金為黃色。

⑵ 導(dǎo)電性：(以銀的導(dǎo)電性為100作標(biāo)準(zhǔn))

⑶ 密度：(單位：g · cm-3)

⑷ 熔點(diǎn)：(單位：℃)

⑸ 硬度：(以金剛石的硬度為10作為標(biāo)準(zhǔn))

    總結(jié)：物質(zhì)的性質(zhì)在很大程度上決定了物質(zhì)的用途，但這不是唯一的決定因素。在考慮物質(zhì)的用途時(shí)，還需要考慮價(jià)格、資源、是否美觀、使用是否便利，以及廢料是否易于回收和對環(huán)境的影響等多種因素。

二、合金

合金是在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬，形成具有金屬特性的物質(zhì)。合金是使用最多的金屬材料，是一種混合物。

合金的強(qiáng)度、硬度一般比組成它們的純金屬好，抗腐蝕性能強(qiáng)，熔點(diǎn)較低。

鈦和鈦合金被稱為“21世紀(jì)的金屬”、“未來的鋼鐵”。鈦和鈦合金的熔點(diǎn)高，密度小，可塑性好，易于加工，機(jī)械性能好。

鐵的合金包括生鐵和鋼。生鐵含碳2%~4.3%，鋼含碳0.03%~2%。鋼和生鐵的主要成分都是碳。將鋼和生鐵放入足量的稀鹽酸中，金屬不完全溶解，剩余的固體是碳。

生鐵的硬度和韌性都小于鋼。

課題2  金屬的化學(xué)性質(zhì)

一、金屬的化學(xué)性質(zhì)

  a金屬與氧氣的反應(yīng)

金屬+氧氣 → 金屬氧化物

金屬的活動性：Mg>Al>Fe, Cu>Au。

鋁在常溫下與氧氣反應(yīng)，表面生成致密的氧化鋁薄膜，阻止鋁進(jìn)一步氧化。因此，鋁有很好的抗腐蝕性能。

a金屬與酸的反應(yīng)——金屬與稀鹽酸、稀硫酸的反應(yīng)

金  屬

現(xiàn)  象

化學(xué)方程式

鎂

有氣泡產(chǎn)生，鎂條逐漸溶解

Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑

Mg+2HCl=MgCl2+H2↑

鋅

有氣泡產(chǎn)生，鋅粒逐漸溶解

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑

鐵

有氣泡產(chǎn)生，鐵塊逐漸溶解，溶液由無色變?yōu)闇\綠色。

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

銅

總結(jié)：鎂、鋅、鐵、銅的金屬活動性由強(qiáng)到弱。

      金屬+酸 → 化合物+H2↑

a置換反應(yīng)

由一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)叫做置換反應(yīng)。(一般形式：A+BC → AC+B)。

置換反應(yīng)的金屬活動性要求是：以強(qiáng)換弱。

 金屬單質(zhì)   化合物溶液(可溶于水)

特例：⑴ K+CuSO4≠K2SO4+Cu

                2K+2H2O=2KOH+H2↑

                2KOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+K2SO4

     ⑵ Fe+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag

        Fe+2AgCl（難溶）≠FeCl2+2Ag

Ø驗(yàn)證金屬活動性順序的方案——鐵、銅、銀的金屬活動性

方案一：

用FeCl2溶液、銅、AgNO3溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

方案二：

用鐵、CuSO4溶液、銀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

Cu+3FeCl2 ≠ 2CuCl3+3Fe      Fe>Cu

Cu+2AgNO3 = Cu(NO3)2+2Ag    Cu>Ag

Fe+ CuSO4 = Cu+FeSO4 

 Fe>Cu

Ag+ CuSO4≠Ag2SO4+Cu     

 Cu>Ag

總結(jié)：Fe>Cu>Ag

二、金屬活動性順序

a金屬與金屬化合物溶液的反應(yīng)

實(shí)  驗(yàn)

現(xiàn)  象

化學(xué)方程式

鋁絲浸入硫酸銅溶液中

溶液的藍(lán)色變淺，鋁絲上附著一層紅色固體。

2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu

銅絲進(jìn)入硝酸銀溶液中

銅絲上附有銀白色固體，溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色。

Cu+2AgNO3=Cu(NO)3+2Ag

銅絲進(jìn)入硫酸鋁溶液中

總結(jié)：鋁、銅、銀的金屬活動性由強(qiáng)到弱。

a金屬活動性順序

  Ø金屬活動性順序的理解：

1. 在金屬活動性順序里，金屬的位置越靠前，它的活動性越強(qiáng)。

2. 在金屬活動性順序里，位于氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸中的氫。

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的化合物的溶液里置換出來。

注  意：

1. 酸應(yīng)用非氧化性酸，如鹽酸、稀硫酸等。不使用揮發(fā)性酸(如濃鹽酸)制取氫氣，因?yàn)閾]發(fā)性酸會使制得的氣體不純。

2. 金屬與酸的反應(yīng)生成的鹽必須溶于水，若生成的鹽不溶于水，則生成的鹽會附著在金屬表面，阻礙酸與金屬繼續(xù)反應(yīng)。鹽必須為可溶性鹽，因?yàn)榻饘倥c鹽的反應(yīng)必須在溶液中進(jìn)行。

3. 鉀、鈣、鈉等非常活潑的金屬不能從它們的鹽溶液里置換出來。

Ø金屬活動性順序的使用：

1. 在金屬活動性順序里，只有氫前面的金屬才能與酸反應(yīng)生成氫氣。

2. 在金屬活動性順序里，只有排在前面的金屬才能把排在后面的金屬從它們的化合物溶液中置換出來。

3. 當(dāng)溶液中含有多種離子時(shí)，活潑的金屬總是先置換那些最不活潑的金屬離子。

4. 當(dāng)多種金屬與溶液反應(yīng)時(shí)，總是更活潑的金屬先與溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

■幾種金屬單質(zhì)的

                        銅                鐵                鋁               金

課題3  金屬資源的利用和保護(hù)

一、常見的鐵礦石

    磁鐵礦(主要成分：Fe3O4)、赤鐵礦(主要成分：Fe2O3)、菱鐵礦(主要成分：FeCO3)、黃鐵礦(主要成分：FeS2)。

二、鐵的冶煉

1. 原料：鐵礦石、石灰石、焦炭、空氣。

2. 反應(yīng)原理：

在高溫條件下，用還原劑CO將鐵從鐵礦石中還原出來。

3. 學(xué)方程式：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2

4. 現(xiàn)象：

紅色固體逐漸變成黑色粉末，澄清石灰水變渾濁，尾氣燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰。

5. 設(shè)備：高爐。

6. 冶煉過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：

C+O2 CO2       CO2+C  2CO    Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2

  CaCO3  CaO+CO2↑      CaO+SiO2  CaSiO3

Ø石灰石的主要作用是將礦石中的二氧化硅變?yōu)闋t渣CaSiO3。

7. 純凈物與含有雜質(zhì)物質(zhì)的換算關(guān)系

純凈物的質(zhì)量=混合物的質(zhì)量×物質(zhì)的純度=混合物的質(zhì)量×(1－雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù))

三、金屬的腐蝕和防護(hù)

a鐵銹蝕條件的探究

  結(jié)論：氧氣和水是鐵生銹的必要條件。

Ø鐵銹的主要成分是Fe2O3，它的主要特點(diǎn)是疏松、易吸水。

Ø防止鐵生銹的方法

⑴保持鐵制品表面的潔凈和干燥。 ⑵在鐵制品表面涂一層保護(hù)膜，如刷漆、涂油、烤藍(lán)、搪瓷。改變鐵的組成結(jié)構(gòu)，制成合金鋼，如不銹鋼。

a金屬資源保護(hù)

保護(hù)金屬資源的有效途徑是：防止金屬腐蝕；金屬回收利用；有計(jì)劃、合理地開采礦物，嚴(yán)禁亂采濫挖；尋找金屬的代用品。

■鈦和鈦合金——21世紀(jì)的重要金屬

鈦(Ti)和鈦合金被稱為“21世紀(jì)的金屬”、“未來的鋼鐵”。鈦和鈦合金有熔點(diǎn)高，密度小，可塑性好，易于加工，機(jī)械性能好等優(yōu)點(diǎn)。鈦合金與人體有很好的“相容性”，因而可以用來制造人造骨。

第九單元 溶  液

課題1  溶液的形成

一、溶液

一種或幾種物質(zhì)分散到另一種物質(zhì)里，形成均一的、穩(wěn)定的混合物，叫做溶液。能溶解其他物質(zhì)的物質(zhì)叫做溶劑，被溶解的物質(zhì)叫做溶質(zhì)。

說 明：

⒈溶質(zhì)、溶劑的狀態(tài)可以是固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。

⒉兩種液體互溶時(shí)，通常把量多的一種叫做溶劑，量少的叫做溶質(zhì)。

⒊水是最常用的溶劑。當(dāng)溶液中有水存在時(shí)，無論水的量有多少，習(xí)慣上把水看作溶劑。通常不指明溶劑的溶液，一般指的是水溶液。

⒋溶液不一定是無色的。

⒌溶液的質(zhì)量=溶質(zhì)的質(zhì)量+溶劑的質(zhì)量。溶液的體積不一定等于溶質(zhì)和溶劑的體積之和。

溶液的特征：均一性、穩(wěn)定性。

均一性：是指溶液各部分的濃度和性質(zhì)相同。

穩(wěn)定性：是指條件不發(fā)生變化時(shí)（如水不蒸發(fā)，溫度不變化）無論放置多長時(shí)間，各成分都不會分離開來。即看不到分層、沉淀或放出氣體的現(xiàn)象。

a懸濁液、乳濁液

固體小顆粒懸浮于液體里所形成的混合物，叫做懸濁液。懸濁液是一種不穩(wěn)定的化合物。

小液滴分散在液體里所形成的混合物，叫做乳濁液。乳濁液是許多分子的集合體，不均一、不穩(wěn)定，靜止后會分成。

a乳化現(xiàn)象

洗滌劑具有乳化功能，他能使植物油分散成無數(shù)細(xì)小的液滴而不聚成大的油滴，這些細(xì)小的油滴能隨水流走。

注 意：

用洗滌劑去油污發(fā)生的是乳化現(xiàn)象，用汽油去油污發(fā)生的是溶解現(xiàn)象，二者原理不同。

二、溶解時(shí)的吸熱和放熱現(xiàn)象

在溶解過程中發(fā)生了兩種變化，一種是溶質(zhì)的分子（或離子）向水中擴(kuò)散，這一過程吸收熱量；另一種是溶質(zhì)的分子(或離子)和水分子作用生成水和分子（或水和離子），這一過程放出熱量。

有的溶質(zhì)溶解時(shí)，擴(kuò)散過程吸收的熱量小于水和過程放出的熱量，表現(xiàn)為溶液溫度升高；反之則溶液的溫度降低。

課題2  溶解度

一、飽和溶液

a飽和溶液與不飽和溶液

在一定溫度下，一定量的溶劑不能繼續(xù)溶解溶質(zhì)時(shí)，叫做這種溶質(zhì)的飽和溶液。

在一定溫度下，一定量的溶劑還能繼續(xù)溶解溶質(zhì)時(shí)，叫做這種溶質(zhì)的不飽和溶液。

Ø轉(zhuǎn)換方法

 飽和溶液不飽和溶液

Ø轉(zhuǎn)確定溶液是否為飽和溶液的方法

在一定的溫度下，觀察是否有不能繼續(xù)溶解的溶質(zhì)存在。若有，且溶質(zhì)的質(zhì)量不再減少，則該溶液為飽和溶液。

a濃溶液與稀溶液

①濃溶液不一定是飽和溶液，稀溶液不一定是不飽和溶液。

②同種溶質(zhì)的溶液，在一定溫度下，其飽和溶液比不飽和溶液要濃。

二、溶解度

a溶解性

一種物質(zhì)在另一種物質(zhì)中的溶解能力，叫做溶解性。

20℃時(shí)物質(zhì)的溶解性與溶解度的關(guān)系如下表：

溶解度∕g

＜0.01

0.01—1

1—10

＞10

溶解性

難溶

微溶

可溶

易溶

a溶解度

在一定溫度下，某固態(tài)物質(zhì)在100g溶劑里達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所溶解的質(zhì)量，叫做該物質(zhì)的溶解度。

    溶解度受溶質(zhì)、溶劑的性質(zhì)和溫度的影響。

Ø溶解度曲線

在平面直角坐標(biāo)系中，用縱坐標(biāo)表示溶解度，用橫坐標(biāo)表示溫度，得到物質(zhì)溶解度隨溫度變化的曲線，這種曲線叫做溶解度曲線。

Ø溶解度曲線上的點(diǎn)的意義

①溶解度曲線上的點(diǎn)，表示該點(diǎn)所示溫度下的溶解度，溶液處于飽和狀態(tài)。

②溶解度曲線上面的點(diǎn)，表示溶液所處的狀態(tài)是過飽和狀態(tài)（或溶質(zhì)未完全溶解狀態(tài)）。

③溶解度曲線下面的點(diǎn)，表示溶液所處的狀態(tài)不是飽和狀態(tài)。

④溶解度曲線的交點(diǎn)，表示在該點(diǎn)所示溫度下的物質(zhì)的溶解度相等。

Ø溶解度曲線的變化規(guī)律

①大多數(shù)物質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而增大，曲線呈“陡升型”，如硝酸鉀。

②少數(shù)物質(zhì)的溶解度受溫度的影響很小，曲線呈“緩升型”，如氯化鈉。

③極少數(shù)物質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而降低，曲線呈“下降型”，如氫氧化鈣。

Ø結(jié)晶

定義：熱的飽和溶液冷卻后，已溶解在溶液中的溶質(zhì)以晶體的形式析出，這一過程叫做結(jié)晶。

方法：

①蒸發(fā)溶劑法（蒸發(fā)結(jié)晶）：適用于溶解度受溫度影響不大的物質(zhì)。

②冷卻熱飽和溶液法（降溫結(jié)晶）：適用于溶解度受溫度

影響較大的物質(zhì)。

a氣體的溶解度

在壓強(qiáng)為101kPa和一定溫度時(shí)，溶解在1體積水里達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的氣體體積，叫做該氣體的溶解度。

氣體的溶解度隨溫度的升高而減小，隨壓強(qiáng)的升高而增大。

課題3  溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

一、溶解度與溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較

溶解度

溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

定    義

在一定溫度下，某固態(tài)物質(zhì)在100g溶劑里達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所溶解的質(zhì)量

溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量與溶液的質(zhì)量的比值

表示意義

①物質(zhì)溶解性大小的定量表示。

②表示某溫度時(shí)的飽和溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量與溶劑的質(zhì)量關(guān)系。

①是溶液濃稀的定量表示。

②表示某溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量與溶液的質(zhì)量關(guān)系。

溫度要求

與溫度有關(guān)

與溫度無關(guān)

溶劑的量

100g

不一定

溶液類型

飽和溶液

均可

單    位

克

比值無單位。常用百分比表示。

計(jì)算公式

二、溶液的質(zhì)稀釋與增濃的計(jì)算公式

a溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算及相關(guān)的計(jì)算公式

①溶液質(zhì)量=溶質(zhì)質(zhì)量+溶劑質(zhì)量=溶液體積×溶液密度

②溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=溶質(zhì)質(zhì)量÷溶液質(zhì)量×100%=溶質(zhì)質(zhì)量÷(溶質(zhì)質(zhì)量+溶劑質(zhì)量)×100%

③溶質(zhì)質(zhì)量=溶液質(zhì)量×溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=(溶質(zhì)質(zhì)量+溶劑質(zhì)量)×溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

注 意：

⒈溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)只表示溶質(zhì)質(zhì)量與溶液質(zhì)量之比，并不代表具體的溶質(zhì)質(zhì)量和溶液質(zhì)量。溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般用百分比表示。

⒉溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式中溶質(zhì)質(zhì)量與溶液質(zhì)量的單位必須統(tǒng)一。

⒊數(shù)學(xué)表達(dá)式中溶質(zhì)的質(zhì)量是指被溶解的溶質(zhì)質(zhì)量，沒有被溶解的或結(jié)晶析出的固體質(zhì)量不能算為溶質(zhì)、溶液的質(zhì)量。

a溶液稀釋的計(jì)算

由于溶液稀釋前后，溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，所以若設(shè)濃溶液的質(zhì)量為A g，溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%，加水稀釋成溶質(zhì)為b%的稀溶液B g，則有關(guān)系式：

A g×a%=B g×b%，其中B=A+m水。

a溶液增濃的計(jì)算

⑴向原溶液中添加溶質(zhì)

由于溶液增加溶質(zhì)后，所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量=原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量+增加的溶質(zhì)質(zhì)量，而所得溶液的質(zhì)量=原溶液的質(zhì)量+增加的溶質(zhì)質(zhì)量。所以，若設(shè)原溶液質(zhì)量為A g，溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%，加溶質(zhì)B g后變成溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的溶液，則有關(guān)系式：

A g×a%+B g=(A g+B g)×b% 或

                                         。

⑵將原溶液蒸發(fā)掉一部分溶劑

    由于溶液蒸發(fā)溶劑前后，溶質(zhì)的質(zhì)量不變。所以若設(shè)原溶液的質(zhì)量為A g，溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%，蒸發(fā)掉B g溶劑后變成溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的溶液，則有關(guān)系式：

A g×a% =(A g－B g)×b% 或

⑶與濃溶液混合

    由于混合物溶液的總質(zhì)量等于兩混合組分溶液的質(zhì)量之和，混合后的溶液中溶質(zhì)質(zhì)量等于兩混合組分的溶質(zhì)質(zhì)量之和。所以，若設(shè)原溶液的質(zhì)量為A g，溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%，濃溶液的質(zhì)量為B g，溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%，兩溶液混合后得到溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為c%的溶液，則有關(guān)系式：

A g×a%+B g×b% =(A g+B g)×c% 或

注 意：

無論是溶液的稀釋，還是溶液的增濃問題，混合前的總?cè)苜|(zhì)與混合后的總?cè)苜|(zhì)是相等的，我們一般都是根據(jù)此等量關(guān)系列方程求解的。在具體的計(jì)算中，我們要清楚不管是改變原溶液中溶質(zhì)的量，還是改變原溶液中溶劑的量，原溶液的質(zhì)量和溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都會發(fā)生改變。

a化學(xué)反應(yīng)中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算

計(jì)算的注意事項(xiàng)：

①化學(xué)方程式反映純凈物之間的質(zhì)量關(guān)系，而溶液是混合物，不能用溶液的質(zhì)量或體積直接代入計(jì)算，而要依據(jù)溶質(zhì)的質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算。

②求溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，關(guān)鍵是要弄清溶質(zhì)是什么，如何求溶質(zhì)的質(zhì)量。以下是兩種計(jì)算反應(yīng)后溶液的質(zhì)量的方法：

⑴溶液組成法：溶液質(zhì)量=溶質(zhì)質(zhì)量+溶劑質(zhì)量。

未溶解的溶質(zhì)不能算溶液，有時(shí)還要考慮反應(yīng)物種含有的可溶性雜質(zhì)是否為溶質(zhì)。溶劑——水根據(jù)題目條件通常有兩個(gè)來源：原溶液中含有的水和化學(xué)反應(yīng)中生成的水。如果有水參加反應(yīng)，還要減去反應(yīng)的水。

⑵質(zhì)量守恒法：反應(yīng)后的溶液質(zhì)量=反應(yīng)前各物質(zhì)的質(zhì)量總和－生成沉淀的質(zhì)量－生成氣體的質(zhì)量－反應(yīng)中不溶性固體雜質(zhì)的質(zhì)量。

注 意：

⒈化學(xué)方程式下方相對應(yīng)的物質(zhì)質(zhì)量不能直接寫溶液的質(zhì)量，而要寫參加化學(xué)反應(yīng)的溶質(zhì)的質(zhì)量。

⒉若已知溶液的體積或求溶液的體積，要用m=ρV進(jìn)行換算。

⒊單位要統(tǒng)一。

三、溶液的配置

⑴儀器：托盤天平、量筒、滴管、燒杯、玻璃棒、藥匙。

⑵配置50g溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%的氯化鈉溶液

步驟

具體作法