【正文】 、硫、鹵素等許多非金屬化合。鋁通常以化合狀態(tài)存在，已知的含鋁礦物有 250多種，其中最常見(jiàn)的是鋁硅酸鹽類(lèi)，如長(zhǎng)石、云母、高嶺石、鋁土礦、明礬石等。以傳導(dǎo)等量電流而論，鋁的導(dǎo)電截面積大約是銅的 ，而鋁的質(zhì)量只有銅的一半。 鋁的化學(xué)性質(zhì)：鋁在氧氣中加熱時(shí)能劇烈地燃燒，發(fā)出炫目的 白光，并放出大量的熱。鐵分布很廣，能穩(wěn)定地與其他元素結(jié)合，常以氧化物的形式存在，有赤鐵礦（主要成分是 Fe2O3）、磁鐵礦（主要成分是 Fe3O4）、褐鐵礦（主要成分是 Fe2O3鐵紅熱時(shí)能與水反應(yīng)生成氫氣。我國(guó)在春秋時(shí)代晚期已煉出可供澆鑄用的液態(tài)生鐵，隋唐時(shí)開(kāi)始用煤煉鐵，明代已能用焦炭煉鐵。高溫時(shí)銅可被氧化。在化學(xué)工業(yè)上用來(lái)制造熱交換器、深度冷凍裝置等。其主要癥狀是惡心、肌肉痙攣、神經(jīng)紊亂等，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡。鎂存在于葉綠素中。鈣占人體總重量的 %～ %，一般成年人體內(nèi)含鈣量約為 1 200 g，成年人每天需要鈣量為 ～ g。它的熔點(diǎn)為 675 ℃ ，有二水合物和八水合物。 、碳酸氫鈉 Na2CO3 又叫純堿，俗稱(chēng)蘇打。 Na2CO3 存在于我國(guó)內(nèi)地的鹽堿湖中，低溫時(shí)，湖面上會(huì)析出晶體，叫做天然堿。 NaHCO3俗稱(chēng)小蘇打，也叫生碳酸鈉或重堿或酸式碳酸鈉。人造寶石在性質(zhì)上不次于天然寶石，廣泛用于工業(yè)技術(shù)方面。 （ 2）氫氧化鋁又稱(chēng)為氧化鋁的水合物，有三水合氧化鋁 Al2O3生鐵里除含碳外，還含有硅、錳以及少量的硫、磷等，它可鑄不可鍛。因此，把這種生鐵稱(chēng)為鑄造生鐵。在高爐冶煉過(guò)程中，鐵礦中的某些金屬元素如鉻、鎳 、鈷、鋇、鈦、鈮等大部分還原進(jìn)入鐵水。低碳鋼和中碳鋼用來(lái)制造機(jī)器零件、管子等，高碳鋼用來(lái)制造刀具、量具和沖壓模具等。它們的主要性質(zhì)和用途列表如下： 種 類(lèi) 主要性能 主要用途 AlSi 系鑄造鋁合金 高流動(dòng)性、低收縮率和低熱裂傾向，良好抗腐蝕性及可焊性，低膨脹系數(shù) 適合鑄造形狀復(fù)雜的構(gòu)件 AlCu 系鑄造鋁合金 熱處理效果突出，熱穩(wěn)定性好 適合鑄造高溫工作的構(gòu)件 AlMg 系鑄造鋁合金 較 高的抗腐蝕性和強(qiáng)度，良好的切削性能和低的表面粗糙度 用于鑄造在海水中工作的構(gòu)件 AlZn 系鑄造鋁合金 抗腐蝕性及尺寸穩(wěn)定性較高，良好的可焊性，有明顯的時(shí)效硬化能力 適于砂型鑄造壓氣機(jī)活塞、氣缸座等 變形鋁合金 可分為防銹鋁、硬鋁、鍛鋁和超硬鋁四類(lèi)。 銅合金具有優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，良好的耐腐蝕性能，易于加工成型，又有足夠的強(qiáng)度、彈性和耐磨性，廣泛用于建筑、電氣、造船和化工等許多重要的工業(yè)領(lǐng)域。 ③ 鑄造合金中的雜質(zhì)含量要高一些。將 %～ 6%的不銹鋼絲混在織物中可起到消除靜電的作用。其中， 1973年發(fā)現(xiàn)了 Nb3Ge合金超導(dǎo)材料， Tc為 K，并保持 Tc最高值達(dá) 10 年以上，當(dāng)時(shí)認(rèn)為超過(guò)該值是極為困難的。 超導(dǎo)的主要應(yīng)用有： 核磁共振成像 核磁共振成像一般是從氫原子核的核自旋變化信號(hào)中獲得的。 超導(dǎo)電纜 隨著電力需求的不斷增長(zhǎng)，發(fā)電站的容量逐漸增大，大功率、長(zhǎng)距離、低損耗的輸電技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。中國(guó)科學(xué)院物理研究所在 2020 年 2 月又合成了高質(zhì)量二硼化鎂新超導(dǎo)體，它具有易加工、電導(dǎo)率高、 使用方便等特點(diǎn)，有優(yōu)良的可應(yīng)用性，如在臨界電流可提供強(qiáng)電輸運(yùn)、強(qiáng)磁場(chǎng)以及高品質(zhì)的微波元件，可制備更好的超導(dǎo)量子干涉器件。主要應(yīng)用：① 機(jī)電類(lèi)：電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、磁選機(jī)、電磁式儀表、傳感器、電磁開(kāi)關(guān)等； ② 家用電器及設(shè)備類(lèi)：照相機(jī)、收錄機(jī)、激光唱機(jī)、錄像 機(jī)、空調(diào)、冰箱等； ③ 醫(yī)療器械類(lèi)：心電圖儀、核磁共振成像儀、 X射線成像儀、磁療儀、磁按摩器以及外科手術(shù)器械等； ④ 辦公用品類(lèi)：計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)等； ⑤ 其他：用于衛(wèi)星導(dǎo)航的微波器件、用于航天飛機(jī)和陀螺儀的磁軸承、磁懸浮列車(chē)等。 Mg、 Ca、 Ti、 Zr、 Y和 La等屬于第一種金屬， Fe、 Co、 Ni、Cr、 Cu和 Zn 等屬于第二種金屬。 1969年荷蘭飛利浦公司研制出 LaNi5儲(chǔ)氫合金，具有大量的可逆地吸收、釋放氫氣的性質(zhì)，其合金氫化物 LaNi5H6中氫的密度與液態(tài)氫相當(dāng)，約為氫氣密度的 1 000倍。以后相繼研究成功 Sm2Co17 第二代和 Nd2Fe14B第三代稀土永磁材料。所用的超導(dǎo)線圈為 CuNbTi合金超導(dǎo)線，每個(gè)線圈重60 kg，總計(jì)使用超導(dǎo)線 2 t。 超導(dǎo)儲(chǔ)能 超導(dǎo)儲(chǔ)能是一種利用超導(dǎo)磁體的電感儲(chǔ)能技術(shù)。 超導(dǎo)特性通常只用 Tc進(jìn)行比較，但實(shí)際上除了 Tc以外，還有兩個(gè)重要的評(píng)價(jià)超導(dǎo)指標(biāo)，即還必須有相當(dāng)高的超導(dǎo)破壞磁場(chǎng)（臨界磁場(chǎng) Hc）和臨界電流密度 Ic。在隨后的研究中，人們逐漸認(rèn)識(shí)到除了臨界溫度 Tc 外，還有臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度 Hc和臨界電流 Ic這兩個(gè)臨界參數(shù)。由于金屬纖維的密度很高，所以它們只能增強(qiáng)那些對(duì)減輕重量無(wú)特別要求的材料，特別是混凝土和橡膠。添加到鑄造合金的元素目的是改善金屬液的流動(dòng)性、鑄造組織或強(qiáng) 度。超硬鋁屬 AlZnMgCu系，是鋁合金中強(qiáng)度最高的一類(lèi)。 鋁合金按生產(chǎn)工藝可分為鑄造鋁合金和變形鋁合金兩大類(lèi)。根據(jù)含碳量的不 同，碳素鋼的性質(zhì)也各不相同，含碳量越高硬度越大，含碳量越低韌性越強(qiáng)。 按用途不同分，生鐵除煉鋼生鐵、鑄造生鐵外還有特種生鐵。由于石墨質(zhì)軟并有潤(rùn)滑作用，因而這種生鐵具有良好的切削、耐磨和鑄造性能等。氫氧化鋁凝膠有中和胃酸和保護(hù)潰瘍面的作用，可用于治療胃和十二指腸潰瘍、胃酸過(guò)多等。天然鋁土礦是制取氧化鋁的主要原料，一般含量可達(dá) 40%～ 60%，雜質(zhì)主要有二氧化硅、氧化鐵及稀散元素等。Al2O3具有不同晶型，主要有 α 和 γ 兩種變體。NaHCO 37H 2O、 Na2CO3Na2O2在工業(yè)上常用作漂白劑、殺菌劑、消毒劑、去臭劑、氧化劑等。人體缺鈣，將影響兒童的正常生長(zhǎng)，或出現(xiàn)佝僂??；對(duì)成年人來(lái)說(shuō)，則患軟骨病，易發(fā)生骨折并發(fā)生出血和癱瘓等疾病；高血 壓、腦血管病等也與缺鈣有關(guān)。 鈣對(duì)于所有細(xì)胞生物體都是必需的。鉀同植物的光合作用和呼吸作用有關(guān)，缺少鉀會(huì)引起葉片收縮、發(fā)黃或出現(xiàn)棕褐色斑點(diǎn)等癥狀。由于鈉在高級(jí)動(dòng)物細(xì)胞外液中的濃度高于鉀的濃度，因此，對(duì)動(dòng)物來(lái)說(shuō)鈉是較重要的堿金屬元素，而對(duì)植物來(lái)說(shuō)鉀是較重要的堿金屬元素。銅及其合金在機(jī)械和 儀器儀表等工業(yè)上用來(lái)制造各種零件。銅和它的一些合金還有較好的耐腐蝕能力。鐵和 它的化合物還用來(lái)做磁鐵、染料（墨水、藍(lán)曬圖紙、胭脂顏料）和磨料（紅鐵粉）。 純鐵化學(xué)性質(zhì)比較活潑，是一種良好的還原劑。鋁和氯在高溫下反應(yīng)生成 AlCl3，和硫在 1 000 ℃ 以上時(shí)反應(yīng)生成 Al2S3， 和碳在 800 ℃ 以上時(shí)反應(yīng)生成 Al4C3。 鋁易于加工，可壓成鋁板或鋁箔，或拉成鋁線，擠壓成各種異形的材料。 鋁是一種良好的導(dǎo)電材料。 （ 3）鋁 鋁是自然界中分布最廣的金屬元素。它能與熱水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，在加熱時(shí)鎂還可把 CO2 還原成碳。反應(yīng)通常在電解槽里進(jìn)行。 圖 32 制鈉電解槽示意圖 金屬鈉的用途：在過(guò)去，相當(dāng)一部分鈉用于制造汽油抗爆震劑 ── 四乙基鉛添加了四乙基鉛的汽油會(huì)污染空氣，因此現(xiàn)在已不允許使用。 ③ 與 N2在任何溫度下不反應(yīng)。有色金屬又可以分為九大類(lèi)： ① 重金屬：銅、鉛、鋅等； ② 輕金屬：鋁、鎂等； ③ 輕稀有金屬：鋰、鈹?shù)龋? ④ 難熔稀有金屬：鎢、鈦、釩等； ⑤ 稀散金屬：鎵、鍺等； ⑥ 稀土金屬：鈧、釔及鑭系元素； ⑦ 放射性金屬：鐳、錒等； ⑧ 貴金屬：金、銀、鉑等 。 ，讓學(xué)生辨認(rèn)和分析。 初中提到的合金是在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬制得具有金屬特征的金屬材料。這種活動(dòng)既可以培養(yǎng)學(xué)生收集、整理資料的能力， 又可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)表自己見(jiàn)解的能力，還可以培養(yǎng)學(xué)生的合作精神等。超高強(qiáng)度鋼、超低碳不銹鋼等新的合金鋼和新的有色合金應(yīng)運(yùn)而生。因此，材料領(lǐng)域從金屬材料的一統(tǒng)天下轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘?、陶瓷、高分子材料三足鼎立的新格局。?FeC合金中，有 目的地加入各種適量的合金元素，來(lái)提高鋼鐵的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和耐腐蝕性等性能。通過(guò)這一節(jié)的教學(xué)，讓學(xué)生了解金屬材料的發(fā)展歷史、重要作用和面臨的挑戰(zhàn)，通過(guò)激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情和社會(huì)責(zé)任感來(lái)提高學(xué)生的求知欲。人們?cè)诖罅康責(zé)铺沾傻膶?shí)踐中，熟練地掌握了高溫加工技術(shù)，利用這種技術(shù)來(lái)燒煉礦石，逐漸冶煉出銅及其合金青銅，這是人類(lèi)社會(huì)最早出現(xiàn)的金屬材料。 +的氧化性事例可略展開(kāi)，如與 Cu、 H2S的反應(yīng)等。 【科學(xué)探究 1】 ，與［科學(xué)探究 2］合并為一節(jié)課，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 ，鉑絲（或無(wú)銹鐵絲）應(yīng)灼燒到無(wú)色。靜置一會(huì)兒，觀察沉淀沉降的情況，了解膠狀沉淀的性質(zhì)，為解釋明礬能吸附色素和凈水的原理埋下伏筆。 二、活動(dòng)建議 【實(shí)驗(yàn) 35】 結(jié)合圖 312，實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生注意觀察金屬氧化物和與鹽酸反應(yīng)后生成溶液的顏色，加深對(duì)這幾種金屬氧化物和相應(yīng)的鹽溶液顏色的印象，并將觀察到的現(xiàn)象填入表中。要引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察這些圖畫(huà)，找出圖畫(huà)中所包含的豐富的信息，加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的認(rèn)識(shí)。在歸納過(guò)程中，一個(gè)事例，不可能歸納出規(guī)律性。 本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：氫氧化鋁、氫氧化鐵的性質(zhì)， Fe3+、 Fe2+的轉(zhuǎn)化。在自然界中金屬元素基本上都以化合物的形式存在，只有既了解金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，又了解它們 的化合物的性質(zhì)才是比較全面地了解了金屬。 2Na+O2 Na2O2 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 4.（ 1） 3Fe+4H2O（ g） Fe3O4+4H2↑ （ 2） 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 5. 1 kg Mg與 1 kg Al分別與足量鹽酸反應(yīng)時(shí)， 1 kg Al放出的 H2多。 ，教師對(duì)學(xué)生參加這次活動(dòng)的情況要作出評(píng)價(jià)。演示該實(shí)驗(yàn)要注意：（ 1）鐵粉不需要與石棉絨混合，因改用酒精燈加熱，溫度比用噴燈加熱時(shí)低。課堂上若演示一下更能調(diào)動(dòng)學(xué)生 學(xué)習(xí)的積極性，演示時(shí)反應(yīng)要在噴燈加熱的條件下進(jìn)行，硬質(zhì)玻璃管中的鐵粉應(yīng)與石棉絨混合）。打磨時(shí)用精細(xì)砂紙較易打磨。 【實(shí)驗(yàn) 34】 若要檢驗(yàn)鋁分別與鹽酸、 NaOH溶液反應(yīng)放出的氣體是氫氣，鹽酸和 NaOH溶液的濃度應(yīng)稍偏大，如可用 6 mol/L的鹽酸和 30%的 NaOH溶液，要保證氫氣產(chǎn)生的一定速率和一定數(shù)量。如在火焰上方罩一個(gè)干燥的小燒杯，還可以看到燒杯壁上附著的淡黃色的 Na2O2。這樣可使鈉的光澤在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不致消失。 二、活動(dòng)建議 【實(shí)驗(yàn) 31】 切開(kāi)金屬鈉前先觀察鈉的表面，以便與切后進(jìn)行比較。學(xué)生提出的方案越多，思考的角度就越廣。不僅在課堂上提倡問(wèn)題啟發(fā)式教學(xué)，在一節(jié)課快結(jié)束時(shí)，也可以布置學(xué)生課外去思考問(wèn)題，比一比在下節(jié)課誰(shuí)提出的問(wèn)題多， 提出的問(wèn)題有價(jià)值。同樣，對(duì) 鋁在空氣中受熱熔化，鋁與 NaOH 溶液的反應(yīng)都應(yīng)該充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的作用，使學(xué)生獲得感性的認(rèn)識(shí)。 教學(xué)建議如下： ，做好與新課的銜接 可引導(dǎo)學(xué)生回憶初中化學(xué)中金屬的化學(xué)性質(zhì)和金屬活動(dòng)性順序的有關(guān)知識(shí)，讓學(xué)生暢談日常生活中有關(guān)金屬性質(zhì)的所見(jiàn)、所聞。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有些現(xiàn)象和結(jié)論不是由老師告訴學(xué)生，也不在教科書(shū)中敘述，而是由學(xué)生自己得出，這樣有利于學(xué)生獨(dú)立思考，提高學(xué)生的分析能力和總結(jié)表達(dá)能力。由于受模塊內(nèi)容和課時(shí)的限制，本節(jié)的設(shè)計(jì)不像以往教科書(shū)按一種金屬一節(jié)進(jìn)行描述，而是將幾種重要的金屬列為一節(jié)進(jìn)行介紹。 按單質(zhì)、氧化物、氫氧化物的性質(zhì)分塊介紹在過(guò)去的教科書(shū)中，經(jīng)常以某元素為線索，按照 “ 金屬單質(zhì) → 金屬氧化物 → 氫 氧化物 → 鹽 ” 的縱向知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行編排，還采取先典型、后擴(kuò)展到一般的方法，如學(xué)習(xí)一種典型金屬元素及其化合物的性質(zhì)，再學(xué)習(xí)同族元素性質(zhì)的相似性和遞變性。對(duì)于單質(zhì)及化合物的化學(xué)性質(zhì)，并沒(méi)有按下頁(yè)圖所示逐條介紹， 而是采取不同的方式來(lái)呈現(xiàn)：有的用回憶與復(fù)習(xí)、討論的方式，有的用實(shí)驗(yàn)、觀察的方式，有的用科學(xué)探究的方式，有的則讓學(xué)生通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)自己去研究和探索，從而使學(xué)生鞏固和豐富化學(xué)反應(yīng)的有關(guān)知識(shí)。 ，鼓勵(lì)學(xué)生積極提出問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神和合作精神等。 ，以及合理使用金屬材料的重要意義。金屬元素、非金屬元素及其化合物構(gòu)成了許許多多的物質(zhì)，形成豐富多彩的世界。銅是大家熟知的金屬，所以以 “ 資料卡片 ” 的形式介紹了銅。如鈉與水的反應(yīng)、鋁的兩性、三價(jià)鐵和二價(jià)鐵的氧化還原性等。本節(jié) “ 金屬的化學(xué)性質(zhì) ”是在初中介紹的金屬和金屬材料的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加深和提高。 教科書(shū)里還安排了 “ 思考與交流 ”“ 科學(xué)探究 ” 和 “ 實(shí)踐活動(dòng) ” 等欄目，不是把知識(shí)直接交給學(xué)生，而是引導(dǎo)學(xué)生以活動(dòng)的形式獲得。 ，突出化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)特征 做好實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要途徑。 在鐵與水蒸氣反應(yīng)的科學(xué)探究中，實(shí)驗(yàn)本身難度較大，現(xiàn)要求進(jìn)行幾種實(shí)驗(yàn)，難度更大。開(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng)時(shí)，不要給學(xué)生規(guī)定框框，不要束縛學(xué)生的思維，要讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，學(xué)會(huì)通過(guò)實(shí)踐來(lái)解決問(wèn)題，又從實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題。 、歸納的學(xué)習(xí)方法，幫助學(xué)生總結(jié)提高 在學(xué)習(xí)了金屬與氧氣的反應(yīng)、與水的反應(yīng)、與 NaOH 溶液的 反應(yīng)等以后，要運(yùn)用比較、歸納、分析、綜合等方法找出金屬的共性。放置后鈉表面變暗或久置生成一層厚的物質(zhì)是氧化鈉。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：取出的金屬鈉表面有一灰黃色層，切開(kāi)后的切口處露出銀白色光澤。 【實(shí)驗(yàn) 33】 ，可讓學(xué)生完成，但燒杯口上應(yīng)蓋一張塑料片，以防止鈉反應(yīng)時(shí)鈉塊或液體飛濺傷人。在反應(yīng)中可觀察到開(kāi)始反應(yīng)較慢，后來(lái)漸漸加快，這是因?yàn)殚_(kāi)始時(shí)是鋁表面的氧化膜先發(fā)生作用，氧化膜反應(yīng)完以后才有 H2產(chǎn)生，