第一章金屬 (2)

1、第一章 金 屬在第一冊中，我們學(xué)習(xí)了氧、氫、碳等非金屬元素的一些性質(zhì)。但是在已發(fā)現(xiàn)的一百余種元素中，大約有4/5是金屬元素。金屬的用途非常廣泛。在這一章中，我們將學(xué)習(xí)幾種常見金屬，著重介紹鐵的一些性質(zhì)?！颁撹F”是在生活中常用到的一個名詞，可是鋼并不等于鐵。雖然鋼的主要成分是鐵，但在性能方面卻跟鐵存在著很大的差異。學(xué)完這章后，就可以知道鋼和鐵存在差異的原因了。 鋼鐵是人類生活和生產(chǎn)中非常重要的材料，橋梁、鐵道、艦船、車輛和各種機械等等，都需要大量的鋼鐵來制造，就連動植物體內(nèi)也含有鐵。鋼鐵的生產(chǎn)和使用是人類文明和社會進步的一個重要標志。在古代和中世紀的一段很長的歷史時期內(nèi)，我國的鋼鐵生產(chǎn)

2、技術(shù)一直處于世界領(lǐng)先地位。早在春秋戰(zhàn)國時期，勞動人民就開始生產(chǎn)和使用鐵器，挖掘出土的春秋時期的鋼劍，表明當(dāng)時鋼的質(zhì)量已經(jīng)達到了較高的水平。從公元1世紀起，鐵便成了我國最主要的金屬。 新中國成立以后，我國的鋼鐵工業(yè)得到了飛速的發(fā)展。1949年我國的鋼產(chǎn)量只有15萬噸，居世界第26位，1994年的鋼產(chǎn)量已超過9000萬噸，位居世界前列。  第一節(jié) 鐵的性質(zhì)鐵具有哪些重要性質(zhì)？怎樣使用和保護鐵制品？本節(jié)將討論這些問題。一、鐵的物理性質(zhì)純鐵具有銀白色金屬光澤，質(zhì)軟，有良好的延性和展性。鐵的密度是7.86克/厘米3，熔點1535，沸點2750。鐵還是電和熱的導(dǎo)體。二、鐵的化

3、學(xué)性質(zhì)鐵是一種化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬，在一定條件下，可以跟多種非金屬單質(zhì)及某些化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。1.鐵跟氧氣的反應(yīng)在學(xué)習(xí)氧氣的性質(zhì)時，我們做過細鐵絲在氧氣中燃燒的實驗，知道了鐵可以跟氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。3Fe+2O2Fe3O4在常溫下，鐵在干燥的空氣中很難跟氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在這種條件下，鐵器可以存放較長時間。但是，鐵在潮濕的空氣中卻能跟氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成鐵銹。實驗1-1 取3支試管，三根潔凈的鐵釘及其它用品，進行下列實驗。(1)在第一支試管中放入一根鐵釘，注入蒸餾水，不要浸沒鐵釘，使鐵釘與空氣和水接觸。(2)在第二支試管中放入一根鐵釘，注入剛煮沸過的蒸餾水至浸沒鐵釘。然后在水面上注入一層

4、植物油，使鐵釘只與水接觸。(3)將第三支試管用酒精燈烘干，放入一根鐵釘，用橡皮塞塞緊試管口，使鐵釘只與干燥的空氣接觸。將3支試管放置在教室里，每天觀察鐵釘生銹的情況。 討論通過這個實驗，你認為鐵在什么條件下最容易生銹？怎樣才能防止鐵生銹。鐵生銹，實際上是鐵、氧氣和水等物質(zhì)相互作用，發(fā)生的一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。鐵銹的成分很復(fù)雜，主要是氧化鐵。鐵銹很疏松，易吸水。因此，鐵制品表面的銹如不及時除去，會加快鐵制品的生銹速度。據(jù)估計，全世界每年因生銹損失的鋼鐵，約占世界年產(chǎn)量的四分之一。防止鐵制品生銹，除了要保持鐵制品表面的潔凈和干燥外，最常用的方法是在鐵制品的表面涂上一層保護膜，這樣既可以隔

5、絕空氣又可以防水。如在車、船的表面刷油漆；在機械上涂油。還可以在金屬制品表面鍍其它金屬或通過化學(xué)反應(yīng)使鐵制品的表面生成致密的氧化膜以防止鐵生銹(如鋸條上的烤藍)。 2.鐵跟酸的反應(yīng)在學(xué)習(xí)氫氣的制法時，我們知道了鐵可以跟鹽酸或稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng)，生成氫氣和鐵的化合物。實驗1-2在兩支試管中各放入一根潔凈的鐵釘，然后分別注入5毫升的稀鹽酸和稀硫酸。觀察反應(yīng)現(xiàn)象。 通過實驗，我們可以看到，鐵跟酸的反應(yīng)與鋅跟酸的反應(yīng)相似，即鐵與酸接觸后，立即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在大量氫氣生成的同時，試管中液體的顏色由無色逐漸變?yōu)闇\綠色(FeCl2溶液或FeSO4溶液的顏色)。鐵跟鹽酸或稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方

6、程式是：Fe+2HCl=FeCl2+H2Fe+H2SO4=FeSO4+H2根據(jù)這個實驗事實，我們應(yīng)該知道在使用鐵器時應(yīng)盡量避免跟酸接觸。3.鐵跟硫酸銅的反應(yīng)實驗1-3在裝有硫酸銅溶液的試管中，放入一根潔凈的鐵絲，過一會兒取出。觀察鐵絲有什么變化。我們可以看到，浸沒在硫酸銅溶液中的鐵絲表面上覆蓋了一層紅色的銅。也就是說，鐵跟硫酸銅溶液反應(yīng)，置換出了單質(zhì)銅。這個反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu早在西漢時期，我國勞動人民就已發(fā)現(xiàn)鐵能從某些含銅化合物的溶液中置換出銅。在西漢劉安所著的淮南萬畢術(shù)中，就有“曾青得鐵則化為銅”的記載。這里的曾青就是銅的化合物。在宋朝，利用這個反應(yīng)冶銅的生產(chǎn)已具有了一定的規(guī)模。即把鐵片放入硫酸銅溶液中，以置換出單質(zhì)銅。這種方法是現(xiàn)代濕法冶金的先驅(qū)。 習(xí)題1.填寫下列空白(1)鐵是一種密度為_的具有_色光澤的金屬，它具有良好的_性和_性。(2)鐵在干燥的空氣中_跟空氣中的_反應(yīng)，在潮濕的空氣中_跟空氣中的_反應(yīng)，生成_。2.寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式，并指