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第6讲金属及其性质（一）

【衔接导入】

镓

2014年9月23日，美国北卡罗来纳州一个科研团队日前研发出一种可进行自我修复的变形液态金属，距离打造“终结者”变形机器人的目标更进一步。

科学家们使用镓和铟合金合成液态金属，形成一种固溶合金，在室温下就可以成为液态，表面张力为每米500毫牛顿。这意味着，在不受外力情况下，当这种合金被放在平坦桌面上时会保持一个几乎完美的圆球不变。当通过少量电流刺激后，球体表面张力会降低，金属会在桌面上伸展。这一过程是可逆的：如果电荷从正转负，液态金属就会重新成为球状。更改电压大小还可以调整金属表面张力和金属块粘度，从而令其变为不同结构。

北卡罗来纳州立大学副教授迈克尔·迪基（MichaelDickey）说：“只需要不到一伏特的电压就可改变金属表面张力，这种改变是相当了不起的。我们可以利用这种技术控制液态金属的活动，从而改变天线形状、连接或断开电路等。”

此外，这项研究还可以用于帮助修复人类切断的神经，以避免长期残疾。研究人员宣称，该突破有助于建造更好的电路、自我修复式结构，甚至有一天可用来制造《终结者》中的T-1000机器人。

【知识新授】

一、金属材料

1．金属材料

金属材料包括纯金属和它们的合金。

几种重要的金属材料使用顺序：青铜器时代→铁器时代→铝器时代。

2．金属的物理性质

(1)大多数金属呈银白色，但铜呈紫红色，金呈黄色。

(2)常温下大多为固体，但汞为液体。

(3)具有良好的导电性、导热性、延展性，但这些物理性质差异很大。

3．金属的用途

金属的性质在很大程度上决定了物质的用途，还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利，以及废料是否易回收和对环境的影响等多种因素。

4．合金

(1)概念：在金属中加热熔合金属或非金属就可制得具有金属特性的物质。

如：生铁和钢是含碳量不同的铁的两种合金，其中生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%。

(2)性质特征：合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性更好，熔点比组成它的纯金属的熔点低。

二、金属的化学性质

(1)金属与氧气的反应

铝、镁、铁、铜各与氧气反应(写化学方程式)：

①4Al＋3O2eq\o(=====,\s\up7(点燃))2Al2O3；在氧气中加热比较薄的铝片（巧克力中那么薄的），剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，同时生成白色固体

②2Mg＋O2eq\o(=====,\s\up7(点燃))2MgO；镁条在空气中燃烧就能发出耀眼的强光,放出大量热量,生成白色固体

③3Fe＋2O2eq\o(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4；铁在空气中只能加热到发红；而在氧气中剧烈燃烧,火星四射,放出大量热,生成黑色固体.

④2Cu＋O2eq\o(=====,\s\up7(△))2CuO。铜在空气或氧气中加热,生成黑色固体,放热

(2)与酸溶液反应

铁钉放入稀盐酸中，其反应现象为铁钉表面有气泡冒出，溶液由无色变为浅绿色。反应的化学方程式为Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，反应后溶液质量增加。

(3)金属与某些化合物(盐)溶液的反应

①铝丝浸入CuSO4溶液中，铝丝表面有紫红色物质生成，溶液由蓝色变为无色。反应的化学方程式：2Al＋3CuSO4===3Cu＋Al2(SO4)3，且反应后溶液质量减少。

②铜丝浸入AgNO3溶液中，铜丝表面有银白色物质生成，溶液由无色变为蓝色。反应的化学方程式为Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2，且反应后溶液质量减少。

【例题分析】

例1．2020年11月10日，我国全海深载人潜水器“奋斗者”号在马里亚纳海沟深度10909米处成功坐底，并进行一系列的深海探测科考活动。如图是研究团队研发的钛合金深海潜水器球舱。以下说法不正确的是（）

A．合金的熔点一般比其纯金属低

B．合金的硬度一般比其纯金属大

C．合金的抗腐蚀性一般比其纯金属强

D．所用的主要材料有钛合金，合金至少含两种金属元素

例2．有一种在古籍里称为鋈的银白色铜合金，是古代云南、四川地区的特产，其主要成分是铜、锌、镍等金属单质。炼制时需要黑铜矿（主要成分是CuO）、硫化镍矿（主要成分是Ni2S3）等多种矿物。下列有关说法不正确的是（）

A．鋈属于金属材料

B．铜合金比单质铜更加坚硬

C．合金一定都是混合物

D．黑铜矿是一种铜合金

例3．某化学学习小组用传感器探究钠与水的反应，得到如图图象，其中图1是反应过程中溶液温度与时间的关系图像，图2是反应过程中溶液pH与时间的关系图象，下列说法正确的是（）

A．钠与水的反应需要吸收大量的热

B．钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应属于复分解反应

C．钠与水反应后溶液的质量会减少（不考虑蒸发）