第一章金 属在第一册中，我们学习了氧、氢、碳等非金属元素的一些性质。但是在已发现的一百余种元素中，大约有4/5是金属元素。金属的用途非常广泛。在这一章中，我们将学习几种常见金属，着重介绍铁的一些性质。“钢铁”是在生活中常用到的一个名词，可是钢并不等于铁。虽然钢的主要成分是铁，但在性能方面却跟铁存在着很大的差异。学完这章后，就可以知道钢和铁存在差异的原因了。 钢铁是人类生活和生产中非常重要的
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，桥梁、铁道、舰船、车辆和各种机械等等，都需要大量的钢铁来制造，就连动植物体内也含有铁。钢铁的生产和使用是人类文明和社会进步的一个重要标志。在古代和中世纪的一段很长的历史时期内，我国的钢铁生产技术一直处于世界领先地位。早在春秋战国时期，劳动人民就开始生产和使用铁器，挖掘出土的春秋时期的钢剑，表明当时钢的质量已经达到了较高的水平。从公元1世纪起，铁便成了我国最主要的金属。 新中国成立以后，我国的钢铁工业得到了飞速的发展。1949年我国的钢产量只有15万吨，居世界第26位，1994年的钢产量已超过9000万吨，位居世界前列。 第一节 铁的性质铁具有哪些重要性质？怎样使用和保护铁制品？本节将讨论这些问题。一、铁的物理性质纯铁具有银白色金属光泽，质软，有良好的延性和展性。铁的密度是7.86克/厘米3，熔点1535℃，沸点2750℃。铁还是电和热的导体。二、铁的化学性质铁是一种化学性质比较活泼的金属，在一定条件下，可以跟多种非金属单质及某些化合物发生化学反应。1.铁跟氧气的反应在学习氧气的性质时，我们做过细铁丝在氧气中燃烧的实验，知道了铁可以跟氧气发生化学反应。3Fe+2O2Fe3O4在常温下，铁在干燥的空气中很难跟氧气发生化学反应。在这种条件下，铁器可以存放较长时间。但是，铁在潮湿的空气中却能跟氧气发生化学反应，生成铁锈。[实验1-1]取3支试管，三根洁净的铁钉①及其它用品，进行下列实验。(1)在第一支试管中放入一根铁钉，注入蒸馏水，不要浸没铁钉，使铁钉与空气和水接触。(2)在第二支试管中放入一根铁钉，注入刚煮沸过的蒸馏水②至浸没铁钉。然后在水面上注入一层植物油，使铁钉只与水接触。(3)将第三支试管用酒精灯烘干，放入一根铁钉，用橡皮塞塞紧试管口，使铁钉只与干燥的空气接触。将3支试管放置在教室里，每天观察铁钉生锈的情况③。 [讨论]通过这个实验，你认为铁在什么条件下最容易生锈？怎样才能防止铁生锈。铁生锈，实际上是铁、氧气和水等物质相互作用，发生的一系列复杂的化学反应。铁锈的成分很复杂，主要是氧化铁。铁锈很疏松，易吸水。因此，铁制品表面的锈如不及时除去，会加快铁制品的生锈速度。据估计，全世界每年因生锈损失的钢铁，约占世界年产量的四分之一。防止铁制品生锈，除了要保持铁制品表面的洁净和干燥外，最常用的方法是在铁制品的表面涂上一层保护膜，这样既可以隔绝空气又可以防水。如在车、船的表面刷油漆；在机械上涂油。还可以在金属制品表面镀其它金属或通过化学反应使铁制品的表面生成致密的氧化膜以防止铁生锈(如锯条上的烤蓝)。 2.铁跟酸的反应在学习氢气的制法时，我们知道了铁可以跟盐酸或稀硫酸发生置换反应，生成氢气和铁的化合物。[实验1-2]在两支试管中各放入一根洁净的铁钉，然后分别注入5毫升的稀盐酸和稀硫酸。观察反应现象。 通过实验，我们可以看到，铁跟酸的反应与锌跟酸的反应相似，即铁与酸接触后，立即发生化学反应。在大量氢气生成的同时，试管中液体的颜色由无色逐渐变为浅绿色(FeCl2溶液或FeSO4溶液的颜色)。铁跟盐酸或稀硫酸反应的化学方程式是：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑根据这个实验事实，我们应该知道在使用铁器时应尽量避免跟酸接触。3.铁跟硫酸铜的反应[实验1-3]在装有硫酸铜溶液的试管中，放入一根洁净的铁丝，过一会儿取出。观察铁丝有什么变化。我们可以看到，浸没在硫酸铜溶液中的铁丝表面上覆盖了一层红色的铜。也就是说，铁跟硫酸铜溶液反应，置换出了单质铜。这个反应的化学方程式是：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu早在西汉时期，我国劳动人民就已发现铁能从某些含铜化合物的溶液中置换出铜。在西汉刘安所著的《淮南万毕术》中，就有“曾青得铁则化为铜”的记载。这里的曾青就是铜的化合物。在宋朝，利用这个反应冶铜的生产已具有了一定的规模。即把铁片放入硫酸铜溶液中，以置换出单质铜。这种方法是现代湿法冶金的先驱。 习题1.填写下列空白(1)铁是一种密度为_____的具有_____色光泽的金属，它具有良好的____性和______性。(2)铁在干燥的空气中_____跟空气中的__反应，在潮湿的空气中____跟空气中的______反应，生成_____。2.写出下列反应的化学方程式，并指出各属于哪种反应类型(1)铁跟盐酸的反应(2)铁跟硫酸铜溶液的反应3.被雨水淋湿的自行车必须要先用干布擦净后才能用带油的布擦，为什么？4.在含有16克硫酸铜的溶液中，至少要放入多少克铁才能使硫酸铜反应完全？
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