初中化学趣味阅读

一生平庸

铝的性质和用途







物质的用途在很大程度上取决于物质的性质。由于铝有多种优良性能，因而铝有着极为广泛的用途。

(1)铝的密度很小，仅为2.7 g/cm3，虽然它比较软，但可制成各种铝合金，如硬铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等。这些铝合金广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。此外，宇宙火箭、航天飞机、人造卫星也使用大量的铝及其合金。例如，一架超音速飞机约由70%的铝及其合金构成。船舶建造中也大量使用铝，一艘大型客船的用铝量常达几千吨。

(2)铝的导电性仅次于银、铜，虽然它的导电率只有铜的2/3，但密度只有铜的1/3，所以输送同量的电，铝线的质量只有铜线的一半。铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力，而且有一定的绝缘性，所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。

(3)铝是热的良导体，它的导热能力比铁大3倍，工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等。

(4)铝有较好的延展性(它的延展性仅次于金和银)，在100 ℃～150 ℃时可制成薄于0.01 mm的铝箔。这些铝箔广泛用于包装香烟、糖果等，还可制成铝丝、铝条，并能轧制各种铝制品。

(5)铝的表面因有致密的氧化物保护膜，不易受到腐蚀，常被用来制造化学反应器、医疗器械、冷冻装置、石油精炼装置、石油和天然气管道等。

(6)铝粉具有银白色光泽(一般金属在粉末状时的颜色多为黑色)，常用来做涂料，俗称银粉、银漆，以保护铁制品不被腐蚀，而且美观。

(7)铝在氧气中燃烧能放出大量的热和耀眼的光，常用于制造爆炸混合物，如铵铝炸药(由硝酸铵、木炭粉、铝粉、烟黑及其他可燃性有机物混合而成)、燃烧混合物(如用铝热剂做的炸弹和炮弹可用来攻击难以着火的目标或坦克、大炮等)和照明混合物(如含硝酸钡68%、铝粉28%、虫胶4%)。

(8)铝热剂常用来熔炼难熔金属和焊接钢轨等。铝还用做炼钢过程中的脱氧剂。铝粉和石墨、二氧化钛(或其他高熔点金属的氧化物)按一定比率均匀混合后，涂在金属上，经高温煅烧而制成耐高温的金属陶瓷，它在火箭及导弹技术上有重要应用。

(9)铝板对光的反射性能也很好，反射紫外线比银强，铝越纯，其反射能力越好，因此常用来制造高质量的反射镜，如太阳灶反射镜等。

(10)铝具有吸音性能，音响效果也较好，所以广播室、现代化大型建筑室内的天花板等也采用铝。

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铜是人类应用最早的金属







铜是人类认识并应用最早的金属之一。我国是最早使用铜器的国家之一。到目前为止，发现的中国最早的青铜器出自新石器时代后期，相当于中原夏代的一些文化遗址中。在商代早期遗址中出土了较大型的青铜器。

中国商代早期的大型青铜器还很粗陋，器壁厚，外形多模仿陶器，花纹多为线条的兽面纹。1939年在安阳市出土的礼器“司母戊鼎”是殷代前期青铜器的代表作，是商王为其母铸造的，重达875 kg，高133 cm，横长110 cm，宽78 cm。经检测，铜占84.11%，锡占11.64%，铅占2.79%，是世界上最大的出土青铜器。

又如湖南出土的盛酒器“四羊方尊”，造型逼真，结构复杂，分布在四角的四支羊头上长着卷曲的羊角，还有突出的龙头，镂空的扉边。重34.5 kg，身高58.3 cm，口边长52.4 cm。它采用分铸和嵌铸等复杂的铸造工艺，充分反映出了殷代青铜器的高超熔铸技艺。

青铜器除了礼器等外，更多是用于制造兵器，此外也有一些青铜农具出土。

战国时期，齐国工匠已了解到随着用途不同，青铜器材料的性能也应有所变化，为此可以改变青铜中各种金属成分的比例。

我国古代很早就认识到铜盐溶液里的铜能被铁取代，从而发明了“水法炼铜”的新途径，这一方法以我国为最早，是湿法冶金技术的起源，在世界化学史上是一项重大贡献。

在现代，铜仍旧有着极其广泛的用途。铜的导电性仅次于银，居金属中的第二位，大量用于电气工业。

铜易与其他金属形成合金，铜合金种类很多，例如，青铜质坚韧，硬度高，易铸造；黄铜广泛用于制作仪器零件；白铜主要用作刀具。

铜和铁、锰、钼、硼、锌、钴等元素都可用作微量元素肥料。微量元素是植物正常生命活动所不可缺少的，它可以提高酶的活性，促进糖、淀粉、蛋白质、核酸、维生素和酶的合成，有利于植物的生长。

铜在生命系统中有重要作用，人体中有30多种蛋白质和酶含有铜元素，现已知铜的最重要生理功能是人血清中的铜蓝蛋白，它有催化铁的生理代谢过程功能。铜还可以提高白细胞消灭细菌的能力，增强某些药物的治疗效果。铜虽然是生命攸关的元素，但如果摄入过多，会引起多种疾病。

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在金属活动性顺序里为什么包括氢







1865年，贝开托夫在实验的基础上，根据金属和金属离子间互相置换能力的大小，以及金属跟酸、跟水等反应的剧烈程度，首先确定了金属活动性顺序，在这个顺序里就已包括了氢。因为氢可以被位于它前面的金属从稀酸里置换出来，而氢也可以把位于它后面的金属，从它们的盐溶液里置换出来，而氢后面的金属不能从酸中置换出氢。这就是说，贝开托夫当时区分金属的活泼与不活泼，是以氢作为标准的。

当然，早期的化学家把金属跟酸、跟水等反应的剧烈程度作为衡量金属活动性大小的标志是不严格的。准确的方法是以金属的标准电极电势来比较金属的活动性大小，而标准电极电势也是以氢电极定为零作为标准来测定的。标准电极电势为负值的金属比氢活泼；标准电极电势为正值的金属活动性小于氢。

另外，氢的原子结构决定它在化学反应中表现出与碱金属具有相似的化学性质。例如，氢具有还原性，能和大多数非金属反应显示+1价；等等。

由于以上几个方面的原因，因此把氢排进了金属活动性顺序里。

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金属性和金属活动性的区别和联系







金属元素的原子在化学反应中，通常表现出失去电子成为阳离子的倾向。金属性的强弱通常用金属元素原子的最外层电子的电离能(气态原子失去电子成为气态阳离子时所需要的能量)大小来衡量。

金属的活动性是反映金属在水溶液里形成水合离子倾向的大小，也就是反映金属在水溶液里起氧化反应的难易，它是以金属的标准电极电势为依据的。从能量角度来看，金属的标准电极电势除了与金属元素原子的电离能有关外，同时还与金属的升华能(固态单质变为气态原子时所需的能量)、水合能(金属阳离子与水化合时所放出的能量)等多种因素有关。

金属性强的元素，一般来说它的活动性也大，但也有不一致的情况。例如，钠的第一电离能比钙的第一电离能要小，因此钠的金属性要比钙强。但是钙在水溶液中形成水合离子的倾向比钠大，即钙的标准电极电势比钠要负，所以钙的金属活动性比钠大。铜和银也有类似上述的情况。由此可见，金属性与金属活动性两者概念是有区别的。

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我国矿产资源供需状况







当今世界上的国家很少有仅靠自身的矿产资源来发展本国经济的，但是拥有丰富的矿产资源无疑是本国社会经济发展的优势。由于多种因素的影响，我国主要矿产品进口量逐年上升。1987年我国矿产品及初级加工制品出口创汇62亿美元，而进口则达98亿美元；1988年出口85.75亿美元，进口116.8亿美元，逆差达31.1亿美元。可以说我国已逐渐成为矿产资源进口大国。

随着我国经济高速发展，对矿产资源需求增长很快，主要矿产资源短缺的态势日益明显。1989年我国铁矿石原矿的产量为1.714 5亿吨，进口铁矿砂1 259万吨。2000年现有铁矿的生产能力将减少10%～20%，因而2000年我国铁矿石产量基本稳定在目前水平。资源缺口增加，每年需进口铁矿砂2 000万吨～3 000万吨。预计2020年铁矿石产量可达2.8亿吨～3.0亿吨，每年需进口4 500万吨～5 000万吨铁矿砂。

现有铜、铅、锌生产能力2000年减少30%～40%，三分之二有色金属统配矿山主要金属生产也到了中晚期。如果地质勘探无重大突破，21世纪初，我国金属矿产资源将出现全面紧缺的局面。

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金属的存在和冶炼







地球上的金属资源十分丰富，除蕴藏在地壳中的外，还有数量很大的海滨沙矿和海底金属矿藏(如锰结核和重金属矿床等)，它们为人类的生活和生产提供了丰厚的物质基础。陆地上可用来制取金属的矿石大约有以下八大类：

(1)天然金属矿，如金、银、铂、汞等贵金属，常以单质形式存在；

(2)氧化物矿，如铝矾土Al2O3·nH2O、赤铁矿Fe2O3和锡石SnO2等；

(3)碳酸盐矿，如石灰石CaCO3、孔雀石Cu2(OH)2CO3等；

(4)硅酸盐矿，如绿柱石Be3Al2Si6O18、高岭石(Al2Si2O7·2H2O)等；

(5)硫酸盐矿，如重晶石BaSO4、石膏CaSO4·2H2O等；

(6)磷酸盐矿，如磷酸钙Ca3(PO4)2和磷酸稀土矿等；

(7)卤化物矿，如岩盐NaCl、光卤石KCl·MgCl2·6H2O等；

(8)硫化物矿，如闪银矿Ag2S、硫铁矿FeS2、辉钼矿MoS2等。

从矿石中制取金属单质的过程叫做冶金。金属作为材料，其价值不仅取决于它在地壳中的含量和独特的性能，在很大程度上还取决于其冶炼的难易程度。例如，铝已是人们熟悉的工业金属，其蕴藏量居金属的首位，应用也很广，但在1886年以前，它比黄金还贵重。因为那时的铝是用金属钠还原氧化铝来制取的，成本极高。直到电解铝法实际用于生产后，铝才得以广泛使用。

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铁矿石的种类和特征







铁矿石的种类很多，最重要的铁矿石有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。铁矿石常按其含铁量的高低分为富矿(含铁量高于50%以上)和贫矿(含铁量在45%～50%以下)。在评定铁矿石的品位和质量时，除看这种铁矿石里的含铁量以外，还要看它的脉石的成分和有害杂质(硫、磷)的含量的多少。

我们可以根据铁矿石的颜色、光泽、密度、磁性、条痕等性质来识别它们。

(1)磁铁矿主要成分是Fe3O4，铁黑色，有时晶体带浅蓝色，具有金属光泽或无光泽，不透明，在粗瓷器上刻划，它的条痕为黑色，硬度5.5～6.5，密度4.9 g/cm3～5.2 g/cm3，具有强磁性，能吸引小铁钉，是良好的导电体。

(2)赤铁矿主要成分是Fe2O3，颜色暗红，含铁量越高的颜色就越深，甚至接近黑色，但是它的条痕仍然是红色。它的硬度介于5～6之间，密度5.0 g/cm3～5.3 g/cm3，不具有磁性，通常成致密块状产出，表面呈鱼子状或肾状；有时也成结晶的块状(称为镜铁矿)或土状产出。

(3)褐铁矿主要成分为含水氧化铁(mFe2O3·nH2O)，随所含杂质的不同，矿石的颜色呈黄褐色、褐色或黑褐色，条痕都为黄褐色。它的硬度5～5.5，可用小刀划动，密度3.3 g/cm3～4.0 g/cm3，无磁性。

(4)菱铁矿主要成分为FeCO3，有黄白色、浅褐色或深褐色，条痕是白色或浅黄色。它的硬度3.5～4.5，小刀易划动，密度3.8 g/cm3～3.9 g/cm3，性脆，无磁性。遇热浓盐酸能溶解，同时产生二氧化碳。