【定义】由一种金属跟另一种或几种金属或非金属所组成的具有金属特性的物质叫合金

 【金属互化物】是金属间化合物的简称。在一定条件下，金属之间相互化合而成的化合物。例如Cu₃Al、CuZn₃、Cu₃SN、Ag₃Al、FeZn₇等，金属互化物的组成并不固定，可以在一定范围内变动。例如Cu₅Zn₈中的锌的含量可在59～67％之间变动。大多数金属互化物是以金属键相结合，故组 成元素的化合价无法确定。它是合金的一种，这类合金的传热和导电性能比组分金属低，有的具有很高电阻，通常硬而脆。

【两性氢氧化物】既能跟酸反应，又能跟碱反应，分别生成盐和水的氢氧化物，例如Al(OH)₃和Zn(OH)₂。两性金属氢氧化物都难溶于水。Al(OH)₃ 溶于盐酸生成铝盐，溶于NaOH溶液生成偏铝酸盐。

Al(OH)₃＋3HCl=AlCl₃＋3H₂O

Al(OH)₃＋NaOH=NaAlO₂＋2H₂O

氢氧化物的两性是由它既能进行酸式电离，又能进行碱式电离决定的，例如Al(OH)₃在水中：

AlO₂^－ ＋H^＋ ＋H₂OAl(OH)₃Al^3＋ ＋3OH^－

未溶的Al(OH)₃与两种电离产生的离子建立动态平衡。当加入盐酸时，平衡向右移动，Al(OH)₃继续溶解，发生碱式电离产生OHˉ，与盐酸中和生成AlCl₃和H₂O；当加入NaOH溶液时，平衡向左移动，Al(OH)₃也继续溶解，发生酸式电离产生H^＋ 与NaOH中和生成NaAlO₂和H₂O。Al(OH)₃是典型的两性氢氧化物，它的酸性和碱性都很弱。

两性氢氧化物表现酸性时，可写成酸的形式，例如H₃AlO₃、H₂ZnO₂。一些非金属氢氧化物以酸性为主，一般写酸的形式，例如亚砷酸(H₃AsO₃)。

【氯化铝】化学式AlCl₃，式量133.34。无色透明晶体或白色而微带浅黄色的结晶性粉末。密度2.44克/厘米³，熔点190℃(2.5大气压)，在常压下177.8℃升华，沸点182.7℃。氯化铝的蒸气或溶于非极性溶剂中或处于熔融状态时，都以共价的二聚分子Al₂Cl₆形式存在。在空气中极易吸收水分并部分水解放出氯化氢而形成酸雾。易溶于水并强烈水解，溶液显酸性。也溶于乙醇和乙醚，同时放出大量的热。六水合氯化铝为无色斜方晶体，密度 2.398克/厘米³，100℃时分解。用做有机合成和石油工业的催化剂、染料的中间体，还用于处理润滑油，制造葸醌、丁基橡胶和烃类树脂。金属铝跟氯气反应或无水氯化氢跟熔融铝反应均可制得。

     银白色有光泽金属，质轻，有良好的延展性和传热导电性，熔点660.5℃，沸点2467℃，硬度2～2.9，密度2.7克/厘米³。丰度(质量％)8.05％，在地壳中居第三位。

     铝是化学性质较活泼的金属。常温下在空气中金属表面发生缓慢氧化生成一薄层致密氧化物膜，阻止氧气、水继续跟铝反应，但可透过光线，这层膜对铝起保护作用，因此铝有一定抗锈蚀能力。若去掉这层氧化膜，并使铝跟汞形成铝汞齐，则很易被空气中氧气氧化，也能跟水剧烈反应放出氢气生成氢氧化铝。铝在加热时可在氧气中燃烧生成氧化铝发强白光并放出大量的热。由于铝跟氧有较强的亲合力，因此铝有强还原性，冶金工业上用做还原剂，冶炼高熔点金属如镍、铬、锰、钒等，铝粉跟上述金属氧化物粉末的混合物叫铝热剂。用铝还原金属的方法，称为铝热还原法。铝也用做炼钢中的脱氧剂。加热时铝可跟卤素、氮气、磷、硫、碳等化合。高纯铝不跟一般酸反应，只溶于王水。一般铝可溶于盐酸、稀硫酸并放出氢气。常温时在浓硫酸或浓硝酸中发生钝化，因此，可用铝容器储运这些浓酸。铝可跟热硫酸反应放出二氧化硫：

 【灰口铁】生铁中的一种。含碳量约3％，含硅约2％。灰口铁中碳以片状石墨状态存在。断面呈深灰色。质较软，可进行切削加工。热时容易流动，铸造性能好。较耐磨。强度及延展性差。主要用于铸造。

灰口铁

 【白口铁】生铁中的一种。含碳量约2.5％，硅在1％以下。白口铁中的碳以碳化铁Fe₃C存在。断面呈白色，质硬且脆，不易进行机械加工。主要用炼钢。

白口铁

 【生铁】 铁碳合金。一般把含碳量在2～4.3％的铁碳合金叫做生铁。在高炉冶炼过程中，常将铁矿石和焦炭中的硫、磷、硅等带入生铁内。因而使生铁有脆性。生铁产量的90％用于炼钢，10％用于铸造。 

【生铁冶炼】

    生铁主要是用高炉冶炼的。生铁是铁元素与碳元素的合金，熔点1100～1200℃，含碳量一般为1.7～4.3％，此外尚有少量硅、锰、硫、磷等杂质。熔化的生铁流动性好，适宜铸造，但质硬而脆，不便轧制和焊接。经过熔化冶炼后，含碳量低于1.7％的铁碳合金，叫做钢，具有韧性，易于压力加工。未加熔化炼制的，含碳更低、含杂质较多的就是熟铁。高炉炼铁的任务是把铁矿石炼成生铁。铁矿石在高炉中经过还原作用(排除氧化铁中的氧)、造渣作用(将铁与杂石分开)、渗碳作用(铁吸收碳素)等一系列复杂变化，形成铁水和炉渣。铁水可以直接用来炼钢或铸成铁锭(或铸件)；炉渣可以作为水泥、渣砖等的原料。从高炉炉顶放出的高炉煤气(主要含一氧化碳、二氧化碳和氮气、灰尘和某些有害气体)经过净化处理，可作为气体燃料。

炼铁的主要原料是铁矿石(含铁低于45％的矿石，须经过选矿和烧结，才能入高炉冶炼)、焦炭(固定碳含量在80～90％，灰分一般在10～20％，且须强度好)、石灰石(氧化钙含量高，二氧化硅及氧化铝含量低，硫磷含量低，块度适宜)和空气(经过热风炉变成热风再鼓入高炉内，见图)。高炉内的化学反应，自下(炉腹部位)而上(经过炉腰到炉身)主要是：

C＋O₂CO

CO₂＋C2CO

Fe₂O₃＋3CO2Fe＋3CO₂

CaCO₃CaO＋CO₂↑

CaO＋SiO₂CaSiO₃

在冶炼过程中，混在铁矿石里的锰、硅、硫、磷等元素也会被还原出来。少量的碳、锰、硅、硫、磷等在高温下熔合在铁里，成为生铁。

 【铁锈】铁和铁基合金在含有二氧化碳的潮湿空气中受腐蚀生成的红褐色疏松多孔物质。是一种成分不定的混和物，主要成分有氧化铁、水合氧化铁(Fe₂O₃·xH₂O)、水合氧化亚铁等。不溶于水，可溶于酸。

 【氢氧化亚铁】 化学式Fe(OH)₂，式量89.866。白色固体，难溶于水。密度3.4克/厘米³。受热易分解。溶于酸，不溶于碱。易被氧化。用碱溶液跟亚铁盐溶液反应可制得。但不易制得纯物，因Fe(OH)₂在空气中迅速被氧化，变成灰绿色最后变成棕红色的Fe(OH)₃。

氢氧化亚铁制备

 【氢氧化铁】化学式Fe(OH)₃，式量106.87。红棕色无定形粉末，密度3.44～3.6克/厘米³。不溶于水。加热时分解成氧化铁和水。略具两性，碱性强于酸性。新制的易溶于酸，稍加放置后则难溶。新制的能溶于强碱溶液生成铁酸盐。用作颜料、药物和砷的解毒剂。由铁盐溶液跟氨水反应制得。

 【氧化铁】通常指三氧化二铁，化学式Fe₂O₃，式量159.69，棕红色粉末，俗称铁红。密度5.24克/厘米³，熔点1565℃。不溶于水，不与水反应。跟酸反应，生成铁盐。在高温下可被氢气、一氧化碳等还原成铁。用作颜料、抛光剂、催化剂等。灼烧硫酸亚铁或氢氧化铁制得。 

 【四氧化三铁】化学式Fe₃O₄，式量231.54。铁在四氧化三铁中有两种化合价，经研究证明了Fe₃O₄是一种铁(Ⅲ)酸盐，即FeⅡFeⅢ[FeⅢO₄]。黑色晶体，密度5.18克/厘米³。有磁性，故又称磁性氧化铁。潮湿状态的四氧化三铁在空气中容易氧化成三氧化二铁。不溶于水，溶于酸。用作颜料和抛光剂。磁性氧化铁用于制录音磁带和电讯器材。用红热铁跟水蒸气反应制得。

纳米四氧化三铁

 【氧化亚铁】化学式FeO，式量71.85。黑色粉末，密度5.7克/厘米³。不稳定，在空气中加热时迅速被氧化成四氧化三铁，溶于盐酸、稀硫酸生成亚铁盐。不溶于水，不与水反应。在隔绝空气条件下加热草酸亚铁制得：FeC₂O₄=FeO+CO+CO₂

 【氧化铝】化学式Al₂O₃，俗名矾土，白色晶体粉末，不溶于水。它有几种晶型，常见的有α型和γ型，它们的理化性质不同。α－Al₂O₃的熔点为2018℃，沸点为2980℃，密度为3.97克/厘米³ ，性质稳定，不溶于酸，也不易跟别的物质发生化学反应。由于它的熔点很高，可以用来做耐火材料，制造耐火坩埚、管材等。它的硬度也很高，仅次于金刚石和金刚砂(碳化硅)，可用来制造钻头、轴承、砂轮等。天然产生的α－A₁₂O₃叫做刚玉，是无色晶体。有的刚玉含有少量杂质，因而呈现不同的颜色。含有微量Cr^3＋ 的呈红色，称红宝石；含有Fe^2＋ 、Fe^3＋ 和Ti^4＋ 的呈蓝色，称蓝宝石。用熔融氧化铝人工结晶的方法可以制造人造宝石，其性能不次于天然宝石。宝石可用做精密仪器和手表的轴承和装饰品。γ—Al₂O₃能溶于酸和碱，生成铝盐和偏铝酸盐：

Al₂O₃＋6HCl=2AlCl₃＋3H₂O

Al₂O₃＋2NaOH=2NaAlO₂＋H₂O

    γ－Al₂O₃硬度小，质轻，具有很大的表面积，1克γ－Al₂O₃表面积为200～400米² ，比同质量的活性炭表面积大2～4倍，具有很强的吸附能力和催化活性，所以又叫做活性氧化铝，广泛用做吸附剂、催化剂或催化剂的载体。氧化铝是冶炼铝的原料。纯度99.99％的高纯氧化铝作为精细陶瓷，用做集成电路底板、机械耐热陶瓷、录音磁带的填充料，并可制人工骨骼和拉成单晶用于激光技术中。氧化铝纤维可作为增强纤维加在金属、塑料、橡胶或陶瓷中，其强度高于玻璃纤维而与碳纤维相当，在耐热性和电绝缘性方面还优于碳纤维。

氧化铝坩埚

【钢】指含碳量小于2％的铁碳合金。根据成分不同，又可分为碳素钢和合金钢。根据性能和用途不同，又可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。 

【炼 钢】根据所炼钢种的要求把生铁中的含碳量去除到规定范围，并使其它元素的含量减少或增加到规定范围的过程。简单地说，是对生铁降碳、去硫磷、调硅锰含量的过程。这一过程基本上是一个氧化过程，是用不同来源的氧(如空气中的氧、纯氧气、铁矿石中的氧)来氧化铁水中的碳、硅、锰等元素。化学反应主要是：

2FeO＋Si2Fe＋SiO₂

FeO＋MnFe＋MnO

反应生成的一氧化碳很容易从铁水排至炉气中而被除掉。生成的二氧化硅、氧化锰、氧化亚铁互相作用成为炉渣浮在钢水面上。生铁中硫、磷这两种元素在一般情况下对钢是有害的，在炼钢过程中必须尽可能除去。在炼钢炉中加入石灰(CaO)，可以去除硫、磷：

2P＋5FeO＋3CaO5Fe＋Ca₂(PO₄)₂(入渣)

在使碳等元素降到规定范围后，钢水中仍含有大量的氧，是有害的杂质，使钢塑性变坏，轧制时易产生裂纹。故炼钢的最后阶段必须加入脱氧剂(例如锰铁、硅铁和铝等)，以除去钢液中多余的氧：

Mn＋FeOMnO＋Fe

Si＋2FeOSiO₂＋2Fe

Al＋3FeOAl₂O₃＋3Fe

同时调整好钢液的成分和温度，达到要求可出钢，把钢水铸成钢锭。

炼钢的方法主要有转炉、电炉和平炉三种。平炉炼钢的主要特点是可搭用较多的废钢(可搭用钢铁料的20～50％的废钢)，原料适应性强，但冶炼时间多。我国目前主要采用平炉炼钢。转炉炼钢广泛采用氧气顶吹转炉(见图)，生产速度快(1座300吨的转炉吹炼时间不到20分钟，包括辅助时间不超过1小时，而300吨平炉炼1炉钢要7个小时)，品种多、质量好，可炼普通钢，也可炼合金钢。电炉炼钢是用电能作热源进行冶炼。可以炼制化学工业需要的不锈耐酸钢，电子工业需要的高牌号硅钢、纯铁，航空工业需要的滚珠钢、耐热钢，机械工业用轴承钢、高速切削工具钢，仪表工业需要的精密合金等。

【镁】镁是第三周期ⅡA族元素，最外层电子是3s²，容易失去，因此它是比较活泼的金属元素，能跟非金属和酸等起作用。常温下镁在空气中极易氧化，生成一层致密的氧化膜，它能阻止镁继续氧化。在高温下，镁在空气中会发生燃烧，产生大量的热，放出眩目的白光，生成MgO和Mg₃N₂：

2Mg＋O₂2MgO

3Mg＋N₂Mg₃N₂

根据镁的这个性质，可以用镁制造照明弹和焰火。由于镁的表面常有一层保护膜，所以在常温下镁不与水起作用，但如将水加热至沸腾，则能缓慢地起作用；将镁置于高温的水蒸气中，能够迅速地反应，生成MgO和H₂。

Mg＋H₂OMgO＋H₂↑

镁跟酸能迅速地反应，生成镁盐和放出H₂。

Mg＋2HClMgCl₂＋H₂↑

镁具有强的还原性，在高温下能夺取许多氧化物或卤化物的氧或卤素：

2Mg＋CO₂2MgO＋C

TiCl₄＋2MgTi＋2MgCl₂

因此，它可以作为还原剂应用于某些稀有金属的冶炼。

【铁氰化钾】俗名赤血盐, 化学式K3[Fe(CN)6], 式量329.25, 深红色晶体或黄色粉末, 有毒。密度1.85克/厘米³ , 溶于水, 不溶于乙醇。见光或在水溶液中都不稳定, 加热时分解。在碱性介质中是强氧化剂。铁氰化钾跟稀硫酸混合加热时即分解放出剧毒的氢氰酸。和浓硫酸作用时放出一氧化碳。跟亚铁盐溶液反应时可生成蓝色沉淀。用于印染、电镀、制革工业, 也用于制颜料、晒蓝图等。还用于测定锌的试剂、无机络合物的合成、影片洗印等方面。将氯气通入亚铁氰化钾溶液中可制得本品。

【制备】

使亚铁盐与KCN溶液反应得Fe(CN)₂沉淀，KCN过量时沉淀溶解。
        FeSO₄ + 2KCNFe(CN)₂ + K₂SO₄
        Fe(CN)₂ + 4KCNK₄[Fe(CN)₆]
从溶液中析出来的黄色晶体是K₄[Fe(CN)₆]·6H₂O，叫六氰合铁(Ⅱ)酸钾或亚铁氰化钾，俗称黄血盐。[Fe(CN)₆]^4- 离子在水溶液中相当稳定，几乎检验不出有Fe²⁺ 离子的存在。
   在黄血盐溶液中通入氯气(或用其它氧化剂)，可把Fe(Ⅱ)氧化成Fe(Ⅲ)，得到六氰合铁(Ⅲ)酸钾(或铁氰化钾)K₃[Fe(CN)₆]
         2K₄[Fe(CN)₆] + Cl₂2KCl + 2K₃[Fe(CN)₆]
它的晶体为深红色，俗称赤血盐。
   人们早就知道Fe³⁺ 离子和[Fe(CN)₆]^4- 离子能形成蓝色沉淀，称普鲁士蓝(Prussian blue)，Fe²⁺ 离子和[Fe(CN)₆]^3- 离子能生成滕氏蓝沉淀(Turnbull's blue)。实验证明两者是相同的物质，都是六氰合亚铁酸铁(Ⅲ)。