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第八单元 金属和金属材料一、考试要求（1）了解金属的物理特征，认识常见金属的主要化学性质，了解防止金属腐蚀简单方法。（2）知道一些常见金属（铁、铝等）矿物；知道可用铁矿石炼铁。（3）知道在金属中加入其他元素可以改变金属材料的性能，知道生铁和钢等重要合金。（4）认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。（5）认识废弃金属对环境的影响和回收金属的重要性。（6）能用金属活动性顺序对有关置换反应进行判断，并能解释日常生活中一些化学现象。二、考点扫描考点1：铁1、 铁的物理性质纯铁是 色，具有金属光泽，质软，有良好的 ，是电和热的良导体，能被 吸引。2、 铁的化学性质（1）铁和氧气反应铁丝在氧气中燃烧的方程式 铁丝在氧气中燃烧的现象 铁生锈是铁与空气中的 、 同时接触发生了化学反应。铁锈主要成分的化学式为 。（2）铁和酸反应铁和盐酸反应的方程式 铁和盐酸反应的现象 ，反应后溶液的质量 （填“增加”或“减少”）。（3）铁和盐溶液反应铁丝硫酸铜溶液反应的方程式 铁丝硫酸铜溶液反应的现象 例题1:（2020.泰安市）下列关于铁的叙述正确的是 （ ）A铁在潮湿的空气中易生锈 B. 铁与稀硫酸反应，生成Fe2(SO4)3和H2C能用铁桶盛农药波尔多液 D. 用稀盐酸除铁锈，生成FeCl2和H2O3、 铁的冶炼和合金（1）铁的冶炼炼铁的主要原料： 、 焦炭 、 石灰石 、 空气 ，炼铁设备： 高炉 ，炼铁原理：在离炉的底部发生的化学反应焦炭燃烧 ，碳和二氧化碳反应 ，中部发生的反应（一氧化碳和氧化铁反应） 。(2)一氧化碳还原氧化铁原理： 3CO + Fe2O3高温2Fe + 3CO2装置图：装置图共包括三部分:还原氧化铁，验证生成物和除去尾气步骤：检验装置的气密性；装入药品并固定；向玻璃管内通入一氧化碳气体；给氧化铁加热；停止加热；停止通入一氧化碳。现象：红色粉末逐渐变成黑色，澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。涉及的化学方程式： 3CO+Fe2O3 高温 2Fe+3CO2 2CO+O2 点燃 2CO2Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O注意事项：（与CO还原氧化铜的实验操作顺序一样，即先通入CO再加热，实验完毕，停止加热，继续通入CO至试管冷却。） 先通入CO一会儿 ,是为了排尽玻璃管内的空气,防止发生爆炸. 继续通入CO到玻璃管冷却为止,是为了防止生成的铁重新被氧化为铁的氧化物. “先通后点防爆炸，先熄后停防氧化。”尾气处理：防止一氧化碳污染空气 （因CO有毒）（3）合金 在金属中加热熔合某些金属或非金属制的具有金属特性的混合物 叫合金。 合金与组成它们的纯金属性质比较：“一高一低二更好”一高：合金的强度和硬度一般组成它们的纯金属更高。例如：黄铜硬度 于铜。一低：合金的熔点比组成它们的纯金属的熔点低。例如：焊锡熔点 于锡。 二更好：合金的机械加工性能更好；合金的抗腐蚀性能更好。 铁的两种合金 ，含碳量 2%-4.3% ; ，含碳量 0.03%-2% 。炼钢的气体 ，方程式 淬火与回火是 金属热处理 中常用的两种方法，做鱼钩应用 后的钢针。考点2 ：金属的物理性质1. 共性：（1） 常温下，大多数金属都是固体。（汞是液体）（2） 大多数金属是银白色，具有金属光泽。（3） 大多数金属能够导电、导热。（4） 大多数金属具有良好的延展性。2.一些金属的特性：（1）铁、铝等大多数金属都呈银白色，铜呈紫红色，金呈黄色；（2）常温下大多数金属都是固体，汞却是液体；（3）各种金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差异较大；金属之最：（1）铝：地壳中含量最多的金属元素。（2）钙：人体中含量最多的金属元素。（3）铁：目前世界年产量最多的金属（铁铝铜）。（4）银：导电、导热性最好的金属（银铜金铝）。（5）铬：硬度最高的金属。 （6）钨：熔点最高的金属。（7）汞：熔点最低的金属。 （8）钠：海水中含量最多的金属。（9）锂：密度最小的金属。考点3：金属的化学性质1、金属与氧气的反应大多数金属都能与氧气反应，但反应的难易和剧烈程度不同。活泼性强的金属在常温下就能与氧气反应；如K、Ca、Na、Mg、 Al （生成薄膜，有耐腐蚀性）、Zn等活泼性较强的金属会在高温下与氧气反应或在潮湿的空气中与氧气反应。如Fe在潮湿空气中生成铁锈，Cu在潮湿空气中生成铜绿。活泼性较弱的金属即使在高温下也不与氧气反应。如Au、Ag。金属与氧气的反应金属 + 氧气 = 金属氧化物2Mg +O2点燃 2MgO 2Mg +O2 = 2MgO 注：MgO：白色固体4Al +3O2 点燃 2Al2O3 4Al +3O2 = 2Al2O3 注：Al2O3：白色固体3Fe + 2O2 点燃 Fe3O4 2Cu + O2 2CuO 注：CuO：黑色固体2、金属与酸的反应金属 + 酸 = 盐 + H2 置换反应（条件：活动性：金属H ）H2SO4 + Mg = MgSO4 + H2 2HCl + Mg = MgCl2+ H2现象：反应剧烈，有大量气泡产生。3H2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2 6HCl + 2Al = 2AlCl3+ 3H2现象：反应剧烈，有大量气泡产生。H2SO4 +Zn = ZnSO4 + H2 2HCl +Zn = ZnCl2 + H2现象：反应比较剧烈，有大量气泡产生。H2SO4 + Fe = FeSO4 + H2 2HCl + Fe = FeCl2+ H2现象：反应比较缓慢，有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色。3、 金属与盐溶液的反应 金属 + 盐 另一金属 + 另一盐 置换反应（条件：参加反应的金属化合物中金属元素） Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 (“湿法冶金”原理)现象：铁钉表面有红色物质出现，液体由蓝色变为浅绿色2Al + 3CuSO4 = Al2(SO4)3 + 3Cu 现象：铝丝表面有红色物质出现，液体由蓝色变为无色 Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag 现象：铜丝表面有银白色物质出现，液体由无色变为蓝色。 注意：CuSO4溶液：蓝色 FeSO4 、FeCl2溶液：浅绿色Fe在参加置换反应时，生成+2价的亚铁盐。考点4：金属活动顺序人们通过大量的实验验证得到常见金属的活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性：由强到弱应用：1. 在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性越强。(比较不同金属的活动性强弱)2. 在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。（判断金属与酸能否发生置换反应）3. 在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来（K、Ca、Na除外）。（判断金属跟盐溶液能否发生置换反应）例题2:（2020.烟台市）某金属加工厂生产过程中的废液含有少量的硝酸银和硝酸铜，为回收利用资源和防止污染，该厂向废液中加入一定量的铁粉，反应停止后过滤，向滤液中加入少量的稀盐酸，无沉淀产生，则下列有关说法中正确的是 （ ）A滤出的固体中一定含有铜，可能含有银 B滤出的固体中一定含有银和铜，一定不含有铁C滤液中一定含有硝酸亚铁，一定没有硝酸银D滤液中一定含有有硝酸亚铁，可能含有硝酸银和硝酸铜例题3:（2020德州市）某学生为了验证锌、银、铜三种金属的活动性顺序，设计了五个实验：将Zn、Cu分别放入稀盐酸中； 将Ag放入Cu(NO3)2溶液中；将Cu放入AgNO3溶液中；将Cu放入ZnSO4溶液中；将Zn放入AgNO3溶液中。下列实验组合不能验证锌、银、铜三种金属活动性顺序的是 （ ）A B C D考点5：金属的锈蚀和保护1. 铁生锈的条件是：铁与O2、水接触（铁锈的主要成分：Fe2O3）2. 铜生铜绿的条件：铜与O2、水、CO2接触生成铜绿。铜绿的化学式：Cu2(OH)2CO33.防止铁制品生锈的措施：保持铁制品表面的清洁、干燥。表面涂保护膜：如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等。制成不锈钢。4.铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气和水蒸气反应，所以铁制品可全部被锈蚀。铁锈应及时除去。而铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性能。保护金属资源的途径：防止金属腐蚀 回收利用废旧金属合理开采矿物 寻找金属的代用品意义：节约金属资源，减少环境污染考点6：含杂质化学反应的计算1.纯净物与含杂质物质的换算关系： 纯物质质量分数纯物质质量分数 含杂质物质的质量 纯净物质的质量 纯净物质量 混合物质量 物质纯度= 100% =1-杂质的质量分数 2.含杂质物质的化学方程式的计算步骤：（1）将含杂质的物质质量换算成纯净物的质量。（2）将纯净物质质量代入化学方程式进行计算。（3）将计算得到的纯净物质量换算成含杂质物质的质量。例题4：冶炼200t含铁98%的生铁，需要含三氧化二铁80%的赤铁矿石多少吨？（计算结果保留整数）三、中考零距离1（2020宿迁市）下列应用在高铁列车上的材料，不属于金属材料的是 （ ）A不锈钢 B玻璃 C铝合金 D铜线2（2020.黄石市）下列有关金属的说法中不正确的是 （ ）A铁钉在潮湿空气中易生锈 B常温下金属均为固态C锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气 D合金的许多性能和组成它们的纯金属不同3.（2020宿迁）往AgNO3,和Cu(NO3)2的混合物加人一定量的铁粉，充分反应后，有金属析出过滤、洗涤后往滤渣中加入一定量的铁粉，有无色气体放出，则滤液中一定存在的物质是 （ ） A. AgNO3 B Cu(NO3)2 C. Fe(NO3)2 D. Fe(NO3)34（2020.盐城市）下列有关钢铁的叙述不正确的是 （ ） A生铁和钢都属于铁合金 B铁丝在氧气中燃烧生成Fe2O3C在钢管表面镀锌可以防止锈蚀 D炼铁的主要原料有铁矿石、焦炭、石灰石4.（2020.百色市）某金属R与硝酸银溶液反应的化学方程式为:R + 2AgNO3 R(NO3)2 + 2AgR与硝酸铜溶液不发生反应，关于R的推断正确的是 （ ）A. R的活泼性介于铜、银之间 B. R能置换出酸中的氢C. R的活泼性比铜强 D. R的活泼性比铜强、银都弱5（2020.黄石市）有甲、乙、丙三种金属，如果将甲、乙、丙分别投入到CuSO4溶液中，一段时间后，甲、丙表面出现红色物质，乙没有明显现象；再将大小相同的甲、丙分别放到相同的盐酸中，甲、丙均产生气泡，但甲产生气泡的速度明显快于丙，则甲、乙、丙三种金属的活动性顺序是 （ ）A甲丙乙B丙乙甲 C甲乙丙 D丙甲乙6. (2020连云港)将金属X置于氧化铝溶液中，X表面列固体析出；而将其置于硝酸银溶液中，会发生反应：X+2AgNO3=X(NO3)2+2Ag。由此可判断X、Al、Ag的金属活动性顺序为 （ ） AAlAgX B. AgXAl C. AlXAg D. XAlAg7（2020.泰安市）小明为探究金属与盐的反应，将一定质量的某种金属M的粉末放入AgNO3与Cu(NO3)2的混合溶液中，充分反应后发现，溶液呈现无色，溶液底部有少量固体粉末；过滤后在滤渣和滤液中分别加入适量稀盐酸，滤渣中有无色气体产生，滤液中无沉淀产生。结合实际现象判断，小明得出的以下结论错误的是 （ ）A滤液中一定没有银离子 B滤渣中一定含有金属单质M C滤渣中一定含有单质铜 D加入的金属M可能是单质铁 8.（2020烟台市）下列比较金属活动性强弱的实验设计、现象和结论均正确的是 （ ）选项实验设计现象结论(金属的活动性)A将铝丝放人硫酸铜溶液中无现象CuAlB分别将相同形状的镁条和铝条点燃放入盛氧气的集气瓶中镁条燃烧得更剧烈MgAlC分别将锌粉与铁丝放入相同浓度的稀盐酸中锌粉产生气泡的速率比铁丝快ZnFeD分别将铁丝与铜丝放入相同浓度的稀盐酸中铁丝表面产生气泡，铜丝无现象FeCu10.（2020济宁市）学习金属单元后，我们知道Zn、Fe、Cu三种金属的活动性顺序为：ZnFeCu。为验证这一结论，下面实验设计合理的是 （ ）A将Zn、Cu两金属片分别放入稀盐酸中B将Fe、Cu两金属片分别放人稀盐酸中C将Zn、Fe两金属片分别放人CuCl2溶液中D将Zn、Cu两金属片分别放人FeCl2溶液中11. （2020.绵阳市）相同质量的Mg、Fe分别与稀盐酸作用，产生H2的质量m(H2)与加入稀盐酸的体积V（稀盐酸）关系如下图所示，其中正确的是 （ ）12.（2020年江苏宿迁）金属与人类的生活、生产密切相关。 金属铜被广泛用作导线，主要利用铜的 性. 铁生锈是铁与空气中的水和 发生化学反应的结果。请写出一种常见的防锈措施 。中东有石油，“中国有稀土”右图是稀土元素铈在元素周期表中的相关信息，铈原子核内质子数为 13.（2020泰州）新型材料纳米级Fe粉具有广泛的用途，它比普通Fe粉更易与氧气反应，其制备工艺流程如下图所示： 请请回答下列问题： (1)纳米级Fe粉在氧气中能自发燃烧生成黑色固体，此黑色固体的化学式为 。 (2)请补充完成上述制备工艺的化学方程式：H2 +FeCl2 点燃 Fe+ 。 在制备纳米级Fe粉的工艺流程中，N2的作用是 。 (3)研究人员发现最后制得的纳米级Fe粉样品中混有少量的FeCl2杂质。为除去样品中的杂质，在无氧环境下，先加 溶解，然后再 、洗涤、烘干 取样品20g，加入足量的盐酸，生成氢气0.7g。请计算该样品中单质Fe的质量分数。（请写出计算过程) 。14.（2020.咸宁市）某工厂废液中含有氯化钠.氯化铜和氯化亚铁。某课外小组要从废液中回收铜并得到铁红（主要成分Fe2O3），要求全过程不引入其他金属元素。设计实验方案如下图所示，回答下列问题。（1）加入过量A溶解后，再进行操作a时玻璃棒的作用是 。（2）工厂废液中加入过量A反应的化学方程式为 。（3）溶液甲中的金属离子是 （写离子符号）。（4）步骤中所发生的化学反应，其中属于置换反应的是 （填序号）。（5）铁红是炼铁的主要原料，写出用CO和铁红炼铁的化学方程式 。15.（2020.无锡市）钢铁是使用最多的金属材料。在今年的化学活动周中，某校兴趣小组的同学在老师指导下做了二个有关铁的实验。实验一：用干燥纯净的一氧化碳还原氧化铁实验装置如下图：A B C D E F浓硫酸 加热其中A是实验室用草酸（H2C2O4）和浓硫酸加热制取一氧化碳的气体发生装置，反应的化学方程式是：H2C2O4 H2O+CO2+CO。请回答下列问题:(1)B装置中发生反应的化学方程式是 .(2)C装置无明显现象，C装置的作用是 。 D装置中浓硫酸的作用是 。（3）E装置中的实验现象是 。（4）F装置的作用是 、 。实验二：铝粉和氧化铁粉末反应（铝热反应）实验装置如下图：图中纸漏斗由两张滤纸折叠成漏斗状套在一起，使四周都有四层，点燃镁条后观察到的现象：镁条剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入细沙中。实验后老师作了如下提示：实验中镁条和氯酸钾的作用是提供反应所需的高温条件，铝粉和氧化铁粉末在高温条件下的反应叫铝热反应，属于置换反应，该反应常用于焊接钢轨。请写出该反应的化学方程式 。该反应中单质铝与一氧化碳有相似的 （填“氧化”或“还原”）性。实验后同学们对金属与金属氧化物间的反应产生兴趣，激发了探究热情。【提出问题】任何金属与金属氧化物在高温条件下都能反应吗？同学们在请教老师后设计了如下实验方案并进行了探究。【实验方案】实验组别实验操作实验现象结论实验1取Zn、CuO粉末的均匀混合物于密闭容器中，高温加热。向冷却后的固体中加入足量的稀盐酸。黑色粉末变成 色固体部分溶解，有气泡产生，水溶液呈无色。Zn和CuO能发生置换反应。实验2取Mg、CuO粉末的均匀混合物于密闭容器中，高温加热。向冷却后的固体中加入足量的稀盐酸。发生爆炸，黑色粉末变成红色。固体部分溶解，有气泡产生，水溶液呈 色。 实验3取Cu、Fe2O3粉末的均匀混合物于密闭容器中，高温加热。粉末无变化Cu、Fe2O3不能反应。【实验总结】金属与金属氧化物在高温条件下有些能反应，有些不能反应。【反思拓展】金属与金属氧化物在高温条件下反应的规律和金属与 的反应相似。16.（2020.宿迁市）(10分)(1)下列三种金属被发现、使用的先后顺序为：铜、铁、铝。金属大规模被使用的先后顺序跟(选填字母） (A.地壳中金属元素的含量 B.金属的导电性 C.金属的活动性）关系最大；目前世界上已有50以上的废钢铁得到回收利用，其目的是(选填字母） （A.节约金属资源 B.合理开采矿物 C.防止钢铁生锈）;生锈的铁制品放入盛有过量稀盐酸的洗槽中，观察到溶液变黄，有无色气泡逸出。写出其中一个反应的化学方程式 ，其反应类型是 。若要验证银、铁、锌的活动性顺序，某同学已经选择了打磨过的铁丝,你认为他还需要的另外两种溶液是 、 。17.（2020.南京市）钢铁工业是国家工业的基础。 (1)右图是教材中炼铁高炉及炉内化学变化过程示意图， 根据图示回答下列问题。 若右图中采用的铁矿石的主要成分为氧化铁，请写 出A区和B区所发生主要反应的化学方程式： A区 B区 (2)某兴趣小组在实验室中模拟炼铁化学原理的实验，对固体产物成分等进行探究。 设计实验 用一氧化碳还原纯净的氧化铁 粉末，实验装置如右图。进行实验 该小组按上述实验设计，在一定温度下进行了实验，测得下列数据： 反应前玻璃管和内盛氧化铁粉末的总质量660g(玻璃管的质量为600g) 反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量658g(冷却到室温称量)分析与讨论本实验中，玻璃管内固体粉末由红色全部变为黑色。小明同学认为该黑色固体全部是铁，但小华同学提出了质疑，于是大家提出查阅资料。 查阅资料 一氧化碳还原氧化铁的固体产物的成分与反应温度、反应时间等因素有关。 一氧化碳还原氧化铁的实验过程中固体产物可能有四氧化三铁、氧化亚铁、铁。 实验与猜想 该小组同学将反应后的黑色固体研磨后，再用磁铁吸引，发现黑色固体粉末全部能被吸引，则该黑色固体粉末中不可能含有氧化铁和。 进行猜想：黑色固体粉末可能 a全部为铁 b. c 。 得出结论 通过实验中获得的数据进行计算，得出黑色固体粉末为(写名称) 。 反思与评价 一氧化碳还原氧化铁的实验中，若要得到铁可适当提高反应温度和延长反应时间。 实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有 。 A收集一氧化碳 B吸收二氧化碳 C检验二氧化碳
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