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第八单元,金属和金属材料,考点一:金属材料,金属材料包括纯金属以及它们的合金。,1.金属的物理性质:,(1)共性:常温下,大多数金属都是固体,有金属光泽、有优良的_,性、_性和_性。,导电,导热,延展,(2)特性。,颜色:铁、铝等大多数金属为银白色,而铜呈_色,金呈_色。,状态:常温下大多数金属为固体,而_为液体。,紫红,黄,汞,2.合金:,(1)概念:在金属中加热熔合某些_或_,制得的具有,_的物质。合金属于_物。,(2)性质特征:硬度比成分金属_,熔点比成分金属_。,(3)铁合金:生铁和钢是铁的两种合金,生铁的含碳量为_,钢的含碳量为_。,金属,非金属,金属特征,混合,大,低,2%4.3%,0.03%2%,【特别提醒】,合金中一定有金属存在,但不一定都是由金属与金属熔合而成,还可能是金属与非金属熔合而成,熔合过程没有新物质生成,属于物理变化。,考点二:金属的化学性质,1.与氧气反应:,(1)常温下,铝与氧气反应,其表面生成一层致密的_薄膜,从而,阻止铝进一步氧化。其反应的化学方程式为_。,(2)铁、铜在高温时能与氧气反应。,(3)“真金不怕火炼”说明金即使在_时也不与氧气反应。,氧化铝,4Al+3O,2,=2Al,2,O,3,高温,【思考】,铝制品和金制品都耐腐蚀,其原理是否相同?,提示,:,铝耐腐蚀是因为铝与氧气反应时,生成一层致密的氧化铝保护膜,金耐腐蚀是因为金的化学性质稳定,不与氧气反应。,2.活泼金属与酸反应:,(1)规律:金属+酸_,(2)反应发生的条件:排在金属活动顺序中_的金属与_发生反应。,盐+氢气,氢前,稀酸,(3)请写出锌、铁分别与盐酸、稀硫酸反应的化学方程式:,Zn+2HCl=ZnCl,2,+H,2,Zn+H,2,SO,4,=ZnSO,4,+H,2,Fe+2HCl=FeCl,2,+H,2,Fe+H,2,SO,4,=FeSO,4,+H,2,3.与盐溶液反应:,(1)规律:金属+盐_。,(2)反应发生的条件。,必须是_置换_。(K、Ca、Na除外),反应中的盐必须_。,(3)请写出铁与硫酸铜溶液、铜与硝酸银溶液反应的化学方程式:,_、_。,新盐+新金属,活泼金属,不活泼金属,溶于水,Fe+CuSO,4,=FeSO,4,+Cu,Cu+2AgNO,3,=Cu(NO,3,),2,+2Ag,【特别提醒】,铁与酸或盐溶液反应时,生成的化合物中铁元素为+2价,读作亚铁,溶液呈浅绿色。,考点三:金属活动性顺序,1.金属活动性顺序:,由强逐渐减弱,2.重要应用:,(1)判断金属的活动性强弱:金属的位置越靠前,它的活动性_。,(2)判断金属与酸是否发生反应:排在_前面的金属能置换出盐酸、,稀硫酸里的_。,(3)判断金属与盐溶液是否发生反应:位于_能把位于,_从它们的盐溶液里置换出来。,越强,氢,氢,前面的金属,后面的金属,考点四:置换反应,1.定义:由一种_和一种_反应,生成另一种_和另,一种_的反应。,2.形式:A+BC=B+AC,单质,化合物,单质,化合物,考点五:金属资源的利用和保护,1.铁的冶炼:,(1)原料:铁矿石、焦炭、石灰石和空气。,(2)原理(以氧化铁为例):,_。,高温,=,3CO+Fe,2,O,3,2Fe+3CO,2,【特别提醒】,工业上高炉炼得的是生铁,主要成分是铁,还含有C、P、S等杂质,与实验室生成的铁不同。,2.金属资源保护:,(1)金属的腐蚀和防护。,铁制品锈蚀的条件:与空气中的_、_接触。,防止锈蚀的方法:保持铁制品的洁净、干燥,常采用_、,_以及_等方法。,氧气,水蒸气,覆盖保护膜,制成合金,改变金属内部结构,(2)金属资源的保护措施。,防止金属的腐蚀。,金属的回收利用。,有计划、合理地开采矿物质。,寻找金属的代用品。,考点一:理解金属的化学性质需注意的问题,1.金属与氧气的反应:,(1)活动性强的钾、钙、钠、镁、铝等在常温下就能与氧气反应。,(2)活动性较强的铁、铜在点燃或加热条件下能与氧气反应。,(3)特别不活泼的金即使在高温下也不与氧气反应。,2.金属与酸的反应:,(1)金属与酸反应的难易和剧烈程度不同,也是由于金属的活动性顺序不同,金属越活泼,与酸反应越剧烈。,(2)并不是所有的金属都能与稀酸发生置换反应,只有那些在金属活动性顺序表中排在氢前面的金属才能与稀酸发生置换反应,产生氢气。,(3)这里所指的酸并不是所有的酸,主要是指盐酸和稀硫酸,而不包括浓硫酸和硝酸等氧化性强的酸,因为金属与硝酸、浓硫酸反应不能制得氢气。,3.金属与盐溶液的反应:,(1)金属与盐发生的置换反应在溶液中进行,不溶于水的盐一般不与金属反应,如AgCl不溶于水,Mg与AgCl不反应。,(2)当两种或多种金属化合物在溶液中同时存在时,最不活泼的金属先从溶液中被置换出来。,(3)当两种或多种金属与一种金属化合物溶液同时混合时,最活泼的金属先发生置换反应。,考向1,金属与氧气的反应,【典例1】,(2014盐城中考)将镁粉和铝粉的混合物7.2 g与足量的氧气充分反应,得到的氧化物质量可能为(),A.10.6 gB.12.0 gC.13.0 gD.13.6 g,【解析】,选,C,。假设,7.2 g,物质全是镁粉,根据,2Mg+O,2,2MgO,可以计,算得到氧化镁,12 g;,假设,7.2 g,物质全是铝粉,根据,4Al+3O,2,2Al,2,O,3,可以计算得到氧化铝,13.6 g,。当两种金属混合后,生成氧化物的质量,应当介于,12,13.6 g,之间。,【方法归纳】,用极端假设法巧解化学题,有关混合物的计算,用常规解法太繁琐或无法得到答案,而用极端假设法就使题变得简单起来。极端假设法就是从某个极限状态去考虑问题,并对其进行分析、判断、推理的一种方法。把研究的对象、过程、数据变化经过假设,推到理想的极限值,使问题简化,从而顺利得出正确结论,然后再回头来认识现实问题。,考向2,金属与酸的反应,【典例2】,(2015广安中考)将相同状态的铁和镁分别与相同质量分数、足量的稀盐酸反应,产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是(),B.甲是铁,乙是镁,【关键提示】,(1)生成的氢气质量相等,消耗镁的质量少,消耗铁的质量多;,(2)生成的氢气质量相等,消耗的盐酸质量相等。,(3)金属活动性越强,产生氢气的速率越快。,【解析】,选,C,。结合函数图象可以判断,两种金属完全反应生成氢气的质量相等,根据金属与氢气的质量关系可知铁的质量应大于镁的质量,A,说法不正确,;,甲比乙的活动性强,所以甲是镁,乙是铁,B,说法不正确,;,由图可知产生氢气质量相同,消耗稀盐酸质量相同,C,说法正确,;,参加反应的金属的质量大于生成的氢气的质量,所以反应后溶液的质量均增加,D,说法不正确。,【方法归纳】,金属与酸反应的图象分析,(1)等质量金属与足量的酸反应。,酸是足量的,说明金属完全反应,所以最终生成氢气的质量要依据金属的质量来计算。可用如图表示。,此图反映出:,金属越活泼,图示反应物的曲线越陡,如Mg线比Zn线陡,Zn线比Fe线陡。,当金属在化合物中化合价相同时,金属的相对原子质量越小,与酸反应产生的氢气越多,曲线的拐点越高。可简单概括为:越陡越活,越高越小。,(2)足量的金属与等量的酸反应。,金属是足量的,说明酸完全反应,最终生成氢气的质量要依据酸的质量来计算,所以最终生成氢气的质量相等。可用下图表示。,【备选习题】,(2014南宁中考)将等质量的镁和铁分别放入等质量、相同质量分数的稀盐酸中,产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示,下列说法错误的是(),t,1,时段,产生氢气的质量镁比铁大,t,2,时段,参加反应的镁的质量与铁相等,【解析】,选,D,。如题图最终生成氢气的质量相等,则消耗盐酸的质量相等,而反应中生成氢气的质量相等时,需要,Mg,的质量少、需要,Fe,的质量多,已知“等质量的镁和铁”,因此铁可能正好反应,而镁有剩余,故,A,说法正确,;,由题图可知生成氢气的质量是相等的,则参加反应的盐酸的质量也是相等的,故,B,说法正确,;,由题图可知,O,t,1,时段,产生氢气的质量曲线镁在铁的上方,即镁的比铁的多,故,C,说法正确,;O,t,2,时段产生氢气的质量相等,由反应中生成氢气质量相等时,需要,Mg,的质量少、需要,Fe,的质量多可知,D,说法错误。,考向3,金属与盐溶液的反应,【典例3】,(2014永州中考)锌与金属M的硫酸盐溶液反应的化学方程式为Zn+MSO,4,=ZnSO,4,+M,下列说法正确的是(),【关键提示】,(1)金属活动性顺序中前面金属置换后面金属;,(2)置换反应的反应物与生成物都是一种单质与一种化合物;,(3)比较参加反应的金属与置换出金属的质量关系可以确定溶液质量的大小。,【解析】,选,C,。从反应看出,锌能置换出,M,所以活动性,ZnM,M,可能是铜,也可能是锌后面的某种金属,;,该反应是一种单质和一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物,属于置换反应,;,溶液质量的大小,取决于,M,和,Zn,的相对原子质量的大小,由于,M,的相对原子质量不确定,所以反应后溶液质量的变化无法确定。,【方法归纳】,金属与酸或盐溶液反应后溶液质量的变化,(1)金属与酸溶液反应:将溶液作为研究的对象,随着反应进行,金属元素不断进入溶液,使溶液质量变大;同时反应中产生氢气,使溶液质量减小;参加反应的金属质量大于产生的氢气质量,所以金属与酸溶液反应后,溶液质量变大。,(2)金属与盐溶液反应:将溶液作为研究的对象,参加反应的金属使溶液质量增加,从溶液中置换出金属导致溶液质量变小,对比这两种金属质量就可以知道溶液质量的变化。如,反应,反应中相关的量,反应前后固,体质量对比,溶液质量,的变化,铁与硫酸铜,Fe+CuSO,4,=FeSO,4,+Cu,56 64,m,反应,m,生成,变小,铜与硝酸银,Cu+2AgNO,3,=,Cu(NO,3,),2,+2Ag,64 216,m,反应,m,生成,变小,锌与硫酸铜,Zn+CuSO,4,=,ZnSO,4,+Cu,65 64,m,生成,YX B.YXZ,C.XYZ D.XZY,【解析】,选,B,。根据金属,Y,能置换出金属,X,可知金属活动性,YX;,根据,X,能与稀硫酸反应,而,Z,不能与稀硫酸反应,可知金属活动性,XZ,所以三种金属的活动性顺序为,YXZ,。,考向2,金属活动性顺序的探究,【典例2】,(2014莱芜中考)某同学设计了以下三个实验,要证明Cu、Zn、Ag的活动性顺序,必须要做的实验是(),A.B.C.D.,【解析】,选,A,。可以确定铜的活泼性比银强,;,可以确定锌的活泼性比铜强,;,可以确定锌与酸能反应,;,综上必须做两个实验才能验证三种金属的活动性顺序。,【备选习题】,(2013莆田中考)我国第四套人民币硬币中使用到镍(Ni)、铜、铁等金属。某兴趣小组决定探究Ni、Fe、Cu的金属活动性顺序。,(1),【查阅资料】,镍能与盐酸或稀硫酸反应,生成可溶于水的正二价镍盐,并放出氢气。,写出镍与盐酸反应的,化学方程式,。,结合所学知识,(填“能”或“不能”)直接比较出Ni、Fe的金属活动性强弱。,(2),【探究实验】,(所用金属片均已用砂纸打磨)。,实验步骤,实验现象,实验结论,铁片表面有固体析出,铜片表面_,三种金属活动性由强到弱的顺序为_,(3),【迁移应用】,用镍片、,硫酸亚铁溶液和,溶液通过实验也能判断Fe、Ni、Cu的金属活动性顺序。,【解析】,本题属于以金属活动性顺序为内容的实验探究题,考查对金属活动性顺序的认识及实验探究能力。,(1)因镍的化合价为+2价,故氯化镍的化学式为NiCl,2,镍与盐酸反应的化学方程式为Ni+2HCl=NiCl,2,+H,2,由于铁和镍都能与酸溶液反应,故不能据此判断铁和镍的金属活动性强弱。,(2)因镍与酸溶液能反应,而铜与酸溶液不反应,所以镍的活动性比铜强,因而铜不能置换出硫酸镍中的镍,即铜片表面无现象,铁片表面有固体析出,铁的活动性大于镍,则可以确定三种金属的活动性顺序为FeNiCu。,(3)可以利用镍与硫酸铜溶液反应而不与硫酸亚铁溶液反应来判断镍与铜、铁的活动性顺序。,答案:,(1)Ni+2HCl=NiCl,2,+H,2,不能,(2)没有明显现象FeNiCu,(3)硫酸铜或CuSO,4,(合理即可),考点三:铁的锈蚀与保护,1.铁的锈蚀:,(1)实质:与氧气、水发生的缓慢氧化。,(2)条件:氧气、水共同作用的结果,两者缺一不可。,2.防止铁制品生锈:,(1)原理:使铁制品隔绝空气或水。,(2)方法。,保持铁制品的清洁和干燥在铁制品表面涂一层保护膜,改变铁制品的内部结构,3.影响钢铁生锈速度的因素:,(1)钢铁内部的结构影响生锈的速度,如制成不锈钢。,(2)生锈后的铁如果不及时除锈,生锈的速度会加快,因为铁锈疏松多孔,易吸收水。,(3)外界因素对钢铁生锈速度的影响。钢铁生锈的速度会随着环境温度升高、酸性的增强而加快。,考向1,金属的锈蚀与保护,【典例1】,(2015潍坊中考)金属腐蚀的快慢与外界条件密切相关。下列条件下,铁钉的腐蚀速度最快的是(),【解析】,选,A,。铁的锈蚀是铁与氧气和水共同作用的结果,海水中的盐能加速铁钉的锈蚀,故选,A,。,考向2,有关铁锈蚀的实验探究,【典例2】,(2015眉山中考)某化学兴趣小组进行铁生锈的实验探究活动。,【探究一】,铁生锈的条件,(1)该兴趣小组将洁净无锈的铁钉分别置于如图所示装置中,经过一段时间观察,(填装置序号)装置中出现了明显的锈迹。,他们的结论:铁生锈是因为铁与空气中的,等发生了化学反应。,(2)甲同学提出了疑问:空气中的氮气、二氧化碳没有参与铁的生锈过程吗?请设计实验为甲同学释疑。,观察并记录现象即可证明。,【探究二】,影响铁生锈速率快慢的因素,乙同学说:妈妈常说菜刀沾有盐水生锈更快。这种说法对吗?同学广泛查阅资料。,资料一:导电性强的溶液都可加速铁的生锈。,资料二:海上航行的轮船在与海水接触的部分镶嵌一锌块,能有效降低钢材被腐蚀的速率。,(3)将上述A装置中的蒸馏水改为下列液体中的,可使铁生锈的速率加快。,(4)一些铁制品表面覆盖了某些涂层。不同的涂层被破坏后,铁生锈的速率不同。你认为下列,涂层破坏后,铁生锈的速率较快。,(5)一些建筑的大门刷上了一层银白色的金属,你认为该金属可能是,。,【交流与思考】,(6)写出一种防止铁生锈,的方法,。,【解析】,(1)铁生锈的条件是铁与空气中的水和氧气共同作用的结果,A中铁钉满足铁生锈的条件,一段时间后会出现明显的锈迹。,(2)将A装置中的氧气换成氮气或二氧化碳就可验证空气中氮气或二氧化碳有没有参加铁生锈的反应。,(3)因为导电性强的溶液可加速铁的生锈,硫酸钠溶液中含有钠离子和硫酸根离子,如果把蒸馏水换为硫酸钠溶液可使铁生锈速率加快。,(4)铁比锡活泼,锡层破坏后,铁锈蚀速率加快。,(5)大门上刷一层银白色金属,该金属可能是镁,因为镁在空气中能形成一层致密坚固的氧化镁薄膜,隔绝水和氧气,起到防锈作用。,(6)铁制品防锈的方法有涂防锈油,刷油漆等。,答案:,(1)A氧气和水蒸气,(2)将A装置中的氧气换作氮气或二氧化碳,(3)a(4)b(5)c(6)刷油漆(其他合理答案均可),实验:一氧化碳还原氧化铁的实验探究,1.必记基础知识:,(1)实验装置。,(2)原理。,在高温条件下,用还原剂CO将铁从铁矿石中还原出来。发生反应的化,学方程式为_。,(3)现象。,玻璃管中的红棕色固体变为_;试管内澄清的石灰水_;导,管口产生_。,3CO+Fe,2,O,3,2Fe+3CO,2,黑色,变浑浊,蓝色火焰,高温,=,(4)步骤。,实验开始先_再_;实验结束先_继续,_,至试管冷却。,通一氧化碳,加热,停止加热,通入一氧化碳,2.问题探究:,(1)装置末端酒精灯的作用是什么?能否用其他的实验用品代替酒精灯?,提示,:,酒精灯的作用是将尾气中的一氧化碳燃烧掉,防止直接排入空气造成空气污染。可以在导管口处加一个气球,将尾气收集后集中处理。,(2)实验开始时,为什么通入CO前先点燃装置右侧的酒精灯,通入CO后再用酒精喷灯加热装有氧化铁的玻璃管?,提示:,在通入CO前先点燃右侧的酒精灯,是为了防止CO污染空气;在点燃酒精喷灯前先通入CO排尽装置内的空气,目的是防止玻璃管加热时发生爆炸。,(3)实验完成后,为什么先停止加热,然后停止通入CO气体,最后再熄灭右侧酒精灯?,提示,:,防止因玻璃管冷却造成内部气压变小,试管内的液体倒流将玻璃管炸裂,;,防止生成的铁被空气中的氧气氧化,;,防止,CO,污染空气。,【典例】,(2015衡阳中考)实验室模拟炼铁的实验装置如图所示。,试回答下列问题:,(1)写出有标号仪器的名称:a.,b.,。,(2)实验中看到的实验现象为玻璃管中的粉末,;试管里的澄清石灰水,。,(3)玻璃管中反应的化学方程式为,。,(4)加热氧化铁之前,先通一会儿一氧化碳的作用是,。,(5)该实验设计装置C的目的是,。,【解析】,(1)a,为铁架台,b,为导管。,(2),玻璃管中的粉末由红棕色逐渐,变为黑色,;,试管里的澄清石灰水变浑浊。,(3),玻璃管中反应的化学方程,式为,3CO+Fe,2,O,3,2Fe+3CO,2,。,(4),先通一会儿一氧化碳是为了把装置,中的空气赶净。,(5),设计,C,装置的作用是处理一氧化碳。,答案:,(1)铁架台导管(2)由红棕色逐渐变为黑色变浑浊,(3)3CO+Fe,2,O,3,2Fe+3CO,2,(4)把装置中的空气赶净(5)处理一氧化碳,【知识归纳】,一氧化碳还原氧化铁的实验需注意“一通、二点、三灭、四停、五处理”:“一通”先通一氧化碳,“二点”后点燃酒精喷灯加热;“三灭”实验完毕后,先熄灭酒精喷灯,“四停”等到玻璃管冷却至室温时再停止通一氧化碳;“五处理”处理尾气,防止CO污染环境。,【拓展归纳】,工业炼铁与实验室“炼铁”的比较,(1)还原剂不同。工业炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气,焦炭和空气发生一系列化学反应,得到一氧化碳,同时放出大量的热,为反应提供高温条件,而实验室“炼铁”采用直接通入还原剂一氧化碳气体的方法。,(2)设备不同。工业炼铁使用高炉,可实现连续投料、连续生产,而实验室“炼铁”使用硬质玻璃管,用酒精喷灯来实现“高温”条件。,(3)产物不同。工业炼铁的产物是含碳量较高的生铁,实验室“炼铁”能得到较纯净的铁。,
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