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第八單元 金屬和金屬材料,考點一,考點二,考點三,考點四,考點五,考點一金屬材料 1.金屬材料 (1)金屬材料包括純金屬和合金。人類使用金屬的歷史經(jīng)歷了由石器時代→青銅器→鐵器時代→鋁→合金及多種金屬材料的過程。 (2)金屬的物理性質(zhì) ①相似性:常溫下多數(shù)金屬都是固體,有金屬光澤,密度、硬度較大,熔、沸點較高,具有良好的導電、導熱性能。 ②差異性:汞常溫下呈液態(tài),金為黃色,銀的導電能力最強,熔點最高的金屬是鎢。 ③金屬物理性質(zhì)的主要應用:導電性——制電線、電纜;導熱性——制作炊具;延展性——拉成絲、做成箔;機械強度高——制防盜門、機械零件;金屬光澤好——制作裝飾品。,,,,,,,,,,,,,,,,,考點一,考點二,考點三,考點四,考點五,(3)決定物質(zhì)用途的因素 物質(zhì)的性質(zhì)在很大程度上決定了物質(zhì)的用途,但這不是唯一的決定因素。在考慮物質(zhì)的用途時,還需要考慮價格、資源、是否美觀、使用是否便利,以及廢料是否易于回收和對環(huán)境的影響等多種因素。,,,,,,,考點一,考點二,考點三,考點四,考點五,2.合金 (1)定義 合金是在一種金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬而制得的,具有金屬特性的物質(zhì)。合金是混合物(填“純凈物”或“混合物”),其強度和硬度一般比組成它們的純金屬更大,抗腐蝕等性能也更高,熔點更低。 (2)常見的合金 ①生鐵和鋼是兩種常見的鐵合金。 ②青銅是人類使用最早的金屬材料,是銅和錫的合金。,,,,,,,,,考點一,考點二,考點三,考點四,考點五,考點二金屬的化學性質(zhì) 1.金屬+氧氣 金屬氧化物 (1)常溫下:①鋁在空氣中易被氧化4Al+3O2 2Al2O3(請寫出化學方程式)。 ②鐵、銅在潮濕的空氣中都會生銹。 (2)點燃或加熱條件下:(請完成下列化學方程式) 鎂帶在空氣中燃燒:2Mg+O2 2MgO; 鐵在氧氣中燃燒:3Fe+2O2 Fe3O4; 銅在空氣中受熱變黑:2Cu+O2 2CuO。 (3)高溫下也有不與氧氣反應的金屬,如金等。“真金不怕火煉”是指金在高溫下也不與氧氣反應。,易錯警示在純氧中,鐵能劇烈燃燒,生成黑色的四氧化三鐵;而在潮濕的空氣中,鐵則易發(fā)生緩慢氧化,生成紅色的鐵銹,主要成分是Fe2O3·xH2O。,,,,,,,考點一,考點二,考點三,考點四,考點五,2.活潑金屬+某些酸 氫氣+鹽 (1)鎂與稀鹽酸反應的現(xiàn)象為有氣泡產(chǎn)生,固體逐漸溶解,化學方程式為Mg+2HCl MgCl2+H2↑;鎂與稀硫酸反應的化學方程式為Mg+H2SO4 MgSO4+H2↑。 (2)鋅與稀鹽酸反應的化學方程式:Zn+2HCl ZnCl2+H2↑;鋅與稀硫酸反應的化學方程式:Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑。 (3)鐵與稀鹽酸反應的化學方程式:Fe+2HCl FeCl2+H2↑;鐵與稀硫酸反應的化學方程式:Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑。 溫馨提示①金屬與酸發(fā)生置換反應的條件為金屬在金屬活動性順序中排在氫之前; ②濃硫酸和硝酸有很強的氧化性,與活潑金屬反應不產(chǎn)生氫氣; ③鐵與鹽酸、稀硫酸反應生成+2價的亞鐵鹽,溶液為淺綠色; ④酸與金屬發(fā)生置換反應后,溶液質(zhì)量增加。,,,,,,,,,考點一,考點二,考點三,考點四,考點五,3.金屬+某些鹽 新金屬+新鹽 (1)鐵絲浸入硫酸銅溶液中(曾青得鐵則化為銅) 化學方程式:Fe+CuSO4 FeSO4+Cu; 現(xiàn)象:鐵的表面覆蓋一層紫紅色物質(zhì),溶液由藍色變?yōu)闇\綠色。 (2)銅絲浸入硝酸銀溶液中 化學方程式:Cu+2AgNO3 2Ag+Cu(NO3)2; 現(xiàn)象:銅表面有一層銀白色金屬析出,溶液由無色變?yōu)樗{色。,,,,,考點一,考點二,考點三,考點四,考點五,易錯警示金屬與鹽發(fā)生置換反應的條件 ①金屬的活動性要比鹽中金屬的活動性強(即前換后或強換弱),但金屬單質(zhì)要除去鉀、鈣、鈉(這三種金屬的活動性非常強,它們不與溶液中的鹽發(fā)生置換反應,而是與鹽溶液中的水反應); ②參加反應的鹽必須可溶或微溶; ③鐵與鹽溶液發(fā)生置換反應,生成亞鐵鹽(鐵元素顯+2價)。,考點一,考點二,考點三,考點四,考點五,考點三金屬活動性順序,在金屬活動性順序里: 1.金屬的位置越靠前,它的活動性就越強。 2.位于氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸中的氫元素(濃硫酸、硝酸除外)。 3.位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們的鹽溶液中置換出來(鉀、鈣、鈉除外)。 溫馨提示金屬活動性順序的應用 ①判斷金屬與酸能否發(fā)生反應以及反應速率的快慢; ②判斷不同金屬與同種酸發(fā)生反應的先后順序; ③判斷金屬與鹽溶液能否發(fā)生反應; ④根據(jù)金屬與鹽溶液能否發(fā)生反應來判斷金屬活動性。,,,,,,,,,,考點一,考點二,考點三,考點四,考點五,考點四置換反應 1.定義:一種單質(zhì)和一種化合物反應生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應。 2.表達式:A+BC B+AC。 3.常見類型:(1)氫氣(或碳)與某些金屬氧化物反應;(2)金屬與某些酸反應;(3)金屬與某些鹽溶液反應。 注意:a.鐵在置換反應中生成的是顯+2價的亞鐵化合物;b.置換反應中一定有元素化合價的變化;c.置換反應中一定有單質(zhì)、化合物的參加和生成。,,,,,,,,,,,,,考點一,考點二,考點三,考點四,考點五,考點五金屬資源的保護和利用 1.鐵的冶煉 (1)原理:在高溫下,利用一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來。 化學方程式:3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2。 (2)原料:鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣。 常見的鐵礦石有磁鐵礦(主要成分是Fe3O4)、赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)、菱鐵礦(主要成分是FeCO3)、黃鐵礦(主要成分是FeS2)。,,,,,,,,,,,,考點一,考點二,考點三,考點四,考點五,(3)一氧化碳還原氧化鐵,①實驗步驟:a.先通入CO(目的是排盡裝置內(nèi)的空氣,防止CO與氧氣混合后加熱引起爆炸);b.點燃酒精噴燈;c.反應結(jié)束時,先熄滅酒精噴燈,直到玻璃管冷卻到室溫時,再停止通CO(目的是防止高溫下氧氣進入使生成的鐵再次被氧化且防止石灰水倒流)。 ②尾氣處理的方法:點燃或用小氣球收集。 ③實驗現(xiàn)象:玻璃管中紅棕色粉末變成黑色,澄清石灰水變渾濁。,,,,考點一,考點二,考點三,考點四,考點五,2.鐵的銹蝕 (1)鐵生銹的條件:鐵與氧氣、水接觸(鐵銹的主要成分為Fe2O3·xH2O)。 (2)防止鐵制品生銹的措施: ①保持鐵制品表面的清潔、干燥。 ②表面涂保護層:如油漆、搪瓷、鍍其他金屬等。 ③制成合金:如不銹鋼等。 鐵銹很疏松,會導致里層的鐵繼續(xù)與氧氣、水蒸氣反應,因此鐵制品可以全部被銹蝕。因而鐵銹應及時除去。而鋁與氧氣反應生成致密的氧化鋁薄膜,從而阻止鋁進一步氧化,因此,鋁具有很好的抗腐蝕性能。,,,,,,,,,,考點一,考點二,考點三,考點四,考點五,3.金屬資源的保護和利用途徑 (1)防止金屬腐蝕; (2)金屬的回收利用; (3)有計劃合理地開采礦物; (4)尋找金屬的代用品。,,,,,考法1,考法2,考法3,考法4,考法5,考法1金屬材料 試題主要考查金屬材料的判斷、合金的判斷及其特性、金屬的物理性質(zhì)等。試題常結(jié)合生產(chǎn)實際,有些會配圖片進行考查。復習時要了解常見金屬的性質(zhì),能根據(jù)性質(zhì)判斷其用途或由用途推知金屬的主要特性。,考法1,考法2,考法3,考法4,考法5,例1(2015·湖北恩施)金屬和金屬材料在日常生活中被廣泛應用。下列對金屬或合金的利用由金屬的活動性決定的是( ) A.用鐵回收含銅離子廢液中的銅 B.用鋁合金制作門窗框架 C.用錫合金作保險絲 D.用銅絲作電纜 解析:鐵的金屬活動性強于銅,金屬鐵可置換出銅鹽溶液中的銅,A項正確;鋁合金作門窗框架,是利用其硬度大、質(zhì)量輕、抗腐蝕性強的性質(zhì),B項錯誤;錫合金作保險絲是利用其熔點低的性質(zhì),C項錯誤;銅絲作電纜是利用其導電性,D項錯誤。 答案:A,,,考法1,考法2,考法3,考法4,考法5,考法2金屬的銹蝕與防護 金屬的銹蝕與防護試題主要考查知識的記憶:(1)鐵生銹的條件;(2)鐵的銹蝕程度的比較;(3)鋁不易銹蝕的原因;(4)防止金屬銹蝕的措施或方法。注意鐵生銹的條件:與O2接觸、與水接觸,兩者缺一不可;防銹的原理:隔絕O2、隔絕水,滿足一條即可;設計鐵生銹條件的探究實驗時一般用控制變量法。,考法1,考法2,考法3,考法4,考法5,例2(2015·山東威海)鐵生銹探秘 為探究鐵生銹的原因,化學興趣小組的同學進行了如圖所示的四個實驗,實驗結(jié)果顯示:B、D實驗中鐵生銹了,而A、C實驗中沒有明顯的現(xiàn)象,仔細分析這4個實驗,回答下列問題:,考法1,考法2,考法3,考法4,考法5,(1)評價方案 對照實驗是指除了一個變量外,其他的量都保持不變的實驗。該實驗方案中采用了對照實驗方法,請指出其中的對照實驗(填A、B、C、D實驗代號)和變量。 第①組對照實驗 ,變量 。 第②組對照實驗 ,變量 。 第③組對照實驗 ,變量 。,考法1,考法2,考法3,考法4,考法5,(2)解釋數(shù)據(jù) 實驗時,每隔一段時間測量導管內(nèi)水面上升的高度,結(jié)果如下表所示(表中所列數(shù)據(jù)為導管中水面上升的高度/cm)。,導致B、D實驗裝置中導管內(nèi)水面上升的原因是 。 (3)獲得結(jié)論 根據(jù)本實驗,你認為鐵生銹的條件有 ;能加快鐵生銹的物質(zhì)是 。,考法1,考法2,考法3,考法4,考法5,解析:(1)分析四組實驗,可知實驗A、B對照是為了驗證水的影響;實驗B、C對照是為了驗證氧氣的影響;實驗B、D對照是為了驗證食鹽的影響。(2)導管內(nèi)水面上升的原因是鐵絲生銹吸收了空氣中的氧氣,使裝置中的壓強減小所致。(3)通過實驗可知,鐵生銹的條件是與水和氧氣接觸;能加快鐵生銹的物質(zhì)是食鹽。 答案:(1)A、B 水 B、C 氧氣 B、D 食鹽 (2)鐵絲生銹吸收了空氣中的氧氣 (3)與水和氧氣接觸 食鹽,,考法1,考法2,考法3,考法4,考法5,考法3金屬活動性順序及應用 試題主要考查:判斷置換反應能否發(fā)生;通過金屬與酸、鹽溶液反應的化學方程式及反應現(xiàn)象,判斷金屬活動性強弱;判斷置換反應后所得濾液、濾渣的成分,廢液中金屬成分的回收等。,考法1,考法2,考法3,考法4,考法5,例3(2015·黑龍江大慶)下列不能作為判斷金屬Mg、Fe、Cu三種金屬活動性強弱的依據(jù)的是 ( ) A.在純氧中燃燒的現(xiàn)象 B.與鹽酸反應的快慢程度 C.金屬導電性強弱 D.三種金屬發(fā)現(xiàn)和利用的年代的先后順序 解析:金屬活動性的強弱,可根據(jù)金屬與氧氣、酸以及某些可溶性鹽溶液的反應情況來判斷,一般來說,與氧氣反應的條件越容易,金屬越活潑,能反應的金屬比不反應的金屬活潑,反應劇烈的金屬比反應緩慢的金屬活潑。金屬的導電性屬于金屬的物理性質(zhì),不能用來判斷金屬的活動性順序。 答案:C,,,考法1,考法2,考法3,考法4,考法5,考法4金屬與某些酸的反應 試題常考查Mg、Al、Zn、Fe分別與稀酸(稀鹽酸或稀硫酸)的反應。試題常借助圖像考查金屬與酸的反應,做題時能依據(jù)相關(guān)化學方程式,分析反應中物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系等。 (1)合金中的金屬的活動性都排在氫前,反應情況如圖甲所示。 (2)合金中的金屬的活動性有的排在氫前,有的排在氫后,反應情況如圖乙所示。,考法1,考法2,考法3,考法4,考法5,(3)等質(zhì)量的幾種金屬(金屬離子的化合價相等,如都為+2價)與等質(zhì)量、等濃度的同種酸反應,產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量相等時,有兩種情況:酸不足,金屬均有剩余;酸反應完全,相對原子質(zhì)量小的金屬過量,相對原子質(zhì)量大的金屬恰好反應。兩種情況下酸都沒有剩余,相對原子質(zhì)量小的金屬一定有剩余。,考法1,考法2,考法3,考法4,考法5,例4(2015·山東棗莊)向等質(zhì)量的鋅粉和鐵粉中分別加入足量的稀硫酸,下列圖像描述正確的是 ( ),考法1,考法2,考法3,考法4,考法5,解析:本題可選用排除法解答。根據(jù)金屬活動性順序,鋅比鐵活潑,因此,鋅與酸反應更劇烈,表現(xiàn)在圖像中為表示鋅的曲線更陡,可排除D項;因為金屬的質(zhì)量相等且稀硫酸足量,鋅、鐵反應后在對應的鹽中均顯+2價,因此,產(chǎn)生氫氣的多少與金屬的相對原子質(zhì)量成反比,即相對原子質(zhì)量越大的金屬,與足量酸反應后產(chǎn)生氫氣質(zhì)量越小,據(jù)此可排除A、C項。 答案:B,,考法1,考法2,考法3,考法4,考法5,考法5判斷金屬發(fā)生置換反應后濾液或濾渣的成分 判斷金屬與多種鹽溶液反應或判斷多種金屬與鹽溶液反應時,首先,根據(jù)金屬活動性順序判斷物質(zhì)間能否發(fā)生反應;其次,根據(jù)金屬活動性順序,按活動性差異最大的先反應的原則來確定反應的先后順序;最后,從量的角度分析反應后固體的成分及溶液中溶質(zhì)的成分。,考法1,考法2,考法3,考法4,考法5,例5(2015·山東泰安)向一定質(zhì)量AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入過量的Zn粉,溶液質(zhì)量隨反應時間變化的情況如圖所示。下列說法正確的是( ) A.取a點溶液,滴加稀鹽酸,無白色沉淀 B.圖標上b~c段溶液質(zhì)量增加的原因是Zn與Cu(NO3)2溶液發(fā)生反應 C.b點時溶液中金屬離子有Zn2+、Cu2+,金屬單質(zhì)有Zn、Cu、Ag D.c點和d點溶質(zhì)種類不同,金屬單質(zhì)種類也不同,考法1,考法2,考法3,考法4,考法5,解析:向一定量的AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入Zn粉時,Zn粉會先和AgNO3溶液發(fā)生反應,然后再和Cu(NO3)2溶液發(fā)生反應。b點時說明AgNO3恰好與Zn粉完全反應,所以a點時溶液中仍含有AgNO3,加入稀鹽酸會產(chǎn)生氯化銀沉淀,A項錯誤;b~c段表示的是Zn粉和Cu(NO3)2溶液發(fā)生反應,B項正確;b點時AgNO3恰好與Zn粉完全反應,所以溶液中含有Zn2+和Cu2+,金屬單質(zhì)中含有鋅和銀,不含銅,C項錯誤;c點時表示Zn粉和Cu(NO3)2溶液恰好完全反應,溶液中只有Zn(NO3)2存在,繼續(xù)加入Zn粉,溶質(zhì)和固體的成分不會發(fā)生變化,D項錯誤。 答案:B,,考法1,考法2,考法3,考法4,考法5,【變式訓練】 把一定量的Fe粉放入AgNO3、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2混合溶液中,充分反應后過濾,對濾出的固體和濾液中溶質(zhì)的敘述正確的是( ) A.濾出的固體中含有Ag,濾液中一定含有Cu(NO3)2、Fe(NO3)2、Zn(NO3)2,可能含有AgNO3 B.濾出固體中有Ag、Cu,濾液中一定有Cu(NO3)2、Fe(NO3)2、Zn(NO3)2 C.濾出固體中有Ag、Cu、Fe,濾液中一定有Zn(NO3)2,可能含有Fe(NO3)2 D.濾出的固體中有Ag、Cu、Fe,濾液中一定含有Zn(NO3)2、Fe(NO3)2,可能含有Cu(NO3)2,考法1,考法2,考法3,考法4,考法5,解析:在金屬活動性順序中,鋅鐵銅銀,AgNO3、Cu(NO3)2和Zn(NO3)2的混合溶液中加入一定量的鐵粉,鐵粉首先置換硝酸銀中的銀,待硝酸銀完全反應后繼續(xù)與硝酸銅發(fā)生反應而不能與硝酸鋅發(fā)生反應。如果鐵粉的量不足,只能部分或全部置換出溶液中的銀,則濾出的固體中含有Ag,濾液中一定含有Cu(NO3)2、Fe(NO3)2、Zn(NO3)2,可能含有AgNO3,故A項正確;濾出固體中有Ag、Cu,濾液中有Fe(NO3)2、Zn(NO3)2,可能含有Cu(NO3)2,故B項錯誤;濾出固體中有Ag、Cu、Fe,濾液中一定有Zn(NO3)2、Fe(NO3)2,故C項錯誤;濾出的固體中有Fe,濾液中一定不含有Cu(NO3)2,故D項錯誤。 答案: A,,探究金屬的活動性順序 1.原理 借助金屬與氧氣、酸溶液、鹽溶液能否發(fā)生反應及反應的現(xiàn)象來判斷金屬的活動性強弱。,2.探究金屬活動性順序方法,3.實驗設計 在設計實驗進行驗證金屬活動性強弱時,要注意控制變量唯一,金屬與酸反應要控制的變量是金屬的種類,其他因素如金屬的表面積、金屬的形狀、酸溶液的種類、酸溶液的濃度要相同。,例題(2015·山東煙臺)不銹鋼材料中含有的金屬鉻(Cr)能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性。為了解金屬鉻與常見金屬鋁、銅在金屬活動性順序中的相對位置關(guān)系,小娟與小濤進行了如下探究活動。 【猜想與假設】根據(jù)所學知識,猜想三種金屬在金屬活動性順序中的相對位置關(guān)系: 猜想一:Cr Al Cu 猜想二:Al Cr Cu 猜想三:,【實驗與探究】 (1)小娟的實驗:取大小相同的鋁、鉻、銅三種金屬片(用砂紙打磨光亮),(2)小濤的實驗: 小濤只選用了三種藥品進行實驗,也得出了三種金屬在金屬活動性順序中的相對位置關(guān)系。則他選用的三種藥品可能是 。 【總結(jié)與歸納】由上述實驗得出比較金屬活動性強弱的方法有: ① ;② 。,解析:【猜想與假設】因為已經(jīng)知道Al比Cu活潑,所以Cr只能排在前、中、后三個位置,猜想三只能是Al Cu Cr?！緦嶒炁c探究】(1)因為鋁片表面產(chǎn)生氣泡較快,鉻片表面產(chǎn)生氣泡較緩慢,說明鉻不如鋁活潑,銅無明顯現(xiàn)象,說明銅與稀硫酸不反應,最不活潑,所以猜想二成立;鉻和稀硫酸反應也可以置換出酸中的氫,化學方程式為Cr+H2SO4 CrSO4+H2↑。(2)要驗證三種金屬的活動性一般用“兩金夾一鹽”或“兩鹽夾一金”的方法就可以一次性驗證出三種金屬的活動性,所以選用的藥品為Al、CrSO4溶液、Cu[或Al2(SO4)3溶液、Cr、CuSO4溶液]。【總結(jié)與歸納】要比較金屬的活動性強弱,一般可以用金屬和酸反應根據(jù)反應的快慢判斷;也可以用金屬和鹽溶液反應進行比較,活潑的金屬能置換出不活潑的金屬。,答案:【猜想與假設】Al Cu Cr 【實驗與探究】(1)二 Cr+H2SO4 CrSO4+H2↑ (2)Al、CrSO4溶液、Cu[或Al2(SO4)3溶液、Cr、CuSO4溶液] 【總結(jié)與歸納】①通過金屬與酸反應比較 ②通過金屬與鹽溶液反應比較,,