第八單元金屬和金屬材料一、金屬材料金屬材料包括純金屬以及它們的合金。1.金屬的物理性質:(1)共性:常溫下,大多數(shù)金屬都是固體,有金屬光澤、有優(yōu)良的_____性、_____性和_____性。導電導熱延展(2)特性。①顏色:鐵、鋁等大多數(shù)金屬為銀白色,而銅呈_____色,金呈___色。②狀態(tài):常溫下大多數(shù)金屬為固體,而___為液體。紫紅黃汞2.合金:(1)概念:在金屬中加熱熔合某些_____或_______,制得的具有_________的物質。合金屬于_____物。(2)性質特征:硬度比成分金屬___,熔點比成分金屬___。(3)鐵合金:生鐵和鋼是鐵的兩種合金,生鐵的含碳量為_________,鋼的含碳量為__________。這是生鐵和鋼的區(qū)別。金屬非金屬金屬特征混合大低2%～4.3%0.03%～2%【微點撥】合金中一定有金屬存在,但不一定都是由金屬與金屬熔合而成,還可能是金屬與非金屬熔合而成,熔合過程沒有新物質生成,屬于物理變化。二、金屬的化學性質1.與氧氣反應:(1)常溫下,鋁與氧氣反應,其表面生成一層致密的_______薄膜,從而阻止鋁進一步氧化。其反應的化學方程式為_________________。(2)鐵、銅在高溫時能與氧氣反應。氧化鋁4Al+3O2====2Al2O3(3)“真金不怕火煉”說明金即使在_____時也不與氧氣反應。高溫【微思考】鋁制品和金制品都耐腐蝕,其原理是否相同?提示:鋁耐腐蝕是因為鋁與氧氣反應時,生成一層致密的氧化鋁保護膜,金耐腐蝕是因為金的化學性質穩(wěn)定,不與氧氣反應。2.活潑金屬與酸反應:(1)規(guī)律:金屬+酸→________。(2)反應發(fā)生的條件:排在金屬活動順序中_____的金屬與_____發(fā)生反應。(3)請寫出鋅、鐵分別與鹽酸、稀硫酸反應的化學方程式:鹽+氫氣氫前稀酸Zn+2HCl====ZnCl2+H2↑Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑Fe+2HCl====FeCl2+H2↑Fe+H2SO4====FeSO4+H2↑3.與鹽溶液反應:(1)規(guī)律:金屬+鹽→____________。(2)反應發(fā)生的條件。①必須是_________置換___________。(K、Ca、Na除外)②反應中的鹽必須_______。新鹽+新金屬活潑金屬不活潑金屬溶于水(3)請寫出鐵與硫酸銅溶液、銅與硝酸銀溶液反應的化學方程式:____________________、_________________________。Fe+CuSO4====FeSO4+CuCu+2AgNO3====Cu(NO3)2+2Ag【微點撥】鐵與酸或鹽溶液反應時,生成的化合物中鐵元素為+2價,讀作××亞鐵,溶液呈淺綠色。三、金屬活動性順序1.金屬活動性順序:由強逐漸減弱2.重要應用:(1)判斷金屬的活動性強弱:金屬的位置越靠前,它的活動性_____。(2)判斷金屬與酸是否發(fā)生反應:排在___前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸里的氫,生成_____(3)判斷金屬與鹽溶液是否發(fā)生反應:位于___________能把位于___________從它們的鹽溶液里置換出來。越強氫氫氣前面的金屬后面的金屬四、置換反應1.定義:由一種_____和一種_______反應,生成另一種_____和另一種_______的反應。2.形式:A+BC====B+AC單質化合物單質化合物五、金屬資源的利用和保護1.鐵的冶煉:(1)原料:鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣。(2)原理(以氧化鐵為例):_____________________。高溫====3CO+Fe2O32Fe+3CO2【微點撥】工業(yè)上高爐煉得的是生鐵,主要成分是鐵,還含有C、P、S等雜質,與實驗室生成的鐵不同。2.金屬資源保護:(1)金屬的腐蝕和防護。①鐵制品銹蝕的條件:與空氣中的_____、_______接觸。②防止銹蝕的方法:保持鐵制品的潔凈、干燥,常采用___________、_________以及_________________等方法。氧氣水蒸氣覆蓋保護膜制成合金改變金屬內部結構(2)金屬資源的保護措施。①防止金屬的腐蝕。②金屬的回收利用。③有計劃、合理地開采礦物質。④尋找金屬的代用品。考點一理解金屬的化學性質需要注意的問題【示范題1】(2017·泰安中考)現(xiàn)有等質量甲、乙、丙三種金屬,分別放入三份溶質質量分數(shù)相同的足量稀硫酸中,產(chǎn)生氫氣的質量與反應時間的關系如圖所示(已知甲、乙、丙在生成物中化合價均為+2價)。則下列說法中不正確的是 (

)A.生成氫氣的質量:甲>乙>丙B.相對原子質量:乙>丙>甲C.金屬活動性:乙>甲>丙D.消耗硫酸的質量:甲>乙>丙【解析】選B。根據(jù)圖象可知,生成氫氣的質量:甲>乙>丙,A正確;等質量金屬與足量的酸反應,生成的氫氣越多,金屬的相對原子質量越小,故相對原子質量:丙>乙>甲,B錯誤;開始相等時間內,生成氫氣的質量由多到少的順序是乙、甲、丙,相等時間內生成氫氣越多,金屬活動性越強,故金屬活動性:乙>甲>丙,C正確;生成氫氣越多,消耗硫酸越多,故消耗硫酸的質量:甲>乙>丙,D正確。【示范題2】(2017·隨州中考)將一定量的金屬M(M是Mg、Al、Zn、Fe中的一種)粉末放入AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中,充分反應后過濾,得到濾渣和無色濾液。向濾渣和濾液中分別滴加稀鹽酸均無明顯現(xiàn)象產(chǎn)生。(1)金屬M不可能是________(填名稱)。

(2)濾渣中一定含有的金屬是________;無色濾液中含有的陰離子是________

(填符號)。

【解析】(1)充分反應后過濾,得到無色濾液,說明硝酸銅已經(jīng)完全反應,金屬M不可能是鐵,這是因為鐵能和硝酸銀、硝酸銅反應生成硝酸亞鐵,而硝酸亞鐵溶液是淺綠色溶液。(2)充分反應后過濾,得到無色濾液,說明硝酸銅已經(jīng)完全反應,而硝酸銀先于硝酸銅反應,因此硝酸銀也已經(jīng)完全反應,濾渣中一定含有的金屬是反應生成的銀和銅,向濾渣中滴加稀鹽酸無明顯現(xiàn)象產(chǎn)生,說明濾渣中不含有Mg、Al、Zn、Fe;無色濾液中含有的陰離子是硝酸根離子,可以表示為N。答案:(1)鐵(2)銀、銅N

【答題指導】金屬與酸反應圖象題的解題技巧(1)分析金屬與酸反應的氫氣質量-時間圖象需要注意兩方面的信息。①開始階段產(chǎn)生氫氣的速率。這反映在坐標圖中的傾斜線上。傾斜線與橫坐標軸所成夾角的角度越大,表示金屬與酸反應的速率越大。由于影響金屬與酸反應速率的因素主要是金屬的活動性,因此產(chǎn)生氫氣的速率越大,說明金屬活動性越強。②反應結束時得到氫氣的質量。這反映在坐標圖中的水平線上。水平線越高,說明反應后生成的氫氣越多,常見等質量的四種金屬鎂、鋁、鐵、鋅分別與足量酸完全反應生成H2的質量由多到少為Al>Mg>Fe>Zn。(2)等質量的不同金屬與足量酸反應產(chǎn)生氫氣質量的計算式:氫氣質量=?？键c二金屬活動性順序【示范題3】(2017·臨沂中考)有X、Y、Z三種金屬,X在常溫下就能與氧氣反應,Y、Z在常溫下幾乎不與氧氣反應;如果把Y和Z分別放入硝酸銀溶液中,過一會兒,在Z表面有銀析出,而Y沒有變化。根據(jù)以上實驗事實,判斷X、Y、Z三種金屬的活動性由強到弱的順序正確的是 (

)A.X

Y

Z B.X

Z

YC.Y

Z

X D.Z

Y

X【解析】選B。本題主要考查金屬的化學性質。X在常溫下就能與氧氣反應,說明X的金屬活動性最強,把Y和Z分別放入硝酸銀溶液中,Z表面有銀析出,說明金屬活動性比銀強,Y沒有變化,說明金屬活動性比銀弱?！敬痤}指導】判斷金屬活動性順序的三種方法1.反應難易程度:2.前置后:甲能置換出乙,或甲放入乙的鹽溶液中,甲表面有乙析出,說明甲比乙活潑。3.取中間:考點三鐵的銹蝕與防護【示范題4】(2017·福建中考)下列四支試管中鐵釘銹蝕最快的是 (

)【解析】選D。鐵生銹的條件是鐵與氧氣、水同時接觸。A、B中缺少氧氣,不易生銹;C中同時與水、氧氣接觸,易生銹;D中氯化鈉能加快鐵的生銹。1.理解鐵生銹的條件:鐵生銹是鐵與氧氣、水等物質相互作用,發(fā)生的一系列復雜化學反應,鋼鐵的純度、環(huán)境的溫度、濕度和酸堿性等也是影響鋼鐵銹蝕的因素。2.防止鐵制品生銹:(1)原理:使鐵制品隔絕空氣或水。(2)方法:①保持鐵制品的清潔和干燥;②在鐵制品表面涂一層保護膜,如鍍鋁;③改變鐵制品的內部結構。實驗一氧化碳還原氧化鐵的實驗探究1.必記基礎知識:(1)實驗裝置。(2)原理。在高溫條件下,用還原劑CO將鐵從鐵礦石中還原出來。發(fā)生反應的化學方程式為______________________。(3)現(xiàn)象。玻璃管中的紅棕色固體變?yōu)開____;試管內澄清的石灰水_______;導管口產(chǎn)生_________。高溫====3CO+Fe2O32Fe+3CO2黑色變渾濁藍色火焰(4)步驟。實驗開始先___________再_____;實驗結束先__________繼續(xù)_____________,至試管冷卻。通一氧化碳加熱停止加熱通入一氧化碳2.問題探究:(1)裝置末端酒精燈的作用是什么?能否用其他的實驗用品代替酒精燈?提示:酒精燈的作用是將尾氣中的一氧化碳燃燒掉,防止直接排入空氣造成空氣污染?？梢栽趯Ч芸谔幖右粋€氣球,將尾氣收集后集中處理。(2)實驗開始時,為什么通入CO前先點燃裝置右側的酒精燈,通入CO后再用酒精噴燈加熱裝有氧化鐵的玻璃管?提示:在通入CO前先點燃右側的酒精燈,是為了防止CO污染空氣;在點燃酒精噴燈前先通入CO排盡裝置內的空氣,目的是防止玻璃管加熱時發(fā)生爆炸。(3)實驗完成后,為什么先停止加熱,然后停止通入CO氣體,最后再熄滅右側酒精燈?提示:①防止因玻璃管冷卻造成內部氣壓變小,試管內的液體倒流將玻璃管炸裂;②防止生成的鐵被空氣中的氧氣氧化;③防止CO污染空氣。【示范題】(2017·濱州中考)某化學興趣小組利用如圖裝置進行實驗,探究工業(yè)煉鐵的化學原理,試按要求填空:(1)硬質玻璃管中觀察到的現(xiàn)象是_______,

寫出一氧化碳和氧化鐵反應的化學方程式_______。

(2)實驗中首先通入一氧化碳的目的是__