資源簡介

(共49張PPT)
第八單元 金屬和金屬材料
考點(diǎn)整合及綜合訓(xùn)練
中考集訓(xùn)系列
1. 金屬材料：金屬材料包括金屬與合金，如金、銀、銅、黃銅、硬鋁、鋼都是金屬材料。
考點(diǎn) 金屬、合金的物理性質(zhì)與用途
1
2. 金屬的物理性質(zhì)主要表現(xiàn)為：顏色、狀態(tài)、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、硬度、密度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性等。金屬的物理共性有——具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性，有些金屬具有特性——汞的熔點(diǎn)最低，在常溫下為液體，銅為紫紅色，金為黃色，鎢的熔點(diǎn)最高，銀的導(dǎo)電性最好，鉻的硬度最大，鋁的密度較小。
3. 物質(zhì)的性質(zhì)與用途：物質(zhì)的用途主要由物質(zhì)的性質(zhì)來決定，但在考慮物質(zhì)的用途時(shí)，還需要考慮價(jià)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。如(1)銅、鋁——電線——導(dǎo)電性好、價(jià)格適中；(2)鎢——燈絲——熔點(diǎn)高；(3)鉻——電鍍——硬度大、耐腐蝕；(4)金、銀——裝飾品——具有美麗的金屬光澤；(5)鐵——菜刀、鐮刀、錘子等——硬度大；(6)鋁——“銀粉”、鋁箔紙——延展性好、耐腐蝕等。
4. 合金：(1)由一種金屬與其他的金屬或非金屬熔合后形成的具有金屬特征的物質(zhì)。合金是混合物，其中的各成分以單質(zhì)的形式存在，合金中一定含有金屬，可能含有非金屬。
(2)合金的硬度一般比組成它的純金屬的硬度大，抗腐蝕性強(qiáng)；合金的熔點(diǎn)一般比組成它的純金屬的熔點(diǎn)低。
(3)生鐵和鋼是鐵的合金，由于兩者的含碳量不同，導(dǎo)致性能不同；鈦和鈦合金被認(rèn)為是21世紀(jì)的重要金屬材料，鈦合金與人體具有良好的“相容性”，可用來制人造骨。
1. 金屬＋氧氣→金屬氧化物
(1)在常溫下能與空氣中的氧氣反應(yīng)：
4Al＋3O2===2Al2O3　鋁能與空氣中的氧氣反應(yīng)，其表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，從而阻止鋁進(jìn)一步被氧化。
考點(diǎn) 金屬的化學(xué)性質(zhì)
2
(2)在一定條件下與氧氣反應(yīng)：
3Fe＋2O2=====Fe3O4；2Cu＋O2=====2CuO；2Mg＋O2=====2MgO
(3)有的金屬不能與氧氣反應(yīng)，如金即使在高溫條件下也不能與氧氣反應(yīng)，即“真金不怕火煉”。
點(diǎn)燃
△
點(diǎn)燃
2. 金屬＋酸→氫氣＋鹽
反應(yīng)條件：①在金屬活動(dòng)性順序里，位于氫前的金屬；②酸為稀鹽酸、稀硫酸，不能用強(qiáng)氧化性酸，如濃硫酸、硝酸。
物質(zhì) 稀鹽酸 稀硫酸
鎂 Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ Mg＋H2SO4=== MgSO4＋H2↑
鋁 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋3H2SO4=== Al2(SO4)3＋3H2↑
鋅 Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ Zn＋H2SO4=== ZnSO4＋H2↑
鐵 Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
注意：
(1)鐵與稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)時(shí)，溶液顏色會變化，得到淺綠色溶液(FeCl2或FeSO4溶液)；
(2)鎂與酸反應(yīng)時(shí)有明顯的放熱現(xiàn)象，且反應(yīng)劇烈；
(3)相同條件下，金屬活動(dòng)性越強(qiáng)，與酸的反應(yīng)速率越快。實(shí)驗(yàn)室制取氫氣時(shí)，選用反應(yīng)速率適中的鋅。
3. 金屬＋鹽→另一種金屬＋另一種鹽
反應(yīng)條件：①“前置換后”——在金屬活動(dòng)性順序里，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)；
②“鹽可溶”——參加反應(yīng)的鹽需溶于水，如氯化銀不溶于水，不能與金屬反應(yīng)。
反應(yīng)規(guī)律：(1)活動(dòng)性強(qiáng)的金屬置換出活動(dòng)性弱的金屬,如Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2,Mg＋FeSO4===Fe＋MgSO4。
(2)一種(或多種金屬)與多種(或一種)鹽溶液混合，金屬活動(dòng)性差別越大，越先反應(yīng)。如Fe加入AgNO3、Cu(NO3)2的混合溶液中，F(xiàn)e先與AgNO3反應(yīng)，后與Cu(NO3)2反應(yīng)，Mg、Cu加入AgNO3溶液中，Mg先反應(yīng)，Cu后反應(yīng)。
(3)根據(jù)現(xiàn)象來判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度，即是恰好完全反應(yīng)，還是部分反應(yīng)。
常見的反應(yīng)：
(1)濕法煉銅：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4。
(2)氫后金屬參加的反應(yīng)：Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2。
1. 定義：一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)與另一種化合物的反應(yīng)。
2. 特點(diǎn)：反應(yīng)物與生成物均為一種單質(zhì)與一種化合物，有單質(zhì)和化合物參加或有單質(zhì)和化合物生成的反應(yīng)不一定是置換反應(yīng)；置換反應(yīng)中一定有元素的化合價(jià)發(fā)生變化。
考點(diǎn) 置換反應(yīng)
3
3. 常見類型：
(1)金屬與酸反應(yīng)生成氫氣：如Zn＋H2SO4=== ZnSO4＋H2↑。
(2)金屬與鹽溶液反應(yīng)生成金屬：如Fe＋2AgNO3 ===2Ag＋Fe(NO3)2。
(3)還原性單質(zhì)(C、H2)與金屬氧化物反應(yīng)生成金屬：如C＋2CuO=====2Cu＋CO2↑；H2＋CuO====Cu＋H2O，注意CO＋CuO====Cu＋CO2不屬于置換反應(yīng)。
高溫
△
△
地球上的金屬資源廣泛存在于地殼和海洋中，大多數(shù)以化合物的形式存在，少數(shù)不活潑的金屬以單質(zhì)的形式存在，如金、銀。
1. 工業(yè)煉鐵
(1)設(shè)備：高爐。
考點(diǎn) 金屬資源的利用和保護(hù)
4
(2)原料：鐵礦石(赤鐵礦或磁鐵礦)、焦炭、石灰石、空氣。
(3)反應(yīng)原理(以赤鐵礦和磁鐵礦為例)。
3CO＋Fe2O3=====2Fe＋3CO2 Fe3O4＋4CO=====3Fe＋4CO2
(4)石灰石的主要作用：將礦石中的二氧化硅(SiO2)轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣(CaSiO3)；焦炭的作用是燃燒放出熱量，升高爐溫及生成還原劑CO。煉鐵的還原劑不是焦炭而是CO。
(5)產(chǎn)品：是生鐵而不是純鐵。
高溫
高溫
2. 鐵生銹
(1)探究實(shí)驗(yàn)
注：②中用到的水是煮沸后迅速冷卻的蒸餾水；植物油起隔絕空氣的作用
現(xiàn)象：①中鐵釘與水接觸的地方(即b處)先出現(xiàn)銹跡，②③中鐵釘無明顯變化。
~~~~~
結(jié)論：①③對比說明鐵生銹需要H2O，①②對比說明鐵生銹需要氧氣，因此鐵生銹實(shí)質(zhì)是鐵與氧氣、水共同作用的結(jié)果。
注意：鐵銹疏松，應(yīng)及時(shí)除去。鋁制品表面形成的氧化膜致密，可阻止內(nèi)部的鋁與氧氣接觸，不可打磨除去。
(2)防銹措施：保持鐵制品表面的干燥和潔凈；通過刷漆、涂油、電鍍等方法隔絕空氣和水；改變內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)(如制成不銹鋼)等。
~~~~~
3. 金屬資源的保護(hù)措施
(1)防止金屬腐蝕。　　　　　　(2)回收利用廢舊金屬。
(3)有計(jì)劃、合理地開采礦物。 (4)尋找金屬的替代品。
1. 金屬活動(dòng)性順序的作用：金屬活動(dòng)性順序可用來比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱(從左至右活動(dòng)性逐漸減弱)；可用來判斷金屬能否與酸發(fā)生置換反應(yīng)(氫前金屬才能置換酸中氫)；判斷金屬與鹽溶液能否發(fā)生反應(yīng)及反應(yīng)的先后順序。
考點(diǎn) 金屬活動(dòng)性順序的作用及比較
5
2. 比較金屬活動(dòng)性順序常見的思路：
(1)金屬與氧氣反應(yīng)：在相同條件下，比較反應(yīng)的難易程度和劇烈程度；
(2)金屬與酸反應(yīng)：在相同條件下，比較金屬能否與酸反應(yīng)及反應(yīng)的劇烈程度；
(3)金屬與鹽溶液：觀察能否發(fā)生反應(yīng)。
1. [2023·臨沂]下列關(guān)于金屬和金屬材料的說法中錯(cuò)誤的是(　　)
A. 常溫下金屬都是固體，有金屬光澤，呈銀白色
B. 在鐵制品表面采取涂油、刷漆等措施，防止鐵制品生銹
C. 鋁制品應(yīng)用廣泛，鋁是地殼中含量最多的金屬元素
D. 有計(jì)劃、合理地開采礦物是保護(hù)金屬資源的有效途徑
針 對 訓(xùn) 練
A
【點(diǎn)撥】常溫下汞是液體，有些金屬不是銀白色的，A錯(cuò)誤。
2. [2023·內(nèi)江]金屬材料在人類活動(dòng)中有著廣泛的應(yīng)用。下列有關(guān)說法正確的是(　　)
A. 合金中只含金屬元素
B. 金能壓成很薄的片，說明金的熔點(diǎn)高
C. 在鐵欄桿表面涂油漆，可減緩鋼鐵的銹蝕
D. 鐵能從ZnSO4、CuSO4的溶液中置換出鋅和銅
C
【點(diǎn)撥】
合金中不是只含金屬元素，還可能含有非金屬元素，A錯(cuò)誤；金能壓成很薄的片，說明金具有良好的延展性，B錯(cuò)誤；在鐵欄桿表面涂油漆，隔絕氧氣和水，可減緩鋼鐵的銹蝕，C正確；鐵能置換出CuSO4溶液中的銅，不能置換出ZnSO4溶液中的鋅，D錯(cuò)誤。
3. [2023·張家界]金和黃銅(銅鋅合金)是生活中常見的物質(zhì)，下列試劑或方法不能將其區(qū)分的是(　　)
A. 稀硫酸 B. 硝酸銀溶液
C. 觀察顏色 D. 灼燒
C
4. [2023·永州]三種金屬X、Y、Z相互之間的反應(yīng)關(guān)系如下：
①Y＋H2SO4===YSO4＋H2↑，Z和H2SO4不反應(yīng)；
②Z＋2XNO3===Z(NO3)2＋2X。
則X、Y、Z的金屬活動(dòng)性順序?yàn)?　　)
A. X＞Y＞Z B. X＞Z＞Y
C. Y＞X＞Z D. Y＞Z＞X
D
【點(diǎn)撥】
①Y＋H2SO4===YSO4＋H2↑，Z和H2SO4不反應(yīng)，說明金屬活動(dòng)性：Y＞Z；②Z＋2XNO3==== Z(NO3)2＋2X，說明金屬活動(dòng)性：Z＞X。則X、Y、Z的金屬活動(dòng)性順序?yàn)閅＞Z＞X。
5. [2023·郴州] 下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)或結(jié)論正確的是(　　)
A. 大小和體積都相同的鋅片、鐵片，分別加入等濃度的稀硫酸中，反應(yīng)劇烈程度：鋅片＜鐵片
B. 鐵與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：Fe＋2HCl=== FeCl2＋H2↑
C. 將一根潔凈的銅絲浸入硫酸鋁溶液中，一段時(shí)間后，銅絲表面有鋁析出
D. 消防隊(duì)員用高壓水槍滅火，此舉依據(jù)的滅火原理是降低可燃物的著火點(diǎn)
B
【點(diǎn)撥】
鋅的金屬活動(dòng)性比鐵強(qiáng)，反應(yīng)劇烈程度：鋅片＞鐵片，A 錯(cuò)誤；鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，B正確；銅的金屬活動(dòng)性比鋁弱，一段時(shí)間后，銅絲表面無明顯現(xiàn)象，C 錯(cuò)誤；消防隊(duì)員用高壓水槍滅火的原理是使溫度降到可燃物著火點(diǎn)以下，D錯(cuò)誤。
6. [2023·綏化]向Cu(NO3)2、AgNO3的混合溶液中，加入一定質(zhì)量的Zn粉和Fe粉的混合物。充分反應(yīng)后過濾，得到濾渣和無色濾液。則下列分析正確的是(　　)
A. 濾渣中一定有Ag、Cu、Fe，可能有Zn
B. 濾渣中一定有Ag、Cu，可能有Fe
C. 濾液中一定有Zn(NO3)2，可能有AgNO3
D. 濾液中一定有Zn(NO3)2，可能有Fe(NO3)2
A
【點(diǎn)撥】
由金屬活動(dòng)性Zn＞Fe＞Cu＞Ag知，向Cu(NO3)2、AgNO3的混合溶液中，加入一定質(zhì)量的Zn粉和Fe粉的混合物，鋅先與AgNO3溶液反應(yīng)再與硝酸銅反應(yīng)；鋅粉反應(yīng)完后，若AgNO3、Cu(NO3)2有剩余，鐵才能與AgNO3溶液、硝酸銅溶液反應(yīng)，生成的硝酸亞鐵溶液顯淺綠色。
充分反應(yīng)后過濾，得到濾渣和無色濾液，說明濾液中不含硝酸銅、硝酸亞鐵，說明鐵沒有參加反應(yīng)，鋅可能過量，也可能和硝酸銅恰好完全反應(yīng)，則濾渣中一定有Ag、Cu、Fe，可能有Zn，A正確；由A選項(xiàng)的分析知，濾渣中一定含有鐵，B錯(cuò)誤；濾液中一定有Zn(NO3)2，不可能有AgNO3，C錯(cuò)誤；濾液中一定有Zn(NO3)2，硝酸亞鐵溶液顯淺綠色，不可能有Fe(NO3)2，D錯(cuò)誤。
7. [2023·無錫]用如圖所示裝置探究銅生銹的條件，一個(gè)月后發(fā)現(xiàn)銅絲未生銹。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A. 金屬的銹蝕是金屬由單質(zhì)變成化合物的過程
B. 在潮濕的空氣中，鋁比鐵耐腐蝕
C. 在有氧氣和水的條件下，銅比鐵易生銹
D. 銅生銹可能與空氣中的O2、H2O和CO2有關(guān)
C
【點(diǎn)撥】金屬的銹蝕是金屬與空氣中的物質(zhì)反應(yīng)的過程，該過程中金屬由單質(zhì)變成化合物，A項(xiàng)正確；在潮濕的空氣中，鋁比鐵耐腐蝕，是因?yàn)殇X與空氣中的氧氣反應(yīng)生成結(jié)構(gòu)致密的氧化鋁薄膜，對內(nèi)部的鋁起保護(hù)作用，而鐵銹是一種結(jié)構(gòu)疏松的物質(zhì)，鐵表面生銹后內(nèi)部的鐵銹蝕更快，B項(xiàng)正確；實(shí)驗(yàn)中銅與氧氣和水接觸，一個(gè)月后未生銹，說明在有氧氣和水的條件下，銅不易生銹，C項(xiàng)錯(cuò)誤；氫氧化鈉能吸收空氣中的二氧化碳，實(shí)驗(yàn)中銅接觸水和氧氣不易生銹，由此說明銅生銹可能與空氣中的氧氣、水、二氧化碳有關(guān)，D項(xiàng)正確。
8. [2023·湘西]為驗(yàn)證鐵、銅、銀的金屬活動(dòng)性順序，某同學(xué)設(shè)計(jì)了以下四組實(shí)驗(yàn)。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A. 通過實(shí)驗(yàn)①、②，能驗(yàn)證金屬活動(dòng)性：Fe＞Cu
B. 通過實(shí)驗(yàn)①、②、③，能驗(yàn)證金屬活動(dòng)性：Fe＞Cu＞Ag
B
C. 實(shí)驗(yàn)④中若X為Cu，Y為FeSO4，則能驗(yàn)證金屬活動(dòng)性：Fe＞Cu
D. 實(shí)驗(yàn)④中若X為Cu，Y為AgNO3，則能驗(yàn)證金屬活動(dòng)性：Cu＞Ag
9. [中考·眉山]金屬制品與我們的日常生活密不可分。
(1)有鋁、鋅、銅三種金屬，其中不能與稀硫酸發(fā)生反應(yīng)的是____________。
(2)鋁的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，但鋁制品具有很好的抗腐蝕性能，其原因是鋁表面容易形成_________________________。
銅(或Cu)
致密的氧化鋁保護(hù)膜
(3)為驗(yàn)證Zn、Cu、Ag三種金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱，某同學(xué)選用如下試劑組進(jìn)行驗(yàn)證，其中不合理的一組是_____(填序號)。
①Zn、CuSO4溶液、Ag ②ZnSO4溶液、Cu、AgNO3溶液 ③Zn、Cu、AgNO3溶液
(4)由所學(xué)知識可知，活動(dòng)性Fe＞Cu，F(xiàn)e＋CuSO4===FeSO4＋Cu。非金屬與金屬類似，活潑性Cl2＞Br2＞I2，請寫出將Cl2通入NaBr溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________。
③
Cl2＋2NaBr===Br2＋2NaCl
10. [2023·貴州]金屬材料在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛。
(1)高鐵電傳輸系統(tǒng)的材料主要含銅，是利用了銅良好的________性。
導(dǎo)電
(2)高鐵軌道、車廂、附屬設(shè)施使用了大量的鐵合金和鋁合金。小組同學(xué)探究合金中金屬的化學(xué)性質(zhì)。
【實(shí)驗(yàn)一】在分別裝有相同質(zhì)量、相同大小和外形的Cu、Fe、Al和Mg的四只燒杯中，加入相同質(zhì)量溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7. 3%的鹽酸，如圖1所示。
①證明金屬活動(dòng)性Fe＞Cu的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是____________________________________________________________________，反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________。
甲燒杯中無明顯現(xiàn)象，乙燒杯中有氣泡產(chǎn)生，溶液由無色變成淺綠色
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
②在丙、丁燒杯中，使用溫度傳感器，測得反應(yīng)過程中溫度的變化曲線如圖2所示，據(jù)圖分析可知，金屬活動(dòng)性Mg＞Al，其理由是__________________________
________________________。
鎂完全反應(yīng)所需的時(shí)間小于鋁完全反應(yīng)所需的時(shí)間　
【實(shí)驗(yàn)二】把一定質(zhì)量的Al放入剛反應(yīng)結(jié)束的乙燒杯中，觀察現(xiàn)象，得出結(jié)論：金屬活動(dòng)性Al＞Fe。
③分析實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二，下列說法正確的是___________。
A. 由實(shí)驗(yàn)一、二可知，金屬活動(dòng)性 Mg＞Al＞Fe＞Cu
B. 實(shí)驗(yàn)二反應(yīng)后所得溶液中一定有 AlCl3
C. 實(shí)驗(yàn)二充分反應(yīng)后，所得溶液質(zhì)量一定變小
D. 實(shí)驗(yàn)一，若丁中固體有剩余，則丙、丁中參加反應(yīng)的鹽酸的質(zhì)量相等
A、B、D
(3)某鋁合金可能含有Al、Mg、Cu中的兩種或三種。現(xiàn)提供n g樣品和足量的稀鹽酸，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定該鋁合金的成分，寫出依據(jù)實(shí)驗(yàn)獲取的證據(jù)和合金可能的成分_____________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________。
取n g鋁合金樣品于試管中，加入足量的稀鹽酸，充分反應(yīng)后，若固體全部溶解，則鋁合金中含有Al、Mg，若有未溶解的紅色固體，則鋁合金中含有Al、Mg、Cu或Al、Cu
(4)目前，鐵是使用量最大的金屬。寫出工業(yè)上用赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)和CO反應(yīng)生成Fe的化學(xué)方程式________________________________。
3CO＋Fe2O3=====2Fe＋3CO2
高溫
【點(diǎn)撥】
(2)①證明金屬活動(dòng)性Fe＞Cu的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是甲燒杯中無明顯現(xiàn)象，乙燒杯中有氣泡產(chǎn)生，溶液由無色變成淺綠色，鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，據(jù)此書寫化學(xué)方程式；②Mg、Al與鹽酸反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，溫度最高時(shí)，就是恰好完全反應(yīng)時(shí)，由圖2可知，鎂完全反應(yīng)所需的時(shí)間小于鋁完全反應(yīng)所需的時(shí)間，說明鎂的反應(yīng)速率大于鋁，則金屬活動(dòng)性Mg＞Al；
③由實(shí)驗(yàn)一可知，金屬活動(dòng)性 Fe＞Cu，Mg＞Al，由實(shí)驗(yàn)二可知，金屬活動(dòng)性Al＞Fe，則金屬活動(dòng)性Mg＞Al＞Fe＞Cu，A正確；實(shí)驗(yàn)二，把一定質(zhì)量的Al放入剛反應(yīng)結(jié)束的乙燒杯中，鋁與鹽酸或氯化亞鐵溶液反應(yīng)會生成氯化鋁，則反應(yīng)后所得溶液中一定有AlCl3，B正確；實(shí)驗(yàn)二中鹽酸有剩余時(shí)，鋁與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和氫氣，溶液的質(zhì)量增大，故充分反應(yīng)后，溶液的質(zhì)量不一定減小，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)一，若丁中固體有剩余，則丙中固體也一定有剩余，說明加入的鹽酸都已完全反應(yīng)，則丙、丁中參加反應(yīng)的鹽酸的質(zhì)量相等， D正確。
(3)加入足量的稀鹽酸，充分反應(yīng)后，若固體全部溶解，則鋁合金中含有Al、Mg，若有未溶解的紅色固體，則鋁合金中含有Al、Mg、Cu或Al、Cu。(4)一氧化碳與氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳，據(jù)此書寫化學(xué)方程式。

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