資源簡介

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必備知識
方法技巧
知識1　金屬材料與金屬資源
一、金屬材料
1.金屬材料的分類
2.金屬的物理性質
在常溫下,除汞呈液態外,其他金屬都呈固態。通常金屬都帶有金屬光澤,具有良好的導電性、導熱性、延展性。大多數金屬為銀白色,金為黃色,銅為紫紅色。
3.合金
⑴合金是由一種金屬跟其他金屬(或非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質,合金是一種混合
物。
⑵合金的硬度一般大于組成它的純金屬,熔點一般低于組成它的純金屬,抗腐蝕性一般強于組成它
的純金屬。
⑶常見的鐵合金有鋼和生鐵,二者的主要區別是碳的含量不同,生鐵的含碳量更高。
二、金屬資源
1.金屬冶煉
金屬冶煉是把金屬從化合態變為游離態的過程。用碳、一氧化碳、氫氣等還原劑與金屬氧化物
在高溫下發生還原反應,獲得金屬單質。
2.鐵的冶煉
⑴工業煉鐵
①原料:鐵礦石(赤鐵礦、磁鐵礦、菱鐵礦等)、焦炭、石灰石、空氣。
②原理:C+O2 CO2
C+CO2 2CO
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2(用赤鐵礦)
4CO+Fe3O4 3Fe+4CO2(用磁鐵礦)
⑵實驗室模擬煉鐵實驗裝置
①現象:紅棕色粉末變成黑色,澄清石灰水變渾濁,尾氣燃燒火焰呈藍色。
②操作要點:先通CO,后加熱;反應完畢后,先停止加熱,直到裝置冷卻后再停止通CO。
3.有關含雜質物質的計算
⑴先把含雜質物質的質量換算成純凈物的質量。
⑵再將純凈物的質量代入化學方程式中計算。
⑶純凈物和含雜質物質的質量換算公式:
純凈物的質量=含雜質物質的質量×a%
a%——純凈物在含雜質物質中的質量分數
4.鐵的銹蝕條件及防銹的方法
⑴鐵的銹蝕條件:鐵與氧氣和水同時接觸。
⑵防銹的方法
①鐵制品隔絕空氣。如涂上一層保護膜(刷油漆、涂凡士林、烤藍等)。
②鐵制品隔絕水。如表面保持干燥等。
③改變鐵制品的內部結構,制成合金。如制成不銹鋼等。
知識2　金屬的化學性質與應用
1.金屬的化學性質
反應 實例 現象
金屬與氧氣反應 2Mg+O2 2MgO 放熱,發出耀眼的白光,生成白色固體
2Cu+O2 2CuO 紅色固體表面變黑
金屬與鹽酸、硫酸反應 Fe+2HCl FeCl2+H2↑ 產生氣泡,溶液變成淺綠色
Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑ 產生氣泡
金屬與某些鹽溶液反應 Fe+CuSO4 Cu+FeSO4 鐵表面出現紅色固體,溶液逐漸變綠
Cu+2AgNO3 Cu(NO3)2+2Ag 銅表面出現銀白色固體,溶液逐漸變藍
2.金屬與酸、鹽溶液的反應規律和反應前后的質量變化
金屬+酸 鹽+氫氣 金屬+鹽 新金屬+新鹽
金屬(金屬活動性順序中) “氫前可置換,氫后不能換” “前金換后金,后金不能換前金”(K、Ca、Na除外)
鐵與酸或鹽溶液發生置換反應均生成亞鐵鹽 酸或鹽 選用稀硫酸或稀鹽酸,不能用濃硫酸、硝酸,一般不用濃鹽酸(易揮發) 鹽必須可溶
反應后溶液質量增大,增大的質量等于反應的金屬的質量減去生成的氫氣的質量。如Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑,當有56 g鐵參加反應時,生成2 g氫氣,則溶液質量增大了56 g-2 g=54 g 金屬與鹽溶液反應后,溶液質量可能增大,也可能減小。如Fe+Cu-SO4 FeSO4+Cu,當有56 g 鐵參加反應時,生成64 g銅,反應后溶液的質量減小了64 g-56 g=8 g
3.比較三種金屬的活動性強弱(以探究Zn、Cu、Ag的金屬活動性強弱為例)
【方法一】“兩金夾一鹽”:將活動性最強和最弱的兩種金屬單質分別加入活動性排在中間的金
屬的可溶性鹽溶液中。如選用鋅片和銀片分別放入CuSO4溶液中,觀察到鋅片表面有紫紅色的固
體出現,銀片表面無明顯現象,證明金屬活動性:Zn>Cu>Ag。
【方法二】“兩鹽夾一金”:將活動性排在中間的金屬單質分別加入活動性最強和最弱的兩種金
屬的可溶性鹽溶液中。如選用Zn(NO3)2溶液和AgNO3溶液,然后將銅絲分別伸入兩溶液中,觀察到
伸入氯化鋅溶液中的銅絲無明顯現象,伸入硝酸銀溶液中的銅絲表面有銀白色固體出現,證明金屬
活動性:Zn>Cu>Ag。
【方法三】“兩單一液加一酸”:先取活動性最強和居中的金屬單質,再取另一種金屬的鹽溶液,
外加一種酸(稀鹽酸或稀硫酸均可),該方法不適用于三種金屬均為氫后金屬的活動性強弱的比較。如先取Zn片、Cu絲和稀鹽酸驗證Zn和Cu的活動性順序,然后取AgNO3溶液,將Cu絲插入其中
驗證Cu和Ag的活動性順序。
金屬與鹽的混合溶液反應前后濾渣、濾液成分判定
重點難點突破
例:將鐵粉不斷加入硝酸銅、硝酸銀、硝酸鋅的混合溶液中,由于鋅比鐵活潑,鐵粉不與硝酸鋅發
生反應,因此濾液中一定含有硝酸鋅,濾渣中一定不含金屬鋅;根據“優先反應”規律(遠距離先置
換),無論鐵粉的量是多少,鐵粉首先與硝酸銀發生反應,硝酸銀反應完全后,若鐵粉有剩余,再與硝
酸銅發生反應。最終剩余物的成分與加入鐵粉的量有關。具體分析如圖:
鐵粉的量(持續加入) 濾渣成分 濾液成分(不考慮水)
⑴Ag ⑵Ag ⑶Ag,Cu ⑷Ag,Cu ⑸Ag,Cu,Fe ⑴Zn2+,Fe2+,Cu2+,Ag+,NO3－
⑵Zn2+,Fe2+,Cu2+,NO3－
⑶Zn2+,Fe2+,Cu2+,NO3－
⑷Zn2+,Fe2+,NO3－
⑸Zn2+,Fe2+,NO3－
方法　金屬與酸反應生成氫氣的圖像題的解題方法
一、氫氣質量與反應時間關系圖
1.等質量氫圖
⑴可表示產生氫氣的快慢:金屬活動性越強,傾斜度越大,產生氫氣越快。
⑵產生等質量氫氣的情況
①足量的金屬與等質量、等濃度的同種酸反應。
②酸足量,投放的金屬與酸反應產生氫氣的質量恰好完全相同,如將2.4 g鎂、1.8 g鋁、6.5 g鋅、5.6 g 鐵分別投入足量的稀鹽酸中,充分反應后產生氫氣的質量均為0.2 g。
2.等質不等價金屬圖
該圖像表示等質量的4種金屬分別與足量稀鹽酸反應時,產生氫氣質量與反應時間的關系。
①曲線傾斜度越大,表示反應速率越快,金屬的活動性越強;
②曲線“平臺”越高,表示產生的氫氣越多;
③生成物中金屬元素化合價相同時,相對原子質量越小,完全反應時生成氫氣越多。
二、氫氣質量與金屬質量關系圖
該圖像表示向足量等濃度的稀鹽酸中分別加入鎂、鋁、鋅、鐵,金屬的質量與產生氫氣質量的關系。
三、氫氣質量與酸的質量關系圖
該圖像表示向等質量的鎂、鋁、鋅、鐵中分別加入等濃度的稀鹽酸時,酸的質量與生成氫氣質量的關系。
例　等質量的三種不同的金屬X、Y、M,分別和足量的溶質質量分數相同的稀硫酸反應,生成
XSO4、YSO4、MSO4,產生氫氣的質量與反應時間的關系如圖所示,回答:
(1)三種金屬的活動性順序由強到弱是　　　　 。
(2)三種金屬的相對原子質量由大到小是　　　　 。
(3)若X代表Fe,寫出它跟稀硫酸反應的化學方程式:　　　　　　　　　　　　 。
5·3追問
(4)所得溶液的質量由大到小的順序是　　　　　　　　　　 。
M>Y>X
Y>X>M
Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑
M>X>Y

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