中考化学一轮复习备考方案专题六金属和金属材料

专题六 金属和金属材料 知识梳理 考点一 金属材料 1、金属材料的分类 纯金属 金属材料 铁合金 合金 其他合金 2、金属之最 银：导电、导热性最好的金属； 铝：地壳中含量最高的金属元素； 钙：人体中含量最高的金属元素； 钨：熔点最高的金属；汞：熔点最低的金属； 锇：密度最大的金属；锂：密度最小的金属。 铬：硬度最高的金属； 3、金属的物理性质 （1）共性：常温下，多数金属为银白色固体，通常金属都带有金属光泽，密度较大，熔点 较高，具有良好的导热性 、导电性、延展性，机械强度大 （2）特性：铜呈紫红色，金呈黄色，汞为液体 4、合金 （1）合金是由一种金属跟其他金属（或非金属）熔合而成的具有金属特性的物质，合金是 一种混合物。 （2）合金的硬度一般大于组成它的纯金属，合金的熔点一般低于组成它的纯金属，合金的 抗腐蚀性一般强于组成它的纯金属。 （3）常见的合金有铁合金、铝合金、铜合金、钛合金等 ①铁合金：生铁、钢（两者性能差异原因是含碳量不同） 类别 含碳量 含杂质 （硫、磷等） 机械性能 机械加工 生铁 2~4.3% 多 硬而脆 可铸不可锻 钢 0.03~2% 少 硬而韧、有弹性、 良好的延展性 可铸、可锻 ②钛合金：熔点高，密度小，可塑性好，易加工，抗腐蚀性能好，与人体有很好的“相容 性”。 5、金属的用途 由金属本身的性质、价格、资源、是否美观、 使用是否便利、是否便于回收和环保等 因素决定。 考点二 金属的化学性质 1、金属的化学性质 反应 实例 说明 备注 与氧气反 应 2Mg+O2 2MgO 4Al+3O2 2Al2O3 3Fe+2O2 Fe3O4 2Cu+O2 2CuO 大多数金属都能与氧 气反应，但反应的难易 和剧烈程度不同。镁、 铝等在常温下就能与 氧气反应，铜在加热时 能与氧气反应，铁在高 温时能在纯氧中燃烧， 金在高温时也不与氧 气反应。因此由金属与 O2 反应的难易程度，即 可确定金属的活动性 铁在纯氧中燃烧 的生成物是 Fe3O4； 铁在潮湿的空气 中生锈，主要产物 是 Fe2O3。金属+氧 气→金属氧化物 （化合反应） 与酸 反应 Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑ Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ 在金属活动性顺序里， 位于氢前面的金属能 置换出盐酸、稀硫酸中 的氢，而位于氢后面的 金属则不能；并且金属 活泼金属+酸→盐 +H2（置换反应） 2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑ 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 活动性越强，与酸反应 的速率越快（即产生 H2 的速率越快） 与金属盐 溶液反应 2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu Fe+CuSO4=FeSO4+Cu Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag 如果一种金属能将另 一种金属从其化合物 的盐溶液中置换出来， 则该金属的活动性比 另一种金属强 金属 1+盐 1→金属 2 +盐 2（置换反应） （盐 1 必须可溶； 金属 1 不能为 K、 Ca、Na） 2、金属活动性顺序 （１） 金属活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性逐渐减弱 （2）金属活动性规律 a.在金属活动性顺序里，金属位置越靠前，其金属活动性就越强。 b.在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢（酸中的 氢）。 c.在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换 出来。 d.一种金属若同时与几种盐溶液反应，遵循“远距离的先置换”的规律，如 Fe 粉加入 CuSO4 和 AgNO3 的混合溶液中时，Fe 先置换出 Ag 后置换出 Cu;几种金属若同时与一种盐溶液 反应，也遵循“远距离的先置换”的规律，如向 AgNO3 溶液中加 Cu-Zn 合金，Zn 先与 AgNO3 溶液反应，待 Zn 反应完以后，Cu 再与 AgNO3 溶液发生反应。 考点三 金属的冶炼 1、金属在自然界中的存在形式 除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余都以化合物的形式存在。常 见的铁矿石，如赤铁矿（主要成分的化学式为 Fe2O3），磁铁矿（主要成分的化学式为 Fe3O4）。 2、一氧化碳还原氧化铁 （1）实验装置 （2）实验原理：3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2↑ （3）实验步骤 操作顺序（CO 早出晚归， 酒精喷灯迟到早退） 操作原因和目的 先通一段时间纯净的 CO 排净玻璃管内的空气，以免加热时 CO 和空气 混合可能会发生爆炸 再点燃酒精喷灯，给 Fe2O3 加热 使氧化铁和一氧化碳发生反应 实验结束，先停止加热再停止通入 CO 一是防止液体倒吸； 二是防止新生成的铁在较高温度下被空气中 的氧气再次氧化 （4）实验现象 ①玻璃管内的现象：红色粉末逐渐变成黑色 ②试管中的现象：澄清石灰水变浑浊 ③最右端导管口的现象：导管口有蓝色火焰产生。 （5）实验反思 ①整个实验过程涉及的化学方程式： 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2↑ Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O 2CO+O2 2CO2 ②一氧化碳是有毒气体，本实验尾气处理方法是点燃，还可以用气囊收集。 注意： 1.此实验的加热装置为酒精喷灯，目的是提高反应温度。 2.实验的尾气处理除了可以用点燃、收集的方法外，还可以直接将导管转向酒精喷灯（既可 防止 CO 污染空气，又能充分利用尾气燃烧放出的热量，节约能源）。 如图： 3、工业炼铁 （1）原料及其作用 原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气。 ①焦炭的作用：一是生成还原剂 CO；二是提高高炉的温度 ②石灰石的作用：将矿石中的 SiO2 转变为炉渣。 ③进风口鼓入热空气的作用：增加氧气含量，提高炉温 （2）设备：高炉（如图） （3）反应原理：在高温下，利用还原剂 CO 把铁从它的化合物中还原出来。 （4）钢的冶炼 ①原料：生铁（或废钢）、空气。 ②原理：C+O2 CO2 考点四 金属的腐蚀与防护 1、铁生锈的条件：与 O2 和 H2O 同时接触。铁锈的主要成分是 Fe2O3･xH2O 2、铁生锈的条件探究 编号 ① ② ③ 条件 铁钉与 H2O 接触 铁钉与 O2 接触 铁钉与 O2、H2O 接触 实验 图示 生锈 程度 不生锈 不生锈 生锈 对比 分析 实验①③说明铁生锈一定与 O2 有关； 实验②③说明铁生锈一定与 H2O 有关； 实验①中蒸馏水煮沸后使用的原因是除去水中溶解的氧气 结论 分析对比实验①②③可知，铁生锈的条件是铁与 O2、H2O 同时接触 3、防止铁制品生锈的措施 （1）保持铁制品表面干燥、洁净； （2）在金属表面覆盖保护层，如涂油、刷漆； （3）改变金属的内部结构，如制成不锈钢等。 注意： ①铁生锈的两个条件缺一不可。 ②由于铁锈是一种疏松多孔的物质，水分子和氧分子能穿过它的空隙，不断向里层渗透，继 续跟铁反应，直到铁全部被锈蚀，故铁一旦生锈要及时除锈。铁锈的主要成分是 Fe2O3。当 铁接触易跟它反应的化学物质（如酸溶液等）时，就更容易被锈蚀。 4、保护金属资源的途径 （1）防止金属腐蚀。 （2）回收利用废旧金属。 （3）合理开采矿物。 （4）寻找金属的替代品 疑难剖析 1、金属与酸、盐溶液的反应规律及反应后溶液质量的变化 项目 金属＋酸→盐＋氢气 金属＋盐→新金属＋新盐 反 金属（金 ①金属不选 K、Ca、Na ①K、Ca、Na 与盐溶液混合，先与 应 规 律 属活动性 顺序中） ②“氢前可置换，氢后不能换”③ Fe＋酸→Fe2+＋H2↑，生成物中的铁 元素显＋２价，不显＋３价，可记 为 “铁与酸，不成三（价）” 盐溶液中的水反应生成碱，碱再与 可发生反应的盐反应，若生成的碱 与盐不反应，则得到碱和盐的混合 液，不能置换出金属 ②“前金换后金，后金不能换前 金” ③Fe＋盐 →Fe2+＋新金属，生成物 中的铁元素显＋２价，不显＋３ 价，可记为 “ 铁与盐，不成三 （价）” 酸或盐 选用稀硫酸或稀盐酸，不能用浓硫 酸、硝酸，一般不用浓盐酸（易挥 发） 盐必须可溶，如 Cu 与 AgCl 不能反 应 溶液 质量变化 反应后溶液质量增大，增大的质量 等于反应的金属的质量减去生成氢 气的质量。如 Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑， 当有５６ｇ铁参加反应时，生成２ ｇ氢气，则溶液质量增大了５６ｇ －２ｇ ＝５４ｇ 金属与盐溶液反应后，溶液质量可 能增大，也可能减小，视具体情况 而定，如 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，当 有５６ｇ铁参加反应时，生成的金 属铜为６４ｇ，反应后 溶液的质 量减小了６４ｇ－５６ｇ＝８ｇ 2、金属与盐的混合溶液反应后滤渣、滤液成分的判断 例如将铁粉不断加入硝酸铜、硝酸银、硝酸锌的混合溶液中， 由于锌比铁活泼，根据 金属与盐反应的规律可知铁不与硝酸锌 溶液发生反应，因此滤液中一定含有硝酸锌，滤渣 中一定不含金属锌；根据“优先反应” （远距离先置换）规律，无论铁的量多与少，铁首 先与硝酸银溶液发生反应，硝酸银反应完全后，若铁粉有剩余，铁才与硝酸铜溶液发生反应。 最终剩余物的成分与加入铁粉的量有关。 具体分析如下： 铁粉的量（持续加入） 滤渣成分 滤液成分 （1）Ag （2）Ag （3）Ag、Cu （4）Ag、Cu （5）Ag、Cu、Fe （1）Zn2+、 Fe2+、Cu2+、Ag+ （2）Zn2+、 Fe2+、Cu2+ （3）Zn2+、 Fe2+、Cu2+ （4）Zn2+、 Fe2+ （5）Zn2+、 Fe2+ 3、金属活动性的探究 （1）金属与氧气反应的难易程度。 实验设计：取粗细相同的金属丝在空气中（氧气中）点燃，观察现象。 判断方法：不能在空气中（氧气中）燃烧的金属活动性相对较弱 （2）金属能否与稀酸反应或反应的剧烈程度。 实验设计：取相同大小且打磨过的金属放入相同浓度的稀酸溶液中，观察现象。 判断方法：没有气泡产生的金属其活动性弱于 H；有气泡产生的金属其活动性强于 H， 且气泡产生得越快金属其活动性越强 （3）金属能否与另一金属的盐溶液反应。 实验设计：将金属放入到另一种金属的盐溶液中，观察现象。 判断方法：若 A 能置换 B，则 A 的活动性比 B 的强；若不能置换，则 A 的活动性比 B 的 弱 4、金属与酸反应生成氢气的图像题的解题方法 （1）等质量氢图 两种金属与酸反应产生氢气的质量相同，此图反映两种情况： ①酸不足，金属过量，产生的氢气质量由酸的质量决定。 ②酸足量，投放的两种金属与酸反应产生氢气的质量恰好完全相同，如 6.5ｇ锌和 5.6ｇ 铁分别投入足量的盐酸中，反应产生的氢气质量相同。 （2）等质等价金属图 如等质量的镁、铁、锌与足量的酸反应生成的金属离子的化合价都是＋２价，产生氢气的 速率和质量不同。此图反映出： ①金属越活泼，图示反应物的线越陡，如 Mg 线比 Zn 线陡，Zn 线比 Fe 线陡。 ②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。 （3）等质不等价金属图 铝、镁、锌与酸反应生成的金属离子的化合价分别为＋３、＋２、＋２，此图反映出等质 不等价金属与酸反应不仅速率不同而且产生氢气的质量与金属离子的化合价有关。可用下式 计算氢气质量： ｍ（H2 ）＝ ｍ（金属）× 化合价 相对原子质量 经典例题 考点一 金属材料 【例 1】下列各项比较中，正确的是( ) A.含碳量:生铁>钢 B.耐腐蚀性:纯铁>不锈钢 C.地壳中元素含量:铁>铝 D.熔点:青铜>铜 【例 2】合理使用金属制品很重要，下列说法不正确的是( ) A. 硫酸铜溶液不宜用铁桶来盛放 B. 使用金属制品时，尽可能避免接触酸性物质 C. 灯泡中使用钨丝是因为钨的熔点低 D. 在金属表面刷漆隔绝氧气，是防止腐蚀的有效方法 考点二 金属的化学性质 【例 3】铝在一百多年里产量得到大幅度的提高，并被广泛地使用，原因之一就是铝的抗腐 蚀性能好。铝具有良好抗腐蚀性能的原因是( ) A.铝的化学性质不活泼 B.铝不与酸、碱反应 C.铝常温下不与氧气反应 D.铝表面生成一层致密的氧化铝保护膜 【例 4】已调平的托盘天平（高灵敏度）两边各放一个等质量的烧杯，向烧杯中倒入质量相 等、质量分数也相等的足量的稀硫酸，然后在左边的烧杯中放入一定质量的铁粉，同时在右 边的烧杯中放入等质量的锌粉，在反应过程中天平指针的偏转情况为（ ） A.先左后右 B.先右后左 C.不偏转 D.无法确定 【例 5】兴趣小组按如图所示流程进行实验（每步均充分反应），反应结束后，将烧杯内物 质进行过滤，向滤渣中加入少量稀盐酸，无明显现象。下列说法不正确的是( ) A.由实验可判断出铁、铜、锌的活动性顺序 B.两支试管混合后，固体总质量一定增加 C.滤渣中一定有 Cu，一定没有 Fe 和 Zn D.滤液中的溶质一定有 和 【例 6】验证 Zn、Fe、Cu 金属的活动性强弱，下列的试剂组合实验方案不能达到实验目的 是( ) A． 溶液、Zn、Cu B． 溶液、稀盐酸溶液，Fe、Cu C． 溶液、 溶液、Fe D． 溶液、Zn、Fe 【例 7】等质量的镁和锌分别放置在两只烧杯中，向其中分别逐滴加入质量分数相等的稀硫 酸到过量，如图正确的是( ) A. B. C. D. 考点三 金属的冶炼 【例 8】如图为教材中实验室模拟炼铁的实验装置。下列说法不正确的是（ ） A．该实验能观察到红色粉末变黑，澄清的石灰水变浑浊 B．一氧化碳还原氧化铁的反应不属于置换反应 C．该实验的三个反应中，碳元素的化合价都发生了改变 D．导管末端的酒精灯是进行尾气处理，防止污染空气 【例 9】金属材料广泛应用于生产生活中。 ⑴航母外壳用涂料覆盖，是为了防止钢铁材料与 接触而被锈蚀。 ⑵铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止铝进一步氧化。这 种氧化物的化学式为 。 ⑶生铁和钢是两种铁合金，从组成上看，二者的 不同。 ⑷我国是最早采用湿法冶铜的国家。文献记载“胆铜法”：用铁与“胆水”（含 CuSO4）反 应获得铜，铁与“胆水”反应的化学方程式为 。 ⑸某同学根据工业炼铁的原理设计了如图所示装置进行实验（氢氧化钠溶液可以吸收生成的 二氧化碳但不和一氧化碳反应） ①实验开始时，应先给氧化铁加热还是通一氧化碳？ 。 ②加热一段时间后，A 装置玻璃管内的现象 ，反应的化学方程式为 。 ③你认为该装置是否需要添加尾气处理装置 。（填是或否） ⑹高炉炼铁中，焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，还能 。 考点四 金属的腐蚀与防护 【例 10】为了探究铁制品锈蚀的条件，小明用普通铁钉、纯铁钉同时进行如图所示四组实 验，一段时间后只在实验中观察到了红褐色锈斑，其他均无明显变化。下列说法错误的是 （ ） A.I 和Ⅱ说明铁制品锈蚀需要 。 B.I 和Ⅲ说明铁制品锈蚀需要 C.I 和Ⅳ说明 和 同时存在，铁制品不一定发生锈蚀 D.Ⅲ和Ⅳ说明铁制品锈蚀跟铁制品内部结构有关 【例 11】为了防止钢铁制品锈蚀，下列做法不恰当的是( ) A.在铁制品表面镀上一层锌 B.在车船的表面喷涂油漆 C.将使用后的菜刀用布擦干 D.用洗涤剂把铁制品表面的油膜洗净 例题答案以及解析 1.答案：A 解析：A、生铁和钢是铁的两种重要合金,其含碳量生铁大于钢,故选项正确;B、纯铁易生锈 被腐蚀,而不锈钢不易生锈耐腐蚀性较强,故选项不正确;C、地壳中元素的含量前四位的是 氧、硅、铝、铁,故地壳中元素含量:铝>铁,故选项不正确;D、青铜是铜的合金,其熔点小于 铜,故选项不正确。 2.答案：C 解析：A、因为铁的活动性比铜强，铁能置换出硫酸铜中的铜，故硫酸铜溶液不宜用铁桶来 盛放，正确；B、因为部分金属的活动性比氢强，与酸接触，酸会腐蚀金属，故使用金属制 品时，尽可能避免接触酸性物质，正确；C、灯泡中使用钨丝是因为钨的熔点高，错误；D、 在金属表面刷漆隔绝氧气，是防止腐蚀的有效方法，正确。故选 C。 3.答案：D 解析：A.铝的化学性质比较活泼，错误 B.铝与盐酸等酸和氢氧化钠等碱都能反应，错误； C. 铝常温下会与氧气生成氧化铝，错误； D.铝与氧气反应，在其表面生成一层致密的氧化铝 保护膜，使铝有很好的抗腐蚀性，正确。 4.答案：A 解析：根据金属活动性,锌的金属性比铁强,在相同的时间内,锌产生的氢气比铁多,所以天平 先向左偏,等质量的锌和铁与足量的稀硫酸反应,铁产生的氢气比锌多,所以天平后向右偏, 故选 A。 5.答案：D 6.答案：D 解析：A、Zn 与 溶液反应置换出铁，说明了活动性锌＞铁；Cu 与 溶液不反应， 说明了活动性铁＞铜，由此可得的三种金属活动性锌＞铁＞铜，故 A 正确； B、Fe、Cu 与 溶液均不反应，说明了锌的活动性大于铜、铁；Fe 能与稀盐酸溶液反 应而 Cu 不反应，说明了铁的活动性大于铜，由此可得的三种金属活动性锌＞铁＞铜，故 B 正确； C、Fe 与 溶液不反应，说明了活动性锌＞铁；Fe 能与 溶液反应置换出铜，说 明了活动性铁＞铜，由此可得的三种金属活动性锌＞铁＞铜，故 C 正确； D、Zn、Fe 都能与 溶液反应，说明了锌、铁的活动性大于铜。但无法比较锌、铁的活 动性，故 D 错误。故选 D。 7.答案：C 解析：向等质量的金属中加入酸，由于酸的溶质质量分数相同，消耗等质量的酸生成等质量 的氢气，等质量的镁和锌分别与过量的质量分数相等的稀硫酸反应，镁生成的氢气多， 故 选 C。 8.答案：C 解析：A、一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，该实验能观察到红棕 色粉末逐渐变黑，澄清的石灰水变浑浊，故选项说法正确。 B、一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，该反应的反应物均为化合物，不属于置换反应， 故选项说法正确。 C、该实验的三个反应分别是一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳、二氧化碳与氢氧化 钙反应生成碳酸钙沉淀和水、一氧化碳燃烧生成二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳 酸钙沉淀和水的反应中，碳元素的化合价不变，故选项说法错误。 D、导管末端的酒精灯是进行尾气处理，是为了点燃一氧化碳，防止污染空气，故选项说法 正确。 故选：C。 9.答案：⑴氧气和水蒸气； ⑵ ； ⑶含碳量； ⑷ ； ⑸①先通一氧化碳；②红棕色粉末逐渐变成黑色； ；③否 ⑹提供热源，维持炉温 解析：(1)航母外壳用涂料覆盖，是为了防止钢铁材料与水、氧气接触而锈蚀；故填：氧气 和水蒸气； (2)铝和空气中的氧气反应生成证明的氧化铝薄膜,阻碍铝的进一步反应,所以铝具有很好的 抗腐蚀性能;故填： ； (3)生铁和钢是两种铁合金，从组成上看，二者的含碳量不同，生铁的含碳量为 2% ∼ 4.3%， 钢的含碳量为 0.03% ∼ 2%；故填：含碳量； (4)铁 的活 动性 大于 铜, 所 以铁 与硫 酸铜 发生 置换 反应 生成 铜和 硫酸 亚铁; 故 填： ； (5)①一氧化碳具有可燃性，不纯时加热或点燃可能会发生爆炸，所以要先通入一氧化碳， 排净空气后，在点燃酒精喷灯加热；故填：先通一氧化碳； ②在高温的条件下,一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳,观察到红棕色粉末逐渐变成 黑色;故填：红棕色粉末逐渐变成黑色; ； ③尾气中的二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收，而一氧化碳与氢氧化钠溶液不反应，由装置 B 可知，B 中的溶液被一氧化碳气体排出瓶外，流入烧杯中，而一氧化碳就存在于装置 B 中， 所以无需添加尾气处理装置；故填：否； (6)焦炭燃烧会放出大量的热，所以高炉炼铁中，焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，还 能提供热源，维持炉温；故填：提供热源，维持炉温。 10.答案：D 解析：A.控制变量法除氧气外其他条件相同能达到目的，正确；B.控制变量法，除水外其他 条件相同，能达到目的，正确；C.控制变量法，除铁钉不同外其他条件相同，能达到目的， 正确；D.铁钉不同，有无水条件不同，不能说明铁制品锈蚀跟铁制品内部结构有关，错误。 11.答案：D 解析：A.在铁制品表面镀上一层锌，能防止铁生锈，正确；B.在车船的表面喷涂油漆，能防 止铁生锈，正确；C.将使用后的菜刀用布擦干，能防止铁生锈，正确；D.用洗涤剂把铁制品 表面的油膜洗净不利于防锈，错误。