初中化学金属与金属材料知识点与练习.docx
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初中化学金属与金属材料知识点与练习
金属和金属材料
金属材料
一、金属材料的发展与利用
1、从化学成分上划分，材料可以分为金属材料、非金属材料、有机材料及复合材料等四大类。
2、金属材料包括纯金属和合金。
金属材料：
纯金属（90多种）；合金（几千种）
黑色金属：
通常指铁、锰、铬及它们的合金。
纯金属重金属：
如铜、锌、铅等
有色金属
轻金属：
如钠、镁、铝等；
有色金属：
通常是指除黑色金属以外的其他金属。
（1）金属材料的发展
石器时代→青铜器时代→铁器时代→铝的应用→高分子时代
（2）金属材料的应用
①最早应用的金属是铜，应用最广泛的金属是铁，公元一世纪最主要的金属是铁
②现在世界上产量最大的金属依次为铁、铝和铜
③钛被称为21世纪重要的金属
二、金属的物理性质
1、金属共同的物理性质：
常温下金属都是固体（汞除外），有金属光泽，大多数金属是电和热的良导体，有延展性（又称可塑性→金属所具有的展性和延性：
在外力的作用下能够变形，而且在外
力停止作用以后仍能保持已经变成的形状和性质。
各种金属的可塑性有差别；金属的可塑性一般是
随着温度的升高而增大。
），密度较大，熔沸点较高等。
2、金属的特性：
①纯铁、铝等大多数金属都呈银白色，而铜呈紫红色，金呈黄色；
②常温下，大多数金属都是固体，汞却是液体；
③各种金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差异较大。
3、金属之最
地壳中含量最多的金属元素—铝（Al）
导电、导热性最好的金属——银（Ag）
延展性最好的金属———金（Au）
熔点最低的金属————汞（Hg）
密度最小的金属————锂（Li）
最贵的金属————锎kāi（Cf）
人体中含量最多的金属元素—钙（Ca）
目前世界年产量最高的金属—铁（Fe）
熔点最高的金属————钨（W）
硬度最大的金属————铬（Cr）
密度最大的金属————锇（Os）
1
4、金属的用途：
金属在生活、生产中有着非常广泛的应用，不同的用途需要选择不同的金属。
【练习】
（1）为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制？
答：
因为铁的硬度比铅大，且铅有毒。
（2）银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？
答：
银和铜的导电性相近，但银比铜贵得多，且电线用量大，经济上不划算。
（3）为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制?
如果用锡制的话，可能会出现什么情况？
答：
因为钨的熔点（3410℃）高，而锡的熔点（232℃）太低。
如果用锡制的话，通电时锡易熔断，减少灯泡的使用寿命，还会造成极大浪费。
（4）为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？
如果镀金怎么样？
答：
因为铁制品会生锈，镀上一层光亮且不易生锈的铬，能起到很好的保护作用，铬的硬度大，耐磨。
由于金价格昂贵，如果镀金，虽然美观但成本太高。
三、合金
1、合金：
在金属中加热熔合某些金属或非金属所制得的具有金属特征的物质。
2、合金的特点
一般来说，合金比组成他们的纯金属的硬度和强度大，抗腐蚀的性能也更好．
有的合金比组成他们的纯金属的熔点低。
多种多样的合金
黄铜（铜、锌）机械零件仪表、日用品等
青铜（铜、锡）机械零件如轴承、齿轮等
白铜（铜、镍）银币、代替银做首饰
焊锡（铅、锡）焊接金属
硬铝（铝、铜、镁、硅）飞机、轮船、火箭、门窗
18K黄金（金、银、铜）制作金饰品钱币电子元件
18K白金（金、银、镍、锌）制作金饰品
3、21世纪重要的金属材料——钛和钛合金
钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料①物理性质与性能：
银白色、熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好、尤其是抗
腐蚀性能非常好，
②用途：
广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等。
钛合金与人体有很好的相容性，因此可用来制造人造骨骼。
4、钛镍形状记忆合金
形状记忆合金具有形状记忆效应的合金。
广泛用于人造卫星、宇宙飞船的天线、牙齿矫正、水暖系统等方面。
2
5、淬火和回火
淬火和回火是金属热处理中常用的两种方法.
（1）淬火：
把金属工件加热到一定温度，然后浸入冷却剂（如冷水等）中急速冷却以增加硬度。
例如经
过淬火后的钢，其硬度和耐磨性增强，塑性和韧性却降低.
（2）回火：
把淬火后的工件用较低温度加热，然后自然冷却，使其能保持一定的硬度，增加韧性。
例
如，淬火后的钢再经回火后，其韧性可部分恢复。
金属的化学性质
一、金属与氧气反应
常温下金属与氧气的反应
4Al+3O2=2Al2O3现象：
银白色的铝的表面逐渐变暗生成一层致密的薄膜
2Mg+O2=2MgO现象：
银白色的镁条在空气中表面会逐渐变暗，生成白色固体
2Cu+O2≠2CuO（常温下铜与氧气不反应）
点燃的条件下金属与氧气的反应
c、在氧气中点燃铝
现象：
剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成一种白色固体即使高温条件下金、铂也不与氧气反应金属活动性：
镁>铝>铁>铜>金
二、金属与酸反应
反
反应速
反应现象
反应方程式
应物
度
镁剧烈反应，不断减
Mg+2HCl==MgCl
2+H2↑
稀
镁
很快
盐
少,产生大量气泡
Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑
锌剧烈反应，不断减
Zn+2HCl==ZnCl
2+H2↑
酸
锌
较快
或
少,产生大量气泡
Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑
反应缓慢，有气泡
稀
Fe+2HCl==FeCl2+H2↑
生铁，溶液由无色变为浅绿
硫
较慢
Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑
色
酸
铜不反应
结论：
Mg>Zn>Fe>Cu
置换反应：
由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物的反应
A+BC→AC+B
三、金属与盐溶液反应
实验1铝丝浸入硫酸铜溶液中
现象：
铝丝表面覆盖一层紫红色的物质，溶液由蓝色变成无色
3
2Al+3CuSO4==Al2（SO4）3+3Cu实验2铜丝浸入硝酸银溶液中
现象：
铜丝表面覆盖一层银白色物质，溶液由无色逐渐变成蓝色
Cu+2AgNO3=Cu（NO3）2+2Ag实验3把锌片放入硫酸铜溶液中
现象：
锌片表面有红色物质析出。
实验4铜丝放入硫酸锌溶液中
现象：
放入硫酸锌溶液中的铜丝无变化。
得出结论金属+金属化合物→新金属化合物+新金属
铜、银、锌的活动性大小的顺序为：
Zn＞Cu＞Ag
四、金属活动性顺序
金属活动性顺序：
KCaNaMgAlZnFeSnPbHCuHgAgPtAu
金属活动性由强逐渐减弱
应用：
①在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强；
②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（不是氢原子）
③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化合物溶液中置换出来
（K、Ca、Na除外）。
注意：
④酸一般指盐酸和稀硫酸，若是硝酸或浓硫酸，因其具有较强的氧化性，与金反应时，一般不
生成氢气，而生成水；
⑤K、Ca、Na的金属活动性非常强，与化合物溶液接触时，它们能同溶液中的水发反应，如：
2Na+2H20—2NaOH+H2↑，所以把它们放到化合物溶液里，不能将金属离子换出来；
⑥反应一定在溶液中进行，不溶于水的金属的化合物一般不与金属反应，如Cu与AgCl不反应，
因为AgCl不溶于水。
⑦金属+酸→盐+H2↑
⑧金属+盐→另一金属+另一盐（条件：
“前换后，盐可溶”）
Fe+CuSO4==Cu+FeSO4（“湿法冶金”原理）
讨论1
地壳中铝的含量远远大于金的含量，为什么人类很早就发现和使用
金，铝的使用是近百年的事？
金属冶炼的早晚与金属的活动性有关和金属的冶炼难易程度也有
关。
4
讨论2
（1）铝在常温下能与氧气反应，那么我们用的铝制餐具是怎么回事呢？
金属铝在空气中与氧气反应：
4Al+3O2=2Al2O3；形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止铝的
进一步氧化，因而铝具有较好的抗腐蚀性。
（2）为何不宜用钢刷来擦洗铝制餐具呢？
若用钢刷擦洗铝制品，容易把氧化薄膜除掉，从而起不到保护作用。
（3）为什么铁制暖气片上要涂上一层铝粉？
铝在空气中与氧气反应，生成一层致密的氧化铝薄膜，可以阻止铝进一步被氧化。
所以铝具有很好
的抗腐蚀性。
金属资源的利用和保护
一、金属资源的存在形式
1、单质（少数如:
Au、Ag等）
化合物（多数如:
Fe、Cu、Al等）
2、常见的矿石：
工业上把能用来提炼金属的矿物。
赤铁矿（Fe2O3）、黄铁矿（FeS2）、菱铁矿（FeCO3）、铝土矿（Al2O3）、黄铜矿（CuFeS2）、辉铜矿（Cu2S）二、铁的冶炼
1、原料：
焦炭、石灰石、铁矿石
2、原理：
在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来
Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2
3、主要设备：
高炉
4、一氧化碳还原氧化铁的实验
一氧化碳还原氧化铁的实验：
a、装置图：
见右图。
b、实验主要现象：
红色粉末变为黑色时，澄清的石灰水变浑浊，尾气点燃产生淡蓝色火焰。
c、实验注意事项：
①先通入一氧化碳气体，排尽装置内的空气，防
止一氧化碳与空气混合加热后，发生爆炸；
②实验完毕后要继续通入一氧化碳气体，直到玻璃管冷却，防止高温下的铁与空气接触，被氧
化为氧化铁。
同时，实验过程中还可防止澄清石灰水被倒吸；
③尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，所以尾气要收集或点燃，直接排放会污染空气；
④若实验中没有酒精喷灯，也可用酒精灯代替，不过要在火焰上加一个金属网罩，使火力更加
集中，提高温度。
三、金属资源保护
5
1、金属的腐蚀和防护
（1）铁制品锈蚀条件的探究：
现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙。
试设计实验以证明铁制品锈蚀的条件。
现象
分析
结论
试管Ⅰ
生锈
铁既与水接触，又与氧气接触
在水、氧气同时存在的
试管Ⅱ
不生锈
铁只与水接触
环境中铁能生锈
试管Ⅲ
不生
铁只与氧气接触
锈
※在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀，铁锈的主要成分是
Fe2O3
·xH2O
※铁锈具有疏松多孔的结构不能阻止
（2）铁的锈蚀
A、铁生锈的条件是：
铁与
O2、水接触（铁锈的主要成分：
Fe2O3·XH2O）
（铜生铜绿的条件：
铜与
O2、水、CO2接触。
铜绿的化学式：
Cu2（OH）2CO3）
B、防止铁制品生锈的措施：
①保持铁制品表面的清洁、干燥②表面涂保护膜：
如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等③制成不锈钢
C、铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，因此铁制品可以全部被锈蚀。
因而铁锈应及时除去。
D、而铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性能。
里面的铁继续与氧气和水发生发应直到铁完全锈蚀。
（3）铁制品的防护措施
防止铁生锈的原理－－就是破坏铁生锈的条件：
①隔绝空气②隔绝水防止铁制品生锈的具体方法为：
※保持铁制品表面干燥和洁净
※在铁制品表面涂一层保护膜如：
刷油漆、涂油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬、高温灼烧金属，进行“烤蓝”处理等
※制成合金钢，如不锈钢
2、金属资源保护
※防止金属腐蚀
※回收和利用废旧金属废弃金属的回收的意义：
可节约金属资源；由于金属冶炼需在高温下进行，回收废弃金属并再利用可节约能源；降低金属制品的生产成本；方便人们得到物美价廉的金属制品；可减少金属对环境的污染。
6
练习：
1、下列说法不正确的是：
（）
A．回收一个铝饮料罐比制造一个新饮料罐要贵B．回收铝饮料罐可以节约金属资源
C．回收铝饮料罐可以节约能源D．回收铝饮料罐可以减少对环境的污染
2、下列物质中，铁元素化合价最低的是（）
A．FeB．Fe2O3C．FeOD．FeS
3、铁钉放入稀盐酸中，一段时间后可能观察到（）
A．溶液由蓝色变成浅绿色B．铁钉表面有气泡逸出
C．溶液由无色变成蓝色D．溶液的质量增大
4、下列物品或装饰品，不易受酸雨腐蚀的是：
（）
A.大理石华表B.铝合金窗框C.铁栏杆D.塑料制品
5、芜湖铁画是中国工艺美术百花园中的一朵奇葩，至今已有三百多年的历史。
下列关
于铁画生锈与防护的描述中不正确的是：
（）
A．悬挂在干燥的环境中B.经常清扫表面的灰尘可以防止生锈
C.表面涂漆防止生锈D.生锈时主要生成四氧化三铁
6、如图所示是X、Y、Z三种金属在容器中的反应现象，下列说法正确的是（）
A.X、Y、Z三种金属均发生了置换反应
B.三种金属的活动性顺序是X＞Y＞Z
C.若Z能从金属Y的盐溶液里置换出Y，
则三种金属的活动性顺序是X＞Z＞Y
D.若X为金属镁，则Z可能是铁
7、若金属锰（Mn）在金属活动性顺序中位于铝和锌之间，则下列反应不正确的是（）
A.Mn+H2SO4=MnSO4+H2↑B.Mg+MnSO4=MgSO4+Mn
C.Fe+MnSO4=FeSO4+MnD.Mn+CuSO4=MnSO4+Cu
8、用28g铁粉和28g镁粉分别与足量的稀硫酸反应都生成lg氢气，由此可以得出的结论是（）
A．铁粉、镁粉都含有杂质B．铁粉、镁粉都是纯净物
C．铁粉是纯净物，镁粉含杂质D．铁粉含杂质，镁粉是纯净物
9、化学反应往往需要在一定条件下进行。
通过控制或改变反应条件，可以加快、减缓甚至阻止反应的进行。
下图所反映的措施中，能加快其化学反应速率的是：
（）
7
10、在天平的两个托盘上各放一只烧杯，烧杯中都盛有足量的盐酸，此时天平保持平衡。
如果一边投入少许镁条，另一边投入相同质量的铝粉，两者都完全溶解后，天平指针将：
（）
A．偏向放镁条的烧杯一边B．不发生偏转C．偏向放铝粉的烧杯一边D．无法判断
11、X、Y、Z三种金属及其化合物间可发生如下化学反应：
Y+ZCl2===Z+YCl2
X+ZCl2===Z+XCl2Y+2HCl===YCl2+H2↑X+HCl不反应则X、Y、Z三种金属的活动性
由强到弱的顺序是：
（）
A.Z＞Y＞XB.X＞Y＞ZC.Y＞X＞ZD.Y＞Z＞X
12、市场上有人用铝代替纯银制作戒指，下列方法不能将其鉴别出来的是（）
A、利用水、天平和量筒测密度B、浸入稀盐酸中观察有无气泡产生
C、浸入硫酸铜溶液中观察是否变色D、浸入氯化钙溶液中观察是否产生白色沉淀
13、下列除去杂质的方法中，错误的是（）
选项物质杂质除杂质的方法
A．稀硫酸铜过滤
B．CaSO4溶液稀硫酸过量CaCO3、过滤
C．FeCl2溶液CuCl2过量铁粉、过滤
D．二氧化碳一氧化碳点燃
14、印刷铜制电路板的“腐蚀液”为FeCl3溶液。
已知铜、铁均能与FeCl3溶液反应，反应方程式分别为：
Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2，Fe+2FeCl3=3FeCl2。
现将一包铜、铁的混合粉末加入到盛有FeCl3溶液的烧杯中，充分反应后烧杯中仍有少量固体，关于烧杯中物质组成的说法正确的是（）
A.溶液中一定含FeCl3，固体一定是铁和铜B.溶液中一定含FeCl2，固体一定含铜C.溶液中一定含FeCl2、CuCl2固体一定含铜D.溶液中一定含FeCl2固体一定是铁和铜15、金属钛有银白色金属光泽，密度为4.5g/cm3,熔点为1725℃，具有良好的延展性和
耐腐蚀性。
下列物品不能用钛制作的是（）
A、保险丝B、医疗器械C、潜艇外壳D、眼镜架
16、灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制，主要是因为（）
A、钨的导电性好B、钨的熔点高C、钨的硬度大D、钨的密度大
17、生铁和钢的主要区别是（）
A、是否为纯净物B、含碳量不同C、机械强度不同D、铸造性不同
18、在常温下，将下列物质投入足量地稀盐酸中，能产生气体且有金属不溶物残留的是
（）
A．铁B．黄铜C．碳酸钙D．生石灰
19、公元二世纪我国炼丹专家魏殃著有《周易参同契》是世界上现在的最早的一部炼丹专著，书中描写道“金入于猛火色不夺精光”。
这句话是指黄金的性质在强热条件下（）
A．很稳定B．很活泼C．易氧化D．易还原
8
20、将一枚洁净的铁钉浸入稀硫酸中，下列叙述：
①铁钉表面产生气泡；②液体由无色
逐渐变为浅绿色；③铁钉的质量减轻；④液体的质量减轻，其中正确的是（）
A．②③B．①②④C．①②③D．①②③④
21、下列物质在氧气中燃烧，能生成黑色固体的一组是（）
①镁②硫③铁④磷⑤铜
A、①③B、③C、③④⑤D、③⑤
22、下列不能由金属和酸直接反应得到的物质是（）
A、氯化镁B、硫酸锌C、氯化亚铁D、硫酸铜
23、下列反应类型中，一定有单质参加的反应是（）
A、化合反应B、分解反应C、置换反应D、氧化反应
24、在车船表面刷油漆的目的是（）
A.防止钢铁生锈且美观B.可以增大硬度防止撞坏
C.增大厚度、防止磨损D.改变铁的颜色
25、下列各种情况下，埋在地下的铸铁管道被锈蚀的速率最慢的是（）
A.在潮湿、疏松、透气的土壤中B.在含铁元素较多的酸性土壤中
C.在潮湿、致密、不透气的土壤中D.在干燥、致密、不透气的土壤中
26、下列每组金属是按活动性由弱到强的顺序排列的是（）
A．K、Hg、ZnB．Ag、Al、AuC．Mg、Fe、CuD．Pt、Pb、Na
27、有x、y、z三种金属，如果把x和y分别放人稀硫酸中，x溶解并产生氢气，而Y不
反应；如果把y和z分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在y表面有银析出，而z
没有变化。
根据以上实验事实，判断x、y和z的金属活动顺序正确的是（）
A．X>y>ZB．X>Z>y，C．Z>y>XD．Z>X>y，
28、我们的家庭生活中有一个铁桶，现有四种溶液，能用该桶盛放的是（）
A．盐酸B．稀硫酸C．硫酸铜溶液D．白酒
29、比较铜和银的金属活动性强弱，可选用的药品是（）
A．稀盐酸B．稀硫酸C．硫酸锌溶液D．硝酸汞溶液
30、取锌与另一种金属的合金7克，与足量的稀硫酸充分反应后得到氢气0.2克，则该
合金中的另一种金属是（）
A.铁B.镁C.铝D.铜
31、在天平的两个托盘上各放一个烧杯，杯中盛有相同的稀硫酸，此时天平平衡。
如果一
边放少许锌粒，另一边放入相同质量的铁，两者完全溶解后，天平指针（）
A、偏向有锌的一边B、偏向有铁的一边
C、不偏转D、无法判断
9
32、某工厂排放的废水中含有废硫酸和硫酸铜，为了防止污染，变废为宝，在废水处理
池中投入过量的废铁屑，充分反应后过滤，
得到的固体是
，将滤液蒸发后得到
的固体是
，有关的化学方程式为
比较、分析、归纳是学习化学的有效方法。
、现有反应：
①
Zn+CuCl
═ZnCl+Cu
②Cu+2AgNO═Cu（NO）+2Ag
33
2
3
3
2
2
③Cl2+2NaBr═2NaCl+Br2
④Br2+2NaI═2NaBr+I2
（1）通过比较、分析，可以发现上述四个反应有相似之处，均属于
反应
再分析这四个反应前后各元素的化合价，我们还会发现一个相似之
处：
（2）分析反应①和②，可以得到ZnCuAg三种金属的活动性由强到弱的顺序是
（3）用同样的思维分析③和④，我们可知Cl2、Br2、I2的非金属活动性顺序由强到弱的
是
34、小明选择“铝丝和盐酸反应的快慢与什么因素有关”的课题开展探究，下表是他分
别用相同和足量的稀盐酸反应的三组实验数据：
实验序号
盐酸的质量分数
反应温度/℃
铝丝消失的时间
/%
/s
①
3
20
500
②
6
20
300
③
6
30
80
（1）写出铝和盐酸反应的化学方程式：
（2）实验②和③标明该反应快慢与有关
（3）能标明盐酸质量分数对反应快慢有影响的实验编号是和
（4）如果把实验①中盐酸的质量分数改为4%，请你推测铝丝消失的时间（用t表示）
的取值范围
该实验除了用铝丝消失的时间来衡量反应的快慢外，你还能提出新的质量的铝丝方法来衡量该反应的快慢吗？
35、人类的生产生活离不开金属，下列三种金属被发现、使用的先后顺序依次为：
铜、
铁、铝。
10
（1）金属大规模被使用的先后顺序跟_____________（填序号）选项关系最大。
①地壳中金属元素的含量；②金属的导电性；③金属的活动性。
（2）为探究锰与铁的金属活动性，在相同温度下，取大小相同、表面光亮的两种金属
薄片，分别投入等体积、等溶质质量分数的足量稀盐酸中（反应中Mn显+2价），
请回答：
金属铁锰
与盐酸反应现象放出气泡速率缓慢放出气泡速率较快
结论活动性铁__________（填“＞”“＜”）锰
除了比较与酸反应产生气体速率的快慢，请你再举出一种可比较这二种金属活动性强弱
的方法（写出所需药品即可）：
_____________和___________。
（3）将盛有等质量、等溶质质量分数的稀盐酸的两只烧杯，放在托盘天平左右两盘上，
调节至平衡，再向两只烧杯中分别放入质量相等的镁和铁，待反应停止后，请判断：
①若天平仍保持平衡，烧杯中一定没有剩余的物质是____________；
②若天平失去平衡，则指针一定偏向放_____________的一边。
36、冬日里的一天，某班教室的暖气片和暖气管的接口处突然爆裂，里面喷出大量的黄
色液体，并伴有一些红褐色的固体。
水暖师傅、老师及同学们进行了紧急抢修。
事后，同学们出于好奇收集了红褐色固体进行探究。
【初步分析】红褐色固体的主要成分是铁
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