第五章 第1节 金属的性质和利用.docx

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第五章第1节金属的性质和利用

第5章金属的冶炼与利用

第1节金属的性质和利用

【自主学案】

一、金属的物理性质与应用

1．在日常生活中，我们常见的金属如铁、铜、铝等，它们共同的物理性质是具有导电性、导热性、_______性和具有金属光泽。

　2．在常温下，_______金属是液体，_______是熔点最高的金属，通常用_______作电缆线。

白炽灯泡的灯丝是用钨制成的；日光灯内则充入了低压汞蒸气。

铁和铝都可以用来制作炊具，这是利用了铁和铝的_______性；体温计中填充的金属是汞，利用的是其_______的性质；铝能制成很薄的铝箔，这是利用了铝的_______性。

二、金属的化学性质

　1．铝在常温下与空气中的氧气反应，生成_______；铁在空气中生锈，生成暗红色_______固体，俗称“铁红”；铜在空气中加热，由紫红色变成_______色固体。

　2．将用砂纸打磨过的铁片和铝片放入稀硫酸中，会看到铝片、铁片上有_______，将铁片投入硫酸铜溶液中，可以看到溶液的蓝色变浅，铁片上有_______色的物质析出。

铝、铁与硫酸的反应叫做_______（填反应类型）。

实验室里常用锌与稀硫酸或稀盐酸反应制取少量的_______气。

由于铜的活泼性较弱，故不与稀盐酸、稀硫酸反应。

三、合金

1．合金是由一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的_______的物质。

合金具有优良的物理、_______或机械性能。

合金的硬度一般比各成分金属的_______，多数合金的熔点_______于组成它的成分金属。

通常所说的“金属材料”，既包括各种纯金属，也包括各种台金。

　2．生铁和钢都属于铁的合金，生铁的含碳量为_______，将生铁放在炼钢炉中进一步冶炼，过多的碳、硅以及硫、磷经反应后形成炉渣被除去，便得到钢。

钢的含碳量为_______，钢较硬，有韧性、良好的_______，机械性能好，可以锻、轧和铸造，广泛用于_______、制造交通工具和制造武器等。

钢铁的生产和使用是人类社会文明进步的一个重要标志。

【教材解读】

一、金属的物理性质与应用

1．铁、铝、铜的物理性质的比较。

2．金属物理性质的共性。

在常温下，大多数金属是银白色固体，都有金属光泽，是电和热的良导体，有延展性（可以抽成细丝或展成薄片），密度、硬度较大，熔、沸点较高。

【拓展】金属之最

导电性、导热性最好的金属——银；熔点最高的金属——钨；熔点最低的金属——汞；硬度最大的金属——铬；密度最大的金属——锇；密度最小的金属——锂；地壳中含量最多的金属元素——铝；人体中含量最多的金属元素——钙。

【教材答疑】P114“交流与讨论”

【点拨】见下表。

【教材答疑】P115“联想与启示”

【点拨】1．因为铁具有良好的导热性，而木柄或塑料柄不易导热，避免把手烫伤。

　　2．考虑物质的用途时，除考虑性质外，还需要考虑价格、资源、是否美观等多种因素。

银的价格昂贵，不利于大量制造电线、电缆。

　　4．应考虑耐磨，硬度较大，化学性质稳定，不易生锈，对人类没有危害，色泽美观的金属。

如选用不锈钢，特种镍钢、金、银、铜等。

二、常见金属的化学性质

1．金属与氧气的反应。

许多金属能与氧气反应，生成相应的氧化物，但反应的难易程度和剧烈程度却不相同，如镁、铝等在常温下能与氧气反应；铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝（Al2O3）薄膜，从而阻止铝被进一步氧化，因此铝有很好的抗腐蚀能力。

铁、铜在常温下几乎不与氧气反应，但在高温下能与氧气反应。

2Mg＋O2＝2MgO

4Al＋3O2＝2AI2O3

3Fe＋2O2

Fe3O4

2Cu＋O2

2CuO

2．金属与酸的反应。

镁、铝、锌、铁都能与稀硫酸（或盐酸）反应生成相应的化合物（盐类）和氢气，但反应的剧烈程度却是镁>铝>锌>铁，铜不能与稀硫酸（或盐酸）反应。

Mg＋H2SO4＝MgSO4＋H2↑

2Al＋3H2SO4＝Al2（SO4）3＋3H2↑

Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑

Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑

3．金属与盐的反应。

把光亮的铁丝插入CuSO4溶液中，会看到银白色的铁丝表面覆盖有一层红色的物质，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色。

由上述现象分析可知：

红色的金属为铜，蓝色的CuSO4溶液变为浅绿色的FeSO4溶液，此实验再次说明铁比铜的化学性质活泼，反应的化学方程式如下：

Fe＋CuSO4＝Cu＋FeSO4

【注意】

（1）相同情况（金属的状态、温度、酸的浓度等）下，金属的活动性越强，金属与酸反应的剧烈程度越强；

（2）活动性强的金属能把活动性弱的金属从它的盐溶液中置换出来。

【教材答疑】P115“观察与思考”

【点拨】2

三、实验室制取氢气的方法

1．反应原理：

Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑或Zn＋2HCl＝ZnCl2＋H2↑

2．仪器装置：

（1）发生装置，如图中甲所示。

（2）收集装置如图乙所示。

3．实验步骤：

（1）连接装置，检查装置气密性；

（2）向发生装置内加入锌和稀硫酸；

（3）用排水法或向下排空气法收集氢气。

四、置换反应

1．一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。

可用符号表示为：

A＋BC→B＋AC，置换反应是四大基本反应类型之一。

2．判断方法。

必须同时满足以下三个条件：

①是化学反应；②反应物为一种单质和一种化合物；③生成物为另一种单质和另一种化合物。

五、合金

1．合金。

（1）定义：

由一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的有金属特性的物质。

因此，合金属于混合物。

（2）性能：

一般来说，合金的硬度比组成它的纯金属大；合金的熔点比组成它的纯金属低。

2．常见的合金：

黄铜、青铜、硬铝、焊锡、不锈钢、碳素钢、武德合金。

3．金属材料。

　金属材料包括各种纯金属以及它们的合金，日常使用的金属材料，大多数是合金。

【注意】舍金是混合物，它是熔合而成的具有金属特性的混合物，而非熔合而成的不具有金属特性的混合物。

如铁粉与碳粉的混合物，铜粉与锌粉的混合物都不是合金。

【教材答疑】P118“活动与探究”

【点拨】1．保险丝用手很容易将它弯曲，容易折断。

2．武德合金的熔点比其组成金属的熔点低。

六、生铁和钢

　生铁与钢都是重要的铁合金，是我们日常生活中应用最多的金属材料。

生铁和钢的比较如下表所示：

　【拓展】生铁和钢中含碳量越高，硬度越大；含碳量越低，韧性越好。

含碳量小于0.03%的铁可以看作纯铁，质软。

【考点详析】

题型一金属的物理性质与应用

（1）借助生活、生产中应用金属的事例，考查对金属的物理性质与应用的关系的认识；

（2）提供金属的物理性质、价格及其在地壳中的含量等方面的信息，要求依据应用需求选择合适的金属，考查应用知识的能力。

【例1】菜刀用铁制而不用铅制的原因是（）。

A．铁的硬度大，铅的硬度小

B．铁的熔点高，铅的熔点低

C．铁的密度大，铅的密度小

D．铁的导电性好，铅的导电性差

【解析】菜刀用铁制的原因是铁的硬度较大，而铅的硬度较小，与二者的密度、熔沸点、导电性无关。

【答案】A

【题源变式】

1．下图中，金属的用途利用其化学性质的是（）。

题型二　金属与酸和盐的反应

（1）直接考查常见金属与酸和盐反应的可能性，反应的现象等；

（2）根据反应现象，判断不同金属的活泼性，或根据不同金属的活泼性推测反应现象、应用等。

【例2】过量的铁粉与稀盐酸反应，实验时观察到有气泡产生，溶液由无色变成浅绿色。

（1）写出该反应的化学方程式______________；

（2）反应后的溶液中主要含有Cl－、_______、_______（填粒子符号）；

（3）从资料中得知：

溶液的颜色通常是由溶液中的粒子决定的。

由此你认为该反应后的溶液呈浅绿色是由_______（填粒子符号）表现出来的，验证的实验方案或事实是____________________________。

【解析】铁可与稀硫酸或稀盐酸发生置换反应放出氢气，同时生成FeSO4或FeCl2，反应后溶液的浅绿色是由Fe2＋表现出来的，验证的方案可分别设计含有Fe2＋而不含

有Cl－或含有Cl－而不含有Fe2＋的对比实验。

【答案】

（1）Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑

（2）Fe2＋H2O（3）Fe2＋反应前的盐酸溶液是无色的（或氯化亚铁溶液为浅绿色且盐酸溶液为无色等）

【例3】工业上生产电路板及处理废液的工艺流程如图所示：

（1）由步骤①可判断FeCl3溶液与铜反应生成的两种产物是_______和_______。

（2）步骤②中加入过量的铁粉，除能与废液中FeCl，反应外，还可发生反应的化学方程式为_______。

（3）步骤⑧中加入稀盐酸，充分搅拌，当观察到_______的现象时，说明滤渣只剩铜。

【解析】

（1）根据工艺流程知①的产物为FeCl2和CuCl2；

（2）Fe的活泼性比铜强，故Fe能与CuCl2反应生成FeCl2和Cu；（3）加入稀盐酸如果没有气泡产生，说明固体中没有铁只有铜。

【答案】

（1）FeCl2CuCl2

（2）Fe＋CuCl2＝FeCl2＋Cu（3）不再有气泡产生

题源变式

2．把过量的铁粉加入到H2SO4和CuSO4的混合溶液中，充分反应后过滤，有关此实验的说法，不正确的是（）。

A．滤液中只含有FeSO4

B．滤液中含有FeSO4和H2SO4

C．过滤所得固体是Fe和Cu

D．所发生的反应都是置换反应

题型三　置换反应

（1）直接考查置换反应；

（2）要求按照置换反应类型写出不同的置换反应的化学方程式。

【例4】如图所示的微观变化与下列反应及反应类型对应正确的是（）。

　A．2CO＋O2

2CO2化合反应

　B．2HI＋Cl2＝2HCl＋I2置换反应

　C．2H2O

2H2↑＋O2↑分解反应

　D．2HCl＋CuO＝CuCl2＋H2O复分解反应

【解析】从反应前后的图示对比可知：

反应物为一种单质和一种化合物，且参加反应的化舍物与单质的粒子个数比为2：

1；生成物也是一种单质和一种化合物，且生成的化合物与单质的粒子个数比也为2：

1，故符合题意的为选项B。

【答案】B

【题源变式】

3．科学家提出“硅是未来的石油”，制备粗硅的反应式为SiO2＋2C

Si＋nCO↑。

下列说法正确的是（）。

A．该化学方程式中n＝1B．该反应为置换反应

C．反应前后原子总数发生变化D．硅是地壳中含量最高的元素

专题四合金

（1）考查金属与合金在组成与性质上的差异，常见合金的性质与用途；

（2）要求利用纯金属的某些性质，判断不同金属间能否组成合金，或用实验的方法验证纯金属与合金在性质和组成上的不同。

【例5】下列关于合金的说法正确的是（）。

　A．合金不属于金属材料

B．合金的硬度一般比各成分金属大

　C．合金属于金属单质

　D．多数合金的熔点高于组成它的各成分金属

　【解析】合金是由一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的具有金属特性的物质，所以合金不是金属单质，合金的熔点一般低于组成合金的各成分金属，金属材料包括合金和纯金属。

【答案】B

【题源变式】

4．下列关于合金的叙述：

①合金中至少含有两种金属；②合金中金属元素以化合物的形式存在；③合金中一定有金属；④合金一定是混合物；⑤生铁可以完全溶解于稀硫酸中。

其中正确的是（）。

A．④B．①②③C．③④D．②③⑤

【课堂练习】

1．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．铸造性能不同

2．下列物质不属于合金的是（）。

A．生铁B．不锈钢C．磁铁矿D．黄铜

3．金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。

下列性质属于金属共性的是（）。

A．硬度很大、熔点很高

B．有良好的导电、导热性

C．是银白色的固体

D．易与酸反应产生氢气

4．下列反应属于置换反应的是（）。

A．S＋O2

SO2

B．2H2O

2H2↑＋O2↑

C．C＋2CuO

CO2＋2Cu

D．Al（OH）3＋3HCl＝AlCl3＋3H2O

5．将一根螺旋状的细铁丝放入硫酸铜溶液中，经过较长一段时间后可观察到（）。

A．铁丝表面覆盖了一层红紫色固体物质

B．溶液由蓝色变为无色

C．在试管底部沉积了一层黑色固体物质

D．铁丝表面覆盖了一层银白色固体物质

6．把铁粉、镁粉和铝粉（各取1g）混合均匀，装入一个瓶盖扎有小孔的小塑料瓶中，点燃酒精灯，轻拍塑料瓶，使混合物撒落在火焰上燃烧，火焰上就会闪烁着红色和白色的星光，十分美丽。

请你用化学方程式解释这些现象。

7．青少年看书、写字一定要爱护眼睛，台灯是在光线不足时常用的照明工具。

（1）图中标示的物质属于金属材料的有_______（填序号）。

（2）灯管后面的反光片为铝箔。

铝块能制成铝箔是利用了铝的_______性。

（3）铝比铁活泼，但铝箔比铁螺丝钉耐腐蚀。

铝制品耐腐蚀的原因是______________。

【中考真题】

一、选择题

1．焊锡是锡铅合金，把铅加入锡中制成合金的主要目的是（）。

A．增加强度B．降低熔点

C．增加延展性D．增强抗腐蚀性

2“真金不怕火炼”说明（）。

A．金的硬度大

B．金的化学性质不活泼，在高温时也不与氧气反应

C．金的熔点高，可以用火烧

D．金在常温下与氧气反应，高温下不反应

3．家用的铁制锅铲尾部加一木柄，这说明铁具有的性质是（）。

①导电性　②熔点低　③延展性　④导热性　⑤不易导电性

A．①②⑤B．③④C．②④⑤D．②⑤

4．把一根洁净的铁钉放入稀硫酸中，产生的现象是（）。

①铁钉表面产生气泡　②溶液由无色变成浅绿色　③铁钉质量减轻　④液体质量减轻

A．①②③B．②③④

C．①③④D．①②④

5．把铝箔放入CuCl2溶液中，铝箔表面覆盖了红色物质，一会儿又有大量气泡冒出。

同学们对“放出气体”这一异常现象进行猜想、实验，其中没有价值的是（）。

A．小宇同学推测气体是氢气并检验

B．小琪同学猜想CuCl2溶液中含有一定量的酸并检测

C．小寒同学认为气体是氨气并检验

D小梁同学认为试剂变质，更换后再实验

二、非选择题

6．某研究性学习小组欲利用图所示装置进行氢气制取的探究，请你分析并填空。

（1）写出图中有标号的仪器名称：

a_______，b_______。

（2）实验室制取氢气所用的药品是_______，应选择的发生装置是_______（填字母），应选择的收集装置是_______或_______（填字母）。

　7．有两种外观类似黄金的合金：

①Cu－Zn合金，②Cu－Ag，若实验室只提供一瓶稀硫酸和必要的仪器。

（1）你认为能测出合金_______（填序号）中铜的质量分数；

（2）取上述

（1）中的合金粉末20g放入烧杯中，加入50g稀硫酸，恰好完全反应，测得烧杯内剩余物质的质量为69.8g。

求：

a．产生氢气的质量；b该合金中铜的质量分数。

（提示：

Zn能与稀硫酸发生置换反应产生氢气，而Cu、Ag均不能与稀硫酸发生反应）

参考答案

【自主学案】

一、1．延展　2．汞　钨　铜和铝　导热　体积随温度变化而变化　延展

二、1．氧化铝　疏松（或粉末状）　黑　2．气泡冒出　紫、红　置换反应　氢

三、1．具有金属特性　化学　大　低　2.2%~43%　0.03%~2%延展性和弹性　机械制造

【题源变式】

1．D　2．B　3．B　4．C

【课堂练习】

1．B　2．C　3．B　4．C　5．A

6．3Fe＋2O2

Fe3O4；2Mg＋O2

2MgO；4Al＋3O2

2Al2O3

7．

（1）①②④　

（2）延展　（3）铝与氧气反应表面形成致密氧化膜

【中考真题】

1．D　2．B　3．B　4．A　5．C

6．

（1）长颈漏斗　水槽

（2）锌和稀硫酸（或稀盐酸）AC　D

7．

（1）①　

（2）产生氢气的质量为0.2g；该合金中铜的质量分数为67.5%