练宇轩金属和金属材料.docx
《练宇轩金属和金属材料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《练宇轩金属和金属材料.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
练宇轩金属和金属材料
学生姓名练宇轩年级初三授课时间3.2教师宋课时2
金属和金属材料
教学目标：
1．了解常见金属物理性质的一般性和差异性，理解不同金属的不同用途；认识金属材料生产、生活和社会发展中的重要作用；知道常见金属的化学性质；了解金属活动性顺序规律；能设计实验方案，验证金属活动性顺序；
2．了解从铁矿石中将铁还原出来的方法；解金属锈蚀的条件和防止金属锈蚀的简单方法；
教学重、难点：
1．了解常见金属物理性质的一般性和差异性，理解不同金属的不同用途；
2．知道常见金属的化学性质；
3．记住金属活动性顺序，能根据金属活动性的不同解释日常生活中的一些现象；
4．掌握置换反应的特点，能用金属活动性顺序表对有关的置换反应进行简单的判断；
5．了解金属锈蚀的条件和防止金属锈蚀的简单方法
知识点详解：
知识点一金属的物理性质
1．金属的通性：
有光泽、能够导电、有延展性、能够导热；
2．一些金属的特性：
（1）不同金属有不同颜色，如铁、铝等大多数金属都呈银白色，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；
【例1】（2010，广州）下列有关金属的说法正确的是
A．金属铝有很好的抗腐蚀性B．纯铝的硬度大于铝合金
C．钢是纯净物D．钢铁严重锈蚀后不值得回收
【例2】（2010，广州）铁、铝、铜是日常生活中使用最广泛的金属。
（1）上述三种金属中，人类最早大规模冶炼和使用的是铜，最晚的是铝，原因是（填序号）
A．三者在地壳中的含量，铜元素最高，铝元素最低
B．三者的金属活动性，铜元素最弱，铝元素最强
C．在自然界中，铜元素主要以单质的形式存在，铝元素以化合物形式存在
（2）常温下一些金属的物理性质数据如下：
金属单质
铜
铝
锌
铁
铅
导电性（以银的导电性为100做标准）
99
61
27
17
7.9
密度（g·cm-3）
8.92
2.70
7.14
7.86
11.3
熔点/℃
1083
660
419
1535
328
硬度（以金刚石的硬度为10做标准）
2.5~3
2~2.9
2.5
4~5
1.5
分析上述数据，碎石用的大锤头用铁制不用铝制，原因是
（3）铜器长期暴露在空气中，表面会生成铜绿[其成分可表示为Cu2（OH）2CO3]，从其组成分析，预测
铜绿能与（任举一例）反应。
（4）工业上火法炼铜的一个主要反应是Cu2S+O2
2Cu+SO2。
Cu2S中铜元素的质量分数
为。
用500吨含Cu2S80%的铜矿石，理论上可以炼出吨铜。
【迁移1】2010年5月，孙中山先生铜像回迁至南京市新街口，铜及铜合金属于（）
A．天然材料B．金属材料
C．复合材料D．合成材料
【迁移2】（2010，佛山）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
知识点二合金
在一种金属中加热熔合某些其他金属或非金属而制得的产品。
硬度一般比组成它的各成分金属
大，熔点一般比组成它的各成分金属低，所以比纯金属具有更广泛的用途。
1．生铁和钢：
都是铁的合金，其主要成分是铁，不同点是含碳量不同。
生铁的含碳量为2%~4.3%，钢的含碳量为0.03%~2%；
2．钛和钛合金：
钛和钛合金是21世纪的重要金属材料。
它们具有优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、机械性能好、抗腐蚀能力好，钛合金与人体的“相容性”较好，因此被广泛用于制火箭、导弹、船舶、人造骨等。
【常见误区】
1．合金是混合物，不是化合物；
2．认为合金都是由金属组成的。
事实上，凡是在金属中加热熔合某些金属或者非金属而得到的具有金属特性的物质都是合金。
需要说明，尽管合金的许多性能都优于纯金属，但并不是说其所有性能都比纯金属要好。
要根据实际需要，灵活选择使用纯金属或合金；
3．以为金属材料都是由金属单质制成的。
实际上，很多的金属材料都是应用了该金属的合金，合金具有较纯金属更广阔的应用范围；
【例3】下列关于合金的叙述正确的是（）
A．合金一定是金属单质而不是化合物
B．合金的所有性质和性能都比纯金属好
C．合金也是金属材料
D．合金是在金属中加热熔合某些金属而成的
【例4】工业生产中常将两种或多种金属（或金属与非金属）在同一容器中加热使其熔合，冷凝后便得到具有金属特性的熔合物——合金，这是制取合金的常用方法之一。
请根据下表数据判断，不宜用上述方法制取的合金是（）
金属
Na
K
Al
Cu
Fe
熔点（℃）
97.5
63.6
660
1083
1535
沸点（℃）
883
774
2467
2567
2750
A．Fe—Cu合金 B．Cu—Al合金C．Al—Na合金D．Cu—Na合金
【迁移】下列说法正确的是（）
A．铅的密度比铁大，用铅做菜刀、锤子比铁更好
B．银的导电性比铜好，所以通常可用银制作电线
C．钛合金与人体具有很好的“相容性”，可用来制造人造骨
D．焊锡和铝熔点都较低，都可用于焊接各种金属
知识点三金属的化学性质
1．与氧气反应
金属
在空气中
在氧气中
化学方程式
铁
持续加热变红，离火变冷
点燃，剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体
3Fe+2O2
Fe3O4
铝
常温下，铝表面变暗，生成一层致密的氧化膜，保护铝不再被腐蚀
点燃，剧烈燃烧，发出耀眼白光，发出大量的热
4Al+3O2
2Al2O3
镁
常温下表面逐渐变暗。
点燃，剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体
点燃，剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体
2Mg+O2
2MgO
铜
加热，生成黑色物质；潮湿空气中，生成铜绿而被腐蚀
加热，生成
黑色物质
2Cu+O2
2CuO
2Cu+O2+CO2+H2O==Cu2（OH）2CO3
金
即使在高温时也不与氧气反应
2．与酸反应
K、Ca、Na与水剧烈反应产生H2，与酸反应更剧烈；Mg、Al、Zn、Fe易与酸（盐酸、稀H2SO4）反应产生H2；
Fe+2HCl==FeCl2+H2↑
Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑
3．与盐溶液反应
Fe+CuSO4==FeSO4+Cu↑
Cu+2AgNO3==Cu（NO3）2+2Ag
【例5】（2010，北京）铁是一种应用广泛的金属，下列有关铁的说法中正确的是（）
A．铁丝在氧气中燃烧生成氧化铁
B．铁在干燥的空气中迅速生锈
C．铁丝在空气中点燃火星四射
D．用铁锅炒菜可使食物中增加微量铁元素
【例6】下列金属中，只能与硝酸银溶液反应，不能与稀硫酸反应的是（）
A．镁B．银C．铜D．铝
知识点四金属活动性顺序规律及运用
常见金属的活动性顺序：
金属活动性顺序可以作为金属能否与不同物质的盐溶液发生置换反应的一种判断依据；
1．金属活动性顺序的规律
（1）在金属活动性顺序表中，位置在氢之前的较活泼金属能置换出酸（一般稀盐酸、稀硫酸）中的氢，位置在氢之后的金属则不能；
Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑
Fe+2HCl==FeCl2+H2↑2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑
Cu+HCl≠
（2）较活泼的金属能将较不活泼的金属从它的盐溶液中置换出来，若有铁参加置换，铁显+2价；
2Al+3CuSO4==Al2（SO4）3+3CuFe+CuSO4==Cu+FeSO4
Cu+2AgNO3==Cu（NO3）2+2AgZn+FeSO4==Fe+ZnSO4
很活泼的金属，如K、Ca、Na与盐溶液反应，先与溶液中的水反应生成碱，碱再与盐溶液反应，没有金属单质生成。
（3）不能用金属活动性顺序去说明非水溶液中的置换反应，如氢气在加热条件下置换氧化铁中的铁
Fe2O3+3H2
2Fe+3H2O
2．金属活动性顺序的运用
（1）判断某金属能否与酸溶液或某盐溶液反应；
（2）根据几种不同金属与酸溶液、盐溶液的反应现象，判断金属的活动性顺序；
（3）根据金属与盐溶液的反应判断滤液、滤渣成分；
铁与CuSO4溶液和AgNO3溶液反应有先后顺序，如果铁足量，先将AgNO3完全置换后再置换CuSO4，那么溶液中只有FeSO4，如果铁的量不足，依据“先后原则”分别讨论滤液和滤渣的成分；
（4）根据金属活动性顺序判断金属与酸反应的速率或根据反应速率判断金属活动性顺序；
（5）利用金属活动性顺序研究金属冶炼的历史。
金属活动性越弱，利用其矿石还原成单质越容易，金属活动性越强，从其矿石中还原单质越难；
【例8】（2009，广州）下列物质中能与CuSO4溶液发生置换反应的是（）
A．AgB．FeC．NaOH溶液D．HCl溶液
【例9】可由金属与盐酸发生置换反应制得的物质的是（）
A．CuCl2B．FeCl3C．AgClD．AlCl3
【例10】（2010，广州）下列四个实验中只需要完成三个就可以证明Fe、Cu、Ag三种金属的活动性顺序。
其中不必进行的是（）
A．将铁片放入稀盐酸B．将铜片放入稀盐酸
C．将铁片放入硝酸银溶液D．将铜片放入硝酸银溶液
【例11】（2009，广州）有甲、乙、丙、丁四种金属。
只有甲在自然界主要以游离态存在。
丁盐的水溶液不能用乙制的容器盛放，但可以用丙制的容器盛放。
这四种金属的活动性由强到弱的顺序是（）
A．甲＞乙＞丁＞丙B．丙＞丁＞乙＞甲
C．丙＞乙＞丁＞甲D．乙＞丁＞丙＞甲
【例12】向含有AgNO3、Cu（NO3）2、Zn（NO3）2的混合溶液中加入一定量的铁粉，使其充分反应后，过滤，向滤渣中滴加稀盐酸，有气体泡产生，则下列结论正确的是（）
A．滤液中一定含Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe2+
B．滤液中一定含Fe2+，可能含Zn2+
C．滤液中一定含Fe2+、Zn2+，不含Cu2+、Ag+
D．滤液中一定含Zn2+、Fe2+，可能含Cu2+
【迁移1】将金属锰条（Mn）、镁条（Mg）、和铜片分别投入稀盐酸中，锰条和镁条上均有气泡产生，铜片表面没有现象；将镁条投入硫酸锰的溶液中有锰析出，则Mn、Mg、Cu三种金属的活泼性由强到弱的顺序是（）
A．MgMnCuB．MnMgCu
C．CuMnMgD．MnCuMg
【迁移2】金属Ni、Mn分别放入其他三种金属X、Y、Z的盐溶液中，反应的结果和有无金属析出的情况如下所示：
X盐溶液
Y盐溶液
Z盐溶液
Ni
无
无
有
Mn
无
有
有
它们的金属活动性由强到弱的顺序为（）
A．XMnYNiZB．ZNiYMnX
C．ZMnYNiXD．XMnNiYZ
【迁移3】A、B、C、D是四种金属单质，A能从B的硝酸盐溶液中置换出B，但A不能与稀盐酸反应，相同条件下，C、D能与稀盐酸反应产生H2，且D比C反应剧烈。
则四种金属的活动性由强到弱的顺序是
A．A、B、C、DB．B、A、C、D
C．D、C、A、BD．D、C、B、A
【迁移4】小雨的妈妈买了一条黄金项链，小雨想通过实验探究这条黄金项链是否为锌铜合金制成的仿制品，她不能用的试剂是（）
A．AlCl3溶液B．Cu（NO3）2溶液
C．H2SO4溶液D．AgNO3溶液
知识点五金属活动性顺序的实验探究方案设计
金属活动性顺序的探究是以置换反应为理论依据，用酸判断活泼金属和不活泼金属，用盐溶液
比较活泼性顺序。
如推断Fe、Cu、Ag三种金属的活泼性可用盐酸和CuSO4溶液，铁能和盐酸反应，
铜、银不能反应，说明铁比铜、银活泼，再用CuSO4溶液比较银和铜的活动性，银不能置换出CuSO4
中的铜，说明铜比银活泼。
也可以直接用Fe能从CuSO4溶液中置换出铜，说明铁比铜活泼，而银
不能置换出CuSO4中的铜，说明铜比银活泼；
【例14】（2010，广州）下列四个实验中只需要完成三个就可以证明Fe、Cu、Ag三种金属的活动性顺序。
其中不必进行的是
A．将铁片放入稀盐酸B．将铜片放入稀盐酸
C．将铁片放入硝酸银溶液D．将铜片放入硝酸银溶液
【例15】为验证Mg、Ag、Cu三种金属的活动性强弱，某化学兴趣小组设计了如果所示的四个实验。
其中不必进行的实验是（）
【例16】某兴趣小组对三种金属Mg、Ti（钛）、Cu的金属活动性进行探究：
【提出假设】a：
Ti金属活动性比Mg强；
b：
Mg金属活动性比Cu强
【查阅资料】在相同条件下，金属与酸反应，产生气泡速度越快，则该金属活动性越强；
【实验设计】同温下，取大小相同的这三种金属薄片，分别投入等体积等浓度的足量的稀盐酸中反应观察现象。
回答：
（1）三种金属中加入盐酸前都先用砂布将表面擦光亮，其目的是（）
A．除去氧化膜，利于直接反应 B．使表面不平整，易反应
C．使表面光亮，易观察现象 D．使温度相同，易反应
（2）填写下表的有关现象和结论：
Ti
Mg
Cu
与盐酸反应现象
放出气泡速度缓慢
放出气泡速度快
结论
原假设中不正确（填“a”或“b”或“ab”）
理由；
三种金属的活动顺序为＞＞
【例17】不法分子常用金光闪闪的“假金元宝”（铜锌合金）蒙骗人们。
你能用化学方法鉴别真假金元宝吗？
试设计实验验证：
操作
现象
结论
【迁移1】同学们为了比较锌、铁、铜三种金属的活动性,仅用组内物质就能达到目的的是（）
①Zn、Fe、Cu、稀硫酸②Fe、ZnSO4溶液、CuSO4溶液
③Zn、FeSO4溶液、CuSO4溶液④Zn、Cu、FeSO4溶液
A．只有
B．②和③ C．①②
D．①②③
【迁移2】在FeSO4和CuSO4的混合溶液中投入一些锌粉，完全反应后得到一些固体沉淀。
过滤向沉淀中加入少量稀硫酸有气泡产生。
对上述固体沉淀有下列六种说法，其中正确的是
①一定含有Zn②一定含有Fe③一定含有Cu④可能含有Zn
⑤可能含有Fe⑥可能含有Cu
A．①②③B．②③④C．③④⑤D．①②④
【迁移3】
（1）请观察取自教材中“金属活动性顺序”的卡通图。
金属与盐酸反应
根据图中四种金属与盐酸反应的信息，推断这四种金属活动性由强到弱的顺序是；
（2）现有下列试剂：
Cu、Fe、Ag、FeSO4溶液、NaCl溶液、CuSO4溶液、AgNO3溶液，请你选择三种试剂（注：
要求只用三种试剂），设计一个实验探究方案，比较Cu、Fe、Ag三种金属的活动性顺序。
实验步骤
实验现象
结论
金属活动性：
＞＞
知识点六铁的冶炼及铁的化学性质
1．生铁的冶炼
（1）原料：
铁矿石、焦炭、石灰石
（2）设备：
高炉
（3）化学原理：
C+O2
CO2CO2+C
2COFe2O3+3CO
2Fe+3CO2
【注意】炼铁的还原剂是CO，原料是焦炭，不要把两者混淆。
2．铁的化学性质
（1）铁在氧气中燃烧，生成黑色的Fe3O4，铁锈蚀生成红色的Fe2O3；
（2）铁与盐酸、稀H2SO4、硫酸铜溶液反应都生成二价铁离子（Fe2+），含Fe2+的溶液呈浅绿色；
Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑CuSO4+Fe==FeSO4+Cu
浅绿色蓝色浅绿色
【例18】（09，广州）炼铁高炉中发生了下列反应：
①高温下一氧化碳将铁矿石还原为铁②高温煅烧石灰石③灼热的焦炭和二氧化碳反应
④焦炭充分燃烧
其中属于化合反应的是（）
A．①和④B．②和③C．③和④D．只有④
【例19】下图所示为高炉炼铁的示意图。
根据示意图可归纳出：
（1）高炉炼铁的主要原料是；
（2）高炉炼铁的主要原理是（用化学方程式表示）
；
；
；
知识点七铁的锈蚀与防护
【例20】如图所示是探究铁锈蚀条件的装置。
调节L端与R端的液面高度一致，塞进木塞，一周后观察。
下列推断错误的是
A．b管中铁钉不会锈蚀
B．L端与R端液面高度仍然保持一致
C．该实验说明铁锈蚀与空气、水有关
D．若将a管中的水改为食盐水能加快铁的锈蚀
【例21】人们的日常生活离不开金属，高科技新材料的开发和应用也需要金属。
（1）现代社会使用大量的钢铁，钢铁与接触容易生锈造成损失，在钢铁表面采用
方法可以防止钢铁生锈；
（2）波尔多液是由硫酸铜和熟石灰加水配制而成，不能用铁制容器配制的原因是
（用化学方程式表示）。
【例22】请你参与某学习小组的探究活动，并回答相关问题：
【发现问题】小丽发现盛水的铁锅在与水面接触的部位最易生锈；小茜发现自己的铜制眼镜框表面出现了绿色的铜锈；小玲发现苹果切开不久，果肉上就会产生一层咖啡色的物质，好象生了“锈”一般。
【提出问题】这三种物质“生锈”的原因是什么？
【收集证据】
（1）回忆已有知识：
铁生锈的条件是 。
（2）查阅有关资料：
“铜锈”主要成分是Cu2（OH）2CO3（俗称铜绿）；苹果“生锈”是果肉里的物质（酚和酶）与空气中的氧气发生了一系列的反应，生成咖啡色的物质。
（3）实验探究：
将四小块铜片分别按下图所示放置一个月，观察现象如下：
实验
装置
实验
现象
铜片不生锈
铜片不生锈
铜片不生锈
铜片生锈且水面附近锈蚀最严重
由实验可知，铜生锈是铜与水、 、 等物质共同作用的结果。
得出结论：
经过交流讨论，三位同学认为这些物质“生锈”除了可能与水有关外，还可能都与 （填物质名称）有关；
（4）反思与应用：
利用所得结论进行填空：
①写出一种防止铁或铜等金属制品生锈的具体方法 ；
②请你提出一条延长食品保质期的建议 。
课后习题
1．家里的铁锅、铝壶、菜刀等都是由金属及合金制成的。
下列物质中不属于合金的是（）
A．焊锡B．不锈钢C．铁矿石D．18K黄金
2．（08，广州）人类每年从自然界中提取大量的金属铁，下列关于铁的说法正确的是（）
A．铁是由钢冶炼成的B．生铁是含有碳的铁合金
C．炼铁的过程是把铁矿石变成纯净的氧化铁D．被腐蚀后的铁制品属于不可回收垃圾
3．“真金不怕火炼”这句广泛流传的俗语，能充分说明金具有的性质是（）
A．硬度较大B．密度较大C．导电性强D．化学性质稳定
4．把一根洁净的铁钉放入稀硫酸中，下列叙述正确的是
①在铁钉表面产生气泡 ②溶液由无色逐渐变为浅绿色
③铁钉的质量增加 ④溶液的质量减轻
A．②③ B．①②③ C．①②④ D．①②
5．向AgNO3、Cu（NO3）3、Zn（NO3）2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，再向滤出的
固体中加入稀硫酸，有气体产生，则滤出的固体中一定有（ ）
A．Ag、Cu、Zn B．Cu、Zn、Fe
C．Ag、Zn、Fe D．Ag、Cu、Fe
6．有X、Y、Z三种金属，X+H2SO4==XSO4+H2↑，y+H2SO4不反应，Y+AgNO3==YNO3+Ag，Z+AgNO3不反应，则X、Y、Z三种金属的活动性由弱到强的顺序是（）
A．X＜Y＜ZB．Y＜Z＜XC．Y＜X＜ZD．Z＜Y＜X
7．往AgNO3和Cu（NO3）2混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后，有金属析出，过滤、洗涤后
往滤渣中加入稀盐酸，有无色气体放出，则滤液中一定存在的物质是（）
A．AgNO3、Cu（NO3）2、Fe（NO3）2B．Cu（NO3）2、Fe（NO3）2
C．Fe（NO3）2D．Fe（NO3）3
8．（08，广州）金属在生产、生活中有着广泛的用途。
（1）指出金属铝的一个性质及其对应的用途：
性质_________，对应用途_________。
（2）黄铜是铜锌合金，其硬度比纯铜_________（填“大”、“小”或“相同”）。
（3）长期露置于空气中的金属M表面会被锈蚀。
经检测，锈蚀物中除含有M外，还含有C、H、O三种元素。
根据质量守恒定律，推测与金属M发生反应生成锈蚀物的物质。
推测Ⅰ：
锈蚀物中的H来自空气中的__________________（填化学式，下同），C来自空气中的_________________，因此这两种物质肯定参加了反应。
推测Ⅱ：
锈蚀物中的O有多种来源，因此不能确定空气中的O2是否参加了反应。
（4）某同学为了验证空气中的O2是否参加了反应，设计了如下系列实验，你认为其中必须要做的实验是_________（填实验编号）。
说明：
①所用蒸馏水都是经煮
沸迅速冷却的；②固体干燥剂N只吸收水分，不吸收CO2和O2。
（5）假如要进行实验D，检验CO2是否充满的操作方法是____________________。
9．人类生活离不开金属。
（1）铁是生活中常用的金属。
图2是某“取暖片”外包装的图片。
该“取暖片”中发热剂主要成分有铁粉、活性炭、氯化钠、水等，其发热是利用铁生锈时会放热。
。
①发热剂需接触到空气才会发热，原因是铁要与、
等物质共同作用才会生锈。
②推测发热剂成分中氯化钠的作用是。
（2）应用金属活动性顺序能帮助我们进一步学习金属性质。
已知下列各组物质间均能发生置换反应。
A．Fe和CuSO4溶液B．Mg和MnSO4溶液C．Mn和FeSO4溶液
①写出Fe和CuSO4溶液反应的化学方程式。
②Mn、Fe、Mg、Cu四种金属的活动性由强到弱的顺序。
升级会员 