金属和金属材料

第八单元金属和金属材料【思维导图】一、常见金属及合金1.金属材料：金属材料包括纯_____以及它们的_____。2.金属的物理性质：(1)共性：常温下，大多数金属都是固体，有金属光泽、有优良的_____性、_____性和_____性。金属合金导电导热延展(2)特性。①颜色：铁、铝等大多数金属为银白色，而铜呈_____色，金呈___色。②状态：常温下大多数金属为固体，而___为液体。紫红黄汞3.合金：(1)概念：在金属中加热熔合某些_____或_______，制得的具有_________的物质。合金属于_____物。(2)性质特征：硬度比成分金属___，熔点比成分金属___。(3)常见的合金：铁合金包括_____和___，它们的主要区别是_______不同；我国最早出现的合金是_____；与人体有很好“相容性”的合金是_______。金属非金属金属特征混合大低生铁钢含碳量青铜钛合金【微点拨】合金中一定有金属存在，但不一定都是由金属与金属熔合而成，还可能是金属与非金属熔合而成。二、金属的化学性质1.与氧气反应：(1)常温下，铝与氧气反应，其表面生成一层致密的_______薄膜，从而阻止铝进一步氧化。其反应的化学方程式为_________________。氧化铝4Al+3O2====2Al2O3(2)铁、铜在常温下几乎不与氧气反应，但在点燃或高温时能与氧气反应，反应的化学方程式为__________________________________。(3)“真金不怕火炼”说明金即使在_____时也不与氧气反应。3Fe+2O2Fe3O4、2Cu+O22CuO高温点燃====△====【微思考】铝制品和黄金制品都耐腐蚀，其原理是否相同?____________________________________________提示：不相同。铝耐腐蚀是因为铝与氧气反应时，生成一层致密的氧化铝保护膜，金耐腐蚀是因为金的化学性质稳定，不与氧气反应。2.活泼金属与酸反应：(1)规律：金属+酸→________。(2)反应发生的条件：排在金属活动顺序中_____的金属与_____发生反应。盐+氢气氢前稀酸(3)反应现象及化学方程式。金属现象反应的化学方程式(稀盐酸/稀硫酸)镁剧烈反应，产生大量气泡，溶液仍为无色_____________________、_____________________锌反应比较剧烈，产生大量气泡，溶液仍为无色_____________________、_____________________Mg+2HCl====MgCl2+H2↑Mg+H2SO4====MgSO4+H2↑Zn+2HCl====ZnCl2+H2↑Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑金属现象反应的化学方程式(稀盐酸/稀硫酸)铁反应缓慢，有气泡生成，溶液颜色由_____逐渐变为____________________________、_____________________铜无现象(不反应)无色浅绿色Fe+2HCl====FeCl2+H2↑Fe+H2SO4====FeSO4+H2↑【微点拨】浓硫酸和浓硝酸具有强氧化性，与金属反应不产生氢气。(4)置换反应。①定义：由一种_____和一种_______反应，生成另一种_____和另一种_______的反应。②形式：A+BC====B+AC。③特点：“一换一”，即一种单质从一种化合物中置换出另一种单质。注意：置换反应过程一定存在化合价的变化。单质化合物单质化合物3.与盐溶液反应：(1)规律：金属+盐→____________。(2)反应发生的条件。①必须是_________置换___________。(K、Ca、Na除外)②反应中的盐必须_______。新盐+新金属活泼金属不活泼金属溶于水(3)请写出铁与硫酸铜溶液、铜与硝酸银溶液反应的化学方程式：____________________、_________________________。Fe+CuSO4====FeSO4+CuCu+2AgNO3====Cu(NO3)2+2Ag【微点拨】铁与酸或盐溶液反应时，生成的化合物中铁元素为+2价，读作××亚铁，溶液呈浅绿色。三、金属活动性顺序1.金属活动性顺序：由强逐渐减弱2.重要应用：(1)判断金属的活动性强弱：金属的位置越靠前，它的活动性_____。(2)判断金属与酸是否发生反应：排在___前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸里的___。(3)判断金属与盐溶液是否发生反应：位于____________能把位于___________从它们的盐溶液里置换出来。越强氢氢前面的金属后面的金属四、金属资源的利用和保护1.铁的冶炼：(1)原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气。(2)原理(以氧化铁为例)：_____________________。3CO+Fe2O32Fe+3CO2高温====2.金属资源保护：(1)金属的腐蚀和防护。①铁制品锈蚀的条件：与空气中的_____、_______接触。②防止锈蚀的方法：保持铁制品的洁净、干燥，常采用___________、_________以及_________________等方法。氧气水蒸气覆盖保护膜制成合金改变金属内部结构(2)金属资源的保护措施。①防止金属的腐蚀。②金属的回收利用。③有计划、合理地开采矿物质。④寻找金属的代用品。考点一金属活动性顺序表的常见应用1.判断某些置换反应能否发生：(1)判断金属与酸能否反应。(2)判断金属与盐溶液能否反应。2.根据金属与酸反应的剧烈程度或产生氢气的速率判断金属活动性顺序：如镁、锌、铁三种金属与同溶质质量分数的稀硫酸反应产生氢气的速率：MgZnFe，则金属活动性顺序为MgZnFe。3.根据金属与盐溶液的反应判断滤液、滤渣的成分：将某一较活泼金属的单质放入含有两种较不活泼金属的盐溶液中，优先置换出最不活泼金属，该金属完全反应后再与较活泼金属的盐溶液反应。反应后的成分判断如下：(1)临界点。b点：滤液为A的盐溶液、C的盐溶液：滤渣为B。c点：滤液为A的盐溶液；滤渣为B、C。(2)反应区间。ab段：滤液为A的盐溶液、B的盐溶液、C的盐溶液：滤渣为B。bc段：滤液为A的盐溶液、C的盐溶液；滤渣为B、C。大于c点：滤液为A的盐溶液：滤渣为A、B、C。4.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，利用其矿石还原成金属单质越易，金属活动性越强，利用其矿石还原成金属单质越难。【特别提醒】K、Ca、Na等很活泼的金属与排在其后面的金属的盐溶液反应时，一般不会有金属析出。【题组过关】1.(2016·邵阳中考)小军欲探究X、Y、Z三种金属的活动性顺序，他做了如下实验：①把X和Y分别放入稀硫酸中，X表面产生大量气泡，Y表面无现象；②把Y放入Z的硝酸盐溶液中，Y表面有Z析出，则X、Y、Z三种金属的活动性顺序是()A.XYZB.ZYXC.YXZD.XZY【解析】选A。由题意可知，①把X和Y分别放入稀硫酸中，X表面产生大量气泡，Y表面无现象，说明X在氢前，Y在氢后；②把Y放入Z的硝酸盐溶液中，Y表面有Z析出，说明Y排在Z的前边，即三种金属的活动性顺序为XYZ。2.(2015·咸宁中考)下列现象或事实不能用金属活动性顺序合理解释的是()A.实验室不能用铜和稀硫酸反应制取氢气B.金属铝比金属锌更耐腐蚀，说明锌比铝的金属活动性强C.铜能将银从硝酸银溶液中置换出来D.锌粉、铁粉分别与溶质的质量分数相同的稀盐酸反应，前者产生气泡速率较快，说明锌比铁的金属活动性强【解析】选B。在金属活动性顺序表中，铜排在氢的后面，不能与稀硫酸反应；铝的活动性大于锌，但铝易于与空气中的氧气反应在其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，使内部的铝不易被进一步氧化，与金属活动性强弱顺序无关；铜的活动性大于银，因此铜可以与硝酸银溶液反应置换出银；锌粉、铁粉都能与盐酸反应，且锌比铁反应剧烈，能用金属活动性强弱顺序加以解释。3.(2016·鄂州中考)向AgNO3溶液中加入一定质量的Zn和Cu的混合粉末，充分反应后过滤，得到滤渣和蓝色滤液，下列说法正确的是()A.向滤渣中加入稀盐酸，可能有气泡产生B.向滤液中加入稀盐酸，可能有沉淀产生C.滤渣中一定有Ag，一定无Zn和CuD.滤液中一定有Cu(NO3)2，可能有Zn(NO3)2和AgNO3【解析】选B。由题意可知，向AgNO3溶液中加入一定质量的Zn和Cu的混合粉末，由于金属活动性由强到弱的关系ZnCuAg，锌首先置换硝酸银中的银，当锌全部反应完后，铜可置换硝酸银中的银。充分反应后过滤，滤液为蓝色，说明锌全部参加了反应，滤渣中没有锌，溶液中有硝酸铜，可能含有硝酸银，由上述分析可知：滤渣中没有锌，加入稀盐酸，不可能有气泡产生，A错误；滤液中可能含有硝酸银，加入稀盐酸，可能有沉淀产生，B正确；滤渣中一定有Ag，一定无Zn，可能含有Cu，C错误；滤液中一定有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2，可能有AgNO3，D错误。考点二金属与酸反应的图象分析1.等质量金属与足量的酸反应：酸是足量的，说明金属完全反应，所以最终生成氢气的质量要依据金属的质量来计算。可用如图表示。此图反映出：(1)金属越活泼，图示反应物的曲线越陡，如Mg线比Zn线陡，Zn线比Fe线陡。(2)当金属在化合物中化合价相同时，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。2.足量的金属与等量的酸反应：金属是足量的，说明酸完全反应，最终生成氢气的质量要依据酸的质量来计算，所以最终生成氢气的质量相等。可用右图表示。【题组过关】1.(2015·枣庄中考)向等质量的锌粉和铁粉中分别加入足量稀硫酸，下列图象描述正确的是()【解析】选B。由题目信息可知，稀硫酸是足量的，说明锌粉和铁粉完全反应，锌的相对原子质量大于铁的相对原子质量，故等质量的锌粉和铁粉，锌粉放出氢气较少，铁粉放出氢气较多，由于锌的活动性比铁强，故与酸反应较快，完全反应所需的时间较少。【方法归纳】坐标曲线图解题思路和关键坐标曲线图实际上是借助数学方法来分析化学现象，识图的关键是识标、明点、析线。(1)识标：理解坐标图中纵、横坐标的含义，找出纵、横坐标的关系，再结合所学知识，联系相应的知识点。(2)明点：曲线中的特殊点(起点、终点、顶点、转折点、交叉点等)表示了什么化学意义。(3)析线：曲线的走向、变化趋势。揭示各段曲线的变化趋势及其含义。根据纵、横坐标的含义可以得出：在一定范围内，随“横坐标量”的增加，“纵坐标量”逐渐增加或减小。超过一定范围后，随“横坐标量”的增加，“纵坐标量”减少或增加，或者达到某种平衡状态。若为多重变化曲线坐标图，要分别揭示其变化趋势，然后对比分析，找出符合题意的曲线或者结论等。2.(2016·金华中考)有A、B两种金属放入等质量分数的稀硫酸中，生成氢气的质量与反应时间的关系如图所示，下列结论合理的是()A.金属活动性ABB.生成氢气的质量ABC.反应的硫酸质量ABD.反应的金属质量AB【解析】选B。根据反应生成H2的质量与反应时间的关系图可知，相同时间内B放出氢气的质量大于A，可判断金属活动性顺序是BA，故A错误；在两种金属完全反应后，放出H2的质量是AB，故B正确；金属与酸反应生成氢气时，氢气来源于酸中的氢元素，所以生成的氢气与消耗的酸的多少顺序一致，消耗硫酸的质量是AB，故C错误；金属的相对原子质量不确定，所以不能确定参加反应的金属的质量，故D错误。实验一金属活动性顺序的探究1.实验方案：判断依据实验设计判断方法方案1金属能否与酸反应将金属放入相同浓度的酸溶液中能反应则______________________________；不能反应则_________金属位于金属活动性顺序中氢前位于氢后判断依据实验设计判断方法方案2金属与酸溶液反应速率的大小取相同质量的金属放入相同浓度的酸溶液中反应速率大的金属更_____方案3金属与另一金属的盐溶液能否反应将金属放入另一种金属的盐溶液中若A能置换出B，则____________