初中化学专题：金属

第10课时金属»一、金属的物理性质(a)•大多数金属都有特殊的光泽，密度和硬度较大，熔、沸点较高，具有良好的导电性、导热性和延展性。除汞(俗称水银)外，所有金属在室温下都是固体。»二、金属的化学性质(b)»1．金属与氧气的反应金属条件反应的化学方程式现象(或备注)Mg点燃2Mg＋O22MgO剧烈燃烧，耀眼白光，放出大量热，生成白色固体Al常温4Al＋3O2===2Al2O3表面生成致密保护膜点燃(氧气中)剧烈燃烧，放出大量热和耀眼的白光，生成白色固体Fe常温、潮湿空气4Fe＋3O2＋nH2O===2Fe2O3·nH2O在氧气和水共同作用下，会生成暗红色疏松的铁锈氧气中点燃剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体4Al＋3O2=====点燃2Al2O33Fe＋2O2=====点燃Fe3O4•大多数金属都能与氧气反应，但难易和剧烈程度不同。Mg、Al等在常温下就能与氧气反应；Fe、Cu等在常温下几乎不能单独与氧气反应，点燃或加热情况下可以发生反应；Au、Ag等在高温时也不与氧气反应。Cu加热铜丝表面逐渐变为黑色潮湿空气2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3铜表面生成一层绿色物质Au、Ag高温下也不与氧气反应，“真金不怕火炼”2Cu＋O2====△2CuO»2．金属与酸的反应金属现象反应的化学方程式镁剧烈反应，大量气泡，溶液仍为无色，放热Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑铝剧烈反应(比镁稍缓)，大量气泡，溶液仍为无色，放热2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑锌反应较剧烈，大量气泡，溶液仍为无色，放热Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑铁反应缓慢，有气泡产生，溶液由无色逐渐变为浅绿色Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑铜不反应•Mg、Al、Zn、Fe的金属活动性比氢强，能置换出稀硫酸或稀盐酸中的氢。•等质量的Mg、Al、Zn、Fe四种金属与足量稀硫酸或稀盐酸反应时产生氢气的量：_____________________。Al＞Mg＞Fe＞Zn»3．金属与盐的反应•表中三种金属的活动性由强到弱的顺序：FeCuAg。活动性强的金属能把活动性弱的金属从它的盐的水溶液中置换出来。实验操作现象反应的化学方程式铁丝浸入硫酸铜溶液铁丝表面出现红色物质，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4铜丝浸入硝酸银溶液铜丝表面出现银白色物质，溶液由无色逐渐变为蓝色Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag•1．此类反应一定在溶液中进行，不溶于水的化合物一般不与金属反应，如Cu与AgCl不能进行置换反应。•2．K、Ca、Na活动性非常强，但不能用它们置换化合物中的金属，因为它们能同溶液中的水剧烈反应。【知识拓展】»三、寻找金属变化的规律(b)»1．金属活动性顺序：•_______________________________________________________________________。•2．金属的活动性顺序中，位置越靠前的金属活动性越强，位于氢前面的金属能置换出酸中的氢，位于前面的金属能把位于后面的金属从它的盐的水溶液中置换出来，K、Ca、Na三种活泼金属能直接置换出水中的氢。»四、金属的锈蚀和防护(a)•1．铁锈蚀的条件：水、氧气。•铜锈蚀的条件：水、氧气、二氧化碳。K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au•2．防锈蚀的方法：改变金属内部结构，如制成不锈钢等；在金属表面形成各种保护层，如涂防锈油、油漆；形成氧化物保护膜等。•3．保护金属资源的有效途径：防止金属的腐蚀，金属的回收利用，有计划合理地开采矿物，寻找金属的替用品等。»五、金属材料——合金(a)•1．合金是把一种金属跟其他一种或几种金属(或非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质。•2．合金的形成条件：其中任一金属的熔点不能高于另一金属的沸点(当由两种金属形成合金时)。•3．常见的铁合金有碳素钢和合金钢(锰钢、硅钢、钨钢、不锈钢等)。•常见的铜合金有青铜、黄铜、白铜等。•合金是金属与金属或金属与非金属的混合物。合金的很多性能与组成它们的纯金属不同。日常使用的大多数金属材料都是合金。【知识拓展】»类型一金属的化学性质•典例[杭州中考]在试管中放入一根镁条(已除去氧化膜)，往其中加入硝酸银溶液至浸没镁条，观察到如下现象：•①镁条表面迅速覆盖一层疏松的固体物质，经检验发现生成的固体物质中有单质银；•②镁条表面有明显的气泡现象，经检验发现气泡中有氢气。•对于上述实验现象的分析错误的是()C•A．镁能从硝酸银溶液中置换出银•B．镁跟硝酸银溶液反应会生成氢气•C．镁投入硝酸银溶液中只发生2AgNO3＋Mg===Mg(NO3)2＋•2Ag•D．根据该实验可判断镁比银活动性强–【解析】通过分析可知，镁既会置换出硝酸银中的银，也能和硝酸银溶液反应生成氢气。•跟踪训练把某稀硫酸分为等体积的两•份，放入两个烧杯中，分别加入等质•量的甲、乙两种金属，反应后金属都没有剩余。产生H2的质量随时间变化•的趋势如图。下列说法正确的是•()•A．甲的活动性比乙强•B．甲的相对原子质量一定比乙小•C．反应消耗等质量的硫酸•D．反应消耗等质量的金属图10－1D–【解析】根据题意，金属全部反应，酸有剩余，只能找金属与氢气之间的关系式，根据化学方程式计算可知道金属的质量相同时，生成氢气的质量与金属相对原子质量和金属化合价数的倒数的乘积成反比，且金属越活泼反应越快(即相同时间放出H2越多)。»类型二金属的活动性顺序•典例[2018·黄石]现有甲、乙、丙三种金属，先将三者分别加入到稀硫酸中，只有乙金属表面有气泡生成；再将甲加入到丙的盐溶液中，无明显变化。据此判断三种金属的活动性由强到弱的顺序是()•A．甲＞乙＞两B．甲＞丙＞乙•C．乙＞丙＞甲D．丙＞甲＞乙–【解析】只有乙金属表面有气泡生成，说明乙排在氢前面，甲和丙排在氢后面，乙比甲和丙活泼；再将甲加入到丙的盐溶液中，无明显变化，说明丙比甲活泼。所以三种金属的活动性由强到弱的顺序是乙丙甲。C•跟踪训练[2018·昆明]向AgNO3和Cu(NO3)2混合溶液中加入一定量的Zn、Fe和Cu的混合粉末，充分反应后过滤，洗涤，得到滤渣和滤液。下列说法正确的有()•①滤渣中一定有Ag，滤液中可能有Fe(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3；•②当滤液为蓝色时，滤渣中一定有Cu、Ag，一定没有Zn、Fe；•③向滤渣中加入盐酸，有气泡产生，则滤渣中一定有Fe、Cu、Ag，可能有Zn；•④向滤液中加入KCl溶液，无明显现象，则滤液中一定有Zn(NO3)2，可能有Fe(NO3)2、Cu(NO3)2，滤渣中可能有Zn、Fe、Cu。•A．1种B．2种•C．3种D．4种C–【解析】①滤渣中一定有锌和硝酸银反应生成的Ag，当混合溶液中AgNO3的量足够多时，滤液中可能有Fe(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3；②当滤液为蓝色时，滤渣中一定有Ag，不一定有Cu，这是因为滤液为蓝色时，溶液中可能含有Ag＋，若Ag＋过量，则滤渣中不含Cu；③向滤渣中加入盐酸，有气泡产生，由于几种金属的活动性顺序为Zn＞Fe＞(H)＞Cu＞Ag，则滤渣中一定有Fe、Cu、Ag，若Zn过量，则滤渣中可能有Zn；④向滤液中加入KCl溶液，无明显现象，说明滤液中一定没有AgNO3，一定有Zn(NO3)2，可能有Fe(NO3)2、Cu(NO3)2，由于K的金属活动性比Zn强，所以滤渣中可能有Zn、Fe、Cu。»类型三金属的锈蚀与防护•典例[2018·杭州]小金为探究铁制品锈蚀的条件，进行如下实验：•图10－2•步骤1：利用图甲所示装置，将干燥的O2从导管a通入U形管(装置气密性良好，药品如图所示)；待U形管内充满O2后，在导管b处连接一活塞推至底部的注射器，收集20mLO2后在导管a处连接乳胶管并用止水夹夹紧，如图乙所示。•步骤2：一段时间后，观察U形管内的铁丝，其现象如表所示。•(1)步骤1中，检查U形管内是否已充满O2的方法是___________________________________________________________________。•(2)铁制品锈蚀的条件之一是需要O2，在此实验中能支持此条件的证据是______________________________________________。观察对象现象①干燥的普通铁丝没有明显变化②潮湿的普通铁丝较多红褐色锈斑③潮湿的纯铁丝没有明显变化将带火星的木条放置在b导管口，若木条复燃，则证明U形管内已充满O2观察到注射器活塞向左移动(或注射器内O2体积减少)•(3)通过对比实验现象，此实验还可得出铁制品锈蚀的条件是_________________________。–【解析】(1)从a口通入氧气，若想知道是否充满氧气，则需要在b出口处检查是否有氧气逸出，则在b出口放带火星的木条即可检查是否充满。(2)注射器中有氧气，若生锈需要氧气参加，则注射器内的压强会减小，现象是活塞向左移动。(3)对比表格中的记录，可知铁生锈除了需要氧气，还需要水分和金属的内部结构满足条件。水分和金属的内部结构•跟踪训练[宁波中考]某废液中只含有Fe(NO3)2、Cu(NO3)2、Ba(NO3)2三种溶质。为了回收金属、保护环境，小科设计了如图方案(所加试剂均过量)。下列判断正确的是()•图10－3•A．固体a是铜•B．X一定是Na2SO4•C．溶液B中含有的盐有Ba(NO3)2、NaNO3•D．若回收到6.4g固体a，则加入的铁屑质量为5.6gC–【解析】将铁加入到Fe(NO3)2、Cu(NO3)2、Ba(NO3)2的混合溶液中，铁能与硝酸铜反应生成铜和硝酸亚铁，即固体a是铜和过量的铁；溶液A中含有硝酸亚铁和硝酸钡，氢氧化钠能与硝酸亚铁反应生成氢氧化亚铁沉淀和硝酸钠，故过滤后得到的沉淀b是氢氧化亚铁沉淀，溶液B中含有硝酸钠、氢氧化钠和硝酸钡。要将硝酸钡转化为沉淀，可加入含有硫酸根离子或碳酸根离子的物质，如：硫酸钠、硫酸钾、碳酸钠等；溶液B中含有硝酸钠、氢氧化钠和硝酸钡，硝酸钠和硝酸钡属于盐；反应中加入的铁粉是过量的，由于固体a中除了含有铜以外，还含有铁，故若回收到6.4g固体a，则加入的铁屑质量一定大于5.6g。