浙教版科学2021-2022学年上学期九年级“培优提高”讲义（十）：金属及金属材料（1）【word，含答案】

一、金属
(1)金属在常温下，除汞是液态外，
一般都是固态。
非金属在常温，除溴是液态外，
一般都是气态或固态
。
(2)大多数金属为银白色或灰色；金（Au）呈
金黄色
,
铜（Cu）为紫红色。
(3)金属一定能导电、导热，但能导电导热的单质不一定
是金属。如非金属石墨也能导电，也能导热。
(4)大自然中金属之最：
地壳中含量最多的金属元素——
铝
人体中含量最高的金属元素──钙
目前世界年产量最高的金属——铁
导电、导热性最好的金属──银
硬度最高的金属──
铬
熔点最高的金属──钨
熔点最低的金属──汞
常见金属材料
1.合金：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.合金往往比纯金属具有更好的性能。
记忆合金
一些特定成分的合金(如镍钛合金),在外力作用下会发生变形，当把外力去掉后，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状。这种合金具有百万次以上的回复功能，人们形象地称之为“记忆合金”。
记忆合金在航空、军事、工业、农业、医疗等领域有着重要的用途，从而使得金属的应用丈向前跨进了一步。例如，在做牙齿矫形时，人们就是利用记忆合金在一定温度下做成矫形弓丝，矫形弓丝为了恢复原来的形状，便对牙齿施力，于是牙齿在记忆合金的作用下变得整齐好看。而用记忆合金制作的眼镜架，如图所示，则具有良好的弹性、强度和抗拉性能。
金属的污染和回收利用
1、废金属的种类
冶金工业、金属加工业和日常生活中丢弃的金属碎屑、碎块，锈蚀和报废的金属物品。
2、废金属的危害
重金属污染是指由重金属或其化合物造成的环境污染，主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。
重金属污染主要来源于工业污染，其次是交通污染和生活垃圾污染。工业污染大多通过废渣、废水、废气排入环境，并在人体和动植物体内富集，从而对环境和人的健康造成很大的危害。例如，当汞进入人体后，会直接沉入肝脏，对大脑、神经、视力的破坏极大;镉可在人体的肾脏中积蓄，引起泌尿系统的功能变化;铅一旦进入人体就很难排除，能直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神经系统，可造成先天智力低下....
根据金属的密度把金属分成重金属和轻金属，常把密度大于5g/cm3的金属称为重金属，如：金、银、铜、铅、锌、镍、钴、铬、汞、镉等大约45种。
对人体危害最大的有5种如铅、汞、铬、砷、镉等。
重金属对人体的伤害常见的有：
铅：伤害人的脑细胞，致癌致突变等。
汞：食入后直接沉入肝脏，对大脑神精视力破坏及大。天然水每升水中含0.01毫克，就会强烈中毒。
铬：会造成四肢麻木，精神异常。砷：会使皮肤色素沉着，导致异常角质化。
镉：导致高血压，引起心脑血管疾病；破坏骨钙，引起肾功能失调。
防治金属污染方法
垃圾进行分类回收、分类回收各种废弃的金属材料、使用无铅汽油、废旧电池不能任意丢弃、工业废水和废渣不能任意排放和堆放。
四、金属与氧气的反应
将1根镁带、1根铜丝同时在酒精灯的外焰上加热，如图2-12
所示，哪根金属会在空气中燃烧？
镁带。不燃烧的那根金属冷却后表面的颜色发生了什么变化？铜丝表面变成黑色。
金属铝活泼，常温与氧气接触，表面会生成一层致密的氧化铝保护膜，它能阻止金属铝继续被空气氧化。
五、金属与酸的反应
Mg＋H
2SO4
=MgSO4＋H2↑
Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑
将铝片放入盛有稀盐酸的试管中，观察并记录现象：开始反应不明显，过一会反应变得剧烈，放出大量气泡，最后又变慢。
试分析其原因:
（1）开始反应不明显,氧化铝保护膜破坏Al2O3+6HCl==2AlCl3+3H2O
（2）反应生成气泡变得剧烈，且放热升温，使速度变快
2Al+6HCl=2AlCl3
+3H2↑
（3）最后盐酸浓度变小，反应又变慢。
金属与盐反应
应用：湿法炼铜
例1、如图所示的四个图象，分别对应四种过程，其中正确的是（???
）
A.①分别向等质量Mg和Cu中加入足量等质量、等浓度的稀硫酸
B.②分别向等质量且足量的Zn中加入等质量、不同浓度的稀硫酸
C.③分别向等质量且足量的Mg和
Zn中加入等质量、等浓度的稀硫酸
D.④分别向等质量的Mg和Zn中同时定量加入等质量、等浓度的稀硫酸
例2、钛(Ti)是一种具有优良性能的金属，兴趣小组要探究Ti、Mg、Cu的活动性顺序，在相同温度下，取大小相同的三种金属薄片，分别放入等质量等浓度的足量稀盐酸中，观察现象如下：
分组
Ti
Mg
Cu
现象
气泡速度缓慢
气泡速度快
无明显现象
则下列说法不正确的是(???
)
三种金属的活动性由强到弱的顺序为Mg、Ti、Cu???
铜粉中混有钛粉，可用稀盐酸除去钛
C.将镁条放入硫酸铜溶液中，反应后溶液质量减少???
D.利用铜粉可以置换出可溶性钛盐溶液中的钛
例3、今年5月，吴王夫差剑重返苏州。吴王夫差剑为春秋末期制造的青铜剑，时隔2
500年，虽表面有一层蓝色薄锈，但仍寒光逼人，刃锋极锋利，堪称削铁如泥，吹毛断发。
仔细阅读上面文字，完成下面问题：
（1）青铜是金属材料中的________，其主要成分是________(填化学式)。
（2）从文中信息可以看出，青铜具有____的特点。
A.强度高
B.可塑性好
C.耐腐蚀
D.易加工
（3）吴王夫差剑表面的蓝色薄锈，其主要成分为碱式碳酸铜[化学式：Cu2(OH)2CO3]，这层蓝色薄锈形成的可能原因是________。
例4、合金是重要的金属材料。
（1）下列物品所使用的主要材料属于合金的是（?
）
A.青花瓷瓶
B.橡胶充气艇
C.不锈钢锅
（2）生铁是常用的合金，生铁属于________（填“纯净物”或“混合物”）。
（3）黄铜是铜锌合金，将纯铜片和黄铜片互相刻画（如图所示），纯铜片上留下明显的划痕，说明________。
例5、小敏研究影响锌与盐酸反应快慢的因素。
序号
盐酸溶液浓度
2分钟内产生氢气的体积
1
5%
10mL
2
15%
28mL
（1）图甲中A、B仪器可以组装一套测量气体体积的装置，利用该装置时A中的______管接c。
（2）他选用2克完全相同的锌片分别和同体积5%、15%的稀盐酸进行实验。获得表格数据。由此推断实验是通过______________________________________来体现反应快慢的。
（3）小敏分析数据得到如下结论：锌与盐酸反应快慢与盐酸浓度有关，盐酸浓度越大反应越快。其他同学认为结论不可靠，他们的依据是：________________________
。
（4）实验中小敏发现锌与盐酸反应时，一开始产生氢气速度并没有随盐酸浓度的减少而减慢，查阅资料得知化学反应中往往伴随着能量变化。由此作出猜想：锌与盐酸反应快慢还与_________有关。
例6、从废铝锅上剪下6g铝片（表面被氧化，且含有不与酸反应的杂质）放在烧杯中，将100g稀盐酸分5次加入烧杯中，测得烧杯中物质的质量变化如下表所示，求：
第1次
第2次
第3次
第4次
第5次
加盐酸的质量/g
20
20
20
20
20
烧杯中的质量/g
26
46
65.9
85.8
105.8
（1）第5次加入稀盐酸时，烧杯中溶质是________（填化学式）。
（2）在右图中画出生成H2的质量与所加稀盐酸的质量关系。
（3）所加稀盐酸的容质质量分数。
（4）己被氧化的铝占未被氧化前铝片的质量分数。
1.等质量的X、Y两种金属分别和足量的同体积、同浓度的盐酸反应，产生气体的质量与时间的关系如图所示，下列说法中不正确的是（???
）
A.t1时，产生气体的质量：X＞Y?????????B.t2时，消耗金属的质量：X＞Y
C.t3时，消耗金属的质量：X＝Y?????????D.t3时，消耗盐酸的质量：X＝Y
2.在托盘天平的两边各放一只等质量的烧杯，两烧杯中分别注入相同质量、相同质量分数的稀硫酸，天平平衡。同时向左右烧杯中分别投入等质量的锌粒、镁条（如下图所示），充分反应后，发现锌粒和镁条均无剩余，则天平指针（???
）
A.一直向左偏???
?B.一直向右偏????
C.先向右偏，后向左偏????D.先向左偏，后向右偏
3.某同学用细尼龙线将三根大小相同的铁钉，分别固定在下图所示的三个液面高度相同的装置中，放置几天后观察现象，下列表述中正确的是(???
)
A.装置Ⅰ、Ⅱ中的铁钉锈蚀了??????B.装置Ⅲ中的铁钉几乎没锈蚀
C.装置Ⅰ的铁钉这一侧的液面下降????D.装置Ⅱ的铁钉这一侧的液面上升
4.下列有关金属材料的说法正确的是（
???）
A.赤铁矿石是一种重要的金属材料
B.只有水就可以鉴别出Na、Hg、Ag
C.“真金不怕火炼”说明金是熔点最高的金属
D.北京奥运金牌是由纯银镀金制成的，所以这种材料是银金合金
5.]近年我省多地纷纷开展文明城市创建工作，垃圾分类回收是其中一项重要举措，我区街头垃圾桶如图所示，回答下列问题：
（1）图中标示的物质中，属于金属材料的是________（写出1种）
（2）塑料矿泉水瓶应放入________（填“可回收”或“不可回收”）筒中．
（3）内筒铝合金具有密度小，硬度大，具有一定的抗腐蚀等特性。但需要恰当使用，如铝与稀盐酸易反应：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，该反应属于化学反应基本类型中的________。
6.
每到冬天，市场上便有一种“热宝”出售，它是一个装有化学药品的小袋。使用时，撕去它的保护膜贴在身体上，不久便会产生热量。已知小袋中装有铁粉、碳粉和少量氯化钠。
（1）取小袋内物质，加入稀盐酸中，发生反应的化学方程式为________。
（2）将袋内物质放在足量O2中燃烧，写出反应的化学方程式：①________；②________。
7．在锥形瓶中加入80g质量分数为10%的硫酸铜溶液，塞好橡胶塞。将几根铁钉用砂纸打磨干净后在天平上称得质量为56g，再将盛有硫酸铜溶液的锥形瓶和铁钉一起放在天平上称量，记录所称得质量m1。将上述铁钉浸到硫酸铜溶液中，待反应一段时间后溶液颜色改变时，将盛有硫酸铜溶液和锥形瓶放在天平上称量，记录所称的质量为m2。
（1）m1_____m2（填“＞”或“＝”或“＜”）。
（2）锥形瓶的质量为_____（用含m1或m2的代数式表示）。
（3）若硫酸铜反应完全，求此时所得溶液的质量_____（写出计算结果）。
8.某科学探究小组的同学取来一小块生铁（表面有铝粉涂层）片，用砂纸打磨除净涂层。为测定此样品中铁的质量分数，他们将样品放入烧杯中，再加入“足量”的稀盐酸，称量数据见下表：
请回答下列问题：
（1）在实验中如何确保所加入的稀盐酸为“足量”?________。
（2）计算该生铁样品中铁的质量分数（写出计算步骤，计算结果精确到0.1%）。
（3）按以上测定方法，则以下操作中会使该样品中铁的质量分数测定值偏小的是??
?。
A.加入的稀盐酸不足量
B.换用溶质质量分数更高的盐酸进行实验
C.未将样品表面涂层（已完全氧化）打磨干净
D.将表面涂层打磨干净的生铁样品磨成粉末
1.某合金由两种金属元素组成，取该合金60g投入足量稀硫酸中，反应完全后，测得生成H2?2g，则合金的组成不可能是（　　）
A．Fe与Zn
B．Mg与Cu
C．Zn与Al
D．Al与Fe
2.将4.2克铁粉和4.0克氧化铜粉末均匀混合，然后一次性投入盛有200克9.8%稀硫酸的大烧杯中。观察到如下现象，立即出现红色固体，前阶段没有明显的气泡产生，后阶段产生大量无色气泡，充分反应后上层清液呈浅绿色。由此做出下列判断，其中不合理的是(???
)
A.“立即出现红色固体”是由于很快发生了如下转化：CuO→CuSO4→Cu
B.“产生大量无色气泡”是由于发生了如下反应：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
C.该实验条件下，硫酸铜比稀硫酸更容易跟铁粉发生反应
D.在不同浓度的硫酸铜和稀硫酸的混合溶液中投入铁粉，都是硫酸铜先跟铁粉反应
3.小科将未经砂布打磨的铝条放入盛有稀盐酸的密闭容器中，用传感器测得容器内温度和压强的变化，如下图所示。下列分析中正确的是(???
)
A.密闭容器反应前后总质量减少
B.50s时，溶液中溶质为AlCl3
C.0~50s，发生的化学反应是：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
D.100~140s，温度降低说明反应停止并逐渐冷却，导致压强减小
4.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）根据上图金属应用实例推断，金属具有的物理性质有（1条）：________
（2）日常使用的金属材料多数属于合金，下表列出了一些常见合金的主要成分和性能。
合金
合金的主要性能
主要成分及纯金属的性能
焊锡
熔点183
℃
锡：熔点232
℃；铅：熔点327
℃
硬铝
强度和硬度好
铝、铜、镁等。硬度小，质软
不锈钢
抗腐蚀性好
铁、铬、镍等。纯铁抗腐蚀性能不如不锈钢
由上表推断，与组成合金的纯金属相比，合金的优点一般有（填序号多选）________
①强度更低???
②硬度更高???
③熔点更高????
④抗腐蚀性更好
5．探究活动：在室温条件下进行如图所示实验。已知：试管内的镁条和铁片表面均被打磨洁净，且形状、大小均相同；同时加入两支试管中的稀盐酸的质量和质量分数均相等。
（1）该实验的目的是_____、_____。两支长颈漏斗中产生的现象的不同之处是_____。
（2）若实验所用的金属均过量，则甲装置中产生的H2比乙装置中产生的H2质量_____（填“多”、“少”或“相等”）。
6.某科学兴趣小组的同学利用压强传感器、数据采集器和计算机等数字化实验设备，测定铝片与稀盐酸反应时气体压强的变化，实验结果如图所示。
（1）开始一段时间气体压强几乎不变，后又急剧上升，其原因是________。
（2）m点时溶液中的溶质有________。
（3）该实验中铝片的质量为3克与足量的稀盐酸充分反应，测得产生氢气0.3克，求样品铝片中单质铝的质量分数。
参考答案
例1、C
例2、D
例3、（1）合金；Cu、Sn
（2）A,C
（3）铜与空气中的氧气、水分、二氧化碳等物质发生反应
例4、（1）C（2）混合物（3）黄铜片的硬度大于纯铜片
例5、（1）b；（2）相同时间内产生气体多少；（3）没有换用不同浓度盐酸多次实验等；?（4）温度
例6、（1）AlCl3、HCl
（2）解：如图所示：
（3）解：第3次实验中，20g稀盐酸中的氯化氢完全反应，设20g稀盐酸中氯化氢质量为x。
2Al+
6HCl═2AlCl3+
3H2↑
219
6
x
60g+6g-65.9g
219/
x
=6/（60g+6g?65.9g）
x
=3.65g
稀盐酸的溶质质量分数为：3.65g/20g×100%=18.25%
（4）解：设样品中含有Al的质量为y。
2Al+
6HCl═2AlCl3+
3H2↑
54
6
y
0.2g
54/6＝y/0.2g
y
=1.8g
设样品中含有氧化铝质量为z。
Al2O3+
6HCl═2AlCl3+3H2O
102
219
z
40g×18.25%
102/z=219/（40g×18.25%）
z=3.4g
3.4g氧化铝中铝元素质量为：3.4g×（54/102）×100%=1.8g
杂质的质量=6g-3.4g-1.8g=0.8g
已被氧化的铝占未被氧化前铝片的质量分数是：1.8g/（1.8g+1.8g+0.8g）×100%=41%
1.D
2.A
3.B
4.B
5.（1）铁制外筒(或铝合金内筒)（2）可回收（3）置换反应
6.
（1）Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑
（2）C＋O2
点燃
CO2；3Fe＋2O2
点燃
Fe3O4
7．＝
m1-136g（或m2-136g）
79.6g
8.（1）继续滴加稀盐酸，观察到不再产生气泡为止
（2）解：根据质量守恒定律，生成氢气的质量为（12+32.5+200）-244.1=0.4g
Fe+2HC
l=
FeCl2+
H2↑
56
2
Xg
0.4g
X=11.2g??
Fe%=11.2/12=93.3%
（3）A,C
1.D
2.D
3.D
4.（1）良好导电性、良好导热性、良好延展性
（2）②④
5．比较镁、铁与稀盐酸反应的剧烈程度
比较相同时间内镁、铁与稀盐酸反应放出热量的多少
甲装置长颈漏斗中的液面上升比乙装置中高（或快）
相等
6.（1）稀盐酸先与金属铝表面的氧化膜反应，没有气体产生所以气体压强几乎不变；当氧化膜去除后与金属铝反应产生氢气，气压急剧上升。
（2）AlCl3和HCl
（3）设参加反应的金属铝的质量为x，
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑；
54?
?
?
?
?
6
x?
?
?
?
?0.3g
解得：x=2.7g；
那么铝片中单质铝的质量分数为：90%。
2021-2022学年上学期浙教版科学九年级“培优提高”讲义（十）
金属及金属材料（1）