第八单元《金属和金属材料》核心知识点解读（化学中考一轮复习）（人教版）
文档属性
| 名称 | 第八单元《金属和金属材料》核心知识点解读（化学中考一轮复习）（人教版） |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 69.0KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-02-25 00:00:00 | ||
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文档简介
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第八单元《金属和金属材料》核心知识点解读
课题1 金属材料
一、金属材料的范畴
1、定义：金属材料是指由纯金属或其合金制成的具有金属特征的材料，是现代生产生活中应用广泛的材料类别之一。
2、常见实例
(1)纯金属：铁、铜、铝、金、银等。
(2)合金：钢、青铜、黄铜、硬铝、钛合金等。
3、发展与产量
(1)发展历程：石器时代→青铜器时代→铁器时代→铝的利用时代→新型合金材料时代（以钛合金应用为代表）。
(2)产量排名：目前世界上年产量居前三位的金属依次为铁、铝、铜。
(3)新型金属材料：钛被称为“21世纪重要金属”，钛合金是现代工业和医疗领域的核心新型合金。
二、金属的物理性质
（一）金属物理性质共性与特性对比表
共性 特性—颜色 特性—状态
1、有金属光泽 大多数为银白色（铁粉呈黑色），铜呈红色，金呈黄色 1、常温下大多数为固体 2、汞（Hg）为液态
2、良好的导电性
3、良好的导热性
4、有延展性（可拉成丝、压成薄片）
5、可弯曲
（二）金属之最汇总表
类别 对应金属 类别 对应金属
地壳中含量最高的金属元素 铝（Al） 硬度最大的金属 铬（Cr）
人体中含量最高的金属元素 钙（Ca） 熔点最高的金属 钨（W）
世界年产量最高的金属 铁（Fe） 熔点最低的金属 汞（Hg）
导电、导热性最好的金属 银（Ag） 密度最小的金属 锂（Li）
密度最大的金属 锇（Os）
（三）易错点
1、铁粉为黑色，并非银白色，这是易混淆的外观特征。
2、金属的导电性、导热性、延展性属于物理性质，与化学性质无直接关联，需注意性质类别区分。
三、金属的性质与用途的关系
（一）金属物理性质与用途对应表
物理性质 具体用途 物理性质 具体用途
导电性 铜丝、铝丝制作电线、电缆 延展性 铝箔包装纸、金属丝、钢丝绳
导热性 铁锅、铝锅等炊具、烧水壶 可弯曲性 金属挂钩、别针、金属支架
金属光泽 金、银、铂制作首饰、奖牌 硬度较大 菜刀、锤子、钢轨
（二）影响金属用途的综合因素
1、主要因素：金属的性质是决定用途的核心依据，用途直接反映金属的性质。
2、次要因素：价格高低、资源储量、外观美观度、使用便捷性、废料回收难度、对环境的影响。
（三）核心易错点
1、银的导电性最好，但实际电线用铜或铝制作，原因是银的价格昂贵、资源稀缺，体现了次要因素对用途的影响，并非性质最优就一定被选用。
四、合金及其应用
1、合金的定义：在纯金属中加热熔合某些金属或非金属，制得的具有金属特征的混合物。
2、合金的易错警示
(1)合金一定是混合物，不可能是纯净物。
(2)合金中至少含一种金属元素，可含非金属元素（如碳、硅）。
(3)合金必须具备金属特征（导电性、导热性、延展性等），无金属特征的混合物不属于合金。
（一）常见重要合金对比表
合金名称 主要成分 含碳量（仅铁合金） 核心性能 典型用途
生铁 铁、碳（含硅、锰等） 2%～4.3% 硬度大、韧性差、易脆裂、熔点较低 铁锅、机床底座、铸件
钢 铁、碳（可含其他金属或非金属） 0.03%～2% 硬度较大、韧性好、易加工、抗腐蚀能力优于生铁 钢轨、汽车外壳、机械零件、医疗器械
钛合金 钛（可含其他金属） 熔点高、密度小（4.5g/cm ）、可塑性好、易加工、机械性能优良、抗腐蚀性极强（远优于不锈钢）、与人体生物相容性好 火箭、导弹、航天器、船舶、化工设备、通信设备、人造骨、医疗植入器械
黄铜 铜、锌 硬度大于铜、易加工、耐腐蚀 机器零件、仪表、日用品、水管
硬铝 铝、铜、镁、硅 硬度大于铝、强度高、密度小 火箭、飞机、轮船外壳、门窗框架
焊锡 锡、铅 熔点低（183℃） 焊接金属元件、电子线路
18K黄金 金、银、铜 光泽好、耐磨、易加工 金饰品、首饰
不锈钢 铁、铬、镍 抗腐蚀性好 医疗器械、炊具、容器、反应釜
锰钢 铁、锰、碳 韧性好、硬度大 钢轨、挖掘机铲斗、坦克装甲、自行车架
（二）合金与纯金属性质差异对比表
性质类别 合金 纯金属 关键结论
硬度 更大 较小 合金硬度一般优于组成纯金属，如黄铜硬度＞铜
熔点 更低 更高 合金熔点一般低于组成纯金属，如焊锡熔点＜锡、铅
抗腐蚀性 更强 较弱 合金抗腐蚀能力更优，如不锈钢＞纯铁
色泽 不固定（如黄铜为黄色） 固定（如铜为红色） 合金色泽受组成元素影响
（三）合金的共性优势
与纯金属相比，合金的硬度更大、熔点更低、抗腐蚀性更强、加工性能更好，因此用途更广泛。
课题2 金属的化学性质
一、金属与氧气的反应
（一）不同金属与氧气反应对比表
金属 反应条件 实验现象 化学方程式 反应剧烈程度
Mg 常温或点燃 常温下表面逐渐变暗；点燃时剧烈燃烧，发出耀眼白光，放热，生成白色固体 2Mg+O2=2MgO 极剧烈
Al 常温 表面逐渐变暗，生成致密薄膜，阻止内部铝继续反应 4Al+3O2=2Al2O3 缓慢（常温下）
Fe 常温不反应，点燃或高温 点燃时剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体 3Fe+2O2点燃Fe3O4 较剧烈
Cu 常温不反应，加热或高温 加热时表面由红色变为黑色 2Cu+O2加热2CuO 缓慢
Au 高温 无明显现象，不反应 不反应
（二）核心结论
1、由反应难易可推导金属活动性顺序为：镁、铝＞铁、铜＞金。
2、铝的抗腐蚀性能强，是因为常温下与氧气反应生成致密的氧化铝（Al2O3）薄膜，隔绝空气和水，阻止铝进一步氧化。
（三）易错点
1、铝在空气中无需点燃即可反应，并非“不与氧气反应”。
2、铁在氧气中燃烧生成Fe3O4，在空气中缓慢氧化生成铁锈（主要成分Fe2O3·xH2O），产物不同需明确区分。
二、金属与稀盐酸、稀硫酸的反应
（一）常见金属与酸反应对比表
金属 与稀盐酸反应 与稀硫酸反应 反应规律 溶液颜色
Mg 快速产生大量气泡，放热，镁完全溶解；Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ 快速产生大量气泡，放热，镁完全溶解；Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑ 反应最剧烈 无色
Zn 较快产生气泡，锌完全溶解；Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ 较快产生气泡，锌完全溶解；Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 反应较剧烈 无色
Fe 缓慢产生气泡，铁逐渐溶解；Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ 缓慢产生气泡，铁逐渐溶解；Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ 反应缓慢 浅绿色（Fe2+）
Cu 无明显现象，不反应 无明显现象，不反应 不反应 无变化
（二）核心结论
1、由反应剧烈程度可推导金属活动性顺序为：镁＞锌＞铁＞铜。
2、金属与酸反应生成氢气的条件：金属位于金属活动性顺序“氢（H）”前面，氢后金属（如铜、银、金）不能与稀盐酸、稀硫酸反应生成氢气。
（三）易错点
1、铁与稀酸反应生成+2价亚铁化合物（FeCl2、FeSO4），溶液呈浅绿色，并非+3价铁的化合物。
2、浓硫酸、硝酸与金属反应不生成氢气（生成水和其他气体），不能用于验证金属与酸的氢气生成反应。
三、置换反应
1、定义：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。
2、通式：A+BC=AC+B（A、B为单质，BC、AC为化合物）。
3、类别：初中化学四大基本反应类型之一。
4、判断依据
(1)反应物：必须是“一种单质+一种化合物”。
(2)生成物：必须是“一种单质+一种化合物”。
(3)化合价：反应中一定有元素化合价发生变化（单质中元素化合价为0，化合物中不为0）。
（一）易混淆非置换反应对比表
非置换反应类型 实例 判断理由
有单质参与但非置换反应 CH4+2O2点燃CO2+2H2O 生成物无单质，不满足置换反应生成物要求
有单质生成但非置换反应 CO+CuO加热Cu+CO2 反应物无单质，不符合反应物组成要求
化合反应（单质+单质） 2Mg+O2点燃2MgO 反应物无化合物，不属于置换反应范畴
四、金属与金属化合物溶液的反应
（一）金属与金属化合物溶液反应对比表
实验操作 实验现象 化学方程式 金属活动性
铝丝浸入硫酸铜溶液中（先打磨铝丝） 铝丝表面析出红色固体，溶液由蓝色变为无色 2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu Al＞Cu
铜丝浸入硝酸银溶液中 铜丝表面析出银白色固体，溶液由无色变为蓝色 Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2 Cu＞Ag
铜丝浸入硫酸铝溶液中 无明显现象，不反应 Al＞Cu
（二）实验注意事项
1、铝丝、铁丝等金属丝实验前需用砂纸打磨，去除表面氧化膜（如Al2O3），防止氧化膜阻碍反应。
2、描述现象时需同时关注金属表面的变化（析出固体的颜色）和溶液颜色的变化（由离子颜色决定），不可遗漏。
（三）核心结论
1、三种金属活动性顺序为：Al＞Cu＞Ag。
2、反应规律：活动性强的金属能把活动性弱的金属从其可溶性化合物溶液中置换出来（“强换弱”）。
（四）金属离子与溶液颜色对应表
金属离子 溶液颜色 对应化合物溶液示例
Cu2+（铜离子） 蓝色 硫酸铜溶液（CuSO4）、硝酸铜溶液[Cu(NO3)2]
Fe2+（亚铁离子） 浅绿色 氯化亚铁溶液（FeCl2）、硫酸亚铁溶液（FeSO4）
Fe3+（铁离子） 黄色 氯化铁溶液（FeCl3）、硫酸铁溶液（Fe2(SO4)3）
Al3+、Ag+、Zn2+ 无色 硫酸铝溶液、硝酸银溶液、硫酸锌溶液
五、金属活动性顺序
1、常见金属在水溶液中的活动性顺序：
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅 氢 铜 汞 银 铂 金
2、规律：金属位置越靠前，金属活动性越强。
3、三大核心应用
(1)判断金属活动性强弱：位置越靠前，活动性越强（如Mg＞Zn＞Fe）。
(2)判断金属与酸的反应：位于氢前面的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢，氢后金属不能。
(3)判断金属与金属化合物溶液的反应：位于前面的金属能把位于后面的金属从其可溶性化合物溶液中置换出来（K、Ca、Na除外）。
4、易错点
（1）铁参与置换反应时，始终生成+2价亚铁化合物（如FeCl2、FeSO4），不生成+3价铁的化合物。
（2）K、Ca、Na不能与金属化合物溶液发生置换反应，因这三种金属活动性极强，会先与溶液中的水反应。
（3）金属化合物必须可溶于水，否则反应无法进行（如铜不能与氯化银反应，因氯化银难溶于水）。
（4）置换反应中“强换弱”是核心，与金属的相对原子质量无关。
课题3 金属资源的利用和保护
一、金属资源的概况
1、金属资源的存在形式
(1)单质形式：仅金（Au）、银（Ag）等极少数不活泼金属，在自然界中以单质形式存在（如金砂、银矿）。
(2)化合物形式：绝大多数金属（铁、铝、铜、锌等），以金属化合物的形式存在于金属矿石中。
（一）工业常见金属矿石对比表
矿石名称 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 铝土矿 黄铜矿 赤铜矿
主要成分 Fe2O3 Fe3O4 FeCO3 Al2O3 CuFeS2 Cu2O
（二）核心考点
1、炼铁的主要原料为赤铁矿（Fe2O3）或磁铁矿（Fe3O4），铝土矿是冶炼铝的主要原料。
二、铁的冶炼（工业炼铁）
1、炼铁原料及作用
(1)铁矿石：提供铁元素，是炼铁的核心原料，常用赤铁矿（Fe2O3）或磁铁矿（Fe3O4）。
(2)焦炭：
①燃烧放热提供高温：C+O2点燃CO2，为炼铁反应提供必要的温度条件（高炉内温度可达1000℃以上）。
②与CO2反应生成还原剂一氧化碳：C+CO2高温2CO，一氧化碳是将铁从铁矿石中还原出来的关键还原剂。
(3)石灰石：主要成分是碳酸钙（CaCO3），作用是将矿石中的二氧化硅（SiO2）等杂质转变为炉渣（如CaSiO3），反应方程式为CaCO3高温CaO+CO2↑、CaO+SiO2高温CaSiO3，炉渣密度小于铁水，可从高炉底部的出渣口排出，实现铁与杂质的分离。
(4)空气：提供氧气，支持焦炭燃烧生成二氧化碳，进而生成一氧化碳，同时维持高炉内的高温环境。
2、炼铁设备：高炉（巨型竖式设备，高度可达几十米，由耐火材料内衬，外部为钢板结构）。
3、核心原理：一氧化碳还原铁的氧化物，以赤铁矿为例，反应方程式为3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2；若用磁铁矿，反应方程式为4CO+Fe3O4高温3Fe+4CO2。
4、生产流程
(1)原料投入：将铁矿石、焦炭、石灰石按一定比例混合后，从高炉顶部的进料口投入高炉。
(2)反应过程：
①底部进风：从高炉底部的进风口通入热空气，焦炭与氧气燃烧生成二氧化碳并放出大量热，使高炉内温度升高。
②还原剂生成：二氧化碳上升过程中与焦炭反应生成一氧化碳，一氧化碳向上扩散与铁矿石接触。
③铁的还原：一氧化碳在高温下与铁矿石中的铁氧化物反应，将铁还原为液态铁（铁水）。
④炉渣形成：石灰石分解生成的氧化钙与矿石中的二氧化硅等杂质反应生成炉渣。
(3)产物排出：液态铁（铁水）密度较大，聚集在高炉底部，从出铁口定期排出；炉渣浮在铁水上方，从出渣口排出。
5、炼铁产品：生铁（含碳量2%～4.3%的铁合金），还含有硅、锰等杂质，质地较硬但韧性差，需进一步冶炼（如炼钢）才能得到性能更优良的钢。
三、含杂质物质的化学方程式计算
1、计算核心原则：化学方程式中各物质的质量比为纯净物之间的质量比，若已知量为混合物（如矿石、生铁），需先换算为纯物质的质量再代入计算。
2、纯物质与不纯物质的换算关系
(1)纯物质的质量=不纯物质的总质量×物质的纯度（质量分数）。
(2)物质的纯度=纯物质的质量÷不纯物质的总质量×100%。
(3)不纯物质的总质量=纯物质的质量÷物质的纯度。
3、规范计算步骤
(1)换算不纯物质为纯物质质量。
(2)设未知数（未知数不带单位）。
(3)写出正确的化学方程式。
(4)标出相关物质的相对分子质量和已知量、未知量。
(5)列出比例式并求解。
(6)（若需）将纯物质质量换算为不纯物质质量。
(7)写出答语。
4、典型例题
(1)题目：用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少？
(2)解答：
①纯Fe2O3的质量：1000t×80%=800t；
②设可炼得纯铁的质量为x；
③3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2；
④相对分子质量：Fe2O3=160，2Fe=112；已知量：800t，未知量：x；
⑤比例式： 160/112= 800t/x，解得x=560t；
⑥含铁96%的生铁质量：560t÷96%≈583.3t；
⑦答：理论上可炼出生铁的质量约为583.3t。
（一）易错点
1、计算时忽略杂质，直接用混合物质量代入方程式。
2、纯度计算时混淆“纯物质质量”与“混合物质量”。
四、金属的锈蚀与防护
（一）铁制品锈蚀条件探究实验对比表
编号 实验设计 实验现象 变量控制
1 铁钉+蒸馏水（有氧气、有水） 铁钉生锈 同时存在氧气和水
2 铁钉+蒸馏水（煮沸后，无氧气）+植物油（隔绝氧气） 铁钉不生锈 缺少氧气
3 铁钉+干燥剂（无水）+密封（有氧气、无水） 铁钉不生锈 缺少水
（二）铁制品锈蚀的核心条件
1、铁与氧气（空气）和水（水蒸气）同时接触（缺一不可）。
（三）实验注意事项
1、蒸馏水需煮沸，目的是除去水中溶解的氧气。
2、植物油的作用是隔绝空气中的氧气，确保变量唯一。
（四）铁锈的成分与性质
1、主要成分：Fe2O3·xH2O（水合氧化铁）。
2、性质：结构疏松多孔，易吸水，会加速铁制品的进一步锈蚀，需及时除锈。
（五）防止铁制品锈蚀措施对比表
防锈原理 具体措施 实例
隔绝氧气和水 保持铁制品表面干燥、洁净 擦干菜刀、铁锅，放在干燥处
表面覆盖保护膜 涂油 自行车链条、机床轴承
刷漆 自行车车架、铁门、桥梁
镀铬、镀锌 自行车钢圈、水龙头
烤蓝 钢铁机械零件
改变金属内部结构 制成耐腐蚀合金 不锈钢（铁、铬、镍合金）
（六）铝的“自我保护”
1、铝表面易生成致密的氧化铝（Al2O3）薄膜，能隔绝空气和水，因此铝制品无需额外涂保护膜，抗腐蚀性能强。
（七）易错点
1、铁锈（Fe2O3·xH2O）与铁（Fe）是不同物质，除锈的目的是去除铁锈，防止内部铁继续腐蚀。
2、不锈钢是合金，并非纯铁。
五、金属资源的保护
1、保护金属资源的原因
(1)金属矿物是不可再生资源，储量有限，开采一点少一点。
(2)随意丢弃废旧金属会造成资源浪费，还会污染土壤、水体（如废旧电池中的铅、镉等金属）。
2、保护金属资源的四大有效途径
(1)防止金属的腐蚀（最直接、最有效的途径）。
(2)回收利用废旧金属（节约资源、减少污染、降低生产成本）。
(3)有计划、合理地开采矿物，严禁乱采滥挖。
(4)寻找金属的代用品（如用塑料、玻璃钢代替金属制作管道、门窗、汽车零部件等）。
3、废旧金属回收的意义
(1)节约金属资源：如回收1t废钢铁可炼得0.9t钢，节约大量铁矿石。
(2)节约能源：如回收铝质饮料罐与制造新罐相比，可节约95%的能源。
(3)减少污染：如回收废旧电池可避免铅、镉等有害金属污染土壤和地下水。
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第八单元《金属和金属材料》核心知识点解读
课题1 金属材料
一、金属材料的范畴
1、定义：金属材料是指由纯金属或其合金制成的具有金属特征的材料，是现代生产生活中应用广泛的材料类别之一。
2、常见实例
(1)纯金属：铁、铜、铝、金、银等。
(2)合金：钢、青铜、黄铜、硬铝、钛合金等。
3、发展与产量
(1)发展历程：石器时代→青铜器时代→铁器时代→铝的利用时代→新型合金材料时代（以钛合金应用为代表）。
(2)产量排名：目前世界上年产量居前三位的金属依次为铁、铝、铜。
(3)新型金属材料：钛被称为“21世纪重要金属”，钛合金是现代工业和医疗领域的核心新型合金。
二、金属的物理性质
（一）金属物理性质共性与特性对比表
共性 特性—颜色 特性—状态
1、有金属光泽 大多数为银白色（铁粉呈黑色），铜呈红色，金呈黄色 1、常温下大多数为固体 2、汞（Hg）为液态
2、良好的导电性
3、良好的导热性
4、有延展性（可拉成丝、压成薄片）
5、可弯曲
（二）金属之最汇总表
类别 对应金属 类别 对应金属
地壳中含量最高的金属元素 铝（Al） 硬度最大的金属 铬（Cr）
人体中含量最高的金属元素 钙（Ca） 熔点最高的金属 钨（W）
世界年产量最高的金属 铁（Fe） 熔点最低的金属 汞（Hg）
导电、导热性最好的金属 银（Ag） 密度最小的金属 锂（Li）
密度最大的金属 锇（Os）
（三）易错点
1、铁粉为黑色，并非银白色，这是易混淆的外观特征。
2、金属的导电性、导热性、延展性属于物理性质，与化学性质无直接关联，需注意性质类别区分。
三、金属的性质与用途的关系
（一）金属物理性质与用途对应表
物理性质 具体用途 物理性质 具体用途
导电性 铜丝、铝丝制作电线、电缆 延展性 铝箔包装纸、金属丝、钢丝绳
导热性 铁锅、铝锅等炊具、烧水壶 可弯曲性 金属挂钩、别针、金属支架
金属光泽 金、银、铂制作首饰、奖牌 硬度较大 菜刀、锤子、钢轨
（二）影响金属用途的综合因素
1、主要因素：金属的性质是决定用途的核心依据，用途直接反映金属的性质。
2、次要因素：价格高低、资源储量、外观美观度、使用便捷性、废料回收难度、对环境的影响。
（三）核心易错点
1、银的导电性最好，但实际电线用铜或铝制作，原因是银的价格昂贵、资源稀缺，体现了次要因素对用途的影响，并非性质最优就一定被选用。
四、合金及其应用
1、合金的定义：在纯金属中加热熔合某些金属或非金属，制得的具有金属特征的混合物。
2、合金的易错警示
(1)合金一定是混合物，不可能是纯净物。
(2)合金中至少含一种金属元素，可含非金属元素（如碳、硅）。
(3)合金必须具备金属特征（导电性、导热性、延展性等），无金属特征的混合物不属于合金。
（一）常见重要合金对比表
合金名称 主要成分 含碳量（仅铁合金） 核心性能 典型用途
生铁 铁、碳（含硅、锰等） 2%～4.3% 硬度大、韧性差、易脆裂、熔点较低 铁锅、机床底座、铸件
钢 铁、碳（可含其他金属或非金属） 0.03%～2% 硬度较大、韧性好、易加工、抗腐蚀能力优于生铁 钢轨、汽车外壳、机械零件、医疗器械
钛合金 钛（可含其他金属） 熔点高、密度小（4.5g/cm ）、可塑性好、易加工、机械性能优良、抗腐蚀性极强（远优于不锈钢）、与人体生物相容性好 火箭、导弹、航天器、船舶、化工设备、通信设备、人造骨、医疗植入器械
黄铜 铜、锌 硬度大于铜、易加工、耐腐蚀 机器零件、仪表、日用品、水管
硬铝 铝、铜、镁、硅 硬度大于铝、强度高、密度小 火箭、飞机、轮船外壳、门窗框架
焊锡 锡、铅 熔点低（183℃） 焊接金属元件、电子线路
18K黄金 金、银、铜 光泽好、耐磨、易加工 金饰品、首饰
不锈钢 铁、铬、镍 抗腐蚀性好 医疗器械、炊具、容器、反应釜
锰钢 铁、锰、碳 韧性好、硬度大 钢轨、挖掘机铲斗、坦克装甲、自行车架
（二）合金与纯金属性质差异对比表
性质类别 合金 纯金属 关键结论
硬度 更大 较小 合金硬度一般优于组成纯金属，如黄铜硬度＞铜
熔点 更低 更高 合金熔点一般低于组成纯金属，如焊锡熔点＜锡、铅
抗腐蚀性 更强 较弱 合金抗腐蚀能力更优，如不锈钢＞纯铁
色泽 不固定（如黄铜为黄色） 固定（如铜为红色） 合金色泽受组成元素影响
（三）合金的共性优势
与纯金属相比，合金的硬度更大、熔点更低、抗腐蚀性更强、加工性能更好，因此用途更广泛。
课题2 金属的化学性质
一、金属与氧气的反应
（一）不同金属与氧气反应对比表
金属 反应条件 实验现象 化学方程式 反应剧烈程度
Mg 常温或点燃 常温下表面逐渐变暗；点燃时剧烈燃烧，发出耀眼白光，放热，生成白色固体 2Mg+O2=2MgO 极剧烈
Al 常温 表面逐渐变暗，生成致密薄膜，阻止内部铝继续反应 4Al+3O2=2Al2O3 缓慢（常温下）
Fe 常温不反应，点燃或高温 点燃时剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体 3Fe+2O2点燃Fe3O4 较剧烈
Cu 常温不反应，加热或高温 加热时表面由红色变为黑色 2Cu+O2加热2CuO 缓慢
Au 高温 无明显现象，不反应 不反应
（二）核心结论
1、由反应难易可推导金属活动性顺序为：镁、铝＞铁、铜＞金。
2、铝的抗腐蚀性能强，是因为常温下与氧气反应生成致密的氧化铝（Al2O3）薄膜，隔绝空气和水，阻止铝进一步氧化。
（三）易错点
1、铝在空气中无需点燃即可反应，并非“不与氧气反应”。
2、铁在氧气中燃烧生成Fe3O4，在空气中缓慢氧化生成铁锈（主要成分Fe2O3·xH2O），产物不同需明确区分。
二、金属与稀盐酸、稀硫酸的反应
（一）常见金属与酸反应对比表
金属 与稀盐酸反应 与稀硫酸反应 反应规律 溶液颜色
Mg 快速产生大量气泡，放热，镁完全溶解；Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ 快速产生大量气泡，放热，镁完全溶解；Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑ 反应最剧烈 无色
Zn 较快产生气泡，锌完全溶解；Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ 较快产生气泡，锌完全溶解；Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 反应较剧烈 无色
Fe 缓慢产生气泡，铁逐渐溶解；Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ 缓慢产生气泡，铁逐渐溶解；Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ 反应缓慢 浅绿色（Fe2+）
Cu 无明显现象，不反应 无明显现象，不反应 不反应 无变化
（二）核心结论
1、由反应剧烈程度可推导金属活动性顺序为：镁＞锌＞铁＞铜。
2、金属与酸反应生成氢气的条件：金属位于金属活动性顺序“氢（H）”前面，氢后金属（如铜、银、金）不能与稀盐酸、稀硫酸反应生成氢气。
（三）易错点
1、铁与稀酸反应生成+2价亚铁化合物（FeCl2、FeSO4），溶液呈浅绿色，并非+3价铁的化合物。
2、浓硫酸、硝酸与金属反应不生成氢气（生成水和其他气体），不能用于验证金属与酸的氢气生成反应。
三、置换反应
1、定义：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。
2、通式：A+BC=AC+B（A、B为单质，BC、AC为化合物）。
3、类别：初中化学四大基本反应类型之一。
4、判断依据
(1)反应物：必须是“一种单质+一种化合物”。
(2)生成物：必须是“一种单质+一种化合物”。
(3)化合价：反应中一定有元素化合价发生变化（单质中元素化合价为0，化合物中不为0）。
（一）易混淆非置换反应对比表
非置换反应类型 实例 判断理由
有单质参与但非置换反应 CH4+2O2点燃CO2+2H2O 生成物无单质，不满足置换反应生成物要求
有单质生成但非置换反应 CO+CuO加热Cu+CO2 反应物无单质，不符合反应物组成要求
化合反应（单质+单质） 2Mg+O2点燃2MgO 反应物无化合物，不属于置换反应范畴
四、金属与金属化合物溶液的反应
（一）金属与金属化合物溶液反应对比表
实验操作 实验现象 化学方程式 金属活动性
铝丝浸入硫酸铜溶液中（先打磨铝丝） 铝丝表面析出红色固体，溶液由蓝色变为无色 2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu Al＞Cu
铜丝浸入硝酸银溶液中 铜丝表面析出银白色固体，溶液由无色变为蓝色 Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2 Cu＞Ag
铜丝浸入硫酸铝溶液中 无明显现象，不反应 Al＞Cu
（二）实验注意事项
1、铝丝、铁丝等金属丝实验前需用砂纸打磨，去除表面氧化膜（如Al2O3），防止氧化膜阻碍反应。
2、描述现象时需同时关注金属表面的变化（析出固体的颜色）和溶液颜色的变化（由离子颜色决定），不可遗漏。
（三）核心结论
1、三种金属活动性顺序为：Al＞Cu＞Ag。
2、反应规律：活动性强的金属能把活动性弱的金属从其可溶性化合物溶液中置换出来（“强换弱”）。
（四）金属离子与溶液颜色对应表
金属离子 溶液颜色 对应化合物溶液示例
Cu2+（铜离子） 蓝色 硫酸铜溶液（CuSO4）、硝酸铜溶液[Cu(NO3)2]
Fe2+（亚铁离子） 浅绿色 氯化亚铁溶液（FeCl2）、硫酸亚铁溶液（FeSO4）
Fe3+（铁离子） 黄色 氯化铁溶液（FeCl3）、硫酸铁溶液（Fe2(SO4)3）
Al3+、Ag+、Zn2+ 无色 硫酸铝溶液、硝酸银溶液、硫酸锌溶液
五、金属活动性顺序
1、常见金属在水溶液中的活动性顺序：
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅 氢 铜 汞 银 铂 金
2、规律：金属位置越靠前，金属活动性越强。
3、三大核心应用
(1)判断金属活动性强弱：位置越靠前，活动性越强（如Mg＞Zn＞Fe）。
(2)判断金属与酸的反应：位于氢前面的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢，氢后金属不能。
(3)判断金属与金属化合物溶液的反应：位于前面的金属能把位于后面的金属从其可溶性化合物溶液中置换出来（K、Ca、Na除外）。
4、易错点
（1）铁参与置换反应时，始终生成+2价亚铁化合物（如FeCl2、FeSO4），不生成+3价铁的化合物。
（2）K、Ca、Na不能与金属化合物溶液发生置换反应，因这三种金属活动性极强，会先与溶液中的水反应。
（3）金属化合物必须可溶于水，否则反应无法进行（如铜不能与氯化银反应，因氯化银难溶于水）。
（4）置换反应中“强换弱”是核心，与金属的相对原子质量无关。
课题3 金属资源的利用和保护
一、金属资源的概况
1、金属资源的存在形式
(1)单质形式：仅金（Au）、银（Ag）等极少数不活泼金属，在自然界中以单质形式存在（如金砂、银矿）。
(2)化合物形式：绝大多数金属（铁、铝、铜、锌等），以金属化合物的形式存在于金属矿石中。
（一）工业常见金属矿石对比表
矿石名称 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 铝土矿 黄铜矿 赤铜矿
主要成分 Fe2O3 Fe3O4 FeCO3 Al2O3 CuFeS2 Cu2O
（二）核心考点
1、炼铁的主要原料为赤铁矿（Fe2O3）或磁铁矿（Fe3O4），铝土矿是冶炼铝的主要原料。
二、铁的冶炼（工业炼铁）
1、炼铁原料及作用
(1)铁矿石：提供铁元素，是炼铁的核心原料，常用赤铁矿（Fe2O3）或磁铁矿（Fe3O4）。
(2)焦炭：
①燃烧放热提供高温：C+O2点燃CO2，为炼铁反应提供必要的温度条件（高炉内温度可达1000℃以上）。
②与CO2反应生成还原剂一氧化碳：C+CO2高温2CO，一氧化碳是将铁从铁矿石中还原出来的关键还原剂。
(3)石灰石：主要成分是碳酸钙（CaCO3），作用是将矿石中的二氧化硅（SiO2）等杂质转变为炉渣（如CaSiO3），反应方程式为CaCO3高温CaO+CO2↑、CaO+SiO2高温CaSiO3，炉渣密度小于铁水，可从高炉底部的出渣口排出，实现铁与杂质的分离。
(4)空气：提供氧气，支持焦炭燃烧生成二氧化碳，进而生成一氧化碳，同时维持高炉内的高温环境。
2、炼铁设备：高炉（巨型竖式设备，高度可达几十米，由耐火材料内衬，外部为钢板结构）。
3、核心原理：一氧化碳还原铁的氧化物，以赤铁矿为例，反应方程式为3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2；若用磁铁矿，反应方程式为4CO+Fe3O4高温3Fe+4CO2。
4、生产流程
(1)原料投入：将铁矿石、焦炭、石灰石按一定比例混合后，从高炉顶部的进料口投入高炉。
(2)反应过程：
①底部进风：从高炉底部的进风口通入热空气，焦炭与氧气燃烧生成二氧化碳并放出大量热，使高炉内温度升高。
②还原剂生成：二氧化碳上升过程中与焦炭反应生成一氧化碳，一氧化碳向上扩散与铁矿石接触。
③铁的还原：一氧化碳在高温下与铁矿石中的铁氧化物反应，将铁还原为液态铁（铁水）。
④炉渣形成：石灰石分解生成的氧化钙与矿石中的二氧化硅等杂质反应生成炉渣。
(3)产物排出：液态铁（铁水）密度较大，聚集在高炉底部，从出铁口定期排出；炉渣浮在铁水上方，从出渣口排出。
5、炼铁产品：生铁（含碳量2%～4.3%的铁合金），还含有硅、锰等杂质，质地较硬但韧性差，需进一步冶炼（如炼钢）才能得到性能更优良的钢。
三、含杂质物质的化学方程式计算
1、计算核心原则：化学方程式中各物质的质量比为纯净物之间的质量比，若已知量为混合物（如矿石、生铁），需先换算为纯物质的质量再代入计算。
2、纯物质与不纯物质的换算关系
(1)纯物质的质量=不纯物质的总质量×物质的纯度（质量分数）。
(2)物质的纯度=纯物质的质量÷不纯物质的总质量×100%。
(3)不纯物质的总质量=纯物质的质量÷物质的纯度。
3、规范计算步骤
(1)换算不纯物质为纯物质质量。
(2)设未知数（未知数不带单位）。
(3)写出正确的化学方程式。
(4)标出相关物质的相对分子质量和已知量、未知量。
(5)列出比例式并求解。
(6)（若需）将纯物质质量换算为不纯物质质量。
(7)写出答语。
4、典型例题
(1)题目：用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少？
(2)解答：
①纯Fe2O3的质量：1000t×80%=800t；
②设可炼得纯铁的质量为x；
③3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2；
④相对分子质量：Fe2O3=160，2Fe=112；已知量：800t，未知量：x；
⑤比例式： 160/112= 800t/x，解得x=560t；
⑥含铁96%的生铁质量：560t÷96%≈583.3t；
⑦答：理论上可炼出生铁的质量约为583.3t。
（一）易错点
1、计算时忽略杂质，直接用混合物质量代入方程式。
2、纯度计算时混淆“纯物质质量”与“混合物质量”。
四、金属的锈蚀与防护
（一）铁制品锈蚀条件探究实验对比表
编号 实验设计 实验现象 变量控制
1 铁钉+蒸馏水（有氧气、有水） 铁钉生锈 同时存在氧气和水
2 铁钉+蒸馏水（煮沸后，无氧气）+植物油（隔绝氧气） 铁钉不生锈 缺少氧气
3 铁钉+干燥剂（无水）+密封（有氧气、无水） 铁钉不生锈 缺少水
（二）铁制品锈蚀的核心条件
1、铁与氧气（空气）和水（水蒸气）同时接触（缺一不可）。
（三）实验注意事项
1、蒸馏水需煮沸，目的是除去水中溶解的氧气。
2、植物油的作用是隔绝空气中的氧气，确保变量唯一。
（四）铁锈的成分与性质
1、主要成分：Fe2O3·xH2O（水合氧化铁）。
2、性质：结构疏松多孔，易吸水，会加速铁制品的进一步锈蚀，需及时除锈。
（五）防止铁制品锈蚀措施对比表
防锈原理 具体措施 实例
隔绝氧气和水 保持铁制品表面干燥、洁净 擦干菜刀、铁锅，放在干燥处
表面覆盖保护膜 涂油 自行车链条、机床轴承
刷漆 自行车车架、铁门、桥梁
镀铬、镀锌 自行车钢圈、水龙头
烤蓝 钢铁机械零件
改变金属内部结构 制成耐腐蚀合金 不锈钢（铁、铬、镍合金）
（六）铝的“自我保护”
1、铝表面易生成致密的氧化铝（Al2O3）薄膜，能隔绝空气和水，因此铝制品无需额外涂保护膜，抗腐蚀性能强。
（七）易错点
1、铁锈（Fe2O3·xH2O）与铁（Fe）是不同物质，除锈的目的是去除铁锈，防止内部铁继续腐蚀。
2、不锈钢是合金，并非纯铁。
五、金属资源的保护
1、保护金属资源的原因
(1)金属矿物是不可再生资源，储量有限，开采一点少一点。
(2)随意丢弃废旧金属会造成资源浪费，还会污染土壤、水体（如废旧电池中的铅、镉等金属）。
2、保护金属资源的四大有效途径
(1)防止金属的腐蚀（最直接、最有效的途径）。
(2)回收利用废旧金属（节约资源、减少污染、降低生产成本）。
(3)有计划、合理地开采矿物，严禁乱采滥挖。
(4)寻找金属的代用品（如用塑料、玻璃钢代替金属制作管道、门窗、汽车零部件等）。
3、废旧金属回收的意义
(1)节约金属资源：如回收1t废钢铁可炼得0.9t钢，节约大量铁矿石。
(2)节约能源：如回收铝质饮料罐与制造新罐相比，可节约95%的能源。
(3)减少污染：如回收废旧电池可避免铅、镉等有害金属污染土壤和地下水。
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