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中考第一轮复习:
第26讲金属及金属材料
考点 考点分值
1.区别金属与非金属 a
2.列举金属和非金属的主要性质差异(如导电性、导热性、延展性、金属光泽等) a
3.概述金属与酸、金属与盐反应的条件 b
4.比较金属的活动性顺序 a
5.用金属活动性顺序说明某些现象 b
6.列举金属腐蚀条件 b
7.列举防止金属腐蚀的常用方法 b
8.知道废弃金属对环境的影响 a
9.知道回收废弃金属的意义 a
10.列举改善金属材料性能的主要方法 a
思维导图:
共性 金属光泽 可以做装饰品
拉铁丝、打锄头、做铝箱等
铝丝、铜丝等做导线
用铁锅炒菜、铝茶壶烧水等
特性 ①大多数金属的颜色为银白色或灰色,但金呈_______,铜呈________,铁粉呈_______; ②除______(液态)外,所有金属在室温下都是固体; ③不同的金属熔点、沸点不同。其中钨的熔点最高。 1.金属
一、金属与非金属 常见金属的主要性质和用途
延展性
导电性
【备考补充】常见金属的用途主要从金属的性质、价格、回收等各个方面考虑。如:银是电和热的最佳导体,但其价格昂贵且密度大,因此一般不用作导线和加热器皿。
导热性
金黄色
紫红色
黑色
汞
2.非金属
常温下,大部分非金属元素所组成的单质是气体,也有一些是固体,溴(Br2)是唯一常温下的液态非金属单质。非金属的导电、导热性能均比较差,也没有延展性。
3.常见的金属材料
铁:纯铁为______色有光泽,质软。生铁、钢铁、熟铁都是铁的合金,生铁与钢铁相比,_______有脆性,_____是世界上产量最大的金属材料。
铜:纯铜呈______色,具有良好的延展性,是___和___的良导体,可制造导线和电键。铜是人类历史上使用最早的金 属,主要用于制造各种合金(如____铜、黄铜和白铜)。
银白
硬度高
钢
紫红
电
热
青
铝:纯铝呈_____色,是地壳中含量_____的金属元素。铝表面 易生成致密的_____膜,可以保护内部金属不被腐蚀,据此性质可用于制造医疗器械、冷冻装置、液态天然气的输送管道。铝的密度较_____,形成的合金可用于航天、船舶、汽车等多个领域。铝富有延展性,可制成极薄的铝箔用于食品、药品的包装。
银白
最多
氧化
小
钛:是_____色金属。表面易形成抗腐蚀的_____薄 膜,不怕磁性水雷,可用于核潜艇的制造。能够耐高、低温,可用于制作火箭发动机壳体、导弹。对人体无毒,不与人体肌肉、骨骼反应,且可与人体器官长成一体,可广泛用于制作医疗器械及人工关节、人工心瓣、人造齿根。
灰
氧化
二、金属的化学性质
1.金属与氧气反应
(1)通式:金属+氧气 → 金属氧化物
活泼金属常温下即能与O2反应,活动性次之的金属与O2反应则需点燃、加热或高温等条件,不活泼金属即使在高温条件下也不与O2反应。
(2)常见金属与氧气反应(化合反应)
条件 金属 现象 化学方程式
常温 铝 缓慢氧化,放出热量,不易察觉
点燃 镁 剧烈燃烧,发出耀眼的白光,放出大量的热,生成白色固体
铁 剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成黑色固体
加热 铜 生成黑色固体
高温 金 不反应 金很稳定,高温时也不与氧气反应
4Al + 3O2点燃 2Al2O3
2Mg+O2 点燃 2MgO
3Fe+2O2 点燃 Fe3O4
2Cu+O2加热2CuO
【特别提醒】常温下铝比铁耐腐蚀的原因是金属铝的表面易与氧气反应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。
2.金属与酸反应
(1)通式:金属+酸→盐+氢气
(2)反应发生的条件:金属活动性必须排在H之前(K、Ca、Na除外),活动性越靠前的金属反应越剧烈。
(3)常见金属与酸的反应(置换反应)
金属 现象 化学方程式(与稀盐酸、稀硫酸)
镁 剧烈反应,产生大量气泡,溶液为无色
铝 反应比较剧烈,产生大量气泡,溶液为无色
锌 反应比较剧烈,产生大量气泡,溶液为无色
铁 反应缓慢,有气泡产生,溶液由无色逐渐变为浅绿色
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
【特别提醒】金属与酸反应为放热反应。
3.金属与盐反应
(1)通式:金属+盐(可溶)―→新盐+新金属
(2)反应发生的条件:活动性较强的金属能把另一种活动性较弱的金属从它的盐溶液中置换出来(K、Ca、Na除外)。
反应 现象 化学方程式
铁粉与硫酸铜溶液反应 溶液由___ 色逐渐变为____色
铜丝与硝酸银溶液反应 铜丝表面有银白色固体析出,溶液由___色逐渐变为___色
铝与硫酸铜溶液反应 溶液由___色逐渐变为___色
(3)常见金属与盐的反应(置换反应)
蓝
浅绿
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
无
蓝
Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag
蓝
无
2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu
K>Ca>Na> >Al> >Fe>Sn>Pb>(H)> >Hg> >Pt>Au
三、金属互动性顺序
1.金属活动性顺序表
Mg
Zn
金属活动性由 逐渐
Cu
Ag
强
变弱
2.金属活动性顺序的判断
(1)根据金属活动性顺序判断:金属越靠前,活动性越强。
(2)金属与氧气反应的难易程度:反应越容易,金属活动性越强。
(3)金属能否与酸发生反应及反应的剧烈程度:能与酸反应,反应越剧烈,金属活动性越强。
(4)金属能否与金属盐溶液发生置换反应:活动性较强的金属可以把活动性较弱的金属从其盐溶液里置换出来。
(5)金属在自然界的存在形式:以化合态存在的金属比以单质形式存在的金属活动性强。
3.金属活动性顺序的探究
(1)金属活动性顺序的判断依据,图解如下:
1.等质氢图(如图1)
(1)酸不足,金属过量。
(2)酸足量,金属质量不同。
(3)金属越活泼,图示反应物的曲线越陡,如铝比铁活泼,Al与酸反应的坐标曲线比Fe与酸反应的坐标曲线陡。可简单概括为:越陡越活。
2.等质等价金属图(如图2)
相同质量的金属与酸反应,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,消耗的酸也越多。可简单概括为:越高越小。
3.等质不等价金属图(如图3)
铝、镁、锌与酸反应生成金属离子的化合价分别为+3价、+2价、+2价,此图反应出等质不等价金属与酸反应不仅速率不同,而且产生的氢气的质量与金属化合价有关。
4.金属活动性顺序的应用
(1)判断某些置换反应能否发生
①判断金属与酸能否反应
前面
②判断金属与盐溶液能否反应
(2)根据金属与盐溶液的反应情况判断滤液、滤渣的成分。
(3)利用金属活动性顺序探究金属锈蚀的快慢程度。金属活动性越强,锈蚀速度越快;金属活动性越弱,锈蚀速度越慢。
(4)利用金属活动性顺序研究金属冶炼的历史。
①金属活动性越弱,从其矿石中还原出单质越容易;
②金属活动性越强,从其矿石中还原出单质越难。
实验:比较铁、铜、银的金属活动性
1.实验原理:根据金属与酸及盐溶液能否发生反应及反应的速率来判断金属的活动性强弱。
判断方法 操作方法 现象与结论
金属能否与稀硫酸或稀盐酸反应及反应速率 将两种金属插入到稀硫酸或稀盐酸中,观察是否产生气体,以及气体产生的快慢 ①有气体产生,说明该金属在金属活动性顺序中排在氢之前,否则排在氢之后
②产生气体速率快的金属比产生气体速率慢的金属活动性强
金属能否与盐溶液发生置换反应 将一种金属插入另一种金属盐溶液中,观察现象(金属表面是不是有另一种金属析出及溶液颜色变化) 如果能将盐溶液中的金属置换出来,说明插入溶液的金属比盐溶液中所含金属的活动性强,反之盐溶液中所含金属比插入溶液的金属活动性强
2. 实验方案设计
(1)比较两种金属的活动性强弱
验证项目 实验方案 判定理由
比较两种金属的活动性强弱,如Cu、Ag 金属和盐溶液 将金属铜放入银的盐溶液中 置换反应能发生,则金属活动性顺序为:铜>银
将金属银放入铜的盐溶液中 置换反应不能发生,则金属活动性顺序为:银<铜
比较金属A、B的活动性顺序 金属和酸溶液 将金属A、B分别放入稀盐酸中 若A与酸反应,B与酸不反应,则金属活动性顺序为:A>B;若A、B均与酸反应,A产生气泡的速率比B快,则金属活动性顺序为:A>B,若A、B均不与酸反应,则无法判断
(2)比较三种金属的活动性顺序(如Fe、Cu、Ag)
实验方案 判定理由
两盐夹一金 取铁和银的盐溶液,将金属铜分别放入两种盐溶液中 铁的盐溶液中铜片无明显现象,银的盐溶液中铜片上有银白色固体附着,溶液由无色变为蓝色,则金属活动性顺序为:银<铜<铁
两金夹一盐 取等量CuSO4溶液2份,向其中分别加入铁片、银片 加入铁片的溶液由蓝色变成浅绿色,而加入银片的溶液无明显现象,则金属活动性顺序为:银<铜<铁
3. 实验注意事项
(1)实验前金属必须打磨除去表面的氧化膜或污物。
(2)做金属与酸的反应时一般用稀盐酸或稀硫酸,不用硝酸或浓硫酸,且所选酸的质量和浓度相同。
(3)金属与盐溶液的反应,盐必须可溶。
(4)大于三种的金属判断其金属活动性顺序可先用酸将其分类,再根据以上操作进行探究。
(5)用以上方法判断金属活动性顺序时金属K、Ca、Na除外。
四、金属的冶炼、腐蚀和防护
(一)金属在自然界中的存在
在自然界中,仅有少数金属是以游离态(即单质)的形式存在,而大多数金属是以化合态的形式存在的。
(二)常见金属的冶炼
(1)金属冶炼就是要把金属从化合态变为游离态。
(2)常见的冶炼方法
2.实验装置 3.实验步骤
(1)在试管中加入少量氧化铜粉末,
按照装置图安装固定实验仪器。
(2)通入氢气,过一段时间,再给氧化铜加热。
(3)反应完成后停止加热,继续通入氢气,直至试管冷却。
4.实验现象:试管中的______粉末逐渐变为_____,试管口有水珠出现。
1.实验原理:氢气具有______,能在加热条件下与氧化铜反应生成铜单质。反应的化学方程式为_____________________。
实验一:氢气还原氧化铜
还原性
黑色
红色
H2 + CuO △ Cu + H2O
5.注意事项:试管口略向下倾斜,防止冷凝水倒流至试管底部导致试管炸裂。
6.装置拓展
实验二:一氧化碳还原氧化铁
1.实验原理:一氧化碳具有_______,能在高温条件下将氧化铁中的铁还原出来。反应的化学方程式为_________________。
2.实验装置
还原性
CO+CuO △ Cu+CO2
3.实验步骤
(1)将氧化铁粉末装入玻璃管后固定在铁架台上。
(2)点燃C处酒精灯。
(3)通入一氧化碳,持续一段时间后,点燃酒精喷灯,给氧化铁加热。
(4)熄灭A处酒精喷灯,继续通入一氧化碳直至玻璃管冷却。
(5)停止通入一氧化碳,再熄灭C处酒精灯。
【特别提醒】一氧化碳有毒,需要通过点燃进行尾气处理。
4.实验现象:玻璃管中的_____粉末变为____;试管B中澄清石灰水变浑浊;导管尖嘴处有淡蓝色火焰。
5.装置拓展
(1)一氧化碳还原氧化铜也可使用上述装置。
(2)尾气处理装置还可选择使用气球收集等。
黑色
红色
(三)金属锈蚀的条件
(1)外因:金属的锈蚀与周围环境里水、空气等物质有关,如铁与空气中的_____和____同时接触易生锈。
(2)内因:金属的锈蚀同时也与金属的________有关,不同的金属生锈的难易程度不同。
氧气
水
活动性
(四)金属锈蚀条件的探究
1.实验原理
铁与空气中的氧气、水蒸气等物质反应发生锈蚀,生成铁锈。铁锈的主要成分是________。
Fe2O3
2.实验设计
编号 A B C D
条件 铁钉与空气和水同时接触 铁钉在干燥的空气中 铁钉全部在水中 铁钉与水和氧气接触
图示
生锈程度 易生锈 不生锈 不生锈 最易生锈
分析 ①通过对比A和B两组实验可知,影响铁生锈的因素是_____; ②通过对比A和C两组实验可知,影响铁生锈的因素是________;③通过对比A和D两组实验可知,影响铁生锈的因素是__________。 结论 铁制品锈蚀的条件是与空气中的____和_____同时接触 水
氧气
氧气的浓度
水
氧气
(五)金属锈蚀的防护
1.破坏金属锈蚀的外在条件:①表面覆盖保护膜,如刷油漆、抹油、电镀等;②保持金属表面干燥,如用过的菜刀擦干、放置干燥剂等。
2.改变金属的内在结构,如在普通钢中加入铬、镍等金属元素制成不锈钢。
五、废弃金属对环境的影响
1.金属污染
垃圾填埋处理后,像铅、镉等有毒金属被腐蚀后会溶于水形成金属离子,污染土壤和地下水源。在潮湿的空气中,金属的氧化和锈蚀也会污染土壤,危害生态环境。
2.回收废弃金属的意义
既可以节约大量的金属资源,又能减少重金属对环境的污染。
金属材料的发展
1. 改善金属材料性能的主要方法:改变金属的_________和外部条件。
2.合金
(1)概念:把一种金属跟其他一种或几种_____(或______)一起_________而成的具有金属特性的物质称为合金。合金属于混合物。
(2)性质特点:与组成它的成分金属相比,合金有硬度_____、熔点_____、抗腐蚀性____的优点。
内部结构
金属
非金属
高温熔合
大
低
强
(3)常见的合金
①铁合金:根据碳含量的不同,铁合金分为生铁和钢两种类型。钢质地坚硬,有弹性和延展性,机械性能好,可用来制作坚硬的汽车车身及刀具、量具和模具等,是最常见、应用较广的一种合金材料。
②铝合金:密度低,但强度比较高,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗腐蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢,可作建筑装饰材料及汽车、飞机、火箭、人造卫星的材料。
③其他合金:镍钛合金、黄铜(铜锌合金)、焊锡(锡与铝的合金)等。
例1:小科视频号“胜哥课程”观看了《各种各样的金属》科学视频,对金属有了一些深刻的认识。下列有关金属的说法正确的是( )
A.铝元素在地壳中含量最多,使用也最早
B.不锈钢的抗腐蚀性强于纯铁,硬度小于纯铁
C.灯泡里的灯丝常用钨制成
D.地球上金属矿物资源储量有限,可再生
知识点1:金属材料及其用途
C
1.小科通过微信公众号“胜哥课程”知道了在一百多种元素中金属元素占绝大多数。铝、铁、铜是人类广泛使用的三种金属,与我们的生活息息相关.
(1)用铜块制成铜片、铜丝利用了铜的 性.钢铁制品容易发生锈蚀,在其表面涂油漆的防锈原理是 .
(2)钢铁是用量最大、用途最广的含 量不同的铁合金.
(3)将纯铝和铝合金相互刻划,纯铝上留下明显划痕.请你解释其中的原因 .
延展
◆变式训练
隔绝水和氧气
碳
铝合金的硬度比纯铝大
例2:“胜哥”将等质量的锌粉和铁粉的混合物放入烧杯中,再向烧杯中缓慢加入氯化铜溶液,测定烧杯中剩余固体的质量与加入氯化铜溶液质量的关系如图所示。下列相关说法正确的是---( )
A. ab段发生的是铁与氯化铜的反应
B. 向b点所得固体中加入稀盐酸,无气泡产生
C. c点所得溶液呈浅绿色
D. d点所得溶液中的溶质有2种
知识点2:金属的化学性质
C
1.小科通过微信公众号“胜哥课程”了解地球最多的金属是铝,而且它的化学性质很活泼。有关铝与硫酸铜溶液的反应,下列说法错误的是---( )
A.溶液蓝色逐渐变浅
B.铝丝在与硫酸铜溶液反应前需要砂纸打磨
C.铝的金属活动性强于铜
D.反应的化学方程式为Al+CuSO4=Cu+AlSO4
D
◆变式训练
例3:小科通过微信公众号“胜哥课程”学习了金属的活动性顺序的相关知识。下列事实可用于判断X、Y两种金属的活动性顺序的是---( )
①X能和稀盐酸反应而Y不能
②X能从Y的盐溶液中置换出Y
③在化合物中X显+3价Y显+2
④X能在空气中燃烧而Y不能
A. ①② B. ①②④ C. ①②③ D. ①②③④
知识点3:金属活动性顺序的探究
B
1.小科通过微信公众号“胜哥课程”学习了元素的知识后,知道了在一百多种元素中金属元素占绝大多数。金属在日常生活中有着广泛的用途,常见金属的活动性顺序如图:
请回答下面问题:
(1)金属活动性顺序表中的X是 元素.
(2)把一根用砂纸打磨过的铝丝浸入硫酸铜溶液中,过了一会儿,观察到的现象有 ,该反应的化学方程式为 .
(3)向一定质量AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入过量的Zn粉,溶液质量随反应时间的变化情况如图所示,图中B点溶液中含有的溶质有 .
Hg
◆变式训练
铝丝上附着红色固体,溶液蓝色变浅
2Al+3CuSO4=3Cu+Al2(SO4)3
Cu(NO3)2、Zn(NO3)2
例4:集成电路常用黄金镀膜,“胜哥”将其上的黄金用某种溶液溶解后,再加入某种金属,即可回收。对黄金在电子产品上的应用和回收过程,下列说法错误的是( )
A.集成电路用黄金镀膜可防止线路氧化
B.回收时往溶液中加入的金属可以选用铜
C.回收时溶解黄金的溶液不会是硫酸
D.回收时加入的金属与溶液发生了化合反应
知识点4:金属的冶炼、腐蚀和防护
D
1.为探究在相同条件下,一氧化碳与氢气还原氧化铁的能力强弱,“胜哥”将等体积混合的一氧化碳和氢气先通入图甲装置,再通过图乙所示的仪器组合进行实验。为达到实验目的,图乙中仪器选择和连接最好的是 ( )
A. Cba
B.Cda
C.Cbd
D.Bca
C
◆变式训练
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2026年2月25日