【备考2020】中考一轮考点复习08第八单元金属和金属材料 导学案（含答案）

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第八单元 金属和金属材料
课题1 金属材料
金属材料
金属材料包括纯金属和合金两大类；
纯金属：铁、铝、铜、银等等→属于纯净物；
合金：铁合金，铝合金，钛合金等等→属于混合物；

金属材料的发展：
（1）石器时代→青铜器时代（商朝）→铁器时代（春秋战国）→铝时代（仅100多年的历史）；
（2）人类广泛应用的金属材料：铁和铜；
（3）现在世界年产量前三的金属依次为：铁、铝、铜；
（4）钛被称为21世纪第三大金属；

注：金属属于金属材料，但金属材料不一定是纯金属，也可能为合金。且有些物质虽然含有金属元素，但不是金属材料，如，等，因为他们不具有金属的物理特性。

（例）在如图台灯所标识的各部件中，不属于金属材料的是（?? ）

A.?①?????????????????????????????????????????B.?②?????????????????????????????????????????C.?③?????????????????????????????????????????D.?④
答案：C
金属的物理性质
金属物理性质的共性：
几种常见金属的物理性质见表1:
铁 铝 铜(又称紫铜)
物理性质 纯铁具有银白色金属光泽,质软,有良好的延展性,密度为7.86g/cm3,熔点为1535 ℃,沸点为2750℃,是电和热的良导体 铝具有银白色金属光泽,密度为2.7g/cm3,熔点为660℃,沸点为2467℃,具有良好的延展性、导电性和导热性 铜具有紫红色金属光泽,密度为8.92g/cm3,熔点为1083℃,沸点为2567℃,具有良好的延展性、导电性和导热性

分析表1可知,金属有一些共同的物理性质
都具有金属光泽；
都具有导热性；
都具有导电性；
都具有延展性；

金属物理性质的差异性：
金属除具有一些共同的物理性质外,不同的金属又有各自的特性。
①颜色:大多数金属为银白色,而铜却呈紫红色,金呈黄色。
②状态:常温下,大多数金属为固体,而汞（水银）却为液体。
③导电性:银、铜、铝(由强到弱)是导电性很强的金属。
④熔点:钨（白炽灯丝）的熔点最高,汞的熔点最低。
⑤硬度:铬的硬度最大,而钠、钾等较软,可以用小刀切割。
⑥密度:锂、钠、钾等的密度比水的小,其他大多数金属的密度比水的大,其中密度最大的金属是锇。

金属的用途：
金属在生活、生产中有着非常广泛的用途,根据不同的用途选用不同性能的金属
金属的物理性质 应　用
有金属光泽 可做装饰品(如金、银首饰等)
导电性好 电极、电线、电缆等
导热性好 做炊具,如铁锅、铝壶等
延展性好 制成车辆外壳、钢丝绳、铝箔
硬度大 加工成多种工具,如铁锤、剪刀、机床底座等
? ?
由上表中的内容可知,物质的性质决定物质的用途,而物质的用途又反映了物质的性质。金属的性质在很大程度上决定了它们的用途,但这不是唯一的决定因素。在考虑物质的用途时,还要考虑价格、资源、制品是否美观、使用是否便利以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素,例如,银的导电性强,但它在自然界中的含量少,价格昂贵,故不宜做导线。

（例）科学家发现一种新金属。根据下表信息推测其用途错误的是（?? ）
熔点 2500℃
密度 3g/cm3
强度 与钢相似
导电性 良好
导热性 良好
抗腐蚀性 优异

?用于焊接金属?????????B.?制造航天飞机??????C.?制外科手术刀??????????D.?用于通讯设备
答案：A
（例）金属材料在现实生活中有极为重要的作用。下列金属材料的运用与金属所具有的性质不一致的是(?? )
A.?制造白炽灯灯丝——熔点高??????????????????????????????B.?制造飞机——坚硬而质轻
C.?制造保险丝——硬度大???????????????????????????????????????D.?制造装化工原料的容器——耐腐蚀
答案：C
三、合金
概念：在金属中加热熔合某些金属或非金属所制得的具有金属特征的物质成为合金；例如生铁和钢就是含碳量不同的铁的两种合金；

合金的性能：
机械加工性能更好；
抗腐蚀性能更好；
合金的强度和硬度一般比组成它的纯金属强度、硬度更大；
合金的熔点一般比组成它的纯金属的熔点更低；

（例）下列有关合金的叙述，正确的是（?? ）
①合金中至少含两种金属；②合金中的元素以化合物形式存在；③合金中一定含有金属； ④合金一定是混合物； ⑤生铁属于铁合金；⑥合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性能等也更好。
?①②③④⑤⑥????????B.?①②??????????C.?①③④?????D.?③④⑤⑥
答案：D
常见的合金：
铁合金，钛合金，黄铜，硬铝，18K黄金等；目前，已制得的纯金属有90余种，而这些金属按一定的组成和质量比制得的合金已达几千种，合金的很多性能与组成金属不同，使合金具有更广泛的用途，因此，日常使用的金属材料大多数属于合金。

注意事项：
合金是金属与金属(或非金属)组成的混合物，合金中一定含有金属，最少含有一种；
制造合金的过程是熔合,而不是化合,也不是简单的混合,该过程发生物理变化,组成合金的各物质仍保持各自的性质。

（例）合金与我们的生活密切相关。下列关于合金的说法正确的是（?? ）
A.?合金中一定含有金属元素和非金属元素???????????????B.?合金中一定含有非金属元素?
C.?合金中一定含有金属元素???????????????????????????????????? D.?合金中不一定含非金属元素
答案：C D
（例）工业生产中常将两种金属在同一容器中加热使其熔合,冷凝后得到具有金属特性的均一熔合物——合金。试根据下表所列金属的熔点、沸点数据,确定不能形成合金的是(　　)
金　属 Na K Al Cu Fe
熔点/℃ 97.8 63.6 660 1083 1535
沸点/℃ 883 774 2200 2595 2750
A.K—Na合金　 B.K—Fe合金　 C.Na—Al合金　 D.Fe—Cu合金
答案：B



铁合金


生铁和钢是比较常见的铁的合金
生　铁 钢
含碳量 2%～4.3% 0.03%～2%
其他元素 Si、Mn、S、P(少量) Si、Mn等
性能 硬而脆、无韧性 坚硬、韧性大、有良好的延展性和弹性
机械加工 可铸不可锻 可铸、可锻、可延压
用　途 用作炒菜的铁锅、暖气片、机床的底座等 机械制造、交通工具、炊具等

注意事项：
生铁和钢的主要成分都是铁,它们的许多性能不同,主要是由于含碳量不同。一般来说,含碳量越高,硬度越大;含碳量越低,韧性越好。
（2）在钢中加入一种或几种其他元素制成的合金钢,具有特殊的性能。如不锈钢是在普通钢中加入了一定量的铬、镍等金属,使它具有很好的抗腐蚀性能。

（例）下列关于生铁和钢的说法中,正确的是(　　)
A.生铁是含杂质很多的铁合金
B.把生铁炼成钢就是要除去生铁中的各种杂质
C.生铁和钢在成分上的主要区别是含碳量的不同
D.生铁的硬度小而钢的硬度大
答案：C


其他几种常见合金
合　金 主要成分 主要性能 主要用途
黄铜 铜、锌 强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀 机器零件、仪表、日用品
青铜 铜、锡 强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀 机器零件如轴承、齿轮等
白铜 铜、镍 光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工 钱币、代替银做饰品
焊锡 锡、铅 熔点低 焊接金属
硬铝 铝、铜、镁、硅 强度和硬度好 火箭、飞机、轮船等制造业
18K黄金 金、银、铜 光泽好、耐磨、易加工 金饰品、钱币、电子元件

钛和钛合金
钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料,它们具有很多优良的性能。其性质和用途如下:
（1）性质:熔点高、密度小(钛的密度仅为4.5 g/cm3),可塑性好、易于加工、机械性能好,抗腐蚀性能非常好,与人体有很好的相容性。
（2）用途:火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备、人造骨等。

（例）选择铸造硬币的金属材料不需要考虑的因素是(　　)
硬度 ? ? ? ? ? ?? ?B.价格 ? ? ? ? ? ?C.耐腐蚀性 ? ? ? ? ?? ?D.导电性
答案：D
课题2 金属的化学性质
金属与氧气的反应
大多数金属能与氧气反应,但反应的难易和剧烈程度不同,金属越活泼,越易与氧气反应,同等条件下反应越剧烈。常见金属在空气及氧气中的反应现象及化学方程式如下表所示:
金　属 在空气中 在氧气中 化学方程式
镁 常温下表面逐渐变暗;点燃时剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体 点燃,剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体 2Mg+O22MgO
铝 常温下,铝表面变暗 点燃,剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成白色固体 4Al+3O22Al2O3
铁 加热变红,离火变冷 点燃,剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成黑色固体 3Fe+2O2Fe3O4
铜 常温下,在潮湿的空气中生成绿色物质;加热生成黑色物质 加热生成黑色物质 2Cu+O22CuO

拓展：
（1）铝在常温下易与空气中的氧气发生缓慢氧化,在其表面形成一层致密的氧化物薄膜,从而阻止铝进一步被氧化,因此,铝具有很好的抗腐蚀性。
（2）“真金不怕火炼”是指金的化学性质很稳定,即使在高温时也不与氧气反应。

（例）下列化学方程式符合题意且书写正确的是(　　)
A.铁在氧气中燃烧:4Fe+3O22Fe2O3
B.鉴别黄铜和金:2Cu+O22CuO
C.镁在氧气中燃烧:Mg+O2MgO2
D.铝在空气中形成致密的氧化膜:4Al+3O22Al2O3
答案：B
二、金属与酸的反应
实验目的：通过实验探究金属与盐酸、稀硫酸的反应剧烈程度。

实验用品及器材：试管、镊子、镁条、锌粒、铁钉、铜片、稀盐酸、稀硫酸等。

实验步骤：
（1）在试管里放入两小块镁,加入5 mL稀盐酸,将燃着的小木条放在试管口,观察现象,并判断反应后生成了什么气体。
（2）参照上述实验步骤,分别向放有两小块锌、铁或铜的试管中加入稀盐酸,观察现象,比较反应的剧烈程度。如果有气体生成,判断生成的是什么气体。
（3）用稀硫酸代替稀盐酸进行上述实验,并比较发生的现象。

实验现象:观察到的现象及反应的化学方程式如表所示。
金属 现　象 反应的化学方程式
稀盐酸 稀硫酸 稀盐酸 稀硫酸
镁 剧烈反应,产生大量气泡,溶液仍为无色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰 剧烈反应,产生大量气泡,溶液仍为无色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰 Mg+2HClMgCl2+H2↑ Mg+H2SO4MgSO4+H2↑
锌 反应比较剧烈,产生大量气泡,溶液仍为无色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰 反应比较剧烈,产生大量气泡,溶液仍为无色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰 Zn+2HClZnCl2+H2↑ Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
铁 反应缓慢,有气泡产生,溶液由无色逐渐变为浅绿色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰 反应缓慢,有气泡产生,溶液由无色逐渐变为浅绿色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰 ?Fe+2HClFeCl2+H2↑ Fe+H2SO4FeSO4+H2↑
铜 无明显现象 无明显现象 ——— ———

实验结论:镁、锌、铁三种金属都能与盐酸和稀硫酸反应,反应后都生成氢气,但反应的剧烈程度不同;铜与盐酸和稀硫酸不反应,所以镁、锌、铁的金属活动性比铜强。
实验点拨
（1）铜等金属不能与盐酸(或稀硫酸)反应,说明该金属的活动性弱。
（2）有些金属虽然能与盐酸(或稀硫酸)反应,但不同金属反应的剧烈程度不同,可根据冒出气泡的快慢来判断金属活动性的强弱。
（3）铁与盐酸、稀硫酸反应时生成+2价铁的化合物,读作“亚铁”,如氯化亚铁(FeCl2)、硫酸亚铁(FeSO4)。它们的溶液均为浅绿色；+3价的铁的化合物溶液为黄色。

三、置换反应
定义：由一种单质和一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。置换反应是化学反应基本类型之一,可表示为A+BCAC+B。

置换反应与化合反应、分解反应的比较见表4。
反应 类型 概　念 特　点 举　例 表示式
化合 反应 两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应 多变一 C+O2CO2 CO2+H2OH2CO3 A+B+…C
分解 反应 一种物质生成两种或两种以上物质的反应 一变多 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ CaCO3CaO+CO2↑ CA+B+…
置换 反应 一种单质和一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应 反应物和生成物都是一种单质和一种化合物 C+2CuO2Cu+CO2↑ Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑ A+BCAC+B

易错警示??单纯生成单质和化合物的反应或有单质和化合物参加的反应都不一定是置换反应。如2H2O22H2O+O2↑与CH4+2O2CO2+2H2O都不属于置换反应。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（例）下列反应中,不属于置换反应的是(　　)
A.Mg+2HClMgCl2+H2↑ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?B.CO+CuOCu+CO2
C.C+2CuO2Cu+CO2↑ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?D.Cu+2AgNO32Ag+Cu(NO3)2
答案：B
四、金属与金属化合物溶液反应
实验设计
实验目的：通过实验探究金属与某些金属化合物溶液的反应情况。

实验用品及器材：试管、砂纸、铝丝、铜丝、CuSO4溶液、AgNO3溶液、Al2(SO4)3溶液等。

3.实验步骤：
(1)把一根用砂纸打磨过的铝丝浸入硫酸铜溶液中,过一会儿后取出,观察现象。
(2)把一根洁净的铜丝浸入硝酸银溶液中,过一会儿后取出,观察现象。
(3)把一根洁净的铜丝浸入硫酸铝溶液中,过一会儿后取出,观察现象。

4.实验现象:
实验操作 现　象 反应的化学方程式
铝丝浸入硫酸铜溶液中 浸入溶液中的铝丝表面覆盖一层紫红色的物质,溶液由蓝色逐渐变为无色 2Al+3CuSO4Al2(SO4)3+3Cu
铜丝浸入硝酸银溶液中 浸入溶液中的铜丝表面覆盖一层银白色的物质,溶液由无色逐渐变为蓝色 Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag
铜丝浸入硫酸铝溶液中 无明显现象 ———

5.实验结论:铝能跟硫酸铜溶液反应,铜能跟硝酸银溶液反应,但铜不能跟硫酸铝溶液反应,说明铝的活动性比铜强,铜的活动性比银强。

实验点拨
1.因铝丝表面覆盖一层致密的氧化物薄膜,所以实验前要用砂纸把氧化膜擦去,否则很难反应。
2.单质铁与某些金属化合物溶液反应时生成+2价铁的化合物。
3.金属化合物必须是可溶于水的。

（例）将过量的铁投入硫酸和硫酸铜溶液中,充分反应后过滤,滤纸上留有的物质是(　　)
铁和铜 ? ? ? ? ? ? B.铁 ? ? ? ? ? ? ?C.铜 ? ? ? ? ? ?? ?D.没有固体
答案：A
五、金属活动性顺序及应用
1、常见金属的活动性顺序

2、金属活动性顺序的应用
(1)在金属活动性顺序里,金属的位置越靠前,它的活动性就越强。
(2)在金属活动性顺序里,位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。如Mg、Al、Zn、Fe等能与盐酸(或稀硫酸)发生反应生成氢气,而Cu、Ag等不能与盐酸(或稀硫酸)发生反应。通常把能与盐酸(或稀硫酸)发生反应的金属称为活泼金属。
(3)在金属活动性顺序里,位于前面的金属能把位于后面的金属从其化合物的溶液里置换出来(K、Ca、Na除外)。

拓展延伸??
1.钾、钙、钠的化学性质相当活泼,能与水发生剧烈的化学反应,生成相应的碱和氢气,因此,不能用钾、钙、钠置换其他金属化合物溶液中的金属。
2.盐酸、稀硫酸能与活泼金属发生置换反应,生成氢气,但浓硫酸、硝酸等具有强氧化性,与金属反应不能生成氢气。

（例）锡(Sn)是五金之一,它的金属活动性顺序位于铁和铜之间,则下列反应不会发生的是(　)
A.Zn+Sn(NO3)2Zn(NO3)2+Sn ? ? ? ? ? ? ??B.Sn+2HClSnCl2+H2↑
C.Sn+2AgNO3Sn(NO3)2+2Ag ? ? ? ? ? ? ?D.Sn+MgSO4SnSO4+Mg
答案：D
六、金属活动性顺序的验证方法
1、两种金属活动性的比较：
（1）采用“一金一液”的方法：即一种是金属单质，另一种是金属化合物溶液。
操作方法：将金属单质A投入到另一金属B的化合物溶液中去，如果能反应，则活动性
A＞B，如果不能反应，则活动性A＜B；

（2）采用“两金一酸”法（适用于最少有一种金属活动性排在H的前面）：即两种金属都是单质，再加上一种酸（盐酸或稀硫酸）。
操作方法：将两种金属单质A,B分别投入到相同浓度的酸溶液中，根据能否反映及与酸反映的剧烈程度来判断其活动性的强弱；（1）A能反应，B不能。则活动性A＞B；（2）A，B都能反应，A反应速率＞B反应速率，则活动性A＞B；

三种金属活动性的比较：
判断三种金属活动性顺序，一般采用“两头金属中间液”或“中间金属两头液”；
如，验证Zn，Cu，Ag三种金属的活动性

方法一：取活动性居中的金属单质，如铜丝，而Cu两边的金属取其化合物溶液，如溶液和溶液，然后将铜丝分别伸入两种溶液中，观察是否发生变化而确定金属活动性；

方法二：取活动性居中的金属化合物溶液，如溶液，而Cu两端的金属取其单质，如锌片和银片，分别投入到溶液中，根据是否有红色固体被置换出来，确定金属的活动性。



（例）在常温下，要验证铝、锌、铜的金属活动性顺序，宜选用下列哪组物质进行实验（?? ）
A.?铝、铜、硫酸锌溶液???????????????????????????????????????????B.?锌、铜、氯化铝溶液
C.?铝、氧化铜、硫酸锌溶液????????????????????????????????????D.?铜、氯化铝溶液、氯化锌溶液
答案：A

（例）有X、Y、Z三种金属，其中Y能与稀硫酸反应产生氢气，而X、Z不能与稀硫酸反应；将Z浸入X的盐溶液中，Z的表面有X析出，则X、Y、Z的金属活动性由强到弱的顺序是（?? ）
A.?X、Y、Z????????????????????????????B.?Y、Z、X????????????????????????????C.?Y、X、Z????????????????????????????D.?Z、X、Y
答案：B
金属与酸反应的几种常见应用
情况1：等量金属足量酸时（金属一定消耗完）：消耗相同质量的金属，生成氢气的质量，Al最多，其他+2价金属，相对原子质量越小，生成的氢气越多；Al＞Mg＞Zn

情况2：足量金属等量酸时（酸一定消耗完）：消耗相同质量的酸，生成相同质量的氢气，消耗金属的质量，Al最少，其他+2价金属，相对原子质量越小，消耗的金属质量越少；Al＜Mg＜Zn

（例）等质量且过量的Mg、Al、Zn、Fe和等质量等浓度的稀硫酸反应，产生的氢气质量随时间的变化曲线是( ??)
A.???B.???????C.???????D.?
答案：A

活泼金属与酸反应的图像分析

斜线：代表金属与酸的反应速率，斜线越抖，代表金属越活泼，
与酸反应速率越快；

横线：代表金属与酸反应生成氢气的质量，横线越高，代表生成的氢气
越多，消耗的酸越多；

（例）等质量的甲、乙、丙三种金属的粉末，与足量的稀硫酸反应（反应后甲、乙、丙三种金属均显+2价），生成的质量与反应时间的关系如图所示，下列说法不正确的是（?? ）

A.?三种金属的活泼性：乙＞甲＞丙?????????????????????????B.?生成氢气的质量：甲＞乙＞丙
C.?相对原子质量：甲＞乙＞丙????????????????????????????????D.?消耗硫酸的质量：甲＞乙＞丙
答案：C



不纯金属与酸反应利用极值法或平均值法确定其成分
极值法：先假设气体是由某一种金属与酸作用产生的，然后推断其金属质量的可能范围；
平均值法：先结合已知条件，求出金属混合物的平均相对原子质量M，则金属混合物中，一定有一种金属的相对原子质量大于M，同时也一定有一种金属的相对原子质量小于M（注意比较的时候要以同价态时的相对原子质量作为比较）

例如：现有1.2g铁和另外一种金属组成的混合物，与足量的稀硫酸反应生成0.1g的，则混合物中的另一种金属可能是 （ ）
Mg B. Al C. Zn D. Cu

极值法：假设1.2g为纯净的铁，则与足量稀硫酸反应生成大约0.04g；1.2g为纯净的Mg，生成0.1g；1.2g为纯净的Al，生成大约0.13g；1.2g为纯净的Zn，生成大约0.037g；Cu不与酸反应；

平均值法：设金属混合物的平均相对原子质量为M。

M 2
1.2g 0.1g
求出M=24，所以两种金属的相对原子质量，一种必须大于24，另一种小于24；

金属与其他金属化合物溶液反应生成物的判断方法
金属与其他金属化合物溶液反应后，对滤渣，滤液成分的分析主要有以下几点：
几种金属同时放入一种较弱金属化合物溶液中时，活动性强的金属先与金属化合物反应；
一种金属放入几种较弱金属化合物溶液中时，金属先与最弱金属化合物溶液反应；

总之，金属与化合物所含金属的活动性相差越大（相隔越远）越先反应，活动性相差越小（相隔越近）越后反应，即优先反应原理，可简记为“先远后近”；


例如：将金属锌放入和的混合溶液中，根据金属的质量不同，可能存在以下几种情况：
的质量 剩余金属（滤渣） 滤液
不足，不能与反应完 ，，
不足，恰好与反应完 ，
不足，不能与反应完 ， ，
不足，恰好与反应完 ，
过量 ，，


（例）向含有硫酸铜的废液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤渣中加入稀盐酸，有气泡产生，有关判断正确的是（?? ）
A.?滤渣中一定有铁、可能有铜???????????????????????????????? B.?滤渣中一定有铁，没有铜
C.?滤液中一定有硫酸亚铁，硫酸铜?????????????????????????D.?滤液中一定有硫酸亚铁，没有硫酸铜
答案：D

（例）向盛有氯化亚铁和氯化铜混合溶液的烧杯中加入一定量的锌粉，充分反应后，得到固体M和溶液N．下列叙述错误的是（?? ）
A.?锌有剩余时，M中一定有Fe、Cu和Zn????????????????B.?锌有剩余时，N中一定没有FeCl2和CuCl2
C.?锌无剩余时，M中一定有Cu、可能有Fe???????????D.?锌无剩余时，N中一定有ZnCl2和FeCl2
答案：D

（例）在托盘天平的两托盘上各放一只烧杯，分别注入足量的稀盐酸，天平平衡。向左边烧杯中加入10 g金属锌，向右边烧杯中加入10 g金属镁，当反应停止后，天平指针的指向是（）
A.?分度盘的左边????????????B.?分度盘的中间????????????C.?分度盘的右边????????????D.?三种情况都有可能
答案：A

（例）将一定量的锌粉加入到硫酸亚铁、硫酸铜和硫酸镁的混合溶液中，过一段时间后过滤，向滤渣中加入稀盐酸有气泡产生，则下列叙述正确的是(?? )
①滤渣中一定含有锌
②滤渣中一定含有铜，可能含有锌
③向滤渣中加入稀盐酸，最后溶液一定变成浅绿色
④滤液中溶质一定含有硫酸锌和硫酸镁
⑤滤液的颜色不可能为浅绿色
A.?①④⑤????????????????????????????B.?②③④⑤????????????????????????????C.?②③④????????????????????????????D.?②④
答案：D





重难点 等量金属等量酸中天平平衡问题
（例）天平（灵敏度极高）两边各放质量相等的烧杯，分别盛有等质量、等质量分数的稀硫酸，此时天平平衡．将等质量的锌和铁分别放入两烧杯中，充分反应后，下列说法正确的是（?? ）
若天平平衡，两边烧杯中所得溶液质量相等????????????
若天平平衡，两种金属一定都有剩余
C.? 若天平不平衡，参加反应的金属质量可能不相等?????
D.? 若天平不平衡，两种金属一定完全反应

假定等质量的与反应完，生成的氢气的质量（消耗酸的
质量）应该为＜，我们用数学里的数轴标注，如右图

当酸的质量在①位置时，代表酸消耗完，同时生成相同质量的；金属与均剩余，且由于距离①位置最远，则剩余质量＞剩余质量；（天平平衡）
当酸的质量在②位置时，代表酸消耗完，同时生成相同质量的；金属也恰好用完，金属剩余；（天平平衡）
当酸的质量在③位置时，代表与反应的酸有剩余，与反应的酸消耗完，反应生成的质量＞反应生成的质量；金属用完，金属剩余；（天平偏向）
当酸的质量在④位置时，代表与反应的酸有剩余，与反应的酸消耗完，反应生成的质量＞反应生成的质量；金属用完，金属恰好用完；（天平偏向）
当酸的质量在⑤位置时，代表酸都有剩余，剩余的酸＞剩余的酸，反应生成的质量＞反应生成的质量；金属用完，金属用完；（天平偏向）


课题3 金属资源的利用和保护
金属资源的存在形式及矿石
金属的存在：地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中,除金、银等少数很不活泼的金属主要以单质形式存在外,其余都以化合物的形式存在。其中地壳中含量最高的金属元素是铝。

几种重要的矿石：工业上把能用来提炼金属的矿物叫做金属矿石。
金属矿物 赤铁矿 黄铁矿 菱铁矿 ?铝土矿 黄铜矿 辉铜矿 磁铁矿
主要成分 Fe2O3 FeS2 FeCO3 Al2O3 CuFeS2 Cu2S Fe3O4

拓展延伸???
冶炼金属时,选择矿石应遵循的原则是:(1)所需提炼金属的含量高;(2)矿石中含对环境有害的元素少;(3)冶炼途径能够尽可能简便。

（例）常见的铁矿石有:磁铁矿(主要成分是Fe3O4)、赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)、黄铁矿(主要成分是FeS2),其中理论上最适宜炼铁的两种矿石为　　　　, 理由是　　　　　。
答案：磁铁矿，赤铁矿；不会造成环境污染；
一氧化碳还原氧化铁实验
实验设计
1.实验目的:通过实验探究铁的冶炼原理。

2.实验原理:3CO+Fe2O32Fe+3CO2。

3.实验装置:如图所示。

4.实验步骤:
(1)检查装置的气密性。
(2)将适量的氧化铁(用磁铁靠近时不能被磁铁吸引)放入硬质玻璃管中,并固定装置。
(3)点燃酒精灯。
(4)向玻璃管中通入CO气体。
(5)点燃酒精喷灯,给玻璃管内盛放药品的部位加热。
(6)当红色粉末全部变黑后,停止加热。
(7)当玻璃管内的固体冷却后,先停止通CO,后熄灭装置最后面的酒精灯。

5.实验现象:
(1)红色粉末变为黑色(用磁铁靠近时能被磁铁吸引)。
(2)澄清石灰水变浑浊。

6.实验结论:实验前的红色粉末不能被磁铁吸引而反应后得到的黑色粉末能被磁铁吸引,说明实验得到的黑色粉末为不同于实验前物质的一种新物质,根据它能被磁铁吸引的性质可推断出所得黑色粉末为铁粉;澄清石灰水变浑浊表明反应产生二氧化碳,即该反应中,生成了铁和二氧化碳。

实验点拨
1.CO气体有毒,由于反应中有残留的CO气体排出,为避免CO排入空气污染环境,所以做该实验时一定要进行尾气处理,图中是将尾气燃烧掉,也可以用集气瓶(或气球)将尾气收集起来再利用等;
2.实验前应先点燃装置最后面的酒精灯,以防止CO排入空气污染环境;
3.实验开始时,一定要先通一段时间的CO,然后再加热,这样可以排尽玻璃管中的空气,防止加热时发生爆炸;
4.当红色粉末全部变黑后,应先停止加热,继续通CO直到玻璃管冷却,这样可以让得到的还原铁粉在CO气流中冷却,防止被空气中的氧气再次氧化;
5.当玻璃管冷却后,先停止通CO,最后熄灭装置最后面的酒精灯,以保证不让残留的CO气体排入空气。

拓展延伸：磁铁可以吸引铁，磁铁矿，不能吸引氧化铁；

铁的冶炼
原　料 铁矿石、焦炭、石灰石、空气
主要原理 3CO+Fe2O32Fe+3CO2
设　备 高炉

方法：将铁矿石(如赤铁矿)、焦炭和石灰石按一定的比例一起加入到高炉中,从炉的下部通入热空气,在高炉内发生复杂的化学反应,其中焦炭转变成一氧化碳,而一氧化碳在高温条件下与铁矿石反应生成铁,同时石灰石高温分解,将矿石中的杂质转化为炉渣排出。此时炼出的铁为含有杂质的生铁。


炼铁过程中发生的化学反应:
(1)产生还原剂:C+O2CO2　CO2+C2CO
(2)形成生铁:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
(3)形成炉渣:CaCO3CaO+CO2↑　CaO+SiO2CaSiO3





含杂质化学反应的计算
有关计算公式:
(1)纯净物的质量=不纯物质的质量×纯净物的质量分数
(2)不纯物质的质量=纯净物的质量÷纯净物的质量分数
(3)物质的纯度=×100%
含杂质物质的化学方程式的计算步骤为:
(1)将含杂质物质的质量换算成纯净物的质量。
(2)将纯净物的质量代入化学方程式进行计算。
(3)将计算得到的纯净物质量换算成含杂质物质质量。

（例）要炼出含杂质的质量分数为2%的生铁560 t,至少需要含Fe2O380%的赤铁矿石多少吨?




答案：980t
五、探究铁生锈条件的实验
实验目的：探究铁钉锈蚀的条件。

实验用品：铁架台、试管、橡皮塞、酒精灯、试管夹、铁钉、植物油、蒸馏水、干燥剂、棉花等。

实验步骤：
(1)在第一支试管中放入一枚光亮的铁钉,注入蒸馏水,不要浸没铁钉,然后将试管敞口放置,使铁钉既与空气接触又与水接触(如图A);

(2)在第二支试管中放入一枚光亮的铁钉,注入经煮沸迅速冷却的蒸馏水至浸没铁钉,然后在水面上注入一层植物油,使铁钉只与水接触(如图B);
(3)将第三支试管烘干,放入一枚光亮的铁钉,再在试管中塞一团棉花,棉花上放一些氯化钙干燥剂,用橡皮塞塞紧试管口,使铁钉只与干燥的空气接触(如图C)。

实验现象：数天后,A中的铁钉生锈,且在水面附近锈蚀最严重;B和C中的铁钉没有生锈。

实验结论：铁钉在干燥的空气中和在水中都不会生锈,当铁钉与氧气和水同时接触时易生锈,由此可得出铁生锈的条件是铁与水和氧气同时接触。

实验点拨
1.煮沸蒸馏水是为了赶走水中溶解的氧气,以免影响实验效果。
2.加热试管或放入干燥剂的目的是防止试管内有水蒸气影响实验效果。
3.铁与氧气和水接触,同时在酸性环境或有盐(如NaCl)存在时,铁制品锈蚀更快。

（例）如图所示,光亮的铁钉在下列几种情况下,锈蚀速率由快到慢的顺序为(　　)

A.①②③ ? ? ? ? ?? ? B.①③② ? ? ? ? ? ? C.②③① ? ? ? ? ?D.②①③
答案：B

六、防止铁制品锈蚀的方法
铁制品的锈蚀实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生复杂的化学反应,生成铁锈(主要成分是),因此根据铁制品锈蚀的条件不难推出防止铁制品锈蚀的基本措施为:使铁制品隔绝空气或水。具体的方法有:
保持铁制品表面的洁净和干燥;
在铁制品表面覆盖保护层,如涂油、刷漆、搪瓷、电镀、烤蓝等;
改变金属内部结构,制成合金,如不锈钢等。

拓展延伸??
许多金属都易生“锈”,但“锈”的结构不同,成分不同。铜在潮湿的空气中也能生“锈”,铜锈即铜绿,其主要成分为碱式碳酸铜,化学式为Cu2(OH)2CO3,是铜与水、氧气、二氧化碳共同作用的结果。金属铝也易“生锈”,但铝锈同铁锈、铜锈不同,它是一层致密的氧化物薄膜,覆盖在金属铝的表面,能防止铝继续与氧气反应,起到自我保护的作用。铝锈的成分为氧化铝,即Al2O3。

（例）世界每年因锈蚀而损失的金属数量巨大,防止金属锈蚀已成为科学研究中的重大问题。下列有关金属锈蚀与保护措施中不正确的是(　　)
A.铁锈蚀的实质是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生了化学变化
B.同样的铁制品在海南比在兰州更易锈蚀
C.在铁表面刷油漆可以防止铁锈蚀　
D.铝的抗锈蚀性能比铁强,生活中可用钢丝球洗刷铝锅
答案：D

（例）菜刀在生活中有重要应用。下列情况中,菜刀腐蚀由快到慢的是(　　)
①切青菜后用清水冲洗　②切湿咸菜后未清洗　③切肥猪肉后放置
A.①③② ? ? ? ? ? ? ?B.②①③ ? ? ? ? ? ? C.③①② ? ? ? ? ? ? D.③②①
答案：B


七、金属资源的保护
金属资源是有限的,而且不能再生,因此,保护金属资源非常重要。
保护金属资源的有效途径有:
防止金属腐蚀；
回收利用废旧金属；
合理、有效地开采矿物；
(4)寻找金属的代用品。

（例）下列关于金属资源的说法中,不正确的是(　　)
A.地球上除少数极不活泼的金属如金,银等以单质的形式存在外,其余都以化合物的形式存在
B.防止金属锈蚀、回收利用废旧金属是保护金属资源的有效方法
C.合理开采矿物,寻找金属代用品是保护金属资源的有效途径
D.金属资源是可以再生的

答案：D




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