金属的性质
知识点
金属的物理性质
金属的主要物理性质
举例
(1)金属有 金属光泽
铁、铝等大多数金属都呈银白色,但铜却呈紫红色。
(2)金属有导电性
常用于制造电线、电缆的是 。
(3)金属有导热性
厨房中的常用炊具多是金属制品,如铁锅。
(4)金属有延展性
金属铁可被打成片,抽成丝;金属铂可以抽成直径只有1/5000mm的细丝;金可以压成厚度只有1/1000mm的薄片。
2.金属之最:
(1)铝:地壳中含量最多的金属元素
(2)钙:人体中含量最多的金属元素
(3)铁:目前世界年产量最多的金属(铁>铝>铜)
(4)银:导电、导热性最好的金属(银>铜>金>铝)
(5)铬:硬度最高的金属
(6)钨:熔点最高的金属
(7)汞:熔点最低的金属
(8)锇:密度最大的金属
3、合金
(1)定义:合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属形成的具有 金属特征的物质。 可见,合金一定是混合物。
合金
合金的主要性能
主要成分和纯金属的性能
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
锈蚀性能不如不锈钢
纯金属性质往往比较单一,制成合金后组成的改变,使得合金的性能也随之改变,其强度和硬度都有所提高,抗腐蚀性能更好,使合金更容易适用于不同的用途。因此,日常生活中使用的金属材料,大多数属于合金。
(2)特点:合金的熔点比组成合金的纯金属底,硬度比成分金属高。
如纯铁很软,但铁的合金(生铁和钢)都比较硬。
(3)铁合金:铁合金主要包括 生铁和钢,它们的区别是含碳量不同,生铁含碳量为2%—4.3%,钢的含碳量为0.03%—2%。
二、考点
1.金属的基本性质
例题1.下列有关金属性质的说法错误的是( )D
A.埋在潮湿、疏松、透气的酸性土壤中的铸铁管容易被腐蚀
B.在空气中灼烧铜丝,其表面会变黑
C.铜、银等金属具有良好的导电性
D.常温下所有金属是银白色固体
2.科学家发现一种新金属。根据图表信息推测其用途错误的是( )A
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
3.下列有关“金属之最”描述中错误的是( )C
A.地壳中含量最多的金属元素是铝 B.人体中含量最高的金属元素是钙
C.导电性最好的金属是铜 D.年产量最高的金属是铁
变式练习:1.下列性质中不属于纯铁的物理性质是( D )
A.质软 B.银白色 C.能导电 D.易生锈
2.下列说法正确的是( C )
A.铅的密度比铁大,用铅做菜刀、锤子会比铁好
B.银的导电性比铜好,所以通常用银做电线
C.钛合金与人体有很好的“相容性”,可用来制造人造骨等
D.焊锡和铝熔点较低,都可用于焊接各种金属
3.下列有关合金的说法正确的是( D )
A.合金属于化合物 B.合金不能导电、传热
C.合金没有延展性 D.合金的很多性能与组成他们的纯金属不同
4. 冬天乘公共汽车时,抓住金属把手比抓住塑料把手感觉要冷得多,这是因为 ( B )
A、金属易导电 B、金属易导热 C、金属易生锈 D、金属的温度低
5.生铁和钢的主要区别是( B )
A.是否为纯净物 B.含碳量不同 C.机械强度不同 D.铸造性不同
6.下表中列出了几种物质的熔点,据此判断下列说法正确的是( )
物质名称
锌
锡
铜
铅
铋
镉
熔点/℃
419.6
231.9
1083
327.5
271.3
320.9
日常使用保险丝由铋、铅、锡、镉组成,其熔点约为
A.15~30℃ B.60~80℃ C.235~250℃ D.300~320℃
7.铁是目前使用最广泛的金属,请回答:
(1)铁可以用来制作炊具,这是利用了铁的____________性。
(2)相比于黄铁矿(主要成分FeS2),工业上选赤铁矿(主要成分Fe2O3)为原料炼铁的优点是______。
(3)金属腐蚀造成的损失巨大,钢铁防腐尤为重要,下列钢铁制品的防护措施不合理的是____________(填序号)。
A.在车船的表面喷涂油漆 B.将使用后的菜刀用布擦干
C.在铁制品表面镀上一层锌 D.用洗涤剂把铁制品表面的油膜洗净
【答案】(1)导热 (2)含铁量高且不产生对空气污染的SO2气体 (3)D
金属的化学性质
①.金属与氧气的反应
(1)在一定条件下,大多数金属都能与氧气发生反应,生成金属氧化物。但反应的难易或剧烈程度不同。镁、铝等活泼金属在常温下就能与氧气发生缓慢氧化反应。铁、铜等金属在常温下、干燥的空气中不反应;加热能反应。金即使在高温下,也不与氧气反应。
(2)在常温下,铝与氧气反应,在铝的表面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,这就是铝制器皿耐腐蚀的原因,4Al+3O2==2Al2O3。
(3)“真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不能与氧气反应,金的化学性质极不活泼。
(4)防止金属生锈:铁生锈的条件:铁与 氧气 、水接触。防止铁制品生锈的措施:①保持铁制品表面的清洁、干燥:②表面涂保护膜,如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等;③改变铁的单一结构,制成不锈钢。
例题:1.镁是一种化学性质活泼的金属,在空气中常温下就能被缓慢氧化.下列有关镁条燃烧实验的说法不正确的是( )D
A.实验前,应先用砂纸打磨镁条至表面出现银白色
B.实验时,应使用石棉网
C.实验时,应用坩埚钳夹持镁条,在酒精灯上点燃
D.镁条在空气中缓慢燃烧,发出耀眼的白光,有大量白色的MgO生成
2.某同学为研究金属腐蚀的条件,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,放置一星期后观察现象,下列描述不正确的是( )D
A.装置I的铁钉这一侧的液面上升
B.装置Ⅰ、Ⅱ中的铁钉都被腐蚀
C.装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
D.比较铁钉这一侧的液面,装置Ⅱ比装置I的高
3.为什么古人大量使用青铜器、金银首饰?
铜、金、银等金属化学性质不活泼,不容易与氧气反应。
变式练习1、将红色的铜丝放在酒精灯的外焰上加热,铜丝表面变为黑色.下列说法不正确的是( )B
A.红色铜丝表面变黑,是因为生成了氧化铜
B.红色铜丝表面变黑,是因为铜发生了还原反应
C.立即把变黑的铜丝插入稀硫酸中,溶液会出现蓝色
D.红色铜丝变为黑色后,总的质量增加
2.铝在空气中比铁不易锈蚀,原因是( )C
A .铝的密度比铁小 B .铝在地壳中含量比铁高
C .在空气中铝的表面能够形成一层致密的氧化膜 D .铝的金属活动性比铁弱
3.某科学兴趣小组对金属的性质做了如下探究,请你填写空格:用如图所示实验探究铁生锈的条件(每支试管中均放有完全相同的洁净铁片):
(1)甲同学认为,试管A发生的现象就能够说明铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。乙同学不同意他的观点,认为必须全面观察试管_______(选填试管编号)发生的现象,并经过科学严谨的推理,才能得出上述结论。
(2)试管D和E实验的目的是进一步探究铁在___________________的环境中是否更容易锈蚀。
(3)为防止金属锈蚀,你采用的方法是__________。(写一种即可)
ABC (2)盐、酸 (3)涂油
4.分别向a、b两支试管中加入形状和大小完全相同的铁片,再向a中加入植物油,均塞上橡皮塞,U型玻璃管内为红墨水(开始时两端液面水平),如图所示,放置一段时间后,以下说法错误的是(?C?)
A.植物油的作用是隔绝氧气和水
B.a中铁片不生锈,b中铁片生锈
C.U型管中红墨水左高右低
D.U型管中红墨水左低右高
②.金属与酸的反应
(1)锌、镁、铁、铝分别与盐酸、稀硫酸发生反应的化学方程式为:
Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑ Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑ (实验室制取氢气的反应)
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
(2)铁与酸发生的置换反应中,生成了亚铁盐(铁元素显+2价)和氢气。亚铁盐溶液都是浅绿色。
(3)氢前的金属都能与酸发生置换反应,活动性越强的金属,与酸反应得越剧烈。
(4)浓硫酸、硝酸与金属发生反应时,不能生成氢气。(碳酸一般也不反应)
③.金属能与盐溶液发生反应
活动性强的金属能把活动性弱的金属从它的盐溶液中置换出来。即“前换后”。反之不能。
Fe+CuSO4===FeSO4+Cu(现象:铁丝表面出现红色物质,蓝色溶液逐渐变为浅绿色)
2Al+3CuSO4===Al2 (SO4)3+3Cu(现象:铝丝表面出现红色物质,蓝色溶液逐渐消失)
Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag(现象:铜丝表面出现银白色物质,无色溶液逐渐变为蓝色)
Cu与Al2(SO4)3不发生反应,因为Al比Cu活动性强。
④置换反应(强换弱)(A+BC==B+AC)
1.一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叫置换反应。例如,H2+CuO=△=Cu+H2O,Fe+2HCl===FeCl2+H2↑。
2.置换反应的特点是“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”。
有单质和化合物生成的反应不一定是置换反应。例如,CO+CuO=Cu+CO2就不是置换反应。
⑤金属活动性判断依据
判断依据
结论
根据金属能否与酸溶液反应产生氢气来判断
若能反应,则该金属在金属活动性顺序中位于氢前面,否则位于氢后面
根据金属与酸溶液反应的剧烈程度来判断
剧烈程度强的金属较活泼
根据金属A与另一种金属B的化合物溶液能否发生置换来判断
若A能置换B,则A的活动性比B强;反之则比B弱
二、考点
1.金属与酸反应
例1.把一根洁净的铁钉放入稀硫酸中,下列叙述正确的是( C )
①、在铁钉表面产生气泡? ②、溶液由无色逐渐变为浅绿色?
③、铁钉的质量增加? ④、溶液的质量减轻
A、②③???? B、①②③?? ??C、①②④????? D、①②
【练习1】铁片放入硫酸铜溶液中,观察到现象是( D )
A.有气泡生成 B.铁片表面镀上一层红色的铜
C.溶液颜色由无色变为蓝色 D.溶液颜色由蓝色变为浅绿色
【练习2】下列物质,不能由金属单质和盐酸直接反应生成的是( A )
A、CuCl2? ?? B、ZnCl2???? C、MgCl2?????? D、FeCl2
【练习3】将铁片浸入到下列溶液中一段时间后,铁片质量减少而溶液质量增加的是(C )
A.浓硫酸 B.硫酸铜溶液 C.稀盐酸 D.硫酸亚铁溶液
【练习4】下列各组物质恰好完全反应,所得溶液的颜色是无色的是(?A? )
A.锌和稀硫酸????? B.铁和稀硫酸? ? C.铁和硫酸铜?? ?D.铁和稀盐酸
【练习5】金属与盐酸反应的示意图如图所示。下列说法正确的是( ) B
A. 实验室可用铜和稀盐酸制氢气 B. 四种金属中活动性最强的是镁
C. 铁可以把锌从硫酸锌溶液中置换出来
D. 铁与稀盐酸反应的化学方程式为:2Fe+6HCl=== 2FeCl3+3H2↑
2.金属与盐溶液的的反应
例题1.常见金属X与硝酸银溶液反应的化学方程式为X+3AgNO3== 3Ag+X(NO3)3,有关该反应说法错误的是( )B
A. 该反应是置换反应 B. X可能是铁 C. 金属活动性X>Ag D. X表面有固体析出
变式训练1.下列反应能发生的是( )D
A.2Na+CuSO4=Cu+Na2SO4 B.Cu+2AgCl=2Ag+Cu2SO4
2Fe+3AgNO3=3Ag+Fe2(NO3)3 D.Zn+MgSO4=Mg+ZnSO4
2.若金属锰(Mn)在金属活动性顺序中位于铝和锌之间,则下列反应不正确的是( )C
A、Mn + H2SO4 = MnSO4 + H2↑ B、Mg + MnSO4 = MgSO4 + Mn
C、Fe + MnSO4 = FeSO4 + Mn D、Mn + CuSO4 = MnSO4 + Cu
3.置换反应是化学反应的基本类型之一.金属与盐溶液之间的置换反应,一般是活动性较强的金属可把活动性较弱的金属从其盐溶液中置换出来.非金属单质也具有类似金属与盐溶液之间的置换反应规律, 即活动性较强的非金属可把活动性较弱的非金属从其盐溶液中置换出来,如在溶液中可发生下列反应: C12+2NaBr=2NaCl+Br2; Br2+2KI=2KBr+I2; I2+Na2S=2NaI+S↓
由此可判断下列化学方程式书写错误的是( )B
A.C12+2NaI=2NaCl+I2 B.I2+2KBr=2KI+Br2
C.Br2+Na2S=2NaBr+S↓ D.C12+K2S=2KCl+S↓
4.某溶液中含有 Cu(NO3)2 和 AgNO3,现向其中逐渐加入一定质量的铁粉进行处理,并绘制参加反应的铁的质量与溶液中溶质种类的关系图。下列说法不正确的是( )C
A.点溶液中溶质为 3 种时,金属单质的种类也为 1 种
B.当溶质种类为 2 种时,金属单质种类可能为 2 种
C.a、b 两点,溶液的质量相等
D.当溶质种类为 1 种时,金属单质种类可能为 3 种
5.向AgNO3、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2混合溶液中,加入一定量的铁粉,充分反应后过滤,向滤出的固体中滴加稀硫酸,有气体生成,则滤出的固体中一定有( )D
A、Ag、Cu、Zn B、Cu、Zn、Fe C、Ag、Zn、Fe D、Ag、Cu、Fe
3.金属活动性的验证(两金夹一溶液/两溶液夹一金属)
例题1:现有X、Y、Z三种金属,如果把X、Y和Z分别放入稀硫酸中,X和Z溶解并产生气体,Y无变化;如果把X放入Z的盐溶液中,过一会儿,在X的表面有Z析出。根据以上实验事实,判断X、Y和Z的金属活动性顺序( )C
A.X>Y>Z B.Y>Z>X C.X>Z>Y D.Z>X>Y
2.利用下列试剂之间的反应现象,能验证 Fe、Cu、Ag 金属活动性强弱顺序的是( )B
A.Fe、Cu、AgNO3 溶液 B.Fe、CuSO4 溶液、Ag
C.FeSO4 溶液、CuSO4 溶液、Ag D.Fe、CuSO4溶液、AgNO3溶液
3.某兴趣小组的同学为探究金属的化学性质进行了以下实验,仔细分析并回答问题。
将铝片放入前应进行的操作是 ;
实验一 :小明按下图所示以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断锌、铝、铁的活动性强弱,有同学认为不够合理,理由是
(2)实验二:为探究铁、铜、银三种金属活动性的顺序,小红提出按上图进行两步实验,若实验中观察到 现象,即可证明三种金属活动性的强弱。
去除表面氧化膜
酸的种类不同,没有控制单一变量
①中铁片表面出现红色物质,溶液逐渐变成浅绿色;②中铜片表面出现白色物质,溶液逐渐变成蓝色
变式训练1.某学生为了验证铁、锌、铜三种金属的活动性顺序,设计了四种方案
①将 Zn、Cu 分别加入到 FeSO4 溶液中; ②将 Zn、Cu 分别加入到 ZnSO4 溶液中;
③将 Zn 分别加入到 H2SO4、CuSO4 溶液中; ④将 Fe 分别加入到 ZnSO4、CuSO4 溶液中. 其中可行的是( )A
A.①④ B.①② C.②③ D.③④
2.现有甲、乙、丙三种金属,甲在常温下就能与氧气反应,乙、丙在常温下几乎不与氧气反应:如果将乙、丙分别放入硫酸铜溶液中,过一会儿,在丙的表面有红色固体析出,而乙表面没有变化,则甲、乙、丙三种金属的活动性由弱到强的顺序是( )C
A.甲 乙 丙 B.乙 甲 丙 C.乙 丙 甲 D.甲 丙 乙
3.欲判断三种金属X、Y、Z的活动性顺序,没有必要验证的结论是( )C
A.Y能置换含X的化合物溶液中的X B.X能置换酸中的氢
C.Y能置换酸中的氢 D.Z不能置换酸中的氢
4.小丽为确认所回收易拉罐的主要成分是铝还是铁,剪取金属片打磨后,设计了如图所示的两种不同方法进行检验,这样设计的依据是( )D
A.铁、铝有不同的物理性质
B.活泼金属易与氧气反应
C.排在氢前面的金属可以把酸中的氢置换出来
D.活动性较强的金属可把活动性较弱的金属从它的盐溶液中置换出来
5、向AgNO3、Cu(NO3)2、Mg(NO3)2的混合溶液中加入一些锌粉,完全反应后过滤。不可能存在的情况是( )B
A、滤纸上有Ag,滤液中有Ag+、Cu2+、Zn2+、Mg2+
B、滤纸上有Ag、Cu,滤液中有Ag+、Zn2+、Mg2+
C、滤纸上有Ag、Cu、Zn,滤液中有Zn2+、Mg2+
D、滤纸上有Ag、Cu、Zn、Mg,滤液中有Zn2+、Mg2+
三、课堂练习
1.化学行业中把材料分为:金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料等.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( )D
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
2.下列关于合金的说法正确的是( )A
A.合金的硬度一般比各成分金属大 B.合金属于金属单质
C.多数合金的熔点高于组成它的成分金属 D.合金中至少有两种金属
3.钛和钛合金被认为是 21 世纪重要的金属材料。工业上用钛酸亚铁( FeTiO3)冶炼钛(Ti)的过程如下:
①2FeTiO3+6C+7Cl2 2TiCl4+2FeCl3+6CO ②在氩气环境中:2Mg+TiCl4 Ti+2MgCl2:下列判断不正确的是( )D
①反应中生成的气体对环境有污染 B.②反应中氩气作保护气不参加反应
C.②反应前后氯化物的总质量保持不变 D.①、②反应中钛元素的化合价都改变
4.“暖宝宝”主要成分:活性铁粉、碳粉、氯化钠等,通过氧化反应放热取暖。取部分混 合粉末润湿,并按图连好实验装置。下列关于该实验的叙述错误的是( )C
A.红色的水缓慢进入锥形瓶 B.实验过程中锥形瓶底部发热
C.该实验可用来测定空气中氧气的体积分数 D.食盐水可加速铁生锈
5.废弃的定影液中含有一定量的 AgNO3,某课外活动小组从摄影店收集到一些废弃的定影液,准备将其中的银以单质形式全部回收.他们设计了如图的实验方案:
请判断选用 A、D 药品最合理的一组的是( )D
A.Cu H2SO4 B.Fe AgNO3 C.Cu AgNO3 D.Fe H2SO4
为了探究金属与盐溶液的反应规律,将一定质量的锌粉和银粉加入 Cu(NO3)2 溶液中,充分反应,实验过程及实验现象如下图所示,则下列判断中正确的是( )D
A.滤液中可能含有 Ag+ B.滤渣中可能含有单质锌
C.滤液中一定含有 Cu2+ D.滤渣中一定含有单质铜
7.室温下,向 CuC12 溶液中加入一定质量的 Fe 粉,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液。将滤渣晾干后称量,质量为 a 克;取少许滤渣,滴入稀盐酸,有气泡冒出。则下列判断中,正确的是( )C
滤液一定是无色溶液
滤液中一定含有 Cu2+、Fe2+
滤渣中一定含有 Cu 和 Fe
加入铁粉的质量一定大于 a 克
8、将质量相等的A、B两种金属,同时分别放入两份质量分数相同且足量的稀盐酸中,反应生成H2的质量与反应时间的关系如图所示。根据图中所提供的信息,写出能从中得到的正确结论。(已知:A、B的生成物中均为+2价)
(1)生成H2的质量:A B (2)相对原子质量:A B
(3)反应速率:A B > < >
9.(2017·宁波模拟)“一般不用K、Ca、Na等活泼金属来置换盐溶液中的其他金属元素”,这是教科书上的一句话。小科对此进行了思考,并查阅资料,对金属钠和硫酸铜溶液的反应进行探究。
【查阅资料】钠常温下就能与水发生剧烈反应,反应方程式为:2Na+2H2O==2NaOH +H2↑。
【提出猜想】猜想一:金属钠和硫酸铜溶液反应会有铜生成。
猜想二:金属钠和硫酸铜溶液反应,生成的沉淀只有氢氧化铜。
【实验及现象】切取不同大小的钠块分别投入到两种不同浓度的硫酸铜溶液中,有关产生沉淀的现象如下表所示。
实验编号
钠块大小
硫酸铜溶液
实验中产生沉淀的现象
①
绿豆大小
稀溶液10ml
产生蓝绿色沉淀
②
绿豆大小
浓溶液10ml
产生蓝色絮状沉淀
③
豌豆大小
稀溶液10ml
产生蓝色絮状沉淀
④
豌豆大小
浓溶液10ml
产生蓝色絮状沉淀,并出现黑色固体
小科咨询老师后得知蓝绿色沉淀为碱式铜盐。
(1)【实验结论】a.上述实验中均未观察到________色固体生成,由此判断猜想一错误
b.实验①中观察到的沉淀是蓝绿色的,由此判断猜想二也错误。
(2)【实验反思】
a.实验中生成氢氧化铜沉淀的原理是________。
b.由上述实验过程可知,导致钠和硫酸铜溶液反应的产物不同的因素有________。
c.为了用钠置换硫酸铜中的铜元素,小科设计了如下实验方案:
方案一:把钠块和无水硫酸铜直接混合,在干燥的空气中加热。
方案二:把钠块和无水硫酸铜直接混合,隔绝空气加热。
请从两个方案中选出合理的方案,并说明理由:________。
红
(2)钠和水反应生成氢氧化钠,生成的氢氧化钠与硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀;钠块的大小;硫酸铜溶液的浓度;方案二;隔绝空气加热,能避免钠在空气中被氧化
10.某兴趣小组用10g存放已久的镁条与溶质质量分数为49%的稀硫酸反应,测得产生氢气的质量与稀硫酸的质量关系如右图(假设镁条中除表面含有氧化镁外,没有其他杂质)(1)当稀硫酸的质量为70g,产生的氢气的质量为???g。
(2)开始时不产生氢气的原因为??????????????。(用方程式表示)
(3)计算镁条中镁元素的质量分数(写出计算过程