2021浙教版 九年级上册学案 第四讲：金属材料、金属的化学性质（含解析）

浙江版 九年级上册科学学案
第四讲：金属材料、金属的化学性质
2-1金属材料
金属与非金属
金属与非金属的性质
金属
非金属
颜色
有金属光泽，大多数为银白色或灰色
大多数没有光泽，外表暗淡
延展性
具有良好的延展性
不具有延展性
导电性
具有良好的导电性
除石墨外通常不导电
导热性
具有良好的导热性
通常导热性较差
可锻性
具有良好的可锻性
不具有可锻性
硬度
比较硬
比较脆，易碎
密度
密度大
密度小
熔点
大多数熔点高
熔点低
物质的性质与物质用途的关系
物质的性质决定物质的用途；物质的用途反映物质的性质。
物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但这不是唯一的决定因素。在考虑物质的用途时，还需要考虑价格、资源、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。
金属材料的种类
金属材料分类
包括纯金属和合金（钢铁、黄铜、铝合金等）。
合金
定义：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。
性能：合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属高。合金的熔点比组成它们的纯金属的熔点低，抗腐蚀性、机械性能更好，色泽更鲜艳。
铁合金：生铁和钢都是常见的铁合金。它们的区别主要是含碳量不同，钢的含碳量比生铁的低，质地坚硬、有弹性和延展性，机械性能好，易于加工成型等，用途更加广泛。
金属的污染和回收利用
保护金属资源的必要性
金属的污染
金属的回收
2-2金属的化学性质
金属与氧气的反应
反应条件
金属
现象
化学方程式
常温
镁
打磨过的镁带在空气中表面逐渐变暗，在空气中点燃发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体
2Mg+2O2 =2MgO
铝
打磨过的铝在空气中表面逐渐变暗，生成一层致密的氧化膜
4Al+3O2=2Al2O3
点燃或加热
铁
常温下在干燥的空气中，铁很难与氧气反应，点燃后在氧气中能剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放出大量的热
3Fe+2O2= Fe3O4
铜
常温下在干燥的空气中很难反应，在空气中加热表面会生成黑色物质
2Cu+O2?CuO
高温下不反应
金
在空气中加热不变色
可以得出，金属越活泼，越易于氧气反应，同等条件下反应越剧烈。Mg、Al等在常温下就能与氧气反应；Fe、Cu等在常温下几乎不与氧气反应，加热条件下反应；金在高温下也不与氧气反应。从而得出结论：镁、铝比较活泼，铁、铜次之，金最不活泼。
金属与稀盐酸、稀硫酸的反应
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，试管壁发热，生成的气体能够燃烧，产生淡蓝色火焰
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
铝
打磨过的铝放入酸中，剧烈反应，产生大量气泡，溶液认为无色，生成的气体能够燃烧，产生淡蓝色火焰
2Al+6HCl= 2AlCl3+3H2 ↑
2Al+3H2SO4=2Al2(SO4)3+3H2 ↑
锌
反应比较剧烈，产生大量气泡，溶液认为无色，生成的气体能够燃烧，产生淡蓝色火焰
Zn+2HCl=ZnCl2+H2 ↑
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 ↑
铁
反应缓慢，产生大量气泡，溶液由无色逐渐变为浅绿色，生成的气体能够燃烧，产生淡蓝色火焰
Fe+2HCl=FeCl2+H2 ↑
Fe+H2SO4=FeSO4+H2 ↑
铜
无任何现象
不反应
不反应
结论：镁铝锌铁四种金属都能与稀盐酸和稀硫酸反应，但反应的剧烈程度不同，反应后都生成了氢气，而铜与稀盐酸稀硫酸不反应。即镁铝锌铁的金属活动性比铜强，都能与稀盐酸和稀硫酸反应，生成氢气。
置换反应
概念：有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做置换反应。
特征：表达式A+BC=B+AC
金属的活动性顺序
K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu、Hg、Ag、Pt、Au
金属活动性顺序的应用
判断金属活动性的强弱：金属位置越靠前，活动性越强
判断金属与酸的置换反应能否发生：位于氢前面的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢，如Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，Cu和稀硫酸不反应。
判断金属与金属化合物溶液的置换反应能否发生：位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的化合物溶液里置换出来。如Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag，Cu和FeSO4溶液不反应。金属化合物必须溶于水，否则不反应，如Fe与AgCl（不溶于水）不反应。
湿法炼铜
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
防止金属腐蚀的常用方法
原理：使铁制品隔绝空气或隔绝水。
方法：保持铁制品表面洁净、干燥。在铁制品表面涂保护层。覆盖保护膜如涂油、喷漆、烧涂搪瓷；镀其他金属，如水龙头镀铬、镀锌；表面形成致密的保护膜。如烤蓝。改变金属的内部结构，如将钢铁制成不锈钢。
练习题
1.已知金属活动性从强到弱的排列顺序是Mg、Zn、Cu、Ag，将一定量的锌粉加入到Mg(NO3) 2、Cu(NO3)2、AgNO3三种物质的混合溶液中，充分反应后过滤，将滤渣放入稀盐酸溶液里，有气泡产生。则下列判断错误的是(??? )
A.?滤渣中含有Ag、Cu、Zn的单质??????????????????????????B.?滤液中含有Zn2+、Mg2+
C.?滤渣中可能含有Mg的单质??????????????????????????????????D.?滤液中不含有Cu?+、Ag+
2.向下表的甲物质中逐滴加入相应的乙溶液至过量，反应过程中生成气体或沉淀的质量与加入乙的质量关系，能用下图所示曲线表示的组合是(??? )

序号
甲
乙
A
铜、锌的混合物
稀盐酸
B
表面部分生锈的铁钉
稀盐酸
C
盐酸和稀硫酸的混合溶液
氯化钡溶液
D
硫酸和硫酸铜的混合溶液
氢氧化钠溶液
A.?A???????????????????????????????????????????B.?B???????????????????????????????????????????C.?C???????????????????????????????????????????D.?D
3.镍(Ni)是一种金属元素，其金属活动性比铅强。已知镍的化合物NiCl2和Ni(NO3)2易溶于水，Ni(OH)2微溶于水。下列不能直接反应得到NiCl2的是（ ???）
A.?Ni和HCl?????????????????????B.?NO和HCl?????????????????????C.?Ni(OH)2和HCl?????????????????????D.?Ni(NO3)2和HCl
4.2019年我国发行了第五套人民币，伍角硬币材质由钢芯镀铜合金改为钢芯镀镍。选择铸造硬币的材料不需要考虑的因素是（??? ）
A.?金属的耐腐蚀性??????????????????B.?金属的导电性??????????????????C.?金属的硬度??????????????????D.?金属的耐磨性
5.下列事实不能用金属活动性顺序来解释的是（ ???）
A.?真金不怕火炼????????????????????????????????????????????????????????????????????????B.?铝制品比铁制品耐腐蚀
C.?我国在春秋时期就会炼铁，但炼铝却是最近一百多年的事?????D.?不能用铁制容器配制农药波尔多液
6.下列实验的现象与对应结论均正确的是（??? ）
选项
操作
现象
结论
A
用浓硫酸在白纸上写字
白纸变黑甚至穿孔
浓硫酸有强烈的吸水性
B
在灼热的CuO中通入CO
黑色粉末变成红色
CO具有还原性
C
在装双氧水的试管中加MnO2
有大量气泡产生
该反应的反应物是H2O2和MnO2
D
在CuSO4溶液中分别插入铁片和银片
银表面有红色物质析出；铁片无变化
金属活动性顺序：Ag＞Cu＞Fe
A.?A???????????????????????????????????????????B.?B???????????????????????????????????????????C.?C???????????????????????????????????????????D.?D
7.如图是一种家用电热水壶，其中所用材料属于合金的是（??? ）

A.?不锈钢外壳???????????????????????B.?酚醛塑料手柄???????????????????????C.?纯铜导线???????????????????????D.?聚氯乙烯线
8.某兴趣小组在探究金属化学性质时，做了如图甲、乙的两次实验。

（1）图甲是向滤液中加入稀盐酸，观察到有白色沉淀产生。
①写出产生滤渣的反应的化学方程式________；
②滤液中一定含有的金属离子为________(填离子符号)；
（2）图乙是向滤渣中加入稀盐酸，观察到有无色气体产生。滤液中含有溶质的化学式为________。
9.某科研小组的同学在探究镁、铜、锌三种金属的有关性质时进行了如图实验：
（1）将图甲实验结束后①②试管内的物质倒入图乙的空烧杯中，一段时间后对烧杯中的物质进行过滤，滤液中的溶质一定有________；
（2）若要验证镁、锌、铜金属活动性顺序，还可以用一种试剂直接与三种金属反应就能达到目的，该试剂可以是________。
答案解析：
1.【解答】A.锌不能将镁置换出来，但是可以将其它两种金属置换出来。当锌粉的质量足够多时，这两种金属都可能被置换出来，故A正确不合题意；
B.当铜、银都被置换出来时，溶液中就没有它们的离子，只有没有被置换的Mg2+和进入溶液的Zn2+ ， 故B正确不合题意；
C.滤渣中不可能含有镁的单质，故C错误符合题意；
D.根据上面的分析可知，滤液中不含有Cu?+、Ag+?，故D正确不合题意。
故选C。
2.【解答】A.将稀盐酸加入铜和锌的混合物，锌马上和稀盐酸反应，生成氯化锌和氢气，而不是过一段时间才会产生，故A不合题意；
B.铁钉的表面部分生锈，其中裸露的铁会和稀盐酸反应，马上产生氢气，故B不合题意；
C.氯化钡和稀硫酸反应，马上就有沉淀生成，而不是过一段时间，故C不合题意；
D.氢氧化钠先和硫酸反应，生成硫酸钠和水，此段时间没有沉淀生成，然后再和硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，故D符合题意。
故选D。
3.【解答】A.在金属活动性顺序表中，铅排在氢的前面，可以与酸反应；由于镍的活动性比铅强，所以镍能与稀盐酸反应生成 NiCl2 和H2 ， 故A正确不合题意；
B. NO和HCl 反应生成NiCl2 和H2O，故B正确不合题意；
C. Ni(OH)2和HCl 反应生成NiCl2 和H2O，故C正确不合题意；
D.如果Ni(NO3)2和HCl反应，生成NiCl2 和HNO3 ， 由于不符合复分解反应的条件，所以不能实现，故D错误符合题意。
故选D。
4．【解答】硬币作为货币的一种，需要在日常生活中频繁的流通，因此要具有较强的耐腐蚀性能、且硬度较大不易损坏，还有具有相当的耐磨性，至于能否导电与它的属性无关，故B符合题意，而A、C、D不合题意。
故选B。
5.【解答】A、真金不怕火炼是金的化学性质稳定，不符合题意；
B、铝化学性质比铁活泼，但常温可与氧气反应生成致密的氧化铝膜，将里面的铝保护起来，所以比铁耐腐蚀，符合题意；
C、铝的化学性质活泼，所以冶炼和使用比较晚，不符合题意；
D、铁能与波尔多液中硫酸铜发生置换反应，不能用铁制品配制波尔多液，不符合题意；
故答案为：B。
6.【解答】A. 用浓硫酸在白纸上写字 ，白纸变黑甚至穿孔 ，因此浓硫酸具有脱水性而不是吸水性，故A错误；
B. 在灼热的CuO中通入CO ， 黑色粉末变成红色 ，说明CO具有还原性，故B正确；
C. 在装双氧水的试管中加MnO2?， 有大量气泡产生 ，说明双氧水分解为水和氧气，而二氧化锰只是催化剂，故C错误；
D. 在CuSO4溶液中分别插入铁片和银片 ， 铁表面有红色物质析出，银片无变化，说明金属活动性顺序：Fe>Cu>Ag，故D错误。
故选B。
7.【解答】A.不锈钢外壳，是由钢和铬等金属组成的，因此属于合金，故A正确；
B.酚醛塑料手柄属于合成塑料，故B不合题意；
C.纯铜导线，只包含一种金属铜，不是合金，故C不合题意；
D.聚氯乙烯属于高分子合成材料，不是合金，故D不合题意。
故选A。
8.【解答】（1）①图甲中滤渣为Ag，反应的化学方程式为： Fe+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag ；
② 滤液中一定含有的金属离子为： Ag+、Cu2+、Fe2+ ；
（2） 乙是向滤渣中加入稀盐酸，观察到有无色气体产生。滤液中含有溶质的化学式为： Fe(NO3)2 。
9.【解答】（1）将图甲实验结束后①②试管内的物质倒入图乙的空烧杯中，一段时间后对烧杯中的物质进行过滤，滤液中的溶质一定有硫酸镁、硫酸锌；
（2）若要验证镁、锌、铜金属活动性顺序，还可以用一种试剂直接与三种金属反应就能达到目的，该试剂可以是：硫酸锌或氯化锌或硝酸锌或酸等。