1、嘉华学校九年级化学（下）备课资料 1 第八单元 金属和金属材料 课题 1 金属材料 知识点精讲 知识点 1:金属材料及其发展史 1.金属材料 金属材料 2.金属材料的发展史 (如图 1所示 ) 青铜器时代 铁器时代 使用铝制品 使用合金 图 1 【例】 下列生活用品用金属材料制作而成的是 ( ) 图 2 答案 :B 点拨：金属材料包括纯金属和合金两大类。陶瓷杯由陶瓷制成 ,塑料盆由塑料制成 ,玻璃茶壶是由玻璃制成的 ,都不属于金属材料 ,而不锈钢碗由不锈钢制成 ,不锈钢是铁的合金 ,属于金属材料 ,故选 B项。 知识点 2:金属的物理性质及其用途 1.金属的物理性质 (1)几种常见金属的物理性
2、质见表 1: 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 ,如图 3所示。 图 3 (2)金属的特性 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。 颜色
3、 :大多数金属为银白色 ,而铜却呈紫红色 ,金呈黄色。 状态 :常温下 ,大多 数金属为固体 ,而汞却为液体。 导电性 :银、铜、铝 (由强到弱 )是导电性很强的金属。 熔点 :钨的熔点最高 ,汞的熔点最低。 硬度 :铬的硬度最大 ,而钠、钾等较软 ,可以用小刀切割。 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。 2.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 ,如表 2 所示 : 表 2 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
4、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 由表 2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。 巧记速记 1.金属特性 :黄金白银紫红铜 ,多数固体液体汞。 2.金属共性 :导电导热延展 性 ,金属光泽在表面。 【例】 某新型“防盗玻璃”具
5、有多层结构 ,每层的中间嵌有极细的金属线 ,当玻璃被击碎时 ,与金属线相连的警报系统就会立刻报警。“防盗玻璃”能报警 ,这利用了金属的 ( ) A.延展性 B.导电性 C.弹性 D.导热性 答案 :B 点拨：由题意知 ,“防盗玻璃”中间嵌有极细的金属线 ,金属线在通电状态下不报警 ,如果玻璃被击碎 ,金属线断裂 ,使电路断开 ,就会引发报警器报警 ,这是利用了金属的导电性 ,故答案为 B。 知识点 3:合金 嘉华学校九年级化学（下）备课资料 2 拓展延伸 1.合金是金属与金属 (或非金属 )组成的混合物。 2.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
6、合金的各物质仍保持各自的性质。 【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。试根据表 3所列金属的熔点、沸点数据 ,确定不能形成 合金的是 ( ) 表 3 金 属 Na K Al Cu Fe 熔点 / 97.8 63.6 660 1 083 1 535 沸点 / 883 774 2 200 2 595 2 750 A.K Na 合金 B.K Fe合金 C.Na Al合金 D.Fe Cu合金 答案 :B 点拨：两种金属若能制得合金 ,必须保证在某一温度范围内 ,两者均能熔化为液态。 A项中 ,K 和 Na 在 97.8 774 范围内可形成
7、熔合物 ;C项中 ,Na和 Al 在 660 883 范围内可形成熔合物 ;D项中 ,Fe和 Cu在 1 535 2 595 范围内可形成熔合物 ;而 B项中 ,K的沸点是 774 ,Fe的熔点是 1 535 ,当 Fe熔化时 ,钾早已汽化成蒸气了 ,故选 B项。 知识点 4:铁合金 生铁和钢是铁的合金 ,生铁和钢的比较见表 4。 表 4 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
8、 底座等 机械制造、交通工具、炊具等 拓展延伸 1.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 点拨：解答本题的关键是明确生铁和钢都 是铁的合金 ,其
9、主要区别在于含碳量不同 ,从而导致其性能上也有差异。生铁的主要成分是铁 ,含碳量为 2% 4.3%,因而不能说是“含杂质很多” ,故 A不正确 ;把生铁炼成钢主要是降低其中的含碳量 ,而不是除去生铁中的各种杂质 ,故 B不正确 ;生铁的含碳量为 2% 4.3%,钢的含碳量为 0.03% 2%,故 C正确 ;生铁和钢的硬度都比纯铁大 ,但生铁的含碳量大于钢 ,因而相对来说生铁的硬度也大于钢 ,故 D不正确。 知识点 5:其他几种常见合金 1.几种常见合金的主要成分、性能和用途 (见表 5)。 表 5 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
10、、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 2.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
11、、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备、人造骨等。 【例】 金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途。下列说法中不正确的是 ( ) A.不锈钢抗腐蚀性好 ,常用于制造医疗器械 B.钛合金与人体具有很好的“相容性” ,可以用来制造人造骨 C.铝合金轻而坚韧 ,可用作制汽车、飞机和火箭的材料 D.铅锑合金的熔点较低 ,电阻率较大 ,常用于制成发热体 答案 :D 点拨：发热体要求能承受较高温度 ,而铅 锑合金的熔点低 ,温度稍高就熔化 ,所以不适合制发热体。 考点全面突破 考点 :金属材料在实际生活中的应用 【例 1】 菜刀用铁制而不用铅制的原因是 ( ) A.铁的硬度大 ,铅的硬度小 B.铁的熔
12、点高 ,铅的熔点低 C.铁的密度大 ,铅的密度小 D.铁的导电性好 ,铅的导电性差 答案 :A 点拨：菜刀用铁制主要利用了铁的硬度大的性质 ,与熔点、密度、导电性无关。 【例 2】 选择铸造硬币的金属材料不需要考虑的因素是 ( ) A.硬度 B.价格 C.耐腐蚀性 D.导电性 答案 :D 点拨：硬币作为一种货币 流通工具 ,首先必须耐磨、耐腐蚀 ,即必须有较大的硬度和较强的抗腐蚀性 ;其次货币本身只具有使用价值 ,实际价值很小 ,即制造材料的价格也必须考虑 ;而导电性对硬币的使用没有影响 ,可以不予考虑 ,故选 D项。 嘉华学校九年级化学（下）备课资料 3 第八单元 金属和金属材料 课题 2
13、金属的化学性质 知识点精讲 知识点 1:常见金属与氧气的反应 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表 1所示 : 表 1 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+O2 2MgO 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+3O2 2Al2O3 铁 加热变红 ,离火变冷 点燃 ,剧烈燃烧 ,
14、火星四射 ,放出大量的热 ,生成黑色固体 3Fe+2O2 Fe3O4 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+O2 2CuO 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。 拓展延伸 根据金属与氧气反应的条件和反应的剧烈程度 ,可判断金属的活动性强弱。条件分三种 :常温、 加热 (或点燃 )、高温。条件越容易说明金属活动性越强。 【例】 下列化学方程式符合题意且书写正确的是 ( )
15、 A.铁在氧气中燃烧 :4Fe+3O2 2Fe2O3 B.鉴别黄铜和金 :2Cu+O2 2CuO C.镁在氧气中燃烧 :Mg+O2 MgO2 D.铝在空气中形成致密的氧化膜 :4Al+3O2 2Al2O3 答案： B 点拨：铁在氧气中燃烧生成的是 Fe3O4而不是 Fe2O3,故 A错误 ;鉴别黄铜 (Cu、 Zn合金 )和金时可在空气中加热 ,若是黄铜 ,则其中的铜会跟氧气反应而生成氧化铜 ,而金不与氧气反应 ,即可根据是否生成黑色固体加以判断 ,故 B正确 ;镁在氧气中燃烧生成的氧化镁的化学式是 MgO,故 C错误 ;铝在空气中形成致密的氧化膜 ,是在常温条件下发生的反应 ,不需要写条件点
16、燃 ,故 D 也错误。 知识点 2:金属与酸的反应 实验设计 1.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。 2.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。 3.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。 分析论证 4.实验现象 :观察到的现象及反应
17、的化学方程式如表 2所示。 表 2 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+2HCl MgCl2+H2 Mg+H2SO4 MgSO4+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+2HCl ZnCl2+H2 Zn+H2SO4 ZnSO4+H2 铁 反应缓慢 ,有气泡产
18、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+2HCl FeCl2+H2 Fe+H2SO4 FeSO4+H2 铜 无明显现象 无明显现象 5.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
19、的快慢来判断金属活动性的强弱。 嘉华学校九年级化学（下）备课资料 4 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。 【例】 一般情况下 ,金属越活泼 ,与酸反应的速率越快。为了探 究金属 Mg、 Zn、 Fe 与酸反应的快慢 ,某研究性学习小组设计了如下的实验 : 【实验步骤】取 A、 B、 C三支试管 ,分别加入 2 mL质量分数相同的盐酸 ;分别加入足量的大小相等的镁、锌、铁块 ,并立即把三个相同的气球分别套在各试管口上。 【实验预测与分析】 (1)写出铁与盐酸反应的化学方式 : 。 (2)
20、气球膨胀速率最快的是 。 (3)该实验表明 ,实验室一般选用锌而不选用镁、铁制取氢气的主要原因是 。 (4)步骤是实验获得成功的关键 ,你认为在操 作过程中小组成员之间应该 。 答案： (1)Fe+2HCl FeCl2+H2 (2)加 Mg的试管口的气球 (3)锌与酸反应速率适中 ,易控制(或镁与酸反应速率太快 ,不易控制 ,而铁与酸反应速率太慢 ) (4)分工合作 (或团结协作等 ) 点拨： (1)铁与盐酸反应生成 +2 价铁的化合物。 (2)由已知条件金属越 活泼与酸反应越快 ,Mg 在三种金属中最活泼 ,因此 Mg与酸的反应速率最快 ,其气球膨胀最快。 (3)应从金属与酸反应的快慢角度分
21、析。 (4)三个反应同时进行 ,需实验小组成员之间团结协作 ,体现了合作探究的学习方法。 知识点 3:金属与金属化合物溶液反应 实验设计 1.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。 2.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。 分析论证 4.实验现象 :观察到的现象及发生
22、反应的化学方程式如表 3所示。 表 3 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+3CuSO4 Al2(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+2AgNO3 Cu(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
23、膜擦去 ,否则很难反应。 2.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 ( ) A.铁和铜 B.铁 C.铜 D.没有固体 答案： A 点拨：硫酸、硫酸铜都能与铁反应 ,铁将铜置换出来 ,所以留有的固体中一定有铜 ,又由于铁是过量的 ,反应后有 剩余 ,所以也一定有铁 ,故选 A项。 知识点 4:置换反应 1.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+BC AC+B。 2.置换
24、反应与化合反应、分解反应的比较见表 4。 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+O2 CO2 CO2+H2O H2CO3 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 CaCO3 CaO+CO2 C A+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+2CuO 2Cu+CO2 Zn+H2SO4 ZnSO4+H2 A+BC AC+B 易错警示 单纯生成单质和化合物的反应或
25、有单质和化合物参加的反应都不一定是置换反应。如 2H2O2 2H2O+O2与 CH4+2O2 CO2+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+2HCl MgCl2+H2 B.CO+CuO Cu+CO2 C.C+2CuO 2Cu+CO2 D.Cu+2AgNO3 2Ag+Cu(NO3)2 答案： B 点拨：解答本题的关键是理解置换反应的定义。置换反应是指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。 B中虽然生成了一种单质和一种化合物 ,但反应物却是两种化合物 ,故 B 不是置换反应。 嘉华学校九年级化学（下）备课资料 5 知识点
26、 5:金属活动性 顺序及应用 1.常见金属的活动性顺序 (见图 1)。 图 1 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 )。 巧记速记 金属活动性顺序可采用“五元素一
27、句”方法进行记忆 ,即“钾钙钠镁铝 ,锌铁锡铅(氢 ),铜汞银铂金”。 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)2 Zn(NO3)2+Sn B.Sn+2HCl SnCl2+H2 C.Sn+2AgNO3 Sn(NO3)2+2Ag D.Sn+MgSO
28、4 SnSO4+Mg 答案： D 点拨：解答本题的关键是掌握金属与酸、金属与金属化合物溶液反应的规律。金属活动性顺序为 MgZnFeSn(H)CuAg,由于 Sn的活动性比 Mg的弱 ,所以 Sn不能将 Mg从其化合物溶液中置换出来 ,故 D 项反应不会发生。 考点全面突破 考点 1:金属的化学性质与物理性质的综合 【例 1】 金、银、铜常用做奖牌 ,也曾作为货币流通 ,下列有关三种金属的说法 ,错误的是 ( ) A.都为不活泼金属 B.其中银的导电能力最强 C.金属活动性顺序 AuAgCu D.铜片可从硝酸银溶液中置换出银来 答案： C 点拨：由金属活动性顺序可知 ,金、银、铜三种金属都不活
29、泼 ,但活动性顺序为 CuAgAu,故 A正确 ,C 错误 ;在金属中导电能力最强的是银 ,其次是铜和金 ,故 B正确 ;铜的活动性比银强 ,因此铜能与硝酸银溶液反应置换出银 ,故 D正确。 考点 2:金属活动性及应用 【例 2】 将质量相等的 A、 B、 C 三种金属 ,同时分别放入三份浓度相等且足量的稀盐酸中 ,反应生成 H2的质量与反应时间的关系 如图 2所示 (A、 B、 C在生成物中的化合价均为 +2)。根据图示所提供的信息 ,得出的结论正确的是 ( ) 图 2 A.放出 H2的质量是 BAC B.金属活动性顺序是 BAC C.反应速率最快的是 A D.相对原子质量是 ABC 答案：
30、 B点拨：由图示可知 :当三种金属完全反应后 ,放出 H2的质量是 ABC,故 A错误 ;三种金属反应时 ,相同时间内产生 H2的质量关系为 BAC ,则可判断三种金属的活动性顺序为 BAC,故 B正确 ;等质量的三种金属完全反应完 ,B 需要的时间最短 ,因此反应速率最快的是 B,故 C错误 ;A、 B、C 三种金属在生成物中化合价相同 ,则等质量的三种金属与足量酸反应时 ,金属的相对原子质量越小 ,生成的氢气就越多 ,由于三种金属得到氢气的质量为 ABC,则相对原子质量为 ABC,故 D错误。 考点 3:化学反应类型 【例 3】 钛和钛合金被认为是 21 世纪的重要金属材料。下面是冶炼金属
31、钛过程 中的一个重要反应 :4Na+TiCl4 Ti+4NaCl,该反应属于 ( ) A.化合反应 B.分解反应 C.置换反应 D.氧化反应 答案： C 点拨：该反应符合“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”的特点 ,属于置换反应 , 故选 C 项。 嘉华学校九年级化学（下）备课资料 6 第八单元 金 属和金属材料 课题 3 金属资源的利用和保护 知识点精讲 知识点 1:金属资源的存在形式及矿石 1.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。 2.几
32、种重要的矿石 (1)工业上把能用来提炼金属的矿物叫做金属矿石。 (2)几种常见的金属矿石的名称和主要成分如表 1: 表 1 金属矿物 赤铁矿 黄铁矿 菱铁矿 铝土矿 黄铜矿 辉铜矿 主要成分 Fe2O3 FeS2 FeCO3 Al2O3 CuFeS2 Cu2S 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
33、两种矿石为 ,理由是 。 答案 ：磁铁矿和赤铁矿 ;这两种矿石中铁元素含量高 ,且含对环境造成污染的有害元素少 点拨：选择适宜炼铁的矿石要从两个方面考虑 :铁元素含量高 ;有害元素少。黄铁矿中含有硫元素 ,冶炼时产生 SO2,对环境污染严重 ;磁铁矿、赤铁矿和菱铁矿中 ,磁铁矿和赤铁矿中铁元素的含量高。所以最适宜炼铁的两种矿石为磁铁矿和赤铁矿。 知识点 2:一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+Fe2O3 2Fe+3CO2。 3.实 验装置 :如图 1所示。 图 1 4.实验步骤 :(1)检查装置的气密性。 (2)将适量的氧化铁
34、(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。 分析论证 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
35、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 1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
36、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。 【例】 早在春秋战国时期 ,我国就开始生产和使用铁器。工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应。某化学兴趣小组利用图 2装置进行实验探究 ,请按要求填空 : 图 2 (1)写出 CO 还原 Fe2O3的化学方程式 ; (2)实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是 ; (3)右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是 ; (4)实验开始时要先通入 CO,把装置中的空气排尽后再加热 ,以防发生爆炸。检验装置中的空气已排尽的方法是 。 答案 ： (1)3
37、CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 (2)石灰水变浑浊 (3)燃烧多余的 CO(或消除 CO对空气的污染 ) (4)在右端导气管口用排水法收集一试管气体 ,移近火焰 ,若发出轻微的爆鸣声 ,证明空气已经排尽 点拨： (1)一氧化碳在高温条件下将氧化铁还原成铁 ,反应的化学方程式是 :3CO+Fe2O32Fe+3CO2;(2)二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀 ,所以观察到的现象是石灰水变浑浊 ;(3)由嘉华学校九年级化学（下）备课资料 7 于一氧化碳是有毒的气体 ,点燃的酒精灯的目的是燃烧多余的 CO;(4)由于一氧化碳是可燃性的气体 ,与空气或氧气的混合气体点燃时易发生爆炸。检验装置中的空
38、气已排尽的方法是 :在右端导气管口用排水法收集一试管气体 ,移近火焰 ,若发出轻微的爆鸣声 ,证明空气已经排尽。 知识点 3:铁的冶炼 1.工业炼铁的原料、主要反应原理、设备见表 2: 表 2 原 料 铁矿石、焦炭、石灰石、空气 主要原理 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 设 备 高炉 2.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 。 3.炼铁过程
39、中发生的化学反应 : (1)产生还原剂 :C+O2 CO2 CO2+C 2CO (2)形成生铁 :Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 (3)形成炉渣 :CaCO3 CaO+CO2 CaO+SiO2 CaSiO3 【例】 某钢铁厂高炉炼铁的主要原料是焦炭、赤铁矿 (主要成分是 Fe2O3)、空气等。主要反应过程如图 3 所示。 图 3 (1)在上面方框中写出有关反应的生成物的化学式。 (2)写出两步反应的化学方程式 : ; 。 答案： (1)CO2;CO (2)C+CO2 2CO;Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 点拨：解本题的关键是掌握炼铁的原理。焦炭与过量空气在高温条件下 ,充分反应生
40、成大量的二氧化碳气体 ;二氧化碳和碳在高温下反应生成一氧化碳 ;一氧化碳与赤铁矿在高温下反应生成铁和二氧化碳。 知识点 4:含杂质化学反应的计算 有关化学方程式的计算是根据参加反应的反应物和生成物的质量比来进行的 ,因此 在计算过程中 ,不论是反应物还是生成物 ,代入化学方程式进行计算的都必须是纯净物的质量。但在实际生产过程中 ,原料与产品都不可能是绝对纯净的 ,或多或少都含有杂质 ,因此 ,在计算时必须先将不纯物质的质量折算成纯净物质的质量 ,再代入化学方程式中计算。 1.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
41、分数 (3)物质的纯度 = 100% 2.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 ? 解 :生铁中铁的质量 =560 t (1-2%)=548.8 t。 设至少需要含 Fe2O380%的赤铁矿石的质量为 x。 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 160 112 80%x 548.8 t = ,x=980 t 答案 :至少需要含 Fe2O38
42、0%的赤铁矿石 980 t。 点拨：代入化学方程式进行计算的必须是参加反应或反应生成的纯净物的质量 ,因此 ,解本题时首先将生铁的质量换算成纯铁的质量 ,再代入化学方程式中进行计算。 知识点 5:探究铁生锈条件的实验 实验设计 1.实验目的 :探究铁钉锈蚀的条件。 2.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。 3.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 4A); 图 4 (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
43、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 4B); (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 4C)。 分析论证 4.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。 嘉华学校九年级化学（下）备课资料 8 5.实验结论 :分析实验现象能够得出 :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
44、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 5 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 ( ) 图 5 A. B. C. D. 答案： B 点拨：铁与氧气和水同时接触时易生锈。分析图中三种情况可以判断出 :中的铁钉与氧气、水同时接触 ,最易生锈 ;中的铁钉与空气中的氧气接触 ,同 时也和空气中的少量水蒸气接触 ,也较易生锈 ;中的铁钉只与水接触 ,不与氧气接触 ,最不易生锈 ,故 B项正确。 知识点 6:防止铁制品锈
45、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 Fe2O3),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 : (1)保持铁制品表面的洁净和干燥 ;(2)在铁制品表面覆盖保护层 ,如涂油、刷漆、搪瓷、电镀、烤蓝等 ;(3)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
46、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 点拨：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生成铁锈 ,故 A项说法正确 ;铁在潮湿的空气中容易生锈 ,海南气候湿润 ,而兰州气候干燥 ,所以同样的铁制品在海南比在兰州更易锈蚀 ,故 B 项说法正确 ;铁表面刷油漆能使铁与水或氧气隔绝 ,从而达到防锈的目的 ,故 C项说法正确 ;铝的抗锈蚀性能比铁强 ,是因为铝易与空气中的氧气反应 ,生成一层致密的氧化铝保护膜 ,用钢丝球擦 洗铝锅会破坏保护膜 ,故 D项说法错误。 知识点 7:金属资源的保护 金属资源是有限的 ,而且不能再生 ,因此 ,保
