1、第九讲 金属 满分晋级 金属性质 综合应用 生活中的金属漫画释义化学小故事 玻尔巧藏诺贝尔金质奖章 玻尔是丹麦著名的物理学家，曾获得诺贝尔奖。第二次世界大战中，玻尔被迫离开将要被德国占领的祖国。为了表示他一定要返回祖国的决心，他决定将诺贝尔金质奖章溶解在一种溶液里，装于玻璃瓶中，然后将它放在柜面上。后来，纳粹分子窜进玻尔的住宅，那瓶溶有奖章的溶液就在眼皮底下，他们却一无所知。这是一个多么聪明的办法啊！战争结束后，玻尔又从溶液中还原提取出金，并重新铸成奖章。新铸成的奖章显得更加灿烂夺目，因为，它凝聚着玻尔对祖国无限的热爱和无穷的智慧。 那么，玻尔是用什么溶液使金质奖章溶解呢？原来他用的溶液叫王水
2、。王水是浓硝酸和浓盐酸按1：3的体积比配制成的的混和溶液。 由于王水中含有硝酸。氯气和氯化亚硝酰等一系列强氧化剂，同时还有高浓度的氯离子。因此，王水的氧化能力比硝酸强，不溶于硝酸的金，却可以溶解在王水中。这是因为高浓度的氯离子与金离子形成稳定的络离子AuCl4，从而使金的标准电极电位减少，有利于反应向金溶解的方向进行，而使金溶解。 知识互联网课堂思维碰撞知识点一 常见的金属材料思路导航内容一：常见的金属材料图9-2 河北沧州铁狮子图9-1 中国商周后母戊鼎人们最早知道的铁是陨石中的铁，古代埃及人称之为神物。在很久以前，人们就曾用这种天然铁制作刀刃和饰物，这是人类使用铁的最早记录。那时地球上的天
3、然铁是少见的，所以铁的冶炼和铁器的制造经历了一个很长的时期。当人们在冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术之后，铁器时代就到来了。生活中常用到的金属不止是铁、铜、铝，还有很多其它的纯金属材料（如图9-3所示）图9-3 生活中常用的金属钾K钙Ca钠Na镁Mg铝Al锌Zn铁Fe锡Sn铅Pb铜Cu汞Hg银Ag铂Pt金Au生活中用途最广泛的金属材料是钢铁。建筑、家装、生活用品等很多物品都是用钢铁制作的。钢是由铁和碳在高温下熔合在一起形成的具有金属特性的混合物。生活中使用的金属材料还有很多像钢一样由不同金属或者金属与非金属在高温下熔合而成的具有金属特征的混合物，这样的金属材料被称作合金。生活中常用的合金
4、是铁的合金，铁的合金中利用最广的有两种：生铁和钢，它们的不同点在于含碳量不同。生铁的含碳量为2%4.3%，钢的含碳量为0.03%2%。合金与纯金属相比在性能上有很大不同。例如，建筑材料用到生铁，而不用纯铁，因为生铁的硬度比纯铁大很多；钢中加入铬或镍等元素可以增强钢的抗腐蚀性，成为不锈钢；合金的熔点较低。工业、农业、生活中用到的金属材料大多不是纯金属材料，而是它们的合金,合金具有以下的优良性能:熔点低 、硬度大、抗腐蚀性强黄铜青铜白铜18K金生铁钢钛合金铝合金图9-4 生活中常用的合金材料内容二：金属的性质1.物理性质由生活经验，我们知道：1. 大多数金属都具有金属光泽，常温下为固态，但是汞（水
5、银）常温下是液态；2. 金属具有导热性，如铁锅等金属炊具可以用来炒菜；3. 金属具有导电性，如通常用铜丝做导线；4. 金属具有延展性，如 铝、锡等金属可以被压成铝箔、锡箔；5. 金属质软，如铜和铁等金属可以被拉成细丝任意弯曲；图9-5 金属的一些物理性质具有光泽能够导电能够导热能压成片 能拉成丝金属的差异性：导电、导热性最好的金属银 熔点最高的金属钨 熔点最低的金属汞 延展性最好的金属金 密度最小的金属锂2.化学性质金属在生活中的用途不仅与它的物理性质有关，还与化学性质密切相关。（1）金属与氧气的反应 金属铝在常温下就可以和氧气发生反应，表面生成一层致密的氧化膜，从而阻止铝和氧气接触。 4Al
6、 + 3O2 2Al2O3点燃 铁与氧气在点燃 的条件下发生剧烈的反应，生成黑色固体。 3Fe + 2O2 Fe3O4（2）金属与酸的反应初中阶段我们只需了解某些金属与稀盐酸（HCl）或稀硫酸（H2SO4）的反应即可。图9-6是镁、锌、铁、铜四种金属放入稀盐酸中发生的现象：图9-6 金属与稀盐酸反应的比较思考：我们发现，镁、铁、锌与稀盐酸发生了反应，有气泡冒出，而铜不与稀盐酸反应。Mg + 2HCl MgCl2 + H2Zn + 2HCl ZnCl2 + H2Fe + 2HCl FeCl2 + H2（3）金属与化合物溶液的反应Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu现象：铁丝表变有红色物质生
7、成，溶液由蓝色变为浅绿色Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2+ 2Ag现象：铜丝表面有一层银白色的物质生成，溶液由无色变为蓝色这个反应可以说明铁比铜活泼，因此它可以把铜从硫酸铜溶液中置换出来。经过了许多类似上述实验的探究过程，人们进行了认真的分析，归纳和总结出了常见金属在溶液中的活动性顺序：图9-7 金属活动性顺序金属活动性顺序在工农业生产和科学研究中有重要应用，现在有这样的一些判定依据：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。在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸里面的氢。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它们化合物的溶液中置 换出来。3.置
8、换反应置换反应:一种单质与一种化合物反应，生成了另一种单质和另一种化合物的反应。基础达标【例1】钢属于以下材料中的（）A. 合金 B. 无机非金属 C. 合成材料 D. 复合材料【答案】A上海世博会中国馆“东方之冠”给人强烈的视觉冲击，它的主体结构大量使用钢材，其中钢与下列哪种物质属同类材料（ ）A. 石器 B. 青铜器C. 高分子材料D. 天然纤维【答案】B【例2】某新型“防盗玻璃”为多层结构，每层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 食品包装中经常用到
9、铝箔铝能制成铝箔是因为铝具有良好的（）A. 导电性 B. 延展性 C. 导热性 D. 抗腐蚀性【答案】B【例3】把金属X放入CuCl2溶液中，其表面有红色物质析出，放入ZnCl2溶液中无变化则 X、Cu、Zn三种金属的活动性顺序由强到弱，正确的是（） A. Zn、Cu、X B. Cu、X、Zn C. Zn、X、Cu D. X、Zn、Cu【答案】C 下列各组物质不能发生反应的是（ ）A. 镁与稀硫酸 B. 锌与硫酸铜溶液 C. 铝与硝酸银溶液 D. 银与氯化铜溶液【答案】D【例4】下列属于置换反应的是（ ）A. 2H2O2 MnO22H2O + O2 B. Zn + 2HClZnCl2 + H2
10、C. 3CO + Fe2O32Fe + 3CO2 D. Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2 + 2NO2+2H2O【答案】B冲击优秀【例5】钛和钛合金被认为是21世纪的重要材料，它们具有很多优良的性能，如熔点高，密度小，可塑性好，易于加工，钛合金与人体有很好的“相容性”等。根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是（ ）A. 用来做保险丝B. 用来制造航天飞机C. 用来制造人造骨D. 用于制造船舶的主要部件【答案】A 下列有关合金的叙述，正确的是（）合金中至少含两种金属；合金中的元素以化合物形式存在；合金中一定含有金属；合金一定是混合物；生铁的含碳量大于钢；合金的强度和硬度一般比组成它们的
11、纯金属更高，抗腐蚀性能好A. B. C. D. 【答案】D【例6】某同学按如下步骤对三种未知金属展开探究：（1）将它们编号为：X、Y、Z；（2）取样，分别加入到CuSO4溶液中，发现X、Z表面出现红色物质而Y却没有（3）取X、Z大小相等的颗粒，分别加入到溶质质量分数相等的稀H2SO4中，发现X表面产生气泡的速度明显比Z快则X、Y、Z的金属活动性由强到弱依次为（）A. XYZ B. ZYX C. XZY D. ZXY【答案】C【例7】波尔多液（主要成分为硫酸铜）能否用铁桶或铝桶盛装，为什么（写出化学方程式）？ 【答案】不能，因为铁或铝都能置换出硫酸铜溶液中的铜,若用铝、铁容器盛装农药，会使波尔多
12、液失效。Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；2Al + 3CuSO4 =Al2(SO4)3+3Cu知识点二 金属材料的利用和保护思路导航地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等以单质形式存在外，其余的都以化合物形式存在。图9-8 自然界中以单质形式存在的金、银、铜工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。图9-9 常见的矿石黄铜矿辉铜矿菱铁矿黄铁矿我国是世界上矿物种类比较齐全的少数国家之一，矿物储量居世界首列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有很重要的地位。大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要提取数以亿吨的金属用于工农业生产和其他领域，其中提取量最大的
13、是铁。内容一：铁的冶炼早在春秋战国时期，我国就开始生产使用铁器，从公元1世纪起，铁成了一种最重要的金属材料。炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁的反应。图9-10 古代炼铁图9-11 工业高炉炼铁在实验室里，可以利用下图所示装置进行实验。图9-12 一氧化碳还原氧化铁高温实验现象：玻璃管中的粉末由红色逐渐变黑，试管中澄清的石灰水变浑浊。反应原理：Fe2O33CO 2Fe3CO2实验中需注意几点：先向硬质玻璃管通一氧化碳，过段时间再点燃酒精喷灯，目的是防止一氧化碳与空气混合在高温时发生爆炸。必须进行尾气处理，一氧化碳有毒不宜直接排放到空气中。实验结束后，应先停止加热，但此时需继续通一段时间的一氧化碳
14、，目的是为了防止刚被还原得到的金属铁又被氧化成氧化铁了。内容二：金属资源的保护一方面，我们每年要向自然界索取大量的金属矿物资源，以提取数以亿吨的金属。另一方面，据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的2040。这是多么惊人的数字啊！防止金属腐蚀已成为科学研究领域中的重大问题。图9-13 金属生锈1.铁生锈的条件 验证铁钉生锈条件的实验图9-14 铁钉生锈条件的探究说明：I：铁钉置于敞口放置装有一部分水的试管中 II：铁定置于装有煮沸过的水并且上层放有植物油的试管中 III：铁定置于装有干燥的空气的试管中实验发现，短时间内只有装在第一个试管中的铁钉会生锈，第二个和
15、第三个试管中的铁钉都没有和潮湿的空气接触，所以没有生锈。铁生锈的条件有铁、水和空气（氧气）三者缺一不可。物理方法除锈：用砂纸打磨化学方法除锈：用适量稀盐酸除去铁表面的锈迹，发生的化学反应为Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O2.防止铁生锈（1）保持铁制品表面的洁净和干燥；（2）在铁制品表面涂油或者刷油漆；（3）在金属的表面镀上一层其他金属；（4）在金属表面用化学方法使之生成一种致密的氧化膜（如锯条上的烤蓝）。思考：为什么铁制品易生锈，而铝制品不易生锈？答案：铝与氧气反应生成的致密的氧化铝薄膜，能覆盖在铝表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应；而铁与氧气、水等反应生成的铁锈（主要成分是Fe
16、2O3）却很疏松，空气和水蒸气会进入，因此铁制品可以被全部锈蚀。3.金属资源保护地球上的矿物储量是有限的，而且矿产不能再生。地球上已勘探出的金属矿物的开采剩余年限如下图所示，从图中可以看到，保护金属资源刻不容缓，但是应该怎样保护呢？ 图9-15 一些矿产资源剩余的可开采年限保护金属资源要从以下几方面进行：1.金属资源的合理开采：人为的过度开采是金属资源匮乏的主要原因，政府要完善相关法律法规，减少或杜绝金属资源的不合法开采；2.金属资源的回收利用：很多金属均具有良好的可回收性，能够反复循环使用，而不影响其使用性能，同时也可以降低金属开采冶炼过程中的能源消耗，减少环境污染，实现金属材料开采的可持续
17、发展；3.防止金属的锈蚀：每年因腐蚀而报废的金属材料相当于金属年产量的20%40%，防止金属锈蚀可以间接的减少金属过度开发；4.努力需找金属替代品：比如塑料已经能代替钢和其他合金制造管道。图9-16 废旧金属回收利用,做成的装饰品基础达标【例8】下列对金属及金属资源的认识中，正确的是（ ）A. 废弃易拉罐无回收价值 B. 把废旧电池、废铁等深埋到地下C. 生铁是铁合金 D. 用水冲洗自行车可防止生锈【答案】C【例9】下列情况中，铁钉最容易生锈的是（ ）A. 浸没在水中 B. 浸没在植物油中C. 在潮湿的空气中 D. 在干燥的空气中【答案】C 下列方法中，不能防止铁制品生锈的是（ ）涂油；刷油漆
18、；砂纸擦；镀铬；水洗；烤蓝A. B. C. D. 【答案】A【例10】右图是一氧化碳还原氧化铁的实验装置图，下列有关该反应的说法正确的是（ ）A. 当反应完成时可看到A中的红棕色粉末变成了银白色B. 该实验中只能体现出一氧化碳的化学性质 C. 反应后，玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了D. 实验结束时，A和C两处的酒精灯先熄灭C处的酒精灯【答案】C冲击优秀【例11】铁画是中国工艺美术百花园中的一朵奇葩它以钢材为主料，经锻打、焊接、酸洗、上漆等多道工艺制成下列关于铁画的叙述正确的是（ ）A. 铁画应悬挂在潮湿的环境中防止因干燥不美观B. 所用材料上的铁锈可用水清洗掉 C. 给打制成型的铁画喷
19、漆既美观又可以防锈蚀 D. 所用的主要材料-低碳钢，有较好的锻轧性能，它不属于铁的合金【答案】C【例12】用一氧化碳还原氧化铁的实验装置如图所示：（1）实验时先_ (通入一氧化碳或点燃酒精灯)目的是_(2) A处玻璃管中的现象是_，发生的化学方程式是_（3）B处的现象是_，发生的化学方程式是_ （4）C处酒精灯的作用是_，目的是_ 【答案】(1)通入一氧化碳；排尽装置中的空气防止点燃酒精灯时发生爆炸 （2）红色粉末变黑; Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 (3) 石灰水变浑浊; Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O (4) 尾气处理(或除去未反应的一氧化碳) ,防止污染空气满分冲刺【
20、冲1】向CuSO4溶液中加入一定量的铁粉充分反应，下列情况可能出现的是：（ ）溶液中有FeSO4，不溶物为Fe、Cu 溶液中有FeSO4、CuSO4，不溶物为Fe 溶液中有FeSO4、CuSO4，不溶物为Cu 溶液中有CuSO4，不溶物为FeA. B. C. D. 【答案】C【冲2】常见金属R与硝酸银溶液反应的化学方程式为R+3AgNO33Ag+R（NO3）3，有关该反应的说法正确的是（ ）A. 反应后溶液变为蓝色 B. 该金属可能是铁C. R的活泼性比Ag弱 D. R表面有固体析出【答案】D【冲3】（选讲）用足量的一氧化碳还原三氧化二铁，若使生成的二氧化碳全部通入过量的石灰水中，得到2.25
21、克沉淀，求：被还原的铁是多少克？【答案】解：设被还原的铁是X。3CO + Fe2O32 Fe + 3CO2 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3+ H2O2Fe 3CO2 3 CaCO3 112X3002.25g=X = 0.84g 答：被还原的铁是 0.84 克。课后创新培养复习巩固【演练1】下列金属用品中，主要应用金属导热性的是（ ）A. 铁锅 B. 铲子 C. 电线 D. 铝箔【答案】 A【演练2】如图所示，在盛水的试管中放入一根洁净的铁钉，用带U形管的胶塞塞紧，U型管内水面处于同一高度，一周后观察铁钉和U型管内水面变化（ ） A. 铁钉未锈蚀，水面一样高 B. 铁钉未锈蚀，水面左低右
22、高 C. 铁钉锈蚀，水面左高右低 D. 铁钉锈蚀，U型管水从右边全部溢出【答案】C【演练3】下列有关置换反应现象的描述正确的是（ ） A. 将铁丝插入硫酸铜溶液中观察到铁丝表面有银白色物质生成 B. 把用砂纸打磨过的铝片放入稀硫酸中，观察到有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色 C. 把铜丝插入硝酸银溶液中，铜丝表面有银白色固体生成，溶液由无色变为蓝色 D. 将铜片放入稀盐酸中，有大量的气泡产生【答案】C【演练4】有甲、乙、丙三种金属，将乙和丙浸入稀硫酸中，乙溶解，丙不溶解，将丙浸入甲的盐溶液中，其表面有甲析出，则三种金属的活动性顺序由强到弱是（ ） A. 甲、乙、丙 B. 丙、乙、甲 C. 乙、丙
23、、甲 D. 乙、甲、丙【答案】C【演练5】根据金属活动性顺序分析，下列描述或判断错误的是（ ）A. 常温下，在空气中金属镁比铁容易氧化B. 在氧气中灼烧时，铁丝比铜丝反应剧烈C. 与同种盐酸反应时，锌片比铁片反应剧烈D. 铜活动性不强，故铜不能与硝酸银溶液反应得到金属银【答案】D【演练6】构建知识网络是一种重要的学习方法。右图是关于铁化学性质的知识网络（“”表示一种物质转化为另一种物质），其中B是密度最小的气体，C为红色固体单质。请回答下列问题：（1）A物质的化学式为 。（2）B物质的一种用途 。（3）反应还需要的一种反应物是 。（4）写出反应的方程式，并注明基本反应类型： （ ）【答案】（1
24、）Fe2O3 （2）作燃料 （3）CO （4）Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu(置换反应)钢铁是怎样炼成的1904年12月22日，奥斯特洛夫斯基出生于乌克兰一个工人家庭，由于家境贫寒，他只读过3年书。他做过食堂杂工，当过发电厂助理司炉，在劳动之余，他贪婪地阅读文艺作品。十月革命胜利后，他积极投身于保卫苏维埃政权的斗争。 1919年加入共青团，1920年8月，他在战斗中负伤，转业到地方工作。不久，在一次与洪水斗争中，得了伤寒和风湿症。1927年，他全身瘫痪；1928年，他双目失明。但是，他身残志不衰，他战胜难以计数的困难，从事革命文艺创作。 奥斯特洛夫斯基的创作态度是极其严肃的。他
25、花了整整5年时间，写成了长篇小说钢铁是怎样炼成的。小说描写十月革命后第一代苏维埃青年，在布尔什维克党的领导下，为恢复国民经济，巩固无产阶级政权，同国内外敌人及各种困难进行顽强地斗争。作者真实生动地描写了主人公保尔柯察金一生的光辉历程，令人信服地表明，“钢铁”共产主义的坚强战士正是在同阶级敌人和各种困难的斗争中锻炼出来的。 这部小说确实不是一本“平凡的书”，它一出版，立即受到国内外广大读者的欢迎和赞扬。特别是主人公柯察金在烈士墓前的那段读白：“生命属于人们只有一次。人的一生应当这样度过：当他回首往事时他不因虚度年华而悔恨，也不因碌碌无为而羞耻。这样，在临死的时候他就能够说：我已把自己的整个生命和全部精力都献给了世界上壮丽的事业为人类的解放而斗争。”成为千百万革命青年的座右铭，激励他们为共产主义事业献身。 奥斯特洛夫斯基还写过很多政论文，还着手写另一部长篇巨著暴风雨所诞生的，原计划写3卷，但只写完第一卷，病魔夺去了他的生命。1936年12月26日逝世。 今天我学到了 第十七种品格：成就141初三暑期 教师版 预科班
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