2023年中考化学一轮复习考点精讲:第8单元 金属和金属材料(含答案解析)
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1、 知识点回顾第八单元 金属和金属材料知识点1:金属材料一、常见的金属1、常见金属的特性及其应用主要有:(1)金是金黄色,具有金属光泽,且性质稳定;常用作装饰品等;(2)铝是银白色,具有金属光泽,且密度小,导电性、导热性、延展性和抗腐蚀性都很好;常用来制造飞机等航天器,被用作输电线,炊具等,还被制作成铝箔用于包装香烟(过去用锡箔纸,现在铝箔的兴起,价格较锡箔便宜,大部分包装已经是铝箔纸了)、糖果、饮料、巧克力和药片等;还常被用作“银粉漆”(即铝粉);(3)铜呈紫红色,由于其导电性能较好,常被用作电线;古代入还充分利用铜的金属光泽,将铜打磨成铜镜;(4)纯银是一种美丽的银白色的金属,光泽柔和明亮,
2、它具有很好的延展性,其导电性和传热性在所有的金属中都是最高的;常用来制作装饰品、灵敏度极高的物理仪器元件(如导体、开关接触器和熔断器等),还有保温瓶的瓶胆内壁表面上真空镀银膜来反射红外热辐射线等;(5)金属钨的熔点高,用来制灯泡内的灯丝;(6)金属锡的熔点比较低,用来焊接金属;(7)保险丝由电阻率比较大而熔点较低的铅锑合金制成的;(8)体温计中的液体金属就是金属汞;(9)铁制品(如水龙头、门把手等)常镀有硬度最高的金属铬;(10)钛是银白色金属,质轻和机械性能良好,耐腐蚀性特强,广泛应用于化学工业、石油工业、近代航空、宇航、以及水艇制造中,被称为“空中金属”、“海洋金属”、“陆地金属”;医学上
3、利用它的亲生物性和人骨的密度相近,用钛板、钛螺丝钉制作人工关节、人工骨,很容易和人体肌肉长在一起;所以又被称为“亲生物金属”,由于钛在未来科技发展中的前景广阔,又有“未来金属”之称!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 (9)锂:密度最小的金属3、常见的金属和非金属的区分常见的金属和非金属的区分方法是可以根据它们的名称中是否含有“钅”字旁来进行区分,常见的金属
4、(如铝Al、镁Mg、铁Fe、锌Zn、钙Ca、铜Cu、汞Hg等)的名称中一般含有“钅”字旁,除汞(Hg)外;而常见的非金属(如氢气H2、氧气O2、氮气N2、金刚石C、石墨C、硅Si、碘I2等)的名称中一般含有“石”、“氵”字旁或“气”字头(含有“石”字旁的是固态非金属;含有“氵”字旁的是液态非金属;含有“气”字头的是气态非金属),特别是,某些不熟悉的物质,可以通过偏旁部首来进行粗略的判断,属于金属或非金属!二、金属的物理性质及用途1、金属物理性质:(1)常温下为固体(特殊:汞为液体),有金属光泽,密度较大,熔点较高。(2)大多数金属呈银白色,特殊:铜紫红色,金金黄色,铁粉黑色(铁片为银白色)。(
5、3)大多数金属具有优良的导电性、导热性,有延展性(延:拉成丝;展:压成片)。2、金属的用途:(性质和用途要对应)物质的性质在很大程度上决定了物质的用途,另外还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利以及是否容易回收和对环境的影响等多种因素。(1)性质决定用途:铜、铝具有导电性电线;钨熔点高灯丝;铬硬度大做镀层金属;铁硬度大菜刀、镰刀、锤子等;(2)生活中应用的金属:干电池外皮锌/锰;“银粉”铝;水银温度计汞;“锡箔”纸铝或锡;保温瓶内胆银;三、合金与合金的性质1、概念:在金属中加热融合某些金属或非金属,制得具有金属特征的合金。合金是混合物 形成合金的过程是物理变化 合金各成分的化学性质不变
6、2、合金的优点:合金和组成其的纯金属相比较,硬度一般更大,熔点一般更低,抗腐蚀性更好。合金铁的合金铜合金焊锡钛和钛合金形状记忆合金生铁钢黄铜青铜成分含碳量2%4.3%含碳量0.03%2%铜锌铜锡铅锡合金钛镍合金备注铁的合金主要含Fe、C,区别主要是含碳量不同紫铜是纯铜熔点低焊接金属与人体有很好的相容性,可用于制造人造骨具有形状记忆效应用于制成人造卫星天线注意:“百炼成钢”的原理是降低含碳量,通入纯氧的目的是使生铁中的碳充分反应。C+O2CO2知识点2:金属的化学性质一、金属的化学性质1、大多数金属可与氧气的反应金属在空气中在氧气中镁常温下逐渐变暗,表面形成氧化膜。点燃,剧烈燃烧,发出耀眼的白光
7、,生成白色的固体。点燃,剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色的固体2Mg + O2 点燃 2MgO铝常温下表面变暗,生成一种致密的氧化膜点燃,剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色的固体4Al + 3O2 点燃 2Al2O3铁持续加热变红点燃,剧烈燃烧,火星四射,生成黑色的固体3Fe + 2O2 点燃 Fe3O4铜加热,生成黑色物质;在潮湿的空气中,生成铜绿而被腐蚀紫红色的铜丝加热后变黑2Cu + O2 加热 2CuO银、金即使在高温时也不与氧气发生反应2、金属+酸盐+H2(置换反应)反应条件:金属活动性排在H前注意:实验前用砂纸打磨金属,除去镁、铁等金属表面的氧化膜,便于金属与酸接触反应。稀盐酸/
8、稀硫酸镁锌铁现象固体逐渐溶解,产生大量气泡固体逐渐溶解,产生较多气泡固体逐渐溶解,无色溶液变为浅绿色,产生少量气泡方程式Mg+2HCl = MgCl2+H2Zn+2HCl = ZnCl2+H2Fe+ 2HCl = FeCl2 + H2Mg+H2SO4 = MgSO4+H2Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2Fe+H2SO4 =FeSO4+H2根据金属与酸混合时是否有氢气产生将金属分为两类:活泼金属和不活泼金属:通过金属与酸能否反应或与酸反应的剧烈程度判断金属的活动性。镁锌铁铜(不反应)铁与稀盐酸和稀硫酸反应生成的铁的化合物中,铁化合价为2价。有Fe2的溶液为浅绿色3、金属与金属化合物的反应金
9、属盐新盐新金属 (置换反应)反应条件:参加反应的金属活动性必须强于盐中金属的活动性(K、Ca、Na除外),且盐必须可溶现象的描述重点:金属表面生成固体的颜色,溶液颜色的变化。实验铁钉+硫酸铜溶液铝丝+硫酸铜溶液铜丝+硝酸银溶液现象铁表面有红色固体产生,溶液由蓝色逐渐变为浅绿色。铝表面有红色固体产生,溶液由蓝色逐渐变为无色。铜表面有银白色固体产生,溶液由无色逐渐变为蓝色。化学方程式Fe+CuSO4 =Cu+FeSO42Al+3CuSO4 =Al2(SO4)3 +3CuCu+2AgNO3 =2Ag+Cu(NO3)2活动性比较铁铜铝铜铜银通过金属与金属化合物溶液是否反应判断金属的活动性。总结:比较金
10、属活动性的方法:二、金属活动性顺序及其应用1、常见金属在溶液中的活动性顺序:(巧记:嫁给那美女;身体细纤轻;总共一百斤)钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅 (氢) 铜 汞 银 铂 金K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au(1)表明了金属活动性强弱顺序(前强后弱),即在金属活动性顺序中,金属的位置越靠前,它在水溶液中就越容易失去电子变成离子,其活动性就越强;金属的位置越靠后,其阳离子在水溶液中就比较容易获得电子变成原子,其活动性就越弱;需要注意的是:金属的活动性就越强参加反应时,现象就越明显、越剧烈。(2)可用来判断金属与酸能否发生置换反应(氢前
11、置换氢),只有排在氢前面的金属,才能置换出酸中的氢,而排在氢后面的金属不能置换出酸中的氢。需要注意的是:金属必须是排在金属活动性顺序中氢(H)前面的金属;酸应是盐酸、稀硫酸(即不具有强氧化性的酸),不包括浓硫酸和硝酸;单质铁与酸发生置换反应时生成亚铁盐;K、Ca、Na除与酸反应外,还能与水在常温下发生置换反应(如2Na+2H2O=2NaOH+H2),其余金属则不能。(3)可用来判断金属与金属化合物溶液(即盐溶液)能否发生置换反应(前置后,盐可溶,K、Ca、Na不能够),排在金属活动性顺序中前面的金属一般能把排在后面的金属从其盐溶液里置换出来。需要注意的是:在金属活动性顺序中只要排在前面的金属就
12、能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来,而与H的位置无关,但K、Ca、Na等金属例外,由于它们过于活泼,不与溶液中的盐发生置换反应,而是先与溶液中的水发生置换反应;如把钠放入硫酸铜溶液中虽然反应2Na+2H2O=2NaOH+H2,CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2+Na2SO4,最终没有单质铜生成;铁与盐溶液发生置换反应时,生成二价亚铁盐;用同种金属置换不同的盐溶液,盐中金属排在金属活动性顺序中较后的金属首先被置换出来,用不同的金属置换同种盐溶液,盐中金属先被排在金属活动性顺序中较前的金属置换出来;若有一种金属和多种混合盐溶液反应,最先反应的是最不活泼的那个金属的盐溶液,例如,锌粒与氯化亚
13、铁和硫酸铜和硝酸汞的混合溶液反应,最先反应的是硝酸汞,当硝酸汞被消耗完时,硫酸铜才与锌粒反应,同理,硫酸铜反应完后,锌才会和氯化亚铁反应;当多种金属与一种盐溶液反应时,最活泼的金属先反应,例如,把打磨光亮的镁带、铝丝、铜丝一起放入硝酸银溶液中,镁被消耗完后,铝才和硝酸银反应,铝反应完后,铜跟硝酸银反应。(4)利用金属与酸或盐溶液之间的置换反应是否发生,通过具体的实验及其现象的分析,反过来可以反推金属的活动性顺序,具体的推断方法是这样的:利用金属与酸能否发生置换反应,来反推金属的活动性顺序,例如,把铁和铜分别放在稀盐酸中时,铁的表面上有气泡冒出,这说明铁位居金属活动性顺序中氢的前面;而铜的表面无
14、明显的现象,这说明铜位居金属活动性顺序中氢的后面;由此可推得铁活泼性比铜的要强;利用金属与盐溶液能否发生置换反应,来反推金属的活动性顺序。例如,把铁钉放在硫酸铜溶液中,过一会儿,发现铁钉表面上出现了一层红色物质(即铜);由此可推得铁活泼性比铜的要强。三、金属材料和金属元素及其应用一、金属元素:具有金属通性的元素。最外层电子数小于4,所以其原子容易失去电子而本身常以阳离子形态存在于化合物中。它们的氧化物和氢氧化物一般呈碱性。二、金属元素的存在是这样的: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,其余的都以化合物的形式存在,自然界中以单质形式
15、存在的金、银。三、常见金属矿物主要指以下三种:(1)铁矿石有赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、磁铁矿(主要成分是Fe3O4)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)和黄铁矿(主要成分是FeS2)等;(2)铜矿石有孔雀石主要成分是Cu2(OH)2CO3、赤铜矿(主要成分是Cu2O)、黄铜矿(主要成分是CuFeS2)和辉铜矿(主要成分是Cu2S)等;(3)铝矿石有铝土矿(主要成分是Al2O3)、明矾(KAlSO412H2O)或水铝石(主要成分是Al2O3H2O)等;四、置换反应和化学反应中有关含杂质的计算1、置换反应:(1)置换定义:由一种单质与一种化合物反应,生成另一种单质与另一种化合物的反应 A+BCA
16、C+B(2)置换反应类型: 金属+酸金属化合物+H2 金属+金属化合物另一金属+另一金属化合物C+金属氧化物金属单质+CO2 H2+金属氧化物金属单质+H2O(注意:CO+金属氧化物金属单质+CO2 该反应不属于基本反应) 化合反应:多变一 CO2+H2O = H2CO3(3)化学反应基本类型 分解反应:一变多H2CO3 = CO2+H2O置换反应:单化生化单C + 2CuO2Cu+CO2 2、含杂质物质的化学反应的有关计算:(1)含杂质物质的化学反应的有关计算是指在实际生产中,所用的原料或产物一般都含有杂质,在利用化学方程式进行计算用料和产量时,由于化学方程式表示的是纯净物质之间的质量关系,
17、而不表示不纯物质之间的质量关系;故计算时一定考虑到杂质的问题(即不纯物质和纯物质之间的相互转化问题);(2)不纯物质的质量与纯物质的质量的相互转化方法及纯度的计算公式是:知识点3:金属资源的利用和保护一、一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁是一个非常重要的典型实验,具体的有关内容如下:1、化学反应方程式是Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2。2、实验装置如图所示:3、实验步骤是:(1)反应前,先通一段时间一氧化碳,然后再加热(目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气,防止一氧化碳与其中的空气混合后,被点燃发生爆炸);(2)反应后,先撤走并熄灭酒精灯,等固体冷却后再停止通一氧化碳(目的是防止石
18、灰水倒吸到玻璃管内,使其炸裂;也为了使固体冷却,防止刚还原出来的铁再次被氧化)。4、实验现象是红棕色的粉末逐渐变为黑色粉末,澄清石灰水逐渐变浑浊(如果点燃尾气,能够燃烧并发出蓝色火焰)5、尾气处理:由于一氧化碳有毒,如果直接排放到空气中,会造成污染;所以在有关一氧化碳的实验时,都需要注意尾气的处理,常用点燃或收集的方法:点燃,使CO变成无毒的CO2;在导管末端系一个气球或用排水法将尾气收集起来。6、酒精喷灯的作用是提供高温(如果用酒精灯,则加金属网罩,金属网罩可以集中火焰,提高温度)二、铁和常见金属的冶炼方法一、铁的冶炼:1、常见的矿石:赤铁矿: 主要成分Fe2O3;磁铁矿: 主要成分Fe3O
19、4 ;铝土矿: 主要成分Al2O3;2、工业上炼铁 设备:高炉(1)炼铁的原料:铁矿石、 焦炭、石灰石、空气(2)反应原理:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(3)焦炭的作用:提供热量( C+O2CO2);生成CO(C + CO22CO)(焦炭虽具有还原性,但是CO气体具有流动性,与铁矿石接触更充分)(4)石灰石的作用:将矿石中的二氧化硅变为炉渣。(5)生产产物:生铁(具有较多杂质),密度大于炉渣,故出铁口在出渣口下方。(6)高炉气体的主要成分:N2、CO、CO2等; 处理方法:收集后集中处理,或工业生产中常用于制煤气。二、常见金属的冶炼方法主要有以下5种:1、电解法,主要使用于金属活动顺序表
20、中钠至铝之间的金属的冶炼;例如,钠的冶炼:2NaCl(熔融)2Na+Cl2;镁的冶炼:MgCl2(熔融)Mg+Cl2;铝的冶炼:2Al2O3(熔融)4Al+3O2;2、热还原法,主要使用于金属活动顺序表中锌至铜之间的金属的冶炼;例如(1)用H2作还原剂(优点:得到的金属较纯,污染小,但价格较贵),如H2+CuOCu+H2O;(2)用C(焦炭、木炭)、CO作还原剂(火法冶金;缺点:易混入杂质,污染空气),如 C+2CuO2Cu+CO2、CO+CuOCu+CO2,C+ZnOZn+CO(我国是世界上冶炼锌最早的国家,明朝宋应星在天工开物一书中有记载),3C+2Fe2O34Fe+3CO2、3CO+Fe
21、2O32Fe+3CO2;(3)用Al作还原剂(铝热剂)冶炼难熔的金属,如2Al+Fe2O32Fe+Al2O3;(4)用Na、Mg等活泼金属作还原剂冶炼Ti等现代的有色金属,即4Na+TiCl4(熔融)Ti+4NaCl、2Mg+TiCl4(熔融)Ti+2MgCl2(钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料);3、加热法(即用加热其氧化物或锻烧其硫化物的方法),主要使用于Hg、Ag等不活泼金属的冶炼;如:2HgOHg+O2、HgS+O2Hg+SO2、2Ag2O4Ag+O2;4、置换法(湿法冶金),即根据金属的活动性顺序表的应用,利用排在金属活动性顺序中前面的金属把排在后面的金属从其盐溶液里置换出来
22、;例如,Fe+CuSO4=FeSO4+Cu;2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu;5、物理提取法,主要使用于提取Pt、Au等极不活泼的金属,由于它们在自然界中以单质形式存在,且密度很大,用多次淘洗法去掉矿粒、泥沙等杂质,便可得到。三、金属锈蚀的条件及金属的防护1、金属锈蚀的条件是金属要与水、空气中氧气或二氧化碳等接触;初中阶段主要是指金属铁的锈蚀条件,即铁与氧气、水同时接触就会生锈;2、防止铁制品生锈(即铁锈蚀的防护)的常用措施主要有如下:(1)用完铁制品后及时擦洗干净,置于干燥的环境,保持其表面的洁净、干燥;(2)在铁制品表面涂上一层保护膜;例如,机械零件等表面涂油,家用电器、自
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