第06课时　金属和金属材料

1、考点知识聚焦考点一金属材料金属材料组成类别性质及举例共性个例纯金属金属单质 a.有金属光泽b.有良好的性制电线、电缆 c.有良好的性用铁锅做饭 d.有良好的性拉成丝、压成箔 a.颜色:铁、铝大多数金属呈 ,但铜呈, 金呈 b.状态:常温下,大多数金属都是 ,但是液体 c.不同金属的熔点、沸点、导电性、导热性、密度等性质差别较大纯净物导电导电延展银白色 紫红色黄色固体汞合金金属与金属或金属与非金属a.硬度组成中的纯金属的硬度b.熔点一般组成中的纯金属的熔点c.抗腐蚀性能更好a.铁合金:生铁、钢(两者性能差异原因是的不同) b.钛合金:用于航空、人造骨骼金属材料组成类别性质及举例共性个例混合物大于

2、低于含碳量考点知识聚焦考点知识聚焦考点二金属的冶炼考点二金属的冶炼1.常见的矿石:赤铁矿()、磁铁矿()、铝土矿()、黄铁矿(FeS2)、菱铁矿(FeCO3)。 2.实验室模拟炼铁(1)实验装置(2)实验原理: 。 (3)实验步骤Fe2O3Fe3O4Al2O3图6-1考点知识聚焦操作顺序(CO早出晚归,酒精喷灯迟到早退)操作原因和目的先通纯净的CO一段时间 再点燃酒精喷灯,给Fe2O3加热使氧化铁和一氧化碳发生反应 排尽玻璃管内的空气,以免加热时一氧化碳和空气混合可能会发生爆炸考点知识聚焦操作顺序(CO早出晚归,酒精喷灯迟到早退)操作原因和目的实验结束,先停止加热再停止通入CO一是 ; 二是

3、; 防止液体倒吸防止新生成的铁在较高温度下被空气中的氧气再次氧化考点知识聚焦(4)实验现象玻璃管内的现象:红色粉末变成。试管中的现象:澄清石灰水变。最右端导管口的现象:导管口有色火焰产生。 (5)实验反思写出整个实验过程涉及的化学方程式: 。 一氧化碳是有毒气体,本实验尾气处理方法是,还可以用气囊收集。3.工业炼铁(1)反应原理:在高温下,用CO作还原剂把铁从其氧化物中还原出来。该反应的化学方程式是。黑色浑浊蓝点燃考点知识聚焦(2)设备:高炉,如图6-2所示。图6-2(3)原料及其作用原料:铁矿石、焦炭、石灰石和空气。焦炭的作用: 。 石灰石的作用:除去SiO2。进风口鼓入热空气的作用: 。提

4、供热量,提供还原剂CO增加O2含量,提高炉温考点知识聚焦考点三金属资源的保护1.金属的锈蚀(1)铁生锈的条件:铁与和共同发生化学反应生成铁锈。铁锈疏松多孔,不能阻止铁和外部空气、水反应,铁制品可全部被腐蚀。铁锈的主要成分为 ,颜色为 。 (2)铜产生铜绿的条件是铜与、 和CO2共同作用生成铜绿主要成分为Cu2(OH)2CO3。 (3)铝与空气中氧气反应,生成致密的氧化铝薄膜,使铝与氧气隔绝,防止里层的铝被腐蚀。O2H2OFe2O3红棕色O2H2O考点知识聚焦2.铁、铜制品锈蚀的条件探究实验一铁生锈条件的探究编号条件铁钉与H2O接触铁钉与O2接触铁钉与O2、H2O接触实验图示生锈程度 不生锈不生

5、锈生锈考点知识聚焦对比分析实验说明铁生锈一定与 有关; 实验说明铁生锈一定与 有关; 实验蒸馏水煮沸后使用的原因是 结论分析对比实验可知,铁生锈的条件是 O2H2O除去水中溶解的氧气Fe与O2、 H2O同时接触考点知识聚焦实验二铜生锈条件的探究编号条件铜丝与O2、H2O接触铜丝与CO2、H2O接触铜丝与O2、CO2、H2O接触实验图示考点知识聚焦现象无明显现象无明显现象铜丝表面有绿色物质无明显现象对比分析为达到实验目的,实验设计的实验条件是 说明铜生锈一定与O2有关的实验是 说明铜生锈一定与CO2有关的实验是 说明铜生锈一定与H2O有关的实验是 结论 分析对比实验可知,铜生锈的条件是与O2、C

6、O2、H2O同时接触 铜丝与O2、CO2 接触考点知识聚焦3.防止铁生锈的方法(1)保持铁制品 ,如用过的菜刀洗净擦干。(2)在铁制品表面涂保护膜,如涂油、 、搪瓷等。(3)改变内部结构制成合金,如制成 等。 注意 铁生锈的两个条件缺一不可。由于铁锈是一种疏松多孔的物质,水分子和氧分子能穿过它的空隙,不断向里层渗透,继续跟铁反应,直到铁全部被锈蚀,故铁一旦生锈要及时除锈。铁锈的主要成分是Fe2O3。当铁锈接触易跟它反应的化学物质(如酸溶液等)时,就更容易被锈蚀。 表面的清洁和干燥刷漆(合理即可) 不锈钢(合理即可考点知识聚焦4.除铁锈的方法(1)物理方法:用砂纸打磨。(2)化学方法:用稀硫酸或

7、稀盐酸除去,有关的化学反应方程式为 ,5.保护金属资源的有效途径(1) 。 (2)回收利用废旧金属。(3)合理开采矿物。(4) 。 防止金属锈蚀寻找金属的替代品考点知识聚焦考点四金属的化学性质1.金属的化学性质化学性质通式反应条件举例化学方程式书写及现象描述反应类型与氧气反应金属+O2 金属氧化物常温Al化学方程式: 点燃或加热Mg现象: 化学方程式: Fe现象: 化学方程式: Cu现象: 化学方程式: 发出耀眼的白光,生成白色固体剧烈燃烧,火星四射,放出大量热,生成黑色固体红色固体变成黑色 化合反应考点知识聚焦 与酸反应金属+酸 盐+H2(以稀硫酸为例)金属的活动性顺序排在H之前(K、Ca、

8、Na除外)Fe现象: 化学方程式: 反应Mg现象: 化学方程式: Zn现象: 化学方程式: Al现象: 化学方程式: 有气泡产生,固体逐渐减少,溶液变成浅绿色有气泡产生,固体逐渐减少有气泡产生,固体逐渐减少有气泡产生,固体逐渐减少置换考点知识聚焦 与某些盐反应金属+盐 新盐+新金属前金置后金(K、Ca、Na除外),盐可溶Cu与硝酸银溶液现象: 化学方程式: Fe与硫酸铜溶液现象: 化学方程式: Al与硫酸铜溶液现象: 化学方程式: 有银白色固体析出,溶液由无色变为蓝色有红色固体析出,溶液由蓝色变为浅绿色有红色固体析出,溶液由蓝色变为无色考点知识聚焦 2.金属活动性顺序(1)金属活动性顺序(2)

9、应用金属的位置越靠前,它的活动性就越; 位于氢前面的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢;位于前面的金属能把位于其后面的金属从它们的可溶性盐溶液中置换出来(K、Ca 、Na除外)。强MgAl ZnCuHgAg3.金属活动性的判断(1)金属+酸盐+氢气条件:在金属活动性顺序中,排在前面的金属才能置换出酸中的。 酸应是,不适用浓硫酸、硝酸等氧化性的酸。 铁在置换反应中生成的是 。氢氢盐酸和稀硫酸二价亚铁盐考点知识聚焦 (2)金属+盐新金属+新盐条件:单质金属要排在化合物中的金属元素,即活泼的置换较不活泼的。参加反应的金属化合物必须是的,因为金属与金属化合物的反应必须在溶液中进行。金属不用 。4.判断金

10、属跟混合的金属化合物溶液反应的次序优先置换原理:在金属活动性顺序里,排列越靠后的金属,越易从它们的化合物里被置换出来。也就是说,金属活动性相差越大,置换反应越易发生。如将金属铁放入硝酸银和硝酸铜的混合溶液中,银首先被置换出来,等硝酸银反应完毕后,才会发生铁和硝酸铜的反应。总之,当一种金属与多种金属化合物溶液或多种金属与一种金属化合物溶液发生置换反应时,金属与金属化合物中金属的活动性差异越大,反应越易进行。前面可溶钾、钙、钠考点知识聚焦 5.金属活动性顺序的探究(1)实验原理a.金属能否与酸反应或反应速率的快慢;b.金属能否与盐溶液发生置换反应。考点知识聚焦 (2)实验方案 设计实验一两种金属的

11、活动性强弱比较(M、N表示两种金属)方法原理操作方法现象结论(M、N、H的相对顺序)金属能否与稀硫酸、稀盐酸反应或反应速率的快慢分别将大小相同的M、N两种金属同时插入等体积、等浓度的稀盐酸或稀硫酸中M反应比N更剧烈N反应比M更剧烈M上有气泡产生,N上无明显现象N上有气泡产生,M上无明显现象MNHNMHMHNNHM考点知识聚焦 金属能否与盐溶液发生置换反应将一种金属(M)插入另一种金属(N)的盐溶液中M表面有金属N析出 M表面没有金属N析出 MNNM考点知识聚焦 实验二比较三种金属(Fe、Cu、Ag)的活动性强弱方法试剂方案设计现象分步结论总结论“中间金属两边盐”铜片、硝酸银溶液、硫酸亚铁溶液无

12、明显变化铜片表面有银白色物质析出,溶液变蓝 FeCuCuAgFeCuAg考点知识聚焦 “两边金属中间盐”铁片、银片、硫酸铜溶液中 中 铁片表面有红色固体析出,溶液由蓝色变为浅绿色FeCu无明显变化CuAgFeCuAg考点知识聚焦 (3)实验注意事项实验前金属必须打磨,除去表面的氧化膜或污物;判断三种以上金属的活动性顺序可先用酸将其分类,再根据以上实验一、实验二提供的方法进行探究;金属与酸反应时,一般选用稀硫酸或稀盐酸,不用硝酸或浓硫酸;金属与盐的反应,盐必须;并不是所有排在前面的金属都能将排在其后面的金属从其盐溶液中置换出来,如钾、钙、钠。可溶考点知识聚焦 化学方程式网络构建图1.金属铁的知识

13、网络图6-3 ; ; ; ; ; ; 。 考点知识聚焦 2.金属铝的知识网络图6-4 ; ; ; 。考点知识聚焦 3.金属铜的知识网络图6-5 ; ; ; ; ; 。考点知识聚焦 4.金属、氧气、酸、盐的综合网络构建 ; ; 图6-6考点知识聚焦 ; ; ; ; ; ; ; ; ; 。例1 请根据下表信息回答问题。探究一金属材料课堂考点探究序号 金属熔点/导电性硬度化学性质金属冶炼的大致年限Al6606122.9常温下与氧气反应,表面形成致密的薄膜约200年前Fe1 5351745在潮湿的空气中易生锈约2500年前Cu1 083992.53在高温时易与氧气反应约6000年前课堂考点探究(2)表

14、中导电性最强的金属是。 说明:导电性以银的导电性为100作标准,硬度以金刚石的硬度为10作标准。(1)菜刀用铁制而不用铝制的主要原因是 。 (3)中金属形成薄膜的化学方程式为。(4)金属的冶炼体现了人类文明的发展水平,之所以有先后,主要取决于。 课堂考点探究答案(1)铁的硬度比铝大 (2) Cu (3) (4)金属的活动性解析 (1)由于铁的硬度比铝的大,所以菜刀要用铁制。(2)导电性的指数越高,导电性也就越强,所以铜的导电性最强。(4)常温下金属越容易与氧气反应,其表现出的金属活动性就越强。【方法点拨】金属的性质在很大程度上决定了它们的用途,但不是唯一的决定因素,要牢牢把握金属的性质,如金属

15、的物理共性为有金属光泽、导电性、导热性、延展性等;化学性质有与氧气反应、与酸反应及与金属化合物溶液反应等。课堂考点探究探究二金属活动性顺序的探究例2 2018泰安节选 下列为某小组探究金属化学性质的两组实验。实验实验课堂考点探究实验中以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断锌、铁的活动性强弱,有同学认为不够合理,理由是 。实验中要验证Cu、Fe、Ag的金属活动性顺序,至少要做的实验是(填序号)。写出实验中C试管内反应的化学方程式:。课堂考点探究答案 酸的种类不同 CD解析 从图可以看出选取的酸的种类不同,因此以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断锌、铁的活动性强弱不够合理。实验中C试管内反应

16、的化学方程式为Cu+2AgNO3 Cu(NO3)2+2Ag。用于验证铁、铜、银的金属活动性顺序的实验是CD。由C可知,铜能置换出硝酸银中的银,说明活动性铜银,D中的铁能置换出硫酸铜中的铜,说明活动性铁铜,由此可得出活动性:铁铜银。课堂考点探究例3不锈钢材料中含有的金属铬(Cr)能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。为了解金属铬与常见金属铝、铜在金属活动性顺序中的相对位置关系,小娟与小涛进行了如下探究活动。猜想和假设 根据所学知识,猜想三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系。猜想一:Cr、Al、Cu;猜想二:Al、Cr、Cu;猜想三: 。 猜想和假设 Al、Cu、Cr课堂考点探究实验和探究 (1)小娟

17、的实验:取大小相同的铝、铬、铜三种金属片(用砂纸打磨光亮)。实验步骤实验现象解释与结论分别取三支试管,向其中滴入等质量、等浓度的稀硫酸,然后将铝、铬、铜三种金属片分别插入三支试管中铝片表面产生气泡较快;铬片表面产生气泡较缓慢,溶液变为蓝色;铜片无明显现象猜想 成立;铬与稀硫酸反应生成蓝色的硫酸亚铬(CrSO4)溶液,该反应的化学方程式为 课堂考点探究(2)小涛的实验:小涛只选用了三种药品进行实验,也得出了三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系,则他选用的三种药品可能是。 总结与归纳 由上述实验得出比较金属活动性强弱的方法有:; 。课堂考点探究答案(1)二Cr+H2SO4 CrSO4+H2 (

18、2)Al、CrSO4溶液、Cu (合理即可)总结与归纳 通过金属与酸反应比较 通过金属与盐溶液反应比较(合理即可)解析 猜想和假设 根据铝和铜的金属活动性强弱,再将铬加入会出现三种情况:CrAlCu;AlCrCu;AlCuCr。实验和探究 (1)根据实验现象铝片表面产生气泡较快,铬片表面产生气泡较缓慢,可知猜想二正确;由题中信息可知,铬能与稀硫酸反应,生成蓝色的硫酸亚铬(CrSO4)溶液,结合实验现象有气泡产生,应该是生成了氢气,其化学方程式为Cr+H2SO4 CrSO4+H2。(2)如果已知三种金属的活动性顺序,用活动性位于中间的金属与另两种金属的盐溶液反应;或用活动性位于中间的金属的盐溶液与另两种金属反应,都可以验证三种金属的活动性顺序,故可选择Al、CrSO4溶液、Cu或Al2(SO4)3溶液、Cr、CuSO4溶液等。总结与归纳 由上述实验得出比较金属活动性强弱的方法有:通过金属与酸反应比较;通过金属与盐溶液反应比较。课堂考点探究探究三金属的锈蚀和防护例4 2017福建 下列四支试管中,铁钉锈蚀最快的是