沪教版九年级上册化学第5章《金属的冶炼与利用》知识点讲义

第5章《金属的冶炼与利用》知识点考点1金属的物理性质与合金1、金属材料：包括纯金属（纯净物）和合金（混合物）2、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)。(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)。3、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）钨：熔点最高的金属（6）汞：熔点最低的金属4、合金①概念：由一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的有金属特性的物质。a合金是混合物b形成合金的过程是物理变化c合金各成分的化学性质不变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。相互刻画，纯金属上有划痕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：①“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+O2CO25、金属的用途：（性质和用途要对应）（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→银考点2金属的化学性质1、金属与氧气的反应金属＋氧气→金属氧化物(化合反应)镁铝铁铜2Mg+O2=2MgO4Al+3O2=2Al2O33Fe+2O2Fe3O42Cu+O22CuO常温下表面形成氧化膜与氧气点燃发出耀眼的白光，生成白色固体常温下表面形成氧化膜酒精灯上点燃，表面失去光泽，内部逐渐熔化，但不滴落铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体紫红色的铜丝加热后变黑注：①铝具有很好的抗腐蚀性能原因：铝与空气中氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化。故不能用钢丝清洁球擦洗铝制品的表面。②很多金属都能与氧气发生反应，但不同金属反应的难易（反应条件）和剧烈程度不同。如：Mg、Al在常温下就能与氧气反应;Fe在纯氧中能燃烧、Cu在高温下与氧气反应;Au金在高温下都不与氧气发生反应。（真金不怕火炼）2、金属与酸的反应金属＋酸→盐＋H2↑(置换反应)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+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+H2↑Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑Fe+2HCl=FeCl2+H2↑Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑注：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。含有Fe2＋的溶液为浅绿色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（铜不与酸反应）这类对比实验要用好控制变量法：如温度、酸的种类、酸的浓度、金属的大小形状等。3、金属与金属化合物的反应金属＋金属化合物→新金属化合物＋新金属(置换反应)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+硫酸铜溶液现象铁表面有红色固体产生，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色。化学方程式Fe+CuSO4=Cu+FeSO4活动性比较铁>铜★通过金属与金属化合物溶液是否反应判断金属的活动性。4、置换反应①定义：由一种单质跟一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。A+BC→AC+B②置换反应类型：a金属+酸→金属化合物+H2b金属+金属化合物→另一金属+另一金属化合物cC+金属氧化物→金属单质+CO2dH2+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）5、与金属化学性质相关题型①鉴别和除杂例1：鉴别黄铜（铜锌合金）和黄金实验方案现象可能涉及的化学方程式①用火灼烧若变黑则为黄铜；若无明显现象为黄金2Cu+O22CuO②加入稀盐酸若产生气泡则为黄铜；若无明显现象为黄金Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑③加入硫酸铜溶液若出现红色固体为黄铜；若无明显现象为黄金Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4例2：除去金属中杂质金属或金属化合物溶液中的金属化合物（除杂的要求：不增，不减，易分离，易恢复原状）混合物方法有关化学方程式Cu(Zn)①加入足量稀盐酸，过滤、洗涤、干燥Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑②加入足量硫酸铜溶液，过滤、洗涤、干燥Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4FeSO4(CuSO4)加入足量铁粉，过滤Fe+CuSO4=Cu+FeSO4②金属反应后溶液质量的变化金属+酸金属+金属化合物溶液金属置换出酸中的氢元素生成氢气，溶液的溶质由酸变为金属化合物，溶液质量一定增加金属与化合物溶液反应后溶液溶质质量的增减根据方程式计算③金属与酸反应数据和图像分析例1：等质量的金属Mg、Zn、Fe、Al分别与足量的同种酸反应。（Mg-24Zn-65Fe-56Al-27）生成H2的速率：Mg>Al>Zn>Fe（由金属活动性决定，越活泼，产生氢气的速率越快）生成H2的质量：Al>Mg>Fe>Zn（酸过量，按金属质量计算）总结：(1)等质量金属与足量酸反应，同为+2价金属，相对原子质量越小，生成的H2质量越大。(2)任意化合价的金属与足量酸反应产生氢气的质量计算公式：【金属相对原子质量/金属化合价】值越小，产生的H2质量越多例2：等质量等质量分数的同种酸分别与足量的金属Mg、Zn、Fe、Al反应。生成H2的速率：Mg>Al>Zn>Fe（由金属活动性决定，越活泼，产生氢气的速率越快）生成H2的质量：相等（金属过量，按酸质量计算，酸是等量的，全部反应完，产生的氢气质量相等）例3：图像分析等质量的金属与足量酸反应等质量、等质量分数的酸和足量金属反应向等质量、等质量分数的稀酸中加入金属至过量向等质量的金属中滴加等质量分数的稀酸至过量①开始时，酸足量，产生氢气的质量由金属决定，【金属相对原子质量/金属化合价】的值越小，产生氢气的质量越多。【逆向思维】酸足量时，要得到相等质量的氢气，消耗金属的质量为Zn＞Fe＞Mg＞Al②最终生成氢气的质量由酸决定，酸的质量相等，则最终产生氢气的质量相等①a点前，酸不足，产生氢气的质量由酸的质量决定，产生氢气的质量为Al＝Mg＝Fe＝Zn②b点后，酸足量，产生氢气的质量由金属决定，最终产生氢气的质量为Al＞Mg＞Fe＞Zn③该曲线无法表示反应速率，因此无法判断金属的活动性强弱考点3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Fe3O4；铝土矿：主要成分Al2O3；2、一氧化碳还原氧化铁实验①实验现象：A处B处C处实验现象红棕色粉末逐渐变成黑色澄清石灰水变浑浊产生蓝色火焰化学方程式Fe2O3+3CO2Fe+3CO2Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O2CO+O22CO2②实验注意事项：（1）先通入CO一会儿，再给氧化铁加热；原因：排尽装置中的空气，防止加热CO与空气的混合气体发生爆炸。（2）停止加热，继续通人CO至玻璃管冷却；原因：防止高温生成的铁又被空气氧化。（3）尾气处理：①点燃，使CO变成无毒的CO2；②在导管末端系一个气球或用排水法将尾气收集起来。（4）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）（5）澄清石灰水的作用：检验生成的二氧化碳。③装置改进优点：节约药品优点：双管集气瓶既可以检验并吸收二氧化碳，还能收集多余的一氧化碳优点：节约能源，减少空气污染2、工业炼铁（1）设备：高炉（2）炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气焦炭的作用：=1\*GB3①提供热量；=2\*GB3②生成CO（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）石灰石的作用：将矿石中的二氧化硅变为炉渣。（3）反应原理：C+O2CO2C+CO22COFe2O3+3CO2Fe+3CO2（4）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。（5）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。考点4钢铁的锈蚀及其防护1、铁制品锈蚀条件探究：实验方案铁生锈条件的探究ABC现象分析结论试管A铁钉生锈铁与水、氧气同时接触铁生锈的条件：铁与水、氧气同时接触发生反应试管B铁钉无明显变化铁只与水接触试管C铁钉无明显变化铁只与氧气接触（注：铁的纯度，环境的温度、湿度也是影响铁生锈的因素，酸、氯化钠溶液会加快铁锈蚀）注意：（1）蒸馏水煮沸并迅速冷却的目的是除去水中溶解的氧气；试管B中植物油的作用是隔绝氧气；试管C中干燥剂具有吸水性，作用是吸收水分。（2）铁生锈是缓慢氧化，铁锈呈红棕色，其主要成分是Fe2O3，结构疏松，不能阻碍里面的铁继续氧化。（3）铝比铁活泼，却比铁耐腐蚀的原因：铝常温下与空气中氧气反应，表面生成一层致密