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文档简介
初中化学金属教案
・备战中考
教案
一.金属材料
[重点]①生铁和钢的成分、性能;
②关于不纯物质化学方程式的计算..
化学特性和用途.铁与已学过的金属镁、铜化学性质的比较.
1、金属材料:纯金属(90多种);合金(几千种)
黑色金属:通常指铁、镒、格及它们的合金。
纯金属重金属:如铜、锌、铅等
有色金属轻金属:如钠、镁、铝等;
有色金属:通常是指除黑色金属以外的其他金属。
2、金属的物理性质:
①常温下一般为固态(汞为液态),有金属光泽;
②大多数呈银白色(铜为紫红色,金为黄色);
③有良好的导热性、导电性、延展性(又称可塑性T金属所具有的展
性和延性:在外力的作用下能够变形,而且在外力停止作用以后仍能
保持已经变成的形状和性质。各种金属的可塑性有差别;金属的可塑
性一般是随着温度的升高而增大。)
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格:硬度最高的金属;
⑥鸨:熔点最高的金属;
⑦汞:熔点最低的金属;
⑧钺:密度最大的金属;
⑨锂:密度最小的金属。
4、合金:由一种金属跟其他一种或几种金属(或金属与非金属)一
起熔合而成的具有金属特性的物质。
夫一般说来,合金的熔点比各成分低,硬度比各成分大,抗腐蚀性能
更好。不过,实际应用中还应考虑金属材料的价格、资源、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。
注:钛和钛合金:被认为是21世纪的重要金属材料,钛合金与人体
有很好的“相容性”,因此可用来制造人造骨等。
优点:(1)熔点高、密度小(2)可塑性好、易于加工、机械性能
(3)抗腐蚀性能好
5、生铁和钢的比较
生铁钢
含碳量2%~4.3%0.03%—2%
其它杂质硅,镒及少量硫、磷硅、镒少,磷、硫几乎
无
机械性能质硬而脆、无韧性坚硬,韧性、可塑性好
机械加工可铸,不可锻轧可铸,可压,可锻轧
分类白口铁、灰口铁、球墨铸碳素钢、合金钢
铁
熔点1100—1200℃1450—1500℃
6、炼铁和炼钢的比较
炼铁炼钢
原理在高温下,利用还原剂将铁矿石中在高温下,利用氧化剂将
的铁还原出来,即:生铁中过量的碳及其他杂
质元素除去
Fe2()3+3C02Fe+3cO2
原料铁矿石、石灰石、焦炭生铁、废钢等
主要化学反应主要是除碳、硅等元素
⑴还原剂的生成C+0z
2Fe+022FeO
CO?C+CO22C0
C+FeOFe+COT
⑵铁矿石中的铁被co还原
Fe2()3+3C02Fe+3cO2Si+2FeO2Fe+SiO2
⑶石灰石造渣
CaCOsCaO+COzT
CaO+SiO2CaSiO3
设备高炉转炉、平炉、电炉
产品生铁钢
7.铁是日常生活中最常见的一种金属单质,它的化学性质比较活泼.
通过本节的学习,应掌握铁的化学性质,了解铁的重要物理性质,并
对铁及铁制品锈蚀的原理和一般防锈方法有一些常识性的认识.铁的
主要性质见下表:
银白色金属光泽,质软,有良好的延展性,
物理性质
密度为7.8克/厘米:是电和热的导体
⑴在干燥的空气中:铁较稳定
2
1.铁与02⑵在潮湿的空气中:铁易与。、水反应而生
的反应锈,铁锈的主要成分是Fe2()3
化⑶在纯氧中:铁可燃烧3Fe+302Fe304
学2.铁与酸铁与稀盐酸或稀硫酸反应,产生大量气泡,
性的反应溶液变成浅绿色.Fe+2HCI
质FeCL+H2TFe+H2sO4FeS04+H2f
铁与硫酸铜溶液反应,铁钉表面覆盖一层红
3.湿法炼
色物质,溶液由蓝色逐渐变为浅绿
铜
色.Fe+CuSO4Cu+FeSO4
二、金属的化学性质
常见考法:以选择题的形式考查金属的性质,金属在生产生活中的应
用。而归于金属活动性顺序而言,考查的力度要大得多。可以是选择、
填空、探究等题型,考查内容有金属的除杂、气体的制备、质量的变
化等。
1、常见金属活动性顺序:
KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu
在金属活动性顺序里:①金属的位置越靠前,它的活动性就越强;
②位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢(不可用浓硫酸、
硝酸);
③位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。
(除K、Ca、Na)
2、大多数金属可与氧气的反应
▲3、金属+酸T盐+H2T(置换反应)
4、金属+盐T另一金属+另一盐(条件:“前换后,盐可溶”
Fe+CuS04==Cu+FeS04(“湿法冶金”原理)
误区提醒
1、金属与盐溶液反应:
①参加反应的金属的活动性必须强于盐中的金属。
②参加反应的盐必须溶于水。避免写出下列错误的生差方程式:
+
Fe+CuCO3-FeCO3+CuCu+2AgCI-CuC122Ag
③参加反应的金属不能为钾钙钠。如把钠放入CuS04溶液中,发生的
反应不是2Na+CuS()4=Na2s(h+Cu而是2Na+2H2。=2NaOH+H2T,
2Na0H+CuS04=Cu(OH)21+Na2S04
三、金属资源的保护和利用
1、铁的冶炼
(1)工业炼铁的基本知识:炼铁的原料是铁矿石[常见的铁矿石有
磁铁矿(主要成分是Fe304)和赤铁矿(主要成分是Fe203)]、焦
炭、石灰石和空气,主要设备是高炉。炼铁的基本原理是:在高温条
件下,利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。
原理________________________
(2)一氧化碳还原氧化铁的实验:
a、装置图:见右图。
b、实验主要现象:红色粉末变为黑
色时,澄清的石灰水变浑浊,尾气
点燃产生淡蓝色火焰。
c、实验注意事项:
①先通入一氧化碳气体,排尽装置内的空气,防止一氧化碳与空气混
合加热后,发生爆炸;
②实验完毕后要继续通入一氧化碳气体,直到玻璃管冷却,防止高温
下的铁与空气接触,被氧化为氧化铁。同时,实验过程中还可防止澄
清石灰水被倒吸;
③尾气中含有一氧化碳,一氧化碳有毒,所以尾气要收集或点燃,直
接排放会污染空气;
④若实验中没有酒精喷灯,也可用酒精灯代替,不过要在火焰上加一
个金属网罩,使火力更加集中,提高温度。
2、铁的锈蚀
(1)铁生锈的条件是:铁与02、水接触(铁锈的主要成分:Fe203・XH20)
(铜生铜绿的条件:铜与02、水、C02接触。铜绿的化学式:
Cu2(OH)2C03)
(2)防止铁制品生锈的措施:①保持铁制品表面的清洁、干燥
②表面涂保护膜:如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等③制成不锈钢
(3)铁锈很疏松,不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应,因
此铁制品可以全部被锈蚀。因而铁锈应及时除去。
(4)而铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝进一步氧
化,因此,铝具有很好的抗腐蚀性能。
3、金属资源的保护和利用:
①防止金属腐蚀;
②回收利用废旧金属;
③合理开采矿物;
④寻找金属的代用。
典型例题
例1若赤铁矿中Fe203的质量分数为80%,600t这样的赤铁矿可炼
出含碳等其他杂质质量分数为7%的生铁多少吨?
例2下列有关铁反应的化学方程式,正确的是()
A.3Fe+2C)2-Fe304B.Fe+H2so4二FeSC^+H2T
C.2Fe+3CuS04=Fe2(S04)3+3CuD.2Fe+6HCI=2FeCl3+3H2T
例3将铁分别放入下列溶液中充分反应,反应后溶液质量(不包括
固体)比反应前减轻的是()
A.CuSO4B.H2sChC.HCID.FeSO4
例4铁锈的主要成分是(写化学式),将生锈
的铁钉投入过量的稀硫酸中,首先看到铁锈溶解,溶液
呈色,反应的化学方程式
为;过一会儿,又看
到有气泡产生,这是因为(用化学方程式表
示).
例5等质量的锌、镁、铁、铝分别与足量的稀硫酸反应,放出比
量由多到少的顺序是怎样的?
例1解析化学方程式的计算应是纯净物之间的计算,600t赤铁矿
含Fe203为600tx80%=480t,用纯Fe203的质量根据化学方程式的
质量比算出纯铁的质量,然后再换算出生铁的质量.
解纯Fe203的质量为600tx80%=480t.
设480tFe203可生成纯铁的质量为x.
Fe203+3C0=2Fe+3C02
160112
480tx
x=336t.
可炼出生铁:336t:(1-7%)=365t.
答可炼出杂质的质量分数为7%的生铁约365t.
评注对于Fe203中铁元素完全还原出来的计算问题,可用另一种算
法:先算出赤铁矿中含Fe203的质量,然后根据Fe203的化学式计算
Fe203中铁元素的质量分数,求得Fe203中纯铁的质量,再换算出含
杂质的生铁的质量.Fe203质量为600t义80%=480t.Fe的质量为
480tx义100%=480tx义100%=336t.
生铁的质量为336t:(1-7%)=365t.
例4分析铁锈的主要成分是FezOs,FezOs属于碱性氧化物(详见第八
章相关内容),可与硫酸生成盐[Fe2(S04)31和电0,待铁锈除去后,
铁就要和硫酸反应生成FeSCh和氢气.另外,Fe2(S04)3读作“硫酸铁”,
FeSCh读作硫酸亚铁,就Fe元素的化合价来说,前者为+3价,后者为
+2价.
解Fe203,黄色(Fe"离子的颜色),
+
Fe2()3+3H2so4Fe2(S04)33H20,
例5分析:如何判断不同的金属与酸反应时放出氢气量的多少?
活泼金属(锌、铁、镁、铝等)能与酸(盐酸和稀硫酸)作用放出氢气,
放出氢气量的多少一般是通过化学方程式中反应物与生成物之间的
质量比,以及所给出的金属或酸的质量,求出所放出氢气的质量.但
是,在许多情况下,并不要求具体数据,只需要比较一定量的不同金
属与酸反应放出Fb量的相对多少.
根据化学反应方程式可知:
Zn—H2Fe—H2Mg—H22AI—3H2
652562242546
不难看出,它们的顺序是Al、Mg、Fe、Zn.因而金属与酸作用放出氢
气的多少,既与该金属的原子量有关,又与该金属起置换反应时,放
出H2量与原子质量与金属前面化学计量数乘积的比值成反比.即该
比值越大,放出H2越少,该比值越小,放出H2越多.
例1(2011?泰州市)把某稀硫酸分为等体积的两份,放入两个烧杯
中,分别加入等质量的甲、乙两种金属,反应后金属都没有剩余。产
।生H2的质量随时间变化的趋势如图。下列说法正
:,,,确的是
U/A.甲的活动性比乙强
o的同
B.甲的相对原子质量一定比乙小
C.反应消耗等质量的硫酸D.反应消耗等质量的金属
米例2将50g铁片插入50g硫酸铜的溶液中,至铁片的质量不再变
化时取出铁片,称量质量为50.8g.
⑴反应完毕铁片上附着的铜的质量为多少克?
⑵硫酸铜溶液中硫酸铜质量为多少克?
解析设铁片中溶解的铁的质量为xg,硫酸铜溶液中硫酸铜的质量
为yg.由于铁片增重0.8g,说明置换出的铜的质量比溶液溶解的质量
多0.8g,即置换出的铜的质量为(x+0.8)g.
Fe+CuS()4=FeS04+Cu
5616064
xgyg(x+0.8)g
56:64=x:(x+0.8),解得x=5.6.
56:160=5.6:y,解得y=16.
答铁片上附着的铜的质量为5.6g+0.8g=6.4g;硫酸铜溶液中硫
酸铜的质量为16g.
[评注]题中50g的铁是足量的,根据题意,硫酸铜完全反应,
这就是本题的计算依据.
例1.铁是一种应用十分广泛的金属。下列有关铁的叙述中,不正确
的是()
A.铁制成铁合金可以改善金属的机械性能
B.可用铁桶配制及储存农药波尔多液
C.用铁锅炒茶可使其中增加微量元素
D.铁与稀盐酸、稀硫酸反应可以制备亚铁盐例
例2铁是一种化学性质比较活泼的金属,在一定条件下能跟多种物质
发生化学反应。回答下列问题:
(1)以铁为研究对象,仿照图中实例在框图处填写物质的化学式(所
填写的反应物不属同一类别的物质,生成物必须填写铁的化合物)
(2)实验室中要除去细碎铜屑中的少量铁屑,请用化学方法和物理
方法将其除去。(只用简单的原理描述即可)
例3.为验证镁、铁、铜三种金属的活动性顺序,可选用的一组物质
是()
A.铜、氯化亚铁溶液、氯化镁溶液
B.铁、铜、氯化镁溶液
C.镁、氯化铜溶液、硫酸亚铁溶液
D.铁、硫酸铜溶液、氯化镁溶液例
例5.将铁粉加入到一定量的硝酸银、硝酸铜及硝酸锌的混合溶液中,
待充分反应后过滤,在滤渣中加入稀盐酸,没有气体产生,则在滤液
中()
A.只有硝酸锌和水B.一定有硝酸锌和硝酸亚铁
C.一定没有硝酸银D.一定没有硝酸铜
例6.设计一个方案,来判断三种金属Zn,Cu,Ag的活动性顺序。
例1解析:铁及其化合物是日常生活中最常见的原材料。本题的目
的是考查铁的性质。结合学习经验和生活经验,纯铁质软,而其合金
的硬度较大,这就使铁的性能得到了改善;由于铁能置换出硫酸铜溶
液中的铜,从而使波尔多液失效,所以我们不能用铁桶来配制和盛放
波尔多液;在用铁锅炒茶的过程中,由于机械摩擦力的作用会使一些
铁的微小颗粒混入茶中,增加了铁这一微量元素的含量;铁与稀盐酸、
稀硫酸反应分别生成氯化亚铁和硫酸亚铁,在这两种物质中,铁都显
+2价,它们都属于亚铁盐。
答案:B
例2解析:本题主要考查铁的性质。作为一种比较活泼的金属单质,
铁能够和氧气等非金属单质、稀酸及某些盐溶液发生反应。
应当注意的是,铁参与的置换反应都生成亚铁盐,如铁与稀硫酸的反
应是:Fe+H2sCh=FeS04+H2To
铁和铜在物理性质、化学性质上都有着较大的区别,运用这些性质上
的差异,可以采取多种方法将二者加以分离或把作为杂质的其中一种
物质除去。必须注意,除杂和分离无论在目的还是在方法步骤上都有
着一定的区别,除杂只需把杂质除掉即可,而分离则需要保证各成分
保持其原来的数量和性质。
答案:(1)A:HCI;B:FeCI2;C:CuSO4;D:FeSO4(其它符合题意
的答案均可)。(2)物理方法:用一块磁铁把铜屑中少量的铁屑吸
引出来。化学方法:用盐酸或稀硫酸酸洗后过滤。
例3:不同金属的活动性是不相同的。通常来说,比较金属活动性强
弱的方法有二:一是看金属与稀酸是否发生反应及反应的快慢程度,
能与稀酸反应的金属一定比不能与酸反应的金属活泼,与酸反应剧烈
的金属较与酸反应不剧烈的金属活泼性要强;二是利用一种金属与另
一种金属的盐溶液是否能够发生反应,如果该金属能将另一种金属从
它的盐溶液中置换出来,则其活动性就比另一种金属强。因此,要验
证镁、铁、铜三种金属的活动性顺序,可选用的一组物质应当是铁、
硫酸铜溶液、氯化镁溶液。
例5解析:在金属活动性顺序表上,铁排在锌的后边,铜、银的前
面。所以,铁不能和硝酸锌反应,根据题意,待充分反应后过滤,在
滤渣中加入稀盐酸,没有气体产生,说明滤渣中没有铁,硝酸铜和硝
酸银是过量的,也可能是刚好和铁反应。则滤液中肯定存在的是硝酸
锌和硝酸亚铁。
答案:B
例6答案:(1)先将三种金属分别放入稀硫酸(或盐酸)中,Zn能
和酸反应产生氢气,而Cu、Ag不能和酸反应,再把铜丝放入硝酸银
溶液中,可看到铜丝表面覆盖一层银白色的银,而银片放入硝酸铜(或
氯化铜、硫酸铜)溶液中无现象,可知三者的活动性由强到弱是Zn,
Cu,Ag
(2)也可以将锌片和银片分别放入硫酸铜溶液
一、选择题
1.(10镇江)17.R为金属,发生如下反应:R+CuS04=Cu+RS04o下
列说法错误的是
A.该反应为置换反应B.R的金属活动性比Cu强
C.该金属可以是AlD.若R为Fe,反应后溶液的质量会减小
2.(2010.浙江杭州)21.铁制品在通常情况下很易生锈,制造
时往往在铁制品表面电镀一层铜起防锈作用。下列说法正确的是
A.镀铜铁制品不可以在弱酸性条件下使
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