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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

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

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

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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