第10讲 金属材料 (知识点)

第二章常见的物质第10讲金属材料知识点通关一、纯金属1.物理共性①有金属光泽，如金、银做饰品等；导电性，如铜、铝做导线；导热性，如用铁锅炒菜等；延展性，如铝压制成铝箔等。2.物理特性：①颜色：铁，铝等大多数金属呈银白色色，但铜呈红色，金呈黄色，铁粉呈黑色。②状态：常温下，大多数金属都是固体，但汞为液体。【注意】不同的金属熔点、硬度、密度等不同。3.化学性质①金属与氧气反应通式：金属+氧气→金属氧化物，属于化合反应举例：4A1+3O2==2Al2O3(铝抗腐蚀原因）；2Cu+O2≜2CuO②金属与酸反应通式：金属+酸→盐+H2↑举例：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑(注意颜色的变化：无色溶液变为浅绿色)2A1+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑（注意化合价的变化：Al为+3价)③金属与盐的反应条件：通式：金属+盐溶液→新盐+新金属(置换反应)a.盐要可溶b.活泼金属置换不活泼金属（钾、钙、钠除外）举例：Fe+CuSO4=FeSO4+CuCu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag3.常见金属活动性顺序及应用①常见金属活动性顺序：KCaNaMgAlZnFeSnPb（H)CuHgAgPtAu（金属活动性由强逐渐减弱）②规律A.金属的位置越靠前，它的活动性越强；B.位于氢前面的金属才能置换盐酸，稀硫酸中的氢；C.位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液里置换出来。二、合金1.定义：在金属中加热熔合某些金属或非金属,制得具有金属特性的合金。2.特征：与其组分金属相比，合金的硬度更硬，熔点更低，抗腐蚀性能更强。3.常见的合金①铁合金：生铁：含碳量较高；钢：含碳量较低。②其他合金：铝合金、黄铜、钛合金等。三、金属资源的利用和保护1.金属资源的存在形式：少数很不活泼的金属如金银等以单质形式存在，其余大都以化合物形式存在。2.常见金属矿石：磁铁矿(主要成分Fe3O4)，赤铁矿(主要成分Fe2O3)，铝土矿(主要成分Al2O3)。3.铁的冶炼(反应原理)：Fe2O3+3CO高温==2Fe+3CO24.铁锈蚀的条件：与空气中的水和氧气同时接触，故防锈原理为隔绝氧气或水。5.防止铁锈蚀的措施：①保持铁制品表面干燥，洁净；②在铁制品表面形成保护层(如:刷漆,涂油);③制成合金(如:不锈钢等)。命题点精讲命题点1—金属材料1.金属和合金都是金属材料，大多数金属都是银白色固体，特殊金属有金为黄色，铜为红色，铁粉为黑色。（铁片、铁条铁块是银白色），汞为液体。纯金属是单质，而合金是混合物，其中金属种类至少有1种，且各组分大多是以单质形式存在，且保持各成分的性质。纯金属和合金的判断方法是看其是否是混合物，如紫铜，红铜是纯金属，而黄铜是铜锌合金。2.金属矿物不属于金属材料。3.钛合金可用于制造人造骨等。例题：（1）2021年3月，四川三星堆遗址已出土黄金面具、青铜艺术品、象牙、残存的丝织品等重要文物，其中青铜为合金。下列物质中属于金属材料的有________(填序号)。A.象牙 B.黄金 C.丝织品 D.青铜（2）以铁元素为主要成分的生铁比纯铁硬度______(填“大”或“小”)。（3）纽扣电池的金属外壳可以加工得很薄，说明金属具有________性。【答案】（1）BD（2）大（3）延展性【解析】（1）金属材料包括合金和纯金属，故选BD（2）生铁是铁的合金，合金的硬度大于纯金属（3）加工很薄说明金属有延展性。命题点2—金属的化学性质1.大多数金属能与氧气化合生成金属氧化物，如镁铝在常温下就可以与氧气反应，而在点燃条件下反应更剧烈；但活动性很弱的金属则不能，如金在高温条件下也不与氧气反应。2.金属能置换出酸和盐中的阳离子且遵循金属活动性顺序中的前换后原则。这里的“前”“后”与氢的位置无关;若金属表面有“锈”即“氧化膜”,应先打磨再实验。例题1：下列事实能说明铝的金属活动性比铁或铜强的是()A.铝在地壳中含量比铁高 B.铝的熔点低于铜的熔点C.空气中铁比铝更容易被腐蚀 D.铝丝在硫酸铜溶液中能形成“铜树”【答案】D【解析】A.铝在地壳中含量比铁高与金属活动性无关，故A错误；B.金属活动性与熔点无关，故B错误；C.空气中铁比率更容易锈蚀，是因为，铝铝表面有一层氧化膜，不能说明。故C错误；D.铝的金属活动性大于铜，能把铜从盐溶液中置换出来，形成铜树，故D正确。故选D例题2：假设与排除是探索未知物的一种方法。《本草纲目拾遗》中记载：“强水性最烈，能蚀五金(金、银、铜、铅、铁)”，下列物质最可能是“强水”的是()A.硫酸亚铁溶液 B.稀盐酸C.浓硝酸和浓盐酸的混合物 D.稀硫酸【答案】C【解析】金银铜不能与硫酸亚铁溶液，稀硫酸、稀盐酸反应反应，故最可能是浓硝酸和浓盐酸的混合物。故选C例题3:今后学习常见物质时，会从“价”和“类”两个方面进行学习。如图表示铁元素的常见化合价与含铁物质类别的关系。(1)X的物质类别是________。(2)铁和稀硫酸反应生成的含铁化合物属于如图中的________(填序号)。(3)某同学想用物质a制取物质b，设计了以下实验步骤：物质a与稀盐酸反应的化学反应方程式为____________________。溶液乙中的溶质一定有________。如果向盛有溶液甲的烧杯中滴加NaOH溶液至过量，下列图像能正确表示烧杯中溶液质量变化的是____(填序号)。【答案】（1）单质（2）d（3）Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2ONaClD【解析】（1）X物质的化合价为0，是单质；（2）铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，含铁化合物为硫酸亚铁，其中铁元素的化合价是+2价，属于图中d；（3）物质a与稀盐酸反应，及氧化铁和稀盐酸反应生成氯化铁和水；溶液甲含有剩余的稀盐酸，稀盐酸与氢氧化钠反应生成氯化钠，氢氧化钠和氯化铁反应也生成氯化钠，故韩氯化钠；溶液甲含有氯化铁、盐酸，加氢氧化钠至过量，氢氧化钠先与盐酸反应，生成氯化钠和水，盐酸被反应完后，氯化铁和氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀和氯化钠根据方程式可知，溶液质量增大。故选D命题点3—金属资源的利用和保护1.金属矿石都是混合物，无化学式，矿石主要成分的化学式及颜色:如赤铁矿的主要成分Fe2O3为红棕色，磁铁矿的主要成分Fe3O4为黑色。2.常用金属矿物来冶炼金属单质：如用赤铁矿冶炼铁，工业炼出的铁通常为生铁。3.铁生锈的条件是铁必须与空气中的氧气和水共同作用，加速铁生锈的因素是酸或盐(如氯化钠)的存在。防锈措施:如可保持铁制品表面洁净干燥,在表面形成保护层(如刷漆、涂油、电镀,烤蓝等)，制成合金改变内部结构等。保护金属资源的途径：a.防止金属锈蚀；b.回收利用废旧金属；c.有计划,合理地开采；d.寻找金属的代用品。杂质问题的计算。注意带入化学方程式中的数据及计算出来的数据都只能是纯净物的质量。通常告诉混合物的质量，要求出纯净物的质量后再代入化学方程式进行计算。命题点4—实验突破实验1.CO还原氧化铁①原理：Fe2O3+3COeq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))2Fe+3CO2，该反应还原剂是CO。②工业炼铁产生CO的反应过程是C+O2CO2、C+CO2

2CO；设备是高炉。③现象是：红棕色固体变黑、澄清石灰水变浑浊④步骤：检查气密性后，先通CO，再点燃酒精灯，目的是排净装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合，加热时发生爆炸。⑤实验结束后应先通CO，再灭酒精的，这样做的目的是防止高温下的铁与空气接触被氧化。同时，还可防止试管内的澄清石灰水被倒吸。。例题：如图是某化学小组设计的实验装置研究铁的冶炼（1）实验室模拟工业炼铁的原理方程式是Fe2O3+3COeq\o\ac(\s\up7(高温),\o(===,====))2Fe+3CO2；装置有一个不足之处，应该如何改进？加个澄清石灰水的装置。（2）实验时，应先注水的目的是排净装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合，加热时发生爆炸。反应后固体质量较反应前减少（填“增加”“减少”或“不变”）（3）气球的作用是实验2：铁锈蚀的条件实验装置①②③控制条件有氧气、无水无氧气、有水有氧气、有水现象不生锈不生锈生锈分析①③对比，可知铁生锈需要水②③对比，可知铁生锈需要氧气结论铁锈蚀的条件是同时与空气中的水和氧气同时接触例题：某同学根据同乐村的成分Cu2(OH)2CO3作出猜想：金属铜锈蚀的条件除了氧气和水外，还必须有CO2。为证明“必须有CO2”，需要进行如图所示实验中的（）A.甲和乙 B.甲和丙 C.乙和丁 D.丙和丁【答案】D【解析】为证明必须有二氧化碳，变量是二氧化碳，其他因素相同，丁中铜与二氧化碳、氧气、水接触生锈；丙铜片与氧气、水接触不生锈，可说明需要二氧化碳。故选D易错点消化判断下列说法是否正确，若正确请打“√”，若错误,请打“X”并改正。1.合金中一定含有金属元素，不一定含有非金属元素。（×）2.紫铜属于合金，是混合物。（×）紫铜、红铜都是纯金属3.氧化铝陶瓷属于合金，因为其中含有金属元素。（×）氧化铝属于无机非金属材料4.黄铜和紫铜相互刻画，黄铜表面会“伤痕累累”。（×）5.硬铝片和铝片相比，硬铝片硬度大，熔点更高。（×）合金熔点低于其组分6.金属利用的先后顺序，与金属活动性顺序及冶炼的难易程度有关。（√）7.铝比铁耐腐蚀是因为铝比铁活泼，更容易生成氧化物。（√）8.铜与盐酸发生反应的化学方程式：Cu+2HCl=CuCl2+H2↑。（×）9.铁和稀盐酸反应后，溶液由无色变成黄色。（×）10.可以用