最近初三或中考化学总复习第十章 金属(北京版为基础,全国通用)

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第十章金属

目录

第十章金属 (2)

第一节金属与合金 (2)

一、金属的物理性质 (2)

1、金属物理性质 (2)

2、金属之最 (2)

3、金属的应用 (2)

4、金属的分类（了解） (3)

二、合金 (3)

1、定义与性质 (3)

2、常见的合金： (3)

第二节金属的化学性质 (4)

一、金属与氧气的反应 (4)

二、金属与酸的反应 (5)

三、置换反应 (6)

四、金属与金属化合物溶液的反应 (6)

五、常见金属在溶液中的活动性顺序 (6)

六、补充 (7)

第三节金属资源的利用和保护 (8)

一、铁的冶炼 (8)

1、实验室——一氧化碳还原氧化铁（重点） (8)

2、工业——高炉炼铁 (8)

3、杂质的反应物或生成物的有关计算 (9)

二、金属的腐蚀与防护 (10)

1、铁生锈的实验（见右图） (10)

2、铁、铝、铜生锈的区别 (10)

3、影响钢铁锈蚀的因素（一般情况） (10)

4、除去铁锈的方法 (10)

5、防止铁制品生锈的方法（原理：保持与水和氧气隔绝） (11)

6、金属资源（有限的，而且不可再生）的保护措施 (11)

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2

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第十章

金属

第一节

金属与合金

●

金属材料：金属材料包括纯金属以及它们的合金。

注意：有些物质虽含金属元素但不属于金属材料（Fe ?O ?：MgO;MgO ?）

一、金属的物理性质

1、金属物理性质

?在常温下一般为固态（汞为液态），

?有金属光泽（大多数金属呈银白色，铜呈紫红色，金呈黄色,锌：青白色）；?大多数导电性、导热性良好?有延展性

不同金属在导电性、导热性、熔点(加热法）、硬度（刻画法）、密度等物理性质差别很大

。

2、金属之最

?地壳中含量最多的金属元素——铝(Al)?人体中含量最多的金属元素——钙(Ca)

?目前世界年产量最多的金属——铁(Fe)（铁＞铝＞铜）?导电、导热性最好的金属——

?熔点最高的金属——钨(W)?熔点最低的金属——汞(Hg)?硬度最大的金属——铬(Cr)?密度最大的金属——锇(Os)

?

密度最小的金属——锂(Li)（比较原子量）

3、金属的应用

物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但这不是唯一的决定因素。在考虑物质的用途时，还需要考虑价格、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多种因素。性质决定用途：用途：有光泽—装饰品，导电性—电线，导热性—炊具，抗腐蚀性较好—船舶，密度小—飞机、火箭。

?铜(Cu)、铝——电线（紫红色金属光泽，延展性好，导热和电性好、价格低廉）

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3

?铬(Cr )——电镀（硬度大）

?铁(Fe)——菜刀、镰刀、锤子等（纯铁：银白色光泽、延展性好，导热和电性好）?汞(Hg)——体温计液柱?银(Ag)——保温瓶内胆

?铝(Al)——“银粉”、锡箔纸(银白色光泽、密度小，抗腐蚀，延展性好，导热和电性好）?锌(Zn)——镀在铁的表面，防止铁被腐蚀；干电池的锌皮。

?

钛（Ti ）——喷气发动机、轮船外壳、人造骨（银白色光泽，延展性好，耐腐蚀性）。

4、金属的分类（了解）

黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金。有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。

重金属：如铜、锌、铅等轻金属：如钠、镁、铝等

二、合金

1、定义与性质

●

定义：由两种或两种以上的金属或金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。（至少含一种金属）

合金是混合物，发生的是物理变化，不是化学变化。金属氧化物不是合金。

●目前已制得的纯金属只有80多种，而合金已达几千种。

●

合金中

各成分仍保持自己的化学性质2、常见的合金：

●

导材料，用于制造飞机、火箭、人造卫星、宇宙飞船等。钛和钛合金的优点：1熔点高、密度小；

2可塑性好、易于加工、机械性能好；

4

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●生铁和钢性能不同的原因：含碳量不同。●

金饰品：xxk （K 金的纯度指标）金意思124K ：含金量99.9%(又叫千足金）218K:含金量75%314K:含金量58.3%

第二节

金属的化学性质

一、金属与氧气的反应

?

镁、铝、钠：

◆在常温下能与空气中的氧气反应：2Mg+O 22MgO 现象：发出耀眼的白光，放出热量，生成白色固体。

4Al+3O 2

2Al 2O 3

现象：（空气中表面变暗）纯氧中，剧烈燃烧，放出热量，火星四射，生成白色固体，在空气中与氧气

反应，其表面生成一层致密的氧化铝（Al 2O 3）薄膜，从而阻止进一步被氧化。

◆

铝的抗腐蚀性能好的原因

：

而金的耐腐性是因为金的化学性质稳定不与氧气反应。

?

铁、铜

◆在常温下、干燥的环境中，几乎不与氧气反应，但在潮湿的空气中会生锈。◆铁、铜在高温时能与氧气反应：3Fe+2O 2

Fe 3O 4

现象：剧烈燃烧，火星四色，放出热量，生成黑色固体。2Cu （亮红色）+O 22CuO （黑色）现象：红色金属变成黑色

?

汞、金

1

2

?

以上说明：金属越活泼，越易与氧气反应，同等条件下反应越剧烈。镁、铝、钠是比较（活泼）金属；铁、铜次子，金是（最不活泼）的金属。

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5

二、金属与酸的反应

活泼金属＋酸（稀盐酸或稀硫酸）→盐＋H 2↑置换反应（条件：活动性：金属＞H

）

1

H 2SO 4（硫酸）+Mg MgSO 4+H 2↑2HCl（盐酸）+Mg MgCl 2+H 2↑

（镁）现象：反应剧烈，有大量气泡产生，液体仍为无色

2

H 2SO 4+Zn ZnSO 4+H 2↑2HCl +Zn ZnCl 2+H 2↑

（锌）现象：反应不太剧烈，有气泡产生，液体仍为无色

3

H 2SO 4+Fe FeSO 4+H 2↑2HCl +Fe FeCl 2+H 2↑

（铁）现象：反应比较缓慢，有气泡产生，液体由无色变为浅绿色

4

H 2SO 4、2HCl 与铜不反应

?

描述现象时，需要注意：

1如果有铁、铜元素参加反应，一定要注意溶液颜色的变化；2反应放热，但是只有镁和酸反应时放热现象明显。

结论：

1

排在氢前面的金属能置换出稀盐酸或稀硫酸中的氢（指氢元素，而非氢气）。

2反应越剧烈，金属活动性越强。（图示中看完全反应所用的时间，越短说明越活跃）

注意：以上稀盐酸、稀硫酸不能是硝酸和浓硫酸，因为浓盐酸和浓硫酸具有强氧化性反应不产生H ,

?产生氢气的质量：

等质量的金属：Zn Fe Mg Al 与足量的酸反应，产生氢气依次增多。产生H 2的质量==

金属相对原子质量

金属质量×化合价

等同于：M(H 2)=

×M(金属)

生成物中金属元素的化合价金属的相对原子质量

6

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三、置换反应

由一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应是置换反应。如：H 2SO 4(化合物)+Fe（单质）FeSO 4(化合物)+H 2（单质）↑

特点：反应物、生成物都两种；物质种类是单质与化合物当铁单质参加置换反应时，生成物中的铁元素呈+2价。

四、金属与金属化合物溶液的反应

金属＋盐（必须可溶）→另一金属＋另一盐（条件：“前换后，盐可溶”）

置换反应（条件：参加反应的金属＞化合物中金属元素）

铁：

Fe+ZnSO 4(硫酸锌)=不反应Fe+CuSO 4(硫酸铜)==Cu+FeSO 4

现象：铁丝表面覆盖一层红色的物质，溶液由蓝色变为浅绿色。

Fe+2AgNO 3(==2Ag+Fe (NO 3)2

现象：铁丝上硝酸银)有大量银白色物质，溶液由无色变为浅绿色。

铜：

Cu+ZnSO 4(硫酸锌)=不反应Cu+CuSO 4(硫酸铜)==不反应

Cu+2AgNO 3(硝酸银)==2Ag+Cu (NO 3)2

现象：铜丝表面一层银白色物质，溶液由无色变蓝色。结论：

1较活泼的金属一般能把较不活泼的金属从其溶液里置换出来。2排在前面的金属能把排在后面的金属从它的盐溶液里置换出来。

3

如在硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中加入锌粒，锌会先和硫酸铜反应，反应完毕后锌才和硫酸亚铁反应。●

湿法冶金：在溶液体系中冶炼金属就是湿法。

●

Fe 2+的盐溶液是浅绿色的，Fe 3+的盐溶液是黄色的，Cu 2+的盐溶液是蓝色的。

五、常见金属在溶液中的活动性顺序

K 钾

Ca 钙

Na 钠

Mg 镁Al 铝

Zn 锌

Fe

Sn 锡

Pb 铅

(H)

Cu 铜

Hg 汞Ag 银

Pt 铂

Au 金

金属活动性由强逐渐减弱

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7

?在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸（不可以用浓硫酸和硝酸）中的氢。H 之后的金属不与盐酸、稀硫酸反应。

?

在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来

●

比较Cu 、Fe 、Ag 三种金属的活动性顺序

?使用铁、银和硫酸铜溶液，一次性得出结果：

操作及现象：把铁、银分别放入硫酸铜溶液中，银表面没有现象；而铁表面会附着一层红色物质，并且溶液会由蓝色逐渐变为浅绿色。

?使用铜、硫酸亚铁溶液和硝酸银溶液，一次性得出结果：

操作及现象：把铜分别放入硫酸亚铁溶液和硝酸银溶液中，硫酸亚铁溶液没有现象；而在硝酸银溶液中，铜表面会附着一层白色物质，溶液由无色逐渐变为蓝色。

?选用试剂时，要根据金属活动性顺序表将三种金属排序，

这样才能一次性得出结果。

六、补充

1、金属活动顺序表的应用：

（1）判断金属活动性或反应速率。

（2）判断金属与酸的置换反应能否发生，H 前能发生，H 后不能发生，Fe 反应后显+2价，酸是指稀盐酸、稀硫酸，不包括硝酸、浓硫酸。

（3）判断与金属化合物溶液的置换反应能否发生。（4）解决一些除杂质的问题(状元笔记p109)

2、根据实验事实排序：

与酸反应：能与酸反应的比不能与酸反应的金属活泼。反应剧烈的比反应缓慢的活泼。与化合物溶液反应：A 能置换出B，则A 比B 活泼，A 不能置换出B，则A 不如B 活泼。

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第三节

金属资源的利用和保护

●地壳中金属含量：铝、铁、钙、钠、钾、镁（由多到少）●目前人类金属产量：铁、铝、铜（由高到低）

●金属在自然界中主要以化合物的形式存在（少数：金、银是以单质存在）

●冶炼：使金属矿物变成金属的过程。（常用的方法：火法（碳还原法）、电解法）●

矿石：工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。

一、铁的冶炼

1、实验室——一氧化碳还原氧化铁（重点）

原理：在（高温）下利用（还原剂一氧化碳CO ）把铁从铁矿石里还原出来。

13CO+Fe 2O 32Fe+3CO 2。

2CO 2+Ca(0H)2H 2O+CaCO 3。

3

2CO+O 2

2CO 2

(1)实验步骤：

1装置好，检查好气密性

2先通入CO 片刻（目的是把管内空气排出，防止CO 与空气混合受热爆炸。），再点尾气处酒精灯（目的烧掉CO ，防止污染空气）。

3

对氧化铁（红棕色）加热。

4待红棕色粉末变黑色后停止加热并继续通入CO （防止灼热的铁与氧气反应。）。5试管冷却后停止CO ，熄灭尾灯。

(2)现象：红棕色粉末变黑色粉末（铁粉：可用磁铁吸引），澄清石灰水（作用：验证有二氧化碳生成；除去二

氧化碳，便于点燃时CO 完全燃烧）变浑浊，尾气燃烧时产生（蓝色）火焰。补充：还原剂还有（C 或H 2）

2、工业——高炉炼铁

◆设备：高炉。◆原料：

1铁矿石（赤铁矿或磁铁矿）、

2焦炭（作用：燃烧放热提供能量，同时产生还原剂CO ）、

3石灰石（作用：将矿石中的二氧化硅（SiO2）转变为炉渣（CaSiO3））、4

（空气）。

◆反应原理：C+O 2

CO 2、

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9

CO 2+C 2CO 、

3CO+Fe 2O 32Fe+3CO 2。

产品：生铁（实验室中“炼”出的铁不含碳，而工业生产中炼出的铁含碳）。

3、杂质的反应物或生成物的有关计算

当参加反应的物质含杂质时，先要把含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量，再进行计算。

纯度（纯净物的质量分数）=1-杂质的质量分数

【例题】1000t 含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少？【解法1】

1000t 赤铁矿石中含氧化铁的质量为：800t 80%1000t =?设生成的铁的质量为x 。

x

800t 112 160 3CO 2Fe

高温 O Fe 3CO 2

32++t

560160

t 800112t

800112160=?==x x

折合为含铁96%的生铁的质量为t

583%96560t =÷答：800t 氧化铁理论上可以炼出生铁的质量为583t 。

【解法2】

设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为x 。（x 不是纯物质的质量，不能直接代入计算）1000t 赤铁矿石中含氧化铁的质量为：800t

80%1000t =?%

96 80%1000t 112 160 3CO 2Fe

3CO O Fe 2

32??++x 高温t 583%

96160t 800112%

96t

800112160=??=?=

x x 答：800t 氧化铁理论上可以炼出生铁的质量为583t 。

注意：160为Fe 2O 3相对分子质量，112为Fe 原子的相对质量*2；

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除！

二、金属的腐蚀与防护

1、铁生锈的实验（见右图）

【实验器材】

1大试管、试管夹（带铁夹的铁架台）、胶塞、

2经煮沸迅速冷却的蒸馏水（目的：除去水中溶解的少量氧气）、3植物油（隔绝空气，防止氧气融入水中）、4洁净无锈的铁钉、

5棉花和干燥剂氯化钠(目的：除去空气中的水蒸气）等。

【实验过程】取三根洁净无锈的铁钉，一根放在盛有蒸馏水的试管中，并使铁钉外露一半；一根放在用植物油密封的蒸馏水中；一根放在干燥的空气中，注意每天观察铁钉锈蚀的现象，连续观察约一周。【实验现象】第一个试管中的铁钉生锈，而第二、三个试管中没有明显现象。

【实验结论】铁生锈实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果(铁钉生锈的条件）。【注意事项】

1实验结论依据:对比三支试管反应。

2第一个试管铁钉生锈，水面处锈蚀严重（铁生锈条件：铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用）3第二个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要氧气；（铁钉只与水接触）

4第三个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要水蒸气。（铁钉只与干燥的空气接触）

2、铁、铝、铜生锈的区别

1

时除去。

2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铜锈呈绿色，疏松多孔，不能阻碍里层的铜继续锈蚀。（铜生铜绿的条件：铜与O 2、水、CO 2接触。

3、影响钢铁锈蚀的因素（一般情况）

1纯度：越高耐腐性越强2高温：越高锈蚀越大

3

酸、食盐溶液等环境下：锈蚀越快

4、除去铁锈的方法

物理方法：刀刮、砂纸打磨。

植物油

干燥剂

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5、防止铁制品生锈的方法（原理：保持与水和氧气隔绝）

1

2

物理方法——刷漆（油漆或银粉）、涂油、喷一层搪瓷化学方法——电镀其它金属（铬或锌）、烤蓝3

添加合金元素，制成不锈钢。

6、金属资源（有限的，而且不可再生）的保护措施

意义：

1节约金属资源和能源，2降低金属的生产成本，3减少对环境的污染。