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第八单元 金属和金属材料
考点整合及综合训练
中考集训系列
1. 金属材料：金属材料包括金属与合金，如金、银、铜、黄铜、硬铝、钢都是金属材料。
考点 金属、合金的物理性质与用途
1
2. 金属的物理性质主要表现为：颜色、状态、熔点、沸点、硬度、密度、导电性、导热性、延展性等。金属的物理共性有——具有良好的导电性、导热性、延展性，有些金属具有特性——汞的熔点最低，在常温下为液体，铜为紫红色，金为黄色，钨的熔点最高，银的导电性最好，铬的硬度最大，铝的密度较小。
3. 物质的性质与用途：物质的用途主要由物质的性质来决定，但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。如(1)铜、铝——电线——导电性好、价格适中；(2)钨——灯丝——熔点高；(3)铬——电镀——硬度大、耐腐蚀；(4)金、银——装饰品——具有美丽的金属光泽；(5)铁——菜刀、镰刀、锤子等——硬度大；(6)铝——“银粉”、铝箔纸——延展性好、耐腐蚀等。
4. 合金：(1)由一种金属与其他的金属或非金属熔合后形成的具有金属特征的物质。合金是混合物，其中的各成分以单质的形式存在，合金中一定含有金属，可能含有非金属。
(2)合金的硬度一般比组成它的纯金属的硬度大，抗腐蚀性强；合金的熔点一般比组成它的纯金属的熔点低。
(3)生铁和钢是铁的合金，由于两者的含碳量不同，导致性能不同；钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，钛合金与人体具有良好的“相容性”，可用来制人造骨。
1. 金属＋氧气→金属氧化物
(1)在常温下能与空气中的氧气反应：
4Al＋3O2===2Al2O3　铝能与空气中的氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步被氧化。
考点 金属的化学性质
2
(2)在一定条件下与氧气反应：
3Fe＋2O2=====Fe3O4；2Cu＋O2=====2CuO；2Mg＋O2=====2MgO
(3)有的金属不能与氧气反应，如金即使在高温条件下也不能与氧气反应，即“真金不怕火炼”。
点燃
△
点燃
2. 金属＋酸→氢气＋盐
反应条件：①在金属活动性顺序里，位于氢前的金属；②酸为稀盐酸、稀硫酸，不能用强氧化性酸，如浓硫酸、硝酸。
物质 稀盐酸 稀硫酸
镁 Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ Mg＋H2SO4=== MgSO4＋H2↑
铝 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋3H2SO4=== Al2(SO4)3＋3H2↑
锌 Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ Zn＋H2SO4=== ZnSO4＋H2↑
铁 Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
注意：
(1)铁与稀盐酸或稀硫酸反应时，溶液颜色会变化，得到浅绿色溶液(FeCl2或FeSO4溶液)；
(2)镁与酸反应时有明显的放热现象，且反应剧烈；
(3)相同条件下，金属活动性越强，与酸的反应速率越快。实验室制取氢气时，选用反应速率适中的锌。
3. 金属＋盐→另一种金属＋另一种盐
反应条件：①“前置换后”——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的盐溶液中置换出来(钾、钙、钠除外)；
②“盐可溶”——参加反应的盐需溶于水，如氯化银不溶于水，不能与金属反应。
反应规律：(1)活动性强的金属置换出活动性弱的金属,如Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2,Mg＋FeSO4===Fe＋MgSO4。
(2)一种(或多种金属)与多种(或一种)盐溶液混合，金属活动性差别越大，越先反应。如Fe加入AgNO3、Cu(NO3)2的混合溶液中，Fe先与AgNO3反应，后与Cu(NO3)2反应，Mg、Cu加入AgNO3溶液中，Mg先反应，Cu后反应。
(3)根据现象来判断反应进行的程度，即是恰好完全反应，还是部分反应。
常见的反应：
(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4。
(2)氢后金属参加的反应：Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2。
1. 定义：一种单质与一种化合物反应生成另一种单质与另一种化合物的反应。
2. 特点：反应物与生成物均为一种单质与一种化合物，有单质和化合物参加或有单质和化合物生成的反应不一定是置换反应；置换反应中一定有元素的化合价发生变化。
考点 置换反应
3
3. 常见类型：
(1)金属与酸反应生成氢气：如Zn＋H2SO4=== ZnSO4＋H2↑。
(2)金属与盐溶液反应生成金属：如Fe＋2AgNO3 ===2Ag＋Fe(NO3)2。
(3)还原性单质(C、H2)与金属氧化物反应生成金属：如C＋2CuO=====2Cu＋CO2↑；H2＋CuO====Cu＋H2O，注意CO＋CuO====Cu＋CO2不属于置换反应。
高温
△
△
地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，大多数以化合物的形式存在，少数不活泼的金属以单质的形式存在，如金、银。
1. 工业炼铁
(1)设备：高炉。
考点 金属资源的利用和保护
4
(2)原料：铁矿石(赤铁矿或磁铁矿)、焦炭、石灰石、空气。
(3)反应原理(以赤铁矿和磁铁矿为例)。
3CO＋Fe2O3=====2Fe＋3CO2 Fe3O4＋4CO=====3Fe＋4CO2
(4)石灰石的主要作用：将矿石中的二氧化硅(SiO2)转变为炉渣(CaSiO3)；焦炭的作用是燃烧放出热量，升高炉温及生成还原剂CO。炼铁的还原剂不是焦炭而是CO。
(5)产品：是生铁而不是纯铁。
高温
高温
2. 铁生锈
(1)探究实验
注：②中用到的水是煮沸后迅速冷却的蒸馏水；植物油起隔绝空气的作用
现象：①中铁钉与水接触的地方(即b处)先出现锈迹，②③中铁钉无明显变化。
~~~~~
结论：①③对比说明铁生锈需要H2O，①②对比说明铁生锈需要氧气，因此铁生锈实质是铁与氧气、水共同作用的结果。
注意：铁锈疏松，应及时除去。铝制品表面形成的氧化膜致密，可阻止内部的铝与氧气接触，不可打磨除去。
(2)防锈措施：保持铁制品表面的干燥和洁净；通过刷漆、涂油、电镀等方法隔绝空气和水；改变内部组织结构(如制成不锈钢)等。
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3. 金属资源的保护措施
(1)防止金属腐蚀。　　　　　　(2)回收利用废旧金属。
(3)有计划、合理地开采矿物。 (4)寻找金属的替代品。
1. 金属活动性顺序的作用：金属活动性顺序可用来比较金属活动性强弱(从左至右活动性逐渐减弱)；可用来判断金属能否与酸发生置换反应(氢前金属才能置换酸中氢)；判断金属与盐溶液能否发生反应及反应的先后顺序。
考点 金属活动性顺序的作用及比较
5
2. 比较金属活动性顺序常见的思路：
(1)金属与氧气反应：在相同条件下，比较反应的难易程度和剧烈程度；
(2)金属与酸反应：在相同条件下，比较金属能否与酸反应及反应的剧烈程度；
(3)金属与盐溶液：观察能否发生反应。
1. [2023·临沂]下列关于金属和金属材料的说法中错误的是(　　)
A. 常温下金属都是固体，有金属光泽，呈银白色
B. 在铁制品表面采取涂油、刷漆等措施，防止铁制品生锈
C. 铝制品应用广泛，铝是地壳中含量最多的金属元素
D. 有计划、合理地开采矿物是保护金属资源的有效途径
针 对 训 练
A
【点拨】常温下汞是液体，有些金属不是银白色的，A错误。
2. [2023·内江]金属材料在人类活动中有着广泛的应用。下列有关说法正确的是(　　)
A. 合金中只含金属元素
B. 金能压成很薄的片，说明金的熔点高
C. 在铁栏杆表面涂油漆，可减缓钢铁的锈蚀
D. 铁能从ZnSO4、CuSO4的溶液中置换出锌和铜
C
【点拨】
合金中不是只含金属元素，还可能含有非金属元素，A错误；金能压成很薄的片，说明金具有良好的延展性，B错误；在铁栏杆表面涂油漆，隔绝氧气和水，可减缓钢铁的锈蚀，C正确；铁能置换出CuSO4溶液中的铜，不能置换出ZnSO4溶液中的锌，D错误。
3. [2023·张家界]金和黄铜(铜锌合金)是生活中常见的物质，下列试剂或方法不能将其区分的是(　　)
A. 稀硫酸 B. 硝酸银溶液
C. 观察颜色 D. 灼烧
C
4. [2023·永州]三种金属X、Y、Z相互之间的反应关系如下：
①Y＋H2SO4===YSO4＋H2↑，Z和H2SO4不反应；
②Z＋2XNO3===Z(NO3)2＋2X。
则X、Y、Z的金属活动性顺序为(　　)
A. X＞Y＞Z B. X＞Z＞Y
C. Y＞X＞Z D. Y＞Z＞X
D
【点拨】
①Y＋H2SO4===YSO4＋H2↑，Z和H2SO4不反应，说明金属活动性：Y＞Z；②Z＋2XNO3==== Z(NO3)2＋2X，说明金属活动性：Z＞X。则X、Y、Z的金属活动性顺序为Y＞Z＞X。
5. [2023·郴州] 下列实验事实或结论正确的是(　　)
A. 大小和体积都相同的锌片、铁片，分别加入等浓度的稀硫酸中，反应剧烈程度：锌片＜铁片
B. 铁与稀盐酸反应的化学方程式：Fe＋2HCl=== FeCl2＋H2↑
C. 将一根洁净的铜丝浸入硫酸铝溶液中，一段时间后，铜丝表面有铝析出
D. 消防队员用高压水枪灭火，此举依据的灭火原理是降低可燃物的着火点
B
【点拨】
锌的金属活动性比铁强，反应剧烈程度：锌片＞铁片，A 错误；铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，B正确；铜的金属活动性比铝弱，一段时间后，铜丝表面无明显现象，C 错误；消防队员用高压水枪灭火的原理是使温度降到可燃物着火点以下，D错误。
6. [2023·绥化]向Cu(NO3)2、AgNO3的混合溶液中，加入一定质量的Zn粉和Fe粉的混合物。充分反应后过滤，得到滤渣和无色滤液。则下列分析正确的是(　　)
A. 滤渣中一定有Ag、Cu、Fe，可能有Zn
B. 滤渣中一定有Ag、Cu，可能有Fe
C. 滤液中一定有Zn(NO3)2，可能有AgNO3
D. 滤液中一定有Zn(NO3)2，可能有Fe(NO3)2
A
【点拨】
由金属活动性Zn＞Fe＞Cu＞Ag知，向Cu(NO3)2、AgNO3的混合溶液中，加入一定质量的Zn粉和Fe粉的混合物，锌先与AgNO3溶液反应再与硝酸铜反应；锌粉反应完后，若AgNO3、Cu(NO3)2有剩余，铁才能与AgNO3溶液、硝酸铜溶液反应，生成的硝酸亚铁溶液显浅绿色。
充分反应后过滤，得到滤渣和无色滤液，说明滤液中不含硝酸铜、硝酸亚铁，说明铁没有参加反应，锌可能过量，也可能和硝酸铜恰好完全反应，则滤渣中一定有Ag、Cu、Fe，可能有Zn，A正确；由A选项的分析知，滤渣中一定含有铁，B错误；滤液中一定有Zn(NO3)2，不可能有AgNO3，C错误；滤液中一定有Zn(NO3)2，硝酸亚铁溶液显浅绿色，不可能有Fe(NO3)2，D错误。
7. [2023·无锡]用如图所示装置探究铜生锈的条件，一个月后发现铜丝未生锈。下列叙述错误的是(　　)
A. 金属的锈蚀是金属由单质变成化合物的过程
B. 在潮湿的空气中，铝比铁耐腐蚀
C. 在有氧气和水的条件下，铜比铁易生锈
D. 铜生锈可能与空气中的O2、H2O和CO2有关
C
【点拨】金属的锈蚀是金属与空气中的物质反应的过程，该过程中金属由单质变成化合物，A项正确；在潮湿的空气中，铝比铁耐腐蚀，是因为铝与空气中的氧气反应生成结构致密的氧化铝薄膜，对内部的铝起保护作用，而铁锈是一种结构疏松的物质，铁表面生锈后内部的铁锈蚀更快，B项正确；实验中铜与氧气和水接触，一个月后未生锈，说明在有氧气和水的条件下，铜不易生锈，C项错误；氢氧化钠能吸收空气中的二氧化碳，实验中铜接触水和氧气不易生锈，由此说明铜生锈可能与空气中的氧气、水、二氧化碳有关，D项正确。
8. [2023·湘西]为验证铁、铜、银的金属活动性顺序，某同学设计了以下四组实验。下列说法错误的是(　　)
A. 通过实验①、②，能验证金属活动性：Fe＞Cu
B. 通过实验①、②、③，能验证金属活动性：Fe＞Cu＞Ag
B
C. 实验④中若X为Cu，Y为FeSO4，则能验证金属活动性：Fe＞Cu
D. 实验④中若X为Cu，Y为AgNO3，则能验证金属活动性：Cu＞Ag
9. [中考·眉山]金属制品与我们的日常生活密不可分。
(1)有铝、锌、铜三种金属，其中不能与稀硫酸发生反应的是____________。
(2)铝的化学性质比较活泼，但铝制品具有很好的抗腐蚀性能，其原因是铝表面容易形成_________________________。
铜(或Cu)
致密的氧化铝保护膜
(3)为验证Zn、Cu、Ag三种金属的活动性强弱，某同学选用如下试剂组进行验证，其中不合理的一组是_____(填序号)。
①Zn、CuSO4溶液、Ag ②ZnSO4溶液、Cu、AgNO3溶液 ③Zn、Cu、AgNO3溶液
(4)由所学知识可知，活动性Fe＞Cu，Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。非金属与金属类似，活泼性Cl2＞Br2＞I2，请写出将Cl2通入NaBr溶液中发生反应的化学方程式：_______________________________。
③
Cl2＋2NaBr===Br2＋2NaCl
10. [2023·贵州]金属材料在生产生活中应用广泛。
(1)高铁电传输系统的材料主要含铜，是利用了铜良好的________性。
导电
(2)高铁轨道、车厢、附属设施使用了大量的铁合金和铝合金。小组同学探究合金中金属的化学性质。
【实验一】在分别装有相同质量、相同大小和外形的Cu、Fe、Al和Mg的四只烧杯中，加入相同质量溶质质量分数为7. 3%的盐酸，如图1所示。
①证明金属活动性Fe＞Cu的实验现象是____________________________________________________________________，反应的化学方程式为__________________________。
甲烧杯中无明显现象，乙烧杯中有气泡产生，溶液由无色变成浅绿色
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
②在丙、丁烧杯中，使用温度传感器，测得反应过程中温度的变化曲线如图2所示，据图分析可知，金属活动性Mg＞Al，其理由是__________________________
________________________。
镁完全反应所需的时间小于铝完全反应所需的时间　
【实验二】把一定质量的Al放入刚反应结束的乙烧杯中，观察现象，得出结论：金属活动性Al＞Fe。
③分析实验一和实验二，下列说法正确的是___________。
A. 由实验一、二可知，金属活动性 Mg＞Al＞Fe＞Cu
B. 实验二反应后所得溶液中一定有 AlCl3
C. 实验二充分反应后，所得溶液质量一定变小
D. 实验一，若丁中固体有剩余，则丙、丁中参加反应的盐酸的质量相等
A、B、D
(3)某铝合金可能含有Al、Mg、Cu中的两种或三种。现提供n g样品和足量的稀盐酸，请设计实验确定该铝合金的成分，写出依据实验获取的证据和合金可能的成分_____________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________。
取n g铝合金样品于试管中，加入足量的稀盐酸，充分反应后，若固体全部溶解，则铝合金中含有Al、Mg，若有未溶解的红色固体，则铝合金中含有Al、Mg、Cu或Al、Cu
(4)目前，铁是使用量最大的金属。写出工业上用赤铁矿(主要成分是Fe2O3)和CO反应生成Fe的化学方程式________________________________。
3CO＋Fe2O3=====2Fe＋3CO2
高温
【点拨】
(2)①证明金属活动性Fe＞Cu的实验现象是甲烧杯中无明显现象，乙烧杯中有气泡产生，溶液由无色变成浅绿色，铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，据此书写化学方程式；②Mg、Al与盐酸反应都是放热反应，温度最高时，就是恰好完全反应时，由图2可知，镁完全反应所需的时间小于铝完全反应所需的时间，说明镁的反应速率大于铝，则金属活动性Mg＞Al；
③由实验一可知，金属活动性 Fe＞Cu，Mg＞Al，由实验二可知，金属活动性Al＞Fe，则金属活动性Mg＞Al＞Fe＞Cu，A正确；实验二，把一定质量的Al放入刚反应结束的乙烧杯中，铝与盐酸或氯化亚铁溶液反应会生成氯化铝，则反应后所得溶液中一定有AlCl3，B正确；实验二中盐酸有剩余时，铝与盐酸反应生成氯化铝和氢气，溶液的质量增大，故充分反应后，溶液的质量不一定减小，C错误；实验一，若丁中固体有剩余，则丙中固体也一定有剩余，说明加入的盐酸都已完全反应，则丙、丁中参加反应的盐酸的质量相等， D正确。
(3)加入足量的稀盐酸，充分反应后，若固体全部溶解，则铝合金中含有Al、Mg，若有未溶解的红色固体，则铝合金中含有Al、Mg、Cu或Al、Cu。(4)一氧化碳与氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，据此书写化学方程式。

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