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(共59张PPT)
第八单元　金属和金属材料
1.金属材料
金属材料包括　 　以及它们的　 　。
金属材料(5年4考)
纯金属
合金
2.金属的物理性质及用途
性质 物理性质 用途
共 性 有金属光泽 制作各种饰品等
　 　性 铝能制成铝箔等
　 　性 用铁锅炒菜等
　 　性 用铜做导线等
特 性 ①大多数金属呈　 　色,但铜呈　 　色,金呈黄色,铁粉呈　 　色; ②常温下,大多数金属都是固体,但　 　为液体; ③不同金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等物理性质差别也较大 延展
导热
导电
银白
紫红
黑
汞
物质的用途很大程度上是由物质本身的性质决定的,同时,在考虑物质的用途时,还要考虑价格、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。
合金(5年4考)
1.定义
合金是在金属中加热熔合某些　 　(或　 　),制得具有
　 　的物质。
2.特性
合金强度和硬度一般比组成它们的纯金属更　 　、熔点更低、抗腐蚀性能更　 　。
3.常见的合金
(1)铁合金:钢和生铁是常见的铁合金,它们的　 　不相同。
(2)铜合金:黄铜是　 　和　 　的合金。
金属
非金属
金属特征
高
强
含碳量
铜
锌
金属的化学性质(5年5考)
1.金属与氧气的反应
大多数金属都能与氧气反应,但反应的难易、剧烈程度不相同。
(1)规律:金属+氧气→金属氧化物
(2)常见金属与氧气的反应
金属 现象 化学方程式
铝 放出热量,不易察觉 　 　
镁 发出耀眼的白光,放出大量的热,生成白色固体 　
铁 剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体,放出大量的热 　 　
铜 红色固体逐渐变黑 　 　
金 即使在高温条件下,也不与氧气反应 —
2.金属与盐酸、稀硫酸的反应
(1)反应条件:金属的活动性必须排在　 　前面。
(2)常见金属与酸的反应
氢
无色
浅绿色
3.金属与某些可溶性盐溶液的反应
(1)反应条件
①金属活动性顺序靠前的金属置换金属活动性靠后的金属(K、Ca、Na除外);
②必须在可溶性盐溶液中进行。
(2)规律:金属+可溶性盐→新金属+新盐
反应物 现象 反应的
化学方程式
铁与硫酸铜 溶液 铁表面有　 　色固体析出,溶液由　 　变为　 　 　 　
铜与硝酸银 溶液 铜丝上有　 　色物质析出,溶液由　 　变为　 　 　 　
紫红
蓝色
浅绿色
银白
无色
蓝色
金属活动性顺序(5年4考)
1.金属活动性顺序(用符号表示)
2.金属活动性顺序判断的依据
(1)在金属活动性顺序里,金属的位置越靠前,它的活动性就越　　。
(2)在金属活动性顺序里,位于　 　的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的　 　。
(3)在金属活动性顺序里,位于　 　的金属能把位于　 　的金属从它们的盐溶液里置换出来(K、Ca、Na除外)。
强
氢前面
氢
前面
后面
3.金属活动性顺序的探究[详见常考实验(九)]
金属的存在形式
1.金属的存在形式
除少数很不活泼的金属如金、银等有　 　形式存在外,其余都以
　 　的形式存在。
2.常见的矿石
(1)铁矿石:赤铁矿(主要成分是　 　)、磁铁矿(主要成分是
　 　)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)。
(2)铝矿石:铝土矿(主要成分是　 　)。
(3)铜矿石:黄铜矿(主要成分是CuFeS2)、辉铜矿(主要成分是Cu2S)。
单质
化合物
Fe2O3
Fe3O4
Al2O3
金属资源的保护(5年4考)
1.金属的腐蚀与防护
(1)铁制品锈蚀的过程实际上是铁与空气中的　 　、　 　等发生化学反应的过程。
(2)铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,结构　 　,所以铁制品可以全部被锈蚀。
(3)防止铁制品生锈的原理是　 　,具体措施有刷漆、涂油、洗净擦干、电镀等。
氧气
水蒸气
疏松
保持干燥,隔绝氧气
2.金属资源的保护
保护金属的有效途径有以下几点
(1)防止金属腐蚀。
(2)回收废旧金属(好处是　 　)。
(3)　 　。
(4)　 　。
节约金属资源,减少环境污染
有计划、合理地开采矿物
寻找金属的代用品
[例1] (2022云南节选)金属及金属材料广泛应用于生产、生活及科学实验中,其应用推动了社会的发展。
(1)下列实验中,铜片上的白磷燃烧,说明铜具有　 　性;黄铜片和纯铜片相互刻画,纯铜片上留下刻痕,说明黄铜的硬度比纯铜的硬度
　 　(填“大”或“小”)。
金属材料、金属的锈蚀与保护
导热
大
(2)铁在潮湿的空气中容易生锈,写出一种防止铁制品生锈的具体方法:　 　(合理即可)。
(3)春秋战国时期,我国就开始生产和使用铁器。工业上用赤铁矿(主要成分为Fe2O3)和一氧化碳反应炼铁的化学方程式为　 .
　。
铁制品表面涂油(或刷漆)
(1)金属的性质与对应的用途是常考点。常考的性质有延展性、导电性、导热性。对应的用途通常为金属可以拉成丝(或压成片)、能做导线、能做炊具。
(2)合金的硬度一般比组成它的纯金属的硬度大,抗腐蚀性更好。
(3)铁生锈的条件必须注意要同时与氧气和水接触,故防锈只需隔绝氧气或水中的一种物质即可。
(4)对不同物质有不同的防锈措施:铁质栏杆都是刷漆,铁锅或菜刀是洗净擦干,链条一般是涂油。
1.(2023重庆改编)2023年5月,大连湾海底隧道贯通,我国自主研制的盾构机起了重要作用。盾构机的壳体、刀盘等都使用了钢材。回答下列问题:
(1)与纯铁相比,钢铁的优良性能有　 　(填一种)。
(2)高炉炼铁的原理是一氧化碳和氧化铁反应,反应中的还原剂为
　 　。
(3)每年有大量的钢铁因腐蚀而报废,写出防止铁生锈的一条措施:
　 　(合理即可)。
硬度大(或强度高等)
CO
刷漆
[例2] (2022云南节选)某同学对含Cu(NO3)2、AgNO3、M(NO3)2的混合溶液进行探究,流程如下(M表示一种金属元素):
根据实验探究流程,回答下列问题:
(1)气体X的化学式为　 　。
(2)金属Fe、Cu、Ag、M的活动性由强到弱的顺序是　 　。
(3)滤液D中所含溶质的成分可能有　 　种情况。
金属的化学性质
H2
M>Fe>Cu>Ag
3
(1)熟悉金属活动性顺序。
(2)位于氢前的金属单质能与酸反应且产生氢气,位于氢后的金属不能与酸反应。
(3)金属活动性顺序中,位于前面的金属能将位于后面的金属从它的盐溶液中置换出来。含Fe2+的溶液为浅绿色溶液,含Cu2+的溶液为蓝色溶液。
(4)多种金属与盐溶液发生反应时,金属活动性顺序中距离相隔较远的金属和盐之间先反应。
(5)根据现象先确定哪些物质一定有,再判断其他物质的存在情况。
2.(2023滨州)向盛有AgNO3、Cu(NO3)2和Al(NO3)3混合溶液的试管中加入一定量铁粉,充分反应后过滤,向滤渣中加入稀盐酸,有气泡产生。下列说法正确的是( )
A.滤渣中一定有铁、铜、银
B.滤液中一定含有Fe(NO3)2,可能含有Al(NO3)3
C.滤液的质量一定比原溶液的质量大
D.滤液有可能呈蓝色
A
常考实验(九)　金属活动性顺序的探究
1.比较两种金属(A与B)活动性强弱的方法
判断依据 实验设计 实验现象和结论
金属与稀盐酸或稀硫酸反应 将A与B分别插入稀盐酸或稀硫酸中 产生气体速率越快的金
属,其金属活动性越强
金属与盐溶液反应 将金属A插入金属B的盐溶液中,观察现象 若能反应,则金属活动性:
A>B
2.比较三种金属活动性强弱的实验设计
(1)方案一:“两盐夹一金”,即选活动性排在中间的金属单质及其他两种金属的盐溶液,根据金属单质分别与两种盐溶液反应的情况进行判断。如Fe、CuSO4溶液、Al2(SO4)3溶液。
装置
现象 ①中无明显现象;②中有紫红色固体析出,溶液由蓝色变为浅绿色
结论 金属的活动性顺序为Al>Fe>Cu
(2)方案二:“两金夹一盐”,即选活动性最强和最弱的两种金属单质及活动性介于两种金属中间的金属的盐溶液,根据两种金属单质分别与盐溶液反应的情况进行判断。如Fe、CuSO4溶液、Ag。
装置
现象 ①中铁丝表面有紫红色固体析出,溶液由蓝色变为浅绿色;②中无明显现象
结论 金属的活动性顺序为Fe>Cu>Ag
(1)实验前必须用砂纸打磨,除去金属表面的氧化膜和污物。
(2)做金属与酸反应的实验时,一般用稀盐酸或稀硫酸,不用稀硝酸或浓硫酸。
(3)金属与盐溶液的反应,盐必须可溶于水。
(4)在金属活动性顺序中,并不是所有排在前面的金属都能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来,如钾、钙、钠。
常考实验(十)　铁的冶炼
1.实验装置
2.实验原理
　 　。
3.实验现象
(1)玻璃管内红棕色粉末逐渐变为　 　。
(2)试管内澄清石灰水　 　,反应的化学方程式为
　 　。
(3)最右侧酒精灯处气体被燃烧,并产生　 　火焰,反应的化学方程式为　 　。
黑色
变浑浊
蓝色
4.装置改进
一氧化碳有毒,不能直接排放,所以实验装置中必须有尾气处理装置。除图中所示加酒精灯外,还可以在导管末端处系一个气球收集一氧化碳(如图甲所示)。如图乙所示的装置,既可以吸收CO2,也能收集CO。
(1)实验开始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,所以要进行尾气处理,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,使火焰更加集中,提高温度。
[例1] (2023成都)利用如图实验探究金属的化学性质。
(1)实验一:水的作用是　 　。实验中,观察到发出白光后铁丝并未燃烧,原因是　 .
　。
(2)实验二:两个反应均生成了　 　(填物质名称)。比较铁和铝的金属活动性强弱,从试剂角度需考虑:①加入同样大小的铁片和铝片;②　 　。
(3)实验三:反应的化学方程式为　 　。再补充一个实验可得出Cu、Fe、Ag的金属活动性顺序。设计并进行实验,补全下表。
防止高温熔融物溅落使集气瓶底炸裂
火柴燃烧消耗了较多的氧气,使氧气不足
氢气
加入等体积等浓度的稀盐酸
实验步骤 (可用图示) 实验现象 实验结论
　 . 　
无明显现象
常考实验(十一)　铁制品锈蚀条件的探究
1.实验操作
(1)将铁钉放在干燥的试管①中,塞紧橡胶塞。
(2)在试管②中注入经煮沸迅速冷却的蒸馏水,浸没铁钉,塞紧橡胶塞。
(3)在试管③中加入少量的蒸馏水,使铁钉的一半浸没在水中,敞口
放置。
(4)在试管④中加入少量的食盐水,使铁钉的一半浸没在其中,敞口
放置。
(5)将用食醋浸湿的铁钉放在干燥的试管⑤中,敞口放置。
2.实验现象:约一周后,观察到试管③④⑤中的铁钉生锈,试管①②中的铁钉不生锈,且试管④⑤中的铁钉比试管③中的铁钉锈蚀严重。
3.实验结论:钢铁锈蚀的条件为与氧气和水(或水蒸气)同时接触,缺一不可,而且在盐、酸存在的环境中更容易锈蚀。
(1)实验用的铁钉必须洁净无锈。
(2)试管②中的蒸馏水必须要煮沸,其目的是除去溶解在水中的氧
气,保证铁钉只与水接触。
(3)实验若在密闭容器内进行,由于氧气的消耗,会使容器内部的压强减小。
(4)环境的湿度及酸碱性等因素也影响铁的锈蚀,如酸或食盐水的存在会加速铁的锈蚀。
[例2] (2023安徽)某兴趣小组进行铁锈蚀的实验探究。
[知识回顾] 铁是一种化学性质较活泼的金属,常温下能与稀盐酸、氧气等物质反应。
(1)铁与稀盐酸反应的化学方程式是　 　。
(2)铁锈的颜色是　 　。
红棕色
[实验探究] 该小组利用如下装置对铁钉锈蚀的条件进行探究,一段时间后,在A和B中没有观察到明显现象,C和D中铁钉有锈蚀。
(3)B中将蒸馏水煮沸的目的是　 .
　。
(4)A、B、D对比,说明铁钉锈蚀需要的物质是　 　;C中的铁钉 比D中的锈蚀更严重,原因是　 .
　。
除去水中溶解的氧气,防止干扰实验(合理即可)
氧气和水
C中的铁钉与氧气和水充分接触(或C中的铁钉接触的氧气量比D中的多,合理即可)
1.(2020昆明)北宋沈括《梦溪笔谈》中记载:“信州铅山县有苦泉,流以为涧。挹其水熬之则成胆矾,烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”。下列有关叙述错误的是( )
A
(建议25 min完成)
A
3.(2023云南)“乌铜走银”是云南省石屏县始创的一种独特的铜制工艺品技艺,迄今已有300余年的历史。
(1)乌铜是一种合金,其硬度比纯铜　 　(填“大”或“小”);乌铜经锻打、碾压可做成不同厚度的乌铜片,说明乌铜具有良好的
　 　。
(2)“乌铜走银”的技艺是在乌铜上雕刻各种图案,然后将熔化的银水填入图案中,冷却后打磨光滑。银长时间放置后依然光亮,原因是
　 　(合理即可)。
大
延展性
银的化学性质不活泼
(3)乌铜表面的黑色物质主要是氧化铜。利用稀硫酸和铁从氧化铜中得到铜单质可通过以下两种方案实现:
方案二
①上述两种方案中较优的是　 　,理由是　 .
　。
方案二操作简单
(或不需要加热)
②西汉刘安所著《淮南万毕术》中提到“曾青得铁则化为铜”,方案二中体现这一过程的化学方程式为　 　。
(4)乌铜的废料经初步处理后可得到AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液。若向其中加入一定量的金属Zn,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣。下列说法正确的是　 　(填字母)。
A.滤渣中一定含有的金属是Ag、Cu
B.滤液中可能含有的溶质是AgNO3、Cu(NO3)2
C.若向滤渣中加入稀盐酸,无明显现象,则滤渣中一定含有Ag、Cu
D.若向滤液中加入稀盐酸,无明显现象,则滤液可能呈蓝色
E.若向滤液中加入稀盐酸,产生白色沉淀,则滤液中一定含有的金属离子是Ag+、Cu2+、Zn2+
BDE
4.(2021云南)(1)金属材料的使用作为一个时代的标志,见证了人类文明发展的过程。历史上人类冶炼不同金属的大致年代如图所示:
①铜和金是人类使用较早的金属。2021年3月,三星堆遗址又出土了大量的青铜器和金器,其中部分青铜器和金器上,还有被人为敲击的痕迹。通过敲打可将青铜等金属材料打制成不同的形状,是利用了金属的　 　性。
延展
②我国的青铜文化历史悠久,西汉时期的湿法炼铜工艺就是利用铁和硫酸铜溶液反应制取铜,有关的化学方程式为　 .
　。
③铁器时代大约在公元前　 　年,至今铁仍是年产量最高的金属,但每年因腐蚀造成了巨大损失,写出一条防止铁生锈的措施:　　(合理即可)。
④铝的利用距今100多年,现在铝的年产量得到大幅度的提高。铝虽然较活泼,但抗腐蚀性能好,原因是　 .
　。
500
刷漆
铝和氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝进一步被氧化
(2)①将一定量的锌和金属R的混合粉末加入一定量的氯化铜溶液中,溶液质量的变化情况如图所示。下列说法错误的是　　(填字母)。
A.金属活动性:Zn>R
B.反应结束后过滤,滤渣中一定有Cu,可能有Zn和R
C.反应结束后过滤,若向滤渣中加入稀硫酸有气泡产生,则滤液一定
无色
②某金属粉末含有Mg、Al、Cu、Ag中的一种或几种,取24 g该金属粉末与足量稀盐酸反应产生2 g氢气,则该金属粉末的组成有　 　种
情况。
BC
7
5.(2020云南)金属在生产、生活和社会发展中的应用较为广泛。
(1)铜丝、铝丝常用作导线,是因为它们具有良好的　 　性。
(2)早在明代宋应星所著的《天工开物》里就对铁器的生产和使用有所记载,到了现代,炼铁技术得到进一步发展。炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁的反应,请写出该反应的化学方程式:　 .
　,该反应　 　(填“属于”或“不属于”)置换反应。
(3)钢窗表面喷漆不仅美观,而且可有效防止铁与空气中的　　 .
接触而生锈。
导电
不属于
氧气和水
(4)某同学对含X、Y、铜、银四种金属的混合物进行如下探究,根据实验流程回答下列问题:
①四种金属的活动性由强到弱的顺序是　 　。
②滤液C中所含溶质的成分可能有　 　种情况。
Y>X>铜>银
3
6.(2023江西)大国工匠秦世俊展现数控技术所使用的0.01 mm铝箔,是由铝块加工而成的,这体现了铝具有( )
A.密度小 B.导电性
C.导热性 D.延展性
D
7.(2023广州)钴(Co)金属活动性与铁相似,钴的化合物相关性质如
下,下列预测合理的是( )
B
物质 CoO Co(OH)2 CoCl2 CoCO3
在水中的 溶解性 难溶, 灰绿色 固体 难溶, 粉红色 固体 易溶, 溶液呈 粉红色 难溶,
粉红色
固体
A.Co能从MgCl2溶液中置换出Mg
B.CoO能与盐酸反应得到粉红色溶液
C.CoCO3能与盐酸反应生成H2
D.Co(OH)2可由Co与NaOH溶液反应制得
8.(2023苏州)中国古代已掌握了铜冶炼和铸造技术,现代铜冶炼废气、废水需经过处理后排放。
(1)如图所示是一氧化碳还原氧化铜的实验,硬质玻璃管内出现
　 　的现象,证明反应已经发生。
(2)上述实验获得的Cu中含有少量黑色的CuO。请补充完整提纯铜的实验方案:将所得固体置于烧杯中,　 .
,干燥(可选用的试剂:稀硫酸、AgNO3溶液、NaOH溶液、蒸馏水)。
黑色固体逐渐变红
加入足量稀硫酸充分反应至黑色固体完全溶解,过滤,蒸馏水洗涤滤渣2～3次　
(3)《周礼·考工记》中记载了铸造各类青铜器的配方。铜和青铜的相关性质见下表,推断铜冶炼过程中熔入锡的作用有　 .
　。
降低铜的熔点,提高铜的硬度
项目 铜 青铜(含25%的锡)
熔点 1 085 ℃ 800 ℃
硬度 3.0 5～6.6
注:硬度以金刚石的硬度10为标准,1表示很软,10表示很硬。
(4)某同学设计实验探究铜锈蚀产生铜绿[Cu2(OH)2CO3]的条件(如图所示),图中铜片上最不易产生铜绿的是　 　(填字母)。
A
9.(2023天津)金属在生产、生活中有着广泛的应用。
(1)铁锅用来炒菜,主要是利用铁的　 　(填“导热”或“导电”)性。
(2)解放桥是天津地标性建筑之一,是一座全钢结构可开启的桥梁。
①解放桥的维护中需要除铁锈。写出用稀盐酸除铁锈(主要成分是
Fe2O3)的化学方程式:　 　。
②铁与空气中的　 　发生化学反应而生锈,为防止钢架生锈,常在其表面涂刷防护层。
导热
氧气和水
(3)工业上炼铁原理是利用一氧化碳与氧化铁在高温下反应,该反应的化学方程式:　 　。
(4)将6 g铁粉放入一定质量的硫酸铜和硫酸锌混合溶液中,充分反应后过滤,得到滤液和6.4 g滤渣。向滤渣中滴加稀盐酸,有气泡产生,则滤液中含有的溶质为　 　(填化学式),原混合溶液中硫酸铜的质量为　 　g。
FeSO4、ZnSO4
8
10.(2023广州)我国古代科技璀璨夺目,金属的冶炼与使用在当时已处于世界先进水平。
(1)日常生活中,适合制作电缆的金属是　 　(填字母)。
A.金 B.铜 C.汞 D.钨
(2)明代《天工开物》描述了锡的冶炼方法,如图甲。
①原料锡砂中的SnO2和木炭反应得到锡和二氧化碳,化学方程式为
　 　。
B
②炼锡时混入少许铅形成合金,产物更易熔化流出,原因是　 .
　。
(3)图乙为古代炼锌工艺原理示意图。炉甘石成分是ZnCO3,高温易分解生成ZnO。
①泥罐外煤饼的主要作用是燃烧提供热量,泥罐内煤粉的主要作用是
　 　。
②已知锌的沸点为907 ℃。泥罐下部温度可达1 200 ℃,上部约为600 ℃,该工艺从反应混合物中收集液态锌的方法属于　　(填字母)。
A.结晶 B.蒸发 C.蒸馏 D.升华
形成合金熔点降低
作还原剂
C
③必须冷却后才能取锌,是为了防止发生反应:　 　(写化学方程式)。
(4)湿法冶金利用置换反应。向Cu(NO3)2、AgNO3混合液中加入Fe粉,充分反应后过滤。若滤渣中有两种金属,则滤液中一定不含的金属阳离子是　 　。
银离子(或Ag+)
拼 搏 奋 斗 励 志 笃 行
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