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第九单元　金　　属
eq \a\vs4\al(, INCLUDEPICTURE "思维构建·理脉络.TIF" INCLUDEPICTURE "思维构建·理脉络.TIF" \* MERGEFORMAT ,)
INCLUDEPICTURE "知识清单·熟掌握.TIF" INCLUDEPICTURE "知识清单·熟掌握.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "核心反应.TIF" INCLUDEPICTURE "核心反应.TIF" \* MERGEFORMAT
1．请以铁(Fe)为中心，按照思路盘点并规范书写化学方程式。
①__3Fe＋2O2Fe3O4__
②__Fe__＋H2SO4===FeSO4＋__H2↑__、
__Fe＋__2HCl===FeCl2＋__H2↑__
③__Fe＋__CuSO4===FeSO4＋__Cu__
④__Fe2O3＋__6HCl===2FeCl3＋__3H2O__、
__Fe2O3__＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋__3H2O__
⑤__3CO＋__Fe2O32Fe__＋3CO2__
2．请以铜(Cu)为中心，按思路盘点并规范书写化学方程式。
①__Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag__
②__2Cu＋O22CuO__
③__CO＋CuOCu＋CO2__
④__CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O__
⑤__Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu__
⑥__2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4__
INCLUDEPICTURE "知识点一.TIF" INCLUDEPICTURE "知识点一.TIF" \* MERGEFORMAT 金属材料
1．纯金属
(1)物理共性及特性
①共性：常温下，大多数金属都是固体，有金属光泽、有优良的__导电__性、__导热__性和__延展__性，密度较大，熔点较高。
②特性：大多数金属呈银白色，但铜呈__紫红__色，金呈黄色；常温下绝大多数金属是固体，而汞却是液态；不同金属的密度、沸点、熔点和硬度等都不相同。
(2)金属之最
①人类最早使用的金属是铜
②目前世界上年产量最高的金属是__铁__
③地壳中含量最多的金属元素是__铝__
④人体中含量最多的金属元素是__钙__
⑤熔点最低的金属是__汞__
⑥熔点最高的金属是钨
⑦导电性最好的金属是银
2．合金
概念 在金属中加热熔化某些金属或非金属，形成的具有金属特性的物质
性能 一般比组成它的纯金属的熔点__低__，硬度__大__，机械性能好
常见的合金 生铁和钢(其区别在于__含碳量__不同)，铝合金、钛合金等
INCLUDEPICTURE "秒判正误.TIF" INCLUDEPICTURE "秒判正误.TIF" \* MERGEFORMAT
1．常温下所有金属都是固体。(×)
2．金属都具有银白色金属光泽。(×)
3．灯泡里的灯丝用钨制主要是因为钨的导电性好。(×)
INCLUDEPICTURE "逆向推断.TIF" INCLUDEPICTURE "逆向推断.TIF" \* MERGEFORMAT
(由用途推性质)
1．用铜作导线。
性质：__导电__性。
2．用铁制炊具。
性质：__导热__性。
3．用铝制铝箔。
性质：__延展__性。
INCLUDEPICTURE "秒判正误.TIF" INCLUDEPICTURE "秒判正误.TIF" \* MERGEFORMAT
1．合金中一定含有金属，没有非金属。(×)
2．合金中各元素均以单质存在。(√)
3．金属氧化物属于合金。(×)
4．纯铜的硬度大于黄铜的硬度。(×)
INCLUDEPICTURE "知识点二.TIF" INCLUDEPICTURE "知识点二.TIF" \* MERGEFORMAT 金属的化学性质
1．与氧气反应
(1)规律：金属＋氧气→金属氧化物。
(2)常见金属与氧气反应的比较。
反应条件 金属 现象 化学方程式
常温下能反应 镁 打磨过的镁在空气中表面逐渐变暗 2Mg+O22MgO　
铝 打磨过的铝在空气中表面逐渐变暗 4Al+3O22Al2O3　
点燃或加热时反应 铁 在氧气中点燃后能剧烈燃烧,　火星四射　,　生成黑色固体　,放出大量的热 3Fe+2O2Fe3O4　
铜 在空气中加热时,表面会生成　黑色　物质 2Cu+O22CuO　
高温不反应 金 即使在高温条件下,也不与氧气反应
2.与稀盐酸、稀硫酸反应
(1)规律：金属＋酸→盐＋氢气。
(2)反应发生的条件：排在金属活动性顺序中氢前的金属与稀酸发生反应。,
(3)反应现象及化学方程式。
金属 现象 反应的化学方程式(稀盐酸/稀硫酸) 反应类型
镁 剧烈反应,产生大量气泡,溶液仍为无色 　Mg+2HCl===MgCl2+H2↑　、 　Mg+H2SO4===MgSO4+H2↑　 置换反应
锌 反应比较剧烈,产生大量气泡,溶液仍为无色 　Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑　、 　Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑　
铁 反应缓慢,有气泡生成,溶液颜色由　无色　逐渐变为　浅绿色　 　Fe+2HCl===FeCl2+H2↑　、 　Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑　
铜 无现象(不反应)
3.与金属盐溶液反应
(1)规律：金属＋盐→新盐＋新金属。
(2)反应发生的条件。
①必须是活泼金属置换不活泼金属(K、Ca、Na除外)。
②反应中的盐必须溶于水。
(3)常见金属与盐的反应。
反应物 现象 化学方程式 反应类型
铁与硫酸铜溶液 铁丝表面覆盖一层紫红色的物质,溶液由蓝色逐渐变为　浅绿　色 Fe+CuSO4===Cu+FeSO4 置换反应
铝与硫酸铜溶液 铝丝表面覆盖一层紫红色的物质,溶液由　蓝　色逐渐变为　无　色 2Al+3CuSO4===Al2(SO4)3+3Cu　
铜与硝酸银溶液 铜丝表面覆盖一层　银白　色的物质,溶液由　无　色逐渐变为　蓝　色 Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag　
INCLUDEPICTURE "生活运用.TIF" INCLUDEPICTURE "生活运用.TIF" \* MERGEFORMAT
1．由于镁燃烧时发出耀眼的白光，所以可以用镁制作照明弹或烟花。
2．“真金不怕火炼”是指金的化学性质不活泼，即在高温下也不与氧气反应，利用此性质可以用灼烧的方法鉴别黄铜与黄金。
INCLUDEPICTURE "秒判正误.TIF" INCLUDEPICTURE "秒判正误.TIF" \* MERGEFORMAT
1．铁与稀盐酸反应生成FeCl3。(×)
2．FeCl2溶液呈黄色。(×)
3．稀盐酸与未打磨的铝片反应，刚开始不会产生气泡。(√)
4．金属与稀硫酸溶液发生置换反应，溶液质量一定增加。(√)
INCLUDEPICTURE "拓展迁移.TIF" INCLUDEPICTURE "拓展迁移.TIF" \* MERGEFORMAT
K、Ca、Na的金属活动性很强，与盐溶液接触时，会先和溶液中的水发生剧烈反应生成相应的氢氧化物，生成物再与该盐溶液反应，所以K、Ca、Na不能将盐溶液中的金属置换出来。
INCLUDEPICTURE "生活运用.TIF" INCLUDEPICTURE "生活运用.TIF" \* MERGEFORMAT
为什么波尔多液不能存放在铁桶中？
提示：波尔多液主要成分是硫酸铜和氢氧化钙，铁和硫酸铜会发生置换反应。
INCLUDEPICTURE "易错点拨.TIF" INCLUDEPICTURE "易错点拨.TIF" \* MERGEFORMAT
铁与稀盐酸和稀硫酸反应生成的铁的化合物中，铁的化合价为＋2价。含有
Fe2＋的FeSO4溶液和FeCl2溶液为浅绿色。
INCLUDEPICTURE "知识点三.TIF" INCLUDEPICTURE "知识点三.TIF" \* MERGEFORMAT 金属活动性顺序
1．金属活动性顺序
2．意义
在金属活动性顺序里：
(1)金属的位置越靠前，它的活动性越强。
(2)位于__氢__前面的金属能置换出酸中的__氢__。
(3)__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(K、Ca、Na除外)。
3．应用
INCLUDEPICTURE "秒判正误.TIF" INCLUDEPICTURE "秒判正误.TIF" \* MERGEFORMAT
1．金属活动性顺序表中位置越靠前越容易冶炼。(×)
2．CuCl2可以用金属铜与稀盐酸反应制得。(×)
3．金属与酸和盐溶液的置换反应遵循“氢前可换氢”“前金换后金”的规律。(√)
INCLUDEPICTURE "知识点四.TIF" INCLUDEPICTURE "知识点四.TIF" \* MERGEFORMAT 金属资源的利用和保护
1.金属资源在自然界中的存在形式
地球上的金属资源主要存在于地壳和海洋中。除少数很不活泼的金属，如金、银等以单质的形式存在，其他金属都是以化合物的形式存在。
2．常见金属矿石及其主要成分
矿石种类 铁矿石 铝矿石 铜矿石
磁铁矿 赤铁矿 铝土矿 孔雀石 黄铜矿
主要成分 Fe3O4 Fe2O3 Al2O3 Cu2(OH)2CO3 CuFeS2
3.一氧化碳还原氧化铁的实验探究(见【实验突破·深挖掘】)
4．金属的锈蚀与防护
(1)钢铁锈蚀的原因
铁制品的锈蚀过程，实际上是铁与空气中的__氧气__和__水__等发生化学反应的过程。
(2)铁生锈条件的探究(见【实验突破·深挖掘】)
(3)除锈的方法
铁锈一般用酸(常用稀盐酸或稀硫酸)除去：
稀盐酸除锈的化学方程式为__Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O__
稀硫酸除锈的化学方程式为__Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O__
(4)防止铁生锈的方法
①原理：隔绝空气(或氧气)和水。
(5)金属资源的保护和利用
①保护金属资源的重要性：金属资源是有限的，废旧金属的随意丢弃，不仅会造成资源浪费，还会造成环境污染。
②保护金属资源的有效途径：防止金属锈蚀；废旧金属回收利用；有计划、合理地开采矿物，严禁乱采滥挖；寻找金属的代用品。
INCLUDEPICTURE "拓展迁移.TIF" INCLUDEPICTURE "拓展迁移.TIF" \* MERGEFORMAT
1．铁锈的主要成分是氧化铁(Fe2O3)，颜色为红色，具有疏松多孔的结构，易吸水，所以铁制品表面的锈如果不及时除去，会加快生锈的速度。
2．高温时或在盐水环境中，铁生锈的速度会加快。用过的菜刀或炒完菜的铁锅上的水没擦干净，过一晚上会生锈，就是这个缘故。
INCLUDEPICTURE "典例研析·明考向.TIF" INCLUDEPICTURE "典例研析·明考向.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "考点一.TIF" INCLUDEPICTURE "考点一.TIF" \* MERGEFORMAT 金属活动性顺序及其应用
类型1　设计实验验证金属活动性顺序
【典例1】(2020·乐山中考)某同学参加实验操作考试，为验证镁、锌、铜三种金属的活动性顺序，他设计了以下四种实验方案，其中能达到目的的是(D)
A．将镁片、锌片分别放入Cu(NO3)2溶液中
B．将锌片、铜片分别放入Mg(NO3)2溶液中
C．将镁片分别放入Zn(NO3)2溶液、Cu(NO3)2溶液中
D．将镁片、锌片、铜片分别放入稀盐酸中
　 INCLUDEPICTURE "考题追问.TIF" INCLUDEPICTURE "考题追问.TIF" \* MERGEFORMAT
判断下列说法是否正确。
E．滤渣中只含有Ag时，滤液一定呈蓝色(√)
F．滤渣中含有Cu和Ag时，滤液一定呈无色(×)
G．滤渣中含有Zn时，滤液中的溶质只有Zn(NO3)2(√)
H．滤渣中含有Cu时，滤液中的溶质一定没有AgNO3(√)
　 INCLUDEPICTURE "答题指导.TIF" INCLUDEPICTURE "答题指导.TIF" \* MERGEFORMAT
设计实验验证金属活动性的方法
(1)两种金属的验证
①能否与酸反应或反应剧烈程度；
②将一种金属放入另一种金属的盐溶液，看能否置换。
(2)三种金属的验证
验证三种金属的活动性顺序常采用“中间开花”的方法。具体方法如下：
①“两金夹一盐”：选用三种金属中活动性位于两端的金属，以及活动性介于两种金属之间金属的溶液作为试剂。根据两种金属单质与盐溶液反应的情况判断。
②“两盐夹一金”：选用三种金属中活动性位于中间的金属，以及另外两种金属的盐溶液作为试剂。根据金属分别与另外两种盐溶液反应的情况判断。
类型2　反应后滤液、滤渣成分的判断
【典例2】(2020·济宁中考)向AgNO3、Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的锌粉，充分反应，过滤。下面对反应结果的判断，不正确的是(D)
A．若反应后溶液为蓝色，滤渣中一定不含有Zn
B．若反应后溶液为蓝色，滤渣中一定含有Ag，可能含有Cu
C．若反应后溶液为无色，滤渣中一定含有Ag和Cu
D．若反应后溶液为无色，滤渣中一定不含有Zn
INCLUDEPICTURE "答题指导.TIF" INCLUDEPICTURE "答题指导.TIF" \* MERGEFORMAT (1)一种金属与多种金属的盐溶液反应和多种金属与一种金属的盐溶液反应时按照优先反应原则(即活动性顺序表中“远距离先发生”规律)进行判断。如本题Zn先与AgNO3溶液反应，再与Cu(NO3)2溶液反应。
(2)反应后滤渣、滤液成分的分析(以本题为例)：
INCLUDEPICTURE "考点二.TIF" INCLUDEPICTURE "考点二.TIF" \* MERGEFORMAT 金属与酸反应的坐标曲线题
【典例3】等质量的Zn、Al粉末分别与足量稀盐酸进行反应，生成H2的质量与反应时间的关系如图所示，下列说法中正确的是(A)
A.曲线a表示的是Al
B．放出H2质量：Zn＞Al
C．产生H2速率：Zn＞Al
D．产物中金属元素的化合价都是＋2
　 INCLUDEPICTURE "点亮思维.TIF" INCLUDEPICTURE "点亮思维.TIF" \* MERGEFORMAT 活泼金属与盐酸(或稀硫酸)反应的坐标图像分析
1．足量金属与等量的酸反应
图像 曲线解读
①酸等量(酸不足)、金属足量，生成氢气质量相等②反应时间越短，说明产生氢气的速度越快，化学性质越活泼，活动性：Mg＞Al＞Zn＞Fe，即曲线越陡，金属活动性越强，Mg最先被消耗完③酸反应结束前同一时间，产生氢气的质量：Mg＞Al＞Zn＞Fe
2．等质量的不同金属(金属不足)与足量的酸反应
图像 曲线解读
①完全反应，产生氢气的质量：Al＞Mg＞Fe＞Zn②同一时间，产生氢气的质量：Mg＞Al＞Zn＞Fe③金属完全反应所用时间越短，说明产生氢气的速度越快，越活泼④曲线越陡，活动性越强：Mg＞Al＞Zn＞Fe⑤只有当横坐标是时间，纵坐标是氢气的质量时，曲线越陡相应金属越活泼
当横坐标为酸的质量，纵坐标是氢气的质量时，曲线斜率相同，拐点不同，最终生成氢气的质量和上图中的①结论一致。因此，此图也可以理解为往等质量的金属中逐滴加入酸，直到过量。当酸不足时，产生的氢气由酸的质量决定，即产生的氢气相等；当酸足量时，金属的相对原子质量与金属在生成的盐中的化合价的比值越小，生成的氢气质量越多(注意，此图与反应速率无关，无法鉴别金属活动性)
INCLUDEPICTURE "实验突破·深挖掘.TIF" INCLUDEPICTURE "实验突破·深挖掘.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "实验一.TIF" INCLUDEPICTURE "实验一.TIF" \* MERGEFORMAT 一氧化碳还原氧化铁的实验探究
1．实验原理
在高温条件下，用还原剂CO将铁从铁矿石中还原出来。发生反应的化学方程式为__3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2__。
2．实验装置
注意：涉及CO的实验时要注意两个方面的问题：一要考虑其毒性(要有尾气处理)，二是要考虑其可燃性(防止点燃或加热时发生爆炸)。
3．实验步骤及操作目的
(1)连接仪器并检查装置气密性，装入药品。
(2)先通入CO，再点燃酒精喷灯给硬质玻璃管加热，目的是__排尽装置中的空气，防止CO和空气混合受热爆炸__。
(3)加热氧化铁，当固体由红色变成黑色停止加热。
(4)继续通入一氧化碳，待装置冷却至室温后停止通入CO，目的是__防止澄清石灰水倒吸、防止生成的铁在高温下重新被氧化__。
4．实验现象
玻璃管中的红棕色固体变为__黑色__；试管内澄清石灰水__变浑浊__；导管口产生__蓝色火焰__。
5．注意事项
(1)实验装置中用到澄清石灰水，作用是__检验二氧化碳__，从而证明一氧化碳和氧化铁发生反应。
(2)在澄清石灰水装置后加点燃的酒精灯的目的是__点燃未反应的一氧化碳，防止造成空气污染__。
6．实验改进
(1)装置创新——微型装置
该装置与传统装置相比，具有的优点是__节约药品、操作简便(合理即可)__。
(2)尾气处理装置的改进
①改进原因：由于澄清石灰水不能将生成的二氧化碳完全吸收，所以排出的气体是__一氧化碳和二氧化碳__的混合物，可能无法点燃。
②改进思路
方案1：通过一个密闭容器(如气球)将实验尾气收集起来(如图1)；也可用足量的NaOH溶液吸收二氧化碳，再将一氧化碳收集(如图2)。
方案2：将未反应的CO通到酒精喷灯处燃烧，为反应提供热量(如图3)，该设计的优点是__节约能源(合理即可)__。
【典例1】(2020·邵阳中考)如图是实验室模拟工业炼铁的实验装置图，下列说法不正确的是(C)
A．B处玻璃管内发生的化学反应是氧化还原反应，还原剂是CO
B．在点燃酒精喷灯前，应先通入CO气体排尽装置中的空气
C．该实验可以观察到B处固体从黑色逐渐变成红色
D．该模拟实验缺少尾气处理装置，会污染空气
　 INCLUDEPICTURE "考题追问.TIF" INCLUDEPICTURE "考题追问.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是__澄清石灰水变浑浊__；
(2)停止加热后，继续通入气体，目的是__防止生成的铁被氧化__；
(3)从环保角度考虑，请写出一种尾气处理方法__用气球收集或用酒精灯点燃__。
(4)证明生成黑色物质为铁的方法是__用磁体吸引，或取反应后所得的黑色固体滴加稀盐酸__。
INCLUDEPICTURE "变式训练.TIF" INCLUDEPICTURE "变式训练.TIF" \* MERGEFORMAT
(2021·广安中考)利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是(C)
A．反应前后Fe元素的化合价由＋2价变为0价
B．充分加热，a处固体由黑色变为红色
C．b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2
D．可用水吸收尾气中的CO
INCLUDEPICTURE "实验二.TIF" INCLUDEPICTURE "实验二.TIF" \* MERGEFORMAT 铁生锈条件的探究
1．实验原理：铁与空气中的__氧气__、__水__发生化学反应。
2．实验探究(控制变量法)
编号 实验 1 实验2 实验3
实验装置
控制变量 与__空气__、__水__同时接触 只与__水__接触 只与__空气__接触
实验现象 铁钉__生锈__，a处较b处更严重 铁钉__不生锈__ 铁钉__不生锈__
实验结论 对比实验1和2可得出铁钉生锈需要__氧气__，对比实验1和3可得出铁钉生锈需要__水__，所以铁钉生锈需要铁和__水__、__氧气__同时接触。
3.注意事项
(1)实验用的铁钉必须洁净无锈；
(2)实验中的蒸馏水必须要煮沸，其目的是__赶出溶解在水中的氧气__，保证铁钉只与水接触；
(3)环境的湿度及酸碱度等因素也影响铁的锈蚀，如酸或氯化钠的存在会加速铁的锈蚀。
【典例2】(2020·苏州中考节选)钢铁的腐蚀是重要研究课题。
【知识回顾】用如图所示实验进行铁钉腐蚀的研究。一段时间后试管A、B中铁钉几乎没有生锈，而试管C中铁钉明显锈蚀，试管D、E中铁钉严重锈蚀。
(1)由A、B、C的现象可知，铁的锈蚀是铁跟__O2、H2O__(填化学式)等物质作用的过程。
(2)试管B中使用“煮沸并迅速冷却的蒸馏水”，其目的是__除去蒸馏水中溶解的氧气且防止氧气再溶于水__。
　 INCLUDEPICTURE "考题追问.TIF" INCLUDEPICTURE "考题追问.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)实验前，必须将铁钉打磨光亮的目的是__除去铁钉表面的氧化物及污物__。
(2)实验C中，__b__处的锈蚀最为严重。
(3)设计对比实验B和C的目的是__探究氧气对铁钉锈蚀的影响__；能验证铁钉的锈蚀与水有关的实验组合是__AC__。
(4)设计D、E实验的目的是__探究溶液的酸碱性对铁锈蚀的影响__。
INCLUDEPICTURE "变式训练.TIF" INCLUDEPICTURE "变式训练.TIF" \* MERGEFORMAT
　(2020·日照中考)如图是探究铁钉锈蚀条件的4个实验，一段时间后观察现象。下列说法不正确的是(A)
A.①中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的地方是甲
B．①②对比说明铁生锈需要空气，①③对比说明铁生锈需要水
C．③中附着在棉花上的氯化钙的作用是作干燥剂
D．四个实验中，生锈最快的是④中的铁钉
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