资源简介

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必备知识
方法技巧
知识1　金属材料与金属资源
一、金属材料
1.金属材料的分类
2.金属的物理性质
在常温下,除汞呈液态外,其他金属都呈固态。通常金属都带有金属光泽,具有良好的导电性、导热性、延展性。大多数金属为银白色,金为黄色,铜为紫红色。
3.合金
⑴合金是由一种金属跟其他金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质,合金是一种混合
物。
⑵合金的硬度一般大于组成它的纯金属,熔点一般低于组成它的纯金属,抗腐蚀性一般强于组成它
的纯金属。
⑶常见的铁合金有钢和生铁,二者的主要区别是碳的含量不同,生铁的含碳量更高。
二、金属资源
1.金属冶炼
金属冶炼是把金属从化合态变为游离态的过程。用碳、一氧化碳、氢气等还原剂与金属氧化物
在高温下发生还原反应,获得金属单质。
2.铁的冶炼
⑴工业炼铁
①原料:铁矿石(赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿等)、焦炭、石灰石、空气。
②原理:C+O2 CO2
C+CO2 2CO
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2(用赤铁矿)
4CO+Fe3O4 3Fe+4CO2(用磁铁矿)
⑵实验室模拟炼铁实验装置
①现象:红棕色粉末变成黑色,澄清石灰水变浑浊,尾气燃烧火焰呈蓝色。
②操作要点:先通CO,后加热;反应完毕后,先停止加热,直到装置冷却后再停止通CO。
3.有关含杂质物质的计算
⑴先把含杂质物质的质量换算成纯净物的质量。
⑵再将纯净物的质量代入化学方程式中计算。
⑶纯净物和含杂质物质的质量换算公式:
纯净物的质量=含杂质物质的质量×a%
a%——纯净物在含杂质物质中的质量分数
4.铁的锈蚀条件及防锈的方法
⑴铁的锈蚀条件:铁与氧气和水同时接触。
⑵防锈的方法
①铁制品隔绝空气。如涂上一层保护膜(刷油漆、涂凡士林、烤蓝等)。
②铁制品隔绝水。如表面保持干燥等。
③改变铁制品的内部结构,制成合金。如制成不锈钢等。
知识2　金属的化学性质与应用
1.金属的化学性质
反应 实例 现象
金属与氧气反应 2Mg+O2 2MgO 放热,发出耀眼的白光,生成白色固体
2Cu+O2 2CuO 红色固体表面变黑
金属与盐酸、硫酸反应 Fe+2HCl FeCl2+H2↑ 产生气泡,溶液变成浅绿色
Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑ 产生气泡
金属与某些盐溶液反应 Fe+CuSO4 Cu+FeSO4 铁表面出现红色固体,溶液逐渐变绿
Cu+2AgNO3 Cu(NO3)2+2Ag 铜表面出现银白色固体,溶液逐渐变蓝
2.金属与酸、盐溶液的反应规律和反应前后的质量变化
金属+酸 盐+氢气 金属+盐 新金属+新盐
金属(金属活动性顺序中) “氢前可置换,氢后不能换” “前金换后金,后金不能换前金”(K、Ca、Na除外)
铁与酸或盐溶液发生置换反应均生成亚铁盐 酸或盐 选用稀硫酸或稀盐酸,不能用浓硫酸、硝酸,一般不用浓盐酸(易挥发) 盐必须可溶
反应后溶液质量增大,增大的质量等于反应的金属的质量减去生成的氢气的质量。如Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑,当有56 g铁参加反应时,生成2 g氢气,则溶液质量增大了56 g-2 g=54 g 金属与盐溶液反应后,溶液质量可能增大,也可能减小。如Fe+Cu-SO4 FeSO4+Cu,当有56 g 铁参加反应时,生成64 g铜,反应后溶液的质量减小了64 g-56 g=8 g
3.比较三种金属的活动性强弱(以探究Zn、Cu、Ag的金属活动性强弱为例)
【方法一】“两金夹一盐”:将活动性最强和最弱的两种金属单质分别加入活动性排在中间的金
属的可溶性盐溶液中。如选用锌片和银片分别放入CuSO4溶液中,观察到锌片表面有紫红色的固
体出现,银片表面无明显现象,证明金属活动性:Zn>Cu>Ag。
【方法二】“两盐夹一金”:将活动性排在中间的金属单质分别加入活动性最强和最弱的两种金
属的可溶性盐溶液中。如选用Zn(NO3)2溶液和AgNO3溶液,然后将铜丝分别伸入两溶液中,观察到
伸入氯化锌溶液中的铜丝无明显现象,伸入硝酸银溶液中的铜丝表面有银白色固体出现,证明金属
活动性:Zn>Cu>Ag。
【方法三】“两单一液加一酸”:先取活动性最强和居中的金属单质,再取另一种金属的盐溶液,
外加一种酸(稀盐酸或稀硫酸均可),该方法不适用于三种金属均为氢后金属的活动性强弱的比较。如先取Zn片、Cu丝和稀盐酸验证Zn和Cu的活动性顺序,然后取AgNO3溶液,将Cu丝插入其中
验证Cu和Ag的活动性顺序。
金属与盐的混合溶液反应前后滤渣、滤液成分判定
重点难点突破
例:将铁粉不断加入硝酸铜、硝酸银、硝酸锌的混合溶液中,由于锌比铁活泼,铁粉不与硝酸锌发
生反应,因此滤液中一定含有硝酸锌,滤渣中一定不含金属锌;根据“优先反应”规律(远距离先置
换),无论铁粉的量是多少,铁粉首先与硝酸银发生反应,硝酸银反应完全后,若铁粉有剩余,再与硝
酸铜发生反应。最终剩余物的成分与加入铁粉的量有关。具体分析如图:
铁粉的量(持续加入) 滤渣成分 滤液成分(不考虑水)
⑴Ag ⑵Ag ⑶Ag,Cu ⑷Ag,Cu ⑸Ag,Cu,Fe ⑴Zn2+,Fe2+,Cu2+,Ag+,NO3－
⑵Zn2+,Fe2+,Cu2+,NO3－
⑶Zn2+,Fe2+,Cu2+,NO3－
⑷Zn2+,Fe2+,NO3－
⑸Zn2+,Fe2+,NO3－
方法　金属与酸反应生成氢气的图像题的解题方法
一、氢气质量与反应时间关系图
1.等质量氢图
⑴可表示产生氢气的快慢:金属活动性越强,倾斜度越大,产生氢气越快。
⑵产生等质量氢气的情况
①足量的金属与等质量、等浓度的同种酸反应。
②酸足量,投放的金属与酸反应产生氢气的质量恰好完全相同,如将2.4 g镁、1.8 g铝、6.5 g锌、5.6 g 铁分别投入足量的稀盐酸中,充分反应后产生氢气的质量均为0.2 g。
2.等质不等价金属图
该图像表示等质量的4种金属分别与足量稀盐酸反应时,产生氢气质量与反应时间的关系。
①曲线倾斜度越大,表示反应速率越快,金属的活动性越强;
②曲线“平台”越高,表示产生的氢气越多;
③生成物中金属元素化合价相同时,相对原子质量越小,完全反应时生成氢气越多。
二、氢气质量与金属质量关系图
该图像表示向足量等浓度的稀盐酸中分别加入镁、铝、锌、铁,金属的质量与产生氢气质量的关系。
三、氢气质量与酸的质量关系图
该图像表示向等质量的镁、铝、锌、铁中分别加入等浓度的稀盐酸时,酸的质量与生成氢气质量的关系。
例　等质量的三种不同的金属X、Y、M,分别和足量的溶质质量分数相同的稀硫酸反应,生成
XSO4、YSO4、MSO4,产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示,回答:
(1)三种金属的活动性顺序由强到弱是　　　　 。
(2)三种金属的相对原子质量由大到小是　　　　 。
(3)若X代表Fe,写出它跟稀硫酸反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　 。
5·3追问
(4)所得溶液的质量由大到小的顺序是　　　　　　　　　　 。
M>Y>X
Y>X>M
Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑
M>X>Y

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