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第八单元 金属和金属材料
课题1 金属材料
一、常见金属的物理性质
1．金属材料：用 或 等制成的材料。
2．金属的物理性质
（1）金属共同的物理性质：大多数金属是 色 体，有金属 ，密度较大，熔点较高；具有优良的
性、 性、 性。
（2）少数金属的特性：铜呈 色，金呈 色；常温下汞是 体。
3．金属的用途：（性质和用途要对应）
物理性质 导电性 能够弯曲
对应的用途 制成首饰、硬币 作 制炊具、水壶 制金属丝、金属箔 制别针
物质的 在很大程度上决定了物质的用途，另外还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利以及是否容影响金属用途的因素。
二、合金
1．概念：在纯金属中加热熔合某些 或 ，制得的具有金属特征的合金。
①合金是 ；②形成合金的过程是 ；③合金各成分的 。
2．特性：合金与组成它们的纯金属的性能比较：合金的硬度一般更 ，熔点更 ，抗腐蚀性能更 。
3．铁的合金：生铁和钢主要含Fe、C，二者是含碳量不同的两种铁合金，生铁含碳量 ；钢含碳量 。注意：
“百炼成钢”的原理： （通入纯氧使生铁中的碳转化为气体而除去，降低 。）
4．钛合金：熔点 、密度 、可塑性好、易加工、机械性能好、抗腐蚀性和生物相容性好等。广泛用于火箭、导弹、航天器、通信设备和医疗等。钛合金与人体有很好的相容性，可用于制造 。钛镍合金具有形状记忆效应，用于制成 。
课题2 金属的化学性质
一、金属的化学性质
1.金属与氧气的反应
金属＋氧气→金属氧化物 (化合反应)
金属 反应难易程度 反应的化学方程式 实验现象
镁 常温下表面形成氧化膜 镁条在空气中燃烧发出耀眼白光，生成 固体；
铝 表面形成氧化膜
铁 常温下几乎不与氧气反应，但在高温时能与氧气反应 铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成 固体；
铜 红色的铜丝加热后 。
金 即使在高温时也不与氧气反应（“真金不怕火炼”） 不反应
结论：金属的活动性： 比较活泼， 次之， 最不活泼。
铝具有很好的抗腐蚀性能原因：铝与空气中氧气反应，表面生成一层 ，从而阻止铝进一步氧化。
2.金属与酸反应
活泼金属＋酸→金属化合物＋氢气 (置换反应)
（1）反应条件：①金属必须是 ；②酸只能是 。
（2）实验探究：镁、锌、铁、铜与稀盐酸或稀硫酸反应
注意：实验前用 ，除去镁、铁等金属表面的 ，便于金属与酸接触反应。
反应物 现象 化学方程式
稀盐酸 稀硫酸
镁 固体逐渐溶解，
锌 固体逐渐溶解，产生
铁 ，固体逐渐溶解，溶液由无色逐渐变为 色
铜 无明显现象 不反应 不反应
实验结论： 。
根据金属与酸混合时是否有氢气产生将金属分为两类： 和 ；
铁与稀盐酸和稀硫酸反应生成的铁的化合物中，铁化合价为 。含有Fe2＋的溶液为 ，如 。
3. 金属与金属化合物溶液反应
金属＋金属化合物→新金属＋新金属化合物 (置换反应)
（1）反应条件：
①参加反应的金属活动性必须强于金属化合物中金属的活动性；
②金属化合物必须是溶液；
③K、Ca、Na除外。
（2）实验探究
实验 铁钉+硫酸铜溶液 铝丝+硫酸铜溶液 铜丝+硝酸银溶液
现象 铁表面有 色固体产生，溶液由 色逐渐变为 色。 铝表面有 色固体产生，溶液由 色逐渐变为 色。 铜表面有 色固体产生，溶液由 色逐渐变为 色。
化学方程式
活动性比较
归纳小结：通过金属与金属化合物溶液是否反应可以判断 。能反应则强，不能反应则弱。
4. 置换反应
（1）概念：由 与 反应，生成 与 的反应。
（2）特点：反应物和生成物都是 种，且均为一种 和一种 。
（3）通式： 属于基本反应类型之一。
（4）常见的置换反应：
①金属+酸→
②金属+金属化合物→
③C+金属氧化物→
④H2+金属氧化物→金属单质+H2O
（注意：CO+金属氧化物→金属单质+CO2 该反应 置换反应）
二、金属活动性顺序
1. 常见金属在溶液中的活动性顺序：
钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅 (氢) 铜 汞 银 铂 金
谐音记忆：嫁给那美女，身体细纤轻，统共一百斤。
2. 金属活动性顺序表的应用
（1）判断不同金属的活动性强弱： 。
（2）判断金属能否与酸反应：位于 。
（3）判断金属能否与金属化合物溶液反应：位于 。
课题3 金属资源的利用和保护
一、金属矿物
1． 化学性质很不活泼，以 形式存在；其余金属都以 形式存在。
2．大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在。
3．常见金属矿石的主要成分
金属矿石 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 赤铜矿 金红石 软锰矿
主要成分 Cu2O TiO2 MnO2
3．人类每年要从有开采价值的金属矿石中提炼大量的金属，其中，提炼量最大的是 。
二、铁的冶炼
1．古代炼铁： 时期，我国已生产和使用铁器；《天工开物》有古代炼铁的记载。
2．工业炼铁
主要原理 一氧化碳与氧化铁反应
化学方程式
设备
原料 、 、 、热空气
各原料的作用 赤铁矿石 提供
焦炭 ① ；②
石灰石
热空气 提供焦炭燃烧所需的氧气
炉内反应 依次为： ； ；Fe2O3 + 3CO 2Fe+3CO2。
高炉气体 主要成分 等；收集后集中处理。
处理方法
3．炼铁的相关计算
（1）纯度 = ×100%；如：赤铁矿石中Fe2O3的质量分数=
（2）纯物质的质量=不纯物质的质量×纯度；
如：Fe2O3的质量= 的质量× ；
Fe的质量= 的质量×
= 的质量×（1- ）
（3）不纯物质的质量=纯物质的质量÷纯度
的质量=纯铁的质量÷
= 的质量÷（1- ）
4．拓展提升：
实验室用一氧化碳还原氧化铁的实验
（1）实验步骤：①检查装置 ；②装入药品并固定装置；③通入CO并 ；④排尽装置内的空气后，点燃酒精喷灯给氧化铁加热；⑤当玻璃管内的 时，停止加热；⑥等装置冷却后，停止通CO，熄灭酒精灯。
（2）实验现象：玻璃管中红棕色粉末逐渐变为 色；澄清石灰水 ；尾气燃烧时产生 。
（2）有关的化学方程式：
①硬质玻璃管中： 。
②试管中： 。
③尾气处理： 。
三、金属资源保护
1 ．探究铁制品锈蚀条件的实验
控制变量做对比实验
实验一 实验二 实验三
实验设计 铁钉与 和 同时接触 铁钉只与 且 的蒸馏水接触 铁钉只与 的空气接触
实验现象 （水面附近 ）
实验分析 对比实验一和实验二，可知铁生锈需要与 接触；对比实验一和实验三，可知铁生锈需要与 接触。
实验结论 铁生锈的条件是：铁与 和 同时接触。
备注 （1）蒸馏水煮沸并迅速冷却的目的是 ；（2）植物油的作用是 ；（3）氯化钙具有吸水性，作用是 ，保持空气干燥。
2．铁锈的主要成分是 ，颜色为 。铁锈的结构很 ，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，铁制品会完全被腐蚀。
3．防止铁生锈
（1）原理：隔绝 ；隔绝
（2）方法：
①保持 ；
②在铁制品表面覆盖 ；如 、 、搪瓷、镀锌、浸塑、烤蓝等。
③制成合金。如不锈钢。
4．保护金属资源的有效途径：
防止 ； ；有计划、合理地开采金属矿物；寻找金属的替代品。
易错点01：误认为大多数金属的颜色银白色与白色是一样的 。
在银白色与白色是两种不同的颜色，大多数金属是银白色，不是白色。
易错点02：误认为金属制品是纯金属制成的。
日常生活中接触到的金属制品大多数是合金，纯金属制品较少。
易错点03：误认为铁都是银白色的 。
铁粉黑色，铁片、铁块为银白色。
易错点04：误以为形成合金的过程是化学变化
合金是一种金属与其他金属或非金属一起熔合而成的具有金属属性的混合物，形成合金的过程没有生成新物质，是物理变化。
易错点05：误以为铁与稀盐酸和稀硫酸反应生成氯化铁和硫酸铁。
铁与稀盐酸和稀硫酸反应生成氯化亚铁和硫酸亚铁，铁化合价为＋2价。
易错点06：误以为一氧化碳与金属氧化物的反应是置换反应。
“CO+金属氧化物→金属单质+CO2”不是置换反应，也不属于其他任何一种基本反应类型。
易错点07：误以为验证金属活动性顺序时，可选择+3价的铁的化合物。
设计实验验证金属活动性顺序时，铁的化合物溶液只能选择+2价的铁的化合物溶液，如氯化亚铁溶液、硫酸亚铁溶液、硝酸亚铁溶液。
易错点08：分不清金属化合物溶液的颜色
含有Fe2＋的溶液为浅绿色，如氯化亚铁和硫酸亚铁的溶液均为浅绿色。
含有Fe3＋的溶液为黄色，如氯化铁和硫酸铁的溶液均为浅绿色。
含有Cu2＋的溶液为蓝色，如氯化铜和硫酸铜的溶液均为蓝色。
易错点09：误以为金属与金属化合物反应只要考虑金属活动性
金属与金属化合物反应，有三个条件：钾钙钠除外；金属必须比金属化合物中的金属活动性强；金属化合物必须是溶液。
易错点10：误以为铁制品生锈后铁锈有保护作用
铁锈结构疏松，且易吸水。铁锈不仅不能阻碍里面的铁继续氧化，没有保护作用，而且还因其疏松多孔的结构，更易吸水，加快生锈的速度。
方法01 判断金属材料
【解题通法】金属材料包括纯金属和合金，金属的化合物和金属矿物都不是金属材料。
【典型例题】汉字是中华文化传承的标志。下列不同历史时期汉字载体中属于金属材料的是
A．龟甲 B．铜鼎
C．竹简 D．石刻
方法02 金属的物理性质与用途及其对应关系
【解题通法】性质决定用途，金属的用途一般取决于其性质，但也与价格、资源以及对环境的污染等影响。
【典型例题】用有关金属的性质填空。
(1)用铜作火锅，利用了铜的延展性和 性。
(2)用金属钨做白炽灯的灯丝，这是利用了钨的 。
(3)铝能制成很薄的铝箔，这是利用了铝的 。
方法03 合金的特征
【解题通法】合金与组成它的纯金属相比，有以下特征：熔点低、硬度和强度大、抗腐蚀性强。
【典型例题】下列合金(金属)的比较，不正确的是
A．含碳量：生铁＞钢 B．抗腐蚀性：青铜＞铜
C．硬度：生铁＞纯铁 D．熔点：焊锡＞锡
方法04 金属与氧气的反应的判断
【解题通法】镁和铝常温下表面能形成氧化膜。镁在空气中燃烧，发出耀眼的白光；铝表面的致密的氧化膜阻止铝继续与氧气反应，故铝有很好的抗腐蚀性能；铁丝在空气中不能燃烧，在氧气中燃烧生成黑色固体；铜在空气中加热生成黑色的氧化铜；金不能与氧气反应。
【典型例题】下列实验现象描述正确的是
A．镁在空气中燃烧发出耀眼白光，放出大量热，生成黑色固体
B．纯净的氢气在空气中安静燃烧，产生淡蓝色火焰
C．红磷在氧气中剧烈燃烧，产生大量白雾
D．铜在空气中加热生成氧化铜
方法05 金属与酸反应图像的分析
【解题通法】金属与酸反应的图像题（横轴为反应时间，纵轴为生成氢气的质量）分析方法：
1．看斜线的坡度：坡度越大，完全反应所需时间越短，金属活动性越强。
2．看斜线拐点的高度：拐点越高，生成氢气的质量越大。
3．根据等质量金属与足量酸反应时，生成氢气的质量m(H2)＝m(金属) ×金属元素的化合价相对原子质量，判断金属相对原子质量的大小关系。
【典型例题】现有质量相等的甲、乙、丙三种金属，分别放入三份同体积、同浓度的足量稀硫酸中，生成氢气的质量与时间的关系如图所示（已知甲、乙、丙在生成物中均显+2价）。则下列说法错误的是
A．完全反应所需时间：丙＞甲＞乙 B．生成氢气的质量：甲＞乙＞丙
C．相对原子质量：乙＞丙＞甲 D．消耗硫酸的质量：甲＞乙＞丙
方法06 金属活动性顺序的应用
【解题通法】①判断金属活动性的强弱：金属的位置越靠前，它的活动性就越强。（前强后弱）
②判断金属与酸的置换反应能否发生：位于氢前面的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢。（氢前换氢）
③判断金属与其他金属化合物溶液的置换反应能否发生：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。（强置换弱）
【典型例题】有甲、乙、丙三种金属，将乙和丙分别浸入稀硫酸中，乙溶解而丙不溶；若将丙浸入甲的硝酸盐溶液中，则析出甲，这三种金属的活动性由强到弱的顺序是
A．甲＞乙＞丙 B．甲＞丙＞乙 C．乙＞甲＞丙 D．乙＞丙＞甲
方法07 设计实验验证金属活动性顺序
【解题通法】三种金属活动性顺序验证：两金夹盐（两边金属加中间盐溶液）、两盐夹金（两边的盐溶液加中间金属）
【典型例题】小明同学要探究锌、铁、铜的金属活动性顺序，他做了如下实验，其中不能达到预期目的的是
A．将锌片、铜片分别投入足量的硫酸亚铁溶液中，观察现象
B．将铁片分别投入足量的硫酸锌和硫酸铜溶液中，观察现象
C．将锌片、铁片、铜片分别投入足量的稀盐酸中，观察现象
D．将锌片、铁片分别投入足量的硫酸铜溶液中，观察现象
方法08 滤渣滤液的判断
【解题通法】 “远距离置换原则”：在金属活动性顺序中两种金属距离越远越先反应。
一种金属和多种盐的混合溶液反应：金属先和最不活泼金属的盐溶液反应；滤渣中一定含有最不活泼金属。多种金属与一种盐溶液反应：最活泼的金属先和盐溶液反应。无论哪种情况，滤渣中一定含有最不活泼的金属，滤液中一定含有最活泼金属的盐溶液，滤渣和滤液中不能含有相互反应的物质（即滤渣中的金属不能排在滤液中金属之前）。
【典型例题】将一定质量的锌粉、铁粉的混合物加入到CuSO4溶液中，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液，下列有关分析错误的是
A．若滤液为无色，则可以证明锌的金属活动性大于铜
B．若滤液为有色溶液，则滤液中至少含有2种金属离子
C．若向滤渣中加入稀盐酸没有气泡产生，则滤液中可能含有3种金属化合物
D．若向滤渣中加入稀盐酸有气泡产生，则滤渣中一定含有铜、铁、锌
方法09 铁的冶炼
【解题通法】设备：高炉。原料及作用：赤铁矿石提供铁元素；焦炭燃烧提供热量并产生还原剂一氧化碳；石灰石将矿石中二氧化硅转变为炉渣；热空气提供氧气。产品是生铁，属于混合物。
【典型例题】工业上把铁矿石、焦炭和石灰石一起投入高炉内，从下方通入热空气，最后得到生铁。下列说法中，正确的是
A．矿石中含铁元素就可用作炼铁原料 B．焦炭只起为反应提供还原剂的作用
C．所得生铁的含碳量在2%~4.3%范围 D．高炉炼铁过程中，所用赤铁矿石的主要成分是
方法10 探究铁生锈的条件
【解题通法】铁生锈是与空气中的氧气和水共同作用，设计实验是注意控制变量做对比实验。
【典型例题】下列相关“铁制品锈蚀的条件”的探究实验的说法中，错误的是
A．试管中的蒸馏水可以用自来水代替
B．实验前要用砂纸将铁钉打磨干净
C．此实验中使用氯化钙的作用是吸收水蒸气
D．图中左侧的铁钉生锈
方法11 防止铁生锈的方法
【解题通法】防止铁生锈就是隔绝空气和水。保持表面的洁净和干燥；覆盖保护膜；制成不锈钢等。
【典型例题】下列防止金属生锈的方法中，与其它三种方法的原理不同的是
A．表面涂油 B．表面刷漆 C．覆盖塑料膜 D．制成合金
方法12 金属冶炼的计算
【解题通法】纯净物质量=混合物质量×混合物中纯净物的质量分数；
【典型例题】工业上用赤铁矿石(主要成分是)冶炼生铁。现有800t含氧化铁80%的赤铁矿石。求：该矿石能冶炼出含杂质4%的生铁的质量。(计算结果精确到0.1)
答案和解析
课题1 金属材料
一、常见金属的物理性质
1．金属材料：用纯金属或合金等制成的材料。
2．金属的物理性质
（1）金属共同的物理性质：大多数金属是银白色固体，有金属光泽，密度较大，熔点较高；具有优良的导电性、导热性、延展性。
（2）少数金属的特性：铜呈红色，金呈黄色；常温下汞是液体。
3．金属的用途：（性质和用途要对应）
物理性质 有金属光泽 导电性 导热性 延展性 能够弯曲
对应的用途 制成首饰、硬币 作导线 制炊具、水壶 制金属丝、金属箔 制别针
物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，另外还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利以及是否容影响金属用途的因素。
二、合金
1．概念：在纯金属中加热熔合某些金属或非金属，制得的具有金属特征的合金。
①合金是混合物 ；②形成合金的过程是物理变化 ；③合金各成分的化学性质不变。
2．特性：合金与组成它们的纯金属的性能比较：合金的硬度一般更大，熔点更低，抗腐蚀性能更好。
3．铁的合金：生铁和钢主要含Fe、C，二者是含碳量不同的两种铁合金，生铁含碳量2%～4.3%；钢含碳量0.03%～2%。注意：
“百炼成钢”的原理：C+O2 ( http: / / img.blog. / photo / dFjKCQJGnS0mJrrkO4QY7Q== / 5149584698922270759.jpg )CO2（通入纯氧使生铁中的碳转化为气体而除去，降低含碳量。）
4．钛合金：熔点高、密度小、可塑性好、易加工、机械性能好、抗腐蚀性和生物相容性好等。广泛用于火箭、导弹、航天器、通信设备和医疗等。钛合金与人体有很好的相容性，可用于制造人造骨。钛镍合金具有形状记忆效应，用于制成人造卫星天线。
课题2 金属的化学性质
一、金属的化学性质
1.金属与氧气的反应
金属＋氧气→金属氧化物 (化合反应)
金属 反应难易程度 反应的化学方程式 实验现象
镁 常温下表面形成氧化膜 2Mg+O2=2MgO 镁条在空气中燃烧发出耀眼白光，生成白色固体；
铝 4Al+3O2=2Al2O3 表面形成氧化膜
铁 常温下几乎不与氧气反应，但在高温时能与氧气反应 3Fe+2O2Fe3O4 铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体；
铜 2Cu+O22CuO 红色的铜丝加热后变黑。
金 即使在高温时也不与氧气反应（“真金不怕火炼”） 不反应 不反应
结论：金属的活动性：镁、铝比较活泼，铁、铜次之，金最不活泼。
铝具有很好的抗腐蚀性能原因：铝与空气中氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化。
2.金属与酸反应
活泼金属＋酸→金属化合物＋氢气 (置换反应)
（1）反应条件：①金属必须是H前金属；②酸只能是盐酸或稀硫酸。
（2）实验探究：镁、锌、铁、铜与稀盐酸或稀硫酸反应
注意：实验前用砂纸打磨金属，除去镁、铁等金属表面的氧化膜，便于金属与酸接触反应。
反应物 现象 化学方程式
稀盐酸 稀硫酸
镁 固体逐渐溶解，快速产生大量气泡 Mg+2HCl=MgCl2+H2↑； Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
锌 固体逐渐溶解，产生大量气泡 Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑； Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
铁 缓慢产生气泡，固体逐渐溶解，溶液由无色逐渐变为浅绿色 Fe+2HCl=FeCl2+H2↑； Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
铜 无明显现象 不反应 不反应
实验结论：镁、锌、铁的金属活动性比铜强。
根据金属与酸混合时是否有氢气产生将金属分为两类：活泼金属和不活泼金属；
铁与稀盐酸和稀硫酸反应生成的铁的化合物中，铁化合价为＋2价。含有Fe2＋的溶液为浅绿色，如硫酸亚铁和氯化亚铁。
3. 金属与金属化合物溶液反应
金属＋金属化合物→新金属＋新金属化合物 (置换反应)
（1）反应条件：
①参加反应的金属活动性必须强于金属化合物中金属的活动性；
②金属化合物必须是溶液；
③K、Ca、Na除外。
（2）实验探究
实验 铁钉+硫酸铜溶液 铝丝+硫酸铜溶液 铜丝+硝酸银溶液
现象 铁表面有红色固体产生，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色。 铝表面有红色固体产生，溶液由蓝色逐渐变为无色。 铜表面有银白色固体产生，溶液由无色逐渐变为蓝色。
化学方程式 Fe+CuSO4 =Cu+FeSO4 2Al+3CuSO4 =Al2(SO4)3 +3Cu Cu+2AgNO3 =2Ag+Cu(NO3)2
活动性比较 铁>铜 铝＞铜 铜＞银
归纳小结：通过金属与金属化合物溶液是否反应可以判断金属的活动性强弱。能反应则强，不能反应则弱。
4. 置换反应
（1）概念：由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：反应物和生成物都是两种，且均为一种单质和一种化合物。
（3）通式：A+BC→AC+B属于基本反应类型之一。
（4）常见的置换反应：
①金属+酸→金属化合物+H2
②金属+金属化合物→另一金属+另一金属化合物
③C+金属氧化物→金属单质+CO2
④H2+金属氧化物→金属单质+H2O
（注意：CO+金属氧化物→金属单质+CO2 该反应不属于置换反应）
二、金属活动性顺序
1. 常见金属在溶液中的活动性顺序：
钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅 (氢) 铜 汞 银 铂 金
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au
谐音记忆：嫁给那美女，身体细纤轻，统共一百斤。
2. 金属活动性顺序表的应用
（1）判断不同金属的活动性强弱：金属的位置越靠前，活动性越强。
（2）判断金属能否与酸反应：位于氢之前的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢元素。
（3）判断金属能否与金属化合物溶液反应：位于前面的金属能把位于后面的金属从其化合物的溶液里置换出来。
课题3 金属资源的利用和保护
一、金属矿物
1．金、银化学性质很不活泼，以单质形式存在；其余金属都以化合物形式存在。
2．大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在。
3．常见金属矿石的主要成分
金属矿石 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 赤铜矿 金红石 软锰矿
主要成分 Fe2O3 Fe3O4 Al2O3 Cu2O TiO2 MnO2
3．人类每年要从有开采价值的金属矿石中提炼大量的金属，其中，提炼量最大的是铁。
二、铁的冶炼
1．古代炼铁：春秋时期，我国已生产和使用铁器；《天工开物》有古代炼铁的记载。
2．工业炼铁
主要原理 一氧化碳与氧化铁反应
化学方程式 Fe2O3 + 3CO 2Fe+3CO2
设备 高炉
原料 赤铁矿石、焦炭、石灰石、热空气
各原料的作用 赤铁矿石 提供铁元素
焦炭 ①燃烧放热，提供高温环境，维持炉温；②提供还原剂CO
石灰石 将矿石中的二氧化硅转化成炉渣
热空气 提供焦炭燃烧所需的氧气
炉内反应 由下而上依次为：C+O2 CO2；CO2+C2CO；Fe2O3 + 3CO 2Fe+3CO2。
高炉气体 主要成分 N2、CO、CO2等；收集后集中处理。
处理方法
3．炼铁的相关计算
（1）纯度 = ×100%；如：赤铁矿石中Fe2O3的质量分数=×100%；
（2）纯物质的质量=不纯物质的质量×纯度；
如：Fe2O3的质量=赤铁矿石的质量×赤铁矿石中Fe2O3的质量分数；
Fe的质量=生铁的质量×生铁中Fe的质量分数
=生铁的质量×（1-生铁中杂质的质量分数）
（3）不纯物质的质量=纯物质的质量÷纯度
生铁的质量=纯铁的质量÷生铁中Fe的质量分数
=生铁的质量÷（1-生铁中杂质的质量分数）
4．拓展提升：
实验室用一氧化碳还原氧化铁的实验
（1）实验步骤：①检查装置气密性；②装入药品并固定装置；③通入CO并点燃酒精灯；④排尽装置内的空气后，点燃酒精喷灯给氧化铁加热；⑤当玻璃管内的红棕色粉末变为黑色时，停止加热；⑥等装置冷却后，停止通CO，熄灭酒精灯。
（2）实验现象：玻璃管中红棕色粉末逐渐变为黑色；澄清石灰水变浑浊；尾气燃烧时产生蓝色火焰。
（2）有关的化学方程式：
①硬质玻璃管中：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
②试管中：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。
③尾气处理：2CO+O22CO2。
三、金属资源保护
1 ．探究铁制品锈蚀条件的实验
控制变量做对比实验
实验一 实验二 实验三
实验设计 铁钉与空气和水同时接触 铁钉只与煮沸且迅速冷却的蒸馏水接触 铁钉只与干燥的空气接触
实验现象 生锈（水面附近生锈更严重） 不生锈 不生锈
实验分析 对比实验一和实验二，可知铁生锈需要与氧气接触；对比实验一和实验三，可知铁生锈需要与水接触。
实验结论 铁生锈的条件是：铁与氧气和水同时接触。
备注 （1）蒸馏水煮沸并迅速冷却的目的是除去水中溶解的氧气；（2）植物油的作用是隔绝氧气；（3）氯化钙具有吸水性，作用是吸收水分，保持空气干燥。
2．铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，颜色为红棕色。铁锈的结构很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，铁制品会完全被腐蚀。
3．防止铁生锈
（1）原理：隔绝氧气；隔绝水
（2）方法：
①保持表面的洁净和干燥；
②在铁制品表面覆盖保护膜；如喷漆、涂油、搪瓷、镀锌、浸塑、烤蓝等。
③制成合金。如不锈钢。
4．保护金属资源的有效途径：
防止金属腐蚀；回收利用废旧金属；有计划、合理地开采金属矿物；寻找金属的替代品。
易错点01：误认为大多数金属的颜色银白色与白色是一样的 。
在银白色与白色是两种不同的颜色，大多数金属是银白色，不是白色。
易错点02：误认为金属制品是纯金属制成的。
日常生活中接触到的金属制品大多数是合金，纯金属制品较少。
易错点03：误认为铁都是银白色的 。
铁粉黑色，铁片、铁块为银白色。
易错点04：误以为形成合金的过程是化学变化
合金是一种金属与其他金属或非金属一起熔合而成的具有金属属性的混合物，形成合金的过程没有生成新物质，是物理变化。
易错点05：误以为铁与稀盐酸和稀硫酸反应生成氯化铁和硫酸铁。
铁与稀盐酸和稀硫酸反应生成氯化亚铁和硫酸亚铁，铁化合价为＋2价。
易错点06：误以为一氧化碳与金属氧化物的反应是置换反应。
“CO+金属氧化物→金属单质+CO2”不是置换反应，也不属于其他任何一种基本反应类型。
易错点07：误以为验证金属活动性顺序时，可选择+3价的铁的化合物。
设计实验验证金属活动性顺序时，铁的化合物溶液只能选择+2价的铁的化合物溶液，如氯化亚铁溶液、硫酸亚铁溶液、硝酸亚铁溶液。
易错点08：分不清金属化合物溶液的颜色
含有Fe2＋的溶液为浅绿色，如氯化亚铁和硫酸亚铁的溶液均为浅绿色。
含有Fe3＋的溶液为黄色，如氯化铁和硫酸铁的溶液均为浅绿色。
含有Cu2＋的溶液为蓝色，如氯化铜和硫酸铜的溶液均为蓝色。
易错点09：误以为金属与金属化合物反应只要考虑金属活动性
金属与金属化合物反应，有三个条件：钾钙钠除外；金属必须比金属化合物中的金属活动性强；金属化合物必须是溶液。
易错点10：误以为铁制品生锈后铁锈有保护作用
铁锈结构疏松，且易吸水。铁锈不仅不能阻碍里面的铁继续氧化，没有保护作用，而且还因其疏松多孔的结构，更易吸水，加快生锈的速度。
方法01 判断金属材料
【解题通法】金属材料包括纯金属和合金，金属的化合物和金属矿物都不是金属材料。
【典型例题】汉字是中华文化传承的标志。下列不同历史时期汉字载体中属于金属材料的是
A．龟甲 B．铜鼎
C．竹简 D．石刻
【答案】B
【分析】金属材料包括纯金属和合金；
【详解】A.金属材料包括纯金属和合金，龟甲主要成分含胶质、脂肪即钙盐等，不属于金属材料，故A错误；
B.青铜器为合金，属于金属材料，故B正确；
C.竹简主要成分是纤维素，属于天然有机高分子材料，不属于金属材料，故C错误；
D.石刻材料主要包括花岗岩、大理石、青石、汉白玉等天然石材，不属于金属材料，故D错误。
故选：B。
方法02 金属的物理性质与用途及其对应关系
【解题通法】性质决定用途，金属的用途一般取决于其性质，但也与价格、资源以及对环境的污染等影响。
【典型例题】用有关金属的性质填空。
(1)用铜作火锅，利用了铜的延展性和 性。
(2)用金属钨做白炽灯的灯丝，这是利用了钨的 。
(3)铝能制成很薄的铝箔，这是利用了铝的 。
【答案】(1)导热
(2)熔点高
(3)延展性
【详解】（1）铜作为金属，具有良好的导热性，因此适合用于需要传热的火锅
（2）白炽灯工作时灯丝温度极高，钨的熔点极高（约3410℃），不易熔化，因此适合用作灯丝。
（3）铝能被压成薄片（铝箔），说明其延展性优异。
方法03 合金的特征
【解题通法】合金与组成它的纯金属相比，有以下特征：熔点低、硬度和强度大、抗腐蚀性强。
【典型例题】下列合金(金属)的比较，不正确的是
A．含碳量：生铁＞钢 B．抗腐蚀性：青铜＞铜
C．硬度：生铁＞纯铁 D．熔点：焊锡＞锡
【答案】D
【详解】A、生铁和钢都是铁的合金，生铁中的含碳量在2%～4.3%之间，钢的含碳量在0.03～2%之间，则含碳量：生铁＞钢，故选项说法正确。
B、合金比组成成分金属的抗腐蚀性强，青铜是铜锡合金，则抗腐蚀性：青铜＞铜，故选项说法正确。
C、合金的硬度比组成的纯金属的硬度大，生铁是铁的合金，则硬度：生铁＞纯铁，故选项说法正确。
D、合金的熔点比组成的纯金属的熔点低，焊锡是锡和铅的合金，则熔点：焊锡＜锡，故选项说法不正确。
故选D。
方法04 金属与氧气的反应的判断
【解题通法】镁和铝常温下表面能形成氧化膜。镁在空气中燃烧，发出耀眼的白光；铝表面的致密的氧化膜阻止铝继续与氧气反应，故铝有很好的抗腐蚀性能；铁丝在空气中不能燃烧，在氧气中燃烧生成黑色固体；铜在空气中加热生成黑色的氧化铜；金不能与氧气反应。
【典型例题】下列实验现象描述正确的是
A．镁在空气中燃烧发出耀眼白光，放出大量热，生成黑色固体
B．纯净的氢气在空气中安静燃烧，产生淡蓝色火焰
C．红磷在氧气中剧烈燃烧，产生大量白雾
D．铜在空气中加热生成氧化铜
【答案】B
【详解】A、镁在空气中燃烧时，发出耀眼白光并放出大量热，生成白色固体，选项错误；
B、纯净的氢气在空气中安静燃烧，产生淡蓝色火焰。选项正确；
C、红磷在氧气中剧烈燃烧，产生大量白烟，没有雾，选项错误；
D、铜加热生成氧化铜是实验结论，不是现象，选项错误；
故选：B。
方法05 金属与酸反应图像的分析
【解题通法】金属与酸反应的图像题（横轴为反应时间，纵轴为生成氢气的质量）分析方法：
1．看斜线的坡度：坡度越大，完全反应所需时间越短，金属活动性越强。
2．看斜线拐点的高度：拐点越高，生成氢气的质量越大。
3．根据等质量金属与足量酸反应时，生成氢气的质量m(H2)＝m(金属) ×金属元素的化合价相对原子质量，判断金属相对原子质量的大小关系。
【典型例题】现有质量相等的甲、乙、丙三种金属，分别放入三份同体积、同浓度的足量稀硫酸中，生成氢气的质量与时间的关系如图所示（已知甲、乙、丙在生成物中均显+2价）。则下列说法错误的是
A．完全反应所需时间：丙＞甲＞乙 B．生成氢气的质量：甲＞乙＞丙
C．相对原子质量：乙＞丙＞甲 D．消耗硫酸的质量：甲＞乙＞丙
【答案】C
【详解】A.从图像中反应速率（斜率）看，乙最快，甲次之，丙最慢，反应速率越快，完全反应所需时间越短，所以完全反应所需时间：丙＞甲＞乙，该说法正确，故不符合题意；
B.由图像最高点纵坐标可知，最终生成氢气的质量：甲＞乙＞丙，该说法正确，故不符合题意；
C.由价量比公式：可知， 已知甲、乙、丙在生成物中均显+2价，等质量的金属与足量稀硫酸反应，相对原子质量越小，生成氢气的质量越多，因为生成氢气的质量：甲＞乙＞丙，所以相对原子质量甲＜乙＜丙，即相对原子质量：丙＞乙＞甲，该说法错误，故符合题意；
D.由化学方程式的意义可知，，，，由于甲、乙、丙在生成物中均显+2价，所以，化学方程式中H2SO4和H2前的化学计量系数都为1，即每消耗98g的硫酸，都会产生2g的氢气，即生成氢气质量相同时，消耗硫酸质量也相同，那么，生成氢气的质量越多，消耗硫酸的质量越多，因为生成氢气质量甲＞乙＞丙，所以消耗硫酸的质量：甲＞乙＞丙，该说法正确，故不符合题意；
故选C。
方法06 金属活动性顺序的应用
【解题通法】①判断金属活动性的强弱：金属的位置越靠前，它的活动性就越强。（前强后弱）
②判断金属与酸的置换反应能否发生：位于氢前面的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢。（氢前换氢）
③判断金属与其他金属化合物溶液的置换反应能否发生：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。（强置换弱）
【典型例题】有甲、乙、丙三种金属，将乙和丙分别浸入稀硫酸中，乙溶解而丙不溶；若将丙浸入甲的硝酸盐溶液中，则析出甲，这三种金属的活动性由强到弱的顺序是
A．甲＞乙＞丙 B．甲＞丙＞乙 C．乙＞甲＞丙 D．乙＞丙＞甲
【答案】D
【详解】有甲、乙、丙三种金属，将乙和丙分别浸入稀硫酸中，乙溶解而丙不溶，说明乙能与稀硫酸反应，而丙不能与稀硫酸反应，说明在金属活动性顺序里，乙排在氢前，丙排在氢后，则乙比丙活泼；若将丙浸入甲的硝酸盐溶液中，则析出甲，说明丙能与甲的硝酸盐反应，则丙比甲活泼，故这三种金属的活动性由强到弱的顺序是：乙＞丙＞甲。
故选D。
方法07 设计实验验证金属活动性顺序
【解题通法】三种金属活动性顺序验证：两金夹盐（两边金属加中间盐溶液）、两盐夹金（两边的盐溶液加中间金属）
【典型例题】小明同学要探究锌、铁、铜的金属活动性顺序，他做了如下实验，其中不能达到预期目的的是
A．将锌片、铜片分别投入足量的硫酸亚铁溶液中，观察现象
B．将铁片分别投入足量的硫酸锌和硫酸铜溶液中，观察现象
C．将锌片、铁片、铜片分别投入足量的稀盐酸中，观察现象
D．将锌片、铁片分别投入足量的硫酸铜溶液中，观察现象
【答案】D
【详解】A、将Zn、Cu分别投入硫酸亚铁溶液，Zn置换Fe，说明Zn活动性比Fe强；Cu不反应，说明Fe活动性比Cu强，可确定金属活动性顺序Zn＞Fe＞Cu，A选项正确；
B、将Fe分别投入硫酸锌和硫酸铜溶液，Fe置换不出Zn，说明活动性Zn＞Fe，Fe置换出Cu，说明活动性Fe＞Cu。可确定金属活动性顺序Zn＞Fe＞Cu，B选项正确；
C、将Zn、Fe、Cu分别投入稀盐酸，Zn和Fe会与稀盐酸反应（Zn更剧烈），Cu不反应。根据反应剧烈程度，可判断活动性顺序Zn＞Fe＞H＞Cu，C选项正确；
D、将Zn、Fe分别投入硫酸铜溶液，Zn和Fe均能置换出Cu，说明金属活动性Zn＞Cu且Fe＞Cu，无法比较Zn和Fe的顺序，D选项错误。
故选：D。
方法08 滤渣滤液的判断
【解题通法】 “远距离置换原则”：在金属活动性顺序中两种金属距离越远越先反应。
一种金属和多种盐的混合溶液反应：金属先和最不活泼金属的盐溶液反应；滤渣中一定含有最不活泼金属。多种金属与一种盐溶液反应：最活泼的金属先和盐溶液反应。无论哪种情况，滤渣中一定含有最不活泼的金属，滤液中一定含有最活泼金属的盐溶液，滤渣和滤液中不能含有相互反应的物质（即滤渣中的金属不能排在滤液中金属之前）。
【典型例题】将一定质量的锌粉、铁粉的混合物加入到CuSO4溶液中，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液，下列有关分析错误的是
A．若滤液为无色，则可以证明锌的金属活动性大于铜
B．若滤液为有色溶液，则滤液中至少含有2种金属离子
C．若向滤渣中加入稀盐酸没有气泡产生，则滤液中可能含有3种金属化合物
D．若向滤渣中加入稀盐酸有气泡产生，则滤渣中一定含有铜、铁、锌
【答案】D
【分析】根据金属活动性顺序Zn＞Fe＞H＞Cu，将一定质量的锌粉、铁粉的混合物加入到CuSO4溶液中，锌先与硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，待锌反应完全，若还有硫酸铜铁才会与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液。
【详解】A、硫酸铜溶液为浅绿色，铁参与置换反应生成亚铁离子，对应溶液为浅绿色。若滤液为无色，说明硫酸铜完全反应（硫酸铜是蓝色），则没有发生铁和硫酸铜的反应（硫酸亚铁是浅绿色），只有锌将硫酸铜中的铜置换出来了，可以证明锌的金属活动性大于铜，正确；
B、根据金属活动性Zn＞Fe＞Cu，锌先和硫酸铜反应，锌消耗完后铁才和硫酸铜反应。若滤液为有色溶液，可能是硫酸铜有剩余，锌与硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，滤液中含有锌离子和铜离子；或者铁与硫酸铜反应生成了硫酸亚铁，且硫酸铜有剩余，滤液中含有锌离子、亚铁离子、铜离子；或者铁与硫酸铜反应生成了硫酸亚铁，硫酸铜恰好完全反应，此时硫酸铜没有剩余，滤液中含有锌离子、亚铁离子；所以，滤液中至少含有2种金属离子，正确；
C、若向滤渣中加入稀盐酸没有气泡产生，则滤渣中没有锌、铁，则滤液中一定有硫酸锌、硫酸亚铁，可能有剩余的硫酸铜，所以滤液中可能含有三种溶质，正确；
D、若向滤渣中加入稀盐酸有气泡产生，则一定有铁，也一定有置换出来的铜，可能有锌剩余，锌也可能被完全消耗，所以滤渣中不一定有锌，错误；
故选：D。
方法09 铁的冶炼
【解题通法】设备：高炉。原料及作用：赤铁矿石提供铁元素；焦炭燃烧提供热量并产生还原剂一氧化碳；石灰石将矿石中二氧化硅转变为炉渣；热空气提供氧气。产品是生铁，属于混合物。
【典型例题】工业上把铁矿石、焦炭和石灰石一起投入高炉内，从下方通入热空气，最后得到生铁。下列说法中，正确的是
A．矿石中含铁元素就可用作炼铁原料 B．焦炭只起为反应提供还原剂的作用
C．所得生铁的含碳量在2%~4.3%范围 D．高炉炼铁过程中，所用赤铁矿石的主要成分是
【答案】C
【详解】A、矿石中含铁元素且铁元素含量较高、易冶炼时才可用作炼铁原料，不是只要含铁元素就可以，该选项错误。
B、焦炭不仅为反应提供还原剂（与二氧化碳反应生成一氧化碳），还为炼铁提供热量，该选项错误。
C、生铁的含碳量在2%~4.3%范围，该选项正确。
D、赤铁矿石的主要成分是Fe2O3，不是Fe3O4，该选项错误。
故选C。
方法10 探究铁生锈的条件
【解题通法】铁生锈是与空气中的氧气和水共同作用，设计实验是注意控制变量做对比实验。
【典型例题】下列相关“铁制品锈蚀的条件”的探究实验的说法中，错误的是
A．试管中的蒸馏水可以用自来水代替
B．实验前要用砂纸将铁钉打磨干净
C．此实验中使用氯化钙的作用是吸收水蒸气
D．图中左侧的铁钉生锈
【答案】A
【详解】A、铁制品锈蚀的条件是铁与氧气、水同时接触。自来水中含有多种杂质，可能会对铁的锈蚀产生干扰，而蒸馏水几乎不含杂质，能更准确地探究水对铁锈蚀的影响。所以试管中的蒸馏水不可以用自来水代替，该选项错误。
B、实验前用砂纸将铁钉打磨干净，是为了除去铁钉表面的铁锈等杂质，使铁钉能与水、氧气充分接触，保证实验的准确性，该选项正确。
C、氯化钙具有吸水性，在实验中使用氯化钙的作用是吸收水蒸气，创造干燥的环境，用于探究没有水时铁是否生锈，该选项正确。
D、图中左侧试管里的铁钉与氧气、水同时接触，满足铁生锈的条件，所以铁钉会生锈，该选项正确。
故选A。
方法11 防止铁生锈的方法
【解题通法】防止铁生锈就是隔绝空气和水。保持表面的洁净和干燥；覆盖保护膜；制成不锈钢等。
【典型例题】下列防止金属生锈的方法中，与其它三种方法的原理不同的是
A．表面涂油 B．表面刷漆 C．覆盖塑料膜 D．制成合金
【答案】D
【详解】A、在金属表面涂油，即防止金属生锈的方法的原理是将金属与氧气和水隔绝。
B、在金属表面刷漆，即防止金属生锈的方法的原理是将金属与氧气和水隔绝。
C、在金属表面覆盖塑料膜，即防止金属生锈的方法的原理是将金属与氧气和水隔绝。
D、制成合金进行防锈，即防止金属生锈的方法的原理是改变金属的内部结构，制成耐腐蚀的合金。
综上所述，四种防锈方法中，与其它三种方法的原理不同的是制成合金。故选D。
方法12 金属冶炼的计算
【解题通法】纯净物质量=混合物质量×混合物中纯净物的质量分数；
【典型例题】工业上用赤铁矿石(主要成分是)冶炼生铁。现有800t含氧化铁80%的赤铁矿石。求：该矿石能冶炼出含杂质4%的生铁的质量。(计算结果精确到0.1)
【答案】解：设生成的铁的质量为x。
生铁的质量=≈466.7 t
答：该矿石能冶炼出含杂质4%的生铁的质量为466.7 t。
【详解】见答案。
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