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第三讲
金属资源的利用和保护
知识能力解读
知能解读：（一）金属在自然界中的存在
在已经发现的多种元素中，有多种是金属元素，由于金属原子最外层电子数较少，容易失去电子成为阳离子，所以金属大多数都以化合物的形式存在于自然界中，只有极少数不活泼金属（如银、金等）有单质形式存在。21教育网
地壳中几种金属的含量（质量分数/）
元素名称
质量分数/
元素名称
质量分数/
铝
镁
铁
锌
钙
铜
钠
银
钾
金
工业上从含有金属元素并有开采价值的矿石中提炼金属。常见的金属矿石及主要成分如下：
几种常见金属矿石的名称和主要成分
金属矿石
赤铁矿
黄铁矿
菱铁矿
铝土矿
黄铜矿
辉铜矿
磁铁矿
主要成分
知能解读：（二）铁的冶炼
1.炼铁实验
（1）原理：在高温条件下，用还原剂一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。
（2）实验室模拟炼铁实验装置：如图所示。
（3）步骤：①检查装置的气密性；②将氧化铁放入玻璃管中央，固定装置；③先点燃右端酒精灯；④给玻璃管通入气体；⑤给氧化铁加热；⑥停止加热；⑦停止通气体；⑧熄灭右端酒精灯。
速学巧记：一氧化碳还原氧化铁实验步骤可简化为:
一氧化碳早出晚归，
酒精喷灯迟到早退；
前者颠倒会爆炸，
后者颠倒要氧化。
（4）现象：红棕色粉末逐渐变为黑色，澄清石灰水变浑浊。
注意：①实验开始时要先通入一氧化碳，再加热，以排净玻璃管中的空气，以免加热时发生爆炸。②实验结束时，应先停止加热，继续通至冷却到室温，防止生成的高温的铁再次被氧化。③由于有毒，不能直接排放到空气中，否则会污染空气，因此装置中右端的酒精灯所起的作用是点燃未反应的一氧化碳气体。21世纪教育网版权所有
2.工业炼铁的原料和设备
（1）原料：铁矿石提供铁元素；焦炭燃烧提供热量，产生作还原剂；石灰石除去铁矿石中的杂质，使之成为炉渣；空气提供氧元素。21cnjy.com
（2）炼铁的高炉内发生的化学反应：由下至上依次为、、。
（3）设备：高炉。
（4）产品：生铁，即含碳量为的铁合金。
注意：用实验室模拟炼铁的实验装置炼出的是单质铁，而工业上用高炉炼出的是生铁。
知能解读：（三）钢铁的锈蚀与防护
1.钢铁锈蚀的因素
铁生锈实际上是铁与空气中的水蒸气、氧气等物质相互作用发生的一系列复杂的化学反应，铁锈的主要成分为（亦可表示为）。同时，钢铁的纯度、环境的温度和酸碱性也是影响钢铁锈蚀的因素。21·cn·jy·com
说明：①铁锈疏松多孔，不能阻止钢铁制品内部的铁与氧气和水继续反应，直至被完全锈蚀。
②铝的“自我保护”：铝比铁更活泼，但铝在空气中与氧气反应生成氧化铝，形成一层致密而结实的膜覆盖在铝的表面，阻止铝继续与氧气反应，从而起到“自我保护”的作用。【来源：21·世纪·教育·网】
2.减缓钢铁锈蚀的方法
目前常用的方法有：
（1）在金属表面覆盖保护层—使金属与空气、水隔绝，如刷矿物油、油漆等。
（2）在金属表面镀上不易锈蚀的金属，如镀锌、镀铬等。
（3）改变金属的内部组织结构，制成合金，如不锈钢就是在钢中熔合铬、镍等金属制成的。
（4）保持金属表面洁净和干燥。
3.金属资源的保护和利用
（1）防止金属的锈蚀；（2）废旧金属的回收利用；（3）有计划、合理地开采矿物；（4）寻找金属的代用品等。21·世纪
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注意：废旧金属的随意丢弃，不仅造成资源浪费，还造成对环境的污染，因此回收并循环利用废旧金属有巨大的经济效益和社会效益。www-2-1-cnjy-com
解题方法技巧
方法技巧：（一）铁的冶炼
方法指导：有关铁的冶炼题目要联系炼铁的原理、实验室模拟炼铁的注意事项进行解答，对实验室模拟炼铁注意事项的理解可联想一氧化碳的毒性及可燃性。2·1·c·n·j·y
方法技巧：（二）金属锈蚀的条件
方法指导：解答有关金属锈蚀的条件的题目，主要是理解金属锈蚀的原理（与氧气和水同时接触），并合理运用控制变量法解答有关金属锈蚀条件的探究题。2-1-c-n-j-y
方法技巧：（三）金属资源的保护
方法指导：金属资源的保护主要从以下几个方面考虑：合理开采金属矿物，回收利用废旧金属，寻找
金属的代用品等。
跨越思维误区
思维误区：（一）一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳属于置换反应
剖析：这种说法是错误的。置换反应是指一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应，而一氧化碳和氧化铁反应的化学方程式为，反应物中无单质，故该反应
不是置换反应。
思维误区：（二）铁生锈的两个条件是铁与氧气和水接触，两者缺一不可，防止铁生锈的措施是隔绝其与氧气和水的接触，这两个措施也是缺一不可的21
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剖析：这种说法是错误的。铁生锈的两个条件缺一不可，但防止铁生锈的两个措施，只要具备一个就
可以。
中考考点链接
中考考点：（一）铁的冶炼
中考考点解读：炼铁的原理和实验室用还原氧化铁的实验，是中考命题的重点，一般为综合实验题，主要考查对原理的理解、实验操作以及与之有关的计算和分析。【来源：21cnj
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m】
中考考点：（二）金属资源的保护
中考考点解读：金属生锈与防锈特别是铁的锈蚀与防护是中考命题的热点，内容有时涉及铜的生锈与防锈，，不易生锈的原因等。而金属资源的保护，通常结合其他资源、能源、环境等联合命题。常见题型为选择题、填空题、探究题等。www.21-cn-jy.com
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第七单元
金属和金属材料
学习目标要求
高频考点
重要程度
分值
金属材料
★★
分
金属的性质和用途
★★★
分
金属资源的利用和保护
★★
分
知识网络构建
第一讲
常见的金属材料
知识能力解读
知能解读：（一）金属的物理性质
1.金属的物理性质
1.金属具有很多共同的物理性质。例如，常温下它们都是固体（汞除外），有金属光泽，大多数为电和热的优良导体，有延展性，密度较大，熔点较高。21世纪教育网版权所有
（1）一些金属物理性质的比较
物理性质
物理性质比较
导电性（以银的导电性为作标准）
银
铜
金
铝
锌
铁
铅
密度/
金
铅
银
铜
铁
锌
铝
熔点/
钨
铁
铜
金
银
铝
锡
硬度（以金刚石的硬度为作标准）
铬
铁
银
银
金
铝
铅
说明：几种金属单质及其氧化物、离子（溶液）的颜色
金属
单质
氧化物
离子（溶液）
铁
银白色
黑色红棕色
浅绿色黄色
铝
银白色
白色
无色
铜
紫红色
黑色
蓝色
锌
银白色
白色
无色
银
银白色
黑色
无色
（2）金属之最
地壳中含量最高的金属元素—铝（）
人体中含量最高的金属元素—钙（）
导电、导热性最好的金属—银（）
熔点最高的金属—钨（）
熔点最低的金属—汞（）
目前世界年产量最高的金属—铁（）
硬度最高的金属—铬（）
密度最大的金属—锇（）
密度最小的金属一锂（）
说明：①物质的性质在很大程度上决定了物质的用途。例如，钨的熔点高，所以被用来制造灯泡中的灯丝；金特有的黄色象征着富贵和吉祥，被大量用作饰品等。②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。21·cn·jy·com
2.金属材料
金属材料包括纯金属和合金，日常使用的金属材料大多数属于合金。
知能解读：（二）合金
1.在金属中加热熔合某些金属或非金属所形成的具有金属特征的物质。
注意：①合金不一定全部由金属组成，也可以由金属与非金属组成。如生铁，就是铁与碳的合金。②合金必须具有金属特性，如导电性、导热性、延展性等。③组成合金的元素仍保持自己的特性。④合金一定是混合物。www.21-cn-jy.com
2.合金与组成它们的金属的性质差异
（1）合金的硬度大于组成它们的金属。
（2）合金的熔点低于组成它们的金属。
（3）合金的抗腐蚀能力一般强于组成它们的金属。
注意：金属在熔合了其他金属或非金属后，组成上发生了变化，使得合金性能也随之发生改变，用途比纯金属广。【来源：21·世纪·教育·网】
知能解读：（三）常见的钛合金—生铁和钢
1.生铁和钢的比较
生铁
钢
含碳量
其他元素
、、、（少量）
、等
机械性能
硬而脆，无韧性
坚硬、任性大，塑性好
2.几种常用钢的主要性能及主要用途
钢
品种
主要合金元素
主要特征
主要用途
碳钢素
低碳钢
含碳低于
韧性好
机械零件、钢管
中碳钢
含碳
韧性好
机械零件、钢管
高碳钢
含碳
硬度大
刀具、量具、模具
合金钢
锰钢
铁、锰、碳
韧性好硬度大
钢轴承、钢磨、挖掘机铲斗、坦克装甲
不锈钢
铁、铬、镍
抗腐蚀性好
医疗器械、容器、反应釜、炊具
知能解读：（四）常见合金的主要成分、主要性能及主要用途
合金
主要成分
主要性能
主要用途
黄铜
铜、锌
强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀
机器零件、仪表、日用品
青铜
铜、锡
强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀
机器零件，如轴承、齿轮
白铜
铜、镍
光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工
钱币、代替银作饰品
焊锡
锡、铅
熔点低
焊接金属
硬铝
铝、铜、镁、硅
强度和硬度好
火箭、飞机、轮船等制造业
黄金
金、银、铜
光泽好、耐磨、易加工
金饰品、钱币、电子元件
钛合金
钦、铝、钒
熔点高、密度小、可塑性好、耐腐蚀、强度高、易于加工
用来制人造骨等，用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通讯设备
解题方法技巧
方法技巧：（一）金属的物理性质
方法指导：熟记金属的导电性、导热性、延展性等物理性质，是解此类习题的关键。
方法指导：（二）金属的物理性质和用途之间的关系
方法指导：金属的物理性质和用途之间的关系常以信息题形式出现，应认真阅读材料，尽可能多的获取相关的有用信息，根据物质的性质决定物质的用途进行分析解答。
方法技巧：（三）合金
方法指导：合金是一种混合物，合金中的各种物质仍然保持自己原来的化学性质。
方法技巧：（四）金属材料的判断
方法指导：金属材料包括纯金属和合金。
跨越思维误区
思维误区：（一）日常生活中，我们接触的铁一般是黑色的所以纯铁的颜色是黑色的
剖析：日常生活中我们接触的铁一般不是纯铁，还含有铁的氧化物等，故我们常见的铁的颜色是黑色的，但它并不是纯铁的颜色，纯铁的颜色是银白色的。铁粉的颜色是灰黑色的。思维误区：（二）常温下，所有的金属都呈固态21教育网
剖析：常温下，绝大多数的金属都呈固态，但也有金属呈液态。例如，金属汞的熔点是一，所以金属汞在常温下呈液态，俗称“水银”。水银是常温下唯一呈液态的金属，它常被用在体温计中。21cnjy.com
思维误区：（三）金属的用途全部是由金属的性质决定的
剖析：要理解金属的物理性质和用途之间的关系。大多数金属都有相似的物理性质，但不同的金属其性质有差别，而性质的差异决定它们的用途不同。在实际使用金属时，不但考虑其性质，而且还要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利等因素。
思维误区：（四）铁就是钢，钢就是铁
剖析：金属材料包括金属和合金两大类，铁是纯金属，而钢是铁的合金，铁合金包括生铁和钢两大类，它是按照含碳量的多少来划分的，生铁的含碳量为，钢的含碳量为。2·1·c·n·j·y
中考考点链接
中考考点：常见的金属材料
中考考点解读：金属的物理性质和用途之间的关系、常见合金的性能与用途是中考命题的热点，这些考点一般联系生产、生活和科技领域，考查对金属材料的认识，常见题型为选择题和简答题。21·世纪
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第二讲
金属的化学性质
知识能力解读
知能解读：（一）金属与氧气的反应
实验表明大多数金属都能与氧气发生反应，但反应的难易和剧烈程度是不同的。例如镁、铝等在常温下就能与氧气反应；铁、铜等在常温下几乎不与氧气反应，但在高温时与氧气反应；金即使在高温时也不与氧气反应。21
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比较镁、铁、铝与氧气反应的条件与现象
空气
氧气
化学方程式
镁
在空气中剧烈燃烧发出白光，生成白色固体
比在空气中燃烧更剧烈
铁
在空气中不燃烧，只与氧气发生缓慢氧化反应
在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体
铝
粉末状铝剧烈燃烧，块状铝一般不燃烧，只发生缓慢氧化反应
铝箔在氧气中剧烈燃烧，发出白光，生成白色固体
注意：铝和铁比较，铁易生锈，而铝却不易锈蚀，原因是常温下铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止了铝进一步被氧化，因此铝具有良好的抗腐蚀性能。【来源：21·世纪·教育·网】
知能解读：（二）金属与酸的反应
许多金属能与盐酸或稀硫酸反应，生成相应的盐和氢气。如：，。
说明：①从金属与酸反应的难易和剧烈程度，可以判断金属的活动性强弱，反应越剧烈，活动性越强。
②并不是所有的金属都能与酸反应生成氢气，如铜不反应。
③硝酸和浓硫酸具有强氧化性，与金属反应不产生氢气。
④铁与盐酸、稀硫酸反应，生成的盐是亚铁盐（即在生成物中铁元素为价），分别为和，而不是和，且亚铁盐溶液为浅绿色。21cnjy.com
金属
现象
反应的化学方程式
稀盐酸/稀硫酸
稀盐酸
稀硫酸
镁
反应剧烈，产生大量气泡，试管壁很热，溶液仍为无色，生成的气体能够燃烧，并且产生淡蓝色火焰
锌
反应比较剧烈，产生大量气泡，溶液仍为无色，生成的气体能够燃烧，并且产生淡蓝色火焰
铁
反应缓慢，有气泡产生，溶液由无色逐渐变为浅绿色，生成的气体能够燃烧，并且产生淡蓝色火焰
铜
没有变化，不反应
知能解读：（三）金属与盐溶液的反应
实验探究：将铝片、铁丝、铜丝三种金属分别放入硫酸铜溶液、硝酸银溶液、氯化钠溶液中，观察现象：
溶液
溶液
溶液
铝片表面有一层红色金属析出，溶液由蓝色变为无色
铝表面有一层银白色（另一说法为黑色）金属析出
无变化，不反应
铁表面有一层红色金属析出，溶液由蓝色变为浅绿色
铁表面有一层银白色（另一说法为黑色）金属析出，溶液由无色变为浅绿色
无变化，不反应
无变化，不反应
红色的金属表面有一层银白色（另一说法为黑色）金属析出，溶液由无色变为蓝色
无变化，不反应
注意：①在金属活动性顺序中，只有位于前面的金属才可以把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。
②金属与盐溶液的反应，盐必须能溶于水，不溶性的盐与金属不反应，如难溶于水，和不反应。
③用金属与盐溶液发生置换反应时，一般不用很活泼的、、等，因为这些金属放入盐溶液中先与水发生反应，不能置换出盐溶液中的金属。例如，把放入溶液中，发生反应的化学方程式为、。21世纪教育网版权所有
④铝与盐溶液反应时，应先用砂纸打磨铝片，以除去其表面的氧化膜。
知能解读：（四）金属活动性顺序
通过金属与酸和盐溶液的反应，不同的金属其活动性不同，人们经过长期的实践，总结出金属在溶液中的活动性顺序如下：21教育网
规律总结：①在金属活动性顺序中，金属的位置越靠前，金属的活动性越强。
②在金属活动性顺序中，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。
③在金属活动性顺序中，位于前面的金属能把位于后面的金属从其盐溶液中置换出来（、、除外）。
解题方法技巧
方法技巧：（一）金属与氧气的反应
方法指导：金属与氧气反应，金属越活泼，越容易与氧气反应
方法技巧：（二）金属与酸的反应
方法指导：①金属与酸反应生成盐和氢气，金属必须是在金属活动性顺序中位于氢前面的金属。
②在分析图像时，要特别注意图像的“起点”“折点”“终点”或“走势”。
方法技巧：（三）探究金属活动性顺序
方法指导：比较金属活动性顺序可利用金属与酸能否反应，以及反应的剧烈程度来比较，相同条件下，金属越活泼，与盐酸或稀硫酸反应越剧烈。利用金属与盐溶液的反应比较金属的活动性时，可将金属21·cn·jy·com
先排序，然后将位于中间的金属元素选为单质，位于两边的选为盐溶液，或中间的选为盐溶液，两边的选为金属单质。www.21-cn-jy.com
方法指导：（四）金属活动性顺序验证方案的评价
方法指导：评价方案时只要将每个实验可以得到的结论分别分析出，再从中选择能将几种金属的活动性排列起来的实验即可。2·1·c·n·j·y
方法技巧：（五）金属活动性顺序的应用
方法指导：在金属活动性顺序中，排在氢前面的金属能与稀酸反应生成氢气；排在前面的金属的单质能与排在后面的金属的盐溶液反应，置换出较不活泼的金属单质。
跨越思维误区
思维误区：（一）金属跟酸发生反应一定会产生氢气
剖析：由金属的性质可知，较活泼的金属可以跟盐酸、稀硫酸反应生成氢气。例如：，。但并不是所有的金属都能跟酸发生反应生成氢气，由于浓（或）具有强氧化性，所以金属跟浓（或）反应时不生成氢气。21·世纪
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思维误区：（二）铁与氧气、盐酸、稀硫酸、盐溶液反应时生成物中铁元素的化合价
剖析：铁在纯氧中燃烧生成物为四氧化三铁，铁在潮湿的空气中与氧气和水反应生成铁锈，铁锈的主要成分为三氧化二铁。铁与盐酸或稀硫酸发生置换反应生成价铁的化合物（命名为亚铁）。铁与硫酸铜、硝酸银等盐溶液发生置换反应也生成价的铁的化合物。
中考考点链接
中考考点：（一）金属的化学性质
中考考点解读：金属的化学性质是中考命题的焦点，在中考中通常考查对金属与酸反应的图像的分析，金属与酸或盐溶液反应后溶液或剩余固体的组成分析（这点通常结合金属活动性顺序命题），以流程图www-2-1-cnjy-com
形式综合考查金属性质的实际应用等。
中考考点：（二）金属适动性顺序
中考考点解读：金属活动性顺序的探究和应用是中考的热点，主要考查对金属活动性顺序的记忆、规律的运用，要求熟练掌握金属活动性顺序来判断金属的活动性，常见题型为选择题、探究题和实验设计题。2-1-c-n-j-y
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