第10講 金屬材料 (知識(shí)點(diǎn))

第二章常見的物質(zhì)第10講金屬材料知識(shí)點(diǎn)通關(guān)一、純金屬1.物理共性①有金屬光澤，如金、銀做飾品等；導(dǎo)電性，如銅、鋁做導(dǎo)線；導(dǎo)熱性，如用鐵鍋炒菜等；延展性，如鋁壓制成鋁箔等。2.物理特性：①顏色：鐵，鋁等大多數(shù)金屬呈銀白色色，但銅呈紅色，金呈黃色，鐵粉呈黑色。②狀態(tài)：常溫下，大多數(shù)金屬都是固體，但汞為液體?！咀⒁狻坎煌慕饘偃埸c(diǎn)、硬度、密度等不同。3.化學(xué)性質(zhì)①金屬與氧氣反應(yīng)通式：金屬+氧氣→金屬氧化物，屬于化合反應(yīng)舉例：4A1+3O2==2Al2O3(鋁抗腐蝕原因）；2Cu+O2?2CuO②金屬與酸反應(yīng)通式：金屬+酸→鹽+H2↑舉例：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑(注意顏色的變化：無色溶液變?yōu)闇\綠色)2A1+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑（注意化合價(jià)的變化：Al為+3價(jià))③金屬與鹽的反應(yīng)條件：通式：金屬+鹽溶液→新鹽+新金屬(置換反應(yīng))a.鹽要可溶b.活潑金屬置換不活潑金屬（鉀、鈣、鈉除外）舉例：Fe+CuSO4=FeSO4+CuCu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag3.常見金屬活動(dòng)性順序及應(yīng)用①常見金屬活動(dòng)性順序：KCaNaMgAlZnFeSnPb（H)CuHgAgPtAu（金屬活動(dòng)性由強(qiáng)逐漸減弱）②規(guī)律A.金屬的位置越靠前，它的活動(dòng)性越強(qiáng)；B.位于氫前面的金屬才能置換鹽酸，稀硫酸中的氫；C.位于前面的金屬能把位于后面的金屬?gòu)乃鼈兊柠}溶液里置換出來。二、合金1.定義：在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬,制得具有金屬特性的合金。2.特征：與其組分金屬相比，合金的硬度更硬，熔點(diǎn)更低，抗腐蝕性能更強(qiáng)。3.常見的合金①鐵合金：生鐵：含碳量較高；鋼：含碳量較低。②其他合金：鋁合金、黃銅、鈦合金等。三、金屬資源的利用和保護(hù)1.金屬資源的存在形式：少數(shù)很不活潑的金屬如金銀等以單質(zhì)形式存在，其余大都以化合物形式存在。2.常見金屬礦石：磁鐵礦(主要成分Fe3O4)，赤鐵礦(主要成分Fe2O3)，鋁土礦(主要成分Al2O3)。3.鐵的冶煉(反應(yīng)原理)：Fe2O3+3CO高溫==2Fe+3CO24.鐵銹蝕的條件：與空氣中的水和氧氣同時(shí)接觸，故防銹原理為隔絕氧氣或水。5.防止鐵銹蝕的措施：①保持鐵制品表面干燥，潔凈；②在鐵制品表面形成保護(hù)層(如:刷漆,涂油);③制成合金(如:不銹鋼等)。命題點(diǎn)精講命題點(diǎn)1—金屬材料1.金屬和合金都是金屬材料，大多數(shù)金屬都是銀白色固體，特殊金屬有金為黃色，銅為紅色，鐵粉為黑色。（鐵片、鐵條鐵塊是銀白色），汞為液體。純金屬是單質(zhì)，而合金是混合物，其中金屬種類至少有1種，且各組分大多是以單質(zhì)形式存在，且保持各成分的性質(zhì)。純金屬和合金的判斷方法是看其是否是混合物，如紫銅，紅銅是純金屬，而黃銅是銅鋅合金。2.金屬礦物不屬于金屬材料。3.鈦合金可用于制造人造骨等。例題：（1）2021年3月，四川三星堆遺址已出土黃金面具、青銅藝術(shù)品、象牙、殘存的絲織品等重要文物，其中青銅為合金。下列物質(zhì)中屬于金屬材料的有________(填序號(hào))。A.象牙 B.黃金 C.絲織品 D.青銅（2）以鐵元素為主要成分的生鐵比純鐵硬度______(填“大”或“小”)。（3）紐扣電池的金屬外殼可以加工得很薄，說明金屬具有________性。【答案】（1）BD（2）大（3）延展性【解析】（1）金屬材料包括合金和純金屬，故選BD（2）生鐵是鐵的合金，合金的硬度大于純金屬（3）加工很薄說明金屬有延展性。命題點(diǎn)2—金屬的化學(xué)性質(zhì)1.大多數(shù)金屬能與氧氣化合生成金屬氧化物，如鎂鋁在常溫下就可以與氧氣反應(yīng)，而在點(diǎn)燃條件下反應(yīng)更劇烈；但活動(dòng)性很弱的金屬則不能，如金在高溫條件下也不與氧氣反應(yīng)。2.金屬能置換出酸和鹽中的陽(yáng)離子且遵循金屬活動(dòng)性順序中的前換后原則。這里的“前”“后”與氫的位置無關(guān);若金屬表面有“銹”即“氧化膜”,應(yīng)先打磨再實(shí)驗(yàn)。例題1：下列事實(shí)能說明鋁的金屬活動(dòng)性比鐵或銅強(qiáng)的是()A.鋁在地殼中含量比鐵高 B.鋁的熔點(diǎn)低于銅的熔點(diǎn)C.空氣中鐵比鋁更容易被腐蝕 D.鋁絲在硫酸銅溶液中能形成“銅樹”【答案】D【解析】A.鋁在地殼中含量比鐵高與金屬活動(dòng)性無關(guān)，故A錯(cuò)誤；B.金屬活動(dòng)性與熔點(diǎn)無關(guān)，故B錯(cuò)誤；C.空氣中鐵比率更容易銹蝕，是因?yàn)?，鋁鋁表面有一層氧化膜，不能說明。故C錯(cuò)誤；D.鋁的金屬活動(dòng)性大于銅，能把銅從鹽溶液中置換出來，形成銅樹，故D正確。故選D例題2：假設(shè)與排除是探索未知物的一種方法?！侗静菥V目拾遺》中記載：“強(qiáng)水性最烈，能蝕五金(金、銀、銅、鉛、鐵)”，下列物質(zhì)最可能是“強(qiáng)水”的是()A.硫酸亞鐵溶液 B.稀鹽酸C.濃硝酸和濃鹽酸的混合物 D.稀硫酸【答案】C【解析】金銀銅不能與硫酸亞鐵溶液，稀硫酸、稀鹽酸反應(yīng)反應(yīng)，故最可能是濃硝酸和濃鹽酸的混合物。故選C例題3:今后學(xué)習(xí)常見物質(zhì)時(shí)，會(huì)從“價(jià)”和“類”兩個(gè)方面進(jìn)行學(xué)習(xí)。如圖表示鐵元素的常見化合價(jià)與含鐵物質(zhì)類別的關(guān)系。(1)X的物質(zhì)類別是________。(2)鐵和稀硫酸反應(yīng)生成的含鐵化合物屬于如圖中的________(填序號(hào))。(3)某同學(xué)想用物質(zhì)a制取物質(zhì)b，設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)步驟：物質(zhì)a與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為____________________。溶液乙中的溶質(zhì)一定有________。如果向盛有溶液甲的燒杯中滴加NaOH溶液至過量，下列圖像能正確表示燒杯中溶液質(zhì)量變化的是____(填序號(hào))?！敬鸢浮浚?）單質(zhì)（2）d（3）Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2ONaClD【解析】（1）X物質(zhì)的化合價(jià)為0，是單質(zhì)；（2）鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，含鐵化合物為硫酸亞鐵，其中鐵元素的化合價(jià)是+2價(jià)，屬于圖中d；（3）物質(zhì)a與稀鹽酸反應(yīng)，及氧化鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水；溶液甲含有剩余的稀鹽酸，稀鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉，氫氧化鈉和氯化鐵反應(yīng)也生成氯化鈉，故韓氯化鈉；溶液甲含有氯化鐵、鹽酸，加氫氧化鈉至過量，氫氧化鈉先與鹽酸反應(yīng)，生成氯化鈉和水，鹽酸被反應(yīng)完后，氯化鐵和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀和氯化鈉根據(jù)方程式可知，溶液質(zhì)量增大。故選D命題點(diǎn)3—金屬資源的利用和保護(hù)1.金屬礦石都是混合物，無化學(xué)式，礦石主要成分的化學(xué)式及顏色:如赤鐵礦的主要成分Fe2O3為紅棕色，磁鐵礦的主要成分Fe3O4為黑色。2.常用金屬礦物來冶煉金屬單質(zhì)：如用赤鐵礦冶煉鐵，工業(yè)煉出的鐵通常為生鐵。3.鐵生銹的條件是鐵必須與空氣中的氧氣和水共同作用，加速鐵生銹的因素是酸或鹽(如氯化鈉)的存在。防銹措施:如可保持鐵制品表面潔凈干燥,在表面形成保護(hù)層(如刷漆、涂油、電鍍,烤藍(lán)等)，制成合金改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。保護(hù)金屬資源的途徑：a.防止金屬銹蝕；b.回收利用廢舊金屬；c.有計(jì)劃,合理地開采；d.尋找金屬的代用品。雜質(zhì)問題的計(jì)算。注意帶入化學(xué)方程式中的數(shù)據(jù)及計(jì)算出來的數(shù)據(jù)都只能是純凈物的質(zhì)量。通常告訴混合物的質(zhì)量，要求出純凈物的質(zhì)量后再代入化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算。命題點(diǎn)4—實(shí)驗(yàn)突破實(shí)驗(yàn)1.CO還原氧化鐵①原理：Fe2O3+3COeq\o\ac(\s\up7(高溫),\o(===,====))2Fe+3CO2，該反應(yīng)還原劑是CO。②工業(yè)煉鐵產(chǎn)生CO的反應(yīng)過程是C+O2CO2、C+CO2

2CO；設(shè)備是高爐。③現(xiàn)象是：紅棕色固體變黑、澄清石灰水變渾濁④步驟：檢查氣密性后，先通CO，再點(diǎn)燃酒精燈，目的是排凈裝置內(nèi)的空氣，防止一氧化碳與空氣混合，加熱時(shí)發(fā)生爆炸。⑤實(shí)驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)先通CO，再滅酒精的，這樣做的目的是防止高溫下的鐵與空氣接觸被氧化。同時(shí)，還可防止試管內(nèi)的澄清石灰水被倒吸。。例題：如圖是某化學(xué)小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置研究鐵的冶煉（1）實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)煉鐵的原理方程式是Fe2O3+3COeq\o\ac(\s\up7(高溫),\o(===,====))2Fe+3CO2；裝置有一個(gè)不足之處，應(yīng)該如何改進(jìn)？加個(gè)澄清石灰水的裝置。（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先注水的目的是排凈裝置內(nèi)的空氣，防止一氧化碳與空氣混合，加熱時(shí)發(fā)生爆炸。反應(yīng)后固體質(zhì)量較反應(yīng)前減少（填“增加”“減少”或“不變”）（3）氣球的作用是實(shí)驗(yàn)2：鐵銹蝕的條件實(shí)驗(yàn)裝置①②③控制條件有氧氣、無水無氧氣、有水有氧氣、有水現(xiàn)象不生銹不生銹生銹分析①③對(duì)比，可知鐵生銹需要水②③對(duì)比，可知鐵生銹需要氧氣結(jié)論鐵銹蝕的條件是同時(shí)與空氣中的水和氧氣同時(shí)接觸例題：某同學(xué)根據(jù)同樂村的成分Cu2(OH)2CO3作出猜想：金屬銅銹蝕的條件除了氧氣和水外，還必須有CO2。為證明“必須有CO2”，需要進(jìn)行如圖所示實(shí)驗(yàn)中的（）A.甲和乙 B.甲和丙 C.乙和丁 D.丙和丁【答案】D【解析】為證明必須有二氧化碳，變量是二氧化碳，其他因素相同，丁中銅與二氧化碳、氧氣、水接觸生銹；丙銅片與氧氣、水接觸不生銹，可說明需要二氧化碳。故選D易錯(cuò)點(diǎn)消化判斷下列說法是否正確，若正確請(qǐng)打“√”，若錯(cuò)誤,請(qǐng)打“X”并改正。1.合金中一定含有金屬元素，不一定含有非金屬元素。（×）2.紫銅屬于合金，是混合物。（×）紫銅、紅銅都是純金屬3.氧化鋁陶瓷屬于合金，因?yàn)槠渲泻薪饘僭?。（×）氧化鋁屬于無機(jī)非金屬材料4.黃銅和紫銅相互刻畫，黃銅表面會(huì)“傷痕累累”。（×）5.硬鋁片和鋁片相比，硬鋁片硬度大，熔點(diǎn)更高。（×）合金熔點(diǎn)低于其組分6.金屬利用的先后順序，與金屬活動(dòng)性順序及冶煉的難易程度有關(guān)。（√）7.鋁比鐵耐腐蝕是因?yàn)殇X比鐵活潑，更容易生成氧化物。（√）8.銅與鹽酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cu+2HCl=CuCl2+H2↑。（×）9.鐵和稀鹽酸反應(yīng)后，溶液由無色變成黃色。（×）10.可以用