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主题一身边的化学物质第6课时金属和金属材料考点1金属材料1．金属材料：包括__________以及它们的________。2．合金(1)概念：合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属形成的具有________________的物质。(2)特征：硬度一般比各成分金属________，熔点一般比各成分金属________，抗腐蚀性________，所以合金比纯金属具有更广泛的用途。纯金属合金金属特征大低强(3)常见的合金①常见铁的合金：______是含碳量为2%～4.3%的铁合金，硬度大，韧性小；________是含碳量为0.03%～2%的铁合金，较硬，韧性大。其中______钢中含有铬、镍，不生锈且抗腐蚀性能好，常用于制作医疗器械。②钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，具有熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好等优点，尤其是___________性能非常好。合金在物质分类中属于混合物，合金的用途比纯金属更广泛。生铁钢不锈抗腐蚀考点2金属的性质1．金属的物理性质常温下除汞(汞为________)外都是固体，有金属光泽，大多数为电和热的优良________，有________、密度________、熔点________。液体导体延展性较大较高几种常见金属的比较金属物理性质用途铁纯铁具有银白色金属光泽、质软，有良好的延展性，密度7.86g/cm3，熔点1535℃，沸点2750℃，是电和热的良导体电器、建筑、工业材料，如：制造桥梁、铁轨、舰船、车辆和各种机械等铜紫红色金属，密度8.92g/cm3，熔点1083℃，沸点2595℃，具有良好的延展性、导电性、导热性电线、电缆和各种电器，铜合金可用于制造各种零件等铝银白色金属，密度2.70g/cm3，熔点660℃，沸点2467℃，具有良好的延展性、导电性、导热性冶炼金属，作电线、电缆，铝合金用于制造门窗、飞机等2.金属的化学性质大多数金属都能与氧气反应，但反应的难易和剧烈程度不同，越活泼的金属，越容易与氧气发生化学反应，反应越剧烈。(1)镁、铝与氧气的反应①在常温下，镁条在空气中发生缓慢氧化而生成白色固体——氧化镁，但在点燃条件下，镁条能在空气中剧烈燃烧，生成白色固体。反应的化学方程式为_____________________________________。②在常温下，铝在空气中发生缓慢氧化，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止内部的铝进一步氧化，因此，铝具有较好的抗腐蚀性；反应的化学方程式为_______________________________________。在点燃的条件下，铝在氧气中剧烈燃烧生成白色固体——氧化铝(Al2O3)。2Mg＋O2=====点燃2MgO4Al＋3O2===2Al2O3(2)铁与氧气的反应①常温下，铁在干燥的空气中很难与氧气反应；②常温下，铁在潮湿的空气中易生锈；③在点燃的条件下，铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体物质——四氧化三铁。反应的化学方程式为____________________________。(3)铜与氧气的反应①常温下，铜在干燥的空气中几乎不与氧气反应；②铜在空气中加热时，表面会逐渐生成黑色物质——氧化铜。反应的化学方程式为____________________________。③铜在潮湿的空气中易形成铜绿(碱式碳酸铜)。(4)金、铂即使在高温下也不与氧气反应。3Fe＋2O2=====点燃Fe3O42Cu＋O2=====△2CuO(5)金属与酸的反应①一般说来，排在氢前面的金属能置换出酸中的氢，排在氢后面的金属不能置换出酸中的氢；②酸不包括浓硫酸和硝酸，因为它们有很强的氧化性，与金属反应不能生成氢气，而生成水。a．写出铁与稀盐酸反应的化学方程式：___________________________________________________。b．写出锌与稀硫酸反应的化学方程式：___________________________________________________。Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑(6)金属与盐溶液的反应在金属活动性顺序里，只有排在前面的金属，才能把排在后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。a．写出铁与硫酸铜溶液反应的化学方程式：___________________________________________。b．写出铜与硝酸银溶液反应的化学方程式：___________________________________________。Fe＋CuSO4===FeSO4＋CuCu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag在纯氧中，铁能剧烈燃烧，生成黑色的四氧化三铁；而在潮湿的空气中，铁则易发生缓慢氧化生成红棕色的氧化铁，是铁锈的主要成分。考点3金属活动性顺序1．金属活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu2．金属活动性顺序的作用(1)判断金属与酸的反应。①一般说来，排在氢前面的金属能置换出酸中的氢，排在氢后面的金属不能置换出酸中的氢；②酸不包括浓硫酸和硝酸，因为它们有很强的氧化性，与金属反应不能生成氢气，而生成水。(2)判断金属与盐溶液反应。在金属活动性顺序里，只有排在前面的金属，才能把排在后面的金属从它们的盐溶液中置换出。(3)判断金属活动性强弱。在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。(4)判断金属跟混合盐溶液反应的次序。第6课时┃金属和金属材料3．置换反应一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应叫作置换反应。可用式子表示：A＋BC―→B＋AC；例如：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag。①当两种或多种金属化合物在溶液中同时存在时，最不活泼的金属先从溶液中被置换出来。②铁与化合物溶液发生置换反应时，生成＋2价的铁的化合物，溶液呈浅绿色。考点4铁的冶炼1．一氧化碳还原氧化铁的实验(1)装置图：见图6－1。图6－1(2)实验现象：红棕色粉末逐渐变为______色，澄清石灰水变____________，尾气点燃产生________火焰。(3)实验注意事项①先通入一氧化碳，排尽装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合加热后发生爆炸。②实验完毕后要继续通入一氧化碳，直到玻璃管冷却至室温，一是防止高温下的铁与空气接触重新被氧化，二是还可防止澄清石灰水倒吸。③尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，所以尾气要收集或点燃，以防止直接排放污染空气。黑浑浊蓝色2．工业炼铁(1)炼铁原料：铁矿石[赤铁矿(主要成分是Fe2O3)和磁铁矿(主要成分是Fe3O4)]、焦炭、石灰石和空气。(2)主要设备：高炉。(3)炼铁原理：在高温条件下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。(4)反应的化学方程式C＋O2=====高温______CO2＋C=====高温______Fe2O3＋____CO=====高温____________CO22CO32Fe＋3CO2①焦炭的作用：一是生成还原剂一氧化碳，二是提高高炉的温度。②石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转化为炉渣除去。考点5铁的锈蚀与防护1．铁生锈的条件：铁生锈的主要条件是与________________直接接触。铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生的复杂的化学反应，铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O。空气和水蒸气2．铁的防锈(1)原理是隔绝空气或水，使铁失去生锈的条件。(2)防锈措施Ⅰ.保持铁制品表面洁净和干燥，例如菜刀用完后洗净擦干挂起来。Ⅱ.在铁制品表面涂上一层保护膜，防止铁与氧气和水的反应，例如：①刷一层油漆；②涂一层机油；③电镀一层不易生锈的金属，如镀锌等；④经加工使金属表面生成一层致密的氧化膜，如烤蓝；⑤在金属表面覆盖搪瓷、塑料等。Ⅲ.改变金属的单一结构，例如制成合金(不锈钢)等。①铁生锈的两个条件缺一不可。如果铁表面沾有其他物质时，往往会加快生锈。如铁制品上沾有食盐水或灰尘等则生锈更快，故防止铁制品生锈首先要保持铁制品表面的干燥与洁净。②铝、锌等金属不易生锈，其原因是在铝、锌的表面生成了一层致密的氧化膜，可防止内部金属继续被氧化，从而形成“自我保护”。考点6保护金属的有效途径1．矿物的储量有限，而且不能再生。2．回收和利用废旧金属可以减少对环境的污染，还可以节约金属资源。3．保护金属资源的有效途径①防止金属腐蚀；②回收利用废旧金属；③合理有效地开采矿物；④寻找金属的替代品。类型1金属的性质与用途例1下表是Al、Fe、Cu三种金属的性质及冶炼时间情况。请根据下表信息回答问题。说明：导电性以银的导电性为100作标准，硬度以金刚石的硬度为10作标准。(1)菜刀用铁制而不用铝制的主要原因是_______________________________________________________________________________________________________。(2)表中导电性最强的金属是________。(3)①中形成薄膜的化学方程式为______________________________。(4)金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。之所以有先后，主要取决于__________________。铁的硬度比铝大Cu4Al＋3O2===2Al2O3金属的活动性[方法点拨]题目往往是通过图表和文字信息来反映某一具体物质的用途，考查对所涉及物质性质的掌握情况。金属的性质在很大程度上决定了它们的用途，但不是唯一的决定因素，要牢固把握金属的性质，如金属的物理共性为有金属光泽、导电性、导热性、延展性等；化学性质有与氧气反应、与酸反应及与金属化合物溶液反应等。[解析]由于铁的硬度比铝的大，所以菜刀要用铁制；导电性的指数越高，导电性也就越强，所以铜的导电性最强；常温下金属越容易与氧气反应，其表现出的金属活动性就越强。类型2金属的锈蚀和防护例2金属腐蚀的快慢与外界条件密切相关。下列条件下，铁钉的腐蚀速率最快的是()图6－2A第6课时┃金属和金属材料[方法点拨]在设计实验进行探究时，要注意可控制变量的单一性，如铁生锈与氧气和水分有关，为了探究铁生锈的原因，就需要分别设计铁与氧气、铁与水、铁与氧气和水同时存在的三个实验。[解析]A装置中铁钉与空气、水分接触，铁钉会生锈，且海水中的氯化钠等盐能加速铁钉锈蚀的速率；B装置中铁钉能与空气、水分接触，铁钉会生锈；C装置中铁钉只与水接触，不易生锈；D装置中铁钉只与干燥的空气接触，不易生锈。突破1金属活动性顺序的比较例3A金属钯是稀有的贵金属之一，金属钯制成的首饰不仅有迷人的光彩，而且经得住岁月磨砺。现有银(Ag)、铂(Pt)、钯(Pd)三种金属制成的戒指，某实验小组利用它们来探究三种金属的活动性顺序。(1)将钯戒指放入稀硫酸溶液中，戒指完好无损，可推测钯在金属活动性顺序中位于铁之________(填“前”或“后”)。(2)如果将钯粉置于盐酸溶液中，边通入氧气边搅拌，钯粉溶解得到二氯化钯(PdCl2)溶液，该反应的化学方程式为____________________________________________________。2Pd＋4HCl＋O2===2PdCl2＋2H2O后(3)如图6－3所示，将银、铂戒指分别放入甲、乙两烧杯中，一段时间后取出，发现只有银戒指表面有明显变化，推测甲烧杯中还可能出现的现象是__________________。通过该实验判断，银、铂、钯的金属活动性由强到弱顺序为________________________________________________________________________。图6－3有白色沉淀生成银、钯、铂[解析](1)将钯戒指放入稀硫酸溶液中，戒指完好无损，说明钯不与稀硫酸反应，即钯排在氢的后面，可推测钯在金属活动性顺序中位于铁之后。(2)如果将钯粉置于盐酸溶液中，边通入氧气边搅拌，钯粉溶解得到二