第一单元 金属和金属材料【速记清单】-2024-2025学年九年级化学全一册单元速记·巧练（人教版五四学制）

第一单元 金属和金属材料01 思维导图 02 考点速记 课题1 金属材料 一、金属材料 1.金属材料：包括纯金属(纯净物)和合金(混合物)。 2.金属物理性质： (1)共性：常温下为固体，有金属光泽，大多数金属具有优良的导电性、导热性，有延展性。 (2)特性：①常温下汞为液体 ②金属大多呈银白色,特殊:铜紫红色,金金黄色 ③不同金属的物理性质差异较大 2.金属材料的发展 (1)青铜器(商代)→铁器(春秋战国)→铝(100多年前)→钛和钛合金(21世纪重要的金属材料)。 (2)目前世界上年产量居前三位的金属依次是铁、铝、铜。 4.金属的使用 (1)主要因素:性质决定用途。 (2)其他因素: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。 (3)生活中的金属：干电池外皮→锌/锰；“银粉”→铝；水银温度计→汞；“锡箔”纸→铝或锡；保温瓶内胆→银 5.金属之最： （1）铝：地壳中含量最多的金属元素 （2）钙：人体中含量最多的金属元素 （3）铁：目前世界年产量最多的金属（铁>铝>铜） （4）银：导电、导热性最好的金属（银>铜>金>铝） （5）铬：硬度最高的金属 （6）钨：熔点最高的金属 （7）汞：熔点最低的金属 （8）锇：密度最大的金属 （9）锂：密度最小的金属相互刻画，纯金属上有划痕 二、合金 1.概念：在金属中加热融合某些金属或非金属，制得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.合金的优点： 合金和组成其的纯金属相比较，硬度一般更大，熔点一般更低，抗腐蚀性更好 合金 铁的合金 铜合金 焊锡 钛和钛合金 形状记忆合金 生铁 钢 黄铜 青铜 成分 含碳量 2%～4.3% 含碳量 0.03%～2% 铜锌 铜锡 铅锡合金 钛镍合金 备注 铁的合金主要含Fe、C， 区别主要是含碳量不同 紫铜是纯铜 熔点低 焊接金属 与人体有很好的 相容性， 可用于制造人造骨 具有形状记忆效应用于制成人造卫星天线 【点拨】 1.合金中一定有金属存在,但不一定都是金属与金属熔合而成,还有可能是金属与非金属,例如:生铁、钢就是铁的合金,其中含有碳元素。 2.合金中各成分是均匀熔合在一起的,在金属表面镀上一层其他金属,不属于合金。 3.合金的各种成分均以单质形式存在。 课题2 金属的化学性质 一、金属的化学性质 1．与氧气反应： 反应条件 金属 现象 化学方程式 常温 镁 打磨过的镁带在空气中表面逐渐变暗;在空气中点燃剧烈燃烧,发出耀眼的白光，生成白色固体 点燃时: 2Mg+O22MgO 铝 打磨过的铝在空气中表面会逐渐变暗,生成一层致密的氧化膜 常温下：4Al+3O2=2Al2O3 点燃或加热 铁 在氧气中点燃,剧烈燃烧，火星四射,放出大量的热，生成黑色固体。 在氧气中点燃: 3Fe+2O2Fe3O4 铜 在空气中加热表面变为黑色 在空气中加热: 2Cu+O22CuO 高温 金 在空气中加热不变色 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．与稀盐酸、稀硫酸反应：金属＋酸→盐＋H2↑ 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。 金属 现象 反应的化学方程式 稀盐酸 稀硫酸 镁 反应剧烈，产生大量气泡 Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑ 锌 反应比较剧烈，产生少量气泡 Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 铁 反应缓慢，有少量气泡产生，溶液由无色变为浅绿色 Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ 3. 金属与某些盐反应：金属＋盐→新盐＋新金属 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 【点拨】 ①单质铁与稀盐酸和稀硫酸反应，均生成亚铁盐； ②现象的描述重点：金属表面生成固体的颜色，溶液颜色的变化。 二、置换反应 1.定 义：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.表达式：A+BC→AC+B 2.置换反应类型： 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 【点拨】CO+金属氧化物→金属单质+CO2 该反应不属于基本反应 三、金属活动顺序 1．金属活动顺序： 2. 金属活动性顺序表的意义 ①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； ②在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢； ③在金属活动性顺序里，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。 3. 金属活动性顺序的应用 （1）判断金属与盐溶液能否反应 ①在金属活动性顺序表中，排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来。 ②盐是可溶性盐。 ③K、Ca、Na除外(K、Ca、Na等加入到盐溶液中，先与溶液中的水反应，生成的碱再与盐反应)。 （2）判断金属与酸能否反应。 ①在金属活动性顺序表中，该金属必须排在氢的前面。 ②“酸”一般指的是稀盐酸、稀硫酸。 （3）根据金属活动性的相对强弱，可为除杂选择合适的试剂。 如Cu中混有少量的Fe，欲除去少量的Fe，可选择加入足量的硫酸铜溶液充分反应，Fe和硫酸铜溶液反应生成了Cu和硫酸亚铁，再过滤即可。 （4）根据金属活动性顺序判断金属与盐溶液反应后滤渣、滤液的成分。 一种金属和几种盐溶液混合时，最不活泼的金属最先被置换出来，然后再依次按照活动性由弱到强的先后顺序被置换出来 （5）根据金属活动性顺序判断金属与酸反应的快慢（反应速率）或根据反应速率判断金属的活动性顺序。一般金属越活泼，在同等条件下，与某一酸反应的速率越快。 课题3 金属资源的利用和保护 一、金属的冶炼 1. 金属在自然界的存在 金属矿石名称 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 铝土矿 黄铜矿 辉铜矿 主要成分 Fe2O3 Fe3O4 FeCO3 Al2O3 CuFeS2 Cu2S 2. 铁的冶炼 （1）一氧化碳还原氧化铁实验 ①实验原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 ②实验装置： ③实验步骤 a.检查装置气密性； b.转入药品并固定装置； c.通入CO并点燃酒精灯； d.排尽装置内的空气后，点燃酒精喷灯给氧化铁加热； e.当玻璃管内的红棕色粉末变为黑色时，停止加热； f.等装置冷却后，停止通CO，熄灭酒精灯。 ④实验现象 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。 ⑤有关的化学方程式 硬质玻璃管中：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。 试管中：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。 尾气处理：2CO+O22CO2。 （2）工业炼铁 ①炼铁的原理 在高温下，一氧化碳还原铁的氧化物（氧化铁、四氧化三铁）。 ②原料及作用 a.铁矿石：提供原料。 b.焦炭：燃烧提供热量、产生还原剂一氧化碳。 c.石灰石：可将矿石中二氧化硅转变为炉渣。 ③设备：高炉。 二、金属资源的保护 1.铁制品锈蚀的条件的探究 实验装置 现象 铁钉生锈 铁钉不生锈 铁钉不生锈 现象分析 铁钉同时和氧气（或空气）、水接触 铁钉只和水接触 铁钉只和氧气（或空气）接触 结论 铁钉生锈的条件：铁和氧气(或空气)、水接触同时接触 【点拨】 （1）铁制品生锈主要是铁与空气中的氧气、水蒸气等物质发生了化学反应。 （2）铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，颜色为红色。铁锈的结构疏松，不能阻止里层的铁继续与氧气、水的反应，铁制品会完全被腐蚀。 （3）铁制品一般温度越高，锈蚀的速度越快。 （4）在酸、盐存在的环境中，铁制品的锈蚀会加快。 2.防止铁制品锈蚀的原理和方法 （1）防止铁制品锈蚀的原理： 破坏铁锈蚀的条件即可防止铁制品锈蚀，即防止铁制品与氧气或水接触。 （2）防止铁制品锈蚀的方法： ①保持铁制品表面干燥和洁净。 ②在铁制品表面覆盖一层保护膜，如在铁制品表面刷漆、涂油等。 ③在铁制品表面镀上其他金属，如镀锌、镀铬等。 ④将铁制品制成合金，如不锈钢。 ⑤通过化学方法使铁制品表面形成致密的氧化膜，如“烤蓝”等。 3.金属资源的保护 （1）必要性 ①金属矿物的储量有限，且不可再生； ②废旧金属的随意丢弃不仅浪费资源还污染环境。 （2）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寻找金属的代用品等。 二、含杂质的反应物(或生成物)质量的计算 （1）将含杂质的已知物质量换算为纯物质质量，其关系式为： 纯度＝×100%，纯物质质量=含杂质物质质量×纯度。 （2）将纯物质质量代入化学方程式进行计算。 （3）将计算得到的纯物质质量换算成含杂质物质质量：含杂质物质质量为=。 03 素养提升 H2质量/g t/s Zn Fe 一、金属与酸反应生成氢气问题的分析方法 1.等质氢图 两种金属分别与酸反应,产生的氢气质量相同,此图反映两种情况: (1)酸不足,金属过量,产生的氢气质量由酸的质量决定。 (2)酸足量,投放的两种金属分别与酸反应产生氢气的质量恰好相同,如 6.5g锌和5.6g铁分别投入足量的盐酸中,反应产生的氢气质量相同。 2.等质等价金属图H2质量/g t/s Zn Fe Mg 如等质量的镁、铁、锌分别与足量的酸反应,生成的金属离子都 带2个单位的正电荷,产生氢气的速率和质量不同。此图反映出: (1)金属越活泼,图示中反应物的线越陡,如Mg线比Zn 线陡、Zn 线比Fe线陡,说明金属活动性Mg> Zn>Fe。 (2)金属的相对原子质量越小,等质量时与足量酸反应产生的氢气 越多,曲线的拐点越高,因此,相对原子质量Zn>Fe>Mg。 可简单概括为:越陡越活,越高越小。 3.等质不等价金属图H2质量/g t/s Zn Mg Al 如等质量的铝、镁、锌分别与足量酸反应,生成的化合物中金属 元素的化合价分别为+3、+2、+2价，此图反映出等质不等价金 属与酸反应不仅产生氢气的速率不同,而且产生氢气的质量与金 属元素化合价有关。可用下式计算氢气质量: m(H2)＝ 二、金属与与混合盐溶液的反应后的溶液和滤渣成分分析 方法一：定量分析法 如将铁粉加入到硝酸铜和硝酸银的混合溶液中。 第一步：将题目中涉及的金属，按照金属的活动性由强到弱的顺序排列：如Fe、Cu、Ag。 第二步：根据金属活动性由弱到强依次加入盐溶液中的金属，其顺序为Ag、Cu、Fe。 第三步：根据加入金属的量分析，如下表： 情况 反应情况 滤液 滤渣 ①加入极少量的Fe 部分AgNO3反应 Fe2＋、Cu2＋、Ag＋ Ag ②加入少量的Fe AgNO3恰好反应 Fe2＋、Cu2＋ Ag ③加入较少量的Fe 部分Cu(NO3)2反应 Fe2＋、Cu2＋ Cu、Ag ④加入适量的Fe Cu(NO3)2恰好反应 Fe2＋ Cu、Ag ⑤加入过量的Fe 无反应 Fe2＋ Fe、Cu、Ag 方法二：优先法 判断反应发生的先后顺序的依据：远距离先置换，即金属活动性相差越大(或位置距离越远)，反应优先发生。 1. 将铁粉加入到一定量的硝酸铜和硝酸银的混合溶液中 先：Fe＋2AgNO3＝Fe(NO3)2＋2Ag 后：Fe＋Cu(NO3)2＝Fe(NO3)2＋Cu 反应情况 滤液成分 滤渣成分 ① Fe(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3 Ag ② Fe(NO3)2、Cu(NO3)2 Ag ③ Fe(NO3)2、Cu(NO3)2 Ag、Cu ④ Fe(NO3)2 Ag、Cu ⑤ Fe(NO3)2 Ag、Cu、Fe 2. 将硝酸银溶液加入到一定量铁和铜的混合物中 先：Fe＋2AgNO3 === Fe(NO3)2＋2Ag 后：Cu＋2AgNO3 === Cu(NO3)2＋2Ag 反应情况 滤液成分 滤渣成分 ① Fe(NO3)2 Fe、Cu、Ag ② Fe(NO3)2 Cu、Ag ③ Fe(NO3)2、Cu(NO3)2 Cu、Ag ④ Fe(NO3)2、Cu(NO3)2 Ag ⑤ Fe(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3 Ag 三、验证金属活动性强弱的实验设计方法 1.探究金属活动性强弱的方法有两种 方法一: 金属与酸(稀盐酸、稀硫酸)反应。能反应的金属比H活泼,反应越剧烈,则越活泼;不反应的金属位于H之后。 方法二: 金属与盐溶液反应。若则表示该金属的活动性强于该盐中金属的活动性。 2.运用金属活动性顺序验证金属活动性强弱的实验方案设计 验证项目 实验方案 判断理由 比较两种金属的活动性强弱，如 Cu、Zn 方案一:将金属锌放入铜的盐溶液中 方案二:将金属铜放入锌的盐溶液中 方案三:将金属锌、铜分别放入稀盐酸中 方案四:将金属锌、铜同时放入金属活动性位于两者中间的一种金属的盐溶液中,如 FeSO4溶液 根据置换反应能否发生做出相应的判断 比较三种金属的活动性强弱，如 Mg、Fe、 Cu 方案一:将金属镁、铜同时放入FeSO4溶液中(两边的金属与中间金属的盐溶液) 方案二:将金属铁分别放入MgCl2,溶液和CuSO4溶液中(两边金属的盐溶液与中间的金属) 根据金属与盐溶液的置换反应能否发生作出相应判断。方案一中镁与FeSO4反应而铜与 FeSO4不不反应;方案二中Fe与CuO4反应而与MgCl2不反应,均可证明金属活动性Mg> Fe>Cu 方案三:将三种金属同时放入相同浓度的稀盐酸(或稀硫酸)中 根据金属与酸的置换反应能否发生及反应速率的快慢作出判断。Mg与酸反应速率快,Fe与酸反应速率慢,Cu与酸不反应,证明金属活动性Mg> Fe>Cu 比较多种金属的活动性强弱，如 Mg、Zn、 Cu、Ag 步骤一:先将四种金属单质同时放入相同浓度的稀盐酸或稀硫酸中 步骤二:再用比较两种金属的活动性强弱的方案比较Cu和 Ag的活动性强弱 根据能否与酸发生置换反应将四种金属分为两组。在金属活动性顺序中，排在氢前面的是 Mg和Zn,由于反应速率快慢不同,可判断出活动性Mg> Zn;排在氢后面的 Cu和Ag的验证方案见两种金属的活动性的验证方案. 四、分析金属与溶液反应(或固体)质量的变化方法 (1)金属与酸反应后金属质量减少，溶液质量增加。 如Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑ 65g 2g 溶液质量增加65g-2g=63g (2)对于在盐中呈相同价态的两种金属,金属与另一种金属的盐溶液反应后的质量变化分两种情况。 ①单质金属的相对原子质量<盐中金属的相对原子质量。 如：Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu 56g 64g 溶液质量减轻64g-56g=8g ②单质金属的相对原子质量>盐中金属的相对原子质量。 如：Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu 65g 64g 溶液质量减轻65g-64g=1g 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$