第七章 金属（知识清单）化学新教材北京版九年级下册

第七章 金属 01 思维导图 02 考点速记 第1节 常见的材料 知识点一 材料 材料是指人类用于制造生活和生产用的物品、器件、构件、机器和其他产品的物质的统称。材料多种多样，依据物质的组成和性质进行分类，可分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料。 知识点二 金属材料 1．金属材料的种类 金属材料包括纯金属和合金两大类，金属有铁、铝、铜、银等，如24k金、体温计中的汞都是纯金属；常见的合金有铁合金，铜合金（如青铜，黄铜）、铝合金和钛合金等。 2．金属材料的发展 商朝，人们开始使用青铜器，春秋时期开始冶铁，战国时期开始炼钢，铜和铁一直是人类广泛应用的金属材料，在100多年前又开始了铝的使用。 3．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。 知识点三 合金 1．合金 合金是由一种金属和其他一种或几种金属（或非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。2．合金与组成它们的纯金属性质比较 由于组成的改变，合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学或机械的性能。 ①合金的硬度一般比组成它们的纯金属硬度大； ②合金的熔点一般比组成它们的纯金属熔点低； ③合金的耐腐蚀性能一般比组成它们的纯金属耐腐蚀性能强。 3．常见的几种合金 ①铁合金 类别 含碳量 机械性能 用途 生铁（铸铁） 2％~4.3％ 硬而脆、无韧性 制铁锅、暖气片、机床等 钢 0.03％~2％ 较硬而韧，有弹性、良好的延展性 制机械、交通工具、炊具等 ②钛和钛合金 性质 熔点高、密度小(钛的密度仅为4.5g/cm3)、可塑性好、易于加工、机械性能好、抗腐蚀性能非常好、与人体具有很好的“相容性” 用途 被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备、制造人造骨等 4．物质的性质与物质的用途之间的关系 决定物质用途的因素： （1） 物质的性质在很大的程度上决定了物质的用途； （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。 知识点四 有机合成材料 1.分类 天然有机高分子材料，如：棉花、羊毛、蚕丝、天然橡胶等。 合成有机高分子材料(三大有机合成材料) (1) 塑料 (2) 合成纤维：涤纶(的确良)、锦纶(尼龙)、晴纶 (3) 合成橡胶 2.高分子材料的结构和性质 · 链状结构：热塑性，如：聚乙烯塑料(聚合物)。 · 网状结构：热固性，如：电木。 3.“白色污染”及环境保护 危害： · 破坏土壤，污染地下水； · 危害海洋生物的生存； · 如果焚烧含氯塑料会产生有毒的氯化氢气体，从而对空气造成污染。 解决途径 · 减少使用不必要的塑料制品； · 重复使用某些塑料制品，如塑料袋、塑料盒等； · 使用一些新型的、可降解的塑料，如微生物降解塑料和光降解塑料等； · 回收各种废弃塑料 第2节 金属的性质 知识点一 金属的性质 1.金属的物理性质 （1）常温下一般为固态（汞为液态），有金属光泽。 （2）大多数呈银白色（铜为紫红色，金为黄色）。 （3）有良好的导热性、导电性、延展性与弹性。 不同的金属又有各自的特性，如铁铝等大多数金属都是呈银白色，但铜呈紫红色，金呈黄色，细的铁粉银粉都是黑色；常温下大多数金属都是固体，但汞是液体。金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等物理性质差别也很大。 2.金属的化学性质 (1) 金属与氧气反应 反应条件 金属 现象 化学方程式 常温下就能反应 镁 打磨过的镁条在空气中表面逐渐变暗；在空气中点燃，发出耀眼白光，放出大量的热，生成白色固体 点燃时 2Mg+O2 2MgO 铝 打磨过的铝，在空气中表面会变暗生成一层致密的氧化膜，该氧化膜可阻止铝进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性能。 常温下 4Al+3O2 =2Al2O3 点燃或加热时反应 铁 常温下在干燥的空气中，铁很难与氧气反应，点燃后在氧气中能剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放出大量的热 在氧气中点燃 3Fe+2O2 Fe3O4 铜 常温下在干燥的空气中很难反应，在空气中加热，表面会生成黑色固体 在空气中加热 2Cu+O22CuO 高温不反应 金 在空气中加热不变色 不反应 由上表可得出：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，由此也可以在一定意义上反映金属的活泼程度。 (2) 金属与酸反应 金属与稀盐酸和稀硫酸反应的现象和化学方程式如下表： 金属 现象 化学方程式 稀盐酸 稀硫酸 稀盐酸 稀硫酸 镁 剧烈反应，产生大量气泡，溶液仍为无色，试管壁发热，生成的气体能够燃烧，产生淡蓝色火焰 2HCl + Mg === MgCl2 + H2↑ H2SO4+Mg === MgSO4 + H2↑ 铝 打磨过的铝放入酸中，剧烈反应，产生大量气泡，溶液仍为无色，生成的气体能够燃烧，产生淡蓝色火焰 6HCl + 2Al=== 2AlCl3 + 3H2↑ 3H2SO4 + 2Al === 3H2↑+ Al2(SO4)3 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，产生淡蓝色火焰 2HCl + Zn === ZnCl2 + H2↑ H2SO4 + Zn === ZnSO4 + H2↑ 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，产生淡蓝色火焰 2HCl + Fe === FeCl2 + H2↑ H2SO4 + Fe === FeSO4 + H2↑ 铜 无明显现象 不反应 由上表可得出：根据金属与相同酸反应的剧烈程度或产生气泡的快慢，判断金属的活动性，若产生气泡多且快，则金属活动性强，反之金属活动性弱。 (3) 金属与化合物溶液反应 通过下面的实验，探究金属能否与其它金属化合物的溶液发生反应： 实验操作 现象 化学方程式 质量变化 活动性比较 铁钉浸入硫酸铜溶液中 浸入溶液中铁钉表面覆盖一层紫红色的固体，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色 Fe + CuSO4 ==== Cu + FeSO4 金属质量增加，溶液质量减小 Fe＞Cu 将打磨过的（为了除去氧化膜）铝丝浸入硫酸铜溶液中 溶液中的铝丝表面，覆盖一层紫红色的固体，溶液由蓝色逐渐变为无色 2Al + 3CuSO4 ==== Al2(SO4)3 + 3Cu 金属质量增加，溶液质量减小 Al＞Cu 铜丝浸入硝酸银溶液中 浸入溶液中的铜丝表面，覆盖一层黑色固体，溶液由无色逐渐变为蓝色 Cu + 2AgNO3 ==== Cu(NO3)2 + 2Ag 金属质量增加，溶液质量减小 Cu＞Ag 铁丝浸入硫酸铝溶液中 无任何现象产生 Al＞Fe 由上表可得出：以上4种金属的活动性由强到弱顺序为：Al＞Fe＞Cu＞Ag 知识点二 置换反应 1. 概念 有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做置换反应，置换反应是化学反应的基本类型之一。 2. 特征 反应物和生成物都是一种单质和一种化合物。 3. 通式 A+BC === B+AC 知识点三 金属的活动性顺序 1．常见金属活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性由强逐渐减弱 2．金属活动性顺序的应用 （1）金属活动性顺序中，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。 （2）金属活动性顺序中，H 之前的金属能与盐酸、稀硫酸反应生成氢气，H 之后的金属不能与盐酸、稀硫酸发生置换反应。 （3）金属活动性顺序中，排在前面的金属能把排在后面的金属从其化合物溶液中置换出来（K、Ca、Na 除外①）。 金属元素的原子最外层电子数一般小于 4，容易失去电子，表现了金属间化学性质的相似 性；但是由于原子结构并不完全相同，不同金属和同一物质发生反应时可以出现产物不同、价态变化不同和反应难易程度不同等，表现了金属间化学性质的差异性。 3．验证金属活动性 （1）选择活动性最强的和最弱的金属的单质，与活动性居中的金属的盐溶液进行实验。例如检验铝，铁，锌三种金属活动性顺序，可用单质铝，单质铁和硫酸锌溶液进行实验。 （2）选择活动性最强的和最弱的金属的盐溶液，与活动性居中的金属的单质进行实验。例如：检验铝，铁，锌三种金属活动性顺序，可使用硫酸铝、硫酸铁溶液和单质锌进行实验。 第3节 金属的冶炼与防护 知识点一 铁的冶炼 将自然界存在的金属矿物（主要成分是含金属元素的化合物）转化成金属单质的过程，称为金属的冶炼。 1．一氧化碳还原氧化铁 【实验装置】 【实验步骤】 ①检查装置气密性；②装入药品并固定；③点燃酒精灯；④向玻璃管中通入CO；⑤点燃酒精喷灯；⑥反应完成后熄灭酒精喷灯；⑦试管冷却后停止通入CO；⑧熄灭酒精灯。 【实验现象】 ①红色粉末逐渐变黑；②澄清石灰水变浑浊；③尾气燃烧并产生蓝色火焰。 【化学方程式】 ①酒精喷灯处：3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 ②试管中：CO2+Ca(OH)2 === CaCO3↓+H2O ③酒精灯处：2CO+O22CO2 【注意事项】 ①先通入CO的目的： 排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合，可能发生爆炸。 ②实验完毕后继续通入CO直至玻璃管冷却后目的： 防止还原成的铁粉在较高的温度下被重新氧化；防止石灰水倒流使玻璃管炸裂 ③尾气处理的方法： 装置末端放一盏燃着的酒精灯。目的：防止未反应完的一氧化碳排到空气中污染空气。 【记忆口诀】 一氧化碳早出晚归，酒精喷灯迟到早退；前者颠倒会爆炸，后者颠倒会氧化。 2．工业炼铁 【主要设备】 【原料】 铁矿石、焦炭、石灰石、空气等 【反应原理】 在高温的条件下，利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来 【化学方程式】 以赤铁矿为原料，主要反应为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2 以磁铁矿为原料，主要反应为：4CO+Fe3O43Fe+4CO2 焦炭的作用：①提供热量：C+O2CO2 ②提供还原剂：C+CO2 2CO 炼铁过程中石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。 3．含杂质化学反应的计算 在实际生产中，原料和产品都不可能是纯净物，在计算中必须将不纯物质的质量转化为纯净物的质量，可按下列公式进行转换： （1）混合物中某物质的质量分数（纯度）=×100％=1－杂质质量分数； （2）物质的质量=不纯物质的质量×该物质的质量分数 （3）不纯物质的总质量= 4. 碳与氧化铜反应——还原性 方程式 C + 2CuO2Cu + CO2↑ 现象 黑色固体变红色，澄清石灰水变浑浊 细 节 金属网罩作用 使火焰集中并提高温度 实验结束时 先撤导管，后熄酒精灯 知识点二 金属的腐蚀和防护 1．金属资源存在形式 地球上的金属资源广泛存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活泼的金属，如金银等以单质形式存在外，其他金属都以化合物的形式存在。 2．几种常见的金属矿石 金属矿石 赤铁矿 磁铁矿 黄铁矿 菱铁矿 铝土矿 黄铜矿 辉铜矿 主要成分 Fe2O3 Fe3O4 FeS2 FeCO3 Al2O3 CuFeS2 Cu2S 3．铁制品锈蚀条件的探究 【实验装置】 【实验现象】 几天后观察，A试管中铁钉生锈，在水面附近锈蚀严重，B、C试管中铁钉没有生锈。 【实验分析】 A试管中铁钉同时与水、氧气接触而生锈，B试管中铁钉只与水接触不生锈，C试管中铁钉只与干燥的空气接触不生锈，AB对比说明铁生锈需要氧气，AC对比说明铁生锈需要水。 【实验结论】 铁生锈的条件是与水和氧气同时接触。 4．铁锈主要成分 Fe2O3·xH2O（铁锈颜色为红褐色，结构疏松） 钢铁制品的腐蚀过程，是一个复杂的化学反应过程（高中化学课将继续学习）。钢铁由铁、碳等元素组成，与空气中的氧气、水等反应而被腐蚀。钢铁表面生成的铁锈（主要成分是 Fe2O3·xH2O）疏松多孔，不能阻碍内部的铁与氧气、水蒸气等接触，最终导致钢铁全部被腐蚀。 5．防止铁制品生锈蚀的原理和方法 （1）原理：破坏铁制品锈蚀的条件，使铁制品隔绝空气或者隔绝水。 （2）方法：镀层、涂油、搪瓷、刷漆、保持表面清洁干燥、制成合金等。 6．保护金属资源 必要性：金属资源不可再生，随意丢弃也会造成浪费和污染 方法：防止金属的腐蚀；回收并循环利用废旧金属；合理、有计划的采矿；寻找金属的代用品 第4节 垃圾的分类与回收利用 知识点一 垃圾的分类与回收利用 1.垃圾分类 垃圾分类一般是指按一定规定或标准将垃圾分类储存、投放和搬运，从而转变成公共资源的一系列活动的总称。垃圾分类对于提高垃圾的资源价值和经济价值、减少垃圾处理量、降低处理成本、减少土地资源的消耗等，具有重要的意义。 (1) 可回收物 可回收物主要包括废纸、塑料、玻璃、金属和布料五大类。 (2) 有害垃圾 有害垃圾含有对人体健康有害的重金属、有毒的物质或者对环境造成现实危害或者潜在危害的废弃物。包括电池、荧光灯管、灯泡、水银温度计、油漆桶、部分家电、过期药品及其容器、过期化妆品等。这些垃圾一般使用单独回收或填埋处理。 (3) 厨余垃圾 厨余垃圾（上海称湿垃圾）包括剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶、果皮等食品类废物。经生物技术就地处理堆肥，每吨可生产0.6~0.7吨有机肥料。 (4) 其他垃圾 其他垃圾（上海称干垃圾）包括除上述几类垃圾之外的砖瓦陶瓷、渣土、卫生间废纸、纸巾等难以回收的废弃物及尘土、食品袋（盒）。采取卫生填埋可有效减少对地下水、地表水、土壤及空气的污染。 2.金属类垃圾的回收利用 常见金属类垃圾可分为两类：一类是废旧金属制品，主要组成是金属，以铁、铝、锌、铜及其合金为主，体积及质量较大；一类是电子垃圾，组成复杂，经过二次分类后可筛选出金属部分，金属种类繁多且质量较小。 废旧金属制品的回收主要采用除锈、熔融后再铸等方法。电子垃圾中的金属多含有铜、银、金等贵金属则需要利用金属的特性进行化学反应提纯。 垃圾是放错地方的资源，利用化学方法可将垃圾转化为新的资源。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！9 学科网（北京）股份有限公司 $$