内容正文:
第一部分 教材复习·零距离
第八单元 金属和金属材料
四维智学系列丛书
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1.铁的相关性质
物质转化·精梳理
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2.铜的相关性质
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物质转化·精梳理
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知识点1 金属及金属资源的利用和保护
1.金属材料
包括 和 。
2.金属的物理性质
大多数的金属呈 色,常温下为 ,具有良好的 性、______性和
性,金属除了具有这些共同的物理性质外,还具有各自的特性,如铜呈___ 色,金呈 色,常温下汞为 体等。
纯金属
合金
银白
固态
导电
延展
导热
红
黄
液
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3.合金
在金属中加热熔合某些 或 而形成的具有金属特征的物质。例如:生铁和钢是含 不同的铁的两种合金,其中生铁的含碳量为 ,钢的含碳量为 。
金属
非金属
碳量
2%~4.3%
0.03%~2%
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4.工业炼铁
(1)原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
(2)反应原理:在高温下,用CO作还原剂把铁从铁的氧化物中还原出来。该反
应的化学方程式是 。
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5.金属资源的保护
(1)金属的腐蚀与防护
铁生锈的条件:铁与 和 共同发生化学反应,生成铁锈(Fe2O3·xH2O),该反应属于 反应。
氧气
水
化合
(2)防止铁生锈的方法:除保持铁制品表面的 和 外,常采用a. ;b. ;c.制成合金,改变内部结构等。
干燥
清洁
涂保护层
镀其他金属
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1.铁生锈既有不利方面,也有有利方面,请列举其应用。
(1)铁生锈过程缓慢并且能释放出热量,据此可制作暖贴、化学暖炉、暖手袋等。
(2)铁生锈过程中消耗氧气和水,可以将一小袋铁粉放入食品袋中作“双吸剂”,防止食品变潮和氧化变质。
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2.高炉炼铁中发生哪些反应?高炉炼铁和实验室炼铁有什么区别?其产物是纯铁吗?
高炉炼铁的产物为生铁,
是含有2%~4.3%的碳及少
量磷和硫的铁合金,硬而
脆,不利于加工。
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知识点2 金属活动性顺序、金属的化学性质
1.金属的化学性质
(1)跟 反应。
(2)跟 反应。
(3)跟 反应。
2.置换反应
由一种 与一种 反应,生成另一种 和另一种 的反应。
氧气
酸
某些盐溶液
单质
化合物
单质
化合物
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3.金属活动性顺序
人们通过大量的实验验证,得到金属在溶液中的活动性顺序:
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(1)横坐标为时间,纵坐标为氢气质量的变化规律。
1.通过图像如何定量分析金属与酸反应的规律?
①判断金属的活动性顺序
倾斜程度越大(越先出现拐点),表示反应速率
越快,金属活动性越强。
②判断产生氢气的质量
酸足量:反应产生氢气的质量由参加反应的
金属决定,
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即生成氢气的质量=金属的质量× 。
酸不足:反应产生氢气的质量由参加反应的酸的质量决定。
(2)横坐标为酸质量,纵坐标为氢气质量的变化规律。
向等质量的金属中分别加入等质量分数的酸(最终酸过量),
开始时,金属过量,酸完全反应,生成氢气的质量由酸的
质量决定,待金属完全反应时, 越大,
最终产生氢气的质量越大。
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(3)横坐标为金属质量,纵坐标为氢气质量的变化规律。
向等体积、等质量分数的酸中分别加入等质量的金属(最终
酸不足),开始时,酸过量,金属完全反应,生成氢气的质
量由参加反应的金属决定,则 越大,生成氢
气的质量越大,最终生成氢气的质量由酸的
质量决定,故最终生成氢气的质量相等。
【注意】m(H2)—m(酸)曲线、m(H2)—m(金属)曲线均无法直接判断金属活动性强弱。
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以将Zn加入FeCl2、CuCl2的混合溶液为例
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金属性质易跟酸、盐性质,定量计算,探究实验等相关联。
2.金属与金属盐溶液反应后滤液、滤渣成分的判断规律。
(1)反应原则:“远距离先置换”,即在金属活动性顺序中两种金属距离越远越优先反应。
(2)滤液中一定存在活动性最强的金属的离子。
(3)滤渣中一定存在活动性最弱的金属单质。
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实验1 金属活动性顺序的探究实验
1.实验原理:根据金属能否与稀盐酸、稀硫酸和盐溶液反应进行判断。
判断方法 操作方法 现象与结论
金属能否与稀硫酸或稀盐酸反应 将金属插入稀硫酸或稀盐酸中,观察是否产生气体 有气体产生,说明该金属在金属活动性顺序中排在H之前,否则排在H之后
核心实验·全突破
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金属与稀硫酸或稀盐酸反应的速率 将金属插入稀硫酸或稀盐酸中,观察产生气体的快慢 产生气体速率快的金属比产生气体速率慢的金属活动性强
金属能否与盐溶液发生置换反应 将金属插入某盐溶液中,观察现象 如果能将盐溶液中的金属置换出来,说明插入金属的活动性较盐中所含金属的活动性强,否则相反
核心实验·全突破
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2.方案设计
考查点1:验证两种金属的活动性强弱 考查点2:验证三种金属的活动性强弱
核心实验·全突破
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3.注意事项
(1)实验前金属必须打磨,除去氧化层或污物。
(2)做金属与酸的反应时一般用稀盐酸或稀硫酸,不用硝酸和浓硫酸。
(3)金属与盐溶液的反应,盐必须能溶于水。
(4)并不是所有排在前面的金属都能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来,如钾、钙、钠。
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例1 为验证锌、铁、铜三种金属的活动性顺序,小红设计了如图所示的四个实验,下列说法正确的是( )
A.通过实验①②③能验证锌的金属活动性比铁的强
B.实验③中溶液的质量变大
C.X可能为锌,Y可能为硫酸亚铁
D.只做实验③和④,一定不能验证锌、铁、铜的金属活动性顺序
典 题 演 练
C
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实验2 铁的冶炼
1.实验原理: 。
2.实验装置 3.实验步骤
(1)连接装置;(2)检查装置的 ;(3)将氧化铁粉末注入玻璃管中;
(4)点燃 ,向玻璃管中通入一氧化碳,排尽空气后再点燃 ;
(5)观察到现象后,熄灭 ,继续通入一氧化碳,直到玻璃管冷却,停止通入一氧化碳,再熄灭 ;
(6)拆除装置,清洗仪器,整理器材。
3CO+Fe2O33CO2+2Fe
气密性
右端酒精灯 酒精喷灯
酒精喷灯
右端酒精灯
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4.实验现象
(1)硬质玻璃管中: 。
(2)澄清石灰水: ,反应的化学方程式为 。
(3)装置最末端玻璃管尖嘴处: ,反应的化学方程式为
。
红色粉末变成黑色
变浑浊 Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O
产生蓝色火焰
2CO+O22CO2
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5.注意事项
(1)实验前应先通CO,然后加热,目的是 。
(2)实验结束后,先熄灭酒精喷灯,待硬质玻璃管中物质冷却后再停止通CO,目的是 。
(3)反应的条件为高温,所以加热需用 。
(4)澄清石灰水的作用是 。
(5)装置末端酒精灯的作用是 。
防止混合气体发生爆炸
防止还原的铁粉再次被氧化
酒精喷灯
检验生成的二氧化碳
处理未反应的一氧化碳,防止污染环境
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6.尾气处理
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(1)图1和图2装置是利用了 。
(2)图3和图6装置是利用了 。
(3)图1装置的优点是 。
(4)图5装置的优点是 。
(5)图6装置中A的作用是 。
一氧化碳的可燃性
一氧化碳难溶于水的性质
既可将有毒的一氧化碳转化为无毒的二氧化碳,又可达到节约资源的目的
操作方便,节约试剂
既检验生成的二氧化碳,又收集未反应的一氧化碳
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例2 兴趣小组对“一氧化碳还原氧化铁”实验进行拓展研究。
【查阅资料】氯化亚铜的氨水溶液能和CO反应,产生红色固体。
【问题讨论】
(1)实验装入试剂前应先 。
(2)写出如图1中装置A玻璃管中发生反应的化学方程式: ,
要使通入装置D的气体是干燥的,可在装置C中装入液体试剂 。
(3)装置D中发生反应的实验现象是 ,装置E中发生反应的化学方程式是 。
检查装置的气密性
C+CO22CO
浓硫酸
红色粉末变为黑色
Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O
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(4)实验结束时,应先熄灭装置 (填“A”或“D”)中的酒精喷灯,目的是
。
【实验评价】整套装置还有一个明显的不足之处是缺少尾气处理装置。
(5)甲同学建议在F处放置燃着的酒精灯以点燃尾气,同学们认为在点燃之前,应对尾气先 以确保安全。
(6)乙同学认为废气中的一氧化碳可以吸收处理,于是设计如图2装置与F相连,其中最合理的装置是 (填“①”或“②”)。
D
防止D装置中生成的铁被再次氧化
验纯
①
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实验3 铁制品锈蚀条件的探究
实验 装置
实验 现象 经过一段时间后,试管Ⅰ中铁钉表面出现红色铁锈,试管Ⅱ和Ⅲ中铁钉表面无明显锈迹
实验 结论 对比试管Ⅰ和Ⅱ中的现象可知,铁生锈需要 ;对比试管Ⅰ和Ⅲ中的现象可知,铁生锈需要 。因此铁生锈的条件为 ; 铁锈的主要成分是 ___________________
实验 拓展 ①试管中是经煮沸迅速冷却的蒸馏水,煮沸的目的是 ,迅速冷却的目的是 ;②试管Ⅱ中植物油的作用是 ,防止空气中的氧气溶解到水中;③试管Ⅲ中干燥剂的作用是 ;④在高温、酸、食盐溶液等环境中铁锈蚀的速率会加快
氧气
水
与氧气和水同时接触
Fe2O3·xH2O(或Fe2O3)
除去水中溶解的氧气
将蒸馏水与空气隔绝
减少或防止空气中的氧气溶解到水中
使铁钉不与空气中的水蒸气接触
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例3 小林学习金属的相关知识后,关注到生活中有以下现象:
Ⅰ.海边的铁制品,锈蚀程度比其他地方更严重。
Ⅱ.切过咸菜的菜刀,不及时清洗,很容易就锈蚀了。针对Ⅰ和Ⅱ的现象,小林结合学习内容查阅了相关资料并进行实验探究。【资料卡片】
探究铁生锈的条件
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编号 ① ② ③
实验
现象 7天后,铁钉表面没有变化 2天后,铁钉表面出现红色 1天后,铁钉表面出现红色
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【家庭小实验】
为了探究食盐水对铁钉锈蚀速率的影响,小林设计并完成了如图的家庭小实验,很快看到实验现象。
(1)该实验中红墨水液面可能出现的现象是 (填字母)。
A.两端仍持平 B.左高右低 C.左低右高
你选择的理由是 。
B
因为铁钉与瓶中的氧气、水反应,使瓶内的压强减小
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(2)小红认为小林的实验不足以说明食盐水能加速铁钉的锈蚀,请在小林实验的基础上完善此实验方案:
;
(3)结合资料及实验结果,解释现象Ⅰ和Ⅱ:
。
仍采用小林的装置作对比实验,保持其他条件不变,将30 mL食盐水换成30 mL蒸馏水,重复小林的实验操作,观察现象
海边潮湿的空气和咸菜中都含有一定量的氯化钠,氯化钠能加快铁制品的锈蚀
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3CO+Fe2O33CO2+2Fe
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