第八单元 金属和金属材料 整理与提升-2024-2025学年九年级化学人教版下册

第八单元 金属和金属材料 整理与提升 纯 金 属 物理性质 化学 性质 金属 活动性 顺序 合金 硬度更高 抗腐蚀性能更强 熔点更低 金属资源的利用和保护 铁的冶炼 防止金属腐蚀、回收利用废旧金属、 有计划合理地开采矿物、寻找金属代用品 金 属 材 料 置换 反应 铁的锈蚀和防护 考点一 金属材料及其用途 1．金属材料包括：__________和________。 2．合金 (1)定义：在金属中加热熔合某些金属或非金属形成的具有____________的物质。 纯金属 合金 强度和硬度 合金在物质分类中属于混合物，且至少含一种金属， 合金的用途比纯金属广泛。 合金中金属以单质的形式存在,化合价为零 . 注意 （2）特性：合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更 ，抗腐蚀性能等也更 ，熔点较 。合金具有广泛的用途，如钛合金可制“人造骨骼”等，被誉为21世纪的重要金属材料。 高 好 好 低 低 生铁 钢 金属的性质在很大程度上决定了金属的用途，但这不是唯一决定的因素，还需考虑价格、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。 3．金属的用途 （3）常见的铁合金是 和 ，其主要区别是 。 含碳量不同 【特别提醒】铁可以被磁铁吸引，利用此性质可区分铁与其他金属单质。 1.分类 考点二 金属的物理性质 2.物理性质 考点二 金属的物理性质 【练习1】下列有关“金属之最”的描述中，属于金属物理性质的是（ ） A.钙是人体中含量最多的金属元素 B.铁是世界年产量最高的金属 C.铝是地壳中含量最多的金属 D.银是导电导热性最好的金属 【练习2】关于金属及合金的说法错误的是（ ） A.合金中至少含有两种金属元素 B.生铁和钢是常见的铁合金 C.黄铜的硬度比纯铜的硬度大 D.焊锡的熔点比纯锡的熔点低 A D 许多金属都能与氧气反应，但反应的难易和剧烈程度不同。 (1)镁、铝在常温下就能与氧气反应； (2)铁、铜在常温下几乎不与氧气反应，但在点燃或加热时能与氧气反应； (3)金在高温下也不与氧气反应（真金不怕火炼）。 1.金属与氧气反应 4Al + 3O2 === 2Al2O3 2Cu + O2 === 2CuO △ 3Fe + 2O2 === Fe3O4 点燃 考点三 金属的化学性质 铝为什么有良好抗腐蚀性? 金属＋氧气→金属氧化物 规律 2.金属与盐酸、稀硫酸的反应（氢前可换氢） Mg + H2SO4 ===MgSO4 + H2↑ Zn + H2SO4 === ZnSO4 + H2↑ Fe + H2SO4 === FeSO4 + H2↑ Mg + 2HCl ====MgCl2 + H2↑ Zn + 2HCl === ZnCl2 + H2↑ Fe + 2HCl === FeCl2 + H2↑ 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。 置换反应： 表达式：A+BC==B+AC 特征：一换一 3. 与盐溶液的反应 (1)规律：金属(K、Ca、Na除外)＋盐→ 新金属＋新盐 (2)常见金属与盐溶液的反应(写化学方程式) ①铁与硫酸铜溶液：________________________________ ②铝与硫酸铜溶液：________________________________ ③铜与硝酸银溶液：________________________________ (1)在初中阶段，金属活动性顺序的应用不涉及K、Ca、Na (2)Fe在这两类置换反应中，都变成亚铁离子(Fe2+)浅绿色, 4.金属活动性顺序 K Ca Na Fe Sn Pb (H) Pt Au Mg Al Zn Cu Hg Ag 金属活动性由强到弱 氢前可换氢 前金换后金 1.在金属活动性顺序里：金属的位置越_____,它的活动性就越强。 氢 靠前 2. 在金属活动性顺序里：位于 ___前面的金属能置换出 ___________ 中的氢。 盐酸,稀硫酸 3. 在金属活动性顺序里：位于_____ 的金属能把位于____ 的金属从它们的盐的_____里置换出来。 前面 后面 溶液 判断下列反应能否发生，若能，请写出其化学方程式 1.下列盐能由金属与盐酸直接反应得到的是（ ） A. CuCl2　　　 B. FeCl3 C. AgCl　　　 D. MgCl2 D FeCl2 2.波尔多液是一种农业上常用的杀菌剂，它由硫酸铜、生石灰加水配制而成。为什么不能用铁制容器来配制波尔多液? 答：因为铁制容器会与硫酸铜溶液反应：Fe+CuSO4===Cu+FeSO4 【例1】利用盐酸和硝酸银探究铁、 铜、银的金属活动性顺序，下列实验可以不需要进行的是（ ） A.铁+稀盐酸 B.铜+稀盐酸 C.银+稀盐酸 D.铜+硝酸银溶液 C 【练习3】如图是探究铁和铜金属活动性的实验， 关于此实验说法 错误的是（ ） A.铁丝需要砂纸打磨 B.溶液由蓝色变为无色 C.金属活动性强弱：Fe>Cu D.化学反应方程式为Fe+CuSO4 =Cu+FeSO4 B 4.有X、Y、Z三种金属，X在常温下能与空气中的氧气反应，Y和Z不能；将Y、Z分别投入稀盐酸中，Y溶解并产生气泡，Z无变化。根据以上实验事实，判断X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序正确的是（　　） A．Y Z X B．X Z Y C．X Y Z D．Z Y X C 6.填写下列表格(“混合物”栏中括号内为杂质)。 混合物 除去杂质的化学方程式 主要操作步骤 铜粉（Fe） FeCl2溶液（CuCl2） Fe+2HCl===FeCl2+H2↑ Fe+CuCl2===FeCl2+Cu 加适量盐酸至无气泡产生，过滤，洗涤，干燥 加适量无锈铁钉或铁粉，过滤 【练习7】在MgCl2 和CuCl2 溶液中加过量Fe粉过滤，滤纸上有 ，滤液中含有的溶质是 。 Cu、Fe MgCl2 、FeCl2 (1)原料： 铁矿石 (2)原理： 在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。 (3)主要设备：炼铁高炉 2.工业炼铁 石灰石 焦炭 空气 Fe2O3 + 3CO ==== 2Fe + 3CO2 高温 焦炭： ①燃烧提供热量 ②产生一氧化碳 石灰石： 将铁矿石中的 SiO2转变为炉渣 C + O2=== CO2 C + CO2 === 2CO 点燃 高温 1. 实验装置 2. 操作要点： (1)实验开始时，先通一段时间CO，再点燃酒精喷灯给硬质玻璃管加热。目的：________________________________________________________________。 排尽装置内的空气，防止一氧化碳与空气的混合物在加热时发生爆炸 考点四 铁的冶炼 点燃或收集 (2)实验结束，先熄灭酒精喷灯，继续通入CO直至硬质玻璃管冷却。目的：①防止硬质玻璃管内压强突然减小，导致澄清石灰水倒吸进入玻璃管使玻璃管炸裂；②________________________。 防止生成的铁与氧气反应 【小结】一氧化碳“早出晚归”，酒精喷灯“迟到早退”。 (3)装置最右端酒精灯的作用是__________________________________。 3. 实验现象及原理解释 (1)硬质玻璃管中的现象：____________________________； 反应原理：__________________________(用化学方程式表示，下同)。 (2)试管中的现象：__________________；反应原理：__________________________。 (3)右端玻璃管尖嘴处气体燃烧，产生蓝色火焰。反应原理：__________________。 除去尾气中的CO，防止其污染空气 红棕色粉末逐渐变为黑色 澄清石灰水变浑浊 1. 金属的锈蚀 (1)铁锈蚀的条件：铁与空气中的______和________同时接触。 (2)铁锈的主要成分：_____________________。铁锈疏松易吸水，若不及时除去，会加快铁制品的锈蚀速度。 (3)除铁锈的方法物理方法：用砂纸打磨；化学方法：用__________________除铁锈，化学方程式为___________________________________________________ _________________________________________________。 氧气 水蒸气 Fe2O3(或Fe2O3·xH2O) 稀盐酸(或稀硫酸) Fe2O3＋6HCl=== 2FeCl3＋3H2O 考点五 金属资源的保护 蒸馏水必须为经煮沸并迅速冷却的蒸馏水，目是____________________。 除去水中溶解的氧气 (3)防锈措施：①________________________，如菜刀用完后擦干挂起来。 ②__________________________，如：刷漆、涂油、电镀等。 ③还可以通过添加其他金属或非金属制成合金，如不锈钢。 2．保护金属的有效途径 (1)______________________。 (2)______________________。 (3)有计划合理地开采矿物。 (4)寻找金属的代用品。 保持金属表面洁净、干燥　 金属表面涂上一层保护膜 防止金属腐蚀 回收利用废旧金属 问题：如何防止铁生锈呢？ 巩固练习 1. 下列措施中，不能防止金属制品锈蚀的是(　　) A. 在表面刷漆 B. 在表面涂油 C. 在表面镀铬 D. 用湿布擦拭 2. 下列有关金属资源的利用与防护的说法不合理的是(　　) A. 应经常用钢丝球擦洗铝锅表面，保持洁净 B. 沙漠地区的铁制品比海边锈蚀的慢 C. 废旧金属的回收利用，是保护金属资源的有效途径之一 D. 改变金属的组成和结构，铸造成合金材料可优化其性能 D A 核 心 素 养 质疑与创新 4. 装置创新：用“W”形管进行微型实验，与上图的装置 相比，优点是____________________。 5. 尾气处理：(1)尾气处理除燃烧法外，是否还有其他方法？___________________________________________________。 (2)若用如下图所示装置进行实验，是否需要添加尾气处理 装置，并说明理由__________________________________。 节约药品(合理即可) 可采用气球收集；一氧化碳难溶于水，也可用排水法收集 不需要，因为B装置可以收集一氧化碳 3. 回答下列与金属锈蚀相关的问题。 (1)铝制品耐腐蚀的原因是__________________________________ ____________________________________________________________。 (2)铁锈的主要成分为_______(填化学式)，可用适量稀硫酸除去铁钉表面的铁锈，发生反应的化学方程式为____________________________ ________。 铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步被氧化(或4Al＋3O2=== 2Al2O3) Fe2O3 Fe2O3＋3H2SO4=== Fe2(SO4)3＋3H2O 4.图11－3是探究铁制品锈蚀的条件时做的五个实验(铁钉在不同环境中)，实验一段时间后，得出的结论错误的是 (　　) A．甲、乙、戊中铁钉生锈快慢的顺序为：乙＞甲＞戊 B．丙中的铁钉不生锈 C．铁生锈的主要条件是与空气、水直接接触 D．丁中铁钉生锈最严重 D 考点六 涉及杂质问题的计算 1．化学方程式所表示的物质间的质量关系是__________间的关系。 2．当参加反应的物质或生成的物质含有杂质时，要换算成纯物质的质量，再进行计算。 3．各物质间的关系 ______________＝含杂质物质的质量×纯度(或含量) 纯净物 纯物质的质量 6. 1.1g某钢样在纯氧中完全燃烧，得到0.013g二氧化碳。 求此钢样中碳的质量分数。 解：钢样中碳的质量x C＋O2 CO2 12 44 x 0.013g 钢样中碳的质量分数为 答：钢样中碳的质量分数为0.32% 【练习4】用“W”形管进行微型实验，如下图所示。下列说法错误的是（ ） A.a处红棕色粉末变为黑色 B.a处实验结束时先停止通入CO,后停止加热 C.b处澄清石灰水变浑浊证明有二氧化碳生成 D.可利用点燃的方法进行尾气处理 【练习5】（湖南株洲中考）用1000 t含有氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁97%的生铁的质量约是______。 B 577.3t 3.写出下列变化的化学方程式，并注明反应类型（CO与Fe3O4的反应除外） C+O2 CO2 (化和反应） CO2+C 2CO （化合反应） 3Fe+2O2 Fe3O4(化合反应） 4CO+Fe3O4 3Fe+4CO2 易错点归纳 1．铁与盐酸、稀硫酸以及某些金属化合物溶液发生置换反应时，生成的是亚铁离子(Fe2＋)，而不是铁离子(Fe3＋)。 2．金属与其他金属化合物溶液发生反应： ①在金属活动性顺序里，排在前面的金属才能置换出排在后面的金属； ②金属化合物必须能溶于水； ③金属不能是特别活泼的钾、钙、钠； ④描述实验现象时，既要描述金属颜色的变化，还要描述溶液颜色的变化。 (1)比较两种金属的活动性强弱 高频考点1：几种未知金属活动性顺序的判断 ①两种金属其中一种为氢前，可把金属加入稀酸或其中一种金属的盐液； ②把其中一种金属加入另一种金属的盐溶液。 金属 可选试剂 Mg、Fe MgCl2、FeCl2溶液等 Fe、Cu 稀盐酸、稀硫酸、FeCl2、CuCl2溶液等 Cu、Ag Cu(NO3)2、AgNO3溶液等 (2)三种金属的活动性强弱 (Fe、Cu、Ag) 方案1：两边金属中间盐(两金夹一液)：两边最强和最弱的两种金属、居中的金属盐溶液。方案2：中间金属两边盐(两液夹一金)：居中的金属、两边最强和最弱的金属盐溶液。 实验方案 现象 结论 两金夹一液 将Fe、Ag分别插入到CuSO4溶液中 Fe表面附着一层红色物质，溶液由蓝色变成浅绿色；Ag表面无明显现象 ______________ 两液夹一金 将Cu插入到FeSO4和AgNO3溶液中 在FeSO4溶液中，无明显现象；在AgNO3溶液中，Cu表面有银白色固体析出，溶液由无色变为蓝色 ______________ Fe>Cu>Ag Fe>Cu>Ag 3. 注意事项: (1)实验前必须打磨金属，目的是___________________________。 (2)进行金属与酸的反应时，酸一般用_________________，不用硝酸或浓硫酸。 (3)金属与盐的反应，盐必须_______。 (4)进行金属与酸反应的实验时，应控制的变量有_______________ __________________________________________； 进行金属与盐溶液反应的实验时，应控制的变量有____________________________ _________________________________。 除去其表面的氧化物或污物 稀盐酸或稀硫酸 可溶 金属的形状与质量、酸的种类、质量及溶质质量分数(合理即可) 金属的形状与质量、盐溶液的质量与溶质质量分数(合理即可) 有X、Y、Z、M四种金属，X在常温下就能与氧气反应，Y、Z、M在常温下几乎不与氧气反应；首先把Y、Z、M放入稀盐酸中，只观察到M表面有气泡产生，又把Y和Z分别放入硝酸银溶液中，过—会儿，在Z表面有银析出，而Y没有变化。根据以上实验事实判断X、Y、Z、M四种金属的活动性由强到弱的顺序正确的是(  )  A．X Y Z M  B．X M Z Y   C．Y M Z X   D．Z Y M X B (4)．某学生为了验证锌、铁、铜三种金属的活动性顺序，设计了四种方案： ①将Zn、Cu分别加入到FeSO4溶液中 ②将Fe、Cu分别加入到ZnSO4溶液中　 ③将Zn分别加入到FeSO4和CuSO4溶液中　 ④将Fe分别加入到ZnSO4和CuSO4溶液中， 你认为可行的方案是(　　) A．①④ B．①② C．②③ D．③④ A 2. 小亮学完合金后，知道了不锈钢的主要成分是铁，白铜中含有铜和镍(Ni)。他决定探究Fe、Cu、Ni的金属活动性顺序。 (1)【查阅资料】镍能与稀硫酸反应生成能溶于水的NiSO4，并放出氢气。写出镍与稀硫酸反应的化学方程式：__________________________。 (2)【猜想与假设】根据教材中常见金属的活动性顺序和查阅的资料，对以上三种金属的活动性作出猜想：猜想①Fe＞Ni＞Cu；猜想②_____________。 (3)【实验探究】把用砂纸打磨过的镍片浸入FeSO4溶液中，过一会儿取出，发现镍片表面无明显变化。证明________(填“猜想①”或“猜想②”)成立。 (4)【拓展延伸】用铜片、NiSO4溶液和______，通过实验探究也能判断Fe、Cu、Ni的金属活动性顺序。 Ni＞Fe＞Cu 猜想① 铁片 Ni+H2SO4=NiSO4+H2↑ 2、（1）等质量的A、B、C、D与溶质质量分数相同的足量的稀硫酸反应, 其反应情况如下图所示：依图可知 ①则四种金属活动性由强到弱是： ②若这四种金属是镁、铝、锌、铁， 则A、B、C、D分别是： B＞A＞D＞C Al、Mg、Fe、Zn 反应时间 mH2 A B C D 0 斜线 （或反应时间 ）， 金属的活动性 。 越陡 越短 越强 高频考点2：金属与酸反应的定量分析——图像题 2、（2)足量的Mg、Al、Fe、Zn分别与质量相同,质量分数也相同的稀硫酸充分反应放出氢气的情况如下图所示， 则A、B、C、D分别表示： A B C D mH2 0 反应时间 Mg、Al、Zn、Fe 运用（二） 学以致用 小结： (1)等金足酸 生成氢气的质量＝ (2)等酸足金生成氢气的质量_______. (3)金属活泼性越强,反应速率越快,所用时间越短( ) ______________ 图3 相等 A B C D mH2 0 反应时间 Mg、Al、Fe、Zn Mg、Al、Zn、Fe (5)现有等质量甲、乙、丙三种金属，分别放入三份溶质质量分数相同的足量稀硫酸中，产生氢气的质量与反应时间的关系如下图所示（已知甲、乙、丙在生成物中化合价均为+2价）。则下列说法中不正确的是( ) A．生成氢气的质量：甲﹥乙﹥丙 B．相对原子质量：乙﹥丙﹥甲 C．金属活动性：乙﹥甲﹥丙 D．消耗硫酸的质量：甲﹥乙﹥丙 B （变式题）将一定量的Fe粉加入到Cu(NO3)2、AgNO3 的混合溶液中，充分反应后过滤， 滤液中的溶质一定有 ， 可能有 ； 滤渣中固体一定有 ，可能有 。 Fe(NO3)2 Cu(NO3)2、AgNO3 Ag Cu、Fe 考点3：金属与混合盐溶液反应的滤液和滤渣的判断 在金属活动性顺序表中，距离越远越优先 点拨： 一定有的物质： ①优先发生反应的 生成物。 ②不反应的物质 ③过量的反应物 步骤: 1,排金属活动性顺序,由强到弱. 2,判断反应哪些先发生,写出方程式,远距离先反应. 3根据现象,条件判断滤液滤渣. 【例2】取一定量的Mg放入Cu(NO3)2和 AgNO3 的混合溶液中,充分反应后过滤，得到固体和滤液。下列说法错误的是( ) A.固体中只有Ag时，滤液一定呈蓝色 B.固体中有Cu和Ag时，滤液一定呈无色 C.固体中一定有Ag，滤液中可能有AgNO3 D.固体中可能有Cu，滤液中一定有Mg( NO3) 2 B 巩固练习 1. 印刷电路板常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为：2FeCl3＋Cu=== 2FeCl2＋CuCl2，向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，剩余固体的成分不可能是(　　) A. 有铁无铜 B. 有铜无铁 C. 铁、铜都有 D. 铁、铜都无 2. 将一定质量的锌粒投入到含有Cu(NO3)2和Fe(NO3)2的混合溶液中，充分反应后过滤，若滤液呈无色，则滤渣中一定含有_________________，滤液中一定含有的溶质是____________________，请任写出一个反应的化学方程式：_____________________________________________________________。 A 铁和铜(或Fe和Cu) 硝酸锌[或Zn(NO3)2] Zn＋Cu(NO3)2=== Zn(NO3)2＋Cu[或Zn＋Fe(NO3)2=== Zn(NO3)2＋Fe] 1、将铁片分别放人下列溶液中充分反应，反应后溶液质量减轻的是（ ） A、AgNO3 B、H2SO4 C、HCl D、FeSO4 2、把锌片投入到下列溶液中，锌片溶解且溶液质量减轻，又没有气体产生的是（ ） A、H2SO4 B、 CuSO4 C、ZnSO4 D、 AgNO3 A D 考点 4,反应后溶液增重和减轻的判断 规律:1,写反应方程式,2分析反应前溶液和反应后溶液变化 锰和镍（Ni）都是重要的金属，将镍丝插入MnSO4溶液中，无明显现象，插入CuSO4溶液中，镍丝表面有红色固体析出。 则Mn、Ni、Cu三种金属的活动性由强到弱的顺序是： Mn、Ni、Cu Mn、Cu、Ni Ni、Mn、Cu Cu、Mn 、Ni A 2.常见金属R与硝酸银溶液反应的化学方程式为R+3AgNO3═3Ag+R(NO3)3，有关该反应的说法正确的是( ) A．反应后溶液质量一定增加　 B．该金属可能是铁　 C．R的活泼性比Ag弱　 D．R表面有固体析出 D $$