5.1 金属的性质（四大题型）-【举一反三】2024-2025学年高一化学同步讲与练（沪科版2020必修第二册）

5.1 金属的性质 题型01 金属的性质 题型02 金属元素的物理结构 题型03 金属的化学性质 题型04 金属的冶炼 题型01 金属的性质 知识积累 （1）在常温下，除汞是液体以外，其余金属都是固体。 （2）除金、铜、铋等少数金属具有特殊的颜色外，大多数金属呈银白色。但当金属处于粉末状态时，常显不同的颜色。 （3）金属都是不透明的，金属表面一般都有光泽，黄金、白银、铂金等饰品就是利用了这一性质。 （4）金属的密度、硬度、熔点等性质的差别很大。 （5）金属具有导电性。在外加电场条件下，金属晶体中的自由电子发生定向移动，形成电流。利用此性质 制成铜、铝等电线、电缆，为我们的生活带来了方便。 （6）金属具有导热性。金属的导热性也与金属晶体内自由电子的运动有关。当给金属的一端加热时，金属 内自由电子的热运动也易从一端传到另一端。 【讲解】自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，从而引起两者能量的交换。当金属某一部分受热时，在那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，于是，通过碰撞，自由电子把能量传给其他金属离子。金属容易导热，就是由于自由电子运动时把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。 金属一般都是电和热的良导体。其中银和铜的传热、导电性能最好。铝的导电性也很好，这就是铜和铝常被用作输电线的原因。 （7）金属具有良好的延展性。大多数金属都具有较好的延展性，在加工时能被压成薄片或拉成细丝，变形 后的金属仍由金属离子和自由电子组成，它们的相互作用(金属锂)使金属薄片或细丝具有一定的强度。 【讲解】当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动(如下图)，由于金属离子与自由电子之间的相互作用没有方向性，滑动以后，各层之间仍能保持这种相互作用，在外力作用下，金属虽然发生了形变，但不会导致断裂。 合金 合金虽是由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。 一般来说，合金的性质并不是各成分金属性质的总和。合金具有许多良好的物理、化学或机械的性能，在许多方面优于各成分金属。 合金的硬度一般比它的各成分金属的大，多数合金的熔点一般也比它的各成分金属的低。 合金的化学性质也与成分金属不同，使用不同的原料，改变原料的配比以及改变生成合金的条件等，可以制得具有不同性能的合金。因此，合金在工业上的用途比纯金属更广。 几种常见的合金的组成、性质和用途： 【例1】以下关于金属和合金的说法正确的是 A．合金一定由两种或两种以上的金属组成 B．金属在地壳中的含量越高，开发利用的年代越早 C．镁铝合金的熔点比金属铝高 D．铝是地壳中含量最高的金属元素 【答案】D 【解析】A．合金是由金属与金属或者金属与非金属熔合而成具有金属特性的物质，如生铁是主要由铁和碳组成的合金，故A错误； B．金属开发利用的年代主要与金属活动性有关，故B错误； C．合金的熔点一般比纯金属的熔点低，因此镁铝合金的熔点比金属铝低，故C错误； D．铝是地壳中含量最高的金属元素，故D正确； 故选D。 【变式1-1】合金是被广泛应用的金属材料。下列有关合金的说法错误的是 A．硬铝的强度比纯铝小但耐腐蚀，可用于制造宇宙飞船等 B．常见的一些合金的硬度比其成分金属大 C．生铁和钢都属于铁碳合金，生铁的含碳量高于钢 D．储氢合金可有效解决氢能源的安全存储和运输等问题 【答案】A 【解析】A．硬铝属于铝合金，其强度比纯铝大，且耐腐蚀，可用于制造宇宙飞船等，A错误； B．常见的一些合金的硬度比其成分金属大，B正确； C．生铁和钢都属于铁碳合金，生铁含碳量为2%～4.3%，钢含碳量为0.03%～2%，可见生铁的含碳量更高，C正确； D．氢气在一定条件下进入储氢合金，与合金反应生成金属氢化物，达到储存氢的目的，由于生成物是固体，因此又方便运输，D正确； 故合理选项是A。 【变式1-2】下列关于金属钠的描述不正确的是 A．能与水反应 B．密度比水小 C．在空气中燃烧只生成氧化钠 D．可保存在煤油中 【答案】C 【解析】A．钠是活泼的金属单质，能与水剧烈反应生成NaOH和氢气，故A正确； B．钠的密度比水小，故B正确； C．钠放置在空气中与氧气反应生成氧化钠，钠在空气中燃烧生成过氧化钠，故C错误； D．钠的密度比煤油大，故可以保存在煤油中以隔绝空气，故D正确； 故答案选C。 【变式1-3】常温下，下列物质可用铁制容器盛装的是 A．溶液 B．浓盐酸 C．溶液 D．浓硫酸 【答案】D 【解析】A．Fe会和溶液反应生成FeSO4和Cu，溶液不可用铁制容器盛装，A不选； B．Fe会和浓盐酸反应生成FeCl2和H2，浓盐酸不可用铁制容器盛装，B不选； C．Fe会和溶液反应生成FeCl2，溶液不可用铁制容器盛装，C不选； D．常温下，Fe在浓硫酸中会发生钝化，浓硫酸可用铁制容器盛装，D选； 答案选D。 题型2 金属元素的原子结构 知识积累 金属元素的原子结构具有以下特征： 1. 最外层电子数少 通常有1到3个最外层电子。 这些电子容易脱离，形成自由电子。 2. 电子排布 主族金属的最外层电子位于s或p轨道。 过渡金属的最外层电子位于s轨道，次外层电子位于d轨道。 3. 金属键 金属原子通过自由电子和阳离子之间的静电作用结合。 自由电子在原子间自由移动，形成“电子海”。 4. 原子半径 金属原子半径通常较大，尤其是碱金属和碱土金属。 5. 电离能 金属元素的电离能较低，容易失去电子形成阳离子。 6. 电负性 金属元素的电负性较低，倾向于失去电子而非获得电子。 金属元素的原子结构决定了其导电性、导热性和延展性等特性。最外层电子数少、电离能低、电负性小是金属元素的典型特征。 【例2】人类的生产和生活都离不开金属。金属材料的使用作为一个时代的标志，见证了人类文明发展的过程，历史上人类冶炼不同金属的大致年代如图所示： (1)由上图可知，人类冶炼金属的年代远近主要和 有关；通过敲打可将金属材料打制成不同的形状，是利用了金属的 性。 (2)下列叙述中，描述的原子一定是金属原子的是___________。 A．可以失去电子 B．最外层上只有2个电子 C．其构成单质具有金属光泽 D．第3周期元素原子中，最外层上只有2个电子 (3)下列有关金属冶炼的叙述中，错误的是___________。 A．工业上常用电解熔融状态氯化钠来制备金属钠 B．加热分解氧化汞可制取金属汞 C．湿法炼铜可以用钠与硫酸铜溶液反应 D．工业上冶炼铜、铁时主要采用热还原法 【答案】(1) 活动性 延展性 (2)D (3)C 【解析】（1）由图可知，金属的金属活动性越弱，冶炼年代越早，而金属的活动性越强，冶炼年代越晚，说明人类冶炼金属的年代远近主要和金属活动性有关；金属具有延展性，所以通过敲打可将金属材料打制成不同的形状，故答案为：活动性；延展性； （2）A．非金属元素也可失去电子，如氢原子失去电子生成氢离子，故错误； B．氦原子最外层只要2两个电子，但氦元素为非金属元素，故错误； C．金刚石也有一定的金属光泽，但碳元素是非金属元素，故错误； D．第3周期元素原子中，最外层上只有2个电子的元素是镁元素，镁元素是金属元素，故正确； 故选D； （3）A．工业上常用电解熔融状态氯化钠来制备金属钠，故正确； B．氧化汞受热分解生成汞和氧气，所以加热分解氧化汞可制取金属汞，故正确； C．湿法炼铜是铁与硫酸铜溶液之间的反应，不是钠与硫酸铜溶液之间的反应，且钠与硫酸铜溶液反应生成得到氢氧化铜，不能得到金属铜，故错误； D．铜、铁属于活泼性一般的金属，工业上主要采用热还原法冶炼铜、铁，故正确； 故选C。 【变式2-1】金属元素在生产、生活中扮演着重要角色。请根据题意填空： (1)节日燃放的五彩缤纷的烟花，所呈现的就是锂、钠、钾、锶、钡等金属元素的焰色。其中 (填“钠”或“钾”)元素的焰色呈黄色。 (2)丹霞地貌的岩层因含有 (填“Fe2O3”或“Fe3O4”)而呈红色。 (3)高温下铝粉与氧化铁的反应可用来焊接钢轨，该反应的化学方程式为： 。 【答案】(1)钠 (2)Fe2O3 (3)Fe 【解析】（1）钠元素在灼烧时使火焰呈黄色；透过蓝色钴玻璃观察时可以发现钾元素使火焰呈紫色； （2）Fe2O3是红棕色固体，丹霞地貌的岩层因含有Fe2O3而呈红色；Fe3O4是黑色固体； （3）根据元素守恒，该反应的化学方程式为 【变式2-2】2024年12月5日，长征六号改运载火箭成功发射，火箭大量使用了超轻镁铝合金材料。 (1)镁在元素周期表中的位置是第 周期，第 族。 (2)下图表示部分短周期元素原子半径与原子序数的关系。 ①图中表示元素铝的是 (填字母)。 ②镁与f形成化合物的化学式是 ，该化合物属于 化合物(填“离子”或“共价”)。 (3)金属性Mg强于Al ①请用原子结构解释原因：Mg和Al位于同一周期，原子核外电子层数相同， ，原子半径Mg大于Al，失电子能力Mg强于Al。 ②下列事实能说明金属性Mg强于Al的是 (填序号)。 a．密度： b．碱性： c．Mg比Al更容易与水反应置换出氢气 d．相同物质的量Mg和Al与足量盐酸反应生成的体积比为 (4)火箭大量使用超轻镁铝合金是因为相较于纯镁或纯铝，超轻镁铝合金具有 优势。 【答案】(1) 三 ⅡA (2) n MgO 离子 (3) 核电荷数Mg小于Al bc (4)强度高、良好的耐腐蚀性 【分析】一般情况下，电子层数越多原子半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，原子半径越小；由图中部分短周期元素原子半径与原子序数的关系可知，a-g为第二周期、h-r为第三周期，则f为氧、n为铝； 【解析】（1）镁为12号元素，在元素周期表中的位置是第三周期第ⅡA族。 （2）①一般情况下，电子层数越多原子半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，原子半径越小；由图中部分短周期元素原子半径与原子序数的关系可知，a-g为第二周期、h-r为第三周期，铝为13号元素，图中表示元素铝的是n。 ②f为氧，镁与氧形成化合物的化学式是MgO，该化合物是由镁离子和氧离子构成的，属于离子化合物。 （3）①Mg和Al位于同一周期，原子核外电子层数相同，核电荷数Mg小于Al，原子半径Mg大于Al，镁的原子核对核外电子的引力小于铝，使得失电子能力：Mg强于Al。 ②a．密度为物理性质，与金属性并无关联，错误； b．金属的最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，则其金属性越强，碱性：，说明金属性Mg强于Al，正确； c．金属越活泼，越容易与水反应置换出氢气，Mg比Al更容易与水反应置换出氢气，说明金属性Mg强于Al，正确； d．相同物质的量Mg和Al与足量盐酸反应生成的体积比为，不能说明反应的难易程度，所以不能说明金属性Mg强于Al，错误； 故选bc； （4）超轻镁铝合金具有强度高、良好耐腐蚀性的优良性能，可用作制造火箭的材料。 题型03 金属的化学性质 知识积累 1. 与氧气的反应 金属与氧气反应生成金属氧化物，反应活性因金属而异： 活泼金属（如钠、钾） 在常温下迅速与氧气反应，生成氧化物： 4Na+O2= 2Na2O 4Na+O2​=2Na2O 中等活泼金属（如铁、铝） 在高温下与氧气反应，生成氧化物： 3Fe+4O2=2Fe2O3 3Fe+4O2​=2Fe2​O3​ 不活泼金属（如金、铂） 在常温下不与氧气反应。 2. 与水的反应 金属与水的反应生成金属氢氧化物和氢气，反应活性因金属而异： 活泼金属（如钠、钾） 在常温下与水剧烈反应： 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 2Na+2H2​O=2NaOH+H2​↑ 中等活泼金属（如镁、铝） 在高温或加热条件下与水反应： Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑ Mg+2H2​O=Mg(OH)2​+H2​↑ 不活泼金属（如铜、银） 在常温下不与水反应。 3. 与酸的反应 金属与酸反应生成盐和氢气，反应活性因金属而异： 活泼金属（如锌、铁） 与稀酸（如盐酸、硫酸）反应： Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ Zn+2HCl=ZnCl2+H2​↑ Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ Fe+H2SO4​=FeSO4​+H2​↑ 不活泼金属（如铜、银） 不与稀酸反应，但可与强氧化性酸（如硝酸）反应，生成氮氧化物而非氢气： Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O Cu+4HNO3​=Cu(NO3)2​+2NO2​↑+2H2​O 总结 金属的化学性质主要取决于其活泼性： 活泼金属：易与氧气、水和酸反应。 中等活泼金属：在特定条件下与氧气、水和酸反应。 不活泼金属：不易与氧气、水和酸反应，但可与强氧化性酸反应。 【例3】下列金属单质中，能从CuCl2溶液中置换出铜的是 ①锌　②银　③钠　④铁 A．①③ B．①④ C．③④ D．②④ 【答案】B 【解析】①金属锌的活泼性强于金属铜，能将金属铜从溶液中置换出来，①正确； ②金属银的活泼性弱于金属铜，不能将金属铜从溶液中置换出来，②错误； ③金属钠太活泼，会先与氯化铜溶液中的水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠再与氯化铜反应生成氢氧化铜沉淀，故不能将金属铜从溶液中置换出来，③错误； ④金属铁的活泼性强于金属铜，能将金属铜从溶液中置换出来，④正确； 综上所述，答案选B。 【变式3-1】有两种金属组成的合金与足量的盐酸溶液反应，产生氢气，则该合金的组成可能为 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】2g氢气物质的量为1mol，从H+生成氢气，得2mol电子，即平均18g金属失1mol电子； 【解析】A．Mg与盐酸反应后生成Mg2+，每12g金属失1mol电子，Al与盐酸反应后生成Al3+，每9g金属失1mol电子，无法平均成18g金属失1mol电子，A错误； B．Zn与盐酸反应后生成Zn2+，每32.5g金属失1mol电子，Fe与盐酸反应后生成Fe2+，每28g金属失1mol电子，无法平均成18g金属失1mol电子，B错误； C．Al与盐酸反应后生成Al3+，每9g金属失1mol电子，Cu不与盐酸反应，和Al混合，可以平均成18g金属失1mol电子，C正确； D．Zn与盐酸反应后生成Zn2+，每32.5g金属失1mol电子，Ag不与盐酸反应，和Zn混合，平均失1mol电子所需金属质量一定大于32.5g，D错误； 本题选C。 【变式3-2】某金属材料与盐酸反应时，生成的质量与消耗金属材料质量的关系如下图所示，此金属可能是 A．纯铁 B．纯锌 C．锌铝合金 D．铜铁合金 【答案】C 【分析】从图象读出：20g金属反应生成氢气质量为1g，生成氢气电子转移2×1g/2g·mol－1=1mol，金属混合物平均电子摩尔质量=20g/1mol=20g·mol－1 【解析】A．纯铁摩尔电子质量=56/2=28，不能平均到20，故A不符合； B．纯锌摩尔电子质量=65/2=32.5，不能平均到20，故B不符合； C．铝锌合金，锌摩尔电子质量=65/2=32.5，铝摩尔电子质量=27/3=9，有可能平均到20，故C符合； D．铜于盐酸不反应，相当于大20，铁摩尔电子质量为28，不能平均到20，故D不符合； 故选C。 【变式3-3】下列实验方案能达到实验目的的是 选项 实验目的 实验方案 A 除去二氧化碳中混有的少量一氧化碳 点燃混合气体 B 鉴别硫酸铵和硫酸钾固体 分别加入熟石灰，研磨，闻气味 C 检验碳酸钠溶液中是否含有氧化钠 先加入过量稀盐酸，再滴加硝酸银溶液 D 比较锌、铜、银三种金属的活动性 将三种大小形状均相同的金属分别加入等质量分数的稀盐酸中 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】A．虽然一氧化碳能燃烧，但由于二氧化碳气体中混有少量一氧化碳，二氧化碳不支持燃烧，所以不能点燃一氧化碳，A错误； B．硫酸铵属于铵盐，与熟石灰混合研磨会有氨气释放，氨气具有刺激性气味，硫酸钾与熟石灰不反应，可以鉴别硫酸铵和硫酸钾固体，B正确； C．碳酸钠溶液中先加入过量稀盐酸，再滴加硝酸银溶液会沉淀AgCl白色沉淀，氧化钠和水反应生成NaOH，先加入过量稀盐酸，再滴加硝酸银溶液，也会产生AgCl白色沉淀，该方法不能检验碳酸钠溶液中是否含有氧化钠，C错误； D．探究三种金属的活动性顺序可通过金属与酸或金属与盐溶液的反应，将锌、铜、银三种相同质量、相同颗粒大小的金属分别放入相同质量、相同溶质质量分数的稀盐酸中，产生的现象是锌反应剧烈，产生大量气泡，铜和银都没有现象，该方法不能比较锌、铜、银三种金属的活动性，D错误； 故选B。 题型04 金属的冶炼 知识积累 金属的冶炼 (1)金属在自然界中的存在形式：①游离态：化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态的形式存在。如：Au、Ag、Pt、Cu②化合态：化学性质比较活泼的金属,在自然界中能以化合态的形式存在。如：Al、Na(2)金属冶炼的实质：用还原的方法，使金属化合物中的金属阳离子得电子变成金属原子。Mn+ + ne-=M (3)  金属冶炼的主要步骤： ①矿石的富集  (目的：除去杂质,提高矿石右的有用成分的含量) ②冶炼  (目的：得到金属单质)原理：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质 ③精炼  (目的：提高金属的纯度) (4)   金属冶炼方法（根据金属的活泼性） ①物理法：Au、Pt 在自然界中主要以游离态存在 ②热分解法：适用范围：不活泼金属(Hg～Ag)例：2HgO2Hg＋O2↑         2Ag2O4Ag＋O2↑ ③热还原法：适用范围：较活泼的金属( Zn～Cu) (i)  焦炭还原法。例：C 还原 ZnO、CuO：C＋2ZnO2Zn＋CO2↑            C＋2CuO2Cu＋CO2↑ (ii)  一氧化碳还原法。例：CO 还原 Fe2O3、CuO：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2  CO＋CuOCu＋CO2 (iii)  氢气还原法。例：H2 还原 WO3、Fe3O4： 3H2＋WO3W＋3H2O        4H2＋Fe3O4 3Fe＋4H2O (iv)  活泼金属还原法。 例：Al 还原 Cr2O3、V2O5：2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr         10Al＋3V2O56V＋5Al2O3 ④电解法：适用范围：活泼的金属 K～Al（电解法也常用于某些不活泼的金属的精炼）例：电解 Al2O3、MgCl2、NaCl：2Al2O3(熔融)冰4Al＋3O2↑ MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 【例4】下列金属需要使用电解法冶炼的是 A．Fe B．Na C．Cu D．Zn 【答案】B 【分析】电解法：冶炼活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al，一般用电解熔融的氯化物（Al是电解熔融的Al2O3）制得；热还原法：冶炼较不活泼的金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu，常用还原剂有（C、CO、H2等）；热分解法：冶炼不活泼的金属Hg、Ag用加热分解氧化物的方法制得。 【解析】A．铁属于中等活泼金属，Fe一般采用热还原的方法冶炼得到，A不符合题意； B．Na金属活动性很活泼，采用电解熔融氯化物的方法得到Na单质，即2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑，B符合题意； C．Cu的金属活动性较弱，一般采用还原的方法冶炼Cu，C不符合题意； D．Zn属于中等活泼金属，Zn一般采用热还原的方法冶炼得到，D 不符合题意； 故选B。 【变式4-1】下列金属中，工业上通常采用电解法冶炼的是 A．钠 B．铁 C．铜 D．汞 【答案】A 【解析】A．钠的性质活泼，通常采用电解熔融氯化钠的方法冶炼钠，A符合题意； B．铁的性质较活泼，通常采用热还原法制取，B不符合题意； C．铜的性质不够活泼，通常采用热还原法制取，C不符合题意； D．汞的性质不活泼，通常采用热分解法制取，D不符合题意； 故选A。 【变式4-2】锡(Sn)是“五金”之一，它的金属活动顺序位于铁和铜之间，则下列反应一定不会发生的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】在金属活动性顺序中，只有排在氢前的金属才可以和稀酸溶液反应生成氢气，只有排在前面的金属才可以把排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来(钾、钙、钠除外)，Sn排在Zn后面，无法发生反应； 故选D。 【变式4-3】从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。如图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于 A．金属的化合价高低 B．金属的活动性强弱 C．金属的导电性强弱 D．金属在地壳中的含量多少 【答案】B 【解析】对比金属活动性强弱关系与人类利用金属的先后，可以发现人类使用较早的金属，其活动性较弱，结合学习中对金属铁、铝的冶炼的认识，可知金属活动性越强，金属的冶炼越难，这也影响了人类对金属的使用； 答案选B。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 5.1 金属的性质 题型01 金属的性质 题型02 金属元素的物理结构 题型03 金属的化学性质 题型04 金属的冶炼 题型01 金属的性质 知识积累 （1）在常温下，除汞是液体以外，其余金属都是固体。 （2）除金、铜、铋等少数金属具有特殊的颜色外，大多数金属呈银白色。但当金属处于粉末状态时，常显不同的颜色。 （3）金属都是不透明的，金属表面一般都有光泽，黄金、白银、铂金等饰品就是利用了这一性质。 （4）金属的密度、硬度、熔点等性质的差别很大。 （5）金属具有导电性。在外加电场条件下，金属晶体中的自由电子发生定向移动，形成电流。利用此性质 制成铜、铝等电线、电缆，为我们的生活带来了方便。 （6）金属具有导热性。金属的导热性也与金属晶体内自由电子的运动有关。当给金属的一端加热时，金属 内自由电子的热运动也易从一端传到另一端。 【讲解】自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，从而引起两者能量的交换。当金属某一部分受热时，在那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，于是，通过碰撞，自由电子把能量传给其他金属离子。金属容易导热，就是由于自由电子运动时把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。 金属一般都是电和热的良导体。其中银和铜的传热、导电性能最好。铝的导电性也很好，这就是铜和铝常被用作输电线的原因。 （7）金属具有良好的延展性。大多数金属都具有较好的延展性，在加工时能被压成薄片或拉成细丝，变形 后的金属仍由金属离子和自由电子组成，它们的相互作用(金属锂)使金属薄片或细丝具有一定的强度。 【讲解】当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动(如下图)，由于金属离子与自由电子之间的相互作用没有方向性，滑动以后，各层之间仍能保持这种相互作用，在外力作用下，金属虽然发生了形变，但不会导致断裂。 合金 合金虽是由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。 一般来说，合金的性质并不是各成分金属性质的总和。合金具有许多良好的物理、化学或机械的性能，在许多方面优于各成分金属。 合金的硬度一般比它的各成分金属的，多数合金的熔点一般也比它的各成分金属的。 合金的化学性质也与成分金属不同，使用不同的原料，改变原料的配比以及改变生成合金的条件等，可以制得具有不同性能的合金。因此，合金在工业上的用途比纯金属更广。 几种常见的合金的组成、性质和用途： 【例1】以下关于金属和合金的说法正确的是 A．合金一定由两种或两种以上的金属组成 B．金属在地壳中的含量越高，开发利用的年代越早 C．镁铝合金的熔点比金属铝高 D．铝是地壳中含量最高的金属元素 【变式1-1】合金是被广泛应用的金属材料。下列有关合金的说法错误的是 A．硬铝的强度比纯铝小但耐腐蚀，可用于制造宇宙飞船等 B．常见的一些合金的硬度比其成分金属大 C．生铁和钢都属于铁碳合金，生铁的含碳量高于钢 D．储氢合金可有效解决氢能源的安全存储和运输等问题 【变式1-2】下列关于金属钠的描述不正确的是 A．能与水反应 B．密度比水小 C．在空气中燃烧只生成氧化钠 D．可保存在煤油中 【变式1-3】常温下，下列物质可用铁制容器盛装的是 A．溶液 B．浓盐酸 C．溶液 D．浓硫酸 题型2 金属元素的原子结构 知识积累 金属元素的原子结构具有以下特征： 1. 最外层电子数少 通常有1到3个最外层电子。 这些电子容易脱离，形成自由电子。 2. 电子排布 主族金属的最外层电子位于s或p轨道。 过渡金属的最外层电子位于s轨道，次外层电子位于d轨道。 3. 金属键 金属原子通过自由电子和阳离子之间的静电作用结合。 自由电子在原子间自由移动，形成“电子海”。 4. 原子半径 金属原子半径通常较大，尤其是碱金属和碱土金属。 5. 电离能 金属元素的电离能较低，容易失去电子形成阳离子。 6. 电负性 金属元素的电负性较低，倾向于失去电子而非获得电子。 金属元素的原子结构决定了其导电性、导热性和延展性等特性。最外层电子数少、电离能低、电负性小是金属元素的典型特征。 【例2】人类的生产和生活都离不开金属。金属材料的使用作为一个时代的标志，见证了人类文明发展的过程，历史上人类冶炼不同金属的大致年代如图所示： (1)由上图可知，人类冶炼金属的年代远近主要和 有关；通过敲打可将金属材料打制成不同的形状，是利用了金属的 性。 (2)下列叙述中，描述的原子一定是金属原子的是___________。 A．可以失去电子 B．最外层上只有2个电子 C．其构成单质具有金属光泽 D．第3周期元素原子中，最外层上只有2个电子 (3)下列有关金属冶炼的叙述中，错误的是___________。 A．工业上常用电解熔融状态氯化钠来制备金属钠 B．加热分解氧化汞可制取金属汞 C．湿法炼铜可以用钠与硫酸铜溶液反应 D．工业上冶炼铜、铁时主要采用热还原法 【变式2-1】金属元素在生产、生活中扮演着重要角色。请根据题意填空： (1)节日燃放的五彩缤纷的烟花，所呈现的就是锂、钠、钾、锶、钡等金属元素的焰色。其中 (填“钠”或“钾”)元素的焰色呈黄色。 (2)丹霞地貌的岩层因含有 (填“Fe2O3”或“Fe3O4”)而呈红色。 (3)高温下铝粉与氧化铁的反应可用来焊接钢轨，该反应的化学方程式为： 。 【变式2-2】2024年12月5日，长征六号改运载火箭成功发射，火箭大量使用了超轻镁铝合金材料。 (1)镁在元素周期表中的位置是第 周期，第 族。 (2)下图表示部分短周期元素原子半径与原子序数的关系。 ①图中表示元素铝的是 (填字母)。 ②镁与f形成化合物的化学式是 ，该化合物属于 化合物(填“离子”或“共价”)。 (3)金属性Mg强于Al ①请用原子结构解释原因：Mg和Al位于同一周期，原子核外电子层数相同， ，原子半径Mg大于Al，失电子能力Mg强于Al。 ②下列事实能说明金属性Mg强于Al的是 (填序号)。 a．密度： b．碱性： c．Mg比Al更容易与水反应置换出氢气 d．相同物质的量Mg和Al与足量盐酸反应生成的体积比为 (4)火箭大量使用超轻镁铝合金是因为相较于纯镁或纯铝，超轻镁铝合金具有 优势。 题型03 金属的化学性质 知识积累 1. 与氧气的反应 金属与氧气反应生成金属氧化物，反应活性因金属而异： 活泼金属（如钠、钾） 在常温下迅速与氧气反应，生成氧化物： 4Na+O2= 2Na2O 4Na+O2​=2Na2O 中等活泼金属（如铁、铝） 在高温下与氧气反应，生成氧化物： 3Fe+4O2=2Fe2O3 3Fe+4O2​=2Fe2​O3​ 不活泼金属（如金、铂） 在常温下不与氧气反应。 2. 与水的反应 金属与水的反应生成金属氢氧化物和氢气，反应活性因金属而异： 活泼金属（如钠、钾） 在常温下与水剧烈反应： 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 2Na+2H2​O=2NaOH+H2​↑ 中等活泼金属（如镁、铝） 在高温或加热条件下与水反应： Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑ Mg+2H2​O=Mg(OH)2​+H2​↑ 不活泼金属（如铜、银） 在常温下不与水反应。 3. 与酸的反应 金属与酸反应生成盐和氢气，反应活性因金属而异： 活泼金属（如锌、铁） 与稀酸（如盐酸、硫酸）反应： Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ Zn+2HCl=ZnCl2+H2​↑ Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ Fe+H2SO4​=FeSO4​+H2​↑ 不活泼金属（如铜、银） 不与稀酸反应，但可与强氧化性酸（如硝酸）反应，生成氮氧化物而非氢气： Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O Cu+4HNO3​=Cu(NO3)2​+2NO2​↑+2H2​O 总结 金属的化学性质主要取决于其活泼性： 活泼金属：易与氧气、水和酸反应。 中等活泼金属：在特定条件下与氧气、水和酸反应。 不活泼金属：不易与氧气、水和酸反应，但可与强氧化性酸反应。 【例3】下列金属单质中，能从CuCl2溶液中置换出铜的是 ①锌　②银　③钠　④铁 A．①③ B．①④ C．③④ D．②④ 【变式3-1】有两种金属组成的合金与足量的盐酸溶液反应，产生氢气，则该合金的组成可能为 A． B． C． D． 【变式3-2】某金属材料与盐酸反应时，生成的质量与消耗金属材料质量的关系如下图所示，此金属可能是 A．纯铁 B．纯锌 C．锌铝合金 D．铜铁合金 【变式3-3】下列实验方案能达到实验目的的是 选项 实验目的 实验方案 A 除去二氧化碳中混有的少量一氧化碳 点燃混合气体 B 鉴别硫酸铵和硫酸钾固体 分别加入熟石灰，研磨，闻气味 C 检验碳酸钠溶液中是否含有氧化钠 先加入过量稀盐酸，再滴加硝酸银溶液 D 比较锌、铜、银三种金属的活动性 将三种大小形状均相同的金属分别加入等质量分数的稀盐酸中 A．A B．B C．C D．D 题型04 金属的冶炼 知识积累 金属的冶炼 (1)金属在自然界中的存在形式：①游离态：化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态的形式存在。如：Au、Ag、Pt、Cu②化合态：化学性质比较活泼的金属,在自然界中能以化合态的形式存在。如：Al、Na(2)金属冶炼的实质：用还原的方法，使金属化合物中的金属阳离子得电子变成金属原子。Mn+ + ne-=M (3)  金属冶炼的主要步骤： ①矿石的富集  (目的：除去杂质,提高矿石右的有用成分的含量) ②冶炼  (目的：得到金属单质)原理：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质 ③精炼  (目的：提高金属的纯度) (4)   金属冶炼方法（根据金属的活泼性） ①物理法：Au、Pt 在自然界中主要以游离态存在 ②热分解法：适用范围：不活泼金属(Hg～Ag)例：2HgO2Hg＋O2↑         2Ag2O4Ag＋O2↑ ③热还原法：适用范围：较活泼的金属( Zn～Cu) (i)  焦炭还原法。例：C 还原 ZnO、CuO：C＋2ZnO2Zn＋CO2↑            C＋2CuO2Cu＋CO2↑ (ii)  一氧化碳还原法。例：CO 还原 Fe2O3、CuO：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2  CO＋CuOCu＋CO2 (iii)  氢气还原法。例：H2 还原 WO3、Fe3O4： 3H2＋WO3W＋3H2O        4H2＋Fe3O4 3Fe＋4H2O (iv)  活泼金属还原法。 例：Al 还原 Cr2O3、V2O5：2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr         10Al＋3V2O56V＋5Al2O3 ④电解法：适用范围：活泼的金属 K～Al（电解法也常用于某些不活泼的金属的精炼）例：电解 Al2O3、MgCl2、NaCl：2Al2O3(熔融)冰4Al＋3O2↑ MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 【例4】下列金属需要使用电解法冶炼的是 A．Fe B．Na C．Cu D．Zn 【变式4-1】下列金属中，工业上通常采用电解法冶炼的是 A．钠 B．铁 C．铜 D．汞 【变式4-2】锡(Sn)是“五金”之一，它的金属活动顺序位于铁和铜之间，则下列反应一定不会发生的是 A． B． C． D． 【变式4-3】从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。如图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于 A．金属的化合价高低 B．金属的活动性强弱 C．金属的导电性强弱 D．金属在地壳中的含量多少 1 学科网（北京）股份有限公司 $$