第2章 物质转化与材料利用（知识清单）科学浙教版九年级上册

第2章 物质转化与材料利用（知识清单） 课题1 金属材料 1. 金属与非金属 （1）金属与非金属的区别 项目 金属 非金属 颜色 有特殊光泽，大多数为银白色或灰色，但金(Au)呈金黄色,铜(Cu)为紫红色 大多数没有光泽，外表暗淡 状态 除汞（俗称水银）外，所有金属在常温下都是固体 在常温下,大多数非金属元素组成的单质是气体，也有一些是固体，溴(Br2)是唯一在常温下呈液态的非金属单质 延展性 具有良好的延展性 不具有延展性 导电性 具有良好的导电性 除石墨外通常不导电 导热性 具有良好的导热性 通常导热性较差 可锻性 具有良好的可锻性 不具有可锻性 硬度 比较硬 较脆、易碎 密度 密度大 密度小 熔点 熔点高 熔点低 ​​（2）金属特性​​ ​​①物理性质​​ 颜色：大多数金属的颜色为 ，但金（Au）呈 ，铜（Cu）为 。 状态：除 外，所有金属在室温下都是固体。 ②性质与用途 物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，另外还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利以及是否容易回收和对环境的影响等多种因素。 （3）金属之最 ：地壳中含量最高的金属元素 ：人体中含量最高的金属元素 ：目前世界年产量最高的金属 ：导电、导热性最好的金属 铬：硬度最高的金属 钨：熔点最高的金属 汞：熔点最低的金属 锇：密度最大的金属 锂：密度最小的金属 2. 常见金属材料 （1）金属材料 ​​①纯金属​​：如铁、铜等 ​​②合金​​：如钢（铁+碳）、记忆合金（镍钛合金） （2）合金 ①定义：把一种 跟其他一种或几种 （或 ）一起 而成的具有 的物质，就称为合金。 ②理解：合金具有金属共性； 合金至少含有一种金属，可能含有非金属； 合金一定是混合物； 合金中各种成分保持各自原有的化学性质； 合金为高温“熔合”而成，而非简单地“混合”； 合金的形成过程是物理变化。 ③合金的性能：合金和组成其的纯金属相比较，硬度、强度一般更 ； 合金的熔点 于组成它们的成分金属； 合金的抗腐蚀性比纯金属更 。 （3）常见的合金 合金 铁的合金 铜合金 焊锡 钛合金 形状记忆合金 黄铜 青铜 成分 含碳量 含碳量 铜锌 铜锡 铅锡 合金 钛与其他金属 钛镍合金 备注 铁的合金主要含Fe、C，区别主要是 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 具有形状记忆效应用于 3.金属的污染和回收利用 （1）金属资源的储量有限，而且不能再生，废旧金属的随意丢弃，不仅造成资源浪费，还会造成环境污染、侵占土地。 （2）金属的污染 我国大多数垃圾均运到填埋区处理，像铅、镉等有毒的金属被腐蚀后会溶于水中形成金属离子，污染土壤和地下水源。在潮湿的空气中,金属的氧化和锈蚀也会污染土壤，危害生态环境。 （3）金属的回收和利用 基本上所有金属都可循环再生，而普遍回收的金属包括：铝、铅、铁、铜、锡、锌、银和金等。 课题2 金属的化学性质 1. 金属与氧气的反应 金属+氧气→金属氧化物 （1）有些金属常温下就能与氧气反应 常温下金属铝的表面易生成一层 ，它能 。 反应的化学方程式： （2）有些金属能在氧气中燃烧 ①镁在氧气中燃烧现象： 化学方程式： ②铁在氧气中燃烧现象： 化学方程式： （3）有些金属不能在氧气中燃烧，但加热能生成氧化物 如铜丝加热后表面由 变为 化学方程式： （4）铁、铜等金属在潮湿的空气中易与氧气等发生化学反应生锈，如铁生锈生成氧化铁，铜和氧气、二氧化碳、水反应生锈生成铜绿（碱式碳酸铜）。 （5）金等金属即使在高温下也不与氧气反应 通过金属与氧气能否反应及反应的难易程度判断金属的活动性： 。 2. 金属与酸的反应 （1）金属（金属活动性在氢之前）+ 酸 → 盐 + 氢气 金属 与稀盐酸/稀硫酸反应现象 反应的化学方程式 铝 镁 锌 铜 通过金属与酸能否反应或与酸反应的剧烈程度判断金属的活动性： 。 注意事项：实验所用的铝片要先用砂纸打磨掉其表面的氧化膜。 （2）置换反应： 叫做置换反应。 通式：C ＋ AB → CB ＋ A 特点：单换单，即反应物是一种单质和一种化合物，生成物也是一种单质和一种化合物。 （3）实验室制取氢气的原理： 3.金属的活动性顺序 （1）实验探究：比较铁与铜、铜与银的化学活动性 ①将铁丝插入硫酸铜溶液 现象： 化学方程式： ②将铜丝插入硝酸银溶液 现象： 化学方程式： ③结论： 即活动性 的金属能把活动性 的金属从其 中置换出来。 金属的化学性质：金属 + 盐（金属的盐溶液） → 金属 + 盐 （2）金属活动性顺序 金属活动性顺序的应用 ①金属的位置越靠前，金属活动性越 ②位于 的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢，生成氢气 ③位于 的金属能把位于 的金属从其盐溶液中置换出来（K、Ca、Na除外，它们过于活泼先和水反应） 实质：金属活动性顺序表在某种意义上也表示了金属得失电子能力的强弱。 注意：当有多个置换反应都能发生时，在活动性顺序中金属之间间隔远的，反应先发生。一个置换反应结束后，另一个置换反应才会发生。如在硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中加入锌粒，锌先和硫酸铜反应，反应完毕后，若锌有剩余，才和硫酸亚铁反应。 （3）湿法炼铜： （4）金属活动性顺序的比较方法 ① ：即选用三种金属活动性最强和最弱的两种金属的单质及活动性介于两种金属之间的金属的化合物溶液作为试剂，根据两种金属单质分别与化合物溶液反应的情况进行判断。 ② ：即选用三种金属中活动性排在中间的金属单质及其他两种金属的化合物溶液作为试剂，根据金属单质分别与两种化合物溶液反应的情况判断。 ③氢前与氢后：四种或四种以上金属比较活动性时可先加酸分成氢前和氢后金属，再采用金属+盐的方法分别比较活动性强弱。 4.防止金属腐蚀的常用方法 （1）铁生锈（实验：控制变量） ①铁生锈的条件：铁与 、 共同接触时容易生锈，在干燥的空气中或有水无氧气（或空气）的环境中，不容易生锈。同时，铁的锈蚀还与铁内部的结构有关。 ②环境中的某些物质（如酸、盐溶液等）会加快铁的锈蚀。 ③铁锈的主要成分为氧化铁Fe2O3，颜色为 色，结构 ，不能阻止里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品表面的锈若不及时除去，铁制品会被全部锈蚀。 ④实验探究（控制变量） 蒸馏水煮沸并迅速冷却的目的是 ；试管中植物油的作用是 ；试管中的干燥剂是氯化钙，具有吸水性。 （2）金属防锈的常用方法 原理： ①保持金属制品表面的洁净与干燥； ②在金属制品表面通过物理或化学方法制作一层保护膜，如刷油漆、涂机油、电镀等； ③改变金属内部结构，如制成不锈钢等。 课题3 有机物和有机合成材料 1.简单的有机物 （1）定义：通常将含 的化合物叫做有机化合物，简称有机物。有机物大多含有C、H、O、N等元素。 注意：不是所有含有碳元素的化合物都是有机物，如碳的氧化物、碳酸 、碳酸盐等化合物，由于它们在结构、组成、性质上都跟无机物相似，故将它们划分为无机物。 （2）几种简单的有机物 ①甲烷：CH4，是最 的有机物。 存在： 及 主要成分都是甲烷。 结构：1个甲烷分子由1个碳原子和4个氢原子构成，呈正四面体结构。 物理性质：无色无味气体，密度比空气小，难溶于水。 化学性质：点燃甲烷气体，在火焰上方罩一个内壁蘸有澄清石灰水的烧杯，澄清石灰水 ，罩一个干燥的冷玻璃杯，内壁出现 。故甲烷燃烧生成 。 甲烷具有可燃性，甲烷气体与空气混合点燃时，易发生爆炸，故点燃甲烷前要 。 ②丁烷：C4H10 存在： 、 的主要成分是丁烷，易被液化。 具有可燃性， ③乙炔：C2H2 在氧气中燃烧可产生3000℃以上的高温，生产中可利用这个反应进行金属的焊接和切割。 具有可燃性， （3）有机物的特性 ①大部分有机物熔点较低，易挥发，不易导电，易燃烧，受热易分解。 ②绝大多数有机物 于水， 于有机溶剂。 ③许多有机物（如酒精、乙醚、苯、汽油等）都是很好的 。 2.生物体中的有机物 有机物是生物体各组织的主要成分。人体的生长发育和体内各组织的新陈代谢，都需要各种有机物的参与。糖类、蛋白质、脂肪等都是人体内基本的有机物。 （1）糖类 组成元素： 常见糖类：淀粉、葡萄糖、蔗糖、果糖等 作用：葡萄糖是生命活动中不可缺少的重要物质，也是生命活动所需能量的 。 （2）蛋白质 组成元素： 作用：蛋白质是构成生命体的 。 （3）脂肪 组成元素： 作用：脂肪是生命体重要的营养物质，主要起到 的作用。 （4）自然界物质循环的基本途径是：自然界中各种无机物通过被植物吸收，从自然环境进入生物圈，变成有机物；各种有机物再通过生物之间的食物关系进行转移；生物体通过呼吸作用将有机物转化为无机物，通过生物的排泄和尸体的分解使有机物变成无机物回到自然环境中去。 3.有机合成材料 （1）概念：有机合成材料的主要成分是用人工合成的方法制得的高分子化合物，通常有 、 和 等。 （2）三大有机合成材料 ①合成塑料：主要成分是合成树脂，根据合成树脂的成分，可将塑料分为聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯等类型。 根据受热后的变化可将塑料分为热塑性塑料（受热后可熔）和热固性塑料（受热后不 可熔）。 ②合成纤维：合成纤维是以石油化工产品等为主要原料人工合成制得的。如锦纶、涤纶、腈纶等。 ③合成橡胶：合成橡胶是以煤、石油、天然气为主要原料人工合成的高弹性聚合物，具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中 （3）鉴别天然纤维和合成纤维的方法 取样燃烧，残留物能用手压成粉末的是 ；残留物是黑色硬块的是 。 羊毛、蚕丝的主要成分是蛋白质，灼烧时有 气味，据此可以鉴别羊毛、蚕丝。 课题4 物质的分类 1. 物质分类的方法 物质的性质、用途与其组成有密切的联系，科学家常常根据组成来给物质分类。 ①根据是否由同种物质组成，将物质分为 和 。 混合物：由 物质组成； 纯净物：由 组成； ②根据是否由同种元素组成，将纯净物分为 和 。 单质： 是单质； 化合物： 叫化合物。 ③根据元素的种类，单质可分为 和 。 ④化合物根据组成元素的不同又可分为 和 。 无机化合物一般是指由碳除外的其他元素组成的化合物。如水、食盐等，也包括少数的含碳化合物，如一氧化碳、碳酸盐等。 有机化合物主要是指含碳的化合物（碳的氧化物、碳酸和碳酸盐除外）。 ⑤无机化合物又可分为 。 一般把由 元素组成，其中一种是 的化合物称为氧化物。 ⑥根据组成元素的不同，氧化物又分为 和 。 （2）根据已知物质和未知物质的特性，如状态、颜色、气味、溶解性、可燃性等，运用实验的方法，通过对比也可以对物质分门别类。 课题5 物质的转化 1. 非金属及其化合物之间的转化 （1）非金属单质 ＋ 氧气 → 非金属氧化物 ① 现象：硫在空气中燃烧产生 色火焰，放出热量，生成 气体； 硫在氧气中燃烧产生 色火焰，放出热量，生成 气体。 实验注意事项：二氧化硫有毒，实验在通风橱中进行； 燃烧匙要由瓶口向下 伸入盛有氧气的集气瓶中，使氧气充分反应； 在集气瓶底部预先放少量 以吸收生成的二氧化硫, 防止二氧化硫对空气造成污染。 ②（完全燃烧）、（不完全燃烧） （2）非金属氧化物 ＋ 水 → 酸 / 酸 → 非金属氧化物 ＋ 水 、 、 、 注意：并不是所有的非金属氧化物都能与水反应生成酸，如SiO2、CO、NO等不能与水 反应。 2. 金属及其化合物之间的转化 （1）金属 ＋ 非金属（不包括氧气） → 金属化合物 ① 现象：铁粉与硫黄反应发光，生成 色固体，同时放出大量的热。 ②、 （2）某些金属氧化物 ＋ 水 → 碱（可溶） / 碱（不可溶） → 金属氧化物 ＋ 水 、、 、 3. 金属的冶炼 （1）金属的存在：在自然界中，仅有少数金属是以游离态（即单质）的形式存在的，而大多数金属是以 的形式存在的。 （2）金属的冶炼原理：金属冶炼就是要把金属从化合态变成游离态。 （3）常见的金属冶炼方法：让碳（C）、一氧化碳（CO）、氢气（H2）与金属氧化物在高温下反应，夺取金属氧化物中的氧，从而得到金属单质。 如、、 炽热的炭能在高温条件下与二氧化碳反应，生成一氧化碳。 （4）氢气还原氧化铜实验 化学方程式： ①实验装置： ②实验步骤：检（检验氢气的纯度）→通（通氢气）→点（点燃酒精灯）→熄（熄灭酒精灯）→冷（继续通氢气，直到试管完全冷却） 简记：氢气早出晚归，酒精灯迟到早退 ③现象： 。 ④注意事项 试管口应略向下倾斜： ； 氧化铜要铺在试管底部： ； 导管插到试管底部的氧化铜上方： 实验之前先通氢气后加热： ； 实验结束后先熄灭酒精灯，继续通氢气直至试管冷却： （5）还原反应：含氧化合物里的氧被夺取的反应叫做还原反应。 能从含氧化合物里夺取氧的性质叫做还原性。具有还原性的物质可作还原剂，如C、CO、H2等。（能使金属氧化物还原为金属的物质有：H2、CO、C、Mg、Al、酒精等） （6）铁的冶炼 ①铁矿：赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4） ②一氧化碳还原氧化铁化学方程式： 实验现象： 注意事项：先通入CO一会儿，再给氧化铁加热的原因： 停止加热，继续通入CO至玻璃管冷却的原因： 尾气处理：用酒精灯点燃，使CO变成无毒的CO2；在导管末端系一个气球或用排水法将尾气收集起来。 酒精喷灯的作用：提供 ，如果改用酒精灯，需加金属网罩，可以集中火焰，提高温度。 ③工业炼铁 原料：铁矿石（赤铁矿或磁铁矿）、焦炭、石灰石、空气。 反应原理： 焦炭的作用：① ；② 石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅（SiO2）转变为炉渣（CaSiO3）。 工业生产中炼出的铁含碳，产物是 。 （7）物质的纯度= 4.化合物之间的相互转化 生成盐的方法： 非金属单质（氧气除外）+金属单质→无氧酸盐 酸性氧化物+碱性氧化物→含氧酸盐 酸性氧化物+碱→盐+水 碱性氧化物+酸→盐+水 酸+碱→盐+水 酸+盐→新酸+新盐 碱+盐→新碱+新盐 盐+盐→新盐+另一新盐 金属单质+盐→新金属+新盐 金属单质+酸→盐+氢气 物质的鉴别 物质的鉴别是根据几种物质的不同特性，选择合适的方法将它们一一区别。 物理方法：依据特殊性质（如颜色、气味等）进行观察、分析、判断,得出结论。 化学方法：根据特征反应现象，取样，加入试剂充分反应，观察现象、分析判断、得出结论。 课题6 材料的利用与发展 1. 材料与人类社会发展 发展历程：旧石器时代（石器、兽骨和鱼骨）、新石器时代（陶器）、青铜器时代（青铜器）、铁器时代（冶铁和炼钢）、信息时代（有目的地改进材料的性能）。 2.新型材料 （1）新型材料是指那些新出现或正在发展中的、具有优异特性和功能并能 满足技术进步所需的材料。 （2）主要种类：光电子信息材料、先进复合材料、超级陶瓷材料、新型金属材料、新型高分子材料、超导材料等。 3.材料制造与环境保护 （1）人们在制造材料的过程中会产生许多污染。为了减少或消除材料制造过程中的污染，人们需要探寻无污染或低污染的“绿色”新工艺，需要探索污染物的防治、转化和综合利用的途径。 （2）方案设计的要求 ①科学性：制备过程中每步的化学反应是否符合化学反应的规律； ②简便性：操作过程尽可能简便易行，如反应所需的条件和设备是否简单； ③经济性：所需的原料是否容易获取，成本是否低廉，是否具有良好的经济效益； ④安全性：在具体操作过程中是否存在一些安全隐患； ⑤环保性：生产过程中是否会对环境造成污染等。 （3）化学工业给社会带来巨大财富和众多产品的同时，也向周围环境排放了大量的“三废”（废水、废渣、废气），使自然界的生态平衡遭受破坏。在化学工业中，除了要及时处理好“三废”，还要努力提高原料的利用率，增加产品的产量，从根本上降低生产对环境造成的污染。 易错点辨析 易错点1：混淆混合物与纯净物的判定 ​​易错点描述​​：学生常根据外观，如颜色均一误判混合物为纯净物，忽略组成差异。 ​​辨析与正确观点​​：纯净物由单一物质组成，如蒸馏水，混合物含多种物质，如合金。合金是金属与金属或非金属高温熔合而成，含有两种或两种以上物质，如钢含有Fe和C。合金各种成分保持各自化学性质。 易错点2：金属活动性顺序应用错误​ ​​易错点描述​​：忽略K、Ca、Na的特殊性，误用于置换反应。忽略活动性差异性较大的金属优先反应。 ​​辨析与正确观点​​：活动性顺序中，K、Ca、Na过于活泼先和水反应，不能置换盐溶液金属，如Zn + CuSO₄可行，但Na + CuSO₄会发生爆炸。 易错点3：金属冶炼实验操作顺序错误​ ​​易错点描述​​：氢气还原氧化铜时颠倒“通H₂→加热→冷却”步骤。 ​​辨析与正确观点​​：必需“先通H₂排尽空气，后加热”，以防止爆炸；“先熄灯，后停H₂至冷却”以防止铜再次被氧化。 易错点4：认为所有有机物易溶于水 ​​易错点描述​​：认为多数有机物难溶于水 ​​辨析与正确观点​​：只是大多数有机物难溶于水，但是但是糖类如葡萄糖能溶于水，乙醇也能溶于水，不是所有有机物都不溶于水。 易错点5：合成材料鉴别混淆​ ​​易错点描述​​：凭外观区分天然/合成纤维，忽略燃烧法。 ​​辨析与正确观点​​：天然纤维（棉、羊毛）烧后成灰；合成纤维（涤纶）烧后“黑色硬块”。 易错点6：物质的转化忽略条件 ​​易错点描述​​：只凭借物质的化学性质通式判断反应的进行，忽略反应发生的条件。 ​​辨析与正确观点​​： 物质反应有时需要条件要求，如碱和盐、盐和盐等反应要求反应物可溶，生成物有沉淀，符合复分解反应条件；置换反应要求金属活动性强弱，反应物金属化合物能溶于水；金属氧化物和水反应生成可溶性的碱，不溶性碱加热能分解生成金属氧化物和水等。应用时需要全面了解所需条件。 方法提炼 1.实验操作方法提炼​​ （1）金属冶炼及离子检验操作注意事项 实验名称 关键步骤 目的与原理 氢气还原氧化铜 一通、二点、三熄、四冷 防爆炸、防氧化 一氧化碳还原氧化铁 先通CO排空气，后加热；先熄灯，后停气，尾气点燃 防爆炸、防Fe被氧化、防止CO中毒或污染空气 离子检验（SO₄²⁻） 加盐酸无现象，再加氯化钡产生白色沉淀，则含有硫酸根离子 先加盐酸的目的是排除CO₃²⁻、Ag⁺干扰 （2）设计实验探究铁生锈的条件 铁锈蚀实验的变量控制： 对比组设计：①干燥空气（CaCl₂吸水） ②蒸馏水（煮沸除O₂） ③空气+水（生锈条件） 关键操作​​：蒸馏水煮沸除氧、油封隔绝空气 2.物质转化关系图 ​​将物质的分类与物质转化规律整合，画出转化关系图，结合反应发生条件辅助判断。 3.金属活动性顺序的应用 ​​ ①金属的位置越靠前，金属活动性越强 ②位于氢（H）之前的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢，生成氢气 ③位于前面的金属能把位于后面的金属从其盐溶液中置换出来（K、Ca、Na除外，它们过于活泼先和水反应） ④当有多个置换反应都能发生时，在活动性顺序中金属之间间隔远的，反应先发生。一个置换反应结束后，另一个置换反应才会发生。如在硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中加入锌粒，锌先和硫酸铜反应，反应完毕后，若锌有剩余，才和硫酸亚铁反应。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2章 物质转化与材料利用（知识清单） 课题1 金属材料 1. 金属与非金属 （1）金属与非金属的区别 项目 金属 非金属 颜色 有特殊光泽，大多数为银白色或灰色，但金(Au)呈金黄色,铜(Cu)为紫红色 大多数没有光泽，外表暗淡 状态 除汞（俗称水银）外，所有金属在常温下都是固体 在常温下,大多数非金属元素组成的单质是气体，也有一些是固体，溴(Br2)是唯一在常温下呈液态的非金属单质 延展性 具有良好的延展性 不具有延展性 导电性 具有良好的导电性 除石墨外通常不导电 导热性 具有良好的导热性 通常导热性较差 可锻性 具有良好的可锻性 不具有可锻性 硬度 比较硬 较脆、易碎 密度 密度大 密度小 熔点 熔点高 熔点低 ​​（2）金属特性​​ ​​①物理性质​​ 颜色：大多数金属的颜色为银白色或灰色，但金（Au）呈金黄色，铜（Cu）为紫红色。 状态：除汞（俗称水银）外，所有金属在室温下都是固体。 ②性质与用途 物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，另外还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利以及是否容易回收和对环境的影响等多种因素。 （3）金属之最 铝：地壳中含量最高的金属元素 钙：人体中含量最高的金属元素 铁：目前世界年产量最高的金属 银：导电、导热性最好的金属 铬：硬度最高的金属 钨：熔点最高的金属 汞：熔点最低的金属 锇：密度最大的金属 锂：密度最小的金属 2. 常见金属材料 （1）金属材料 ​​①纯金属​​：如铁、铜等 ​​②合金​​：如钢（铁+碳）、记忆合金（镍钛合金） （2）合金 ①定义：把一种金属跟其他一种或几种金属（或非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质，就称为合金。 ②理解：合金具有金属共性； 合金至少含有一种金属，可能含有非金属； 合金一定是混合物； 合金中各种成分保持各自原有的化学性质； 合金为高温“熔合”而成，而非简单地“混合”； 合金的形成过程是物理变化。 ③合金的性能：合金和组成其的纯金属相比较，硬度、强度一般更大； 合金的熔点低于组成它们的成分金属； 合金的抗腐蚀性比纯金属更好。 （3）常见的合金 合金 铁的合金 铜合金 焊锡 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 钛与其他金属 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 3.金属的污染和回收利用 （1）金属资源的储量有限，而且不能再生，废旧金属的随意丢弃，不仅造成资源浪费，还会造成环境污染、侵占土地。 （2）金属的污染 我国大多数垃圾均运到填埋区处理，像铅、镉等有毒的金属被腐蚀后会溶于水中形成金属离子，污染土壤和地下水源。在潮湿的空气中,金属的氧化和锈蚀也会污染土壤，危害生态环境。 （3）金属的回收和利用 基本上所有金属都可循环再生，而普遍回收的金属包括：铝、铅、铁、铜、锡、锌、银和金等。 课题2 金属的化学性质 1. 金属与氧气的反应 金属+氧气→金属氧化物 （1）有些金属常温下就能与氧气反应 常温下金属铝的表面易生成一层致密的氧化铝保护膜，它能阻止金属铝继续被空气氧化。 反应的化学方程式： （2）有些金属能在氧气中燃烧 ①镁在氧气中燃烧现象：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体 化学方程式： ②铁在氧气中燃烧现象：剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体 化学方程式： （3）有些金属不能在氧气中燃烧，但加热能生成氧化物 如铜丝加热后表面由红色变为黑色 化学方程式： （4）铁、铜等金属在潮湿的空气中易与氧气等发生化学反应生锈，如铁生锈生成氧化铁，铜和氧气、二氧化碳、水反应生锈生成铜绿（碱式碳酸铜）。 （5）金等金属即使在高温下也不与氧气反应 通过金属与氧气能否反应及反应的难易程度判断金属的活动性：镁、铝>铁、铜>金。 2. 金属与酸的反应 （1）金属（金属活动性在氢之前）+ 酸 → 盐 + 氢气 金属 与稀盐酸/稀硫酸反应现象 反应的化学方程式 铝 固体逐渐溶解，产生大量气泡 2Al+6HCl = 2AlCl3+3H2↑ 2Al+3H2SO4 = Al2(SO4)3+3H2↑ 镁 固体逐渐溶解，产生较多气泡 Mg+2HCl = MgCl2+H2↑ Mg+H2SO4 = MgSO4+H2↑ 锌 固体逐渐溶解，产生少量气泡 Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑ Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑ 铜 无现象 不反应 通过金属与酸能否反应或与酸反应的剧烈程度判断金属的活动性：铝＞镁>锌>铜。 注意事项：实验所用的铝片要先用砂纸打磨掉其表面的氧化膜。 （2）置换反应：由一种单质跟一种化合物发生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。 通式：C ＋ AB → CB ＋ A 特点：单换单，即反应物是一种单质和一种化合物，生成物也是一种单质和一种化合物。 （3）实验室制取氢气的原理：Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑ 3.金属的活动性顺序 （1）实验探究：比较铁与铜、铜与银的化学活动性 ①将铁丝插入硫酸铜溶液 现象：铁丝表面出现红色固体，溶液由蓝色变为浅绿色 化学方程式：Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 ②将铜丝插入硝酸银溶液 现象：铜丝表面出现银白色固体，溶液由无色变为蓝色 化学方程式：Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag ③结论：铁、铜、银三种金属的活动性顺序为铁＞铜＞银。 即活动性强的金属能把活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来。 金属的化学性质：金属 + 盐（金属的盐溶液） → 金属 + 盐 （2）金属活动性顺序 金属活动性顺序的应用 ①金属的位置越靠前，金属活动性越强 ②位于氢（H）之前的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢，生成氢气 ③位于前面的金属能把位于后面的金属从其盐溶液中置换出来（K、Ca、Na除外，它们过于活泼先和水反应） 实质：金属活动性顺序表在某种意义上也表示了金属得失电子能力的强弱。 注意：当有多个置换反应都能发生时，在活动性顺序中金属之间间隔远的，反应先发生。一个置换反应结束后，另一个置换反应才会发生。如在硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中加入锌粒，锌先和硫酸铜反应，反应完毕后，若锌有剩余，才和硫酸亚铁反应。 （3）湿法炼铜：Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 （4）金属活动性顺序的比较方法 ①两金夹一液：即选用三种金属活动性最强和最弱的两种金属的单质及活动性介于两种金属之间的金属的化合物溶液作为试剂，根据两种金属单质分别与化合物溶液反应的情况进行判断。 ②两液夹一金：即选用三种金属中活动性排在中间的金属单质及其他两种金属的化合物溶液作为试剂，根据金属单质分别与两种化合物溶液反应的情况判断。 ③氢前与氢后：四种或四种以上金属比较活动性时可先加酸分成氢前和氢后金属，再采用金属+盐的方法分别比较活动性强弱。 4.防止金属腐蚀的常用方法 （1）铁生锈（实验：控制变量） ①铁生锈的条件：铁与氧气（或空气）、水共同接触时容易生锈，在干燥的空气中或有水无氧气（或空气）的环境中，不容易生锈。同时，铁的锈蚀还与铁内部的结构有关。 ②环境中的某些物质（如酸、盐溶液等）会加快铁的锈蚀。 ③铁锈的主要成分为氧化铁Fe2O3，颜色为红棕色，结构疏松多孔，不能阻止里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品表面的锈若不及时除去，铁制品会被全部锈蚀。 ④实验探究（控制变量） 蒸馏水煮沸并迅速冷却的目的是除去水中溶解的氧气；试管中植物油的作用是隔绝氧气；试管中的干燥剂是氯化钙，具有吸水性。 （2）金属防锈的常用方法 原理：隔绝氧气和水蒸气 ①保持金属制品表面的洁净与干燥； ②在金属制品表面通过物理或化学方法制作一层保护膜，如刷油漆、涂机油、电镀等； ③改变金属内部结构，如制成不锈钢等。 课题3 有机物和有机合成材料 1.简单的有机物 （1）定义：通常将含碳的化合物叫做有机化合物，简称有机物。有机物大多含有C、H、O、N等元素。 注意：不是所有含有碳元素的化合物都是有机物，如碳的氧化物、碳酸 、碳酸盐等化合物，由于它们在结构、组成、性质上都跟无机物相似，故将它们划分为无机物。 （2）几种简单的有机物 ①甲烷：CH4，是最简单的有机物。 存在：沼气及管道天然气主要成分都是甲烷。 结构：1个甲烷分子由1个碳原子和4个氢原子构成，呈正四面体结构。 物理性质：无色无味气体，密度比空气小，难溶于水。 化学性质：点燃甲烷气体，在火焰上方罩一个内壁蘸有澄清石灰水的烧杯，澄清石灰水变浑浊，罩一个干燥的冷玻璃杯，内壁出现水珠。故甲烷燃烧生成水和二氧化碳。 甲烷具有可燃性，甲烷气体与空气混合点燃时，易发生爆炸，故点燃甲烷前要检验甲烷 气体的纯度。 ②丁烷：C4H10 存在：打火机内液体、家用液化气的主要成分是丁烷，易被液化。 具有可燃性， ③乙炔：C2H2 在氧气中燃烧可产生3000℃以上的高温，生产中可利用这个反应进行金属的焊接和切割。 具有可燃性， （3）有机物的特性 ①大部分有机物熔点较低，易挥发，不易导电，易燃烧，受热易分解。 ②绝大多数有机物难溶于水，易溶于有机溶剂。 ③许多有机物（如酒精、乙醚、苯、汽油等）都是很好的溶剂。 2.生物体中的有机物 有机物是生物体各组织的主要成分。人体的生长发育和体内各组织的新陈代谢，都需要各种有机物的参与。糖类、蛋白质、脂肪等都是人体内基本的有机物。 （1）糖类 组成元素：C、H、O 常见糖类：淀粉、葡萄糖、蔗糖、果糖等 作用：葡萄糖是生命活动中不可缺少的重要物质，也是生命活动所需能量的主要来源。 （2）蛋白质 组成元素：C、H、O、N等 作用：蛋白质是构成生命体的基本物质。 （3）脂肪 组成元素：C、H、O 作用：脂肪是生命体重要的营养物质，主要起到贮存能量的作用。 （4）自然界物质循环的基本途径是：自然界中各种无机物通过被植物吸收，从自然环境进入生物圈，变成有机物；各种有机物再通过生物之间的食物关系进行转移；生物体通过呼吸作用将有机物转化为无机物，通过生物的排泄和尸体的分解使有机物变成无机物回到自然环境中去。 3.有机合成材料 （1）概念：有机合成材料的主要成分是用人工合成的方法制得的高分子化合物，通常有合成塑料、合成纤维和合成橡胶等。 （2）三大有机合成材料 ①合成塑料：主要成分是合成树脂，根据合成树脂的成分，可将塑料分为聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯等类型。 根据受热后的变化可将塑料分为热塑性塑料（受热后可熔）和热固性塑料（受热后不 可熔）。 ②合成纤维：合成纤维是以石油化工产品等为主要原料人工合成制得的。如锦纶、涤纶、腈纶等。 ③合成橡胶：合成橡胶是以煤、石油、天然气为主要原料人工合成的高弹性聚合物，具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中 （3）鉴别天然纤维和合成纤维的方法 取样燃烧，残留物能用手压成粉末的是天然纤维；残留物是黑色硬块的是合成纤维。 羊毛、蚕丝的主要成分是蛋白质，灼烧时有烧焦羽毛气味，据此可以鉴别羊毛、蚕丝。 课题4 物质的分类 1. 物质分类的方法 物质的性质、用途与其组成有密切的联系，科学家常常根据组成来给物质分类。 ①根据是否由同种物质组成，将物质分为混合物和纯净物。 混合物：由两种或两种以上物质组成； 纯净物：由一种物质组成； ②根据是否由同种元素组成，将纯净物分为单质和化合物。 单质：由同种元素组成的纯净物是单质； 化合物：由两种或两种以上元素组成的纯净物叫化合物。 ③根据元素的种类，单质可分为金属单质和非金属单质。 ④化合物根据组成元素的不同又可分为无机化合物和有机化合物。 无机化合物一般是指由碳除外的其他元素组成的化合物。如水、食盐等，也包括少数的含碳化合物，如一氧化碳、碳酸盐等。 有机化合物主要是指含碳的化合物（碳的氧化物、碳酸和碳酸盐除外）。 ⑤无机化合物又可分为酸、碱、盐、氧化物。 一般把由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物称为氧化物。 ⑥根据组成元素的不同，氧化物又分为金属氧化物和非金属氧化物。 （2）根据已知物质和未知物质的特性，如状态、颜色、气味、溶解性、可燃性等，运用实验的方法，通过对比也可以对物质分门别类。 课题5 物质的转化 1. 非金属及其化合物之间的转化 （1）非金属单质 ＋ 氧气 → 非金属氧化物 ① 现象：硫在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，放出热量，生成具有刺激性气味气体； 硫在氧气中燃烧产生蓝紫色火焰，放出热量，生成具有刺激性气味气体。 实验注意事项：二氧化硫有毒，实验在通风橱中进行； 燃烧匙要由瓶口向下缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中，使氧气充分反应； 在集气瓶底部预先放少量水（或氢氧化钠溶液）以吸收生成的二氧化硫, 防止二氧化硫对空气造成污染。 ②（完全燃烧）、（不完全燃烧） （2）非金属氧化物 ＋ 水 → 酸 / 酸 → 非金属氧化物 ＋ 水 、 、 、 注意：并不是所有的非金属氧化物都能与水反应生成酸，如SiO2、CO、NO等不能与水 反应。 2. 金属及其化合物之间的转化 （1）金属 ＋ 非金属（不包括氧气） → 金属化合物 ① 现象：铁粉与硫黄反应发光，生成黑色固体，同时放出大量的热。 ②、 （2）某些金属氧化物 ＋ 水 → 碱（可溶） / 碱（不可溶） → 金属氧化物 ＋ 水 、、 、 3. 金属的冶炼 （1）金属的存在：在自然界中，仅有少数金属是以游离态（即单质）的形式存在的，而大多数金属是以化合态的形式存在的。 （2）金属的冶炼原理：金属冶炼就是要把金属从化合态变成游离态。 （3）常见的金属冶炼方法：让碳（C）、一氧化碳（CO）、氢气（H2）与金属氧化物在高温下反应，夺取金属氧化物中的氧，从而得到金属单质。 如、、 炽热的炭能在高温条件下与二氧化碳反应，生成一氧化碳。 （4）氢气还原氧化铜实验 化学方程式： ①实验装置： ②实验步骤：检（检验氢气的纯度）→通（通氢气）→点（点燃酒精灯）→熄（熄灭酒精灯）→冷（继续通氢气，直到试管完全冷却） 简记：氢气早出晚归，酒精灯迟到早退 ③现象：黑色固体逐渐变为红色，同时试管口出现小水珠。 ④注意事项 试管口应略向下倾斜：避免反应中生成的水倒流入试管底部引起试管炸裂； 氧化铜要铺在试管底部：增大受热面积； 导管插到试管底部的氧化铜上方：避免氧化铜粉末堵塞导管/把试管里的空气赶尽，避免加热时发生危险； 实验之前先通氢气后加热：排出试管内的空气，避免空气与氢气混合加热时发生爆炸； 实验结束后先熄灭酒精灯，继续通氢气直至试管冷却：防止生成的铜在高温时被氧气氧化为氧化铜 （5）还原反应：含氧化合物里的氧被夺取的反应叫做还原反应。 能从含氧化合物里夺取氧的性质叫做还原性。具有还原性的物质可作还原剂，如C、CO、H2等。（能使金属氧化物还原为金属的物质有：H2、CO、C、Mg、Al、酒精等） （6）铁的冶炼 ①铁矿：赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4） ②一氧化碳还原氧化铁化学方程式： 实验现象：红棕色的固体逐渐变黑，产生的气体使澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧并产生淡蓝色火焰。 注意事项：先通入CO一会儿，再给氧化铁加热的原因：排尽装置中的空气，防止加热 CO与空气的混合气体发生爆炸。 停止加热，继续通入CO至玻璃管冷却的原因：防止生成的热的铁被空气再次 氧化。 尾气处理：用酒精灯点燃，使CO变成无毒的CO2；在导管末端系一个气球或用排水法将尾气收集起来。 酒精喷灯的作用：提供高温条件，如果改用酒精灯，需加金属网罩，可以集中火焰，提高温度。 ③工业炼铁 原料：铁矿石（赤铁矿或磁铁矿）、焦炭、石灰石、空气。 反应原理：C+O2CO2、CO2+C2CO、3CO+Fe2O32Fe+3CO2。 焦炭的作用：①提供热量；②生成CO（CO气体具有流动性，与铁矿石接触更充分） 石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅（SiO2）转变为炉渣（CaSiO3）。 工业生产中炼出的铁含碳，产物是生铁。 （7）物质的纯度= 4.化合物之间的相互转化 生成盐的方法： 非金属单质（氧气除外）+金属单质→无氧酸盐 酸性氧化物+碱性氧化物→含氧酸盐 酸性氧化物+碱→盐+水 碱性氧化物+酸→盐+水 酸+碱→盐+水 酸+盐→新酸+新盐 碱+盐→新碱+新盐 盐+盐→新盐+另一新盐 金属单质+盐→新金属+新盐 金属单质+酸→盐+氢气 物质的鉴别 物质的鉴别是根据几种物质的不同特性，选择合适的方法将它们一一区别。 物理方法：依据特殊性质（如颜色、气味等）进行观察、分析、判断,得出结论。 化学方法：根据特征反应现象，取样，加入试剂充分反应，观察现象、分析判断、得出结论。 课题6 材料的利用与发展 1. 材料与人类社会发展 发展历程：旧石器时代（石器、兽骨和鱼骨）、新石器时代（陶器）、青铜器时代（青铜器）、铁器时代（冶铁和炼钢）、信息时代（有目的地改进材料的性能）。 2.新型材料 （1）新型材料是指那些新出现或正在发展中的、具有优异特性和功能并能 满足技术进步所需的材料。 （2）主要种类：光电子信息材料、先进复合材料、超级陶瓷材料、新型金属材料、新型高分子材料、超导材料等。 3.材料制造与环境保护 （1）人们在制造材料的过程中会产生许多污染。为了减少或消除材料制造过程中的污染，人们需要探寻无污染或低污染的“绿色”新工艺，需要探索污染物的防治、转化和综合利用的途径。 （2）方案设计的要求 ①科学性：制备过程中每步的化学反应是否符合化学反应的规律； ②简便性：操作过程尽可能简便易行，如反应所需的条件和设备是否简单； ③经济性：所需的原料是否容易获取，成本是否低廉，是否具有良好的经济效益； ④安全性：在具体操作过程中是否存在一些安全隐患； ⑤环保性：生产过程中是否会对环境造成污染等。 （3）化学工业给社会带来巨大财富和众多产品的同时，也向周围环境排放了大量的“三废”（废水、废渣、废气），使自然界的生态平衡遭受破坏。在化学工业中，除了要及时处理好“三废”，还要努力提高原料的利用率，增加产品的产量，从根本上降低生产对环境造成的污染。 易错点辨析 易错点1：混淆混合物与纯净物的判定 ​​易错点描述​​：学生常根据外观，如颜色均一误判混合物为纯净物，忽略组成差异。 ​​辨析与正确观点​​：纯净物由单一物质组成，如蒸馏水，混合物含多种物质，如合金。合金是金属与金属或非金属高温熔合而成，含有两种或两种以上物质，如钢含有Fe和C。合金各种成分保持各自化学性质。 易错点2：金属活动性顺序应用错误​ ​​易错点描述​​：忽略K、Ca、Na的特殊性，误用于置换反应。忽略活动性差异性较大的金属优先反应。 ​​辨析与正确观点​​：活动性顺序中，K、Ca、Na过于活泼先和水反应，不能置换盐溶液金属，如Zn + CuSO₄可行，但Na + CuSO₄会发生爆炸。 易错点3：金属冶炼实验操作顺序错误​ ​​易错点描述​​：氢气还原氧化铜时颠倒“通H₂→加热→冷却”步骤。 ​​辨析与正确观点​​：必需“先通H₂排尽空气，后加热”，以防止爆炸；“先熄灯，后停H₂至冷却”以防止铜再次被氧化。 易错点4：认为所有有机物易溶于水 ​​易错点描述​​：认为多数有机物难溶于水 ​​辨析与正确观点​​：只是大多数有机物难溶于水，但是但是糖类如葡萄糖能溶于水，乙醇也能溶于水，不是所有有机物都不溶于水。 易错点5：合成材料鉴别混淆​ ​​易错点描述​​：凭外观区分天然/合成纤维，忽略燃烧法。 ​​辨析与正确观点​​：天然纤维（棉、羊毛）烧后成灰；合成纤维（涤纶）烧后“黑色硬块”。 易错点6：物质的转化忽略条件 ​​易错点描述​​：只凭借物质的化学性质通式判断反应的进行，忽略反应发生的条件。 ​​辨析与正确观点​​： 物质反应有时需要条件要求，如碱和盐、盐和盐等反应要求反应物可溶，生成物有沉淀，符合复分解反应条件；置换反应要求金属活动性强弱，反应物金属化合物能溶于水；金属氧化物和水反应生成可溶性的碱，不溶性碱加热能分解生成金属氧化物和水等。应用时需要全面了解所需条件。 方法提炼 1.实验操作方法提炼​​ （1）金属冶炼及离子检验操作注意事项 实验名称 关键步骤 目的与原理 氢气还原氧化铜 一通、二点、三熄、四冷 防爆炸、防氧化 一氧化碳还原氧化铁 先通CO排空气，后加热；先熄灯，后停气，尾气点燃 防爆炸、防Fe被氧化、防止CO中毒或污染空气 离子检验（SO₄²⁻） 加盐酸无现象，再加氯化钡产生白色沉淀，则含有硫酸根离子 先加盐酸的目的是排除CO₃²⁻、Ag⁺干扰 （2）设计实验探究铁生锈的条件 铁锈蚀实验的变量控制： 对比组设计：①干燥空气（CaCl₂吸水） ②蒸馏水（煮沸除O₂） ③空气+水（生锈条件） 关键操作​​：蒸馏水煮沸除氧、油封隔绝空气 2.物质转化关系图 ​​将物质的分类与物质转化规律整合，画出转化关系图，结合反应发生条件辅助判断。 3.金属活动性顺序的应用 ​​ ①金属的位置越靠前，金属活动性越强 ②位于氢（H）之前的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢，生成氢气 ③位于前面的金属能把位于后面的金属从其盐溶液中置换出来（K、Ca、Na除外，它们过于活泼先和水反应） ④当有多个置换反应都能发生时，在活动性顺序中金属之间间隔远的，反应先发生。一个置换反应结束后，另一个置换反应才会发生。如在硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中加入锌粒，锌先和硫酸铜反应，反应完毕后，若锌有剩余，才和硫酸亚铁反应。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$