内容正文:
第39讲 金属
1.金属的普遍特性:常温下呈固态(除汞外),有__________________,是良好的________________,有________性,密度和熔点高。
2.非金属的性质:固、液、气态,有多种颜色,不具备金属特性,性质不一,应用不一。
3.常见金属的主要性质和用途
金属光泽
导电、导热体
延展
金属 主要性质 用途
铁 银白色金属光泽,质软 制各种铁合金,用于机械、建筑、医疗等行业
铜 紫红色金属光泽,纯铜质软、韧性好 制造电线、电缆及导热器具,用于制各种铜合金
铝 银白色金属光泽,密度小,抗腐蚀性强 制造电线、电缆、铝箔包装,用于建筑装饰材料及汽车等的材料
金属与非金属
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精讲释疑
1.金属材料在现实生活中有极为重要的作用。下列金属材料的应用与金属所具有的性质不一致的是( )
A.制造飞机——坚硬而轻质
B.人造卫星电路接触点表面镀金——不易氧化
C.电路中的保险丝——熔点高
D.制造装化工原料的容器——耐腐蚀
C
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精讲释疑
1.金属与氧气反应
(1)通式:金属+氧气―→金属氧化物。
(2)常见金属与氧气反应的现象
4Al+3O2===2Al2O3
白
白
火星四射
金属 条件 现象 化学方程式
铝 常温 打磨过的铝暴露在空气中,表面会逐渐变暗,生成一层致密的氧化膜 __________________________
镁 点燃 剧烈燃烧,发出耀眼的______光,放出大量的热,生成______色固体 __________________________
铁 剧烈燃烧,____________,放出大量的热,生成______色固体 __________________________
铜 加热 生成黑色固体 __________________________
黑
金属的化学性质
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精讲释疑
【备考补充】大多数金属能与氧气反应,但反应的剧烈程度不同。在常温下,铝与氧气反应,在铝的表面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,这就是铝制器皿耐腐蚀的原因。
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精讲释疑
2.金属与酸反应
(1)通式:金属+酸―→盐+氢气。
(2)常见金属与酸反应的现象
Mg+2HCl===MgCl2+H2↑
Mg+H2SO4===MgSO4+H2↑
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑
金属 现象(与稀盐酸/稀硫酸反应) 化学方程式
镁 反应剧烈,有大量气泡产生,溶液为无色 _________________________________、
_________________________________
铝 反应剧烈,有大量气泡产生,溶液为无色 _________________________________、
_________________________________
锌 反应较为剧烈,有较多气泡产生,溶液为无色 _________________________________、
_________________________________
铁 反应较为缓慢,有气泡产生,溶液由无色逐渐变为________色 _________________________________、
_________________________________
Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
浅绿
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精讲释疑
【备考补充】①氢前面的金属都能与酸发生置换反应,活动性越强的金属,与酸反应得越剧烈;②浓硫酸、浓硝酸与金属发生反应时,不能生成氢气。(碳酸一般也不反应)
3.金属与盐反应
(1)通式:金属+盐(可溶)―→新盐+新金属。
(2)常见金属与盐溶液的反应
Fe+CuSO4===FeSO4+Cu
红
蓝
浅绿
反应物 反应的化学方程式(或结论) 现 象
铁与硫酸铜溶液 _____________________________(不能用铁桶配制波尔多液的原因) 铁表面覆盖一层______色固体,溶液由______色逐渐变为______色
铜与硝酸银溶液 _________________________________ 铜表面有银白色固体析出,溶液由无色变为______色
铜与硫酸亚铁溶液 不反应 没有明显现象
Cu+2AgNO3===2Ag+Cu(NO3)2
蓝
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精讲释疑
2.金属与人类的生活密切相关。回答下列有关金属性质的问题。
(1)铝较为活泼,为什么铝制品却很耐腐蚀?
____________________________________________________________________。
(2)现将过量的锌粉加入到AgNO3和Mg(NO3)2的混合溶液中,充分反应后,过滤。过滤后留在滤纸上的固体是什么?__________。
铝与氧气反应,其表面生成致密的氧化铝薄膜,阻止铝继续与氧气反应
银、锌
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精讲释疑
3.(2025,绍兴模拟)两烧杯中盛有等质量、等质量分数的稀盐酸,现向两烧杯中分别加入质量都为m的金属Zn和Fe,生成氢气的质量随加入金属质量的关系如图所示,由图可知( )
A.Zn的活动性比Fe强
B.当m=a时,放入Zn的烧杯中盐酸过量
C.当m=b时,两烧杯中溶液的质量相等
D.当m=c时,两烧杯中剩余的金属质量Zn>Fe
B
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精讲释疑
1.金属活动性顺序
2.金属活动性判断依据
判断依据 结论
根据金属能否与酸反应产生氢气来判断 若能反应,则该金属在金属活动性顺序中位于氢前面,否则位于氢后面
根据金属与酸反应的剧烈程度来判断 反应越剧烈,金属活动性越强
根据金属与氧气反应的难易程度和剧烈程度来判断 反应越容易,金属活动性越强
根据金属A与金属B的化合物溶液能否发生置换来判断 若A能置换出B,则A的金属活动性比B强;反之则比B弱
金属活动性顺序
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精讲释疑
4.青铜器的主要成分为铜、锡(Sn)组成的合金,若要验证铜、锡的金属活动性强弱,下列不能选用的试剂是( )
A.ZnSO4溶液、Cu、Sn
B.稀硫酸、Cu、Sn
C.CuSO4溶液、Sn
D.SnSO4溶液、Cu
A
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精讲释疑
1.金属腐蚀的原因
(1)外因:水分、氧气等物质的作用。
(2)内因:金属的内部结构。
2.防止金属腐蚀的常用方法
(1)改善外部条件,保持金属表面清洁干燥。
(2)表面覆盖__________,如刷漆、涂机油、涂搪瓷、电镀、烤蓝等。
(3)改变金属的____________,制成耐腐蚀的合金。如在普通钢中加入铬、镍等金属元素制成不锈钢。
保护膜
内部结构
金属的防腐
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精讲释疑
1.金属污染:由于垃圾填埋处理后,金属不会自行分解,并且铅、镉等金属被腐蚀后,会形成溶于水的有毒的金属离子,污染土壤和地下水源。
2.保护金属资源的途径
(1)废旧金属的回收利用。
(2)有计划、合理地开采矿物。
(3)防止金属锈蚀。
(4)寻找金属替代品。
废弃金属对环境的影响
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精讲释疑
5.下列图示实验中的铁钉最容易生锈的是( )
A B C D
A
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精讲释疑
1.合金: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征的物质。合金的硬度、强度一般比组成他们的纯金属更_____________,熔点更_____________,抗腐蚀性能也更_____________。
2.改善金属材料性能的主要方法是改变金属的内部结构和外部条件。
高
低
好
金属材料的发展
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精讲释疑
6.下列关于合金的说法正确的是( )
A.合金不属于金属材料
B.合金一般比纯金属具有更好的性能
C.合金一定是金属和金属熔合而成
D.合金中元素以化合态形式存在
B
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精讲释疑
【例1】 (2025,宁波一模)从夏商开始,我国古代劳动人民就开始对青铜有深入研究。《吕氏春秋》曾有这样的记录:“金柔锡柔,合两柔则刚”。后人研究发现,文中记载的“金”不是金,而是金属铜。古代铜与锡合金制品,就是青铜器。
(1)物质的性质包括物理性质和化学性质。“柔”和“刚”是物质的______性质。
(2)古人误把铜当成金,是由于它们颜色相近。下面试剂中,能区分铜和金的是________。
A.稀硫酸 B.氢氧化钠溶液
C.氯化锌溶液 D.硝酸银溶液
物理
D
金属的性质和用途
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精讲释疑
(3)《考工记》记载了用不同铜锡质量比制成的各种青铜器,部分数据如表。
现今科学发现,当青铜器中锡的质量分数为17%~20%时,最为坚韧。上述青铜器中,最坚韧的是________。
斧子
青铜器 斧子 戈戟 大刀 箭镞 铜镜
铜的质量 四份 三份 二份 三份 一份
锡的质量 一份 一份 一份 二份 一份
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精讲释疑
1.(2025,绍兴模拟)某学习小组为了探究不同金属导电性强弱,进行了右图所示的实验。在金属片横截面积、长度相同的情况下,电流表A1、A2、A3测得的电流分别为I1、I2、I3,且I1>I2>I3。则下列说法错误的是( )
A.导电性:Ag>Cu>Fe
B.三种金属中,Fe片电阻最大
C.设计并联电路的目的是控制变量
D.利用图中仪器,改为串联电路也可得出相同结论
D
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精讲释疑
【例2】 某研究小组为验证铁、铜、锌、银的金属活动性顺序,设计如图1所示三个实验(三种金属均已用砂纸打磨过,其形状和大小相同,稀盐酸的浓度和用量也相同)。
(1)一段时间后,观察到实验B中的现象是:_________________________________
____________。
(2)乙同学认为仅仅通过上述实验不足以得出四种金属的活动性顺序,因此在上述实验的基础上,补做了一个实验,装置均如图2所示,且实现了探究目的。乙同学的实验:X是__________金属,Y是__________溶液。
析出银白色固体,溶液由无色变
蓝色
铁
硫酸铜
金属活动性顺序
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精讲释疑
(3)将表面锈蚀的铁钉放入烧杯中,然后加入溶质质量分数为14.6%的稀盐酸,产生氢气的质量和加入稀盐酸的质量如图所示。生成氢气的质量为多少克?
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精讲释疑
2.(2025,杭州西湖区二模)为了比较Al、Sn、Cu的活动性顺序,在相同温度下,取大小相同的上述三种金属薄片,分别放入等质量等浓度的足量稀盐酸中,观察现象如表,下列说法正确的是( )
A .三种金属的活动性由强到弱的顺序为Sn、Al、Cu
B.锡粉中混有铝粉,可用足量稀盐酸除去铝粉
C.铝片放入盐酸中,溶液质量逐渐减少
D.根据实验现象,不能用铝制容器来盛放稀盐酸
D
金属 Al Sn Cu
现象 产生气泡较快 产生气泡较慢 不产生气泡
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精讲释疑
【例3】 常温下,相同质量的镁和铁分别与足量的溶质质量分数相同的稀硫酸反应,以下图像中纵坐标表示生成氢气的质量,横坐标表示相关的量。其中图像表示正确的是( )
A B C D
C
金属与酸反应的图像问题
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精讲释疑
3.将质量相等的镁、锌、铁三种金属分别投入装有等浓度且过量的稀硫酸的烧杯中,生成氢气的质量与反应时间的关系如图所示,下列判断正确的是( )
A.a、b、c三条曲线分别对应锌、铁、镁
B.a、b、c三条曲线分别对应镁、锌、铁
C.n点时曲线c表示溶液中存在的溶质仅为H2SO4、ZnSO4
D.n点时曲线b表示烧杯中存在的物质仅为硫酸、硫酸铁、铁
C
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精讲释疑
【例4】 某废液中含有硝酸银和硝酸铜,为回收利用和减少污染,往废液中加入一定量的铁粉,充分反应后,过滤得到滤渣和滤液,向滤渣中加入少量稀盐酸,产生气泡。则下列判断正确的是( )
A.滤渣中一定含有银,可能含有铜
B.滤渣中一定含有银和铜,可能含有铁
C.滤液中一定含有硝酸亚铁,一定没有硝酸银和硝酸铜
D.滤液中一定含有硝酸亚铁,可能含有硝酸银和硝酸铜
C
金属与盐溶液反应后滤液、滤渣成分的判断
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精讲释疑
4.向AgNO3、Cu(NO3)2、Mg(NO3) 2的混合溶液中,加入一定量的铁粉,充分反应后过滤,滤液呈蓝色。下列判断不正确的是( )
A.与原溶液相比,滤液的质量可能增大
B.向滤液中滴入稀盐酸,可能会有白色沉淀出现
C.滤液中可能有Fe(NO3) 2、Mg(NO3) 2和Cu(NO3) 2
D.向滤渣中加入稀盐酸,一定无气泡产生
A
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精讲释疑
【例5】 小明为探究铁制品锈蚀的条件,利用图甲所示装置进行实验:将干燥的氧气从导管口a通入,使氧气充满U形管。一段时间后观察三处铁丝的变化情况。
(1)为确定U形管已经充满氧气,进行的实验操作是___________________________
_______________________________________________。
(2)小明得出纯铁丝不易锈蚀的结论,他比较的铁丝是________。(填编号)
(3)在一次实验中,小明将装置密闭,测出内部的温度和气压变化趋势(图乙),在0到t1阶段气压下降的原因是_______________________________________________
_______________。
把带火星的木条平放在导管
口b处,若木条复燃,则U形管已充满氧气
②③
氧气消耗导致气压减小幅度大于温度升高导致气压
增大幅度
金属腐蚀条件的研究
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精讲释疑
5.(2025,浙江模拟)为探究金属锈蚀的条件,组装如图所示的装置进行实验,一段时间后,观察所产生的现象,下列有关实验现象或结论叙述正确的是( )
A.本实验说明金属的生锈与空气中的氮气有关
B.本实验说明金属的生锈与水有关
C.Ⅰ装置左侧液面明显上升,Ⅱ装置左侧液面明显下降
D.Ⅰ装置左侧液面明显上升,Ⅱ装置左侧液面基本不变
D
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精讲释疑
【例】 科学小组在比较铝、铜金属活动性强弱时,将等量未打磨的铝片(含铝的氧化膜)分别放入一定浓度的等量氯化铜(CuCl2)溶液和硫酸铜(CuSO4)溶液中。发现前者铝片表面覆盖红色固体,溶液蓝色逐渐变浅,一段时间后有气泡产生,而后者无明显变化。
【问题1】为什么未打磨的铝片在两种溶液中会产生不同的现象?
【猜想1】
(1)可能是________离子破坏了铝的氧化膜。
【实验与结论】
取等量未打磨的铝片,进行了A、B实验,如图1。观察到A实验无现象,B实验中铝片表面覆盖红色固体,溶液蓝色逐渐变浅,一段时间后有气泡产生,说明猜想1是正确的。
Cl-
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精讲释疑
【问题2】铝片与氯化铜溶液反应为什么会出现气泡?
【猜想2】可能是氯化铜溶液呈酸性,铝片与溶液中的H+反应产生气泡。
【实验与结论】
(2)小科用____________________测得氯化铜溶液的pH<7,证实了猜想2。
【拓展与应用】
(3)一位同学提出可以将A、B实验替换成C、D实验来解决问题1,如图2。请你对该方案进行评价:________________________________________________。
(4)根据实验结果,请解释生活中为什么不能用铝制器皿盛放咸菜:_____________
____________________________________。
pH试纸(或pH计)
不科学,酸中的氢离子会与氧化铝反应,干扰实验
食盐中的Cl-
会破坏铝制器皿表面的氧化膜
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精讲释疑
1.金属与酸反应的易错点
(1)铁与酸发生的置换反应中,生成了亚铁盐(铁元素显+2价)和氢气。
(2)金属与酸反应的图像类型:
①一定量的酸与足量金属反应 ②一定量的金属与足量酸反应
③将酸逐滴加入一定量的金属中 ④多金属多溶液反应(溶液的质量)
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精讲释疑
2.金属与盐反应的易错点:①特别活泼的金属如钾、钙、钠等与盐溶液反应时,是先和水反应,故不能置换出盐溶液中的金属元素。②“远距离先置换”:即越不活泼的金属越易被置换出来,越活泼的金属先反应。
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精讲释疑
学无止境
本课结束
学无止境
2Mg+O2 eq \o(=====,\s\up14(点燃)) 2MgO
3Fe+2O2 eq \o(=====,\s\up14(点燃)) Fe3O4
2Cu+O2 eq \o(=====,\s\up14(△)) 2CuO
解:铁和稀盐酸反应消耗稀盐酸质量是60 g-10 g=50 g。
设生成氢气质量是x。
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
73 2
50 g×14.6% x
eq \f(73,2) = eq \f(50 g×14.6%,x) x=0.2 g
答:生成氢气的质量是0.2 g。
$