专题2.4-金属和金属材料.doc

备战2017中考二轮复习之考点突击重点突出专题2-4 金属和金属材料考纲解读金属和金属材料在中考中占有重要地位，本专题中金属的物理特性（如：导电性、导热性、延展性）、金属的生锈与防锈、铁矿石炼铁、合金等知识紧密联系生产实际，非常符合中考的考查方向利用化学知识解决生产生活中的实际问题，所以本专题特别受中考命题者的青睐。同时，难点多，陷阱多，也是本专题的一大特色，如金属与酸反应中的量的问题、金属与多种盐溶液反应、设计实验验证金属的活动性顺序、天平的平衡问题等内容，考题以选择、填空、实验探究题为主，容易丢分，很多同学临近中考都对其“望而生畏”，所以如果想在中考中取得化学高分，必须理清这类题目的解题思路，铲除中考一大“拦路虎”。中考题揭秘1.（2014年广东省广州市）下列关于金属材料的说法中，不正确的是（ ）A生铁、硬铝、焊锡都属于合金 B铜有良好的导电性，因而大量用于制作电线C铝表面易生成致密氧化铝薄膜，因而具有良好的抗腐蚀性 D锈蚀后的铁制品没有回收价值2.（2014年山东省威海市）下列现象或事实，可用金属活动性作出合理解释的是（ ）黄铜（铜锌合金）外观与黄金相似，但可将两者放入稀盐酸中加以区别 ；金属铝比金属锌更耐腐蚀，说明锌比铝活动性强；用硫酸铜、石灰水配制农药波尔多液时，不能用铁制容器；铜的导电性比铁强A B C D 3.（2014年浙江省绍兴市）如图，表示镁、铜与其氧化物的质量关系。图线不重合的原因是（ ）A镁和铜的密度不同 B与等质量的镁和铜化合的氧元素质量不同C加热不充分，没有完全氧化 D实验的误差造成要点归纳 1、金属材料（一） 金属材料包括纯金属和合金两类。金属属于金属材料，但金属材料不一定是纯金属，也可能是合金。（二） 合金（1）在金属中加热熔合某些金属和非金属，形成具有金属特性的物质。注意：合金是金属与金属或金属与非金属的混合物。 合金的很多性能与组成它们的纯金属不同，使合金更容易适于不同的用途。 日常使用的金属材料，大多数为合金。 金属在熔合了其它金属和非金属后，不仅组成上发生了变化，其内部组成结构也发生了改变，从而引起性质的变化。（2）合金的形成条件：其中任一金属的熔点不能高于另一金属的沸点（当两种金属形成合金时）。（3）合金与组成它们的纯金属性质比较：硬度大；熔点低下面是黄铜和铜片，焊锡和锡，铝合金和铝线的有关性质比较：性质比较铜来源:Z,xx,k.Com锡来源:学科网来源:Zxxk.Com铝来源:Z_xx_k.Com黄铜铜焊锡锡铝合金铝光泽与颜色黄色 有光泽紫红色有光泽深灰色金属光泽银白色有光泽银白色有光泽银白色有光泽硬度比铜大坚韧硬度大质软坚硬质软熔点比铜低较高比锡低较低比铝低较高（4）几种常见合金铁合金：主要包括生铁和钢，它们的区别是含碳量不同，生铁含碳量2%-4.3%，钢的含碳量为0.03%2%。钢比生铁具有更多的优良性能，易于加工，用途更为广泛。铝合金：铝中加入镁、铜、锌等金属形成合金。广泛应用于制造飞机、舰艇和载重汽车等，可增加它们的载重量以及提高运行速度，并具有抗海水腐蚀、避磁性等特点。铜合金：黄铜：铜、锌的合金；青铜：铜、锡的合金；白铜：铜、镍的合金。钛和钛合金：被认为是21世纪的重要金属材料。性质：优异的耐腐蚀性，对海水、空气和若干腐蚀介质都稳定，可塑性好，强度大，有密度小，又称亲生物金属。用途：喷气式发动机、飞机机身、人造卫星外壳、火箭壳体、医学补形、造纸、人造骨、海水淡化设备、海轮、舰艇的外壳等。（三）金属制品是由金属材料制成的，铁、铜、铝及其合金是人类使用最多的金属材料。（四）商朝，人们开始使用青铜器；春秋时期开始冶铁；战国时期开始炼钢；铜和铁一直是人类广泛应用的金属材料。在100多年前，又开始了铝的使用，因铝具有密度小和抗腐蚀等许多优良性能，铝的产量已超过了铜，位于第二位。2、金属的性质及用途（一）物理性质（1）共性：大多数金属都具有金属光泽，密度和硬度较大，熔沸点较高，具有良好的延展性和导电、导热性，在室温下除汞为液体，其余金属均为固体。（2）一些金属的特性：铁、铝等大多数金属都呈银白色，铜呈紫红色，金呈黄色；常温下大多数金属都是固体，汞却是液体；各种金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差异较大；银的导电性和导热性最好，锇的密度最大，锂的密度最小，钨的熔点最高，汞的熔点最低，铬的硬度最大。（二）化学性质（1）金属与氧气的反应金属条件反应方程式现象Mg常温下（在空气中2MgO2 =2MgO银白色镁条在空气中表面逐渐变暗，生成白色固体。点燃时（在空气中或在氧气中）2MgO2 2MgO剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成一种白色固体。Al常温下（在空气中）4Al+3O2 =2Al2O3银白色的表面逐渐变暗，生成一层致密的薄膜。点燃时（在氧气中）4Al+3O2 2Al2O3剧烈燃烧，放出大量的热和耀眼的白光，生成白色固体。Fe常温下，干燥的空气常温下，在潮湿的空气中铁与空气中的氧气和水共同作用下会生成暗红色疏松的物质铁锈（Fe2O3H2O）在氧气中点燃3Fe2O2Fe3O4剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体。Cu常温下，干燥的空气加热时2CuO2 2CuO铜丝表面逐渐变为黑色在潮湿的空气中2Cu+O2+CO2+H2O= Cu2(OH)2CO3铜表面生成一层绿色物质Au、Ag即使在高温下也不与氧气反应“真金不怕火炼”。结论：大多数金属都能与氧气反应，但反应的难易和剧烈程度不同。Mg、Al等在常温下就能与氧气反应；Fe、Cu等在常温下几乎不能单独与氧气反应，但在点燃或加热的情况下可以发生反应；Au、Ag等在高温时也不与氧气反应。（2）金属与酸的反应金属现象反应的化学方程式稀盐酸稀硫酸稀盐酸稀硫酸镁剧烈反应，产生大量气泡，溶液仍为无色，试管壁发热，生成的气体能够燃烧并且产生淡蓝色火焰。Mg2HCl =MgCl2H2MgH2SO4=MgSO4H2锌反应比较剧烈，产生大量气泡，溶液仍为无色，试管壁发热，生成的气体能够燃烧并且产生淡蓝色火焰。Zn2HCl =ZnCl2H2ZnH2SO4=ZnSO4H2铁反应缓慢，有气泡产生，溶液由无色逐渐变为浅绿色，生成气体能够燃烧并且产生淡蓝色火焰。Fe2HCl =FeCl2H2FeH2SO4 =FeSO4H2铜不反应结论：Mg、Zn、Fe的金属活动性比铜强，它们能置换出稀硫酸或稀盐酸中的氢。（3） 金属与化合物溶液的反应实验操作现象反应的化学方程式质量变化应用铁丝浸入硫酸铜溶液中浸入溶液的铁钉表面覆盖一层紫红色的物质，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色FeCuSO4= CuFeSO4金属质量增加，溶液质量减少不能用铁制品放硫酸铜溶液（或农药波尔多液）铝丝浸入硫酸铜溶液中浸入溶液的铝丝表面覆盖一层紫红色的物质，溶液由蓝色逐渐变为无色2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu金属质量增加，溶液质量减少铜丝浸入硝酸银溶液中浸入溶液的铜丝表面覆盖一层银白色的物质，溶液由无色逐渐变为蓝色Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag金属质量增加，溶液质量减少铜丝浸入硫酸铝溶液中结论：1.以上四种金属的活动性由强到弱的顺序为：AlFeCuAg2.活泼性强的金属能把活泼性弱的金属从其化合物溶液中置换出来。注意：1.此类反应一定在溶液中进行，不溶于水的化合物一般不与金属反应。 2. K、Ca、Na活动性非常强，但不能用它们置换化合物中的金属，因为它们能同溶液中的水剧烈反应。（4）置换反应：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与化合物的反应叫做置换反应。 金属活动性顺序： 人们通过大量的实验验证得到常见金属的活动性顺序： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性：由强到弱应用：在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性越强。在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来（K、Ca、Na除外）。（三）物质的性质与物质的用途之间的关系。物质的性质决定物质的用途，而物质的用途又反映出物质的性质。物质的性质很大程度上决定了物质的用途。但这不是唯一的决定因素，在考虑物质的用途时，还需要考虑价格、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紧的影响等多种因素。3、 金属资源的存在方式及铁的冶炼（一）地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，大多数金属化合物性质较活泼，所以它们以化合物的形式存在；只有少数金属化学性质很不活泼，如金、银等以单质形式存在。矿石：工业上把能提炼金属的矿物叫矿石。常见矿石名称与其主要成分：名称赤铁矿黄铁矿菱铁矿磁铁矿铝土矿黄铜矿辉铜矿主要成分Fe2O3FeS2FeCO3Fe3O4Al2O3CuFeS2Cu2S（二） 铁的冶炼（1）一氧化碳还原氧化铁A、仪器：铁架台（2个）、硬质玻璃管、单孔橡皮赛（2个）、酒精灯、试管、酒精喷灯、双孔橡皮赛、导气管。B、药品：氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体C、装置图： D、步骤：检验装置的气密性；装入药品并固定；向玻璃管内通入一氧化碳气体；给氧化铁加热；停止加热；停止通入一氧化碳。E、现象：红色粉末逐渐变成黑色，澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。F、化学方程式：3CO+Fe2O32Fe+3CO2 2CO+O22CO2 Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2OG、注意事项：与CO还原氧化铜的实验操作顺序一样，即先通入CO再加热，实验完毕，停止加热，继续通入CO至试管冷却。H、尾气处理：因CO有毒，不能随意排放在空气中，处理的原则是将CO燃烧掉转化为无毒的CO2或收集备用。 （2）工业炼铁A、原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的还原剂（CO）将铁从铁矿石里还原出来。B、原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气C、主要设备：高炉D、冶炼过程中发生的化学反应：C+O2CO2 CO2+ C2CO 3CO+Fe2O32Fe+3CO2CaCO3CaO+CO2 CaO+SiO2CaSiO3注意：石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。4、 金属的锈蚀和防护（一） 铁制品的生锈实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生的一系列复杂的化学反应。铁锈的主要成分是Fe2O3，它是一种疏松多孔的物质，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气等反应，所以钢铁制品可以全部被锈蚀。铝比铁活泼，更易与空气中的氧气发生反应，但反应的生成物是致密的氧化物薄膜，能覆盖在铝表面阻止空气中的成分继续与内层的铝反应，所以铝制品比铁制品更耐用。（二） 铁制品的防锈原理是隔绝空气或水，使铁失去生锈的条件。防止铁制品生锈，除了要保持铁制品表面的洁净和干燥外，覆盖保护膜是应用最普遍而又最重要的防锈措施，这层保护膜阻止了铁与氧气、水反应。可采取的措施如刷一层油漆，涂一层机油，电镀一层不易生锈的金属等；经加工改变金属表面内部的组织结构，来达到防锈的目的，如在铜中加入镍可增强防锈能力，含铬18和镍8的合金钢通常称为“镍铬不锈钢”。 防止金属锈蚀的措施是：a、保持金属表面洁净、干燥；b、在金属表面涂保护层，如涂油、刷漆、烤蓝、电镀等；c、改变金属内部结构，如制成不锈钢。（三）保护金属资源的有效途径：（1）防止金属的腐蚀；（2）金属的回收利用；（3）有计划合理的开采矿物；（4）寻找金属的代用品。举一反三1（2014年重庆市）“对比法”是实验探究中常用的一种科学方法。分析以下铁钉生锈实验的设计、得出的结论不正确的是（ ）A对比可以说明铁生锈一定要有氧气参加B对比可以说明铁生锈一定要有水参加C对比可以说明铁生锈一定要有水参加D对比可以说明铁生锈必须水和氧气同时参加2.（2014年广东省佛山市）在实验事实的基础上归纳结论，是化学学习的重要思想和方法。下列有关金属活动性实验探究的归纳和总结中不科学的是（ ） A镁与氧气在常温下就能反应，而铁与氧气在高温时才能反应，故镁比铁活泼 B锌粒与盐酸反应比铁片与盐酸反应要剧烈，故锌比铁活泼 C铝能与盐酸反应放出氢气，而铜不能与盐酸反应，故铝比铜活泼 D铜与硝酸银溶液反应得到银，故铜比银活泼3.（2014年辽宁省葫芦岛市）把甲、乙、丙三种金属分别加入稀硫酸中，甲、乙表面有气泡产生，丙无变化；再把甲放到乙的硫酸盐溶液中，甲表面析出乙。则三种金属的活动性顺序是（ ）A甲乙丙 B乙甲丙 C丙甲乙 D丙乙甲方法介绍1、大多数金属都能与氧气反应，其难易和剧烈程度与金属的活动顺序有关，金属越活泼越易与氧气反应。需要强调的是常温下钾、钙、钠直接能被氧化成相应的氧化物，点燃时则成过氧化物（如4Na+O22Na2O，2Na+O2Na2O2），镁、铝常温时发生缓慢氧化，点燃时加快，铁、铜需要点燃或加热（铁在空气里不燃烧，只是发红。铁在纯氧里燃烧生成的Fe3O4。2、只有排在氢前面的金属才能置换出酸里的氢（不是氢气）；这里的酸常用稀盐酸和稀硫酸，不能用浓硫酸和硝酸（氧化性太强，得不到氢气而是水，不属于置换反应）。注意金属铁与酸反应得到的是亚铁盐（Fe2+的颜色为浅绿色）。3、金属与盐溶液的置换条件只有排在前面的金属才能将排在后面的金属从它们的盐溶液里置换出来。需强调的是，这里的盐必须溶于水，即盐溶液；金属不包括K、Ca、Na、Ba如将K放入CuSO4溶液中，得到的是Cu(OH)2蓝色沉淀而不是金属Cu：2K+2H2O2KOH+H2，2KOH+CuSO4K2SO4+Cu(OH)2。若一种金属同时与两种盐溶液反应，遵循“远距离的先置换”的规律。如Fe与CuSO4和AgNO3同时反应时，Fe先置换Ag后置换Cu。4、金属活动性强弱的判断。（一）利用金属能否与氧气反应、反应发生的条件及反应的剧烈程度，可以粗略判断不同金属的活动性强弱。铝在常温下就能与空气中的氧气反应。铁、铜等在常温下几乎不与氧气反应，但在加热条件下能与氧气反应。而金即使在高温下也不与氧气反应。由此可以看出，铝、铁、铜、金的活动性由强到弱的顺序为：AlFeCuAu。由于金属与氧气的反应要受温度、氧气浓度、反应条件及生成物的性质等多种因素的影响，利用金属与氧气的反应只能对极少数且常见的金属进行粗略判断。（二）利用金属能否与酸反应及反应的剧烈程度，可以判断金属的活动性强弱。此方法适用于两种情况，即：（1）金属的活动性越强，其与酸反应的程度越剧烈。例如，Zn比Fe与酸反应的程度更剧烈，所以Zn的活动性比Fe强。（2）能与酸发生反应的金属比不与酸发生反应的金属活动性强。例如，Fe能与酸发生反应，而Cu则不能，所以Fe的活动性比Cu强。因此，通过金属与酸能否反应、反应的条件及反应发生的剧烈程度，我们可以判断部分金属的活动性强弱。（三）利用一种金属能否把另一种金属从其可溶性化合物溶液中置换出来，可以判断某些金属间的活动性强弱。对于不与酸发生反应，或都能与酸发生置换反应的两种金属之间活动性的比较，可以选取一种金属与另一种金属的可溶性化合物溶液，看二者能否发生置换反应，由此进行判断。例如，金属Cu与Hg均不能与稀硫酸发生反应，但把Cu放入Hg（NO3）2溶液中，则Cu表面会析出银白色的Hg，因此可以判断出Cu的活动性比Hg强。（四）要验证三种金属的活动性，一般采用两种方法：（1）选择活动性最强和最弱的金属离子的溶液与活动性居中的单质金属进行检验；（2）选择活动性居中的金属离子的溶液与活动性最强和最弱的金属单质进行检验。三种金属的活动性顺序为 AlFeCu，所以，可以选取铁单质分别与可溶性的铝的化合物溶液以及可溶性的铜的化合物溶液进行验证。或者，选取铝单质、铜单质分别与可溶性的铁的化合物溶液进行验证。专题集训1（2014年湖南省株洲市）中国南车株洲时代集团生产的油电双动力公交车因省油、环保而在全国推广，双动力公交车制造需要大量使用金属材料。下列有关金属材料的说法正确的是（ ）A金属材料中一定不含有非金属元素 B多数合金的抗腐蚀性能比组成它们的纯金属更好C双动力公交车所有部件都是由金属材料制造的 D地球上的金属资源是取之不尽、用之不竭的2（2014年江苏省苏州市）下列关于金属的说法正确的是（ ）A人类使用金属铝的年代早于铜、铁 B“真金不怕火炼”表明金(Au)在高温条件下也很难与氧气反应C通过高炉炼得的铁为纯铁 D武德合金的熔点高，可用于制造保险丝3（2014年浙江省杭州市）某些电子集成电路常用黄金镀膜。废旧电子产品上的黄金通过某种溶液的溶解后，加入某种金属，即可回收。对黄金在电子产品上的应用和回收过程，下列说法错误的是（ ）A集成电路用黄金镀膜可防止线路氧化 B回收时往溶液中加入的金属可以选用铜C回收时溶解黄金的溶液不会是硫酸 D回收时加入的金属与溶液发生了化合反应 4（2014年山东省济宁市）“电子垃圾”中含有金属铜和少量贵金属金、银等，直接废弃将严重污染环境且造成金属资源浪费。社会实践小组为回收这些金属，设计了以下操作步骤：分拆、灼烧：把废弃电子产品分拆后灼烧，将部分金属转化为氧化物；酸洗：用硝酸溶解灼烧得到的混合物，过滤，收集残渣中的金；回收：利用合适的金属提炼出滤液中的铜和银。为达到分别提炼金属铜、银的目的，下列方案合理的是（ ）A用金属铁同时提炼出铜和银 B先用金属铜提炼出银，再用金属铁提炼出铜C用金属铁提炼出金属铜 D用金属铜提炼出金属银5.（2014年山东省泰安市）化学兴趣小组的同学利用废铜制取硫酸铜，设计了如下两个方案： 比较上述两个方案，你认为方案一的优点是（ ）节约能源 不产生污染大气的二氧化硫 提高硫酸的利用率 提高铜的利用率A B C D6.（2014年重庆市）人们习惯上把“金、银、铜、铁、锡”五种金属称为“五金”，“五金”中最不活泼的金属是 （ ）A 金 B 铜 C 铁 D锡7.（2014年山东省菏泽市）仅用下列各组试剂无法完成验证Zn，Cu，Ag三种金属活动性顺序的是（ ）AZn、Ag、CuSO4溶液 BCu、ZnSO4溶液、AgNO3溶液 CZn、Ag、稀硫酸、ZnSO4溶液 DZn、Cu、稀硫酸、AgNO3溶液8.（2014年四川省雅安市）镧(La)是一种活动性比锌更强的元素，它的氧化物的化学式为La2O3，La(OH)3是不溶于水的碱，而LaCl3、La(NO3)3都可溶于水。由此判断下列几组物质，不能直接反应制取LaCl3的是（ ）ALa(OH)3和 HCl BLa2O3 和 HClCLa 和 HCl DNaCl 和 La(OH)39.（2014年内蒙古呼和浩特市）钠是一种银白色固体，放置在空气中会迅速与氧气反应生成氧化钠，把钠投入水中，与水剧烈反应，熔化成闪亮小球在水面上游动，生成了氢氧化钠和氢气。下列有关钠的叙述不正确的是（ ）A金属钠必须隔绝空气保存 B钠与水反应放热，使钠熔化，钠是熔点最低的金属 C钠和水反应的化学方程式为 2Na+2H2O=2NaOH+H2D把钠投入硫酸铜溶液中会产生无色无味的气体和蓝色沉淀10（2014年四川省广安市）下列叙述与对应的示意图表示正确的是（ ）A水的电解B向稀硫酸中滴加过量的氢氧化钠溶液C加热一定质量的氯酸钾制取气体D.等质量的锌、铁与足量等浓度的稀硫酸反应11（2014年山东省潍坊市）某溶液含有Cu(NO3)2和AgNO3，现向其中加入一定量的锌粉，参加反应的锌的质量与溶液中金属离子种类的关系（如右图所示）。下列说法不正确的是（ ） Aab间（不含两点）的溶液中金属离子为Zn2+、Ag+、Cu2+ Bcd间（不含两点）的溶液中金属离子为Zn2+、Cu2+ C当参加反应的锌的质量为m3时，溶液中金属离子为Zn2+D当参加反应的锌的质量分别为m1、m2时，溶液中Cu(NO3)2的质量 分数相等12.（2014年黑龙江省龙东地区）世界每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20% 40% ，为探究铁锈蚀条件，某同学设计的实验如图所示，一周后观察到_（填序号）试管内的铁钉生锈。请分析铁生锈的条件及防锈措施。铁钉植物油蒸馏水包有干燥剂的棉花 13（2014年黑龙江省龙东地区）向Al(NO3)3、AgNO3的混合溶液中加入一定量的锌粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中滴加稀盐酸时，有气泡产生。则滤液中含有的金属离子有 ，有关反应的化学方程式为 。（写一个即可）14（2014年湖南省株洲市）绝大多数金属都能与Cl2直接化合生成金属氯化物，如2Na+ Cl2=2NaCl、Cu+ Cl2 CuCl2等。已知A、B、C、D、E五种物质有如下图转化关系（个别反应条件已略去）。已知A是地壳中含量仅次于铝的金属元素的单质，C为紫红色金属单质，A 、C都能与Cl2直接化合生成相应的金属氯化物B、E。回答下列问题：（1）A为 、B为 。（2）D与Cl2化合生成E的化学方程式为 。（3）A与E也可以化合生成D，请写出化学反应方程式 。15（2014年四川省达州市）化学实验室要从X、银、铜、锌四种金属混合物中分离某贵重金属。流程如下： 请回答：（1）四种金属的活动性顺序由强到弱的是 ；（2）固体丙中一定含有的金属是 ；（3）写出中反应的化学方程式 ；（4）为了检验滤液C中的溶质成分：向其中加入稀盐酸，有白色沉淀产生，则滤液C中一定含有的阳离子 。