沪教版 (上海)九年级第二学期第六单元 常用的金属和盐6.1 奇光异彩的金属教案

6.1 奇光异彩的金属

教学目标

1、了解金属的用途。

2、理解金属的分类和共性。

3、理解和掌握金属的化学性质，与酸、盐的反应。

4、理解金属的活动性顺序。

教学过程

一、 知识梳理

（一）应用广泛的金属材料

1．金属材料

 金属用品是由金属材料制成的，日常生活中用到的锄、刀等都是由金属材料制成的，金属材料包括纯金属和它们的合金。

【注意】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。

2．合金

合金是一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的具有金属特性的物质。

【注意】合金是一种金属跟其他金属_（或非金属）熔合形成的具有金属特性的物质，属于混合物。

  (1)合金可以为金属与金属或金属与非金属的混合物；

  (2)合金是几种成分熔合在一起，而不是像铝粉、铁粉简单地混合在一起；

  (3)合金的很多性能与组成它们的纯金属不同，使合金更易适合于不同的用途；

 (4)日常使用的金属材料，大多数为合金。

(二)金属的分类和共性

1．金属的分类

                                       黑色金属：铁、铬、锰及它们的合金

  (1)冶金工业上

                                  有色金属：黑色金属以外的金属

                                   轻金属：密度小于4.5 g/cm3

  (2)按密度分

                                        重金属：密度大于4．5g/cm3

2．金属的共性

  (1)导电性。人们利用金属制导线就是利用这一性质。

  (2)导热性。人们用金属（如铁、铝）制成炊具，就是利用这一性质。

  (3)金属的表面一般都有光泽。如黄金饰品就是利用这一性质制成的。

  (4)金属具有良好的延性、展性，即可将它们拉成线状细丝或槌击成薄片。

  此外，金属还有一些其他的性质，如利用某些金属的熔点高，可制作灯丝；某些金属很难与空气中的物质反应等。

  3．物质的性质决定物质的用途

    物质的用途取决于物质的性质，但也与该物质的资源、价格、使用是否使便利、是否易于回收以及对环境的影响等有关，如银的导电性最好，铜、铝的导电性次之，但电线一般用铜或铝制，这是因为银的价格高，铝的导电性次于铜，但其具有密度小、价格低的特点，也常用于制造线。

(三)金属和酸盐的反应

1．金属与酸的反应

    镁、锌两种金属都能与稀硫酸和稀盐酸发生化学反应，产生氢气，所以，实验室常用锌粒与稀盐酸或稀硫酸反应制取氢气。

    Mg + 2HCl → MgCl2 + H2↑

    Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑

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，这类反应叫置换反应。

3．H2的性质

    (1) H2的物理性质

常温下，氢气是无色无味气体，密度为0. 089 9 g/L，难溶于水。

(2)实验室制取氢气的发生装置和收集装置，如图所示

    (3)氢气的收集方法

收集氢气的方法有两种，由于氢气难溶于水，可用排水法进行收集；又由于氢气的密度比空气小，可用向下排空气法进行收集。  

    (4) H2纯度的检验

    收集一小试管氢气，用拇指堵住试管口，使试管口稍向下倾斜，接近酒精灯火焰，移开拇指点火。若听到轻微的“噗”声，说明氢气已纯净，若听到尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯，需再收集再裣验。若是用向下排气法收集氢气，再收集时，应用拇指按住试管口一会儿，使管内氢气燃烧的火焰熄灭，再进行收集氢气、验纯。

    (5)氢气(H2)的化学性质

    ①可燃性。

    H2+O2 H2O

    ②还原性。

    CuO + H2Cu + H2O

    WO3 + 3H2W + 3H2O

    在工业上常常利用H2的还原性来冶炼钨、钼等金属。

4．探究金属活动性强弱

    最常见的金属活动性顺序

         K  Ca  Na  Mg  Al  Zn  Fe  Sn  Pb  (H)  Cu  Hg  Ag  Pt   Au

金属活动性依次减弱

    在金属活动性顺序中，排在氢前面的金属能置换出稀盐酸或稀硫酸中的氢，排在氢后面的金属不能置换出稀盐酸或稀硫酸中的氢。只有排在前面的金属，才能把排在后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。

    【注意】金属活动性顺序可采用“五元素一句”的方法记忆，即“钾钙钠镁铝，锌铁锡铅氢，铜汞银铂金”。

二、 典型例题

【例1】下列物质不属于金属材料的是    (    )

    (A)青铜    (B)铁矿石    (C)钢    (D)铝

【分析】金属材料包括纯金属和合金。青铜是铜锡合金，钢是含碳在0.03%～2%的铁的合金，铝是纯金属，铁矿石是一种混合物，其主要成分是含铁的化合物，还含有一定量杂质，不具有金属特性，不是金属材料。 

【答案】B

【例2】下列金属中，属于黑色金属的是    (    )

    (A)镁    (B)铁    (C)铜    (D)铝

    【分析】本题主要考查金属的分类。

【答案】B

【例3】  下列性质中属于金属的共性的是    (    )

    ①导电性②熔点低③延展性④有光泽⑤不易导电⑥导热性

    (A)①②④⑤    (B)①③④⑥    (C)②④⑤⑥    (D)②④⑤

【分析】金属共有的物理性质：导电性、导热性、延展性、有金属光泽等，而熔点低、不易导电一般为非金属的性质。   

【答案】B

【点拨】本题考查的是金属与非金属物理性质的区别，让学生学会用对比法分析问题的异同点。

【例4】铜是制作输电导线的材料，主要利用它的    (    )

    (A)延展性    (B)导热性    (C)导电性    (D)化学活动性

    【答案】C

【例5】(1)油罐下面常有一条拖地铁链，在高层建筑的顶端都装有铁制的避雷针，这是应用了铁的____性质。

    (2)铁锅可用来烧水、炒菜，这是利用了铁的____性质。

    (3)铁块可变成很细的铁丝，这说明铁有    性；铁块也可以变成很薄的铁片，这说明铁有____性。

    【分析】纯铁是银白色有金属光泽的固体，质软、有良好的延展性，是电和热的导体。解答本题要能从用

途来推知性质。

    【答案】(1)导电  (2)导热  (3)延展、延展

【点拨】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，这是重要的化学思想方法之一。

【例6】把铜片、锌片放在稀硫酸中，能发生反应的是_________，现象是__________________________，

这个反应的类型是_______反应，化学方程式为_____________，这个实验证明了_____________________。

    【分析】锌跟稀硫酸能发生反应，铜不能。现象描述要全面，不仅有气体产生（氢气），还有锌片表面被腐蚀，体积减小，这一反应是锌把硫酸中的氢置换出来，属于置换反应，化学上这能证明锌的金属活动性比氢强。铜不能反应，证明铜的金属活动性比氢弱，由此证明了锌的活动性比铜强。

【答案】锌  有气体产生，锌片逐渐溶解   置换    Zn + H2SO4(稀) → ZnSO4 + H2↑ 

锌的金属活动性在氢前，铜在氢后，锌的金属活动性比铜强

 【例7】为测定A、B、C三种金属的活动性强弱，某同学将金属A、B、C分别放入稀硫酸中，B溶解并产生气泡，A、C不反应；另将A放入C的硝酸盐溶液中，A表面析出C。据此分析．三种金属的活动性由强到弱的顺序为    (  )

    ( A)B、A、C    (B)C、B、A    (C)B、C、A    (D)A、B、C

    【分析】特A、B、C分别放入稀硫酸中，B溶解且产生气泡，A、C不反应，说明B最活泼；再将A放入C的硝酸盐溶液中，A表面有C析出，说明A比C活泼，故三种金属的活动性由强到弱的顺序是B、A、C，故选A。

    【答案】A

【点拨】本题主要考查金属活动性顺序的应用，金属活动性顺序中位置靠前的金属能把它后面的金属从它的盐溶液中置换出来（K、Ca、Na除外）。

【例8】已知：化合物甲 + 单质乙化合物丙 + 单质丁。试回答：

  (1)此反应的基本类型为______。

  (2)写出三个符合此表达式的化学方程式（要求在不同的化学方程式中甲所属物质类别不能相同）：

  ①______________________________________________________________________________；

  ②______________________________________________________________________________；

  ③______________________________________________________________________________。

    【分析】置换反应有盐 + 单质 → 新盐 + 新单质；酸 + 金属→盐 + 单质；
氧化物 + 单质 → 新氧化物+ 单质（如CuO + H2Cu + H2O，C + H2OCO + H2）等。

    【答案】(1)置换反应  (2)①Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑  ②Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
③CuO + H2Cu + H2O

【例9】下列化学方程式是否错误？如错误要说明原因，并加以改正：

    (1) Fe + ZnCl2 → FeCl2 +Zn

    (2) 2Fe + 3CuCl2 → 2FeCl3 + 3Cu

    (3) Cu + 2 AgCl → CuCl2 + 2Ag

    (4)Cu + AgNO3 → CuNO3 + Ag

    【分析】金属和盐溶液发生置换反应，首先要按金属活动性顺序，“强置换弱”，“前置换后”。同时还应注意：

    (1)盐应该是可溶性盐。

    (2)K、Ca、Na因化学活动性很强，它们在常温下就与水发生剧烈反应，不会置换出盐溶液中的金属。

    【答案】(1)错误。Fe的金属活动性比锌弱。(2)错误。Fe转化成FeCl2（氯化亚铁），
Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu↓  (3)错误。AgCl不溶于水，反应不发生。  (4)错误，产物应是Cu(NO3)2。
Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag↓

【例10】将含有AgNO3和Cu(NO3)2两种成分的溶液，分为两份，分别加入一定量的铁粉，充分反应后。过滤洗涤，分别得到滤渣和滤液。

    (1)将A得到的滤渣加入到稀盐酸中，有气泡产生，则该滤渣中含有的物质是______（填化学式，下同）。

    (2)往B得到的滤液中滴加稀盐酸，有白色沉淀生成，则对应的滤渣中含有________________________，

滤液中含有的溶质是____________________________。

    【分析】此题考点是金属活动性顺序，只要抓住两个要点：其一，活动性强的金属可以把活动性弱的金属从其相应的盐溶液中置换出来。其二，几种不活泼金属相应的盐的混合溶液，首先被置换出来的金属是活动性最弱的一种。金属活动性顺序由强至4弱依次是Fe、Cu、AgO把铁粉加入到上述溶液中，最先发生反应的是Fe+2AgNO3→Fe(NO3)2+2Ag。溶液中的AgNO3完全反应且Fe粉有剩余时，才有Fe+Cu(NO3)2→Cu+Fe(NO3)2这一反应发生。对于题目(1)中的条件：滤渣加入到稀盐酸中，有气泡产生。由于金属Ag和金属Cu不与稀盐酸反应，说明滤渣中肯定有Fe剩余，同时也说明上述两个反应能够完全发生。题目(2)中的条件是：滤液中滴加稀盐酸，有白色沉淀生成，说明滤液中肯定有AgNO3存在，Fe粉加入到溶液中后，发生的反应只停留在Fe+2AgNO3→Fe(NO3)2+2Ag这一反应，加入的Fe松和(1)相比较要少，溶液中Cu(NO3)2没有和Fe粉发生反应。

    【答案】  (1) Ag、Cu、Fe    (2)Ag   AgNO3、Cu(NO3)2、Fe(NO3)2

【例11】根据如下所示化合物与单质相互转化的关系回答：

  (1)若乙的溶液是浅绿色，Y是红色固体，则X是_____________。

  (2)若常温下Y是气体单质，乙是浅绿色溶液，则X是_____________。

  (3)在常温下若甲是固体，乙为无色液体，则X是_____________。

  【分析】根据题意可知题目中所给单质与化合物的相互关系是置换反应中反应物之间的关系：(1)生成物乙的溶液为浅绿色，即氯化亚铁或硫酸亚铁溶液的颜色，Y为红色固体，又是单质，故Y应为铜，X为铁；(3)常温下有液态化合物生成的置换反应中有Cu生成，联想到氢气还原氧化铜，故乙为水，X为氢气。

  【解】(1)铁  (2)铁  (3)氢气

  【点拨】本题考查化学反应的基本类型，并把铁、氢气等物质的性质及化学方程式和实验现象相联系。一般情况下，浅绿色溶液是氯化亚铁或硫酸亚铁的溶液，红色固体是金属单质铜。

四、易错题点拨

本节知识在理篇与运用中常见的错误是：

1．不清楚铁与盐酸、稀硫酸及化合物溶液发生置换反应，生成的是+2价铁的化合物，即FeCl2或FeSO4，而不是生成FeCl3或Fe2(SO4)3；

2．不理解置换反应的概念和金属与化合物溶液发生置换反应的两个条件：(1)活泼性强的金属(除K、Ca、Na)能把活泼性弱的金属从其化合物溶液里置换出来；(2)与金属反应的化合物必须能溶于水。

五、难点突破

    金属活动性顺序的应用：

1．在金属活动性顺序里，只有排在氢前面的金属才能置换出酸中的氢，如：Zn+ H2SO4(稀)→ZnSO4+H2↑，铜与稀硫酸不反应；

2．在金属活动性顺序里，排在前面的金属（K、Ca、Na除外）能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来：Zn + CuSO4 → Cu↓+ ZnSO4，铜与硫酸亚铁不反应。且盐必须溶于水，否则不反应，如：铁与氯化银不反应；

3．在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。

【注意】(1)运用1时，酸一般指的是稀盐酸或稀硫酸，当金属与浓硫酸或硝酸反应时，不产生H2。

(2)用金属跟盐溶液发生置换反应时，一般不用很活泼的K、Ca、Na等，因为这些金属常温下和水发生反应，而不能置换出盐溶液里的金属。如：把Na放入CuSO4溶液中：

    2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑

    2NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓+ Na2SO4

 (3)Fe参加与酸或盐溶液的置换反应时，生成物中铁元素为+2价，不可写成+3价铁的化合物。如：
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑，Fe + CuSO4 → Cu + FeSO4，而不是2Fe + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2↑。

    (4)设计实验验证金属活动性顺序时，如果从与酸反应的剧烈程度来判断，则要按控制变量的方式保证金属大小与薄厚相同，表面氧化膜都要用砂纸打掉，且所选择的酸的浓度、多少、温度都一样。如果从前置换后的角度来比较，可选择依次置换的方式来进行。

六、趣味阅读

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