中考化学总复习优化设计专题基础知识过关第八单元金属和金属材料课件

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一、金属材料1.金属材料金属材料包括纯金属和它们的合金。2.金属的物理性质(1)大多数金属呈银白色,但铜呈紫红色,金呈黄色。(2)常温下大多为固体,但汞为液体。(3)具有良好的导电性、导热性、延展性,但不同金属的物理性质差异很大。3.金属的用途金属的性质在很大程度上决定了它们的用途,还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利,以及废料是否易回收和对环境的影响等多种因素。
4.合金(1)定义:在金属中加热熔合金属或非金属所制得的具有金属特征的物质。如:生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金,其中生铁的含碳量为2%~4.3%,钢的含碳量为0.03%~2%。(2)性质特征:合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高,某些合金抗腐蚀性更好,熔点比组成它们的纯金属的熔点低。
二、金属的化学性质1.金属的化学性质(1)金属与氧气的反应。铝、镁、铁、铜分别与氧气反应(写化学方程式):
(2)金属与酸溶液的反应。铁钉放入稀盐酸中,其反应现象为铁钉表面有气泡冒出,溶液由无色变为浅绿色,反应的化学方程式为Fe+2HCl FeCl2+H2↑,反应后溶液质量增大。
(3)金属与某些化合物(盐)溶液的反应。①铝丝浸入CuSO4溶液中,铝丝表面有红色物质生成,溶液由蓝色变为无色,反应的化学方程式为2Al+3CuSO4 3Cu+Al2(SO4)3,且反应后溶液质量减小。②铜丝浸入AgNO3溶液中,铜丝表面有银白色物质生成,溶液由无色变为蓝色,反应的化学方程式为Cu+2AgNO3 2Ag+Cu(NO3)2,且反应后溶液质量减小。金属的化学性质注意以下几方面: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;金属与酸反应制取氢气时,要排除使用浓、稀硝酸和浓硫酸;金属与盐溶液发生置换反应时,要考虑盐必须可溶,金属不可选用K、Ca、Na三种金属,必须是“前金”置换“后金”;铁单质在置换反应中都生成亚铁盐。
2.金属活动性顺序及其应用(1)金属活动性顺序。(2)应用。①在金属活动性顺序中,金属的位置越靠前,它的活动性就越强。②在金属活动性顺序中,位于氢前面的金属能置换出酸中的氢。③在金属活动性顺序中,位于前面的金属一般能把后面的金属从它们的盐溶液里置换出来,但活动性极强的金属(如K、Ca、Na)除外。
三、金属资源的利用和保护1.铁的冶炼(1)一氧化碳与氧化铁反应。现象:红棕色的氧化铁粉末逐渐变成黑色,同时澄清石灰水逐渐变浑浊,尾气燃烧产生蓝色火焰。
注意①实验前要先检查装置的气密性;②要先通一氧化碳后加热,以防一氧化碳与空气混合加热引起爆炸;③实验完毕后,先撤掉酒精灯,继续通一氧化碳至试管冷却,以防止空气进入将铁氧化;④尾气中的一氧化碳要点燃或用收集等方法处理。(2)铁的冶炼。原理:利用还原剂一氧化碳将铁从铁矿石中还原出来。设备:高炉。原料:铁矿石、焦炭、石灰石。过程:工业炼铁时,把铁矿石与焦炭、石灰石分别加入高炉,从下面通入热风,在炉内生成一氧化碳,把铁从铁矿石中还原出来。
2.含杂质时有关化学方程式的计算对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关化学方程式计算。不纯物质、纯物质和纯度之间的关系:(1)纯物质的质量=不纯物质的质量×纯度;(2)不纯物质的质量=纯物质的质量÷纯度;
3.铁的锈蚀与保护(1)铁的锈蚀。①实质:与氧气、水蒸气发生的缓慢氧化作用。②条件:氧气、水共同存在,缺一不可。(2)防止铁生锈的方法。原理:使铁制品隔绝空气或水。
(3)钢铁防锈措施。①保持铁制品的清洁和干燥。②在铁制品表面增加保护膜,如刷油漆、涂油、电镀、烤蓝等。③改变铁制品的结构,制成合金钢,如不锈钢等。(4)生锈速度的影响因素。①铁锈疏松多孔、易吸水,若生锈后的铁不及时清除铁锈,被锈蚀的速度将会加快。②钢铁的纯度、环境温度和酸碱性等是影响钢铁生锈速度的重要因素。4.保护金属资源的有效途径(1)防止金属腐蚀;(2)回收利用废旧金属;(3)合理开采矿物;(4)寻找金属的代用品。
1.下列四组物质中,会发生化学反应的是(　　)A.铜和稀硫酸B.铁和硫酸铜溶液C.烧碱溶液和氯化钾溶液D.氧化铜和水解析：在金属活动性顺序中,铜排在氢之后,因此铜与稀硫酸不发生置换反应,铁排在铜之前,因此铁能与硫酸铜发生置换反应;氢氧化钠与氯化钾反应后没有气体、沉淀或水生成,故不能发生复分解反应,氧化铜与水不反应。答案：B
2.金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。下列性质属于金属共性的是(　　)A.硬度很大、熔点很高B.是银白色的固体C.易与酸反应产生氢气D.能够导电、导热解析：一些金属的硬度很小,熔点较低,如钠等,A项错误;一些金属的颜色不是银白色的,如铜是紫红色的,B项错误; 铜不能和稀盐酸反应,C项错误;金属都有良好的导电性、导热性,D项正确。答案：D
3.下列关于合金的说法正确的是(　　)A.合金是化合物B.多数合金的熔点高于组成它的成分金属的熔点C.合金的硬度一般比各成分金属的硬度大D.合金只能由金属与金属熔合而成解析：合金中各成分都是以单质形式存在的,因此合金是混合物,A项错误;合金的熔点比组成它的各成分金属的熔点都低,B项错误;合金的硬度比组成它的各成分金属的硬度都大,是合金具有的重要性质,C项正确;合金也可以是金属与非金属熔合而成的,比如生铁就是铁碳合金,D项错误。答案：C
4.右图是一氧化碳还原氧化铁的部分实验装置,关于该实验说法中正确的是(　　)A.充分反应后,向固体中加稀盐酸会产生气泡B.在实验过程中,黑色的粉末会逐渐变成红色D.在实验过程中,产生的尾气可以直接排放到空气中答案：A
5.金属材料在我们的生活中有着广泛的应用,下列关于金属物品的使用正确的是(　　)A.铝合金门窗变旧变暗后用砂纸或钢丝球打磨B.铁桶中加入硫酸铜溶液和石灰乳配制杀菌剂波尔多液C.铝壶内的水垢用热的稀盐酸长时间浸泡D.校内用钢架制作的自行车防雨棚应定期喷涂油漆防锈解析：铝合金门窗变暗是与氧气反应生成了氧化铝,不能用砂纸或钢丝球打磨,否则会把氧化铝薄膜去掉,起不到保护作用了,A项错误;铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁,铁桶被腐蚀,B项错误;用盐酸除水垢时,不能长时间浸泡,否则水垢除掉后,盐酸再与铝反应,铝壶被腐蚀,C项错误;刷漆或涂油使钢架制作的自行车防雨棚与氧气、水隔绝,以达到防锈的目的,D项正确。答案：D
6.将下列各组物质放入烧杯中,加入适量水搅拌,待充分反应后过滤,在滤纸上留下两种金属的是(　　)A.Zn、NaCl、CuCl2(过量)B.Fe(过量)、Cu(NO3)2、AgNO3C.Fe(过量)、KNO3、CuCl2D.Cu(过量)、FeCl2、HCl
解析：A.在金属活动性顺序中,由于Na>Zn>Cu,Zn不能与NaCl反应,Zn能与CuCl2反应生成Cu和ZnCl2,由于CuCl2是过量的,只能得到一种金属Cu,故A不符合题意;B.在金属活动性顺序中,由于Fe>Cu>Ag,Fe先与AgNO3反应生成Ag和Fe(NO3)2,当AgNO3反应完后,Fe再与Cu(NO3)2反应生成Cu和Fe(NO3)2,由于Fe是过量的,能得到三种金属Ag、Cu、Fe,故B不符合题意;C.在金属活动性顺序中,由于K>Fe>Cu,Fe不能与KNO3反应,Fe能与CuSO4反应生成Cu和FeSO4,由于Fe是过量的,能得到两种金属Cu、Fe,故C符合题意;D.在金属活动性顺序中,由于Fe>H>Cu,Cu不能与FeCl2、HCl反应,只能得到一种金属Cu,故D不符合题意。答案：C
7.下列关于金属资源的说法中,不正确的是(　　)A.自然界中除少数不活泼的金属如金、银等能以单质形式存在外,其余都以化合物形式存在B.自然界中的金属资源是取之不尽的C.防止金属锈蚀、回收利用废旧金属可以保护金属资源和环境D.合理开采矿物、寻找金属代用品都是保护金属资源的有效途径答案：B
8.铁是应用最广泛的金属。据估计,每年全世界被腐蚀损耗的钢铁材料,约占全年钢产量的十分之一。(1)如图所示,取一根光亮铁钉放在自来水中,观察A、B、C三处的变化。几天后,他们会发现　　　处最先出现铁锈,大家结合书本知识知道,铁在空气中生锈实际是铁与　　　　　　等物质相互作用发生一系列复杂的化学反应的过程。 (2)写一条防止铁制品生锈的措施　　　　　　　　　　　　　。 
(3)在化工生产中可用稀盐酸除去铁制品表面的铁锈。实验课上,小强将生锈铁钉放入稀盐酸中,观察到铁锈逐渐溶解,并伴有气泡产生,溶液由无色逐渐变为黄色,除去铁锈的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　,产生气泡的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。当铁钉表面没有气泡产生时,小强看到溶液仍为黄色,再过一段时间后,小强意外发现黄色溶液逐渐变成了浅绿色。经仔细分析,小强大胆地写出溶液颜色发生改变的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。 
答案：(1)B　水和氧气(2)刷漆或涂油(其他答案合理也可)
9.下图为某同学探究铁、铜、银三种金属活动性顺序的一组实验:(1)上述实验中,有气泡产生的是　　　　　　(填写装置序号),请写出这一反应的化学方程式:　　　　　　　　。 (2)我国古代“湿法冶铜”就是利用了C中的反应原理,请写出该反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　。 
(3)通过上述实验,还不能证明铁、铜、银三种金属的金属活动性顺序,请你在此基础上补充一个实验帮助这位同学达到实验目的。
归类示例一　金属材料的性质【例1】 人们的日常生活离不开金属,高科技新材料的开发和应用也需要金属。(1)地壳中含量最高的金属元素是　　　　。 (2)根据下图金属应用实例推断,金属具有的物理性质有　　　　　　　　　　　　。 
(3)日常使用的金属材料多数属于合金。下表列出了一些常见合金的主要成分和性能。
由上表推断,与组成合金的纯金属相比,合金的优点一般有　　　　(填序号)。 ①强度更低　②硬度更大　③熔点更高　④抗腐蚀性更好(4)人们每年要从金属矿物资源中提取数以吨计的金属。根据所学化学知识,按要求写出两个生成金属的化学方程式:①　(置换反应)。 ②　(分解反应)。 
解析：(1)地壳中含量最多的金属元素是铝。(2)由金属可作电线,推知金属具有导电性;金属可拉成丝,可知金属具有延展性;金属可制造炊具,可知金属具有导热性。回答(3)时,可用对比、分析、归纳的方法进行:表中焊锡合金与铅、锡两种金属的熔点相比,没有金属单质的熔点高,故③错;硬铝与金属单质相比强度和硬度较好,故①错,②正确;不锈钢与金属单质铁相比抗腐蚀性更好,故④正确。答案：(1)Al(或铝)(2)导电性、延展性、导热性　(3)②④
归类示例二　金属的化学性质【例2】 化学实验室要从含少量铜粉的银、锰(Mn)混合金属粉末中分离出贵金属,并获得一种盐晶体,将有关三种金属随意编号为A、B、C,并设计了如下流程:下列说法不正确的是(　　)A.操作a的名称是过滤B.金属C是银C.A、B、C三种金属的活动性顺序为 A>B>CD.若A的硫酸盐中A元素显+2价,则A的硫酸盐化学式为MnSO4
解析：硫酸盐溶液,经过操作a后,得到了硫酸盐晶体,所以操作a的名称是蒸发,A项错误;在金属活动性顺序中,铜、银排在氢的后面,所以不能与酸反应放出氢气,由题意可知三种金属中只有A能与稀硫酸反应生成无色气体和A的盐溶液,所以我们判断A是Mn,金属B、C混合物是铜和银的混合物,向它们的混合物中加入足量的含硝酸银的回收液,过滤后得到金属C,说明金属C不能与硝酸银溶液反应,金属B能与硝酸银溶液反应,因此B为铜,C为银,B项正确;由B项分析可知,A、B、C三种金属的活动性顺序为A>B>C,C项正确;已知A的硫酸盐中A元素显+2价,硫酸根显-2价,又因为A是金属Mn,所以A的硫酸盐化学式是MnSO4,D项正确。答案：A
归类示例三　金属活动性顺序的应用【例3】 某化学兴趣小组为探究铁、铜、锌、银的金属活动性顺序,设计了下图所示的三个实验(其中金属均已打磨,且其形状、大小相同;所用盐酸的溶质质量分数、用量也相同)。下列判断中错误的是(　　)A.通过上述三个实验,不能判断出四种金属的金属活动性顺序B.若增加一个铜锌金属活动性比较的实验,则可判断出四种金属的活动性顺序C.通过实验①和③的反应剧烈程度,可以判断出铁和锌的金属活动性强弱D.通过实验②的反应现象,可以判断出铜和银的金属活动性强弱
解析：由实验①可知金属活动性顺序为Fe>H,由实验②可知金属活动性顺序为Cu>Ag,由实验③可知金属活动性顺序为Zn>H,又由实验①和③中反应的剧烈程度,可知Zn的金属活动性大于Fe的。综上可见,通过上述三个实验,只能判断出金属活动性顺序为Zn>Fe,Cu>Ag,并不能判断出四种金属的金属活动性顺序,若增加一个Fe、Cu金属活动性比较的实验,则可判断出四种金属的金属活动性顺序。故选B。答案：B
归类示例四　铁的冶炼【例4】 某化学兴趣小组用一氧化碳与氧化铁的反应来探究炼铁的原理,装置如图所示。请回答有关问题:
(1)为避免一氧化碳污染空气,并回收利用一氧化碳,方框中连接的是C和D,导管接口的连接顺序为a→　　　→　　　→　　　。 (2)实验开始时,应　　　　　　(填“先加热再通CO”或“先通CO再加热”),目的是　　　　　　　　　　　　　　　　 。 (3)实验进行一段时间后,玻璃管A中出现的现象为　　　　　。 (4)B中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　。 
解析：(1)一氧化碳有毒,不能直接排放到空气中去,要用C装置把二氧化碳除去且将一氧化碳收集起来,D装置是用来收集C装置中排出的溶液,所以导管接口的连接顺序为a、d、b、e;(2)因为一氧化碳具有可燃性,若和氧气混合在点燃的条件下会发生爆炸,所以实验开始时应先通一氧化碳再加热,目的是赶尽玻璃管内的空气,防止加热时发生爆炸;(3)红棕色的氧化铁和一氧化碳在高温条件下反应能生成铁和二氧化碳,所以现象是红棕色固体变为黑色;(4)A中生成的二氧化碳与B中的氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和水,其反应化学方程式为CO2+Ca(OH)2 CaCO3↓+H2O。答案：(1)d　b　e　(2)先通CO再加热　赶尽玻璃管内的空气,防止加热时爆炸　(3)红棕色固体变为黑色　(4)CO2+Ca(OH)2 CaCO3↓+H2O
归类示例五　含一定量杂质的反应物或生成物质量的计算【例5】 为测定某赤铁矿石中氧化铁的质量分数,小龙和他的同学用足量的纯净的一氧化碳与10 g赤铁矿石样品充分反应(杂质不参与反应),并将生成的气体用一定量的氢氧化钠溶液完全吸收,该溶液总质量与反应时间的变化关系如图。(1)上述反应产生二氧化碳的质量为　　　g; (2)计算该赤铁矿石中氧化铁的质量分数;(3)若上述反应后剩余固体质量为m g,写出计算该赤铁矿石中氧化铁质量分数的表达式　　　　　　　　　(用m表示)。 
解析：根据质量守恒定律,氢氧化钠溶液增加的质量=产生二氧化碳的质量=106.6 g-100 g=6.6 g。根据反应方程式可知,10 g赤铁矿石样品充分反应后减少的质量=氧化铁中氧元素的质量=(10-m) g
归类示例六　金属的锈蚀与防护【例6】 铜锈的主要成分是铜绿[Cu2(OH)2CO3],某同学为了探究铜在空气中生锈的条件,利用如图所示的装置A、B、C进行实验,经过一个月的观察,该同学发现B中的铜丝生锈而A、C中铜丝无明显变化。由此该同学得出结论:铜生锈的主要原因是铜与空气中氧气和水相互作用的结果。试回答:
(1)该同学得出的结论正确吗?　　　。 (2)你认为参与铜生锈的物质还可能有　　　,理由是  　。 (3)为验证你的判断,可用上图所示的D装置进行实验,其中NaOH溶液的作用是　　　　　　　　　　　　。经过近一个月的观察,D中铜丝基本无变化。由此可认为铜在　　　　　　　　　　　的条件下难生锈,故参与铜生锈反应的物质有　　　　　　　　　。