最新人教版九年级化学下册第八单元金属和金属材料知识点讲解资料.docx

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最新人教版九年级化学下册第八单元金属和金属材料知识点讲解资料

第八单元金属和金属材料课题1金属材料

【知识点精讲】

知识点1:

金属材料及其发展史

1.金属材料

金属材料

2.金属材料的发展史

青铜器时代

铁器时代

使用铝制品

使用合金

【例1】　下列生活用品用金属材料制作而成的是（　　）

A.陶瓷杯B.不锈钢碗C.塑料盆D.玻璃茶壶

知识点2:

金属的物理性质及其用途

1.金属的物理性质

（1）几种常见金属的物理性质见表1:

铁

铝

铜（又称紫铜）

物理性质

纯铁具有银白色金属光泽,质软,有良好的延展性,密度为7.86g/cm3,熔点为1535℃,沸点为2750℃,是电和热的良导体

铝具有银白色金属光泽,密度为2.7g/cm3,熔点为660℃,沸点为2467℃,具有良好的延展性、导电性和导热性

铜具有紫红色金属光泽,密度为8.92g/cm3,熔点为1083℃,沸点为2567℃,具有良好的延展性、导电性和导热性

分析表1可知,金属有一些共同的物理性质，如图3所示。

有金属光泽能够导电有延展性,能拉成丝,能展成薄片能够导热

（2）金属的特性

金属除具有一些共同的物理性质外,不同的金属又有各自的特性。

①颜色:

大多数金属为银白色,而铜却呈紫红色,金呈黄色。

②状态:

常温下,大多数金属为固体,而汞却为液体。

③导电性:

银、铜、铝（由强到弱）是导电性很强的金属。

④熔点:

钨的熔点最高,汞的熔点最低。

⑤硬度:

铬的硬度最大,而钠、钾等较软,可以用小刀切割。

⑥密度:

锂、钠、钾等的密度比水的小,其他大多数金属的密度比水的大,其中密度最大的金属是锇。

2.金属的用途

金属在生活、生产中有着非常广泛的用途,根据不同的用途选用不同性能的金属,如表2所示:

金属的物理性质

应　用

有金属光泽

可做装饰品（如金、银首饰等）

导电性好

电极、电线、电缆等

导热性好

做炊具,如铁锅、铝壶等

延展性好

制成车辆外壳、钢丝绳、铝箔

硬度大

加工成多种工具,如铁锤、剪刀、机床底座等

由表2中的内容可知,物质的性质决定物质的用途,而物质的用途又反映了物质的性质。

金属的性质在很大程度上决定了它们的用途,但这不是唯一的决定因素。

在考虑物质的用途时,还要考虑价格、资源、制品是否美观、使用是否便利以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素,例如,银的导电性强,但它在自然界中的含量少,价格昂贵,故不宜做导线。

巧记速记 1.金属特性:

黄金白银紫红铜,多数固体液体汞。

2.金属共性:

导电导热延展性,金属光泽在表面。

【例2】　某新型“防盗玻璃”具有多层结构,每层的中间嵌有极细的金属线,当玻璃被击碎时,与金属线相连的警报系统就会立刻报警。

“防盗玻璃”能报警,这利用了金属的（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　

A.延展性 B.导电性 C.弹性 D.导热性

知识点3:

合金

拓展延伸 1.合金是金属与金属（或非金属）组成的混合物。

2.制造合金的过程是熔合,而不是化合,也不是简单的混合,该过程发生物理变化,组成合金的各物质仍保持各自的性质。

【例3】工业生产中常将两种金属在同一容器中加热使其熔合,冷凝后得到具有金属特性的均一熔合物——合金。

试根据表3所列金属的熔点、沸点数据,确定不能形成合金的是（　　）

金　属

熔点/℃

97.8

63.6

660

1083

1535

沸点/℃

883

774

2200

2595

2750

A.K—Na合金　B.K—Fe合金　C.Na—Al合金　D.Fe—Cu合金

知识点4:

铁合金

生铁和钢是铁的合金,生铁和钢的比较见表4。

生　铁

钢

含碳量

2%～4.3%

0.03%～2%

其他元素

Si、Mn、S、P（少量）

Si、Mn等

性能

硬而脆、无韧性

坚硬、韧性大、有良好的延展性和弹性

机械加工

可铸不可锻

可铸、可锻、可延压

用　途

用作炒菜的铁锅、暖气片、机床的底座等

机械制造、交通工具、炊具等

拓展延伸 1.生铁和钢的主要成分都是铁,它们的许多性能不同,主要是由于含碳量不同。

一般来说,含碳量越高,硬度越大;含碳量越低,韧性越好。

2.在钢中加入一种或几种其他元素制成的合金钢,具有特殊的性能。

如不锈钢是在普通钢中加入了一定量的铬、镍等金属,使它具有很好的抗腐蚀性能。

【例4】　下列关于生铁和钢的说法中,正确的是（　　）

A.生铁是含杂质很多的铁合金

B.把生铁炼成钢就是要除去生铁中的各种杂质

C.生铁和钢在成分上的主要区别是含碳量的不同

D.生铁的硬度小而钢的硬度大

知识点5:

其他几种常见合金

1.几种常见合金的主要成分、性能和用途（见表5）。

合　金

主要成分

主要性能

主要用途

黄铜

铜、锌

强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀

机器零件、仪表、日用品

青铜

铜、锡

强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀

机器零件如轴承、齿轮等

白铜

铜、镍

光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工

钱币、代替银做饰品

焊锡

锡、铅

熔点低

焊接金属

硬铝

铝、铜、镁、硅

强度和硬度好

火箭、飞机、轮船等制造业

18K黄金

金、银、铜

光泽好、耐磨、易加工

金饰品、钱币、电子元件

2.钛和钛合金

钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料,它们具有很多优良的性能。

其性质和用途如下:

（1）性质:

熔点高、密度小（钛的密度仅为4.5g/cm3）,可塑性好、易于加工、机械性能好,抗腐蚀性能非常好,与人体有很好的相容性。

（2）用途:

火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备、人造骨等。

【例5】　金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途。

下列说法中不正确的是（　）

A.不锈钢抗腐蚀性好,常用于制造医疗器械

B.钛合金与人体具有很好的“相容性”,可以用来制造人造骨

C.铝合金轻而坚韧,可用作制汽车、飞机和火箭的材料

D.铅锑合金的熔点较低,电阻率较大,常用于制成发热体

【考点全面突破】

考点:

金属材料在实际生活中的应用

【例1】　菜刀用铁制而不用铅制的原因是（　　）

A.铁的硬度大,铅的硬度小B.铁的熔点高,铅的熔点低

C.铁的密度大,铅的密度小D.铁的导电性好,铅的导电性差

【例2】　选择铸造硬币的金属材料不需要考虑的因素是（　　）

A.硬度 B.价格 C.耐腐蚀性 D.导电性

第八单元金属和金属材料课题2金属的化学性质

【知识点精讲】

知识点1:

常见金属与氧气的反应

大多数金属能与氧气反应,但反应的难易和剧烈程度不同,金属越活泼,越易与氧气反应,同等条件下反应越剧烈。

常见金属在空气及氧气中的反应现象及化学方程式如表1所示:

金　属

在空气中

在氧气中

化学方程式

镁

常温下表面逐渐变暗;点燃时剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体

点燃,剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体

2Mg+O2

2MgO

铝

常温下,铝表面变暗

点燃,剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成白色固体

4Al+3O2

2Al2O3

铁

加热变红,离火变冷

点燃,剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成黑色固体

3Fe+2O2

Fe3O4

铜

常温下,在潮湿的空气中生成绿色物质;加热生成黑色物质

加热生成黑色物质

2Cu+O2

2CuO

1.铝在常温下易与空气中的氧气发生缓慢氧化,在其表面形成一层致密的氧化物薄膜,从而阻止铝进一步被氧化,因此,铝具有很好的抗腐蚀性。

2.“真金不怕火炼”是指金的化学性质很稳定,即使在高温时也不与氧气反应。

　　拓展延伸根据金属与氧气反应的条件和反应的剧烈程度,可判断金属的活动性强弱。

条件分三种:

①常温、②加热（或点燃）、③高温。

条件越容易说明金属活动性越强。

【例1】　下列化学方程式符合题意且书写正确的是（　　）

A.铁在氧气中燃烧:

4Fe+3O2

2Fe2O3

B.鉴别黄铜和金:

2Cu+O2

2CuO

C.镁在氧气中燃烧:

Mg+O2

MgO2

D.铝在空气中形成致密的氧化膜:

4Al+3O2

2Al2O3

知识点2:

金属与酸的反应

实验设计

1.实验目的:

通过实验探究金属与盐酸、稀硫酸的反应剧烈程度。

2.实验用品及器材:

试管、镊子、镁条、锌粒、铁钉、铜片、稀盐酸、稀硫酸等。

3.实验步骤:

（1）在试管里放入两小块镁,加入5mL稀盐酸,将燃着的小木条放在试管口,观察现象,并判断反应后生成了什么气体。

（2）参照上述实验步骤,分别向放有两小块锌、铁或铜的试管中加入稀盐酸,观察现象,比较反应的剧烈程度。

如果有气体生成,判断生成的是什么气体。

（3）用稀硫酸代替稀盐酸进行上述实验,并比较发生的现象。

分析论证

4.实验现象:

观察到的现象及反应的化学方程式如表2所示。

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,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰

Mg+2HCl

MgCl2+H2↑

Mg+H2SO4

MgSO4+H2↑

锌

反应比较剧烈,产生大量气泡,溶液仍为无色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰

Zn+2HCl

ZnCl2+H2↑

Zn+H2SO4

ZnSO4+H2↑

铁

反应缓慢,有气泡产生,溶液由无色逐渐变为浅绿色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰

Fe+2HCl

FeCl2+H2↑

Fe+H2SO4

FeSO4+H2↑

铜

无明显现象

———

5.实验结论:

镁、锌、铁三种金属都能与盐酸和稀硫酸反应,反应后都生成氢气,但反应的剧烈程度不同;铜与盐酸和稀硫酸不反应,所以镁、锌、铁的金属活动性比铜强。

实验点拨

1.铜等金属不能与盐酸（或稀硫酸）反应,说明该金属的活动性弱。

2.有些金属虽然能与盐酸（或稀硫酸）反应,但不同金属反应的剧烈程度不同,可根据冒出气泡的快慢来判断金属活动性的强弱。

3.铁与盐酸、稀硫酸反应时生成+2价铁的化合物,读作“亚铁”,如氯化亚铁（FeCl2）、硫酸亚铁（FeSO4）。

它们的溶液均为浅绿色。

【例2】　一般情况下,金属越活泼,与酸反应的速率越快。

为了探究金属Mg、Zn、Fe与酸反应的快慢,某研究性学习小组设计了如下的实验:

【实验步骤】①取A、B、C三支试管,分别加入2mL质量分数相同的盐酸;②分别加入足量的大小相等的镁、锌、铁块,并立即把三个相同的气球分别套在各试管口上。

【实验预测与分析】

（1）写出铁与盐酸反应的化学方程式:

（2）气球膨胀速率最快的是　　　　

（3）该实验表明,实验室一般选用锌而不选用镁、铁制取氢气的主要原因是　　　。

（4）步骤②是实验获得成功的关键,你认为在操作过程中小组成员之间应该　。

知识点3:

金属与金属化合物溶液反应

实验设计

1.实验目的:

通过实验探究金属与某些金属化合物溶液的反应情况。

2.实验用品及器材:

试管、砂纸、铝丝、铜丝、CuSO4溶液、AgNO3溶液、Al2（SO4）3溶液等。

3.实验步骤:

（1）把一根用砂纸打磨过的铝丝浸入硫酸铜溶液中,过一会儿后取出,观察现象。

（2）把一根洁净的铜丝浸入硝酸银溶液中,过一会儿后取出,观察现象。

（3）把一根洁净的铜丝浸入硫酸铝溶液中,过一会儿后取出,观察现象。

分析论证

4.实验现象:

观察到的现象及发生反应的化学方程式如表3所示。

实验操作

现　象

反应的化学方程式

铝丝浸入硫酸铜溶液中

浸入溶液中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

铜丝浸入硝酸银溶液中

浸入溶液中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

铜丝浸入硫酸铝溶液中

无明显现象

———

8、你是如何得志DIY手工艺制品的？

5.实验结论:

铝能跟硫酸铜溶液反应,铜能跟硝酸银溶液反应,但铜不能跟硫酸铝溶液反应,说明铝的活动性比铜强,铜的活动性比银强。

实验点拨

附件

（二）：

调查问卷设计1.因铝丝表面覆盖一层致密的氧化物薄膜,所以实验前要用砂纸把氧化膜擦去,否则很难反应。

参考文献与网址：

2.铁与某些金属化合物溶液反应时生成+2价铁的化合物。

4．WWW。

google。

com。

cn。

大学生政策2004年3月23日3.金属化合物必须是可溶于水的。

在上海，随着轨道交通的发展，地铁商铺应运而生，并且在重要商圈已经形成一定的气候，投资经营地铁商铺逐渐为一大热门。

在人民广场地下的迪美购物中心，有一家DIY自制饰品店--“碧芝自制饰品店”【例3】将过量的铁投入硫酸和硫酸铜溶液中,充分反应后过滤,滤纸上留有的物质是（　　）

随着社会经济、文化的飞跃发展，人们正从温饱型步入小康型，崇尚人性和时尚，不断塑造个性和魅力的现代文化价值观念，已成为人们的追求目标。

因此，顺应时代的饰品文化显示出强大的发展势头和越来越广的市场，从事饰品销售是有着广阔的市场空间。

A.铁和铜 B.铁 C.铜 D.没有固体

知识点4:

置换反应

1.定义:

由一种单质和一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。

置换反应是化学反应基本类型之一,可表示为A+BC

AC+B。

2.置换反应与化合反应、分解反应的比较见表4。

反应类型

概　念

特　点

营销环境信息收集索引举　例

表示式

化合

反应

据介绍，经常光顾“碧芝”的都是些希望得到世界上“独一无二”饰品的年轻人，他们在琳琅满目的货架上挑选，然后亲手串连，他们就是偏爱这种ＤＩＹ的方式，完全自助。

两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应

木质、石质、骨质、琉璃、藏银……一颗颗、一粒粒、一片片，都浓缩了自然之美，展现着千种风情、万种诱惑，与中国结艺的朴实形成了鲜明的对比，代表着欧洲贵族风格的饰品成了他们最大的主题。

多变一

C+O2

CO2

CO2+H2O

H2CO3

A+B+…

分解

反应

一种物质生成两种或两种以上物质的反应

一变多

2KMnO4

K2MnO4+MnO2+O2↑

CaCO3

CaO+CO2↑

A+B+…

置换

反应

一种单质和一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应

反应物和生成物都是一种单质和一种化合物

C+2CuO

2Cu+CO2↑

Zn+H2SO4

ZnSO4+H2↑

A+BC

AC+B

易错警示单纯生成单质和化合物的反应或有单质和化合物参加的反应都不一定是置换反应。

如2H2O2

2H2O+O2↑与CH4+2O2

CO2+2H2O都不属于置换反应。

【例4】　下列反应中,不属于置换反应的是（　　）

A.Mg+2HCl

MgCl2+H2↑ B.CO+CuO

Cu+CO2

C.C+2CuO

2Cu+CO2↑ D.Cu+2AgNO3

2Ag+Cu（NO3）2

知识点5:

金属活动性顺序及应用

1.常见金属的活动性顺序（见图1）。

2.金属活动性顺序的应用

（1）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。

（2）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。

如Mg、Al、Zn、Fe等能与盐酸（或稀硫酸）发生反应生成氢气,而Cu、Ag等不能与盐酸（或稀硫酸）发生反应。

通常把能与盐酸（或稀硫酸）发生反应的金属称为活泼金属。

（3）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其化合物的溶液里置换出来（K、Ca、Na除外）。

巧记速记金属活动性顺序可采用“五元素一句”方法进行记忆,即“钾钙钠镁铝,锌铁锡铅（氢）,铜汞银铂金”。

拓展延伸

1.钾、钙、钠的化学性质相当活泼,能与水发生剧烈的化学反应,生成相应的碱和氢气,因此,不能用钾、钙、钠置换其他金属化合物溶液中的金属。

2.盐酸、稀硫酸能与活泼金属发生置换反应,生成氢气,但浓硫酸、硝酸等具有强氧化性,与金属反应不能生成氢气。

【例5】锡（Sn）是五金之一,它的金属活动性顺序位于铁和铜之间,则下列反应不会发生的是（　）

A.Zn+Sn（NO3）2

Zn（NO3）2+Sn B.Sn+2HCl

SnCl2+H2↑

C.Sn+2AgNO3

Sn（NO3）2+2Ag D.Sn+MgSO4

SnSO4+Mg

【考点全面突破】

考点1:

金属的化学性质与物理性质的综合

【例1】金、银、铜常用做奖牌,也曾作为货币流通,下列有关三种金属的说法,错误的是（　　）

A.都为不活泼金属 B.其中银的导电能力最强

C.金属活动性顺序Au>Ag>Cu D.铜片可从硝酸银溶液中置换出银来

考点2:

金属活动性及应用

【例2】　将质量相等的A、B、C三种金属,同时分别放入三份浓度相等且足量的稀盐酸中,反应生成H2的质量与反应时间的关系如图2所示（A、B、C在生成物中的化合价均为+2）。

根据图示所提供的信息,得出的结论正确的是（　　）

A.放出H2的质量是B>A>C B.金属活动性顺序是B>A>C

C.反应速率最快的是A D.相对原子质量是A>B>C

考点3:

化学反应类型

【例3】　钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。

下面是冶炼金属钛过程中的一个重要反应:

4Na+TiCl4

Ti+4NaCl,该反应属于（　　）

A.化合反应 B.分解反应 C.置换反应 D.氧化反应

第八单元金属和金属材料课题3金属资源的利用和保护

【知识点精讲】

知识点1:

金属资源的存在形式及矿石

1.金属的存在

地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中,除金、银等少数很不活泼的金属主要以单质形式存在外,其余都以化合物的形式存在。

其中地壳中含量最高的金属元素是铝。

2.几种重要的矿石

（1）工业上把能用来提炼金属的矿物叫做金属矿石。

（2）几种常见的金属矿石的名称和主要成分如表1:

金属矿物

赤铁矿

黄铁矿

菱铁矿

铝土矿

黄铜矿

辉铜矿

主要成分

Fe2O3

FeS2

FeCO3

Al2O3

CuFeS2

Cu2S

拓展延伸冶炼金属时,选择矿石应遵循的原则是:

（1）所需提炼金属的含量高;

（2）矿石中含对环境有害的元素少;（3）冶炼途径能够尽可能简便。

【例1】　常见的铁矿石有:

磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、黄铁矿（主要成分是FeS2）,其中理论上最适宜炼铁的两种矿石为　　　　,理由是　　　　　。

知识点2:

一氧化碳还原氧化铁实验

实验设计

1.实验目的:

通过实验探究铁的冶炼原理。

2.实验原理:

3CO+Fe2O3

2Fe+3CO2。

3.实验装置:

如图1所示。

图1

4.实验步骤:

（1）检查装置的气密性。

（2）将适量的氧化铁（用磁铁靠近时不能被磁铁吸引）放入硬质玻璃管中,并固定装置。

（3）点燃酒精灯。

（4）向玻璃管中通入CO气体。

（5）点燃酒精喷灯,给玻璃管内盛放药品的部位加热。

（6）当红色粉末全部变黑后,停止加热。

（7）当玻璃管内的固体冷却后,先停止通CO,后熄灭装置最后面的酒精灯。

分析论证

5.实验现象:

（1）红色粉末变为黑色（用磁铁靠近时能被磁铁吸引）。

（2）澄清石灰水变浑浊。

6.实验结论:

实验前的红色粉末不能被磁铁吸引而反应后得到的黑色粉末能被磁铁吸引,说明实验得到的黑色粉末为不同于实验前物质的一种新物质,根据它能被磁铁吸引的性质可推断出所得黑色粉末为铁粉;澄清石灰水变浑浊表明反应产生二氧化碳,即该反应中,生成了铁和二氧化碳。

实验点拨

1.CO气体有毒,由于反应中有残留的CO气体排出,为避免CO排入空气污染环境,所以做该实验时一定要进行尾气处理,图1中是将尾气燃烧掉,也可以用集气瓶（或气球）将尾气收集起来再利用等;

2.实验前应先点燃装置最后面的酒精灯,以防止CO排入空气污染环境;

3.实验开始时,一定要先通一段时间的CO,然后再加热,这样可以排尽玻璃管中的空气,防止加热时发生爆炸;

4.当红色粉末全部变黑后,应先停止加热,继续通CO直到玻璃管冷却,这样可以让得到的还原铁粉在CO气流中冷却,防止被空气中的氧气再次氧化;

5.当玻璃管冷却后,先停止通CO,最后熄灭装置最后面的酒精灯,以保证不让残留的CO气体排入空气。

【例2】　早在春秋战国时期,我国就开始生产和使用铁器。

工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应。

某化学兴趣小组利用图2装置进行实验探究,请按要求填空:

图2

（1）写出CO还原Fe2O3的化学方程式　　　　　　　　　　　 ;

（2）实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　;

（3）右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是　　　　　　　　　　　 ;

（4）实验开始时要先通入CO,把装置中的空气排尽后再加热,以防发生爆炸。

检验装置中的空气已排尽的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

知识点3:

铁的冶炼

1.工业炼铁的原料、主要反应原理、设备见表2:

原　料

铁矿石、焦炭、石灰石、空气

主要原理

3CO+Fe2O3

2Fe+3CO2

设　备

高炉

2.方法:

将铁矿石（如赤铁矿）、焦炭和石灰石按一定的比例一起加入到高炉中,从炉的下部通入热空气,在高炉内发生复杂的化学反应,其中焦炭转变成一氧化碳,而一氧化碳在高温条件下与铁矿石反应生成铁,同时石灰石高温分解,将矿石中的杂质转化为炉渣排出。

此时炼出的铁为含有杂质的生铁。

3.炼铁过程中发生的化学反应:

（1）产生还原剂:

C+O2

CO2　CO2+C

2CO

（2）形成生铁:

Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2

（3）形成炉渣:

CaCO3

CaO+CO2↑　CaO+SiO2

CaSiO3

【例3】　某钢铁厂高炉炼铁的主要原料是焦炭、赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、空气等。

主要反应过程如图3所示。

焦炭

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