10 金属.docx

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10金属

金属

一、知识点

1、铁（性质、冶炼）

2、金属（合金、常见金属）

3、金属资源的保护和利用

二、回顾与拓展

1、用天平称量潮湿的或具有腐蚀性的药品时，药品必须放在（c）

A、托盘上　　　　　　B、纸上　　　　　C、玻璃器皿　　　　　D、铁盒里

2、关于CO2的说法，不正确的是（a）

A、CO2是由1个碳原子和2个氧原子构成　

B、CO2中碳元素与氧元素的质量比为3：

8

C、CO2的相对分子质量为44　　　　　　

D、CO2是由碳、氧元素组成

3、实验室制CO2选用的合适药品为（d）

A、木炭燃烧　　　　　　　　　　　B、煅烧石灰石

C、石灰石跟稀硫酸反应　　　　　　D、大理石（或石灰石）跟稀盐酸反应

4、在CO和CO2的混合气体中，含氧元素64％，将该混合气体5g通过足量灼热的氧化铜，完全反应后，气体再通入足量的澄清石灰水中，得到的白色沉淀质量是（）

A、5g　　　　　　B、10g　　　　　　C、15g　　　　　D、20g

5、化学方程式2H2＋O2

2H2O的正确意义是（c）

　　A、氢原子和氧原子在点燃条件下生成水分子

　　B、2份质量的氢气和1份质量的氧气在点燃条件下生成2份质量的水

　　C、氢气在氧气中燃烧生成水

　　D、氢元素和氧元素在点燃条件下生成水元素

6、4NH3＋5O2

4X＋6H2O反应中，则X的化学式为（a）

　　A、NO　　　　　　　　　　　B、NO2

　　C、N2O4　　　　　　　　　D、N2

7、在4A＋5B＝4C＋6D反应中，已知34gA与80gB完全反应生成了54gD。

若已知C的相对分子质量为30，则A的相对分子质量为（c）

　　A、68　　　　　　　B、34　　　　　　C、17　　　　　　　D、51

8、如图所示，向烧杯内倾倒二氧化碳时所观察到的现象是_____________________________，该实验说明

（1）________________,

（2）________________，上述结论可以推断二氧化碳的重要用途之一是________________。

9、为了适应火车提速，沪宁线上原有的短轨已全部连接为超长轨。

工程技术人员常用铝和氧化铁在高温条件反应生成氧化铝和铁来焊接铁轨间的缝隙，化学方程式是________________________________。

10、剧烈运动后，人体产生了乳酸（C3H6O3）。

经过一段时间放松，由于乳酸和氧气反应后生成水和二氧化碳，酸胀逐渐消失。

写出这一反应的化学方程式，并计算消除体内180g乳酸需要多少克氧气?

同时呼出CO2多少克?

三、教学过程

1、铁

1）物理性质：

纯铁是一种银白色固体，有金属光泽，质软，能导电，有良好的延展性，密度为7.86g/cm3，熔点为1535℃，沸点为2750℃。

2）化学性质

①与氧气反应

A、常温下：

干燥的条件下不反应，但是在潮湿的环境下反应：

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（Fe2O3·XH2O）

注意：

铁在潮湿的空气中容易生锈，主要成分是：

Fe2O3·XH2O。

因此，铁的锈蚀条件是“有水”和“氧气”。

所以，防止铁生锈的方法的关键：

保持干燥，隔绝氧气。

点燃

B、点燃时：

3Fe+2O2=======Fe3O4

现象：

剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体。

②与稀HCl、稀H2SO4的反应

反应方程式：

H2SO4+Fe=FeSO4+H2↑2HCl+Fe=FeCl2+H2↑

现象：

反应比较缓慢，有气泡产生，液体由无色变为浅绿色

③与CuSO4溶液的反应

化学方程式：

Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

现象：

a、铁表面覆盖有红色的铜

b、溶液由蓝色逐渐变成浅绿色

3）铁的冶炼：

①原料：

铁矿石，焦炭，石灰石

②原理：

在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。

反应方程式：

3CO+Fe2O32Fe+3CO2

③装置图：

④注意事项：

A、先通CO再加热：

排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合，可能会发生爆炸；

B、实验完毕后继续通入CO的目的；防止氧化铁被还原成铁后,在较高的温度下重新被氧化；

C、尾气的处理：

因为CO有毒，所以尾气中的CO气体要经过处理，变成无毒的气体。

点燃使其生成无毒的二氧化碳气体。

2、金属

1）金属的分类：

①黑色金属：

锰、铁、铬，它们本身不是黑色，但因氧化物为黑，故称黑色金属。

②有色金属：

除黑色全是有色金属。

2）合金

①定义：

由一种金属跟其它一种或几种金属（或金属与非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。

注意：

A、合金是金属与金属或金属与非金属的混合物；

B、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；

C、日常使用的金属材料，大多数为合金；

D、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变化，从而引起性质的变化。

②合金和金属相比有点：

一般来说，合金的熔点比各成分低，硬度比各成分大，抗腐蚀性能更好。

③铁的合金：

生铁和钢

生铁

钢

组成

元素

铁及少量碳、硅、锰、硫、磷

铁以及少量碳、硅、锰，几乎不含硫、磷

碳元素含量

2%-4.3%

0.03%-2%

分类

用途

白口铁：

用于炼钢

灰口铁：

制造化工机械、铸件

球墨铸铁：

机械强度高，可代替钢

碳素钢：

低碳钢、中碳钢、高碳钢

合金钢：

锰钢、不锈钢、硅钢、钨钢

机械

性能

硬而脆、无韧性、可铸不可锻

坚硬、韧性大、塑性好、可铸、可锻、可延展

冶

炼

原料

铁矿石、焦碳、空气、石灰石

生铁、氧气和铁的氧化物

反应原理

在高温下，用一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。

在高温下，用氧气或铁的氧化物把生铁中所含有的过量的碳和其他杂质转化为气体或炉渣去掉。

设备

高炉

转炉、电炉、平炉

补充知识：

白金与铂金

白金全称为“白色K金”，是将黄金与铜、镍、锌等金属熔合在一起后所制成的一种白色合金。

其中，黄金的质量分数最多为75%。

铂是稀有的贵金属，在首饰行业又叫做铂金，开采量只有黄金的5%。

铂金的强度和韧性都比其他贵金属高得多，1g铂金可以拉成1.6km长的细丝而不断裂，因此用铂金制作的首饰坚韧，如钻石镶嵌其中会很牢固，不易脱落。

铂金的白色光泽是天然的，经久不会改变，而白金的色泽不是天然的，时间长了就可能会褪色。

2000年全球铂金的消费接近100t，其中，亚洲的消费超过65t。

按照国家技术监督局的规定，我国国内生产的所有铂金首饰都应标上铂的元素符号Pt的专有标志。

通常所说的“Pt900”或“Pt950”表示首饰材料中铂的质量分数分别为90%或95%。

3）几种常见金属

①铝

物理性质：

银白色金属光泽，具有良好的延展性，导电性，导热性，熔点为660℃，沸点为2200℃，密度为2.7g/cm3。

化学性质：

与氧反应：

4Al+3O2

2Al2O3

与酸反应：

2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑

用途：

冶炼高熔点金属，电线、电缆、工业材料、建筑工业

②锌

物理性质：

青白色金属光泽，熔点为419.4℃，沸点为907℃，密度为7.14g/cm3。

化学性质：

与氧反应：

2Zn+O2

2ZnO

与酸反应：

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

与盐反应：

Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4

用途：

电镀、铜合金，干电池

③铜

物理性质：

紫红色金属光泽，具良好的延展性，导电性，导热性，熔点为1083℃，沸点为2595℃，密度为8.9g/cm3。

化学性质：

与氧反应：

2Cu+O2

2CuO

2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2（OH）2CO3

与盐反应：

Cu+2AgNO3=2Ag+Cu（NO3）2

用途：

电线、电缆、电器、机械仪器、仪表、国防及化学工业

④钛

物理性质：

银白色金属光泽，具良好的延展性，熔点为1725℃，沸点为3260℃，密度为4.5g/cm3。

化学性质：

耐腐蚀性，与各种硝酸、稀硫酸、弱碱作用缓慢，但可溶于盐酸、浓硫酸和氢硫酸中。

用途：

航空工业，造船工业、化学工业

4）常见金属的物理性质

①常见金属的共同物理性质：

A、一般都有金属光泽，呈现银白色；

B、一般都为固态形式；

C、一般都有良好的导热性、导电性和延展性等。

②某些金属的特性：

A、一般金属都是固态的，但是汞却是液态的

B、一般金属呈现银白色，但是铜呈现紫红色，金呈现黄色

③物质的用途是是由哪些因素决定的：

A、很大程度上是由物质的性质决定的。

B、还需考虑到物质的价格，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境的影响。

5）常见金属的化学性质

①金属与氧气反应：

大多数金属都可以与氧气反应，但是反应需要的条件不同。

A：

镁与氧气反应：

a、常温下：

2Mg+O2=2MgO

点燃

现象：

银白色镁条在空气中表面逐渐变暗，生成白色固体。

b、点燃时：

2Mg+O2======2MgO

现象：

剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成一种白色固体。

B：

铝和氧气反应：

a、常温下：

4Al+3O2=2Al2O3

点燃

现象：

银白色的表面逐渐变暗，生成一层致密的薄膜。

b、点燃时：

4Al+3O2=======2Al2O3

现象：

剧烈燃烧，放出大量的热和耀眼的白光，生成白色固体。

C：

铁与氧气反应：

点燃

a、常温下：

干燥的条件不反应，但是在潮湿的环境下反应：

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（Fe2O3·H2O）

b、点燃时：

3Fe+2O2=======Fe3O4

现象：

剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体。

D：

铜与氧气反应：

a、常温条件下：

干燥的环境不进行反应，但是在潮湿的条件下：

2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2（OH）2CO3

△

现象：

铜表面生成一层绿色物质

b、加热时：

2Cu+O2===2CuO

现象：

铜丝表面逐渐变为黑色

E：

Au、Ag即使在高温的情况下也不与氧气反应。

②金属与酸反应：

金属+酸→盐+H2↑，这是一个置换反应（条件：

活动性：

金属＞H）。

A：

镁与酸反应：

H2SO4+Mg=MgSO4+H2↑2HCl+Mg=MgCl2+H2↑

现象：

反应剧烈，有大量气泡产生，液体仍为无色

B：

铝与酸反应：

3H2SO4+2Al=Al2（SO4）3+3H2↑6HCl+2Al=AlCl3+3H2↑

现象：

反应剧烈，有大量气泡产生，液体仍为无色

C：

锌与酸反应：

H2SO4+Zn=ZnSO4+H2↑2HCl+Zn=ZnCl2+H2↑

现象：

反应比较剧烈，有大量气泡产生，液体仍为无色

D：

铁与酸反应：

H2SO4+Fe=FeSO4+H2↑2HCl+Fe=FeCl2+H2↑

现象：

反应比较缓慢，有气泡产生，液体由无色变为浅绿色

E：

铜与酸不反应

③金属与盐反应：

金属+盐→另一金属+另一盐，这是一个置换反应（条件：

参加反应的金属活泼性＞化合物中金属元素的）。

A：

铁丝浸入硫酸铜溶液中：

Fe+CuSO4=Cu+FeSO4

现象：

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

B：

铝丝浸入硫酸铜溶液中：

2Al+3CuSO4=Al2（SO4）3+3Cu

现象：

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

C：

铜丝浸入硝酸银溶液中

Cu+2AgNO3=Cu（NO3）2+2Ag

现象：

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

D：

铜丝浸入硫酸铝溶液中

注意：

铜与硫酸铝溶液不反应

结论：

a、以上四种金属的活动性由强到弱的顺序为：

Al＞Fe＞Cu＞Ag

b、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：

a、此类反应一定是在溶液中进行，不溶于水的化合物一般不与金属反应。

b、K、Ca、Na活泼性非常强，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。

c、常见溶液的颜色：

CuSO4溶液：

蓝色；FeSO4、FeCl2溶液：

浅绿色。

④金属的活动顺序：

人们通过大量的实验验证得到常见金属的活动性顺序：

KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu

金属活动性：

由强到弱

注意：

A、在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性越强。

B、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。

C、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）。

⑤置换反应：

A、定义：

由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物的反应

B、表达形式：

单质1+化合物1=单质2+化合物2

A+BC=B+AC

3、金属资源的保护和利用

1）铁的腐蚀

①铁生锈的环境：

铁与O2、水接触

②原理：

4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3·XH2O

③铁生锈的预防：

A、保持铁制品表面的清洁、干燥

B、表面涂保护膜：

如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等

C、改变铁的单一结构，制成不锈钢

2）金属资源的保护

保护金属资源的途径：

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

四、巩固练习

1、铝合金因有坚固、轻巧、美观，易于加工等优点，使其成为多数现代家庭封闭阳台时的首选材料。

这与铝合金的下列物理性质无关的是（c）

A、较小的密度B、较大的硬度C、良好的导电性D、较好的延展性

2、远在2500年前，人类已广泛使用铁，下列对铁的叙述中，不正确的是（d）

A、生铁属于合金B、铁可以在氧气中燃烧

C、铁能跟硝酸跟溶液反应D、铁在潮湿环境中不易生锈

3、下列关于金属和金属材料的说法中不正确的是（d）

A、对废旧电池中汞的回收可以减轻对环境的污染

B、铝表现的致密氧化膜可以阻止铝进一步被氧化

C、Ag、Mg、ZnSO4溶液这组试剂可以用来探究锌、镁、银的活动性顺序

D、经常用水冲洗铁制品表面可以用来防止铁生锈

4、如图所示实验，装置中出现的现象是（d）

A、铁丝不变化

B、铁丝逐渐消失

C、试管中的液面不变化

D、试管中的液面上升

5、下列反应属于置换反应的是（b）

A、2C+O2高温2COB、C+2CuO高温CO2+2Cu

C、C+O2点燃CO2D、CO2+Ca（OH）2==CaCO3↓+H2O

6、A、B、C、D是四种金属单质，A能从B的硝酸盐溶液中置换出B，但A不能与稀盐酸反应。

相同条件下，C、D能与稀盐酸反应产生H2，且D比C反应剧烈。

则四种金属的活动性由强到弱的顺序是（c）

A、A、B、C、DB、B、A、C、DC、D、C、A、BD、D、C、B、A

7、将少量灰黑色的生铁粉末，投入盛有过量稀硫酸的烧杯中，充分搅拌，待完全反应后过滤，滤纸上留有黑色的残渣。

该黑色残渣的主要成分是（b）

A、铁   　B、碳   　C、铁、碳混合物 　D、硫酸亚铁

8、综合考虑下表中各方面的因素，回答以下问题：

金属

全球产量

（104t）

密度

（103kg·m3）

熔点

（℃）

导热性能

导电性能

市场价格大约

（元/吨）

铝

15000

2.7

660

4

4

1.6×104

铜

8000

8.9

1083

2

2

1.77×104

金

2

19.3

1064

3

3

8.8×107

铁

3014300

7.9

1535

8

7

2.2×103

铅

3000

11.3

327

9

9

4.9×103

银

8

10.5

963

1

1

1.37×106

注：

上表中导热性、导电性由1～9，由强到弱。

1）导电性最好的两种金属是银、铜。

2）你认为导电性能最好的两种金属中，哪种适合做导线？

为什么？

铜。

因为铜的产量比银多，价格比银便宜，密度比银小。

3）为什么用铝锅炒菜时，锅底易变性，而用铁锅则不易为形？

铁熔点高，受热不易变形，铝熔点低，受热易变形。

。

简析：

根据表中金属导电性能导电性最好的两种金属是银、铜。

根据铜、银的产量、价格、密度可以确定铜更适宜做导线。

根据铝、铁的熔点可以知道铝受热易变形。

9、已知置换反应：

A+B→C+D能够发生

1）若D为H2，B为稀硫酸，则A的选择应满足的条件是，写出一个符合条件的化学方程式。

2）当D为Cu，则化合物B可能为（填化学式），写出两个符合该条件的化学方程式、。

3）非金属也有活动性顺序，已知溶液中可以发生如下反应：

Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2，

Br2+2NaI=2NaCl+I2，上述反应属于，在Cl2、I2、Br2三种非金属中，活动性最强的是，活动性最弱的是。

10、某钢铁厂高炉炼铁的主要原料是焦炭、赤铁矿（主要成份是Fe2O3）、空气等，主要反应过程如下图所示：

③

①

②

1）在上面方框中写出有关反应生成物的化学式。

2）写出②③两步反应的化学方程式：

②____________；③_________________。

金属章节结构图：

地壳中金属元素含量：