初中化学金属教案.docx

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初中化学金属教案

初中化学金属教案

——备战中考

教案

一．金属材料

［重点］①生铁和钢的成分、性能；

②关于不纯物质化学方程式的计算..

化学特性和用途.铁与已学过的金属镁、铜化学性质的比较.

1、金属材料：

纯金属（90多种）；合金（几千种）

黑色金属：

通常指铁、锰、铬及它们的合金。

纯金属重金属：

如铜、锌、铅等

有色金属轻金属：

如钠、镁、铝等；

有色金属：

通常是指除黑色金属以外的其他金属。

2、金属的物理性质：

①常温下一般为固态（汞为液态），有金属光泽；

②大多数呈银白色（铜为紫红色，金为黄色）；

③有良好的导热性、导电性、延展性（又称可塑性→金属所具有的展性和延性：

在外力的作用下能够变形，而且在外力停止作用以后仍能保持已经变成的形状和性质。

各种金属的可塑性有差别；金属的可塑性一般是随着温度的升高而增大。

）

3、金属之最：

①铝：

地壳中含量最多的金属元素；

②钙：

人体中含量最多的金属元素；

③铁：

目前世界年产量最多的金属（铁>铝>铜）；

④银：

导电、导热性最好的金属（银>铜>金>铝）；

⑤铬：

硬度最高的金属；

⑥钨：

熔点最高的金属；

⑦汞：

熔点最低的金属；

⑧锇：

密度最大的金属；

⑨锂：

密度最小的金属。

4、合金：

由一种金属跟其他一种或几种金属（或金属与非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。

＊一般说来，合金的熔点比各成分低，硬度比各成分大，抗腐蚀性能更好。

不过，实际应用中还应考虑金属材料的价格、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等。

注：

钛和钛合金：

被认为是21世纪的重要金属材料，钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨等。

优点：

（1）熔点高、密度小

（2）可塑性好、易于加工、机械性能（3）抗腐蚀性能好

5、生铁和钢的比较

生  铁

钢

含碳量

2%～4.3%

0.03%～2%

其它杂质

硅，锰及少量硫、磷

硅、锰少，磷、硫几乎无

机械性能

质硬而脆、无韧性

坚硬，韧性、可塑性好

机械加工

可铸，不可锻轧

可铸，可压，可锻轧

分   类

白口铁、灰口铁、球墨铸铁

碳素钢、合金钢

熔   点

1100～1200℃

1450～1500℃

6、炼铁和炼钢的比较

炼   铁

炼   钢

原理

在高温下，利用还原剂将铁矿石中的铁还原出来，即：

Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2

在高温下，利用氧化剂将生铁中过量的碳及其他杂质元素除去

原料

铁矿石、石灰石、焦炭

生铁、废钢等

主要化学反应

（1）还原剂的生成C+O2 CO2   C+CO2 2CO

（2）铁矿石中的铁被CO还原

Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2

（3）石灰石造渣

CaCO3 CaO+CO2↑CaO+SiO2 CaSiO3

主要是除碳、硅等元素

2Fe+O2 2FeO

C+FeO Fe+CO↑

Si+2FeO 2Fe+SiO2

设备

高炉

转炉、平炉、电炉

产品

生铁

钢

7.铁是日常生活中最常见的一种金属单质，它的化学性质比较活泼.通过本节的学习，应掌握铁的化学性质，了解铁的重要物理性质，并对铁及铁制品锈蚀的原理和一般防锈方法有一些常识性的认识.铁的主要性质见下表：

物理性质

银白色金属光泽，质软，有良好的延展性，密度为7.8克/厘米3，是电和热的导体

化学性质

1.铁与O2的反应

（1）在干燥的空气中：

铁较稳定

（2）在潮湿的空气中：

铁易与O2、水反应而生锈，铁锈的主要成分是Fe2O3

（3）在纯氧中：

铁可燃烧3Fe+3O2 Fe3O4

2.铁与酸的反应

铁与稀盐酸或稀硫酸反应，产生大量气泡，溶液变成浅绿色.Fe+2HCl FeCl2+H2↑ Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑

3.湿法炼铜

铁与硫酸铜溶液反应，铁钉表面覆盖一层红色物质，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色.Fe+CuSO4 Cu+FeSO4

二、金属的化学性质

常见考法:

以选择题的形式考查金属的性质，金属在生产生活中的应用。

而归于金属活动性顺序而言，考查的力度要大得多。

可以是选择、填空、探究等题型，考查内容有金属的除杂、气体的制备、质量的变化等。

1、常见金属活动性顺序：

KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu

在金属活动性顺序里：

①金属的位置越靠前，它的活动性就越强；

②位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢（不可用浓硫酸、硝酸）；

③位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。

（除K、Ca、Na）

2、大多数金属可与氧气的反应

▲3、金属+酸→盐+H2↑（置换反应）

4、金属+盐→另一金属+另一盐（条件：

“前换后，盐可溶”

Fe+CuSO4==Cu+FeSO4（“湿法冶金”原理）

误区提醒

1、金属与盐溶液反应：

①参加反应的金属的活动性必须强于盐中的金属。

②参加反应的盐必须溶于水。

避免写出下列错误的化学方程式：

　Fe+CuCO3 =FeCO3+Cu　Cu+2AgCl=CuCl2+2Ag 

③参加反应的金属不能为钾钙钠。

如把钠放入CuSO4溶液中，发生的反应不是　2Na+CuSO4=Na2SO4+Cu　而是2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，

2NaOH+CuSO4 =Cu（OH）2↓+Na2SO4

三、金属资源的保护和利用

1、铁的冶炼

（1）工业炼铁的基本知识：

炼铁的原料是铁矿石［常见的铁矿石有磁铁矿（主要成分是Fe3O4）和赤铁矿（主要成分是Fe2O3）］、焦炭、石灰石和空气，主要设备是高炉。

炼铁的基本原理是：

在高温条件下，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。

原理

（2）一氧化碳还原氧化铁的实验：

a、装置图：

见右图。

b、实验主要现象：

红色粉末变为黑色时，澄清的石灰水变浑浊，尾气点燃产生淡蓝色火焰。

c、实验注意事项：

①先通入一氧化碳气体，排尽装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合加热后，发生爆炸；

②实验完毕后要继续通入一氧化碳气体，直到玻璃管冷却，防止高温下的铁与空气接触，被氧化为氧化铁。

同时，实验过程中还可防止澄清石灰水被倒吸；

③尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，所以尾气要收集或点燃，直接排放会污染空气；

④若实验中没有酒精喷灯，也可用酒精灯代替，不过要在火焰上加一个金属网罩，使火力更加集中，提高温度。

2、铁的锈蚀

（1）铁生锈的条件是：

铁与O2、水接触（铁锈的主要成分：

Fe2O3·XH2O）（铜生铜绿的条件：

铜与O2、水、CO2接触。

铜绿的化学式：

Cu2（OH）2CO3）

（2）防止铁制品生锈的措施：

①保持铁制品表面的清洁、干燥

②表面涂保护膜：

如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等③制成不锈钢

（3）铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，因此铁制品可以全部被锈蚀。

因而铁锈应及时除去。

（4）而铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性能。

3、金属资源的保护和利用：

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。

典型例题

例1若赤铁矿中Fe2O3的质量分数为80%，600t这样的赤铁矿可炼出含碳等其他杂质质量分数为7%的生铁多少吨?

例2 下列有关铁反应的化学方程式，正确的是（   ）

A.3Fe+2O2=Fe3O4      B.Fe+H2SO4 =FeSO4+H2↑

C.2Fe+3CuSO4 =Fe2（SO4）3+3Cu  D.2Fe+6HCl =2FeCl3+3H2↑

例3 将铁分别放入下列溶液中充分反应，反应后溶液质量（不包括固体）比反应前减轻的是（   ）

A.CuSO4     B.H2SO4     C.HCl     D.FeSO4

例4 铁锈的主要成分是         （写化学式），将生锈的铁钉投入过量的稀硫酸中，首先看到铁锈溶解，溶液呈     色，反应的化学方程式为                     ；过一会儿，又看到有气泡产生，这是因为（用化学方程式表示）                      .

例5 等质量的锌、镁、铁、铝分别与足量的稀硫酸反应，放出H2量由多到少的顺序是怎样的?

例1解析化学方程式的计算应是纯净物之间的计算，600t赤铁矿含Fe2O3为600t×80%＝480t，用纯Fe2O3的质量根据化学方程式的质量比算出纯铁的质量，然后再换算出生铁的质量.

解纯Fe2O3的质量为600t×80%＝480t.

设480tFe2O3可生成纯铁的质量为x.

Fe2O3+3CO＝2Fe+3CO2

160112

480tx

x＝336t.

可炼出生铁：

336t÷（1-7%）＝365t.

答可炼出杂质的质量分数为7%的生铁约365t.

评注对于Fe2O3中铁元素完全还原出来的计算问题，可用另一种算法：

先算出赤铁矿中含Fe2O3的质量，然后根据Fe2O3的化学式计算Fe2O3中铁元素的质量分数，求得Fe2O3中纯铁的质量，再换算出含杂质的生铁的质量.Fe2O3质量为600t×80%＝480t.Fe的质量为

480t××100%＝480t××100%＝336t.

生铁的质量为336t÷（1-7%）＝365t.

例4分析铁锈的主要成分是Fe2O3，Fe2O3属于碱性氧化物（详见第八章相关内容），可与硫酸生成盐［Fe2（SO4）3］和H2O，待铁锈除去后，铁就要和硫酸反应生成FeSO4和氢气.另外，Fe2（SO4）3读作“硫酸铁”，FeSO4读作硫酸亚铁，就Fe元素的化合价来说，前者为+3价，后者为+2价.

解 Fe2O3，黄色（Fe3+离子的颜色），

Fe2O3+3H2SO4 Fe2（SO4）3+3H2O,

例5分析：

如何判断不同的金属与酸反应时放出氢气量的多少?

活泼金属（锌、铁、镁、铝等）能与酸（盐酸和稀硫酸）作用放出氢气，放出氢气量的多少一般是通过化学方程式中反应物与生成物之间的质量比，以及所给出的金属或酸的质量，求出所放出氢气的质量.但是，在许多情况下，并不要求具体数据，只需要比较一定量的不同金属与酸反应放出H2量的相对多少.

根据化学反应方程式可知：

Zn—H2 Fe—H2 Mg—H2 2Al—3H2

65 2 56 2 24 2 54  6

不难看出，它们的顺序是Al、Mg、Fe、Zn.因而金属与酸作用放出氢气的多少，既与该金属的原子量有关，又与该金属起置换反应时，放出H2量与原子质量与金属前面化学计量数乘积的比值成反比.即该比值越大，放出H2越少，该比值越小，放出H2越多. 

例1 （2011?

泰州市）把某稀硫酸分为等体积的两份，放入两个烧杯中，分别加入等质量的甲、乙两种金属，反应后金属都没有剩余。

产生H2的质量随时间变化的趋势如图。

下列说法正确的是

A．甲的活动性比乙强　　　

B．甲的相对原子质量一定比乙小

　　C．反应消耗等质量的硫酸　D．反应消耗等质量的金属

☀例2将50g铁片插入50g硫酸铜的溶液中，至铁片的质量不再变化时取出铁片，称量质量为50.8g.

（1）反应完毕铁片上附着的铜的质量为多少克?

（2）硫酸铜溶液中硫酸铜质量为多少克?

解析 设铁片中溶解的铁的质量为xg，硫酸铜溶液中硫酸铜的质量为yg.由于铁片增重0.8g，说明置换出的铜的质量比溶液溶解的质量多0.8g，即置换出的铜的质量为（x+0.8）g.

   Fe + CuSO4 ＝ FeSO4 + Cu

   56    160         64

   xg    yg         （x+0.8）g

    56∶64＝x∶（x+0.8）， 解得x＝5.6.

    56∶160＝5.6∶y，   解得y＝16.

答 铁片上附着的铜的质量为5.6g+0.8g＝6.4g；硫酸铜溶液中硫酸铜的质量为16g.

［评注］ 题中50g的铁是足量的，根据题意，硫酸铜完全反应，这就是本题的计算依据. 

例1.铁是一种应用十分广泛的金属。

下列有关铁的叙述中，不正确的是（   ）

A.铁制成铁合金可以改善金属的机械性能

B.可用铁桶配制及储存农药波尔多液

C.用铁锅炒茶可使其中增加微量元素

D.铁与稀盐酸、稀硫酸反应可以制备亚铁盐例

例2铁是一种化学性质比较活泼的金属，在一定条件下能跟多种物质发生化学反应。

回答下列问题：

（1）以铁为研究对象，仿照图中实例在框图处填写物质的化学式（所填写的反应物不属同一类别的物质，生成物必须填写铁的化合物）

（2）实验室中要除去细碎铜屑中的少量铁屑，请用化学方法和物理方法将其除去。

（只用简单的原理描述即可）

例3.为验证镁、铁、铜三种金属的活动性顺序，可选用的一组物质是（   ）

A.铜、氯化亚铁溶液、氯化镁溶液

B.铁、铜、氯化镁溶液

C.镁、氯化铜溶液、硫酸亚铁溶液

D.铁、硫酸铜溶液、氯化镁溶液例

例5.将铁粉加入到一定量的硝酸银、硝酸铜及硝酸锌的混合溶液中，待充分反应后过滤，在滤渣中加入稀盐酸，没有气体产生，则在滤液中（   ）

A.只有硝酸锌和水B.一定有硝酸锌和硝酸亚铁

C.一定没有硝酸银      D.一定没有硝酸铜  

例6.设计一个方案，来判断三种金属Zn，Cu，Ag的活动性顺序。

例1解析：

铁及其化合物是日常生活中最常见的原材料。

本题的目的是考查铁的性质。

结合学习经验和生活经验，纯铁质软，而其合金的硬度较大，这就使铁的性能得到了改善；由于铁能置换出硫酸铜溶液中的铜，从而使波尔多液失效，所以我们不能用铁桶来配制和盛放波尔多液；在用铁锅炒茶的过程中，由于机械摩擦力的作用会使一些铁的微小颗粒混入茶中，增加了铁这一微量元素的含量；铁与稀盐酸、稀硫酸反应分别生成氯化亚铁和硫酸亚铁，在这两种物质中，铁都显＋2价，它们都属于亚铁盐。

答案：

B

例2解析：

本题主要考查铁的性质。

作为一种比较活泼的金属单质，铁能够和氧气等非金属单质、稀酸及某些盐溶液发生反应。

应当注意的是，铁参与的置换反应都生成亚铁盐，如铁与稀硫酸的反应是：

Fe＋H2SO4 ＝FeSO4 ＋H2↑。

铁和铜在物理性质、化学性质上都有着较大的区别，运用这些性质上的差异，可以采取多种方法将二者加以分离或把作为杂质的其中一种物质除去。

必须注意，除杂和分离无论在目的还是在方法步骤上都有着一定的区别，除杂只需把杂质除掉即可，而分离则需要保证各成分保持其原来的数量和性质。

答案：

（1）A：

HCl；B：

FeCl2；C：

CuSO4；D：

FeSO4（其它符合题意的答案均可）。

（2）物理方法：

用一块磁铁把铜屑中少量的铁屑吸引出来。

化学方法：

用盐酸或稀硫酸酸洗后过滤。

例3：

不同金属的活动性是不相同的。

通常来说，比较金属活动性强弱的方法有二：

一是看金属与稀酸是否发生反应及反应的快慢程度，能与稀酸反应的金属一定比不能与酸反应的金属活泼，与酸反应剧烈的金属较与酸反应不剧烈的金属活泼性要强；二是利用一种金属与另一种金属的盐溶液是否能够发生反应，如果该金属能将另一种金属从它的盐溶液中置换出来，则其活动性就比另一种金属强。

因此，要验证镁、铁、铜三种金属的活动性顺序，可选用的一组物质应当是铁、硫酸铜溶液、氯化镁溶液。

例5解析：

在金属活动性顺序表上，铁排在锌的后边，铜、银的前面。

所以，铁不能和硝酸锌反应，根据题意，待充分反应后过滤，在滤渣中加入稀盐酸，没有气体产生，说明滤渣中没有铁，硝酸铜和硝酸银是过量的，也可能是刚好和铁反应。

则滤液中肯定存在的是硝酸锌和硝酸亚铁。

答案：

B

例6答案：

（1）先将三种金属分别放入稀硫酸（或盐酸）中，Zn能和酸反应产生氢气，而Cu、Ag不能和酸反应，再把铜丝放入硝酸银溶液中，可看到铜丝表面覆盖一层银白色的银，而银片放入硝酸铜（或氯化铜、硫酸铜）溶液中无现象，可知三者的活动性由强到弱是Zn，Cu，Ag

（2）也可以将锌片和银片分别放入硫酸铜溶液

一、选择题

1.（10镇江）17．R为金属，发生如下反应：

R+CuSO4＝Cu+RSO4。

下列说法错误的是

A．该反应为置换反应B．R的金属活动性比Cu强

C．该金属可以是AlD．若R为Fe，反应后溶液的质量会减小

2.（2010.浙江杭州）21．铁制品在通常情况下很易生锈，制造时往往在铁制品表面电镀一层铜起防锈作用。

下列说法正确的是

A．镀铜铁制品不可以在弱酸性条件下使用

B．镀铜铁制容器可盛硝酸银溶液

C．镀铜铁制品不易生锈的原因之一是使铁隔绝了空气

D．镀铜铁制品是一种合金

3.（2010．浙江台州）16．现有甲、乙、丙三种金属，分别与空气和氧气反应，现象如下表所示：

据以上信息，这三种金属活动性由强到弱

A．甲>丙>乙B．甲>乙>丙C.乙>丙>甲D.丙>乙>甲

4.（10四川达州6）下列关于铁的叙述正确的是

A切过泡菜的菜刀比置于潮湿空气中的菜刀更易生锈B铁与稀盐酸反应，生成FeCl3和H2

C．能用铁桶盛装农药波尔多液D．用稀硫酸除铁锈，生成FeSO4和H2O

5.（10苏州19）下列有关铁的说法错误的是．．

A．地壳中铁元素含量排在第四位B．在铁制品表面镀锌可防锈

C．用铁矿石与焦炭在高炉内炼钢D．生铁的含碳量比钢的含碳量高

二、填空简答题题

1.（10重庆綦江19）被誉为“东方之冠”的中国馆是上海世博会标筑之一，中国馆共向地下钻孔约5000根钢筋水泥桩，其横梁、椽子、子的“中国红”外衣选用的是铝板，馆周围是大片红木色的塑木（塑屑按照近似于1：

1的比例制成）地板。

（1）以上建筑中使用了合成材料的是。

A．地下桩B．地板C．横梁外衣

（2）钢和铝的共同点是。

A．都是单质B．都是合金C．都能导电

（3）铝能与NaOH溶液反应，化学方程式为：

2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3X，X的化学式为。

（4）将铝丝浸入硫酸铜溶液中能形成美丽的“铜树”，发生反应的化学方程式为：

18、（张家界）今年上海世博会中国国家馆，由于形状酷似一顶古帽，被命名—“东方之冠”，给人强烈的视觉冲击。

“东方之冠”的主体结构为四根巨型钢筋混凝土制成的陔心筒。

根据你所学的化学知识回答：

（1）钢筋属于材料，其主要成分是铁，写出铁的化学式：

。

（2）被混凝土严密包裹的钢筋不易生锈的原因是

（3）对废旧钢筋进行回收利用的目的是

（填“合理开采矿物”或“节约金属资源”）。