九下化學(xué)-金屬及金屬的化學(xué)性質(zhì)（提高） 知識講解

金屬及金屬的化學(xué)性質(zhì)(提高)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道常見金屬的物理性質(zhì)、特性及其應(yīng)用；知道生鐵和鋼等重要合金。2.掌握鐵、鋁等常見金屬與氧氣的反應(yīng)；掌握常見金屬與鹽酸、稀硫酸的置換反應(yīng)，以及與化合物的溶液的反應(yīng)。3.掌握金屬的活動性順序；能用金屬的活動性順序?qū)τ嘘P(guān)的置換反應(yīng)進行簡單的判斷?！疽c梳理】要點一、金屬材料金屬材料包括純金屬和它們的合金。1.幾種常見的金屬(1)常見的重要金屬：鐵鋁銅鋅鈦錫金銀等。(2)金屬有許多共同的性質(zhì)，如：①金屬光澤；②良好導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性；③良好的延性、展性；④韌性好、能彎曲。2.常見金屬的特性(1)顏色：大多為銀白色，銅呈紫紅色、金呈黃色；(2)狀態(tài)：常溫下大多為固體，汞為液體；(3)密度差別很大：金為19.3g/cm3,鋁為2.7g/cm3;(4)導(dǎo)電性差異很大：銀為100,鉛僅為7.9;(5)熔點差別大：鎢為3410℃,錫僅為232℃;(6)硬度差別大：鉻為9,鉛僅為1.5。3.一些金屬物理性質(zhì)的比較天浩提優(yōu)資料小程序搜索：天浩提優(yōu)資料超全學(xué)習(xí)資料庫物理性質(zhì)物理性質(zhì)比較導(dǎo)電性(以銀的導(dǎo)電性為100作標(biāo)準(zhǔn))(優(yōu))10099746127177.9(良)密度/(g·cm3)(大)19.311.310.58.927.867.142.70(小)熔點/℃(高)3410153510831064962660232(低)硬度(以金剛石的硬度為10作標(biāo)準(zhǔn))(大)94~52.5~42.5~32.5~32~2.91.5(小)4.合金知識(1)合金：是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬和非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。合金是混合物，合金中至少含有一種金屬。(2)生鐵(含碳量為2%～4.3%)和鋼(含碳量為0.03%～2%)都是鐵合金。因含碳量不同合金的性能不同，含碳量越大，硬度越大；含碳量越低，韌性越好。(3)黃銅、青銅、焊錫、硬鋁、18K黃金、18K白金、鈦合金等也是常見的合金。(4)合金的性能與組成合金的各成分的性能不同。合金的硬度比組成它們的純金屬的硬度大，合金的熔點比組成它們的純金屬的熔點低。【要點詮釋】1.金屬的用途要從不同金屬的各自不同的性質(zhì)以及價格、資源、美觀、便利、回收等各方面考慮。如銀的導(dǎo)電性比銅好，但電線一般用銅制而不用銀制。因為銅的密度比銀的密度小，價格比銀低很多，資源比銀豐富得多。2.合金的硬度、強度、抗腐蝕性等一般都好于組成它們的純金屬。要點二、金屬活動性順序常見金屬的活動性順序如下： 金屬活動性由強到弱【要點詮釋】1.在金屬活動性順序里，金屬的位置越靠前，它的活動性就越強。2.在金屬活動性順序里，位于氫前面金屬可以置換出鹽酸、稀硫酸中的氫。且金屬的位置越靠前，它與酸反應(yīng)的速率就越大。3.在金屬活動性順序里，位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們化合物的溶液里置換出來(K、Ca、要點三、置換反應(yīng)置換反應(yīng)是由一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)。如：Mg+2HCl=MgCl?+H?↑Fe+CuSO4=FeSO4+CuCu+2AgNO?=2Ag+Cu(NO?)?【要點詮釋】小程序搜索：天浩提優(yōu)資料超全學(xué)習(xí)資料庫22.置換反應(yīng)的特征：單質(zhì)+化合物=單質(zhì)+化合物(1)反應(yīng)物一定是單質(zhì)與化合物；(2)生成物一定是單質(zhì)與化合物。要點四、金屬的化學(xué)性質(zhì)1.金屬與氧氣的反應(yīng)鐵鋁鎂反應(yīng)現(xiàn)象在氧氣中，點燃，劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成黑色固體在空氣中，常溫下，鋁表面變暗(生成一層致密氧化膜)在空氣中，點燃，劇烈燃燒，發(fā)出耀眼白光，生成白色固體化學(xué)方程式4A1+3O?=2Al?O?反應(yīng)特征都是氧化反應(yīng)，生成金屬氧化物，且都屬于化合反應(yīng)【要點詮釋】(1)鉀鈣鈉鎂鋁鋅等金屬在常溫下都能與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，其中鋁鋅在其表面形成一層致密的氧化膜，阻止氧化反應(yīng)的繼續(xù)進行。(2)鐵、銅在潮濕的空氣中，常溫下能夠發(fā)生緩慢氧化——生銹。鐵生銹的條件是：鐵與水、空氣中的氧氣共同作用；銅比鐵難生銹，生銹的條件是：銅與水、空氣中的氧氣、二氧化碳共同作用。(3)鎂在空氣中可以點燃，劇烈燃燒；鐵絲在空氣中不燃燒，在純氧中可以燃燒；銅在空氣、氧氣中都不燃燒，但可以與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧化銅；真金不怕火煉，金在高溫下也不與氧氣反應(yīng)。2.金屬與酸的反應(yīng)鐵絲鋁絲銅絲反應(yīng)現(xiàn)象稀鹽酸鐵絲表面產(chǎn)生少量氣泡，溶液由無色變成淺綠色鋁絲表面產(chǎn)生大量氣泡，溶液顏色沒有變化沒有明顯現(xiàn)象(不反應(yīng))稀硫酸鐵絲表面產(chǎn)生少量氣泡，溶液由無色變成淺綠色鋁絲表面產(chǎn)生大量氣泡，溶液顏色沒有變化沒有明顯現(xiàn)象(不反應(yīng))化學(xué)方程式稀鹽酸Fe+2HCl=FeCl?+H?↑2A1+6HC1=2A1Cl?+3H?1稀硫酸Fe+H?SO?=FeSO?+H?↑討論①上述方程式的特點是一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)與另一種化合物，屬于置換反應(yīng)類型②根據(jù)銅與酸不反應(yīng)，鐵反應(yīng)較不劇烈，而鋁反應(yīng)現(xiàn)象最劇烈，可初步推斷，三種金屬的活動性由強到弱依次是：Al>Fe>Cu③Fe與酸反應(yīng)，生成的是氯化亞鐵(FeCl,)、硫酸亞鐵(FeSO?),而不是氯化鐵(FeCl?)、硫酸鐵(Fe?(SO?)?)【要點詮釋】(1)參加反應(yīng)的金屬必須是排在金屬活動性順序氫前面的金屬。(2)酸不能為強氧化性酸：如濃硫酸、硝酸。(3)金屬與酸發(fā)生反應(yīng)后，溶液的質(zhì)量均增加。(4)金屬與酸反應(yīng)都產(chǎn)生氣泡，但快慢有別；都放出熱量，但有多有少；溶液的顏色大多不發(fā)生變化(鐵除外)。3.金屬與某些化合物的溶液反應(yīng)小程序搜索：天浩提優(yōu)資料超全學(xué)習(xí)資料庫3鐵絲浸入硫酸銅溶液鋁絲浸入硫酸亞鐵溶液銅絲浸入硫酸鋁溶液反應(yīng)現(xiàn)象鐵絲表面有光亮的紅色物質(zhì)析出，溶液由藍色變成淺綠色鋁絲表面有黑色物質(zhì)析出，溶液由淺綠色變成無色沒有明顯現(xiàn)象(不反化學(xué)方程式Fe+CuSO?=FeSO?+Cu2A1+3FeSO=Al?(SO?)?+3討論①上述方程式的特點是一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)與另一種化合物，屬于置換反應(yīng)類型②由鋁能置換出鐵，鐵能置換出銅，可推斷三種金屬的活動性由強到弱依次是：Al>Fe>Cu③銅不能與硫酸鋁溶液反應(yīng)，是因為銅的金屬活動性比鋁弱【要點詮釋】(1)只有較活潑的金屬才能把不太活潑的金屬從它的化合物溶液里置換出來。(2)被置換的金屬化合物必須溶于水。(3)鐵與酸或金屬化合物發(fā)生置換反應(yīng)時生成的鐵的化合物中鐵均顯+2價。(4)參加反應(yīng)的金屬不能為鉀鈣鈉。如把鈉放入CuSO?溶液中，發(fā)生的反應(yīng)不是2Na+CuSO?=Na,SO?+Cu,而是2Na+2H?O=2NaOH+H?↑,2NaOH+CuSO?=Cu(OH)?！?Na?SO??！镜湫屠}】類型一、考查金屬材料及其應(yīng)用例1.燈泡里的燈絲用鎢制而不用錫制，主要原因是()A.鎢的導(dǎo)電性好B.鎢的熔點高C.鎢的硬度大D.鎢的密度大【思路點撥】金屬的用途取決于金屬的性質(zhì)，但還要考慮其可行性?！敬鸢浮緽【解析】作為燈泡中的燈絲要具有耐高溫的優(yōu)良性能，因為燈絲在通電時會產(chǎn)生熱量，如果燈絲的熔點低，則燈絲很容易熔斷。鎢和錫都能導(dǎo)電，但鎢的熔點較高?！究偨Y(jié)升華】物質(zhì)的性質(zhì)在很大程度上決定了物質(zhì)的用途。但同時還需考慮如價格、資源以及廢料是否易于回收等其他因素。而物質(zhì)的用途反映了它具有的性質(zhì)。舉一反三：【變式】我省有近百家企業(yè)參與了奧運建設(shè)，產(chǎn)品涉及體育器材、建筑材料、相冊、食品等。下列奧運產(chǎn)品使用的材料屬于金屬材料的是()A.部分書冊使用了再生紙B.場館建設(shè)使用了大量的鋼筋C.部分相冊使用了塑料粒D.部分印刷油墨使用了無毒、可食用級的大豆油墨【答案】B【解析】紙、大豆油墨是天然材料；塑料是合成材料；鋼筋是金屬材料。類型二、考查金屬的化學(xué)性質(zhì)2.將過量鐵粉投入盛有硫酸銅和硫酸鋅混合溶液的燒杯中，充分反應(yīng)后，過濾，留在濾紙上的物質(zhì)【答案】D【解析】根據(jù)金屬活動性順序，鐵沒有鋅活潑，比銅活潑，鐵可以將銅從硫酸銅溶液中置換出來，不能將鋅從硫酸鋅溶液中置換出來。加入的鐵粉是過量的，因此留在濾紙上的固體是鐵和銅?！究偨Y(jié)升華】本題的解題關(guān)鍵是能根據(jù)金屬活動性順序去判斷金屬與鹽溶液能否反應(yīng)。在金屬活動性順序里，位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們化合物的溶液里置換出來。若金屬甲比金屬乙活潑，則甲能從乙的化合物溶液中置換出金屬乙；若甲比乙不活潑，則甲不能從乙的化合物溶液中置換出金屬乙。例3.向一定量的稀硫酸中加入鋅粉至過量，下列圖象合理的是()A.B.A.B.C.D.0【思路點撥】鋅粒和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣，隨著反應(yīng)的進行，酸性溶液變成中性溶液，硫酸鋅和氫氣的質(zhì)量會越來越多直至不再發(fā)生變化?！敬鸢浮緾【解析】A、由于是稀硫酸變成了硫酸鋅溶液，溶液由酸性變成中性，故A錯誤。B、由于是每向溶液中加入65份質(zhì)量的鋅粒只會生成2份質(zhì)量的氫氣擴散出來，所以溶液的質(zhì)量增加.由于硫酸本來就有質(zhì)量，所以開始的質(zhì)量不是零，所以是起點錯誤，不應(yīng)該在原點；故B錯誤。C、隨著反應(yīng)的進行，生成的氫氣會越來越多直至不再增加，故C正確。D、硫酸鋅的質(zhì)量不會一直增加，而應(yīng)該出現(xiàn)一段水平的，故D錯誤；故選C?！究偨Y(jié)升華】本題考查了金屬和酸反應(yīng)時引起的一系列的變化，培養(yǎng)學(xué)生對過程的分析能力和理解能力。例4.為驗證Fe、Cu、Ag三種金屬的活動性是依次減弱的，某化學(xué)興趣小組設(shè)計了如下圖所示的四個實驗。其中不必進行的是()C【思路點撥】金屬活動順序表以H為界限分為H前金屬和H后金屬。判斷金屬活動順序有不同的方法：(1)分別與氧氣反應(yīng)，通過不同現(xiàn)象進行對比，如鎂比鐵活潑：①反應(yīng)條件不同，鎂在空氣中可以直接點燃，鐵絲在純氧中必須通過火柴引燃才能燃燒；②反應(yīng)的劇烈程度不同。(2)金屬與同樣質(zhì)量分數(shù)的鹽酸或稀硫酸反應(yīng)，根據(jù)產(chǎn)生氣泡的速率判斷。(3)金屬與鹽溶液反應(yīng)，根據(jù)是否置換出金屬判斷。【答案】C【解析】根據(jù)A、B實驗的現(xiàn)象可以判斷出Fe排在H的前面，Cu在H的后面；根據(jù)D實驗的現(xiàn)象可以判斷出Cu比Ag活潑，從而可以確定Fe、Cu、Ag三種金屬的活動性是依次減弱的。而C不必進行。小程序搜索：天浩提優(yōu)資料超全學(xué)習(xí)資料庫5【總結(jié)升華】根據(jù)金屬活動性順序可以判斷金屬與酸、金屬與化合物的溶液的反應(yīng)能否發(fā)生，反過來根據(jù)反應(yīng)的現(xiàn)象也可以推斷金屬的活動性。舉一反三：【變式1】將一枚潔凈的鐵釘浸入稀硫酸中，下列敘述正確的是()①鐵釘表面產(chǎn)生氣泡；②液體由無色逐漸變?yōu)闇\綠色；③鐵釘?shù)馁|(zhì)量減輕；④液體的質(zhì)量減輕。A.②③B.①②④C.①②③D.①②③④【答案】C【解析】鐵釘和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，鐵釘逐漸變小，而溶液的質(zhì)量增加?！咀兪?】下列事實可用于判斷X、Y兩種金屬的活動性順序的是()①X能和稀鹽酸反應(yīng)而Y不能；②X能從Y的鹽溶液中置換出Y;③常溫下X能與氧氣反應(yīng)而Y不能；④在化合物中X顯+3價，Y顯+2價A.①②B.①②③C.③④D.①②④【解析】①X能和稀鹽酸反應(yīng)，說明在金屬活動性順序中X位于氫前面，Y不能和稀鹽酸反應(yīng)，說明Y位于氫后面，從而得出金屬活動性X大于Y;②X能從Y的鹽溶液中置換出Y,說明金屬活動性X大于Y;③常溫下X能與氧氣反應(yīng)而Y不能，說明金屬活動性X大于Y;④金屬的活動性與化合價無關(guān)，因此根據(jù)化合價不能判斷X、Y兩種金屬的活動性順序?！咀兪?】某學(xué)生為了驗證鐵、鋅、銅三種金屬的活動性順序，設(shè)計了四種方案：①將Zn、Cu分別加入到FeSO?溶液中②將Zn、Cu分別加入到ZnSO?溶液中③將Zn分別加入到FeSO、CuSO?溶液中④將Fe分溶液中,你認為可行的方案是()A.①或④B.①或②C.②或③D.③或④【答案】A【解析】本題考查金屬活動性順序的應(yīng)用。①將Zn、Cu分