2020版高考一轮复习化学通用版学案：第三章第5课时　归纳拓展——金属单质的共性归纳 6页

第5课时　系统归纳——金属单质的共性归纳 知识点一　金属的通性及合金材料 ‎1．金属的结构特征 ‎(1)金属元素在元素周期表中的位置 在元素周期表中，没有金属元素的族是ⅦA族和0族，全部为金属元素的族是ⅡA族、全部副族(ⅠB～ⅦB)和Ⅷ族。‎ ‎(2)金属元素原子的最外层电子数一般小于。‎ ‎2．金属的物理性质 ‎(1)金属的物理通性 ‎①通常情况下，除外，其余金属都是固态。‎ ‎②有金属光泽，不透明。‎ ‎③有导热性和导电性。‎ ‎④有延展性。 ‎ ‎(2)物理性质特殊的金属示例 有颜色的金属 紫红色Cu、黄色Au 常温下呈液态的金属 Hg 密度最小的金属 Li 硬度最大的金属 Cr 熔点最高的金属 W 地壳中含量最高的金属 Al ‎3．金属的化学性质 金属活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)‎ Cu Hg Ag Pt ‎ Au 单质还原性 强―→弱 离子氧化性 弱―→强 与O2化合 常温下易被氧化 常温下被缓慢氧化 加热时被氧化 不能被氧化 置换水中H＋‎ 常温能置换 加热时能置换 不能置换 置换酸中H＋‎ 能置换 不能置换 与盐溶液反应 先与水反应 左边的金属可置换出右边的金属 自然界中存在状态 化合态(陨石中含铁单质)‎ 少量游离态，主要为化合态 游离态 ‎[提醒]　金属活动性顺序中存在“一强一弱”规律。金属单质的还原性越弱，对应阳离子的氧化性越强，即常见离子的氧化性由强到弱的顺序是Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋。(注意Fe3＋、Fe2＋的位置)‎ ‎4．合金 ‎(1)概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。‎ ‎(2)特性：合金具有不同于各成分金属的物理、化学或机械性能。‎ ‎①熔点：一般比它的各成分金属的；‎ ‎②硬度和强度：一般比它的各成分金属的。‎ ‎[提醒]　①常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体。‎ ‎②合金的物理性质相对于各成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。‎ ‎5．常见的金属材料 ‎(1)金属材料 黑色金属材料 有色金属材料 铁、铬、锰以及它们的合金 除黑色金属以外的其他金属及其合金 ‎(2)重要的黑色金属材料——钢 碳素钢 低碳钢 韧性、焊接性好，强度低，用于制钢板、钢丝等 中碳钢 强度高，韧性及加工性好，用于制钢轨、车轮等 高碳钢 硬而脆，热处理后弹性好，用于制器械、弹簧等 合金钢 具有各种不同的优良性能，用于制不锈钢及各种特种钢 ‎(3)几种有色金属材料 铝及铝合金 铝 性能 良好的延展性和导电性 用途 制导线 铝合金 性能 密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉 用途 主要用于建筑业、容器和包装业、交通运输业、电子行业等 铜 性能 良好的导电性和导热性 铜及铜合金 用途 主要用于电器和电子工业、建筑业 铜合金 青铜是我国使用最早的合金，常见的还有黄铜和白铜 ‎[对点训练]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性(×)‎ ‎(2)金属元素的单质在常温下均为固体(×)‎ ‎(3)金属元素在不同化合物中化合价均相同(×)‎ ‎(4)大多数金属元素的单质为电的良导体(√)‎ ‎(5)铝合金的熔点比纯铝的高(×)‎ ‎(6)合金材料中不可能含有非金属元素(×)‎ ‎(7)地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金(√)‎ ‎(8)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属(×)‎ ‎(9)合金中的金属元素都是以化合态形式存在(×)‎ ‎(10)合金的硬度一般大于它的纯金属成分，而熔点一般低于它的成分金属(√)‎ ‎2．金属单质具有的通性是(　　)‎ A．硬度大 B．熔、沸点较低 C．质软 D．具有金属光泽、导电、导热、有延展性 解析：选D　由金属的物理性质可知，大多数金属具有金属光泽，在常温下除汞外，金属都是固体，具有良好的导电性、导热性和延展性，多数金属密度和硬度较大，熔点和沸点较高，但有的金属质软，熔、沸点较低，如金属钠。‎ ‎3．要验证Mg、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，可选用下列哪组物质进行实验(　　)‎ A．Cu、FeCl2溶液、MgCl2溶液 B．Fe、Cu、MgCl2溶液 C．Mg、CuO、FeSO4溶液 D．Fe、CuSO4溶液、MgCl2溶液 解析：选D　铜与FeCl2溶液、MgCl2溶液都不反应，无法证明，A错误；Fe、Cu和MgCl2溶液都不反应，无法证明，B错误；Mg与FeSO4溶液能反应，能说明镁的活动性比铁强，无法证明铁与铜的活动性以及镁和铜的活动性强弱，C错误；Fe可以和CuSO4溶液反应置换出铜，证明铁比铜活泼，不能和MgCl2溶液反应，证明镁比铁活泼，D正确。‎ ‎4．“拟晶”(quasicrystal)是一种具有凸多面体规则外形但不同于晶体的固态物质。‎ Al65Cu23Fe12是二十世纪发现的几百种拟晶之一，具有合金的某些优良物理性能。下列有关这种拟晶的说法正确的是(　　)‎ A．无法确定Al65Cu23Fe12中三种金属的化合价 B．Al65Cu23Fe12的硬度小于金属铁 C．Al65Cu23Fe12不可用作长期浸泡在海水中的材料 D．1 mol Al65Cu23Fe12溶于过量的硝酸时共失去265 mol电子 解析：选C　A项，拟晶Al65Cu23Fe12是由三种金属元素组成，由于金属无负价，根据化合价代数和为0的原则，三种金属的化合价均可视作零价；B项，拟晶具有合金的某些优良物理性能，合金的硬度一般比各成分金属大；C项，Al65Cu23Fe12与海水可以构成原电池，会加速金属的腐蚀，因此不可用作长期浸泡在海水中的材料；D项，溶于过量硝酸时，Al与Fe均变为＋3价，Cu变为＋2价，故1 mol Al65Cu23Fe12失电子为65 mol×3＋23 mol×2＋12 mol×3＝277 mol。‎ 知识点二　金属冶炼的一般方法 ‎1．金属冶炼的实质 金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即：Mn＋＋ne－===M(写反应通式，用M表示金属)。‎ ‎2．金属冶炼的一般步骤 ‎3．金属冶炼的方法(用化学方程式表示)‎ ‎[提醒]　①冶炼Mg时电解熔融MgCl2而不电解MgO，原因是MgO的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本。‎ ‎②冶炼Al时只能电解熔融Al2O3而不能电解AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电；加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。‎ ‎③用热还原法得到的铜还要经过电解精炼才能得到精铜。‎ ‎4．铝热反应 实验装置 实验现象 ‎①镁带剧烈燃烧，放出一定的热，并发出耀眼的白光，氧化铁和铝粉在较高温度下发生剧烈反应；‎ ‎②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验结论 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3‎ 原理应用 ‎①制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属，如铬、锰、钨等；‎ ‎②金属焊接，如野外焊接钢轨等 ‎[提醒]　①利用铝热反应只能冶炼活泼性比Al弱的金属，如Al与MgO不能发生铝热反应。‎ ‎②用H2还原法冶炼得到的金属，纯度高，但成本也高；用CO和C还原法冶炼得到的金属，纯度低，冶炼成本也低；用铝热法可以冶炼熔点较高、难以冶炼的金属，但成本较高。‎ ‎[对点训练]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂(×)‎ ‎(2)用金属钠在高温下还原TiCl4可制取金属钛(√)‎ ‎(3)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高(×)‎ ‎(4)用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜(×)‎ ‎(5)电解氯化镁溶液制取金属镁(×)‎ ‎(6)用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物(√)‎ ‎2．明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定，毁罐取出……即倭铅也”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是(　　)‎ A．倭铅是指金属锌和铅的混合物 B．煤炭中起作用的主要成分是C C．冶炼Zn的过程中有氧化还原反应发生 D．该冶炼锌的方法属于热还原法 解析：选A　A项，由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物；B项，反应中C 作还原剂，则煤炭中起作用的主要成分是C；C项，碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳，有氧化还原反应发生；D项，该反应是利用碳还原碳酸锌生成锌单质，属于热还原法。‎ ‎3．工业上以铝土矿(主要成分Al2O3·3H2O)为原料生产铝，主要包括下列过程：‎ ⅰ.将粉碎、筛选、湿磨后的铝土矿浸泡在氢氧化钠溶液中，过滤；‎ ⅱ.通入过量二氧化碳使ⅰ所得滤液中析出氢氧化铝固体，过滤；‎ ⅲ.使ⅱ中所得氢氧化铝脱水生成氧化铝；‎ ⅳ.电解熔融氧化铝生成铝。‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．过程ⅰ说明氧化铝具有酸性氧化物的性质 B．过程ⅱ说明碳酸的酸性比氢氧化铝的酸性弱 C．过程ⅲ发生的反应类型属于氧化还原反应 D．过程ⅳ也可以用加热法代替电解法冶炼铝 解析：选A　Al2O3与NaOH(碱)反应生成NaAlO2(盐)与水，具有酸性氧化物的性质，A正确；过量CO2与NaAlO2生成Al(OH)3固体，所以H2CO3的酸性强于Al(OH)3，B错误；Al(OH)3分解生成Al2O3和水，是非氧化还原反应，C错误；适合用电解法冶炼的金属为活泼金属，常见的有Na、Mg、Al等，Al是活泼金属不能用加热法，D错误。‎