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- 2021-11-10 发布
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第
10
课时
金属的性质和利用
第
5
章 金属的冶炼与利用
【
考试要求
】
1.
了解金属的物理特征。
(B)
2.
认识常见金属的主要化学性质。
(B)
3.
知道在金属中加入其他元素可以改变金属材料的性能。
(A)
4.
知道生铁和钢等重要合金。
(A)
5.
认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。
(B)
6.
能用金属活动性顺序对有关的置换反应进行判断。
(C)
7.
能用金属活动性顺序解释日常生活中的一些化学现象。
(C)
8.
初步认识常见的置换反应。
(A)
考点一 金属的物理性质与用途
1.
金属的物理性质
:
颜色有金属光泽
,
常温下大多为
态
(
汞为液态
);
不同金属的密度、熔点、硬度不同。有良好的
性、
性和
性。
2.
用途
:
用作导线、饰品、炊具、灯丝等。
固
导电
导热
延展
易错判断
(1)
在常温下
,
所有金属都是银白色固体
(
)
(2)
户外架空的高压线使用金属铜
(
)
×
×
考点二 金属的化学性质
1.
与氧气反应
金属
现象
化学方程式
铁
铁丝在氧气中剧烈燃烧
,
,
放出大量的热
,
生成
色固体
铝
在
空气中加热铝片
,
铝片表面
,
失去金属光泽
铜
在
空气中加热铜丝
,
铜丝表面
有
色固体生成
火星四射
黑
变暗
黑
3Fe+2O
2
Fe
3
O
4
4Al+3O
2
2Al
2
O
3
2Cu+O
2
2CuO
2.
与酸
(
如稀盐酸
)
反应
条件
:
金属活动性顺序表中氢前金属、稀酸。
金属
现象
化学方程式
镁
迅速反应
,
产生大量气泡
铝
较迅速反应
,
产生大量气泡
锌
反应速率较快
,
产生大量气泡
Mg+2HCl MgCl
2
+H
2
↑
2Al+6HCl 2AlCl
3
+3H
2
↑
Zn+2HCl ZnCl
2
+H
2
↑
(续表)
金属
现象
化学方程式
铁
反应速率较慢
,
产生大量气泡
,
溶液变成
色
浅绿
Fe+2HCl FeCl
2
+H
2
↑
3.
与盐溶液反应
条件
:
前换后
,K
、
Ca
、
Na
除外
;
盐可溶。
现象
化学方程式
铁与硫
酸铜溶液
有
色固体析出
,
溶液由
色变成
色
铜与硝
酸银溶液
有
色固体析出
,
溶液由
色变成
色
红
Fe+CuSO
4
FeSO
4
+Cu
蓝
浅绿
银白
无
蓝
Cu+2AgNO
3
Cu(NO
3
)
2
+2Ag
易错判断
(1)
铝具有良好的抗腐蚀性是因为铝很难与氧气发生反应
(
)
(2)
铁丝在氧气中燃烧生成黑色的氧化铁
(
)
(3)
铁与稀盐酸反应生成黄色的氯化铁溶液
(
)
(4)
“曾青得铁则化为铜”可以用铁与硫酸铜溶液反应表示
,
反应后溶液质量变大
(
)
×
×
×
×
考点三 金属活动性顺序及其应用
1.
常见金属在溶液中的活动性顺序
2.
应用
(1)
在金属活动性顺序表中
,
金属的位置越靠前
,
它的活动性就越
。
(2)
在金属活动性顺序表中
,
位于
前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。
(3)
在金属活动性顺序表中
,
位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的
里置换出来。
强
氢
溶液
考点四 金属材料
1.
金属材料包括
和
。
2.
合金
(1)
定义
:
由一种金属跟其他
(
或
)
熔合形成的有
的物质。
(2)
特性
:
硬度一般比各成分金属
,
熔点一般比各成分金属
,
所以合金比纯金属具有更广泛的用途。
(3)
常见的合金
:
生铁、钢都是铁的合金
,
其主要成分都是铁
,
不同点是含碳量不同。生铁的含碳量为
2%~4.3%,
钢的含碳量为
0.03%~2%
。
纯金属
合金
金属
非金属
金属特性
大
低
易错判断
(1)
合金一定是混合物
(
)
(2)
将生铁放入足量的稀盐酸中
,
固体完全溶解
,
生成浅绿色溶液
(
)
√
×
考点五 置换反应
由一种
跟一种
作用生成另一种
和另一种
的反应叫置换反应。置换反应可用符号表示为
A+BC
→
B+AC,
可简记为“单换单”。
单质
化合物
单质
化合物
化学方程式网络构建
图
10-1
(
答案不唯一
,
合理即可
)
①
;
②
;
③
;
④
;
⑤
;
⑥
;
⑦
。
Fe
2
O
3
+3CO 2Fe+3CO
2
3Fe+2O
2
Fe
3
O
4
Fe+H
2
SO
4
FeSO
4
+H
2
↑
(
或
Fe+CuSO
4
FeSO
4
+Cu)
Fe+2HCl FeCl
2
+H
2
↑
Fe+CuSO
4
FeSO
4
+Cu
2Cu+O
2
2CuO
Cu+2AgNO
3
Cu(NO
3
)
2
+2Ag
对点演练
1.
食品包装中经常用到铝箔。铝块能压制成铝箔是因为铝具有良好的
(
)
A.
导电性
B.
导热性
C.
延展性
D.
抗腐蚀性
题组
1
金属的物理性质与用途
C
2.
铁、铝、铜是日常生活中使用最广泛的金属。
(1)
上述三种金属中
,
地壳中含量最多的金属元素是
(
填元素符号
),
人类最晚大规模使用的是铝
,
原因是
(
填序号
)
。
A.
铝的抗腐蚀性差
B.
铝的金属活动性强
C.
铝的价格便宜
Al
B
2.
铁、铝、铜是日常生活中使用最广泛的金属。
(2)
常温下一些金属的物理性质数据如下
:
①
上表中
,
密度最大的金属是
。
②
用金属铁制钉子而不用金属铝
,
原因是
。
铅
金属单质
铜
铝
锌
铁
铅
导电性
(
以
银的
导电性
为
100
作标准
)
99
61
27
17
7.9
密度
/(
g
·
cm
-3
)
8.92
2.70
7.14
7.86
11.3
熔点
/℃
1 083
660
419
1 535
328
硬度
(
以
金刚石
的硬度
为
10
作标准
)
2.5~3
2~2.9
2.5
4~5
1.5
铁的硬度大
3.
下列有关说法正确的是
(
)
A.
光亮的铜丝放入稀硫酸中
,
溶液变为蓝色
,
产生大量气泡
B.
将打磨好的铜丝在酒精灯上加热
,
铜丝表面由黑色变红色
C.
将铜片放入硝酸银溶液
,
溶液由无色变为蓝色
D.
将铁钉加入到稀硫酸中
,
溶液由无色变为黄色
题组
2
金属的化学性质
C
4.
我国早在古代
,
就有“曾青得铁则化为铜”的记载
,
意思是可溶性铜的化合物与铁发生反应
,
得到单质铜。例如
,CuSO
4
+Fe Cu+FeSO
4
。
(1)CuSO
4
中硫元素的化合价为
,
其溶液颜色为
。
(2)
该反应的基本反应类型为
。
(3)
除去
ZnSO
4
溶液中少量
CuSO
4
杂质
,
下列试剂中最好的是
。
A.NaOH
溶液
B.Fe
C.CuO
D.Zn
+6
蓝色
置换反应
D
5.
人们常说的“五金”是指
:
金、银、铜、铁、锡。
(1)
“真金不怕火炼”是指金即使在高温下也不与
反应。
(2)
黄铜片
(
铜锌合金
)
和铜片相互刻划
,
在铜片上留下刻痕
,
说明黄铜片的硬度比铜片的硬度
(
填“大”或“小”
)
。
(3)
铁制容器不能用来盛放农药波尔多液
(
主要成分是硫酸铜和氢氧化钙
),
用化学方程式表示其原因
:
。
氧气
大
Fe+CuSO
4
Cu+FeSO
4
6.
下列金属中
,
不能与稀硫酸反应生成
H
2
的是
(
)
A.Al B.Zn C.Ag D.Fe
题组
3
金属活动性顺序及其应用
C
7.
晓晓的妈妈买了一条黄金项链
,
晓晓想通过实验探究这条黄金项链是否为锌铜合金制成的仿制品
,
她不能选用的试剂是
(
)
A.H
2
SO
4
溶液
B.AlCl
3
溶液
C.CuCl
2
溶液
D.AgNO
3
溶液
B
8.
现有
X
、
Y
两种金属
,
分别把它们插入到
Cu(NO
3
)
2
溶液中
,
一段时间后
,
在
X
表面有红色固体析出
,
在
Y
表面无明显变化
,
则上述金属的活动性顺序是
(
)
A.X>Y>Cu
B.Y>Cu>X
C.Cu>X>Y
D.X>Cu>Y
[
答案
] D
[
解析
]
在金属活动性顺序表中
,
排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来。分别把
X
、
Y
两种金属插入到
Cu(NO
3
)
2
溶液中
,
一段时间后
,
在
X
表面有红色固体析出
,
在
Y
表面无明显变化
,
说明
X
的活动性比铜强
,Y
的活动性比铜弱
,
所以这三种金属的活动性顺序是
X>Cu>Y
。
9.
下列物质中不属于合金的是
(
)
A.
玻璃钢
B.
黄铜
C.
生铁
D.
硬铝
题组
4
金属材料
[
答案
]A
[
解析
]
玻璃钢是玻璃纤维与有机高分子材料复合而成的一种特殊材料
,
属于复合材料。
10.
有关合金的说法错误的是
(
)
A.
钢是一种化合物
B.
黄铜的硬度比纯铜的硬度大
C.
生铁是一种铁的合金
D.
焊锡的熔点比纯锡的熔点低
[
答案
]A
[
解析
]
钢是铁的合金
,
含有碳等其他物质
,
属于混合物。
11.
金属材料广泛应用于生产生活中。
(1)
生铁和钢都是铁的合金
,
合金的硬度一般比各成分金属
。
(2)
厨房中的下列物品所使用的主要材料属于金属材料的是
。
A.
陶瓷碗
B.
不锈钢炊具
C.
橡胶手套
D.
铜制水龙头
(3)
西汉
《
淮南万毕术
》
中记载有“曾青得铁则化为铜”
,
曾青指的是硫酸铜溶液
,
该反应的化学反应方程式为
。
(4)
工业炼铁的主要设备是高炉
,
写出高炉中一氧化碳跟氧化铁在高温下反应的化学方程式
:
。
大
BD
Fe+CuSO
4
FeSO
4
+Cu
3CO+Fe
2
O
3
2Fe+3CO
2
A
12.
明代宋应星所著的
《
天工开物
》
中记载了炼锡方法
,
用化学方程式可表示为
2C+SnO
2
Sn+2CO
↑
,
该反应属于
(
)
A.
置换反应
B.
分解反应
C.
化合反应
D.
复分解反应
题组
5
置换反应
考向一 金属的性质与用途
(
6
年
4
考)
1.
[2017
·
徐州
]
国产大飞机
C919
机壳采用了先进的铝锂合金材料。已知金属锂
(Li)
的活动性比铝强。下列有关说法错误的是
(
)
A.
铝锂合金硬度大、密度小
B.
铝在空气中表面会形成致密的氧化膜
C.
锂能与盐酸反应
,
放出热量、生成氢气
D.
锂能与氧气反应
,
生成的
Li
2
O
中
Li
显
+2
价
[
答案
]D
[
解析
]
锂的活动性比铝强
,
因此锂也能与酸反应
,
且活泼金属与盐酸反应都放热、生成氢气
; Li
2
O
中氧元素的化合价为
-2,
根据化合物中各元素化合价代数和为零的原则
,
可知锂元素的化合价为
+1
。
2.
[2019
·
徐州树人中学二模
]
基于证据的推理是化学学习的核心素养之一。下列有关铁的说法正确的是
(
)
A.
铁能和稀盐酸反应
,
生铁能被稀盐酸完全溶解
B.
铝的金属活动性比铁强
,
铝的抗腐蚀性能比铁差
C.
铁的金属活动性比铜强
,
不能用铁制容器配制含硫酸铜的波尔多液
D.
置换反应有单质生成
,
实验室模拟炼铁的反应是置换反应
[
答案
]C
[
解析
]
生铁中含有不能与稀盐酸反应的碳等物质
,
故生铁不能被稀盐酸完全溶解
;
在空气中
,
铝能通过缓慢氧化生成致密氧化膜
,
阻碍反应进行
,
而铁锈蚀生成的是疏松多孔的铁锈
,
故铝的抗腐蚀能力比铁强
;
铁能与硫酸铜溶液反应
,
故不能用铁制容器配制波尔多液
;
实验室模拟炼铁是用一氧化碳与铁的氧化物反应
,
没有单质参加
,
不属于置换反应。
3.
[2014
·
徐州
]
金属及其制品是现代生活中常见的材料
,
请回答下列问题。
(1)
铁和铝都可以制作炊具
,
主要利用了它们的
性。
导热
3.
[2014
·
徐州
]
金属及其制品是现代生活中常见的材料
,
请回答下列问题。
(2)
金属锌可以提取
AgNO
3
废水中的银
,
这是因为锌的活动性比银
。
[
答案
]
(2)
强
[
解析
]
(2)
根据金属与金属盐溶液反应的条件
,
可知锌的活动性比银强。
3.
[2014
·
徐州
]
金属及其制品是现代生活中常见的材料
,
请回答下列问题。
(3)
将生铁加入足量稀盐酸中
,
充分反应后得到浅绿色溶液
,
该溶液中含有的金属离子主要是
(
写离子符号
),
溶液底部残留的黑色不溶物主要是
。
[
答案
]
(3)Fe
2+
碳
[
解析
]
(3)
根据溶液的颜色为浅绿色
,
可知该金属离子为
Fe
2+
;
生铁中的碳等物质不能与稀盐酸反应
,
因此残留的黑色不溶物主要是碳。
4.
[2018
·
徐州六县一模节选
]
金属及其化合物在生活生产中有重要的应用
,
请回答下列问题。
(1)
工业上利用铝热反应焊接钢轨间的缝隙
,
焊接时人们常将铝粉与氧化铁混合在高温下反应
,
置换出的铁以熔融态形式流入铁轨的缝隙。该反应的化学方程式为
。
(2)
钛具有熔点高、密度小、抗腐蚀性强、与人体相容性好等优点被广泛地应用
,
称为“未来金属”。下列有关金属钛的用途不切实际的是
。
①
作保险丝
②
作人造骨头
③
制造炊具
④
制作轮船外壳
2Al+Fe
2
O
3
2Fe+Al
2
O
3
①③
5.
拓展
[2018
·
重庆
A]
常温下向一定质量的稀盐酸中逐渐加入镁条
,
充分反应
(
忽略挥发
)
。下列图像正确的是
(
)
A.①② B.②③
C.①④ D.②④
图
10-2
[
答案
]C
[
解析
]
镁和稀盐酸反应生成氯化镁和氢气
,
由化学方程式可知
,
每
24
份质量的镁能置换出
2
份质量的氢气
,
所以反应后所得的氯化镁溶液质量大于反应前的稀盐酸质量
,
随着反应的进行
,
溶液质量逐渐增加
,
当盐酸完全反应时
,
溶液质量不再改变
,
图①正确
;
镁和稀盐酸反应是放热反应
,
随着反应的进行
,
溶液温度逐渐升高
,
当盐酸完全反应后
,
溶液温度会逐渐降回到原温度
,
图②错误
;
随着镁条的质量增加
,
反应生成氢气质量逐渐增加
,
当盐酸完全反应时
,
增加镁条的质量
,
氢气质量不再增加
,
图③错误
;
化学反应前后元素的种类和质量均不变
,
随着镁条质量的增加
,
溶液中氯元素质量不变
,
图④正确。
考向二 金属活动性顺序
(
6
年
4
考)
6.
[2019
·
徐州市区二模
]
把铁粉和铜粉的混合物放入硝酸银溶液中
,
充分反应后容器底部有固体。下列说法正确的是
(
)
A.
反应后溶液中可能含有
Fe
2+
B.
反应后溶液中一定有
Fe
2+
和
Cu
2+
C.
剩余固体肯定含有银
D.
剩余固体肯定含银和铜
7.
[2015
·
徐州节选
]
(1)
考古人员在发掘出来的文物中
,
发现金手镯完好无损
,
铜镜面有少量铜锈
,
铁器表面则锈迹斑斑。根据以上现象
,
你能得到的结论是
。
[
答案
]
(1)
三种金属的活动性顺序是铁
>
铜
>
金
[
解析
]
(1)
金属活动性越强
,
越容易与氧气反应而生锈
,
因此通过金属表面锈迹的多少
,
可判断三种金属的活动性顺序。
7.
[2015
·
徐州节选
]
(2)
请你设计一个实验方案
,
比较铝、铁、铜的金属活动性强弱
:
。
[
答案
]
(2)
将相同质量的片状铝、铁、铜分别加入相同质量和浓度的稀盐酸中
,
观察到铝、铁能与稀盐酸反应且有气泡生成
,
铝反应比铁剧烈
,
铜不与稀盐酸反应
,
因此可判断金属活动性顺序为铝
>
铁
>
铜
[
解析
]
(2)
比较铝、铁、铜的金属活动性强弱时
,
可以对比铝片、铁片和铜片跟相同浓度稀盐酸的反应速率
,
从而判断三种金属的活动性强弱。
8.
[2018
·
徐州树德二模
]
在氯化铁溶液中
,
加入适量铜
,
已知氯化铁能和铜反应生成氯化铜和氯化亚铁。向上述反应后的溶液中加入过量的锌粉
,
发生的反应所属基本类型是
,
充分反应后过滤
,
则滤纸上一定留有的固体是
,
滤液中的溶质是
。
[
答案
]
置换反应
Zn
、
Fe
、
Cu
ZnCl
2
[
解析
]
由于锌、铁、铜的活动性依次减弱
,
所以锌先和氯化铜反应
,
当氯化铜反应完后
,
剩余的锌再与氯化亚铁反应
,
由于锌过量
,
所以滤出的固体是锌、铁和铜
,
而滤液中的溶质只有氯化锌。
9.
拓展
[2019
·
临沂
]
某同学为了探究相关金属的化学性质
,
做了下列实验
:
请回答下列问题。
(1)A
试管中实验现象是
。
图
10-3
[
答案
]
(1)
锌片上附着一层红色的物质
,
溶液由蓝色变为无色
[
解析
]
(1)
锌的活动性比铜强
,
故锌能和硝酸铜反应
,
生成铜和硝酸锌
,
现象为锌片上附着一层红色的物质
,
溶液由蓝色变为无色。
9.
拓展
[2019
·
临沂
]
某同学为了探究相关金属的化学性质
,
做了下列实验
:
请回答下列问题。
(2)
只通过
A
和
B
实验尚不能证明铜、银两种金属的活动性强弱
,
需补充一个实验来证明
,
补充实验所用试剂合理的是
。
A.Cu
、
Ag
、稀盐酸
B.Cu
、
AgNO
3
溶液
图
10-3
[
答案
] (2)B
[
解析
]
(2)
通过实验
A
可知锌的活动性比铜强
,
通过实验
B
可知锌的活动性比银强
,
还需要证明铜和银的活动性强弱关系
,Cu
、
Ag
与稀盐酸均不能反应
,
故无法证明
,Cu
可与
AgNO
3
溶液反应
,
可以证明铜的活动性比银强。
9.
拓展
[2019
·
临沂
]
某同学为了探究相关金属的化学性质
,
做了下列实验
:
请回答下列问题。
(3)
实验
C
中物质充分反应后
,
某同学对试管中固体的成分提出以下四种猜想
:
A.Zn
、
Cu
、
Ag
B.Zn
、
Cu
C.Cu
、
Ag D.Ag
这四种猜想中明显不合理的是
(
填序号
)
。
图
10-3
[
答案
] (3)B
[
解析
]
(3)
锌片放入硝酸铜和硝酸银的混合溶液中
,
先进行的是锌和硝酸银的反应
,
硝酸银完全反应后
,
再进行锌和硝酸铜的反应。故若锌过量
,
得到的金属为锌、银、铜
;
若锌和硝酸铜、硝酸银恰好完全反应
,
得到的金属是铜和银
;
此反应的过程中一定有银析出。
10.
拓展
[2019
·
大庆改编
]
某化学兴趣小组的同学想从含有硫酸铝、硫酸铜的废液中回收金属铜
,
设计流程如下
:
根据要求回答问题。
(1)
过滤操作中用到的主要玻璃仪器有
。
图
10-4
[
答案
]
(1)
漏斗、烧杯、玻璃棒
[
解析
]
(1)
过滤操作中用到的玻璃仪器主要有漏斗、烧杯、玻璃棒。
10.
拓展
[2019
·
大庆改编
]
某化学兴趣小组的同学想从含有硫酸铝、硫酸铜的废液中回收金属铜
,
设计流程如下
:
根据要求回答问题。
(2)Ⅰ
中有关反应的化学方程式为
。
图
10-4
[
答案
]
(2)Fe+CuSO
4
Cu+FeSO
4
[
解析
]
(2)
向含有硫酸铜和硫酸铝的溶液中加入足量的铁粉
,
铝的活动性比铁强
,
铁的活动性比铜强
,
故发生的是硫酸铜和铁的反应。
10.
拓展
[2019
·
大庆改编
]
某化学兴趣小组的同学想从含有硫酸铝、硫酸铜的废液中回收金属铜
,
设计流程如下
:
根据要求回答问题。
(3)
溶液
B
中所含有的溶质是
;
固体
A
的成分是
。
(
均填化学式
)
图
10-4
[
答案
]
(3)Al
2
(SO
4
)
3
、
FeSO
4
Cu
、
Fe
[
解析
]
(3)
因为硫酸铝不反应
,
故滤液中一定有硫酸铝
,
铁是过量的
,
因此和硫酸铜反应后有剩余
,
故固体
A
中有生成的铜和过量的铁
,
溶液
B
中有生成的硫酸亚铁和未反应的硫酸铝。
10.
拓展
[2019
·
大庆改编
]
某化学兴趣小组的同学想从含有硫酸铝、硫酸铜的废液中回收金属铜
,
设计流程如下
:
根据要求回答问题。
(4)Ⅱ
中加入过量的稀硫酸的目的是
。
图
10-4
[
答案
]
(4)
使混合物中的铁完全反应
,
得到纯净的铜
[
解析
]
(4)Ⅱ
中加入过量的稀硫酸的目的是将过量的铁完全除去。
【
技法点拨
】
比较三种金属活动性时
,
通常采用以下两种方法
:(1)
用活动性最强的金属、活动性居中的金属盐溶液、活动性最弱的金属
,
即“两金夹一盐”
;(2)
用活动性最强的金属盐溶液、活动性居中的金属、活动性最弱的金属盐溶液
,
即“两盐夹一金”。如果三种金属中
,
有两种金属能与稀盐酸反应
,
还可用规格大小相同的金属片与稀盐酸反应
,
通过比较反应速率来判断金属活动性。