九年级化学下册第八单元金属和金属材料复习教案新版新人教版doc.docx
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九年级化学下册第八单元金属和金属材料复习教案新版新人教版doc
金属和金属材料
1.了解金属的物理性质,知道金属的用途.
2.掌握金属的化学性质,能够运用金属活动性顺序判断反应能否发生.
3.了解炼铁的原理和金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法.
4.会根据化学方程式进行含杂质物质的有关计算.
通过比较学习,培养学生获取信息和处理信息的能力,并构建出与金属材料相关联的知
识体系.
通过对我国古代炼铁的介绍,激发学生的爱国热情;通过对废弃金属对环境的污染介绍,
让学生树立环保意识;通过对矿物可开采年限的介绍,教育学生要懂得保护金属资源.
【重点】
金属的化学性质,铁的冶炼.
【难点】
引导学生主动参与科学探究的过程和方法等方面的教学中.
金
专题一金属材料
1.金属材料:
纯金属(90多种);合金(几千种).
2.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.一般来说,合金的熔点比各成分金属低,硬度比各成分金属大,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多种因素.常见合金如下表:
合金
铁的合金铜合金
生铁钢黄铜青铜
焊锡钛合金形状记忆合金
成分
含碳量
2%~4.3%
含碳量
0.03%~2%
铜锌
合金
铜锡
合金
锡铅
合金
——钛镍合金
备注
不锈钢:
含铬、镍的钢具有
良好的抗腐蚀性能
紫铜为纯铜熔点低
熔点高、
密度小、
加热后形状复
原
2
2
可塑性
好、易于
加工、机
械性能好
3.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,利用反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来,3CO+Fe2O32Fe
+3CO2.
(2)一氧化碳还原氧化铁的实验:
①装置图:
见下图.
②实验主要现象:
红色粉末变为黑色,澄清的石灰水变浑浊,尾气点燃产生蓝色火焰.
③实验注意事项:
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;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倒吸;尾气中含有一氧化
碳,一氧化碳有毒,所以尾气要处理,直接排放会污染空气;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.
(3)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).
②防止铁制品生锈的措施:
保持铁制品表面的清洁、干燥;表面涂保护膜,如涂油、刷漆、
电镀、烤蓝等;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锈蚀,
因而铁锈应及时除去.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.
4.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)寻找金属的代用品.
5.含有杂质的化学计算
据化学方程式计算时,不论是反应物还是生成物,代入化学方程式计算的都必须是纯净
物的质量.但在金属冶炼等实际生产过程中,所用原料或产物一般都含有杂质,因此在实际生
产中计算用料和产量时需要考虑杂质问题.
通常认为杂质不参加反应,可以利用下列公式将不纯物质的质量转化成纯净物的质量:
纯净物的质量分数(纯度)=纯净物的质量/混合物的质量×100%;纯净物的质量=混合
物的质量×纯净物的质量分数;纯度=1-杂质的质量分数.
在冶铁的计算中,一般涉及四种物质:
铁、生铁、氧化铁(或四氧化三铁)、铁矿石.铁与
氧化铁(或四氧化三铁)是纯净物,能直接代入化学方程式计算,而生铁、铁矿石属于混合物,
不能直接代入化学方程式计算.生铁中主要含铁,铁矿石是冶铁的原料,含铁的氧化物主要是
氧化铁或四氧化三铁,计算的主线是:
生铁——铁——氧化铁(或四氧化三铁)——铁矿
石.
3
【专题分析】
金属与金属矿物是一级主题身边的化学物质中的一个二级主题,在每年的中考中都有它
的身影,如选择、填空、探究、计算等.包含了金属材料的种类及对环境的影响、合金、金属
的锈蚀、金属的性质及用途、金属的活动性及比较、金属在自然界的存在、金属的冶炼等多
个重要知识点.
由于金属材料和日常生活、工业生产实际联系密切,命题方向集中在金属材料在生活中
的应用、金属的化学性质、金属资源的利用与保护等几个方面.主要考查同学们运用所学知
识解决实际问题的能力.随着时代的发展,各种新金属材料的不断问世,结合所学知识考查
“新金属”的试题已成为中考的趋势.金属和金属材料属于一类常见的重要化学物质.作为初
中化学新课程的核心内容之一,是中考命题所关注的重要素材之一,也是中考化学的必考点
和热点.
考查形式:
中考中的考查形式灵活多变,多以生活应用型、正误判断型、信息给予型、性
质探究型、图像型、计算型等形式考查.通常以选择题、填空题的形式考查金属材料的分类
和应用实例.以计算题的形式考查含有杂质的化学计算.以实验设计、实验探究题的形式考查
金属锈蚀的条件等.
(重庆中考)钛合金是生产链条钢、锚链钢等的重要原料.如果要比较钛(Ti)和铁
的金属活动性顺序,以下方法不能达到目的的是()
A.查阅初中化学课本上的金属活动性顺序
B.利用金属钛和FeCl2溶液进行实验
C.利用金属铁和TiSO4溶液进行实验
D.利用金属钛、金属铁与稀硫酸进行实验
〔解析〕A.课本上的金属活动性顺序中,不包含钛,不能达到目的.B.利用金属钛和
FeCl2溶液进行实验,根据反应是否能发生,能比较钛和铁的金属活动性顺序,能达到目的.C.
利用金属铁和TiSO4溶液进行实验,根据反应是否能发生,能比较钛和铁的金属活动性顺序,
故选项方法能达到目的.D.利用金属钛、金属铁与稀硫酸进行实验,根据反应是否能发生以及
反应的剧烈程度,能比较钛和铁的金属活动性顺序,能达到目的.故选A.
某钢铁厂每天需消耗5000t含Fe2O376%的赤铁矿石,该厂理论上可日产含Fe
98%的生铁的质量是多少?
〔解析〕本题通过分步计算,思路清晰,步骤明确.涉及不纯物质的计算,应该将不纯物
质的质量转化为纯净物的质量,利用纯净物间的质量关系列出比例式.
解法1:
明确已知量和未知量,以及这两个量与相关量的关系.已知赤铁矿石的质量,赤
铁矿石与Fe2O3的关系是:
含Fe2O376%;要求生铁的质量,生铁与铁的关系是:
含铁98%.
解题“三步”曲:
第一步由赤铁矿石求Fe2O3的质量;第二步利用冶铁原理的化学方程式
计算生成铁的质量;第三步计算生铁的质量.
(1)5000t含Fe2O376%的赤铁矿石中含Fe2O3的质量=5000t×76%=3800t.
(2)设3800tFe2O3理论上可炼成铁的质量为x.
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160112
3800tx
160∶3800t=112∶x,x=2660t.
(3)折合为含铁98%的生铁的质量=2660t÷98%≈2714t.
答:
理论上可日产含Fe98%的生铁的质量约是2714t.
[规律方法]解题的关键是把不纯物质的质量转变成纯净物的质量,把不完全参加反应
的物质质量换算成实际参加反应的物质质量,把不完全生成物质的质量换算成生成物的质量,
然后代入化学方程式进行计算.化学方程式所表达的是纯净的物质发生化学变化时的相互关
系,各化学式的化学计量数反映的是纯净物之间的数量关系.进行计算时所含杂质并不遵守
该反应的化学方程式所遵循的规律,因此当参加反应的物质含杂质时,先要把含杂质的物质
质量换算成纯净物的质量,再进行计算.
解法2:
关系式法
4
4
(1)5000t含Fe2O376%的赤铁矿石中含Fe2O3的质量=5000t×76%=3800t.
(2)设3800tFe2O3理论上可炼成铁的质量为x.
Fe2O3~2Fe160112
3800tx
160∶3800t=112∶x,x=2660t.
(3)折合为含铁98%的生铁的质量=2660t÷98%≈2714t.
答:
略.
[规律方法]用关系式法进行计算,以防止写错化学方程式导致计算错误.解题的关键
是找准Fe2O3和Fe的关系:
Fe2O3~2Fe.
解法3:
元素质量守恒法
铁矿石中铁元素的质量为5000t×76%××100%=5000t×76%×70%,生铁中铁元素的质
量为x×98%.
所以有:
5000t×76%×70%=x×98%,解得x≈2714t.
答:
略.
[规律方法]元素守恒法是根据反应前后某元素质量或质量和不变来简化计算的一种
方法.因此,涉及多步复杂的化学过程的问题可以考虑元素守恒法.采用元素守恒法合并成一
步计算,以节省时间.如先列出铁矿石中铁元素质量的表达式.用元素守恒法解题的优点是计
算步骤少,计算量也少,过程简便.
专题二金属的性质
1.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.
2.金属的化学性质
(1)金属和氧气的反应
金属在空气中在氧气中化学方程式
镁
常温下表面逐渐变暗.点燃
时剧烈燃烧,发出耀眼的白
光,生成白色固体
常温下,,铝表面变暗生成
点燃时,剧烈燃烧,发出耀
眼的白光,生成白色固体2Mg+O
22MgO
铝一层致密氧化膜,保护铝不
再被腐蚀
点燃时,生成白色固体4Al+3O
点燃时,剧烈燃烧,火星四
22Al2O3
铁持续加热发红,离火变冷射,放出大量的热,生成黑
3Fe+2O2Fe3O4色固体
加热,生成黑色物质;在潮
铜湿的空气中,生成铜绿而被
腐蚀
加热,生成黑色固体2Cu+O
22CuO
金
即使在高温下也不和氧气
反应
————
结论大多数金属都能和氧气反应,但反应的难易程度和剧烈程度不同
(2)金属与酸的反应
盐酸稀硫酸反应现象(两种酸相同)
镁Mg+2HClMgCl2+H2↑Mg+H2SO4MgSO4+H2↑反应比较剧烈,产生
大量气泡,溶液仍为
2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3
铝2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑
H2↑
锌Zn+2HClZnCl2+H2↑Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
无色,生成的气体能
够燃烧,并且产生淡
蓝色火焰
铁Fe+2HClFeCl2+H2↑Fe+H2SO4FeSO4+H2↑
反应缓慢,有气泡产
生,溶液由无色逐渐
5
变为浅绿色,生成的
气体能够燃烧,并且
产生淡蓝色火焰
铜不反应不反应无
说明:
活泼金属会与酸发生置换反应生成盐和氢气,金属+酸盐+H2↑(置换反应).
(3)金属与盐的反应
将锌片、铁丝、铜丝三种金属分别放入硫酸铜溶液、硝酸银溶液、氯化钠溶液中,观察
现象:
CuSO4溶液AgNO3溶液NaCl溶液
锌表面有一层红色金属析锌表面有一层银白色金属
出,溶液由蓝色变为无色无变化,不反应锌析出
Zn+CuSO4ZnSO4+CuZn+2AgNO3Zn(NO3)2+2Ag
铁表面有一层红色金属析
出,溶液由蓝色变为浅绿色
Fe+CuSO4FeSO4+Cu
铁表面有一层银白色金属
析出,溶液由无色变为浅绿
色
Fe+2AgNO3Fe(NO3)2+2Ag
铁
无变化,不反应
铜表面有一层银白色金属
铜无变化,不反应析出,溶液由无色变为蓝色无变化,不反应
Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag
说明:
排在前面的金属能把排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来.反应规律:
金属+
盐→另一金属+另一盐(置换反应).如:
Fe+CuSO4Cu+FeSO4(“湿法冶金”原理);单质
铁与盐发生置换反应时生成亚铁盐.
3.常见金属活动性顺序
(1)常见金属活动性顺序:
(2)意义:
①H代表酸中的氢元素;
②金属的位置越靠前,它的活动性就越强;
③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(不可用浓硫
酸、硝酸);
④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.(K、Ca、Na除外)
(3)应用:
①用于判断金属是否与酸发生置换反应;
②用于判断金属与酸发生化学反应的剧烈程度;
③用于判断金属与盐能否发生置换反应.
注意:
①金属与盐的反应必须在“盐溶液”中进行,否则不能反应,如:
Cu可以与AgNO3溶液反
应置换出Ag,但不能与AgCl反应.
②也可根据反应是否发生及反应剧烈程度来判断金属的活动性强弱.
③K、Ca、Na三种金属的活动性太强,除与酸反应外,还能与水在常温下发生置换反应(如
2Na+2H2O2NaOH+H2↑),其余金属则不能.
4.金属与酸发生置换反应生成氢气,金属完全反应时,可以利用下面的通式计算氢气的
质量:
氢气的质量=金属的质量×金属在生成物中的化合价/金属的相对原子质量.
【专题分析】
6
6
从命题内容及考查角度上分析,联系实际,考查金属的性质及其用途的关系,金属活动性
顺序的探究,主要包括:
①金属与酸溶液、盐溶液能否反应及反应速度的分析.②一定量的金
属与酸溶液或盐溶液反应后的质量分析.③以金属的活动性顺序为内容的实验探究题.
考查形式:
多以选择、填空题的形式,考查金属的性质、用途、金属活动性顺序的判断等.
以图像的形式,考查金属与酸、盐反应中所涉及的量的关系.以实验设计、实验探究的形式考
查探究金属的活动性顺序等.
(盐城中考)现有X、Y、Z三种金属,已知:
①X+YCl2XCl2+Y,②把Y、Z两种金
属分别放入稀硫酸中,只有Y和稀硫酸反应.这三种金属的活动性由强到弱的顺序是
()
A.X>Z>YB.Z>Y>X
C.Y>Z>XD.X>Y>Z
〔解析〕由①确定活动性X>Y,由②确定活动性Y>Z.因此,三种金属的活动性由强到弱
的顺序是X>Y>Z.故选D.
[解题策略]本题属于对金属活动性顺序的考查,掌握金属的活动性顺序,记住排在前
面的金属可以把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来,排在氢前面的金属可以和酸反应生
成盐和氢气是解决问题的关键.
两种二价金属的混合物4.4g与足量稀硫酸反应产生0.16gH2,则这两种金属
可能是()
A.Fe和MgB.Cu和Mg
C.Zn和AlD.Fe和Zn
〔解析〕设两种二价金属元素的符号通式为M,平均相对原子质量为x.
M+H2SO4MSO4+H2↑
x2
4.4g0.16g
x∶2=4.4g∶0.16g,解得:
x=55.
平均值法是几种物质同时与某种物质反应时,把几种物质的混合物视作一种物质,即假
设这种混合物为纯净物.根据题意求其平均组成的方法为:
用选项中两种金属的相对原子质
量和平均相对原子质量相比较,若两金属都反应则必须一种金属的相对原子质量大于55,另
外一种小于55;若一种金属不反应,则另一种金属的相对原子质量应小于55,通过比较即可
解之.故选AB.
等质量的两种金属A、B与足量稀硫酸反应时都生成了+2价的硫酸盐,其产生H2
的质量与反应时间的函数关系如图所示.
(1)A、B两种金属的活动性强弱关系是.
(2)A、B两种金属元素的相对原子质量的大小是.
(3)在Mg和Fe、Zn和Fe、Zn和Cu中A、B两种金属可能分别是.
〔解析〕
(1)等质量的两种金属完全反应时B用的时间较少,则反应速度较快,其活动
性较强.
(2)根据化学方程式可以判断金属的相对原子质量大小,足量稀硫酸说明等质量的两
种金属完全反应,都生成+2价的硫酸盐,则产生的氢气越多,相对原子质量越小,B生成的氢
气较多,则相对原子质量较小,相对原子质量是A>B;(3)利用氢前金属可以与酸反应生成氢
7
气,可判断Zn和Cu组合不正确,因为铜不能与酸反应生成氢气,结合
(1)
(2)的结论可判断:
A、
B两种金属可能分别是Fe和Mg.
〔答案〕
(1)B>A
(2)A>B(3)Fe和Mg
[解题策略]根据通式:
氢气的质量=金属的质量×金属在生成物中的化合价/金属的相对原
子质量.氢气的质量和金属在生成物中的化合价成正比,和金属的相对原子质量成反比.
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