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初三化学金属及其性质
初三化学金属及其性质
第五讲金属及其性质
【知无巨细】
知识点一:
常见的金属
纯金属(90多种)
合金(几千种)
(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,密度较大,熔点较高
二、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
现在世界上产量最大的金属依次为铁、铝和铜
三、金属分类:
黑色金属:
通常指铁、锰、铬及它们的合金。
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。
四、合金
1、定义:
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
合金
铁的合金
铜合金
焊锡
钛和钛合金
形状记忆金属
生铁
钢
黄铜
青铜:
成分
含碳量
2%~4.3%
含碳量
0.03%~2%
铜锌
合金
铜锡
合金
铅锡
合金
钛镍合金
备注
不锈钢:
含铬、镍的钢
具有抗腐蚀性能
紫铜为纯铜
熔点低
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。
(1)熔点高、密度小
优点
(2)可塑性好、易于加工、机械性能好
(3)抗腐蚀性能好
拓展:
常见的合金
(1)钢铁
钢铁是铁与C、Si、Mn、P、S以及少量的其他元素所组成的合金。
其中除Fe外,C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用,故统称为铁碳合金。
它是工程技术中最重要、用量最大的金属材料。
(2)铝合金
铝是分布较广的元素,在地壳中含量仅次于氧和硅,是金属中含量最高的。
纯铝密度较低,为2.7g/cm3,有良好的导热、导电性(仅次于Au、Ag、Cu),延展性好、塑性高,可进行各种机械加工。
铝的化学性质活泼,在空气中迅速氧化形成一层致密、牢固的氧化膜,因而具有良好的耐蚀性。
但纯铝的强度低,只有通过合金化才能得到可作结构材料使用的各种铝合金。
例1:
铝、铜、铁、金四种金属都具有的相似性质是( )
A.都是银白色的固体B.都有导电性
C.都能和稀硫酸反应D.通常状况下都能与氧气反应
解析:
A、铜、铁、金等物质不是银白色物质.故选项错误;
B、铝、铜、铁、金四种金属都能导电.故选项正确;
C、铜、金不能和稀硫酸反应.故选项错误;
D、通常情况下铜、金的化学性质不活泼,不能和氧气反应.故选项错误.
故选B.
例2:
铁及其合金在生产、生活中应用广泛。
下列关于铁及其合金的说法中正确的是( )
A.铁是地壳中含量最丰富的金属元素
B.铁的抗腐蚀性好,可用于制造医疗器械
C.铁丝能在氧气中剧烈燃烧、火星四射,生成氧化铁
D.铁生锈是铁与空气中的氧气、二氧化碳、水发生缓慢氧化的过程
解析:
A、地壳中含量最丰富的金属元素是铝,铁排第二位,故A错;
B、铁比较容易氧化,医疗器材课用不锈钢来制造,故B错;
C、铁丝在氧气中能燃烧,产物是黑色四氧化三铁,不是氧化铁,故C错;
D、铁生锈是铁与水、氧气在空气中缓慢氧化的结果,故D正确.
故选D.
<举一反三>
1.2010年上海世博会中国馆—“东方之冠”给人强烈的视觉冲击,它的主体结构为四根巨型钢筋混凝上制成的陔心筒。
其中钢属于()
A.金属材料B.合成材料C.天然材料D.复合材料
2.据《都市晨报》报道,2009年3月11日,沪宁铁路丹阳段施工工地由于残留的铝粉爆炸造成严重伤亡事故。
下列关于铝粉的说法错误的是()
A.铝粉和铝块的组成元素和化学性质都不同
B.上述资料说明铝粉是一种具有可燃性的物质
C.铝粉在空气中爆炸的产物是氧化铝
D.生活中,常用铝粉漆对铁制品进行防护
3.金属具有很多的共同的______________。
例如,常温下它们都是____________(汞除外),有金属光泽,大多数为电和热的______________,有延展性,密度____________,熔点____________。
4.在实验室用一氧化碳还原2.0g赤铁矿样品,反应后生成的二氧化碳跟足量的澄清石灰水反应,生成了3.0g白色沉淀。
求赤铁矿样品中Fe2O3的质量分数。
知识点二:
常见金属活动性顺序
常见金属活动性顺序:
KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu
金属活动性由强逐渐减弱
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、Ba)
例1:
有X、Y、Z三种金属,只有Z在自然界主要以单质形式存在;如果把X、Y分别加入到稀盐酸中,Y表面产生气泡而X没有。
则这三种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为()
A.X>Y>ZB.Y>X>ZC.Z>X>YD.Z>Y>X
解析:
本题考查学生对金属活泼性的认识,属于简单题。
只有Z在自然界以单质形式存在,说明Z的活动性是最弱的;X、Y同时和稀盐酸反应,Y表面产生气泡而X没有,说明Y的活动性比X强。
答案选B。
例2:
锌与金属M的硫酸盐溶液发生反应的化学方程式为Zn+MS04=ZnSO4+M,下列说法正确的是()
A.金属M的活动性比Zn强B.金属M一定是Cu
C.该反应属于置换反应D.反应后溶液的质量一定减少
解析:
此题考查学生对置换反应的定义与金属的活泼性比较。
由于锌与金属M的硫酸盐溶液发生反应,所以活动性Zn>M,A故错误;由于锌与金属M的硫酸盐溶液发生反应,所以活动性Zn>M,M可能是Cu、Fe等,故B错误;该反应为金属单质与盐发生的置换反应,C正确;反应后溶液中增加的是锌元素的质量,减少的是M元素的质量,要看反应后溶液的质量变化,要比较Zn与M的相对原子质量,D错误。
例3:
已知金属锰在金属活动性顺序中位于铝和锌之间。
下列化学反应不能发生的是()
A.Mn+H2S04=MnSO4+H2↑B.Mg+MnCl2=MgCl2+Mn
C.Fe+MnCl2=MgCl2+MnD.Mn+CuCl2=MnCl2+Cu
解析:
此题考查金属活动性顺序的应用。
锰在金属活动性顺序中位于铝和锌之间,故相关金属的活动性为Mg>Al>Mn>Zn>Fe>H>Cu。
锰在氢前,故A能发生;Mg>Mn,故B能发生;Mn>Fe,故C不能发生;Mn>Cu,故D能发生。
<举一反三>
1.属放入稀硫酸中,不产生气泡,该金属可能是()
A.MgB.AlC.ZnD.Ag
2.有X、Y、Z三种金属,将X、Y、Z分别浸入稀硫酸中,Z溶解,X和Y不溶解;将X浸入Y的硫酸盐溶液中,在X的表面有Y析出。
则X、Y、Z的金属活动性有强到弱的顺序为()
A.Z、Y、XB.Y、Z、XC.Z、X、YD.Y、X、Z
3.用置换反应验证铁的金属活动性比铜强,下列各组药品能达到目的的是()
A.Ag、FeSO4、CuSO4B.Fe、Cu、H2SO4
C.Fe、Cu、ZnSO4D.Fe、Cu、KOH
4.下列化学方程式,正确的是()
A.2Fe+6HCl=2FeCl3+3H2↑B.Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑
C.2Fe+O2
2FeOD.2Fe+3CuSO4=3Cu+Fe2(SO4)3
5.将等质量的镁和铁分别放入等质量、相同质量分数的稀盐酸中,产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示,下列说法错误的是()
A.反应结束后镁一定有剩余
B.反应消耗盐酸的总质量一定相等
C.0——t1时段,产生氢气的质量镁比铁大
D.0——t2时段,参加反应的镁的质量与铁相等
知识点二:
金属的化学性质及反应类型
金属的化学性质
1、大多数金属可与氧气的反应
3Fe+2O2==== Fe3O4
2、金属+酸→盐+H2↑
Fe+2HCl====FeCl2+H2
3、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)
4、置换反应
定义:
由一种单质与一种化合物反应,生成另一种单质与另一种化合物的反应叫做置换反应。
表达式:
置换反应A+BC==B+AC
反应类型的比较
化合反应A+B+……==AB……
分解反应AB……==A+B+……
置换反应A+BC==AC+B
金属的冶炼:
定义:
金属从化合态转变成游离态的过程。
2)还原反应:
氧化物里的氧被夺去的反应
3)常见的还原剂:
H2,CO,C
4)金属冶炼实验
如图:
铁的冶炼
高温
3CO+Fe2O3==2Fe+3CO2
例1.以下化学反应都是高中将要学习的内容,其中属于置换反应的是( )
A.Fe+S==FeSB.2Na+2H20═2NaOH+H2↑
C.Cl2+H20═HCl+HCl0D.3N02+H20═2HN03+NO
解析:
A、反应物是两种单质,生成物是一种,不属于置换反应,错误;
B、反应物和生成物都是一种单质和一种化合物,属于置换反应,正确;
C、反应物是一种单质和一种化合物,生成物是两种化合物,不属于置换反应,错误;
D、反应物和生成物都是两种化合物,不属于置换反应,错误;
故选:
B.
例2.为检验二氧化碳气体中是否混有一氧化碳,某课外兴趣小组的同学设计了如下图所示的实验装置:
根据下图装置回答问题:
(1)实验时,在点燃C处时,酒精灯前必须先通一会儿气体,其目的是__________。
(2)A装置的作用是_________________,以排除对下面实验的干扰。
(3)若实验时,需要对尾气进行处理,则处理的方法是__________。
(4)若实验时观察到________________现象,则证明原气体中一定含有一氧化碳。
解析:
此题考查金属冶炼的原理、实验注意事项及其反应现象,并将实验用于物质的检验。
先通气体是为了防止空气中的气体对实验产生的干扰;原气体中存在二氧化碳,所以必须用氢氧化钠将其除去;装置B是用来检验原有二氧化碳是否已经吸收干净;处理一氧化碳尾气可以用酒精灯在装置末进行点燃,生成二氧化碳排放;如果原气体中存在一氧化碳那么气体在C装置中将氧化铜还原,并且产生二氧化碳,所以现象有C装置中黑色固体变红,D装置中澄清石灰水变浑浊。
例3:
已知镉(Cd)的金属活动性与铁、锌相近,镉元素在化合物中常显+2价。
(1)细铁丝在氧气中点燃发生剧烈燃烧,化学方程式是
(2)将镉丝插入下列溶液有明显现象的是__________(填序号)。
NaCl溶液
HCl溶液
AgNO3溶液
NaOH溶液
(3)镍镉电池应用广泛,为了防止污染环境,将废旧镍镉电池中回收镉的一种方法如下:
步骤1:
将废旧电池破碎成细颗粒后培烧,将镉转化为氧化镉(CdO);
步骤2:
将含氧化镉的细颗粒和炭粉混合后,隔绝空气加热至1200℃,可得镉蒸气和一氧化碳。
步骤2中氧化镉变成镉的化学方程式
解析:
(1)细铁丝在氧气中点燃发生剧烈燃烧生成四氧化三铁,故化学方程式为3Fe+2O2点燃Fe3O4;
(2)因为“镉(Cd)的金属活动性与铁、锌相近”,故在金属活动性顺序表中镉在氢元素的前面,能与酸和硝酸银反应,产生明显现象,故选②③;(3)炭粉的主要成分是碳,具有还原性,能使金属氧化物还原得到金属蒸气,化学方程式为CdO+C====Cd+CO↑
<举一反三>
1.由金属与酸发生置换反应,下列物质不能得到的是()
A.ZnSO4 B.MgCl2 C.Fe2(SO4)3 D.CuCl2
2.将N2、CO和CO2混合气体先通过足量石灰水,接着再通过炽热的氧化铜充分反应后,剩余气体是()
A.CO2B.CO和N2C.N2D.CO2和N2
3.我国古代湿法冶铜的化学反应方程式是:
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu,该反应属于()
A.分解反应B.置换反应C.化合反应D.复分解反应
4.某化学兴趣小组同学要探究镁、铁、铜三种金属的活动性顺序,设计了如图所示的实验方案
(1)试管乙中观察到的现象是,反应的化学方程式为
(2)同学们经讨论后认为该方案可以优化,试管的实验是多余的。
同学经讨论得出三种金属的活动性由强到弱的顺序为
(3)去掉多余的实验,同学们将另两只试管中反应后的物质倒入同一大烧杯中,一段时间后过滤,得到不溶物和滤液,并对不溶物的成分进行如下探究:
【提出问题】烧杯中不溶物的成分是什么?
【实验探究】向过滤得到的不溶物中加稀硫酸
①若无气泡产生,则不溶物的成分是
②若有气泡产生,则不溶物中一定含有,可能含有
5.欲测定Cu-Zn合金及Cu-Ag合金中铜的质量分数,实验室只提供一瓶未标明质量分数的稀硫酸和必要的仪器。
(1)你认为能测出铜的质量分数的是合金。
(2)取该合金的粉末26g加入该硫酸充分反应,所加稀硫酸与生成的质量关系如图所示。
①生成气体的质量为g。
②请计算该合金中铜的质量分数。
6.金属在生产、生活中有着广泛的用途。
请回答下列有关问题:
(1)黄铜是铜锌合金,其硬度比纯铜_________(填“大”、“小”或“相同”)。
(2)长期露置于空气中的金属M表面会被锈蚀。
经检测锈蚀物中除含有M外,还含有C、H、O三种元素。
根据质量守恒定律,推测与金属M发生反应生成锈蚀物的物质。
推测Ⅰ:
锈蚀物中的H来自空气中的___________(填化学式,下同),C来自空气中的__________,因此这两种物质肯定参加了反应。
推测Ⅱ:
锈蚀物中的O有多种来源,因此不能确定空气中的O2是否参加了反应。
(3)某同学为了验证空气中的O2是否参加了反应,设计了如下系列实验,你认为其中必须要做的实验是_________(填实验编号)。
课后练习
1.金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。
下列性质属于金属共性的是()
A.硬度很大、熔点很高 B.有良好的导电性、传热性
C.是银白色的固体 D.易与酸反应产生氢气
2.人类的生活和生产都离不开金属。
下面对金属的利用不是由金属活动性决定的是()
A.用铁回收含银废液中的银B.用锌与稀硫酸反应制取氢气
C.古代金银制品能保存至今D.用铝合金制作门窗框架
3.若金属锰(Mn)在金属活动性顺序中位于铝和锌之间,则下列反应不正确的是()
A.Mn+H2SO4=MnSO4+H2↑B.Mg+MnSO4=MgSO4+Mn
C.Fe+MnSO4=FeSO4+MnD.Mn+CuSO4=MnSO4+Cu
4.把A、B两块质量相等的铁片分别放进盛有等质量,等质量分数的盐酸和硫酸的两个烧杯中,两烧杯分别放在一天平的左右两个托盘上。
充分反应后铁片都有剩余,则天平指针()
A.偏向盐酸一边B.偏向硫酸一边
C.无法判断D.天平平衡
5.X、Y、Z三种金属及其化合物间可发生如下化学反应:
Y+ZCl2===Z+YCl2X+ZCl2===Z+XCl2Y+2HCl===YCl2+H2↑X+HCl不反应则X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是()
A.Z>Y>XB.X>Y>ZC.Y>X>ZD.Y>Z>X
6.仅用下列各组试剂无法完成验证Zn、Cu、Ag三种金属活动性顺序的是()
A.Zn、Ag、CuSO4溶液B.Cu、ZnSO4溶液、AgNO3溶液
C.Zn、Ag、稀硫酸、ZnSO4溶液D.Zn、Cu、稀硫酸、AgNO3溶液
7.钢铁是重要的金属材料。
请回答下列有关问题:
(1)下列铁制品的用途中,利用金属导热性的是(填字母,下同)。
A.铁锤B.铁锅C.铜丝D.水龙头
(2)下列有关铁的叙述不正确的是。
A.纯铁有银白色光泽,质地较软B.生产和生活中的“钢铁”多为铁合金
C.铁在氧气中燃烧生成黑色的氧化铁D.地壳中的铁均以化合物形式存在
(3)金属材料容易锈蚀。
现在世界上每年因锈蚀而报废的金属材料,相当于年产量的20%到40%。
为防止钢铁制品的锈蚀,常用方法有。
(4)人类每年从自然界中提取量最大的金属是铁。
炼铁高炉中发生的反应有:
高温
高温
①Fe2O3+3CO2Fe+3CO2;②C+O2CO2;③CO2+C2CO;
④CaCO3CaO+CO2↑;⑤CaO+SiO2CaSiO3。
根据以上反应推断:
炼铁的原料主要有。
还原铁矿石的反应是;造渣的反应是;热量来源的反应是。
(填序号)
8.金属在生产、生活中有着广泛的用途。
请回答下列有关问题:
(1)黄铜是铜锌合金,其硬度比纯铜_________(填“大”、“小”或“相同”)。
(2)长期露置于空气中的金属M表面会被锈蚀。
经检测锈蚀物中除含有M外,还含有C、H、O三种元素。
根据质量守恒定律,推测与金属M发生反应生成锈蚀物的物质。
推测Ⅰ:
锈蚀物中的H来自空气中的___________(填化学式,下同),C来自空气中的__________,因此这两种物质肯定参加了反应。
推测Ⅱ:
锈蚀物中的O有多种来源,因此不能确定空气中的O2是否参加了反应。
(3)某同学为了验证空气中的O2是否参加了反应,设计了如下系列实验,你认为其中必须要做的实验是_________(填实验编号)。
说明:
①所用蒸馏水都是经煮沸迅速冷却的;②干燥剂N只吸收水分,不吸收CO2和O2。
蒸馏水
金属M
CO2
蒸馏水
金属M
O2
固体干燥剂N
金属M
CO2
固体干燥剂N
金属M
O2
金属M
蒸馏水
蒸馏水
金属M
O2和CO2
ABCDEF
(4)假如要进行实验D,检验CO2是否充满的操作方法是。
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- 初三化学 金属 及其 性质