1、专题四 金属和金属矿物 专题四 金属和金属矿物知识结构金属和金属矿物金属纯金属物理性质及用途共性：常温下，多数金属为 银白色 固体，密度较大，熔点较高，有良好的 导热性 、导电性、延展性、机械加工性能特性：铜呈 紫红 色，金呈 黄 色，汞为液体用途：由金属本身的性质、价格、资源、是否美观、使用是否便利、是否便于回收和环保等因素决定化学性质与氧气反应与稀盐酸、稀硫酸反应与金属的盐溶液反应置换反应金属活动性顺序及其应用（详见考点清单）合金形成：一种金属与某些金属或非金属熔合在一起而形成的具有 金属特性 的物质性质强度和硬度比其组成金属 高 熔点比其组成金属 低 种类：铁合金、铝合金、铜合金、钛合金
2、等用途金属资源的利用和保护金属矿石以单质形态存在：金矿、银矿以化合物形态存在：铁矿石、铜矿石、铝矿石等 矿石的存在形式与金属活动性有关铁的冶炼原理：在高温下，利用一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来化学方程式： 高温 工业炼铁（详见考点清单）金属的腐蚀与防护铁生锈的条件：铁与 水、氧气 直接接触防锈措施：铁制品表面 涂油 、刷漆、镀铬及改变内部结构金属资源的保护防止 锈蚀 回收利用寻找 替代品 合理地、有计划地开采考点清单考点一 金属金属的化学性质（）与反应与的反应铁在纯氧中可剧烈燃烧：点燃 铁在潮湿空气中易生锈（铁锈的主要成分是 ）铁在干燥空气中性质稳定点燃 化合反应说明 铝在空气中与氧气反应生成
3、一层致密的氧化铝薄膜，使铝的抗腐蚀性比铁强。（）金属酸盐氢气（置换反应）酸金属 稀盐酸稀硫酸镁 铝 （）锌 铁 （）金属盐新金属新盐（置换反应）金属：金属活动性顺序中，位于前面的金属（、除外）可把后面的金属从它的盐溶液中置换出来，后面的不能置换前面的。如可与溶液反应： （），而与（）不能反应。盐：必须是可溶性盐，盐若不溶于水，则不能反应。如 年中考年模拟可与溶液发生置换反应： （） ，但与不能反应。金属活动性顺序及其应用（）常见金属活动性顺序 （） 金属活动性逐渐减弱（）金属活动性顺序的应用在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性 就越强；金属的位置越靠后，它的稳定性 就越强。在金属活
4、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），氢后的金属不与酸发生置换反应。在金属活动性顺序里，位于前面的金属（、除外）能把位于后面的金属从它的盐溶液中置换出来（前换后），后面的不能置换前面的（此条不考虑氢前、氢后）。将多种金属放入同一种金属的盐溶液中或将一种金属放入多种金属盐的混合溶液中，反应除遵守“前换后”原则外，还同时遵循“远距离先置换”的规律。如：将铁和铜同时放入硝酸银溶液中，铁先发生置换反应；将铁放入硝酸铜和硝酸银的混合溶液中，铁先与硝酸银溶液发生置换反应，后与硝酸铜溶液发生置换反应。注意 、等金属的活动性较强，不能与盐溶液中的盐发生置换反应。浓硫酸、
5、硝酸具有强氧化性，不能与金属发生置换反应。铁与酸或盐溶液发生置换反应，只能生成价的亚铁盐，不能生成价的铁盐。考点二 金属资源的利用和保护铁的冶炼（实验室模拟炼铁实验）（）原理：高温 （或高温 ）（）装置（）实验现象：玻璃管中的红色粉末变为黑色（若玻璃管中为，则无明显现象，因为与均为黑色），洗气瓶中澄清石灰水变浑浊，玻璃导管尖嘴处产生蓝色火焰。（）实验注意事项：实验开始先通一氧化碳排尽玻璃管中的空气，以免加热时发生爆炸；实验结束时先停止加热，继续通入一氧化碳至温度降低到室温，防止生成的铁在高温时被氧化，同时防止石灰水进入灼热的玻璃管内；尾气处理：一氧化碳有毒，实验装置中必须有尾气处理装置。一般采
6、用以下两种方法：点燃和收集；另外，还可以直接将导管转向酒精喷灯（既可防止污染空气，又能充分利用尾气燃烧放出的热量，节约能源），如图：此实验的加热仪器为酒精喷灯，目的是提高反应温度。高炉炼铁（工业炼铁）（）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气（）设备：炼铁高炉（）炉内的反应高温 高温 高温 （）高炉炼铁中两种重要原料的作用焦炭燃烧放热，提高炉温提供还原剂石灰石：将铁矿石中的杂质转变为炉渣。例 （北京，分）用“”型玻璃管进行微型实验，如下图所示。下列说法不正确的是（ ）处红棕色粉末变为黑色处的反应为 处澄清石灰水变浑浊证明有生成可利用点燃的方法进行尾气处理解析 还原的反应是在高温条件下进行的，书写化学
7、方程式时需标明反应条件、需配平，故选。答案 铁锈蚀条件的探究条件铁在干燥的空气中铁全部在水中铁与空气和水同时接触铁与水和氧气同时接触装置生锈程度不生锈不生锈生锈生锈严重结论铁生锈的主要条件是与水和空气同时接触，且氧气的浓度越大，越易生锈铁的知识梳理图（“ ”表示物质之间的转化）专题四 金属和金属矿物 易混易错金属与酸、盐的反应规律及反应前后溶液质量的变化项目金属酸盐氢气金属盐新金属新盐反应规律金属 “氢前可置换，氢后不能换” “前换后” （、除外） 酸 ，生成的铁显价，可记为“铁与酸，不成三（价）” 盐亚铁盐新金属，生成的铁显价，可记为“铁与盐，不成三（价）”酸或盐选用稀硫酸或稀盐酸，不能用浓
8、硫酸、硝酸，一般不用浓盐酸（易挥发）盐必须可溶溶液质量变化反应后溶液质量增加，增加的质量反应的金属的质量生成氢气的质量反应后溶液质量可能增加，也可能减少影响金属与酸反应速率的因素影响因素反应速率的变化（其他因素相同）金属的活动性金属活动性越强，反应速率越快金属的表面积金属的表面积越大，反应速率越快酸的浓度一定浓度范围内，酸的浓度越大，反应速率越快温度温度越高，反应速率越快金属与混合盐溶液反应后滤渣、滤液成分的判断将铁粉不断加入硝酸铜、硝酸银、硝酸锌的混合溶液中，由于锌比铁活泼，根据金属与盐溶液的反应规律可知，铁不与硝酸锌发生反应，因此滤液中一定含有硝酸锌，滤渣中一定不含金属锌；根据“远距离先置
9、换”规律可知，铁首先与硝酸银溶液发生反应，与硝酸银反应完成后，若铁粉有剩余，铁才与硝酸铜发生反应。最终剩余物的成分与加入铁粉的量有关。具体分析如下：铁粉的量（持续加入）滤渣成分滤液成分（）（）（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）、例 （云南昆明，分）向和（）混合溶液中加入一定量的、和的混合粉末，充分反应后，过滤，洗涤，得到滤渣和滤液。下列说法正确的有（ ）滤渣中一定有，滤液中可能有 （ ）、（）、当滤液为蓝色时，滤渣中一定有、，一定没有、向滤渣中加入盐酸，有气泡产生，则滤渣中一定有、，可能有向滤液中加入溶液，无明显现象，则滤液中一定有（），可能有（ ）、（ ），滤渣中可能有、种种种种
10、解析 根据金属活动性顺序，锌、铁、铜均比银活泼，均能与硝酸银发生置换反应，滤渣中一定有银，锌先与硝酸银反应，滤液中一定有硝酸锌，当加入的混合粉末较少，硝酸银不能完全反应时，滤液中有硝酸亚铁、硝酸铜、硝酸银，故正确；当滤液为蓝色时，溶液中一定有硝酸铜，滤渣中一定没有能与硝酸铜反应的锌、铁，滤渣中一定有银，可能有铜，故错误；向滤渣中加入盐酸，有气泡产生，则滤渣中一定有铁，可能有锌，因为有铁，故硝酸银、硝酸铜完全反应，滤渣中一定还有铜、银，正确；向滤液中加入氯化钾溶液，无明显现象，则滤液中一定没有硝酸银，锌、铁、铜中锌最活泼，锌先与硝酸银反应，则滤液中一定有硝酸锌，若锌的量较少，铁、铜参加反应，则滤
11、液中有硝酸亚铁和硝酸铜，若锌的量足够多，锌有剩余，则滤渣中有锌、铁、铜，故正确。答案 方法一 金属活动性强弱的探究两种金属（、）的活动性强弱探究将其中一种金属插入另一种金属的盐溶液中，观察实验现象。方案 ：将插入溶液中。方案 ：将插入溶液中。三种金属（、）的活动性强弱探究（）对给出金属按活动性排序（）；（）变中间或变两边（“两金一盐”或“两盐一金”）方案 ：将、分别插入溶液中。方案 ：将分别插入（）、溶液中。多种金属的活动性强弱探究利用酸区分氢前金属和氢后金属；利用两种或三种金属的活动性强弱探究方法进行探究。 年中考年模拟例 （广西南宁，分）填写实验报告。【实验目的】探究铜、铝、银的金属活动性
12、顺序。【实验过程】实验内容实验现象解释或化学方程式（）将一根用砂纸打磨干净的铝线浸入硫酸铜溶液中铝线表面有 色物质生成，溶液颜色变浅用砂纸打磨铝线的目的是 （）将一根用砂纸打磨干净的铜线浸入溶液中铜线表面有银白色物质生成，溶液由无色变成蓝色化学方程式： 【实验结论】铜、铝、银的金属活动性顺序由强到弱为 。解析 铝的化学性质活泼，在常温下即可与氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜，打磨后，铝才能和溶液反应置换出红色的铜；要证明铜比银活泼，用和溶液反应即可，反应的化学方程式为 （）。答案 【实验过程】实验内容实验现象解释或化学方程式红除去铝线表面的氧化膜硝酸银（或） （） 【实验结论】变式训练 （四川
13、成都，分）探究锌、铜、镁的金属活动性时，下列现象、分析或结论正确的是（ ）盐酸的浓度可以不同铜片表面有气泡镁片的试管发烫活动性：答案 解析 探究镁、锌、铜金属活动性顺序时，要控制其他变量相同，如盐酸浓度、体积以及金属的表面积等，错误；铜与盐酸不反应，看不到气泡，错误；镁片与盐酸反应剧烈，放出大量的热，试管发烫，正确；活动性，错误。方法二 对金属与酸反应产生氢气的图像的分析（详见第页方法清单“二、金属与酸反应的曲线”）方法三 金属与酸反应时，天平指针偏转问题的解题方法在天平两边的托盘上分别放一只烧杯，调节天平至平衡，然后分别加入等量的不同金属和等量的同种酸，天平指针偏转情况：（）天平指针首先偏向
14、放出氢气较慢的一侧，即金属活动性较弱的一侧。（）天平指针最终偏转情况若放出氢气的质量相同，天平最终平衡。若放出氢气的质量不同，天平指针最终偏向放出氢气较少的一侧。例 在托盘天平的两边各放一只烧杯，调节天平至平衡，向两烧杯中分别注入足量的等质量、等浓度的稀硫酸，然后同时向左、右两盘的烧杯中分别放入等质量的镁粉和铝粉，反应过程中天平指针出现的现象是（ ）始终偏向右先偏向左，后偏向右始终平衡先偏向右，后偏向左解析 镁比铝活泼，因此开始时镁与稀硫酸反应产生氢气的速率较快，指针向右偏转；等质量的金属完全反应后，铝产生的氢气比镁多，故指针最终会向左偏转，因此正确。答案 变式训练 在托盘天平两边各放一只烧杯
15、，调节至平衡。在两只烧杯里注入足量等质量、等浓度的稀盐酸，然后向左、右两烧杯中分别加入质量相等的和金属。有气体产生时，天平指针慢慢向左偏转；指针偏转到一定角度后，又慢慢向右偏转；反应结束后，天平指针偏向右端。则天平右端加入的金属可能是（ ） 答案 解析 天平指针开始时向左偏转，说明右边烧杯中产生氢气的速率快，推知比活泼；反应结束后，天平指针偏向右端，说明反应完成后，铁产生氢气的质量大于，则可能是锌，故选。方法四 根据金属混合物与酸反应产生氢气的质量判断金属混合物的成分（）将金属混合物看成一种价的金属。（）根据生成氢气的质量等于（）建立等式求出（）。其中 为金属混合物的质量，（）为的相对原子质量。（）利用平均值法，即可推测金属混合物的成分。（）（）（）（将铝的相对原子质量看作）
