1、18 金属和金属材料知识图谱状态：常温下是固体（Hg 除外）色泽：有金属光泽导电性：良好导热性：良好延展性：良好密度：较大 熔点：较高与 O2反应（如 Mg、Al、Fe 能在氧气中燃烧）与酸反应（条件：活泼金属）置换反应：A + BC = B + AC金属活动性顺序：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、 （H） 、Cu、Hg、Ag、Pt、Au与盐溶液反应（条件：强者才能置换弱者）如：Fe + CuSO 4 = Cu + FeSO4用途：（与性质联系）1、 定义：在金属中加热熔合某些金属或非金属，就可制得具有金属特征的合金。生铁：2%4.3%钢：0.03%2%3、其它合金：4、性
2、能：比纯金属优越原料: 铁矿石CO化学方程式：3CO + Fe 2O3 = 2Fe + 3CO2CO早出晚归；酒精灯迟到早退最后放一盏酒精灯的作用除尾气中的 CO，防止使人中毒和污染大气有关不纯物质的计算生锈条件：同时与 O2和 H2O 接触铁锈化学式：Fe 2O3xH2O铁的保护措施：金属资源保护 措施：（4 个）金属回收的好处（2 个）物性化性纯金属2、铁合金（含 C 量不同）合金金属材料铁的腐蚀和防护高温金属的利用和保护赤铁矿(Fe 2O3)磁铁矿(Fe 3O4)注意事项铁的冶炼：（CO 还原） 21.金属与氧气反应（1）常温下能反应：镁、铝；2Mg+O2=2MgO4 Al+3O2=2A
3、l2O3（2）点燃或加热条件下能反应：Fe、Cu；3Fe+2O2 Fe3O4 2Cu+O2 2CuO（3）高温下也不反应：金、银。（4）与氧气反应情况金属 与氧气反应情况镁 在空气中常温就能缓慢氧化。点燃时剧烈燃烧。生成白色固体。铝在空气中常温就能缓慢氧化，表面形成致密的氧化铝薄膜。在氧气中点燃时剧烈燃烧。生成白色固体。铁在干燥的空气中不易与氧气反应，但是在潮湿的空气中易与氧气、水等反应生成铁锈，主要成分为氧化铁。铁在空气中不能燃烧，在氧气中能剧烈燃烧。生成一种黑色固体。铜在干燥的空气中不易与氧气反应，但是在潮湿的空气中易与氧气、水、二氧化碳等反应生成铜绿，主要成分是碱式碳酸铜。铜在空气中加热
4、时表面会生成黑色的氧化铜。金 在常温与高温时都不与氧气反应。备注：金属与氧气反应的难易和剧烈程度首先与金属本身的性质有关，其次还与金属粉碎的程度、与氧气的接触面积、氧气的浓度、温度等因素有关；铝具有抗腐蚀性不是因为它不活泼，而是因为它比较活泼，会与氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜；根据金属与氧气反应的条件，可以判断金属的活动性强弱，条件分为三种：常温条件下、加热、高温。条件越容易说明金属活动性越强。2. 金属与盐酸、稀硫酸反应（1）金属与盐酸反应： 活泼金属酸 盐H 23金属与酸反应与金属活动性有关，金属活动性越强，与酸反应越剧烈，金属活动性越弱，与酸反应越慢，甚至不反应，故这四种金属的活动性
5、顺序为 MgZnFeCu。（2）金属与稀硫酸反应：Mg+H 2SO4=MgSO4+H2；Fe+H 2SO4=FeSO4+H2；Zn+H 2SO4=ZnSO4+H2。备注：实验室制取氢气选用块状锌粒和稀硫酸，其原因之一是反应速率适中；若用 m 表示参加反应的金属质量，M 表示金属的相对原子质量，则金属与足量的盐酸或稀硫酸反应生成氢气的质量m金属的化合价数 M；化合价相同的等质量金属完全反应放出氢气的质量与金属的相对原子质量成反比。3.置换反应（1）定义：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。（2）表达式：单质化合物新单质新化合物 通式：ABCACB 特点：一单换一单（3
6、）已学过反应类型：备注：置换反应前后物质的类别：单质（A 和 B）：可以是金属，也可以是非金属（碳或氢气） ；化合物（BC 和 AC）：可以是酸或金属化合物（溶液） ，也可以是氧化物；条件：判断一个反应是否是置换反应，必须同时符合两个条件：反应物是一种单质和一种化合物，生成4物是另一种单质和另一种化合物；规律：置换反应中因反应物和生成物都有单质，参加反应的单质和生成物的单质中元素的化合价一定有变化。4. 金属活动性:A1CuAg5. 金属活动性顺序（1）规律：（2）在金属活动性顺序里：金属的位置越靠前，它的活动性越强；位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢；位于前面的金属一般能把位于它后面
7、的金属从它们的盐溶液里置换出来。 （K、Ca、Na 除外） 。（3）反应一定要在水溶液中进行，不溶于水的金属化合物一般不与金属反应。如 Mg 和 AgCl 不反应。因为 AgCl 不溶于水。（4）由于 K、Ca、Na 的活动性较强，若将它们放入某金属的化合物溶液中，它们会首先和水发生反应，而不能将金属化合物中的金属置换出来。（5）当两种或多种金属化合物在溶液中共存时，最不活泼的金属先从溶液中被置换出来。（6）当两种或多种金属与一种金属化合物溶液同时混合时，最活泼的金属（K、Ca、Na 除外）先发生置换反应，置换出溶液中的金属。即：金属活动性相差越大，置换反应越易发生（K、Ca、Na 除外） 。
8、6.金属活动性顺序的应用（1）同价原则：相同质量的金属与足量的酸反应，在生成物中金属元素的化合价相同的条件下，金属的相对原子质量和产生氢气的质量成反比。（2）等质量的 X、Y 两种金属，分别放入相同浓度的足量的稀硫酸中，产生氢气的质量与反应时间的关系如图，做此种类型题的判断依据如下：5 斜线越靠前，则在金属活动性顺序中越靠前。则活动性：YX 横线越靠上，则产生的氢气越多。产生氢气的质量：XY 横线越靠上，则金属的相对原子质量与其在盐中所显化合价的比值越小。如果为同价，则横线靠上，相对原子质量小。（3）在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。钾、钙、钠不
9、符合这一条。它们会先和水反应生成碱和氢气，然后碱和盐再反应。 金属与盐溶液的反应：金属盐另一金属另一盐（条件：“前置后，盐可溶，钾钙钠不用” ）距离最远原则：活动性相差越大，越易反应。在活动性顺序中，金属的距离远的，反应先发生。一个置换反应结束后，另一个置换反应才会发生。如在硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中加入锌粒，锌会先和硫酸铜反应，反应完毕后剩余的锌才和硫酸亚铁反应。【例 1】下列关于金属的说法正确的是( )A.铝在空气中能生成一层致密的氧化铝保护膜B.铜的化学性质不活泼,在潮湿的空气中也不会生锈C.钛不具有耐腐蚀性,不可以用来制造轮船外壳D.镀锌的“白铁片”不易生锈,说明锌没有铁活泼【答案】
10、A【解析】A.铝是活泼金属,在空气中极易和氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜,阻止了反应的进一步发生,因此铝具有很强的抗腐蚀性,A 正确;B.铜的化学性质不活泼,在潮湿的空气中反应速度比较慢,最终会生成铜绿,B 错误;C.钛的耐腐蚀非常强,可用于制造轮船的外壳,C 错误;D.锌比铁活泼,但锌在空气中和氧气反应生成一层致密的氧化锌薄膜,阻止了反应的进一步发生,因此,镀锌白铁不易生锈,D 错误;故正确答案选 A.【总结】6（1）金属的化学性质存在着差别，它们在空气中与氧气发生反应的难易程度也不相同。（2）金属与氧气反应，我们可以从氧气的纯度，从反应条件，从反应现象的剧烈程度来推断金属的相对活泼性。【
11、例 2】将等质量的甲、乙两金属分别与足量的稀硫酸反应,产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示.关于甲、乙两金属判断正确的是( )A.铁、镁 B.铁、锌 C.锌、铁 D.锌、镁【答案】B【总结】（1）相同质量的锌、铁、镁与足量的稀硫酸完全反应生成的氢气的质量由多到少的顺序是：MgFeZn，但这三种金属的活动性由强到弱的顺序是：MgZnFe。（2）曲线的斜率表示反应速率。（3）纵坐标表示产生的氢气的量。【例 3】下列反应属于置换反应的是( )A.3NO2+H2O=2HNO3+NO B.2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2C.C+H2O(气)=CO+H 2 D.CO+CuO=Cu+CO2【答案
12、】C7【总结】（1）置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。（2）用英文字母表示置换反应为 A+BC=B+AC。【例 4】锡(Sn)是五金之一,它在金属活动性顺序中位于铁和铜之间,则下列反应不会发生的是( )A.Zn+Sn(NO3)2=Zn(NO3)2+Sn B.Sn+2HCl=SnCl2+H2C.Sn+2AgNO3=Sn(NO3)2+2Ag D.Sn+MgSO4=SnSO4+Mg【答案】D【解析】由题意可知:在金属活动性顺序中,锡位于铁的后面,则其一定位于镁的后面,锡不能与硫酸镁发生置换反应,D 错误;故选项 D 符合题意.【总结】（1）在金属活动性顺序中位于前
13、面的金属（K、Ca、Na 除外）能将位于后面的金属从其盐溶液中置换出来；（2）金属与酸发生置换反应的条件是该金属在金属活动性顺序中位于氢前。【例 5】下列有关事实不能用金属活动性顺序解释的是( )A.铁能将铜从硫酸铜溶液中置换出来B.铝制品抗腐蚀能力比铁制品强C.不能用金属铜与稀硫酸反应制取氢气D.相同条件下,镁和锌与稀盐酸反应的剧烈程度【答案】B【总结】（1）金属活动性顺序从强到弱 K、Ca、Na、Mg、Al，Zn、Fe、Sn、Pb、 （H） ，Cu、Hg、Ag、Pt、Au。（2）前面的金属能把后面的金属从盐溶液中置换出来。（3）发生置换反应的过程中会伴随一定的现象，如溶液颜色的变化、沉淀颜
14、色的变化、气体生成等。8一、选择题：1. 现有甲、乙、丙三种金属，如果把甲和乙分别放入稀硫酸中，甲溶解并产生气体，乙不反应；如果把乙和丙分别放入硝酸银溶液中，过一会在乙表面有银析出，丙没有变化根据以上实验事实，判断甲、乙、丙三种金属的活动性强弱顺序是（ ）A甲乙丙 B甲丙乙C乙甲丙 D乙丙甲2.下列反应不属于置换反应的是（ ）A 422HOCHO点 燃B u+高 温C 3232Zn(N)Zn()uD 2HOC高 温3. 如图为某反应的微观示意图，由此可知该反应的反应类型是（ ）A置换反应 B分解反应 C化合反应 D复分解反应4. 一 定 质 量 的 镁条在氧气中完全燃烧后生成氧化镁。固体质量随
15、时间的变化关系如下图所示。其中 M2与M1的差表示（ ）9A生成 MgO 的质量 B剩余的 O2的质量C参加反应的 Mg 的质量 D参加反应的 O2的质量5. 实验室从海藻中提取碘单质的反应方程式为 ，它属于（ ） 2NaIClalIA置换反应 B分解反应 C化合反应 D复分解反应6.下列除去杂质的方法中，正确的是（ ）选项 物质 杂质 除杂质的方法A 稀盐酸 氯化钠 加入适量的氢氧化钠溶液B 铜粉 铁粉 加入足量的稀盐酸溶解、过滤、洗涤C 二氧化碳 一氧化碳 点燃D 三氯化铁溶液 氯化铜 加入过量铁粉、过滤7.已知金属 M 与硫酸铜溶液反应的方程式为： 。下列分析判断正确的是（ ）44M C
16、uSOCuA该金属一定是铁 B该金属可能是铝C该反应属于复分解反应 D金属 M 的活动性比铜强8.小明同学为了探究金属与盐溶液的反应规律，将一定量的 Cu（NO 3） 2溶液放入一定量由 Fe 和 Ag 组成的混合粉末中，实验过程及实验现象如图所示结合实验现象判断，小明得出的以下结论中，正确的是（ ）A滤液中一定含有 Cu2+、Ag +B滤渣中一定只含有单质 Ag、CuC滤液中一定含有 Fe3+D反应后所得滤渣经洗涤、晾干后，比反应前的固体混合粉末质量减小了9.利用试剂：Zn、Cu、H 2SO4溶液、ZnSO 4溶液和 CuSO4溶液，探究 Zn 和 Cu 的金属活动性强弱，下列说法正确的是（
17、 ）10A用所给的试剂只能设计出一种实验方案B在 ZnSO4溶液中加入 Cu 不能达到实验目的C根据 Zn 和 Cu 的硬度即能探究金属活动性强弱D将两种金属同时浸入任一溶液均可达到实验目的二、非选择题：1.M 是生活中常见的金属，MSO 4溶液是无色液体，某化学兴趣小组的同学欲探究 M 与铜、铝的活动性顺序，请你和他们一起进行以下探究活动【提出问题】M、铜、铝的金属活动性顺序是怎样的？【猜想与假设】小敏的猜想是 AlCuM；小强的猜想是 AlMCu；你的猜想是 。【设计与实验一】小莉取 M 丝、铜丝、铝丝和编号为、的 3 支试管，进行如表的实验（试管中均盛有体积相同、溶质质量分数也相同的稀盐
18、酸）；实验操作M 丝插入试管中钢丝插入试管中铝丝插入试管中实验结论刚开始的现象 有少量气泡产生 无气泡 无气泡 MCu： 几分钟后的现象 有少量气泡产生 无气泡 有大量气泡产生 【交流与表达】同学们对同一实验得出两种不同结论的现象进行了讨论，明白了实验刚开始时试管中无气泡产生的原因，该原因是 。【设计与实验二】为了进一步探究三种金属的活动性顺序，同学们取粗细相同，打磨干净的 M 丝、铝丝及相关溶液，又进行了如图所示的实验：（1）试管乙中观察到的现象是 。（2）试管丙中反应的化学方程式为 。【交流与表达】同学们经讨论后认为该实验可以优化，去掉试管 （填试管编号）中的实验，也可以得出正确的结论。【解释与结论】通过以上实验，同学们得出了三种金属的活动性顺序。【评价与反思】实验结束后，同学们对实验过程进行了如下反思：
