2022年中考化学总复习第一部分考点知识梳理 模块一身边的化学物质 专题四 金属 金属矿物

专题四金属金属矿物
1.了解金属的物理性质,认识常见金属的主要化学性质,了解防止金属腐蚀的简单方法。

2.知道一些常见金属(铁、铝等)矿物,知道可用铁矿石炼铁。

3.知道在金属中加入其他元素可以改变金属材料的性能,知道生铁和钢等重要合金。

4.认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。

5.认识废弃金属对环境的影响和回收金属的重要性。

名师考点精讲
考点1常见金属及合金[5年4考]
1.金属材料
日常生活中的铜线、刀等都是由金属材料制成的,金属材料包括纯金属和合金,如不锈钢属于合金。

2.金属的物理性质
3.地壳中含量最高的金属元素是Al(用化学符号表示,下同),人体中含量最高的金属元素是Ca,目前世界年产量最高的金属是Fe,熔点最高的金属是W,熔点最低的金属是Hg。

4.合金
由一种金属与其他金属(或非金属)加热熔合而成的、具有金属特征的物质。

5.一般来说,合金的熔点比各成分金属低,硬度比各成分金属大,抗腐蚀性能强。

6.常见的铁合金有生铁和钢(它们的主要区别是含碳量不同,生铁的含碳量相对较高);我国使用最早的合金是青铜;与人体有很好“相容性”的合金是钛合金。

1.误认为合金都是由金属组成的。

事实上,凡是在金属中加热熔合某些金属或非金属而得到的具有金属特征的物质都是合金。

合金的许多性能都优于纯金属,但并不是所有性能都比纯金属好,需根据实际需要,灵活选择纯金属或合金。

2.误认为金属材料都是由金属单质制成的。

实际上,许多金属材料都是合金,合金比纯金属具有更广泛的应用范围。

典例1(2021·河北)下列有关金属及合金的说法错误的是()
A.金属在常温下大多数都是固体
B.铝合金的硬度比铝的硬度小
C.铁制品在潮湿的空气中易生锈
D.钢铁是使用最多的金属材料
【解析】合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大,故铝合金的硬度比铝的硬度大,B项错误。

【答案】B
针对训练
1.(2021·江苏连云港改编)2021年5月15日“祝融号”火星车成功着陆。

该车使用了新型镁锂合金,下列说法正确的是( A )
A.镁锂合金属于金属材料
B.锂属于非金属元素
C.镁是地壳中含量最高的金属元素
D.镁锂合金的熔点比镁的高
考点2 金属的化学性质[必考]
1.金属的化学性质
(1)与氧气的反应:大多数金属都能与氧气发生反应,但反应的难易和剧烈程度是不同的。

①镁、铝等在常温下就能与氧气反应。

铝在空气中与氧气反应,
其表面会生成一层 致密的氧化铝(Al 2O 3) 薄膜,从而阻止铝进一步被氧化,因此铝具有很好的抗腐蚀性能。

相关反应的化学方程式为 4Al+3O 2
2Al 2O 3 。

②铁、铜等在常温下几乎不与氧气反应,但在高温时能与氧气反应。

如在点燃条件下,铁可在氧气中剧烈燃烧, 火星四射 ,生成黑色固体,反应的化学方程式为 3Fe+2O 2Fe 3O 4 ;铜在空气中加热,表面会
变成黑色,反应的化学方程式为 2Cu+O 2
2CuO 。

③“真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不与氧气发生反应。

(2)与酸的反应:
体能燃烧并发出淡Mg+2HCl
MgCl 2+H 2↑
Mg+H 2SO 4
MgSO 4+H 2↑
Zn+2HCl
Zn+H 2SO 4ZnSO 4+H 2↑
生成的气体能燃烧
并发出淡蓝色火焰
Fe+2HCl
FeCl2+H2↑
Fe+H2SO4FeSO4+H2↑
在金属活动性顺序表中,位于氢前面的金属能置换出盐酸或稀硫酸中的氢。

1.等质量的金属与足量的稀酸反应,放出氢气由多到少的顺序:Al>Mg>Fe>Zn。

2.等质量、等浓度的同种稀酸与足量的不同金属反应,放出的氢气一样多。

(3)与盐溶液的反应:
Fe+CuSO4FeSO4+Cu
2Al+3CuSO43Cu+Al2(SO4)3
Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag
金属与盐溶液的反应规律
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其盐溶液中置换出来。

当原金属的相对原子质量>新生成金属的相对原子质量时,反应后溶液的质量变大,固体变轻;当原金属的相对原子
质量<新生成金属的相对原子质量时,反应后溶液的质量变小,固体变重。

2.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称为
置换反应。

(2)表示:A+BC AC+B。

3.常见金属的活动性顺序
(1)金属的位置越靠前,活动性越强,越易失去电子变为离子,在相同条件下与酸反应的速率越快。

(2)位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢而放出氢气,位于氢后面的金属不能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。

(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。

(4)混合盐溶液与一种金属、混合金属与一种盐溶液发生置换反应的顺序是“先远后近”。

某些活动性很强的金属(如钾、钙、钠等)投入盐溶液中时,其先与溶液中的水发生反应,整个反应是一系列的综合反应,较为复杂。

典例2(2021·合肥包河区一模)金属在生产、生活中有着重要的用途。

某化学兴趣小组的同学在老师的指导下对金属的有关性质进行如下探究。

探究一:比较金属活动性
【实验方案】如图所示,向四支试管中分别加入等体积、等质量分数的稀硫酸,分别放入相同大小的锌片、铁片、铜片,铁片与铁粉质量相等。

【实验现象】试管A、B、D中均产生气泡,C中无明显现象。

(1)请写出A中反应的化学方程式:。

(2)由B、C反应的现象可推出两种金属的活动性强弱是。

(3)通过比较A、D的反应现象,不能得出铁、锌两种金属的活动性强弱,原因是。

(4)试管B、D中铁片和铁粉均无剩余,所得溶液溶质的质量分数:B(填“>”“<”或“=”)D。

探究二:铜与硫酸反应
老师告诉同学们,铜在一定条件下能与硫酸反应。

同学们在老师的帮助下继续实验。

取大小相同的光亮铜片,依次加入配制好的不同浓度的硫酸中,用酒精灯充分加热,观察到的现象如表所示。

铜片与不同浓度硫酸溶液加热后的实验现象
(5)根据表格中实验现象,铜与硫酸反应会生成水和、(填化学式)。

【拓展延伸】(6)分析表格,请写出铜与硫酸发生反应的条件:。

(7)铜与硫酸反应更准确的硫酸最低浓度是多少?请你设计方案确定:。

【解析】(1)锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,则化学反应方程式为Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。

(2)分析B、C反应的现象可知,铁片表面有气泡,铜片表面无现象,则两种金属的活动性强弱是Fe>Cu。

(3)试管A中的锌为锌片,试管D中的铁为铁粉,它们与酸的接触面积不同,则无法比较铁、锌两种金属的活动性强弱。

(4)试管B、D中铁片和铁粉均无剩余,说明铁都反应完了,铁片与铁粉的质量相同,则生成硫酸亚铁的质量相同,生成氢气的质量也相同,且加入的是等体积、等质量分数的稀硫酸,所以所得溶液溶质的质量分数相同。

(5)依据质量守恒定律,分析题表中实验现象可知,有刺激性气味气体产生,说明有SO2生成,溶液变成蓝色,说明有CuSO4生成,则铜与硫酸会生成水和SO2、CuSO4。

(6)分析题表中实验数据和实验
现象可知,当硫酸浓度大于63%时开始反应,则铜与硫酸发生反应的条件是硫酸的浓度大于63%,且加热。

(7)分析题表中实验数据和实验现象可知,硫酸浓度在63%~72%之间的某一浓度时,铜与硫酸开始反应,则确定铜与硫酸反应更准确的硫酸最低浓度的实验方案是取大小相同的光亮铜片,依次加入浓度为64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%的硫酸中,用酒精灯充分加热,观察实验现象。

【答案】(1)Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
(2)Fe>Cu
(3)金属与酸的接触面积不同
(4)=
(5)CuSO4SO2
(6)硫酸的浓度大于63%,且加热
(7)取大小相同的光亮铜片,依次加入浓度为64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%的硫酸中,用酒精灯充分加热,观察实验现象
针对训练
2.(2021·陕西)学习小组同学在探究Cu、Al、Ag的活动性顺序时,做了如图两个实验,并由此展开了一系列学习探究活动。

【学习交流】(1)实验中观察到,甲中铝丝表面附着一层红色固体,乙中溶液颜色变为蓝色。

(2)你认为通过上述实验能(填“能”或“不能”)得出三种金属的活动性强弱。

【拓展探究】上述实验后,同学们想进行废液的处理与回收,于是将甲、乙中的溶液倒入同一烧杯中,观察到混合溶液(即废液)澄清透明。

同学们认为应该先确定废液中是否含有未反应完的CuSO4和AgNO3,为此,他们进行了实验并记录如下:
【反思评价】讨论后大家一致认为实验2所得结论不合理。

你认为理由是Al2(SO4)3+3Ba(NO3)2
3BaSO4↓+2Al(NO3)3(用化学方程式表示)。

【拓展应用】同学们尝试从废液中回收铜,将过量铝粉加入废液中,充分反应后过滤,滤液中存在的金属阳离子是Al3+(写离子符号)。

考点3金属资源的利用和保护[5年3考]
1.铁矿石及铁的冶炼
(1)在自然界中铁主要以化合物的形式存在,原因是铁的化学性质比较活泼;常见的铁矿石有赤铁矿(主要成分为Fe2O3)、磁铁矿(主要成分为Fe3O4)和菱铁矿(主要成分为FeCO3)等。

(2)常用来炼铁的原料除铁矿石外,还有焦炭和石灰石,其中石灰石的主要作用是将铁矿石中的二氧化硅转变为炉渣;炼铁的原理是通过化学变化使化合态的铁转变成单质铁,如利用CO与Fe2O3反应炼铁。

(3)铁的冶炼实验:
①实验装置如图所示。

②现象:玻璃管中的红棕色粉末逐渐变成黑色,澄清石灰水变浑浊,玻璃导管尖嘴处出现蓝色火焰。

③解释:氧化铁和一氧化碳在高温条件下发生反应,生成单质铁和二氧化碳,反应的化学方程式为
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。

在该反应中,氧化铁中的氧被一氧化碳夺去,氧化铁被还原,一氧化碳具有还原性。

化学中把含氧化合物中的氧被夺去的反应叫做还原反应。

④实验注意事项:a.加热前先通入CO;b.实验结束后继续通入CO至玻璃管冷却;c.CO有毒,必须进行尾气处理。

在学习一氧化碳(或氢气)还原金属氧化物的实验时,要记住实验步骤的特殊性。

记忆口诀:一氧化碳(或氢气)“早出晚归”;酒精灯“迟到早退”。

2.金属资源的保护
(1)铁制品生锈的原因是铁与空气中的水蒸气、氧气等发生化学反应,生成的铁锈的主要成分是Fe2O3·x H2O。

(2)生活中防止铁制品锈蚀的方法有刷漆、涂油、镀上一层其他金属等。

(3)保护金属资源的有效途径有防止金属的腐蚀、金属的回收利用、合理有效地开采矿物以及寻找金属的替代品等。

典例3(2021·江苏连云港)在钢铁工业推进碳减排、碳捕集的过程中,化学发挥了重要作用。

(1)“焦炭炼钢”是先将铁精矿(Fe2O3)和焦炭同时加入高炉,鼓入热空气,充分反应后得到生铁,再将生铁转移至炼钢炉中炼制得钢。

①高炉炼铁的主要反应原理是在高温下,夺取了Fe2O3里的氧将铁还原出来。

②某钢铁厂每年需要向高炉中加入120万吨的焦炭,若加入的焦炭全部转化为CO2,则该钢铁厂每年排放CO2的质量为万吨。

(2)为了实现CO2的捕集利用,我国研制出一种多功能复合催化剂(含NaFe3O4),能将CO2转化为汽油,转化步骤如下:
CO2CO(CH2)n汽油
①步骤Ⅰ除生成CO外,还生成另一种氧化物。

该氧化物的化学式是。

②下列说法错误的是(填字母序号)。

a.所得汽油中含有C、H两种元素
b.NaFe3O4中O为-2价,Fe为+3价
c.上述转化不仅有利于CO2减排,还可以减轻人类对化石能源的需求
(3)一种以“氢能炼钢”替代“焦炭炼钢”的工艺流程如图所示。

①高温下,用H2炼铁时反应的化学方程式为。

②跟“焦炭炼钢”工艺相比,“氢能炼钢”工艺的主要优点
有。

③从物质组成的角度,说明向炼钢炉中加入废钢的目的:。

【解析】(1)①高炉炼铁的主要反应原理是在高温下,CO夺取了Fe2O3里的氧将铁还原出来。

②某钢铁厂每年需要向高炉中加入120万吨的焦炭,若加入的焦炭全部转化为CO2,由C~CO2可知,该钢铁厂每年排放CO2的质量为440万吨。

(2)①反应物是二氧化碳和氢气,含有碳、氢、氧三种元素,故步骤Ⅰ除生成CO外,生成的另一种氧化物是水,化学式是H2O。

②NaFe3O4中O为-2价,Na为+1价,Fe为+3价和+2价。

(3)①高温下,用H2炼铁时反应的化学方程式为3H2+Fe2O32Fe+3H2O。

②跟“焦炭炼钢”工艺相比,“氢能炼钢”不排放二氧化碳、无污染。

③从物质组成的角度分析,向炼钢炉中加入废钢是为了调节钢中的含碳量。

【答案】(1)①CO②440
(2)①H2O②b
(3)①3H2+Fe2O32Fe+3H2O②不排放二氧化碳、无污染③调节钢中的含碳量
针对训练
3.(2021·湖北宜昌)金属的利用和保护。

(1)图1利用了铜的物理性质是导电性。

(2)图2说明铁具有导热性。

(3)工业上利用一氧化碳和氧化铁炼铁的化学方程式是3CO+Fe2O32Fe+3CO2。

(4)图3是用三枚洁净无锈铁钉探究铁生锈条件的实验。

只有甲中铁钉有明显锈迹。

①实验乙中植物油的作用是隔绝空气。

②由实验甲、丙可得出的结论是铁生锈需要接触水。

(5)宜昌三峡机场新国际航站楼钢网架建设中,使用了700多吨钢。

①酸雨会腐蚀钢网架,造成酸雨的主要物质是BC(填字母序号)。

A.甲烷
B.二氧化硫
C.二氧化氮
D.一氧化碳
②钢网架防腐漆施工时规定,表面清理结束4~8小时内必须进行防腐底漆的喷涂,其原因是防止被重新污染(或防止金属重新锈蚀)。

实验突破
实验一金属活动性顺序的探究
1.实验方案的设计思路
(1)比较两种金属的活动性强弱:
(2)比较三种金属的活动性强弱:
2.探究金属铝、铜、银的活动性顺序
(1)实验设计:
有红色固体
蓝色变为2Al+3CuSO4
Al2(SO4)3+3Cu
铝、铜、银三种金属的活动性顺序
有银白色固
液由无色变
Cu+2AgNO3
Cu(NO3)2+2Ag
(2)实验注意事项:
①实验前必须用砂纸打磨金属表面至光亮,目的是除去表面的氧化物和污物。

②金属与盐反应,盐必须可溶于水。

针对训练
(2021·合肥包河区二模)小明为探究Mg、Fe、Cu、Ag四种金属的活动性进行了如图1实验,请你和他一起探究并回答下列问题:
【探究1】比较镁、铁的活动性
小明设计了甲、乙的对比实验,为了得到正确的实验结论,对于镁、铁的要求是镁片、铁片的质量相同且打磨处理干净,其中乙中稀盐酸的浓度为10%,根据甲中产生气泡速率大于乙这一现象可知,Mg 活动性大于Fe。

【探究2】比较铜、银的活动性
小明设计了实验丙,根据铜表面出现银白色固体的现象,可知Cu的活动性大于Ag,该反应的化学方程式为Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag。

【探究3】根据以上3个实验,小明发现并未得出四种金属的活动性顺序,请你帮他补充一个丁实验,从而得出四种金属的活动性:Mg>Fe>Cu>Ag,那么你选择的试剂A、B名称分别为铁、硫酸铜溶液。

已知一种金属加到两种比它弱的金属盐溶液的混合液中,会先置换出最弱的金属,再置换出第二种金属。

小敏向一定质量的硫酸银和硝酸铜的混合溶液中加入锌粉,溶液质量与加入锌的质量关系如图2所示。

那么在A点时,溶液里含的盐有3种;D点得到的固体的成分为Zn、Ag、Cu。

实验二铁制品锈蚀条件的探究
1.实验方法:对比法与控制变量法。

2.实验设计
1.本实验除可用氯化钙作干燥剂外,还可用生石灰、氢氧化钠固体等作干燥剂。

2.影响铁锈蚀的因素:铁的纯度、环境温度、空气湿度、氧气浓度以及酸碱性等。

3.铜生锈的条件是同时与氧气、水和二氧化碳接触。

针对训练
(2020·安徽)金属防腐是科学研究中的重大课题。

某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。

【认识铁的腐蚀】
(1)下列环境中的铁制品最容易生锈的是A(填字母序号)。

A.未擦干的铁锅
B.涂油漆的栏杆
C.盛水的不锈钢水杯
(2)铁锈的主要成分是Fe2O3·x H2O,其中铁元素的化合价是+3。

【探究铁的腐蚀】
(3)该小组用如图甲装置进行实验,起始时量筒内水面处于50 mL刻度处,之后水面缓慢上升。

几天后水面最终处于约40(填“40”或“10”)mL刻度处,原因是铁腐蚀消耗O2,且空气中的氧气含量约占
1。

5
【拓展探究】
(4)小强同学进行如下实验:取铁钉用砂纸打磨,称其质量,按如图乙安装装置,放置3天,再取出铁钉称量。

在不同温度下重复上述实验,得到铁钉质量增加情况如下表。

小强同学的实验是探究温度因素对铁钉腐蚀快慢的影响,结论是温度越高,铁钉腐蚀越快(合理即可)。

[附加题]
(5)有同学认为小强的实验未能真实反映50 ℃以后铁钉腐蚀的快慢,理由是50 ℃以后铁钉质量没有变化。

请分析铁钉质量没有变化的原因:50 ℃以后,试管中的氧气耗尽,铁钉的腐蚀停止;改进实验方案证明你的分析:用容积较大的容器代替装置乙中的试管,分别在50 ℃、60 ℃、70 ℃下重复上述实验(合理即可)。