专题 金属和金属性质

专题金属和金属性质知识回顾：（一）金属的物理性质1、金属的物理性质及其应用：金属的物理性质体现金属物理性质的应用具有金属光泽贵重金属可做装饰品机械强度大可制作多种工具等延展性好汽车外壳、钢丝绳等导电性好做电线、电缆导热性好铁锅、铝铲等2、几种常见金属的特性铁：铁制品在潮湿的空气中容易生锈，是世界上年产量最高的金属，容易被磁铁吸引。

铜：在潮湿的空气中，表面会生成绿色的铜绿（碱式碳酸铜）铝：在空气中能形成一层致密的氧化物薄膜，起到了保护作用，耐强酸的腐蚀。

（二）合金合金是在金属中加热熔化某些金属或非金属，制得具有金属特性的物质。

合金可以是金属与金属、金属与非金属的混合物。

但是，制造合金并不是把金属（或非金属）融合在一块，合金的形成是有条件的。

金属之间在形成合金时，一般要求一种金属的熔点不能高于另一种金属的沸点，它们必须在某一温度下均能呈熔化状态。

制得的合金的性能是完全不一样的，但是它们一般都具有以下特性：1、合金比它的各种成分金属具有许多良好的物理的、化学的、机械上的等方面的性能。

例如，由铁、铬、镍制得的不锈钢，具有很强的耐腐蚀性能。

2、一般地说，合金的熔点比它的各组成成分金属的熔点都低。

例如，铝硅合金的熔点为564℃，比铝、硅的熔点都低。

铋、铅、锡、镉制得的武德合金因为熔点低，可制成电路的保险丝，以及自动灭火和防爆安全装置等。

3、合金比它的各组成成分金属具有更好的强度和硬度，以及机械加工性能。

例如，硬铝（含铜、镁、锰、铝）的硬度和强度都比纯铝大，几乎相当于钢材，而且密度还小。

4、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（三）金属的化学性质：1、金属与氧气的反应金属条件反应方程式现象Mg 常温下（在空气中）2Mg＋O2 =2MgO 银白色镁条在空气中表面逐渐变暗，生成白色固体。

点燃时（在空气中或在氧气中）2Mg + O2点燃 2MgO 剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成一种白色固体。

Al 常温下（在空气中）4Al+3O2 =2Al2O3银白色的表面逐渐变暗，生成一层致密的薄膜。

点燃时（在氧气中）4Al+3 O2点燃 2Al2O3剧烈燃烧，放出大量的热和耀眼的白光，生成白色固体。

Fe 常温下，干燥的空气常温下，在潮湿的空气中铁与空气中的氧气和水共同作用，会生成暗红色疏松的物质——铁锈（Fe2O3·xH2O）在氧气中点燃3Fe＋2 O2点燃 Fe3O4剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体。

Cu 常温下，干燥的空气加热时2Cu＋O22CuO 铜丝表面逐渐变为黑色在潮湿的空气中2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2（OH）2CO3（此化学方程式不要求）铜表面生成一层绿色物质Au、Ag 即使在高温下也不与氧气反应“真金不怕火炼”。

结论：大多数金属都能与氧气反应，但反应的难易和剧烈程度不同。

Mg、Al等在常温下就能与氧气反应；Fe、Cu等在常温下几乎不能单独与氧气反应，但在点燃或加热的情况下可以发生反应；Au、Ag等在高温时也不与氧气反应。

2、金属与酸的反应金属现象反应的化学方程式稀盐酸稀硫酸稀盐酸稀硫酸镁剧烈反应，产生大量气泡，溶液仍为无色，试管壁发热，生成的气体能够燃烧并且产生淡蓝色火焰。

Mg＋2HCl =MgCl2＋H2↑Mg＋H2SO4=MgSO4＋H2↑锌反应比较剧烈，产生大量气泡，溶液仍为无色，试管壁发热，生成的气体能够燃烧并且产生淡蓝色火焰。

Zn＋2HCl =ZnCl2＋H2↑Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑铁反应缓慢，有气泡产生，溶液由无色逐渐变为浅绿色，生成气体能够燃烧并且产生淡蓝色火焰。

Fe＋2HCl =FeCl2＋H2↑Fe在参加置换反应时，生成+2价的亚铁盐Fe＋H2SO4 =FeSO4＋H2↑铜不反应结论：Mg、Zn、Fe的金属活动性比铜强，它们能置换出稀硫酸或稀盐酸中的氢。

Al ------H2 Mg ------H2 Fe ------H2 Zn ------H218 2 24 2 56 2 65 2等质量的金属与足量的酸反应时，金属的相对分子质量越小，产生的氢气越多。

产生氢气相同时，相对分子质量越大被消耗的越多。

3、金属与盐溶液的反应实验操作现象反应的化学方程式质量变化应用铁丝浸入硫酸铜溶液中浸入溶液的铁钉表面覆盖一层紫红色的物质，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色Fe＋CuSO4= Cu＋FeSO4注意：单质铁发生置换反应生成的都是亚铁盐金属质量增加，溶液质量减少不能用铁制品盛放硫酸铜溶液（或农药波尔多液）铝丝浸入硫酸铜溶液中浸入溶液的铝丝表面覆盖一层紫红色的物质，溶液由蓝色逐渐变为无色2Al+3CuSO4=Al2（SO4）3+3Cu 金属质量增加，溶液质量减少铜丝浸入硝酸银溶液中浸入溶液的铜丝表面覆盖一层银白色的物质，溶液由无色逐渐变为蓝色Cu+2AgNO3=Cu（NO3）2+2Ag注意：铜不能置换出氯化银中的银金属质量增加，溶液质量减少铜丝浸入硫酸铝溶液中无明显现象结论：1.以上四种金属的活动性由强到弱的顺序为：Al>Fe>Cu>Ag2.活泼性强的金属能把活泼性弱的金属从其化合物溶液中置换出来。

注意：1.此类反应一定在溶液中进行，不溶于水的化合物一般不与金属反应。

2. K、Ca、Na活动性非常强，但不能用它们置换化合物中的金属，因为它们能同溶液中的水剧烈反应。

（四）金属活动性顺序人们通过大量的实验验证得到常见金属的活动性顺序：应用：在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性越强。

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。

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的化合物的溶液里置换出来（K、Ca、Na除外）。

（五）一氧化碳还原氧化铁（1）仪器：铁架台（2个）、硬质玻璃管、单孔橡皮塞（2个）、酒精灯、试管、酒精喷灯、双孔橡皮塞、导气管。

（2）药品：氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体（3）装置图：（4）步骤：①检验装置的气密性；②装入药品并固定；③向玻璃管内通入一氧化碳气体；（先通CO再加热的目的：排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合，可能会发生爆炸。

）④给氧化铁加热；⑤停止加热；（实验完毕后继续通入CO的目的；防止氧化铁被还原成铁后,在较高的温度下重新被氧化）⑥停止通入一氧化碳。

（5）现象：红棕色粉末逐渐变成黑色，澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。

（6）化学方程式：3CO+Fe2O32Fe+3CO2 2CO+O22CO2Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O 以及酒精燃烧化学方程式（7）注意事项：与CO还原氧化铜的实验操作顺序一样，即先通入CO再加热，实验完毕，停止加热，继续通入CO至试管冷却。

（8）尾气处理：因CO有毒，不能随意排放到空气中，处理的原则是将CO燃烧掉转化为无毒的CO2或收集备用。

（9）含杂质化学反应的计算含杂质的物质质量与纯物质质量的转化：纯物质的质量＝含杂质的物质质量×纯物质的纯度（六）金属的锈蚀和保护（1）铁生锈的条件是：铁与O2、水接触（铁锈的主要成分：Fe2O3·XH2O）（铜生铜绿的条件：铜与O2、水、CO2接触。

铜绿的化学式：Cu2(OH)2CO3）（2）防止铁制品生锈的措施：①保持铁制品表面的清洁、干燥②表面涂保护膜：如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等③改变铁的单一结构，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被锈蚀。

因而铁锈应及时除去。

（4）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。

金属资源的保护和利用:①防止金属腐蚀1、保护金属资源的途径：②回收利用废旧金属③合理开采矿物④寻找金属的代用2、意义：节约金属资源，减少环境污染【典型例题】例1．下列有关金属和金属材料的说法不正确的是（）A．铁有良好的导热性，常用来制作炊具B．铜的化学性质不活泼，在潮湿的空气中不会生锈C．废旧电池中汞的回收可减少对环境的污染D．铝表面易形成致密的氧化膜可阻止铝进一步被氧化解析：铁做炊具是利用了它的导热性；回收废旧电池，是因为金属汞有剧毒；而铝的氧化膜起到了保护作用。

铜在潮湿的空气中会与氧气、二氧化碳、水共同作用生成碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]。

因此，B中的说法是错误的。

答案：B。

例2．在生产和生活中，大量使用的不是纯金属，而是它们的合金。

合金与纯金属比较，其优越的性能有（答出一条即可），原因是。

解析：这道题主要考查了合金的特性以及产生这些特性的原因。

根据我们所认识的有关合金的知识可知，合金的特性主要有耐腐蚀性、熔点低、硬度和强度大；造成合金这种特性的主要原因是金属的组成和结构发生了变化。

答案：硬度大（或熔点高或不易被腐蚀等）金属的组成和结构发生了变化例3．钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志，下图是模拟炼铁的实验装置图。

（1）请你写出冶炼生铁的化学方程式，（2）请写出一种证明产物中含铁粉的方法：（3）此装置有不完善的地方，请写出其中一种改进的方法。

解析：根据题给信息，能够很轻松的写出该反应的化学方程式，3CO+Fe2O33CO2+2Fe；要想进一步证明产物中含有金属铁，应该根据铁的有关性质来寻找方法，如能被磁铁吸引、能与盐酸反应生成气体、能与硫酸铜溶液反应生成红色的铜等。

该装置中最不完善地方就是尾气的处理问题，应该点燃或者用气球收集起来。

答案：（1）3CO+Fe2O33CO2+2Fe（2）用磁铁吸引，或者取出少量加入到酸溶液中，有气泡产生，溶液变浅绿色。

（3）用点燃的酒精灯燃烧掉毒的尾气或者用气球收集。

例4．下列化合物可以由金属和酸直接反应制取的是（）A．氯化铜 B. 氯化铁 C.硫酸铁 D.硫酸镁解析：在这里要考虑两个因素：①金属必须是金属活动性顺序中排在氢的前面；由于Cu排在H 以后，不能和酸发生反应，所以A错。

②如果有铁，生成物必须是亚铁的盐。

B、C中的Fe都是三价铁，也都不正确。

正确答案为D。

答案：D例5．向足量稀硫酸中加入适量铁粉，下列图象能正确表示其变化情况的是：解析：Fe + H2SO4 == FeSO4 + H2↑56 98 152 2反应中，生成物H2、FeSO4以及溶液的质量随着铁粉的反应而增大，反应结束后它们的质量不再发生变化；溶液的pH随反应的进行将逐渐增大，但不会大于7。