金属及金属的化学性质知识解析与巩固练习

金属及金属的化学性质知识解析与巩固练习

【学习目标】

1.知道常见金属的物理性质、特性及其应用；知道生铁和钢等重要合金。

2.掌握铁、铝等常见金属与氧气的反应；掌握常见金属与盐酸、稀硫酸的置换反应，以及与化合物的溶液的反应。

3.掌握金属的活动性顺序；能用金属的活动性顺序对有关的置换反应进行简单的判断。

【要点梳理】

要点一、金属材料

金属材料包括纯金属和它们的合金。

1.几种常见的金属

（1）常见的重要金属：铁铝铜锌钛锡金银等。

（2）金属有许多共同的性质，如：①金属光泽；②良好导电性、导热性；③良好的延性、展性；④韧性好、能弯曲。

2.常见金属的特性

（1）颜色：大多为银白色，铜呈紫红色、金呈黄色；

（2）状态：常温下大多为固体，汞为液体；

（3）密度差别很大：金为19.3g/cm3，铝为2.7 g/cm3；

（4）导电性差异很大：银为100，铅仅为7.9；

（5）熔点差别大：钨为3410℃，锡仅为232℃；

（6）硬度差别大：铬为9，铅仅为1.5。

3.一些金属物理性质的比较

4.合金知识

（1）合金：是由两种或两种以上的金属（或金属和非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。合金是混合物，合金中至少含有一种金属。

（2）生铁（含碳量为2%～4.3%）和钢（含碳量为0.03%～2%）都是铁合金。因含碳量不同合金的性能不同，含碳量越大，硬度越大；含碳量越低，韧性越好。

（3）黄铜、青铜、焊锡、硬铝、18K黄金、18K白金、钛合金等也是常见的合金。

（4）合金的性能与组成合金的各成分的性能不同。合金的硬度比组成它们的纯金属的硬度大，合金的熔点比组成它们的纯金属的熔点低。

【要点诠释】

1.金属的用途要从不同金属的各自不同的性质以及价格、资源、美观、便利、回收等各方面考虑。如银的导电性比铜好，但电线一般用铜制而不用银制。因为铜的密度比银的密度小，价格比银低很多，资源比银丰富得多。

2.合金的硬度、强度、抗腐蚀性等一般都好于组成它们的纯金属。

要点二、金属活动性顺序

常见金属的活动性顺序如下：

【要点诠释】

1.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。

2.在金属活动性顺序里，位于氢前面金属可以置换出盐酸、稀硫酸中的氢。且金属的位置越靠前，它与酸反应的速率就越大。

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（K、Ca、Na除外）。要点三、置换反应

置换反应是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。如：

Mg+2HCl=MgCl2+H2↑

Fe+H2SO4=FeSO4+ H2↑

Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2

【要点诠释】

1.置换反应可以表示为：A+BC=AC+B

2.置换反应的特征：单质+化合物=单质+化合物

（1）反应物一定是单质与化合物；

（2）生成物一定是单质与化合物。

要点四、金属的化学性质

1．金属与氧气的反应

铁铝镁

反应现象在氧气中，点燃，剧烈燃烧，火

星四射，放出大量的热，生成黑

色固体

在空气中，常温下，铝表面

变暗（生成一层致密氧化膜）

在空气中，点燃，剧烈

燃烧，发出耀眼白光，

生成白色固体

化学方程式3Fe+2O

2

Fe3O44Al+3O2=2Al2O32Mg+O22MgO 反应特征都是氧化反应，生成金属氧化物，且都属于化合反应

【要点诠释】

（1）钾钙钠镁铝锌等金属在常温下都能与空气中的氧气发生反应，其中铝锌在其表面形成一层致密的氧化膜，阻止氧化反应的继续进行。

（2）铁、铜在潮湿的空气中，常温下能够发生缓慢氧化——生锈。铁生锈的条件是：铁与水、空气中的氧气共同作用；铜比铁难生锈，生锈的条件是：铜与水、空气中的氧气、二氧化碳共同作用。

（3）镁在空气中可以点燃，剧烈燃烧；铁丝在空气中不燃烧，在纯氧中可以燃烧；铜在空气、氧气中都不燃烧，但可以与氧气发生氧化反应生成氧化铜；真金不怕火炼，金在高温下也不与氧气反应。

2．金属与酸的反应

铁丝铝丝铜丝

反应现象稀盐酸

铁丝表面产生少量气泡，溶液由无

色变成浅绿色

铝丝表面产生大量气泡，溶液颜色没

有变化

没有明显现

象（不反应）稀硫酸

铁丝表面产生少量气泡，溶液由无

色变成浅绿色

铝丝表面产生大量气泡，溶液颜色没

有变化

没有明显现

象（不反应）

化学方程式稀盐酸Fe+2HCl=FeCl2+H2↑2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑

稀硫酸Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑

讨论①上述方程式的特点是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，属于置换反应类型

②根据铜与酸不反应，铁反应较不剧烈，而铝反应现象最剧烈，可初步推断，三种金属的活动性由强到弱依次是：Al>Fe>Cu

③Fe与酸反应，生成的是氯化亚铁（FeCl2）、硫酸亚铁（FeSO4），而不是氯化铁（FeCl3）、硫酸铁（Fe2(SO4)3）

【要点诠释】

（1）参加反应的金属必须是排在金属活动性顺序氢前面的金属。

（2）酸不能为强氧化性酸：如浓硫酸、硝酸。

（3）金属与酸发生反应后，溶液的质量均增加。

（4）金属与酸反应都产生气泡，但快慢有别；都放出热量，但有多有少；溶液的颜色大多不发生变化（铁除外）。

3.金属与某些化合物的溶液反应

铁丝浸入硫酸铜溶液铝丝浸入硫酸亚铁溶液铜丝浸入硫酸铝溶液

反应现象铁丝表面有光亮的红色物质析出，

溶液由蓝色变成浅绿色

铝丝表面有黑色物质析出，溶液由

浅绿色变成无色

没有明显现象（不反

应）

化学方

程式

Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 2Al+3FeSO4=Al2(SO4)3+3Fe

讨论①上述方程式的特点是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，属于置换反应类型

②由铝能置换出铁，铁能置换出铜，可推断三种金属的活动性由强到弱依次是：Al>Fe>Cu

③铜不能与硫酸铝溶液反应，是因为铜的金属活动性比铝弱

【要点诠释】

（1）只有较活泼的金属才能把不太活泼的金属从它的化合物溶液里置换出来。

（2）被置换的金属化合物必须溶于水。

（3）铁与酸或金属化合物发生置换反应时生成的铁的化合物中铁均显+2价。

（4）参加反应的金属不能为钾钙钠。如把钠放入CuSO4溶液中，发生的反应不是2Na+CuSO4=Na2SO4+Cu，而是2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4。

【典型例题】

类型一、考查金属材料及其应用

1.灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制，主要原因是（）

A．钨的导电性好 B．钨的熔点高 C．钨的硬度大 D．钨的密度大

【思路点拨】金属的用途取决于金属的性质，但还要考虑其可行性。