培优专题讲解《金属的冶炼与利用》讲解

培优专题讲解《金属的冶炼与利用》金属的化学性质【考点图解】*盐：是指组成中含金属离子和酸根离子的化合物【学法透析】1．几种活泼金属的特殊反应(1)K、Ca、Na、Mg等金属不但能在空气（或氧气）中燃烧，还能在CO2和N2中燃烧。

如：4Na＋3CO2点燃2Na2CO3＋C2Mg＋CO2点燃2MgO＋C 3Mg＋N2点燃Mg3N2。

故贮存活泼金属的仓库发生火灾，不可以用CO2灭火器来灭火。

(2)K、Ca、Na三种金属化学性质非常活泼，它们在常温下能与水发生剧烈的反应，生成氢氧化物和氢气。

如：2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑ Ca＋2H2O＝Ca(OH)2＋H2↑故保存这三种活泼金属时需隔氧隔水，一般保存于煤油中。

(3)Al等熔点较低的活泼金属能在高温时还原某些金属氧化物，可用于冶炼高熔点金属。

如：8Al＋3Fe3O4高温9Fe＋4Al2O3（此反应常用于铁路上焊接钢轨）2．金属与酸的反应(1)Mg与稀盐酸或稀硫酸的反应很剧烈，容器壁发烫，是一个典型的放热反应。

(2)盐酸易挥发出HCl气体，故盐酸一般不用于实验室制H2，以免制得的H2中混有HCl而不纯。

(3)浓硫酸和硝酸有强氧化性，它们和活泼金属反应不能生成H2。

另外，Fe、Al等金属在冷的浓硫酸中会被迅速氧化而使其表面形成一层致密的氧化膜，从而阻止内层的金属进一步反应，这种现象叫“钝化”现象。

工业上常用铁槽车运输大量的浓硫酸就运用了这一原理。

3．判断金属活动性顺序的方法(1)根据金属能否与氧气反应以及反应的难易和剧烈程度可判断金属活动性强弱。

例如常温下铝就能被空气中的氧气氧化，而金即使在高温下也不与氧气反应，故金属活动性Al>Au。

(2)根据一种金属能否从另一种金属的盐溶液中将其置换出来可判断这两种金属的活动性强弱。

例如铁能从硫酸铜溶液中置换出铜，铜能从硝酸银溶液中置换出银，而银不能从硫酸铜溶液中置换出铜，铜不能从硫酸亚铁溶液中置换出铁，则这三种金属的活动性强弱为Fe>Cu>Ag．(3)根据几种形状和颗粒大小相近的金属与相同浓度的同种酸能否反应及反应产生H2的速率可判断这几种金属的活动性强弱。

例如将外形大致相同的镁片、锌片、铁片和铜片投入到相同浓度的稀盐酸中，镁表面迅速冒出大量的气泡且很快反应完，锌表面有较多的气泡持续而均匀地冒出，铁表面有细小的气泡冒出，而铜表面无气泡冒出，如右图所示，则这四种金属的活动性强弱为Mg>Zn>Fe>Cu。

(4)根据金属在自然界的主要存在形式可判断其活动性强弱。

如铁在自然界主要以化合物的形式存在（即化合态），而金和银在自然界主要以单质形式存在（即游离态），则金属活动性强弱为Fe>Au(或Ag)。

(5)根据金属氧化物是否溶于水或是否能与水反应可判断其活动性强弱。

如氧化钙易与水反应：CaO＋H2O＝Ca(OH)2，而氧化铁不溶于水，不与水反应，则钙与铁金属活动性强弱为Ca>Fe。

4．几种有色溶液(1)含MnO4－的溶液呈紫红色，含MnO42－的溶液呈绿色。

(2)含Cu2＋的溶液一般呈蓝色，含Fe2＋的溶液一般呈浅绿色，含Fe3＋的溶液一般呈黄色，其它金属离子的溶液一般呈无色。

(3)铁与稀酸或某些盐溶液发生置换反应时，一律生成含Fe2＋的浅绿色溶液。

如Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑Fe＋2AgNO3＝Fe(NO3)2＋2Ag【名题精讲】考点1 金属的化学性质及其应用例1 下列有关金属的描述或判断错误的是A．常温下，在空气中金属镁比铁容易氧化B．在氧气中灼烧时，铁丝比铜丝反应剧烈C．和同种盐酸反应时，锌片比铁片反应剧烈D．铜的活动性不强，故铜不能与AgNO2溶液反应【切题技巧】解答本题应充分利用金属活动性顺序来进行判断。

镁的化学性质较为活泼，在常温下就能被空气中的氧气氧化。

铁丝不能在空气中燃烧，但能在纯氧中燃烧，而铜丝即使在纯氧中也不能燃烧。

因为锌比铁活泼，故与稀盐酸反应时，锌比铁剧烈。

在金属活动顺序中，铜排在银的前面，故铜能从硝酸银溶液中置换出银。

【规范解答】Ｄ【借题发挥】镁、铝、锌这三种金属在常温下就能被空气中的氧气迅速氧化而使其表面覆盖一层致密的氧化物保护膜，从而阻止内部的金属被进一步氧化。

与稀硫酸反应制氢气时，镁的速率太快，铁的速率太慢，锌的速率适中，故常用锌粒和稀硫酸反应来制取氢气。

【同类拓展】1．铜比铁早被发现、利用，考古学家常在出土的古文物中发现许多铜制的饰物与器具，却很少发现铁制的器物，主要原因为何？( ) A．铜呈红棕色，外观较铁好看，所以被保存的很好B．铜比铁便宜，可大量制造C．铜的金属活动性比铁小，保存下来的比较多D．铜表面会生成致密的氧化物，保护内部的金属考点2 金属与酸反应的图象问题例2 质量相等的锌和铁分别和质量相等、溶质质量分数也相等的稀盐酸反应，反应情况如右图所示。

则下列叙述中正确的是( )A．图线a、b分别表示锌、铁的反应情况B．锌、铁均反应完，盐酸有剩余C．盐酸均反应完，一定有锌剩余D．盐酸均反应完，一定有铁剩余【切题技巧】锌的金属活动性比铁强，和等质量分数的稀盐酸反应时，在单位时间内生成氢气比铁多，故在H2时间的关系曲线中，锌的斜率比铁大。

若盐酸过量，则生成氢气的质量决定于金属锌和铁，等质量的锌和铁完全反应后生成H2质量铁比锌大，与图象不符合，故选项B错误。

既然生成等质量的氢气，就表明消耗了等质量的稀盐酸，即盐酸一定消耗完，而生成等质量的氢气时，消耗铁的质量比锌小，故铁一定有剩余，锌有可能有剩余、也可能与稀盐酸恰好完全反应。

【规范解答】AD【借题发挥】将质量相同的x、y两种金属投入到质量相等、溶质质量分数也相等的稀盐酸或稀硫酸中，反应的情况有两种：(1)若金属足量，则生成氢气的质量由全部参与反应的酸溶液来决定，由于酸液质量相等，浓度相同，故生成氢气的质量相等。

生成H2的质量随反应时间的变化关系如右图所示。

在此图像中，倾斜线的斜率越大，表明反应速率就越快，该金属的活动性就越强，即金属活动性：x>y。

(2)若酸液足量，则生成氢气的质量由金属x和y各自来决定，则它们生成H2的质量必定不相等，可绘成如右图所示的关系曲线。

图中水平线表示金属与酸的反应已完成，水平线越高，表示生成的氢气越多。

要是x和y在化合物中的化合价相同，则生成氢气越多的金属，其相对原子质量越小，即Ar(x)<Ar(y)。

【同类拓展】2．一定量的镁和一定量的锌分别与同浓度的稀硫酸完全反应，产生的氢气体积和时间的关系如图所示，下列结论不正确的是( )A．甲物质为锌、乙物质为镁B．反应所消耗的硫酸质量相等C．和锌反应的稀硫酸质量比和镁反应的稀硫酸质量大D．反应速度是甲（锌）慢，乙（镁）快考点3有关金属与酸反应的天平问题例3 在天平的两边分别放有质量相等的烧杯，烧杯中各盛100g 9.8%的硫酸溶液，此时天平平衡。

同时向左、右两烧杯中分别加入X、Y，指针先向左偏转，反应完毕后，指针偏右的一组选项是( )【切题技巧】向烧杯中加入金属后，金属与硫酸反应生成H2使两边烧杯中物质的质量不断减小。

指针先向左偏转，说明右边生成H2的速率比左边快，即金属Y比X活泼，可排除选项A和D。

反应完毕后，指针偏向右边说明最终两个烧杯中生成H2的质量不相等，且左边生成H2的质量比右边大。

由题知两个烧杯中H2SO4的质量均为9.8g，能反应消耗掉锌6.5g，铁5.6g，故选项B中的铁和锌均过量，生成H2的质量由H2SO4决定，则两边的9.8gH2SO4，生成氢气的质量应是相等的，均为0.2g，这与题目不符。

【规范解答】Ｃ【借题发挥】当等质量的不同种金属与相同浓度的同种酸溶液反应时，利用天平可准确地指示金属与酸溶液的反应速率，从而帮我们判断金属的活动性强弱。

我们还可以根据最终天平的偏转情况来判断金属与酸溶液反应生成H2总量的多少。

【同类拓展】3．将盛有等质量、等溶质质量分数的稀盐酸的两只烧杯放在托盘天平的左右两盘上，调节天平至平衡状态。

再向两只烧杯中分别放入质量相等的镁和铁，待反应停止后，请判断：(1)若天平仍保持平衡，烧杯中一定没有剩余的物质是_______，_______一定有剩余，_______可能有剩余。

(2)若天平失去平衡，则指针一定偏向放金属_______的那一边。

考点4金属与盐溶液的反应例4已知Fe、Cu都能与FeCl3发生反应：2FeCl3＋Fe＝3FeCl2、2FeCl3＋Cu＝2FeCl2＋CuCl2。

向CuCl2和FeCl3的混合溶液中，加入一定量的铁屑，充分搅拌使之反应，下列对反应后物质的判断错误的是( )A．若反应后溶液中含有FeCl3，则一定还含有FeCl2、CuCl2，且无固体物质剩余B．若反应后溶液中含有FeCl2、CuCl2，则无固体物质剩余或剩余固体中只含有Cu C．若反应后溶液中含有FeCl2，则剩余固体中只含FeD．若反应后溶液中只含FeCl2，则剩余固体中只有Cu或Fe、Cu都有【切题技巧】本题中，铁屑在溶液中发生反应的次序为：①铁屑量较少，铁只和FeCl3发生了反应：2FeCl3＋Fe＝3FeCl2；②铁屑量稍多，铁先发生了①中的反应后，剩余的铁与CuCl2发生了反应生成了部分Cu；③铁屑量充足，发生了②中的两个反应后还有剩余，此时溶液中只有FeCl2，固体中既有生成的Cu，也有反应剩余的铁。

另外需指出的是，在第①种情况中，即使有部分铁和CuCl2发生了置换反应，生成的铜接着会发生下述反应而被溶解于溶液中：2FeCl3＋Cu＝2FeCl2＋CuCl2。

【规范解答】 C金属原子和金属离子得失电子能力的比较：当我们将一种较为活泼的金属投入到含多种可被该金属置换的金属离子的溶液中时，得电子能力最强的金属离子最先被置换出来。

如将锌粉投入到含Ag＋、Cu2＋、Fe2＋的混合溶液中时，由于Ag＋得电子能力最强，故只有当Ag＋被置换完以后，才可能有Cu被置换出来。

【同类拓展】4．往AgNO3、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2的混合溶液中加入一些铁粉，待反应完成后再过滤，可能存在的情况是( )A．滤纸上有Ag，滤液中有Ag＋、Cu2＋、Zn2＋B．滤纸上有Ag、Cu，滤液中有Ag＋、Zn2＋、Fe2＋C．滤纸上有Ag、Cu、Fe，滤液中有Zn2＋、Fe2＋D．滤纸上有Ag、Cu、Fe、Zn，滤液中有Zn2＋、Fe2＋【参考答案】1．C 2．B3．(1)稀盐酸镁铁(2)铁4．C金属资源的利用和保护【考点图解】【学法透析】１．金属的冶炼方法金属材料被人类大规模利用的历史顺序直接决定于冶炼该金属的难易程度，而金属冶炼的难易程度又直接决定于金属的活动性强弱，越是活泼的金属，其冶炼的难度就越大。

下面介绍几种常见的冶金方法：(1)Ag、Pt、Au等金属的化学性质特别稳定，在自然界主要以单质形式存在，一般无需冶炼；(2)加热分解法：少数较不活泼的金属可加热其化合物使之分解而制得，如2HgO△2Hg＋O2↑(3)加热还原法：用H2、C、CO或Al等作还原剂，从金属氧化物中将金属还原出来，Cu、Pb、Sn、Fe、Zn等金属均可用此法制得。