高中化学10金属计算和实验应用

高三年级化学秋季班（教师版）

金属计算和实验应用

知识梳理

一、金属概述

1．金属在元素周期表中的位置

元素周期表中除左上方的氢及右上部的非金属元素外，其余部分都是金属元素，所以金属元素集中在表的左下方，共有近百种金属，包括部分主族元素，所有的副族和第八族元素。

2．金属的原子结构

最外层电子数一般___________个，大多数金属元素原子最外电子只有_________个。原子半径较大，在化学反应中易__________电子而变成__________________，化合价只有______价。

金属单质在反应中常作_________(氧化/还原）剂。

【答案】小于4 1-2 失去金属阳离子正还原

3．金属的分类

4．金属的通性：有金属光泽，导电性，导热性，延展性

（1）金属键：金属阳离子和自由电子之间所形成的强作用力就是金属键。

（2）金属晶体：通过金属键所形成的晶体叫金属晶体。

①构成微粒：金属阳离子和自由电子

②元素种类：金属

③微粒间作用力：金属键

④熔沸点：一般较高

⑤典型实例：Cu、Fe等金属以及合金

【练一练】金属的下列性质与金属键无关的是（）

A．金属不透明并具有金属光泽B．金属易导电、传热

C．金属具有较强的还原性D．金属具有延展性

【答案】C

（3）金属的物理通性

①金属表面一般都有光泽，黄金、白银、铂金等饰品就是利用了这一性质。

②金属具有导电性。

③金属具有导热性。

④金属具有良好的延展性。

【练一练】几个金属之最（识记）重金属盐一般有毒

熔点最高的金属_________ 熔点最低的金属________

地壳中含量最高的金属________ 导电性最强的金属________

硬度最大的金属________ 密度最小的金属________

密度最大的金属________ 延展性最好的金属________

人体内最多的金属________ 人类冶炼最多的金属________

【答案】钨汞铝银铬锂锇金钙铁

5．合金

（1）合金的定义

在金属中加入一种或几种其它金属或非金属，加热熔化，混合均匀，冷却得到的固体混合物。

（2）合金的性质特点：

①硬度比组成它们的纯金属的硬度________

②熔点比组成它们的纯金属的熔点________

【答案】大低

原因:a．合金中原子大小不一致，改变了金属中规则的层状排列，使层与层之间的滑动困难，所以硬度大

b．合金中原子大小不同，排列没有纯金属整齐，原子间的作用力减小，所以熔点低（3）生铁和钢——铁碳合金；黄铜——铜锌合金

二、金属规律小结

三、金属的冶炼

1．冶炼金属常用以下几种方法：

① 电解法：适用范围K ——Al ② 还原法：适用范围：Zn ——Cu ③ 热分解法：适用范围：Hg ——Ag ④ 物理方法：适用范围：Au

2．金属冶炼的原理：

在一定条件下，用还原剂使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。

3．金属冶炼的方法：

（1）电解法：电解是最强的氧化还原手段。在金属活动顺序表中铝和铝前面的几种轻金属用电解熔融化合物来制取，铝后面的金属可以用电解其盐的水溶液来制取。

MgCl 2（熔融）−−−

→通电

Mg+Cl 2↑ 2Al 2O 3（熔融）−−−→通电冰晶石

4Al+3O 2↑

（2）热还原法：大量的冶金过程属于此法。C 、CO 、H 2和一些活泼金属都是良好的还原剂。 用碳资源丰富，又价廉。但用碳还原得到的金属往往混有碳和金属碳化物，得不到纯金属。

SnO 2+2C ∆−−→Sn+2CO↑

ZnO+C ∆

−−→Zn+CO↑ PbO+C ∆

−−→Pb+CO↑

用纯度高的H 2和金属氧化物为原料就能制得很纯的金属，但Al 2O 3、MgO 等不能用H 2还原。

CuO+H 2∆−−→Cu+H 2↑ Fe 2O 3+3H 2∆

−−→2Fe+3H 2O

WO 3+3H 2∆

−−→W+3H 2O

铝价廉，难挥发，且反应时强烈放热，工业上常用来冶炼难熔金属。缺点易和许多金属生成合金。

Cr 2O 3+2Al −−−

→高温

Al 2O 3+2Cr

3Fe 3O 4+8Al −−−

→高温

9Fe+4Al 2O 3 （3）热分解法：在氢后面的金属，加热其化合物就可得到。

HgS ∆

−−→Hg+S

2Ag 2O ∆

−−→4Ag+O 2↑

（4）Pt 、Au 以游离态存在于自然界中，可采用物理方法富集。

4

四、金属综合运用

1．综合计算

2．性质实验-制备实验

例题解析

考点1：金属冶炼

例1：（2014虹口一模8）以下金属冶炼方法错误的是：（）

A．3MnO2 + 4Al3Mn + 2Al2O3 B．2AlCl3(熔融)2Al + 3Cl2

C．Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2 D．2HgO2Hg+ O2↑

【难度】★★

【答案】B

变式1：（2008 静安二模）以下叙述错误的是（）

A．CO可作冶铁的还原剂

B．空气或氧气可作炼钢的氧化剂

C．一定条件下，用H2或CO可将钙从CaO中还原出来

D．侯德榜制碱法得到的产品是纯碱和氯化铵

【难度】★★

【答案】C

变式2：（2010闵行二模）氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列说法错误的是（）A．冶炼铁是在高温下利用还原反应将铁从其铁矿石中还原出来

B．炼钢是在高温下利用氧化剂把生铁中过多的碳和其他杂质氧化

C．1molFe3O4被CO全部还原成Fe时，转移9mol电子

D．铝热法还原铁的反应，可放出大量的热，并能使铁熔化

【难度】★★

【答案】C

变式3：（高考题）实验室将9g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18g，则该氧化物粉末可能是（）

A．Fe2O3和MnO2 B．MnO2和V2O5C．Cr2O3和V2O5D．Fe3O4和FeO

【难度】★★★

【答案】AD

点拨：熟悉和会应用工业冶炼金属的常见方式，注意工业冶炼的特点，了解常见金属的冶炼方式。