金属与金属矿物

专题四金属与金属矿物知识导图］［解读考点］知识点一：了解金属的物理特征，能区分常见的金属和非金属；认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。

金属材料包括传统金属材料如铁、铝、铜及合金和新型金属材料。

共有的物理性质：有光泽，能导电、导热，有延展性。

应用最广，产量最高的前四种金属：铁、铝、铜、钛。

大多数的金属资源一般以化合物的形式存在于地壳和海洋中，金、银等极少数不活泼金属在自然界中以单质形式存在。

知识点二：知道常见的金属与氧气的反应；了解防止金属锈蚀的简单方法。

铁与氧气反应分为铁在氧气中剧烈氧化——燃烧及在空气中缓慢氧化——生锈两种情况，条件不同，反应的剧烈程度不同，产物也不同。

学习时应注意与氧气的化学性质相联系。

（1）金属锈蚀的条件铁生锈实际上是铁、氧气、水等物质相互作用，发生的一系列复杂的化学反应，铁锈的主要成分是Fe2O3，铁锈是红棕色，很疏松，易吸水。

（2）金属的防锈方法①保持铁制品表面的洁净、干燥；②在铁制品表面覆盖保护层；③改变金属的内部结构，如制成不锈钢等。

知识点三：知道一些常见金属（铁、铝等）矿物；了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。

常见的金属矿物有：赤铁矿（主要成分是Fe2O3）；磁铁矿（主要成分是Fe3O4）；黄铁矿（主要成分是FeS2）；菱铁矿（主要成分是FeCO3）；铝土矿（主要成分是Al2O3）等。

炼铁就是把铁矿石、焦炭、石灰石一起放入高炉中，在高温条件下，利用还原剂CO把铁从他的化合物中还原出来。

知识点四：了解常见金属的特性及其应用，认识加入其他元素可以改良金属特性的重要性；知道生铁和钢等重要的合金。

在金属中加热熔合某些金属或非金属，就可以制得具有金属特性的合金。

生铁和钢是含碳量不同的铁的两种合金。

生铁的含碳量为2%—4.3%，钢的含碳量为0.03—2%，除含碳外，生铁中还含有硅、锰等，不锈钢中还含有铬、镍等。

这种组成的改变，使得合金性能也随之发生改变。

合金的强度与硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性能也更好，因此合金具有广泛的用途。

知识点五：知道金属活动顺序，金属与酸、盐溶液的反应规律。

在金属活动顺序中，金属的位置越靠前，金属越活泼；在金属活动顺序中，H前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的H；在金属活动顺序中，前面的金属能把后面的金属从它的盐溶液中置换出来。

知识点六：知道废弃金属对环境的污染，认识回收金属的重要性。

废弃金属中含有的一些重金属会对环境造成污染，如废旧电池中含有汞等，如果将废旧电池随意丢弃，汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。

回收废弃金属不仅可以节约金属资源，还可以减少对环境的污染。

［洞察考向］1.铝、铁、铜等金属及其合金，都是生产、生活中应用广泛的金属材料。

这几种常用的重要金属除有共性之外，更值得注意的是它们有各自不同的特性。

考查的目的就是要求学生比较清楚地了解这几种重要金属的性质与性能差异，并能根据其性质选择确定用途，或由其用途推知该金属的主要特性。

因此，金属及其合金的性能与组成结构的关系；性能与用途的关系；还有在这些内容里反映出的量变引起质变的辩证关系是常见的命题形式。

预测以金属的性质为背景的新情境试题增加，选材主要集中在铜、钛等金属的性质方面，旨在考查学生获取信息和加工信息的能力。

2.以金属活动顺序表为内容的探究型试题、选择题，是命题的基本形式，这些知识所涉及到的内容都是考查的热点，具体有：（1）通过一些反应事实、现象分析判断未知金属的活动性顺序，并做出相应的解释。

（2）根据金属与酸、盐溶液反应中的各种物质质量的变化趋势进行分析判断。

（3）不同金属与酸、盐溶液能否反应的判断以及反应先后（速率快慢）的分析。

（4）一定量的金属与酸、盐溶液反应后，对所得滤渣、滤液组成（构成）的分析判断。

（5）金属与酸、盐溶液反应中所涉及到的相关因素用函数图像表示或与物理学中力学、电学等知识结合。

3.铁生锈的命题，渗透学科间的知识，考查学生运用理化知识解决问题的能力。

通过对铁生锈实验的评价与设计，考查对铁生锈条件的掌握；考查一些常见金属的防锈措施；联系生活实际情境考查一些保护金属资源的途径和方法。

金属材料的防锈蚀保护及相关验证或探究实验等都是考查热点。

4.铁的冶炼。

多考查炼铁的原料、原理，以及炼铁过程中对废气的处理。

常以简答题形式命题。

［真题剖析］考点一：金属的共性例题1、金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。

下列性质属于金属共性的是（）A．硬度很大、熔点很高 B．有良好的导电性、传热性C．是银白色的固体 D．易与酸反应产生氢气【解析】不同的金属有其个性，如纯铁较软，铜是紫红色的，A、C不符合题意；在金属活动顺序表中，H后的金属不合酸反应，D不符合题意；金属的导电性、传热性属于金属的共性。

【答案】B举一反三【变式1】金属材料被广泛应用于生活、生产中，下列列出的一些金属材料的数据：已知武德合金是足铅、铋、锡、镉组成的合金，则下列说法错误的是A．武德合金的熔点低于组成它的纯金属 B．铁锅破损，可用武德合金焊接修补C．武德合金可做电路保险丝 D．武德合金属于混合物【解析】由题目有关数据知合金的熔点低于组成它的纯金属，A对；武德合金熔点低，不能用于铁锅的焊接修补，可以做电路保险丝，B错误，C对；合金都是混合物，D对。

【答案】B考点二：金属活动性顺序题2、如图4—1所示是X 、Y、Z三种金属在容器中的反应现象，下列说法正确的是A．X 、Y、Z三种金属均发生了置换反应B．三种金属的活动性顺序是X＞Y＞ZC．若Z能从金属Y的盐溶液里置换出Y，则三种金属的活动性顺序是X＞Z＞YD．若X为金属镁，则Z可能是铁【解析】从图中看出X能与酸剧烈反应，而Y、Z没有反应，因而只能判断X的活动性比Y、Z强弱，故A、B错，若Z能从金属Y的盐溶液里置换出Y，说明Z比Y活泼，故C对；铁能与酸反应缓慢放出氢气，而Z不能，故Z不可能是铁，故D错。

【答案】C举一反三【变式2】置换反应是化学反应的基本类型之一。

(1)金属与盐溶液之间的置换反应，一般是活动性较强的金属可把活动性较弱的金属从其盐溶液中置换出来，如铜和硝酸银溶液反应，其化学方程式为___________。

(2)非金属单质也具有类似金属与盐溶液之间的置换反应规律，即活动性较强的非金属可把活动性较弱的非金属从其盐溶液中置换出来，如在溶液中可发生下列反应：C12+2NaBr=2NaCl+Br2 ；I2+Na2S=2NaI+S↓；Br2+2KI=2KBr+I2 由此可判断：①S、C12、I2、Br2活动性由强到弱顺序是___________。

②下列化学方程式书写错误的是___________。

(A)C12+2NaI=2NaCl+I2 (B)I2+2KBr=2KI+Br2(C)Br2+Na2S=2NaBr+S↓ (D)C12+K2S==2KCl+S↓【解析】（1）化学方程式的书写，注意配平和符号的规范；（2）中根据题中所给信息，活动性较强的非金属可把活动性较弱的非金属从其盐溶液中置换出来，所以 S、C12、I2、Br2活动性由强到弱顺序是 C12 >Br2 >I2>S。

根据活动性顺序 Br2比 I2活泼，所以I2+2KBr=2KI+Br2反应是错误的。

【答案】(1)Cu+2AgNO3== Cu(NO3)2+2Ag(2)①C12>Br2>I2>S ②B【变式3】兴趣小组的同学学习了金属的性质后，在实验室找到的一种银白色金属R做如下探究：（1）将金属R投入稀盐酸中，金属表面有气泡冒出。

则该金属R在金属活动性顺序表中排在氢的___________（选填“前面”或“后面”）。

（2）为了比较金属R与铁的活动性强弱，兴趣小组设计下列方案进行实验，请完成下表：（3）请根据上述的信息，标出金属Fe、R、Cu在下列金属活动性顺序表中的相应位置。

【解析】（1）金属和盐酸反应产生气泡，则金属在金属活动性顺序表中排在氢前；（2）比较金属R与铁的活动性强弱，利用R与铁盐溶液的反应，铁被置换出来，说明金属R的活动性比铁强，反之，金属R的活动性比铁弱；（3）根据（2）中现象，金属活动顺序为R﹥Fe﹥Cu【答案】（1）前（2）强（或弱）；FeSO4（或FeCl2等）；正确（或错误）（3）考点三：铁的性质题3、图4—2为某化学兴趣小组同学设计的观察铁制品锈蚀的实验装置。

请你分析以下相关叙述中，正确的是 ( )A．此实验设计必须在玻璃仪器中进行B．一段时间后，塑料瓶会变瘪，说明铁生锈与空气有关C．一段时间后，铁丝会由下到上出现锈蚀现象D．一段时间后，水面处铁丝锈蚀严重，而水上、水下部分生锈不明显【解析】本题通过实验考查铁生锈的条件。

铁在潮湿空气中与氧气、水共同作用而生锈。

做铁制品锈蚀条件实验可以用试管也可以用题给装置进行，只要能观察到明显的实验现象即可。

因铁生锈会消耗空气中的氧气，导致塑料瓶内压强减小，在大气压作用下，塑料瓶变瘪，铁生锈与空气有关。

铁制品与水面接触部位生锈最严重，这部分与空气和水都充分接触了。

【答案】BD举一反三【变式4】向一定量的铁粉中逐滴加入稀硫酸至过量,图4—3是反应过程中某种物质的质量Y随加入稀硫酸的质量变化的关系,则Y不可能表示A.消耗铁粉的质量B.生成硫酸亚铁的质量C.溶液的总质量D.生成氢气的质量【解析】由图表可以看出，Y物质的质量增加，一段时间后质量不再改变。

所以Y物质可以是生成物硫酸亚铁和氢气的质量。

作为反应物铁粉消耗逐渐增多，至反应完时不再改变，所以Y也可以反应物铁粉的质量。

对于溶液的质量，变化较复杂。

【答案】C【变式5】某地根据当地特点，将石灰石的开采、加工和高炉炼铁建在一起形成联产。

（1）炼铁的固体原料有铁矿石、焦炭和_______。

请写出炼铁过程中CO和Fe2O3反应的化学方程式：____________。

（2）高炉炼铁（见图4—4）排放的废气中含有大量的高温一氧化碳，可作为能源用来煅烧石灰石。

请写出煅烧石灰石的化学方程式：__________。

（3）此联产方式的主要优点是：______________（答出一条即可）【解析】炼铁的原料和原理是要求掌握的内容，而联产的优点是废气的再利用，形成循环体系，减少了污染，节省了能源。

【答案】（1）石灰石；3CO+Fe2O32Fe+3CO2（2）CaCO3CaO+CO2↑（3）降低成本（或变废为宝、减少环境污染、节约能源、合理利用能源等，其他合理答案均可）［备考技法］1．铁与酸溶液及与盐溶液的置换反应，应结合金属活动性顺序及其意义，判断能否发生反应、书写有关化学方程式。

有关规律是：铁无论是与酸溶液还是与盐溶液发生置换反应都生成亚铁盐（铁元素的化合价为＋2价），生成物溶液均为浅绿色（Fe2+）。

2．要学会举一反三，同一知识点要多侧面、多角度地进行理解应用。