初中化学鲁教版九年级下册第一节 常见的金属材料学案

第九单元  金  属

第一节　常见的金属材料

金属的物理性质

1．金属的物理性质：大多数金属都具有金属光泽，密度和硬度较大，熔、沸点较高，具有良好的__延展性__和__导电__、__导热__性能。

2．金属的物理性质决定其用途：

(1)铂的延性好，可以抽成直径仅有1/5 000 mm的细丝。

(2)金的展性好，可以压成厚度只有1/10 000 mm的薄片。

(3)钨的熔点高，被用来制造灯泡中的灯丝。

(4)铜的导电性优良，被广泛用于电子制造业。

(5)金的稀有象征着富有和高贵，常用于制作饰品。

合金

1．定义：在某种金属中加热熔合其他__金属__或__非金属__后形成的、具有__金属特性__的物质，如铜合金、铁合金、铝合金、钛合金等。

2．特性：其性能与组成它们的纯金属不同，合金的强度和硬度一般比它们的纯金属__大__，抗腐蚀性能__强__，熔点一般__低于__它们的纯金属的熔点。

金属矿物及其冶炼

1．常见的金属矿物：

(1)常见的铁矿石有赤铁矿、菱铁矿、磁铁矿、黄铁矿，它们的主要成分为__Fe2O3__、__FeCO3__、__Fe3O4__、__FeS2__(填化学式)。

(2)常见的铝矿石有铝土矿、钾长石、明矾石，它们的主要成分为Al2O3、KAlSi3O8、KAl3(SO4)2(OH)6。

2．实验室炼铁的原理：

(1)实验装置。

(2)实验步骤。

①实验开始时，先通__一氧化碳__，排出玻璃管内的空气，然后__点燃酒精喷灯加热__。

②实验结束时，要先__停止加热__，继续__通一氧化碳__，直到__玻璃管冷却__。

(3)实验现象：红色的氧化铁固体变为__黑__色，澄清石灰水__变浑浊__。

(4)实验结论：__3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2__(用化学方程式表示)。

3．还原反应：

含氧化合物中的氧__被夺去__的反应。

4．工业炼铝：

(1)方法：电解法。

(2)反应原理：__2Al2O34Al＋3O2↑__。

【漫画助学】

含有金属元素的物质一定是金属材料吗？

提示：含有金属元素的物质不一定是金属材料，如Fe3O4。金属材料中至少含有一种金属单质。

【见多识广】

常见的金属之最

(1)地壳中含量最高的金属元素——铝；

(2)人体中含量最高的金属元素——钙；

(3)目前世界年产量最高的金属——铁；

(4)导电、导热性最好的金属——银；

(5)熔点最高的金属——钨；

(6)熔点最低的金属——汞。

【巧思妙记】

一氧化碳还原氧化铁实验的操作顺序：可巧记为一氧化碳早出晚归，酒精喷灯迟到早退。

探究点　铁的冶炼原理(一氧化碳还原氧化铁)

　如图是一氧化碳还原氧化铁的实验装置，请结合该装置探究相关问题：

【探究问题】

(1)该实验体现了一氧化碳的__还原性__(填“氧化性”“还原性”)，具有该性质的物质还有__木炭、焦炭等碳单质__。

(2)实验前要先通入一氧化碳气体，再进行加热，目的是__排净装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合，加热时发生爆炸__，实验完毕时，还要继续通入一氧化碳气体，直到玻璃管冷却，目的是__防止高温下的铁与空气接触，重新被氧化，还可防止澄清石灰水倒吸__。

【拓展创新】(科学探究与创新意识)

　一氧化碳还原氧化铁的装置可进行如下改进：

(1)图1装置的优点是__既处理了尾气，又节约了燃料__。

(2)图2装置的优点是__节约药品、操作简便(合理即可)__。

【探究归纳】

一氧化碳还原氧化铁实验操作及注意事项

1．操作步骤

2．实验“三防”

防爆炸(提前通入CO，排尽空气)、防氧化(停止加热后继续通入CO)、防污染(要有尾气处理装置)。

【典例】(2021·广安中考)利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是(C)

A．反应前后Fe元素的化合价由＋2价变为0价

B．充分加热，a处固体由黑色变为红色

C．b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2

D．可用水吸收尾气中的CO

【变式训练】

　用如图装置完成CO还原Fe2O3的实验。缓慢通入一定量的CO，点燃酒精喷灯，继续通入CO，一段时间后，当粉末全部变为黑色时，熄灭酒精喷灯，停止通入CO。

(1)CO与Fe2O3反应的化学方程式是__3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2__。

(2)在冷却过程中，为防止管中黑色粉末表面因与空气接触而变为红色，应补充的操作是__继续通CO至玻璃管冷却或用弹簧夹夹住气球__。

(3)有同学提出黑色粉末中还可能含有Fe3O4。资料：Fe3O4不与CuSO4溶液反应。为验证黑色粉末成分。该同学取少量样品于烧杯中，加过量CuSO4溶液，充分反应。证明黑色粉末中含有Fe和Fe3O4的现象是__黑色粉末部分变红__。

1．(2021·南昌模拟)世界艺术品表现了人类光辉灿烂的文化，下列艺术品不是用金属材料制成的是(C)

2．金可制成金箔，拉成金丝，说明金具有良好的(B)

A．导电性　B．延展性　C．导热性　D．抗腐蚀性

3．(2021·南京中考)常温下为紫红色固体的是(C)

A．锌　　　B．铁　　　C．铜　　　D．银

4．(2021·河北中考)下列有关金属及合金的说法错误的是(B)

A．金属在常温下大多数都是固体

B．铝合金的硬度比铝的硬度小

C．铁制品在潮湿的空气中易生锈

D．钢铁是使用最多的金属材料

5．工业炼铁中会发生一氧化碳与氧化铁的反应，该反应中的还原剂是(A)

A．CO    B．Fe2O3    C．CO2    D．Fe

6．我国第一艘国产航母“山东舰”在制造的过程中使用了大量的金属材料。下列有关金属材料的说法错误的是(C)

A．合金的硬度一般比组成它的纯金属更高

B．钢铁是使用最多的金属材料

C．金属在常温下都是固体

D．大多数金属为电和热的优良导体

7．(2021·长沙中考)今年3月，三星堆遗址新出土重要文物500多件，其中有高2.62米的青铜大立人、高3.95米的青铜神树、由金箔包裹的权杖、重约286 g的黄金面具以及玉石器和象牙等。

(1)黄金属于__金属__(填“金属”或“合成”)材料。

(2)与纯铜相比，青铜的优良性能有__硬度大(合理即可)__(写一种即可)。

8．合金是重要的金属材料。

(1)生铁是常用的合金，生铁属于__混合物__(填“纯净物”或“混合物”)。

(2)锰钢是一种重要的合金，比组成它的纯金属硬度__大__，韧性好，可用于制作钢轨。

(3)黄铜是铜锌合金，将纯铜和黄铜片互相刻画(如图所示)，纯铜片上留有明显的划痕，说明__黄铜的硬度比纯铜的硬度大__。

1．生活中的许多日常用品应用了物质的属性，以下说法不正确的是(C)

A．冰箱的门吸应用了磁铁的磁性

B．不锈钢制作餐具利用了它的抗腐蚀性

C．铜制作导线利用了它的导热性

D．活性炭用于净化水利用了它的吸附性

2．(2021·眉山中考)北斗系统的全面建成彰显了中国航天的力量。在航天科技中运用了大量金属材料，下列有关金属材料的说法正确的是(B)

A．纯金属的硬度一般比它们组成合金的硬度更高

B．钛和钛合金被广泛应用于火箭、导弹等

C．金属单质在常温下都是固体

D．合金中一定只含金属元素

3．有关金属与金属材料的说法中错误的是(B)

A．银的导电性比铜好，但电线一般用铜制，主要与价格和资源等因素有关

B．生铁和钢都是铁合金，但钢中的含碳量比生铁中高

C．铝合金门窗耐腐蚀性好，硬度高

D．焊锡是锡和铅的合金，其熔点低，可以用于焊接金属

4．(2021·湖州中考)工业炼铁的部分反应如下所示，则(A)

A．X可以是木炭

B．X与CO都具有氧化性

C．③反应后的尾气可直接排放

D．Y中铁元素以游离态存在

5．(2021·滨州滨城模拟)如图为一氧化碳还原氧化铁实验。下列说法中不正确的是(B)

A.开始时应先通入一氧化碳，后点燃酒精喷灯

B．该实验的原理为Fe2O3＋3CO===2Fe＋3CO2

C．参加反应的一氧化碳具有还原性

D．将尾气点燃或收集，可防止一氧化碳污染空气

6．(2020·河南中考)如图为CO还原Fe2O3的微型装置图，则A处V形管内的固体粉末由__红__色逐渐变黑；B处V形管内的溶液变浑浊，化学方程式为

__CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O__；将尾气点燃，化学方程式为__2CO＋O22CO2__。

7．(2021·铁锋区质检)钛合金广泛用于航天、船舶等。2020年11月24日4时30分，在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，顺利将探测器送入预定轨道。2021年3月16日，“奋斗者”号载人潜水器正式交付给中科院深海科学与工程研究所，这标志着“奋斗者”号的研制已完成并通过了海试验收，对我国未来的海洋开发意义重大。

(1)钛合金有很多优良的性能，如__B、C、D__(选填字母)。

A．熔点低　　　　　　 B．机械性能好

C．抗腐蚀性非常好     D．密度小

(2)工业上通常是在高温下用四氯化钛(TiCl4)与金属镁发生反应获得金属钛和氯化镁，该反应的化学方程式为__TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti__，反应后钛元素的化合价__降低__(填“升高”或“降低”)。

(3)钛合金与人体有很好的相容性，因此医疗上可用来制造__人造骨骼__。

　(2021·深圳中考)用如图所示装置进行实验：

(1)丙装置作用__把一氧化碳转化成二氧化碳，防止污染环境__；

(2)如乙中澄清石灰水变浑浊，甲中发生反应的化学方程式为__Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2__；

(3)探究反应后甲中黑色固体成分。

已知：Fe3O4不与CuSO4反应。

猜想一：黑色固体成分为Fe；

猜想二：黑色固体成分为Fe3O4；

猜想三：__黑色固体成分为Fe、Fe3O4__。

步骤一：

步骤二：向样品A、B、C中分别加入足量CuSO4溶液。

若通入CO时间为90 s，要得到纯铁粉，则加热时间__180__s。