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专题五 金属和金属材料——2024届中考化学一轮复习进阶课件【人教版】
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这是一份专题五 金属和金属材料——2024届中考化学一轮复习进阶课件【人教版】，共60页。PPT课件主要包含了考情分析，金属材料，金属材料的分类，纯金属，铁合金其他合金，金属的化学性质，金属活动性逐渐减弱，金属的冶炼，易错提示，二氧化碳的性质及用途等内容，欢迎下载使用。
金属材料在中考中出现的较少，一般是选择题的一个选项或者填空题的一两空，难度较低。一般考查合金的性质及用途，如果在推断题中出现相关金属的信息进而推断出该金属的成分。记忆相关金属和合金的性质是关键。金属的化学性质是化学学习的重点，在解题过程中注意金属活动顺序中排在氢后的金属与盐酸、稀硫酸等不反应，计算时注意对应关系，有时还要适应使用差量法、整体法来降低试题难度。金属资源的利用和保护是中考的热点部分，一般以工业上矿物的冶炼为情境，考查整个流程操作、反应原理；金属铁的生锈条件的探究也是热门出题方向。通过金属及其氧化物的相关化学性质来确定每步操作要分离的物质是什么。铁生锈必须同时满足铁、水、氧气同时存在，缺一不可。废弃金属的回收再利用和寻求替代材料可以延长矿物的使用时间。
考法四金属的腐蚀与防护
金属材料包括纯金属和合金两大类。有些物质虽含金属元素，但不一定是金属材料，如Fe3O4、MgO、MnO2等，因为他们不具有金属的物理性质。人类历史上使用最早的金属是铜，其次是铁。
金属之最铁：目前世界年产量最高的金属；银：导电、导热性最好的金属；铝：地壳中含量最高的金属元素；钙：人体中含量最高的金属元素；钨：熔点最高的金属；汞：熔点最低的金属；锇：密度最大的金属；锂：密度最小的金属； 铬：硬度最大的金属。
3、金属的物理性质(1)共性：常温下，多数金属为银白色固体，通常金属都带有金属光泽，密度较大，熔点较高，具有良好的导热性 、导电性、延展性，机械强度大 (2)特性：铜呈紫红色，金呈黄色，汞为液体
4、合金 (1)合金是由一种金属跟其他金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质，合金属于混合物。(2)合金的硬度一般大于组成它的纯金属，合金的熔点一般低于组成它的纯金属，合金的抗腐蚀性一般强于组成它的纯金属。(3)常见的合金有铁合金、铝合金、铜合金、钛合金等
(3)常见的合金有铁合金、铝合金、铜合金、钛合金等 ①铁合金：生铁、钢（两者性能差异原因是含碳量不同）
②钛合金：熔点高，密度小，可塑性好，易加工，抗腐蚀性能好，与人体有很好的“相容性”。
5、金属的用途由金属本身的性质、价格、资源、是否美观、 使用是否便利、是否便于回收和环保等因素决定。
2、金属活动性 (1)金属活动性顺序
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au
(2)判断依据①判断金属活动性的强弱：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)判断依据②判断金属与酸的置换反应能否发生：在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。例如： ；Cu与稀硫酸不反应。③判断金属与化合物溶液的置换反应能否发生：在金属活动性顺序里，位于前面的金属（K、Ca、Na除外）能把位于后面的金属从它们的化合物溶液里置换出来。例如： ，Cu与FeSO4溶液不反应；金属化合物必须溶于水，否则不反应，如Fe与AgCl(不溶于水)不反应。
3、金属与酸、盐溶液的反应规律及反应后溶液质量的变化
4、金属与盐的混合溶液反应后滤渣、滤液成分的判断例如将铁粉不断加入硝酸铜、硝酸银、硝酸锌的混合溶液中， 由于锌比铁活泼，根据金属与盐反应的规律可知铁不与硝酸锌 溶液发生反应，因此滤液中一定含有硝酸锌，滤渣中一定不含金属锌；根据“优先反应” （远距离先置换）规律，无论铁的量多与少，铁首先与硝酸银溶液发生反应，硝酸银反应完全后，若铁粉有剩余，铁才与硝酸铜溶液发生反应。 最终剩余物的成分与加入铁粉的量有关。具体分析如下：
5、金属与酸反应的图像问题(1)影响产生氢气快慢的因素：金属状态、酸的浓度、温度及金属的活动性顺序。(2)金属和酸反应生成氢气的质量关系①等质量的Mg、Al、Zn、Fe分别和足量的等质量等浓度的同种酸反应，产生氢气的质量的大小关系为Al＞Mg＞Fe＞Zn；②足量的Mg、Al、Zn、Fe分别和等量的等浓度的同种酸反应，产生氢气的质量关系为Al=Mg=Fe=Zn。（酸均消耗完全，H+完全转化为H2，即生成氢气的质量相同。）
(3)金属与酸反应的图像(以Mg、Al、Zn、Fe与稀盐酸反应为例)①等质量的不同金属与足量的酸反应（注意横坐标的物理量）产生氢气的质量：Al＞Mg＞Fe＞Zn反应速率：Mg＞Al＞Zn＞Fe
②等量酸与足量的金属反应(酸耗尽)产生氢气的质量：Al=Mg=Fe=Zn 反应速率：Mg＞Al＞Zn＞Fe
1、金属在自然界中的存在形式地球上的金属资源除少数很不活泼的金属如金、银等以单质形式存在外，其余的都以化合物形式存在于地壳和浩瀚的海洋中。常见的铁矿石，如赤铁矿（主要成分的化学式为Fe2O3），磁铁矿（主要成分的化学式为Fe3O4）。
(1)实验装置(2)实验步骤①检查装置气密性。②装入药品并固定。③点燃酒精灯。 ④向玻璃管中通入CO。⑤点燃酒精喷灯。 ⑥反应完成后，熄灭酒精喷灯。⑦试管冷却后停止通入CO。⑧熄灭酒精灯。
(3)实验现象①红色粉末逐渐变为黑色，黑色粉末能被磁铁吸引。②生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。③尾气燃烧并产生蓝色火焰。(4)实验原理：
①通入一段时间一氧化碳，待玻璃管内的空气全部被排净后再点燃酒精喷灯，防止高温加热不纯净的一氧化碳引起爆炸。②实验开始时，点燃末端酒精灯，防止有毒的一氧化碳进入空气中，污染空气。③实验结束后，先熄灭酒精喷灯，此时还要继续通入CO，待装置冷却到室温停止通入CO，防止刚被还原得到的铁被再次氧化。
④本实验反应条件需要高温，此实验的加热装置为酒精喷灯；如果没有酒精喷灯可在酒精灯火焰上加一个金属网罩，目的是集中火焰，提高反应温度。⑤实验的尾气处理除了可以用点燃、收集的方法外，还可以直接将导管转向酒精喷灯（既可防止CO污染空气，又能充分利用尾气燃烧放出的热量，节约能源）。 如图：
2、工业炼铁(1)原料及其作用原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气。①焦炭的作用：一是生成还原剂CO；二是提高高炉的温度②石灰石的作用：将矿石中的SiO2转变为炉渣。③进风口鼓入热空气的作用：增加氧气含量，提高炉温
(2)设备：高炉（如图）
(3)反应原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。(4)化学反应方程式：
考法四 金属的腐蚀与防护
1、物理性质：(1)常温是无色无味的气体，密度比空气大。固体二氧化碳叫干冰，干冰易升华，升华时吸收热量，常作制冷剂。(2)能溶于水，通常情况下，1体积的水能溶解1体积的二氧化碳。①验证装置：②现象及分析：部分二氧化碳溶于水中，使瓶内气体压强变小，大气压使塑料瓶变瘪。③结论：CO2能溶于水
1、铁生锈的条件：与O2和H2O同时接触。铁锈的主要成分是Fe2O3･xH2O。2、铁生锈的条件探究
3、防止铁生锈的措施和方法（1）防止铁生锈的原理——破坏铁生锈的条件：①隔绝空气 ②隔绝水（条件满足其一即可）（2）防止铁制品生锈的方法①保持铁制品表面干燥和洁净②在铁制品表面涂一层保护膜：刷油漆、涂油③镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属④制成合金，如不锈钢
①铁生锈的两个条件缺一不可。②由于铁锈是一种疏松多孔的物质，水分子和氧分子能穿过它的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直到铁全部被锈蚀，故铁一旦生锈要及时除锈。铁锈的主要成分是Fe2O3。当铁接触易跟它反应的化学物质（如酸溶液等）时，就更容易被锈蚀。
4、保护金属资源的途径（1）防止金属腐蚀。（2）回收利用废旧金属。（3）合理开采矿物。（4）寻找金属的替代品
【例1】据文献报道：一种特殊的铜纳米颗粒具有与金、银极其相似的反应惰性，可替代黄金做精密电子元器件。下列对该铜纳米颗粒的判断，正确的是A．能与盐酸反应产生氢气B．在空气中容易锈蚀C．能与硫酸亚铁发生置换反应D．具有良好的导电性
解析：A、铜比较稳定，不与盐酸反应，故选项错误；B、铜在水、二氧化碳的共同作用下才容易生成铜绿，故选项错误；C、铜不与硫酸亚铁发生反应，故选项错误；D、铜具有良好的导电性，故选项正确。故选：D。
【例2】《天工开物》对钢铁冶炼过程有如下记载。有关说法正确的是A．“垦土拾锭”：铁元素是地壳中含量最高的金属元素B．“淘洗铁砂”：铁矿石（主要成分为Fe2O3）能溶于水C．“生熟炼铁”：冶炼铁过程中发生了化学变化D．“锤锻成钢”：生铁高温锻打成钢，碳元素含量升高
解析：A、铝元素是地壳中含量最高的金属元素，铁元素不是地壳中含量最高的金属元素，故A错误；B、铁矿石（主要成分为Fe2O3）难溶于水，故B错误；C、冶炼铁的过程中有新物质铁生成，发生了化学变化，故C正确；D、生铁高温锻打成钢，碳与空气中的氧气反应生成二氧化碳，碳元素含量降低，故D错误。故选C。
【例3】下列有关金属及合金的说法错误的是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
解析：A、金属在常温下大多数都是固体，只有汞是液体，选项A正确；B、合金的硬度比纯金属大，因此铝合金的硬度比铝的硬度大，选项B错误；C、铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程，潮湿的空气中既含有氧气，又含有水蒸气，满足铁生锈的条件，因此铁制品在潮湿的空气中易生锈，选项C正确；D、目前人类每年要提取数以亿吨计的金属，其中提取量最大的是铁，钢铁是使用最多的金属材料，选项D正确。故选B。
【例4】有关金属和金属材料的说法中错误的是A．地壳和海洋中，大多数金属以化合物的形式存在B．生铁和钢都是铁合金，但钢的含碳量比生铁的高C．通常铝制品抗腐蚀性能比铁制品强D．铜不能和稀盐酸发生反应
解析：A、地壳和海洋中，大多数金属以化合物的形式存在，故选项正确；B、生铁和钢都是铁合金，但生铁的含碳量比钢的高，故选项错误；C、铝和氧气能形成一层致密的氧化铝薄膜，通常铝制品抗腐蚀性能比铁制品强，故选项正确；D、铜活泼性低于氢，铜不能和稀盐酸发生反应，故选项正确。故选：B。
【例5】下列说法错误的是A．铁钉是由铁合金制成的B．根据甲图，铁钉生锈过程中O2体积不变C．根据甲图，铁钉在潮湿环境更容易生锈D．根据乙图，铁钉生锈过程中温度升高
解析：A、铁钉一般是由铁合金制成的，因为合金硬度大、耐腐蚀性好，具有优良的性能，不符合题意；B、铁生锈是铁与氧气和水发生的缓慢氧化，由甲图可知，有水存在时，随着反应的进行，氧气的体积逐渐减小，说明铁钉生锈过程中O2体积减小，符合题意；C、由甲图可知，在无水时，氧气的体积不变，说明铁钉不易生锈，在有水时，氧气的体积逐渐减小，说明有水时，铁钉生锈，故铁钉在潮湿环境更容易生锈，不符合题意；D、由乙图可知，随着反应的进行，温度逐渐升高，说明铁钉生锈放出热量，温度升高，不符合题意。
【例6】利用铁粉，炭粉、氯化钠进行铁的锈蚀实验(装置如下图所示，装置气密性良好)。实验1min后温度计读数上升，8min后打开止水夹，水倒吸入锥形瓶，实验数据如下表：
下列说法不合理的是A．铁的锈蚀是放热反应 B．使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀C．此实验能推断出铁的锈蚀需要水的参与D．计算得出空气中氧气的含量约为19.7%
解析：A、实验1min后温度计读数上升，说明铁的锈蚀是放热反应，不符合题意；B、铁的锈蚀是铁与氧气和水发生的缓慢氧化，进行的很慢，氯化钠溶液可以加快铁的锈蚀，不符合题意；C、该实验无对比实验，无法得出铁的锈蚀需要水的参与，符合题意；D、烧杯内减少的水的体积就是消耗氧气的体积，故空气中氧气的体积含量约为： ，不符合题意。故选C。
【例7】经过实验探究，人们总结出了金属活动性顺序规律，下列有关说法正确的是A．金属铝比铁更耐腐蚀，是因为铁更活泼B．工业上可以利用单质铁回收硫酸锌溶液中的金属锌C．铜、银单质分别与稀盐酸混合，铜置换出氢气更快D．金属活动性顺序可作为金属能否在溶液中发生置换反应的一种判断依据
解析：A、金属铝比铁更耐腐蚀，是因为铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化。铁在空气中生锈后，铁锈很疏松，不能阻止里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁不耐腐蚀。事实上铝比铁活泼，选项A不正确；B、在金属活动性顺序中，铁排在锌后面，单质铁不能把锌从硫酸锌溶液中置换出来，选项B不正确；C、在金属活动性顺序中，铜和银都排在氢后面，不能把稀盐酸中的氢置换出来，选项C不正确；D、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，因此金属活动性顺序可作为金属能否在溶液中发生置换反应的一种判断依据，选项D正确。
【例8】将一定量的铝粉投入到含溶质为Mg(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3的溶液中，充分反应后过滤，滤液无色；向滤渣中滴加稀盐酸，无明显现象。下列说法错误的是A．滤渣中一定有Ag、CuB．滤渣中一定有Ag，可能有Cu，没有MgC．滤液中一定没有Cu(NO3)2、AgNO3D．滤液中一定有Al(NO3)3、Mg(NO3)2
解析：题干中几种金属的活动性顺序：Mg＞Al＞(H)＞Cu＞Ag，活动性强的金属能将活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来，氢之前的金属能与稀盐酸或稀硫酸反应生成氢气。将一定量的铝粉投入到含溶质为Mg(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3的溶液中，铝先与硝酸银反应再与硝酸铜反应，不与硝酸镁反应。充分反应后过滤，滤液无色，说明滤液中没有铜离子，向滤渣中滴加稀盐酸，无明显现象，说明没有铝粉剩余。A、根据分析知，铝粉没有剩余，铝与硝酸银、硝酸铜恰好反应，故滤渣中一定有Ag、Cu，故A说法正确；B、滤液无色，说明硝酸铜与铝粉反应，滤渣中一定有Cu，故B说法错误；C、铝与硝酸银、硝酸铜恰好完全反应，滤液中一定没有Cu(NO3)2、AgNO3，故C说法正确；D、铝和硝酸银、硝酸铜反应生成硝酸铝，硝酸镁不参与反应，故滤液中一定有Al(NO3)3、Mg(NO3)）2，故D说法正确。
【例9】实验室某废液的溶质为硝酸铜、硝酸银和硝酸铝，取该废液进行如下图所示实验。下列说法正确的是A．若滤液呈无色，则滤液中可能含有三种溶质B．若向滤液中滴加氯化钾溶液产生白色沉淀，则滤渣可能是混合物C．若滤渣由三种金属组成，则滤液可能呈蓝色D．若向滤渣中滴加稀盐酸无气泡冒出，则滤液中可能含有两种阳离子
解析：实验室某废液的溶质为硝酸铜、硝酸银和硝酸铝，加入一定量的锌粉和铝粉的混合物，金属活动性：Al＞Zn＞Cu＞Ag，故铝先与硝酸银反应生成硝酸铝和银，待硝酸银完全反应后，铝与硝酸铜反应生成硝酸铝和铜，如果铝不足，锌先与硝酸银反应生成硝酸锌和银，待硝酸银完全反应后，锌与硝酸铜反应生成硝酸锌和铜。A、若滤液呈无色，说明硝酸铜已经完全反应，则滤液中不含硝酸铜、硝酸银，一定含硝酸铝，可能含硝酸锌，不符合题意；B、若向滤液中滴加氯化钾溶液产生白色沉淀，说明滤液中含硝酸银，故锌、铝已经完全反应，滤渣中只含银，属于纯净物，不符合题意；C、若滤渣由三种金属组成，则滤渣为银、铜、锌，锌能与硝酸铜反应，故滤液中一定不含硝酸铜，滤液不可能呈蓝色，不符合题意；D、若向滤渣中滴加稀盐酸无气泡冒出，则滤渣中不含锌、铝，滤液中一定含硝酸铝、硝酸锌，可能含硝酸银、硝酸铜，故滤液中可能含锌离子、铝离子两种阳离子，符合题意。
【例10】金属材料的使用作为一个时代的标志，见证了人类文明发展的过程。历史上人类冶炼不同金属的大致年代如图所示：（1）铜和金是人类使用较早的金属。2021年3月，三星堆遗址又出土了大量的青铜器和金器，其中部分青铜器和金器上，还有被人为敲击的痕迹。通过敲打可将青铜等金属材料打制成不同的形状，是利用了金属的______性。
（2）我国的青铜文化历史悠久、西汉时期的湿法炼铜工艺就是利用铁和硫酸铜溶液反应制取铜，有关的化学反应方程式为________________________。（3）铁器时代大约在公元前______年，至今铁仍是年产量最高的金属，但每年因腐蚀造成了巨大损失，写出一条防止铁生锈的措施_________。（4）铝的利用距今100多年，现在铝的年产量得到大幅度的提高。铝虽然较活泼，但抗腐蚀性能好，原因是__________________________________________________。
铝和氧气生成一层致密的氧化膜
解析：（1）通过敲打可将青铜等金属材料打制成不同的形状，是利用了金属的延展性；故填：延展；（2）铁和硫酸铜溶液反应制取铜，同时生成硫酸亚铁，化学方程式为 ；（3）由图可知，铁器时代大约在公元前500年，至今铁仍是年产量最高的金属，但每年因腐蚀造成了巨大损失，铁在与氧气和水蒸气同时接触时会发生锈蚀，所以铁生锈的预防措施可以刷漆、涂油等，故填：500；刷漆（合理即可）；（4）铝虽然较活泼，但抗腐蚀性能好，原因是铝和氧气生成一层致密的氧化膜阻止铝的进一步腐蚀，故填：铝和氧气生成一层致密的氧化膜阻止铝的进一步腐蚀。
【例11】早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。某实验小组利用焦炭和Fe2O3模拟早期炼铁并检验可能的产物，实验装置如下∶（查阅资料）①铁粉为黑色；常温下，Fe、Fe3O4可被磁铁吸引；②PdCl2，溶液可用于检验CO，原理是∶PdCl2+CO+H2O=Pd↓+CO2+2HCl；③Fe3O4与硫酸反应∶ Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O。
（实验现象）澄清石灰水变浑浊，PdCl2溶液中产生黑色沉淀，玻璃管内粉末全部变成黑色。冷却后，用磁铁靠近黑色固体，黑色固体被部分吸引。（1）仪器A的名称是__________。（2）为了检验气体产物，装置从左到右的接口连接顺序为a→______→______→______→______。（3）澄清石灰水变浑浊的化学方程式________________________。（实验结论）反应生成CO 和CO2，磁铁上的黑色固体可能是 Fe、Fe3O4。
解析：（1）由图可知，仪器A的名称是：酒精灯；（2）一氧化碳能与PdCl2、水反应生成Pd、二氧化碳和氯化氢，会影响二氧化碳的检验，故应先用澄清石灰水检验二氧化碳，再用PdCl2溶液检验一氧化碳，且应“长进短出”，这样反应比较充分，现象明显，故装置从左到右的接口连接顺序为a→d→e→b→c；（3）二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，该反应的化学方程式为： ；
（提出猜想）磁铁上的黑色固体是什么？ 猜想一：Fe 猜想二∶ Fe3O4 猜想三∶ Fe 和Fe3O4（设计实验）
（归纳总结） 根据实验结论和探究结果C与Fe2O3反应的化学方程式为 _____________________________。
【例12】化学社团的同学在探究金属化学性质时，进行了图1 所示的实验。图1 实验中观察到的现象是：锌片表面产生气泡，铜片表面____________。锌和稀硫酸反应的化学方程式为________________________。实验过程中小辰意外发现：当两种金属发生触碰时（如图2），铜片表面产生了气泡。（提出问题）图2 中铜是否发生了化学反应？产生的气体是什么？
解析：锌能与稀硫酸反应，铜不能与稀硫酸反应，图1 实验中观察到的现象是：锌片表面产生气泡，铜片表面无明显现象。锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为
（作出猜想）同学们对产生的气体进行了以下猜想：小知猜想是二氧化硫；小辰猜想是氧气；小彬猜想是氢气。他们作出猜想的理论依据是______________。（查阅资料）（1）将锌片、铜片用导线连接后平行插入稀硫酸中，铜片表面产生气体。该反应过程中金属失去的电子通过导线发生了转移。（2）二氧化硫能使品红溶液褪色。
（设计并进行实验）他们设计了图3 装置进行实验，将产生的气体分别通过导管与图4 中的装置连接，验证自己的猜想。
解析：作出猜想：小知猜想是二氧化硫；小辰猜想是氧气；小彬猜想是氢气。他们作出猜想的理论依据是质量守恒定律，稀硫酸中含有硫、氢、氧元素。（2）设计并进行实验：连接导管a 与导管d，向品红溶液中通入气体一段时间，品红溶液不褪色，说明气体不是二氧化硫；选用正确方法收集气体一段时间后，向试管内伸入带火星的木条，木条不复燃，说明气体不是氧气；该气体应该是氢气，氢气密度比空气小，连接导管a 与导管c，收集气体后用拇指堵住试管口，靠近酒精灯火焰，移开拇指点火，气体燃烧，听到轻微的“噗”声，说明气体为氢气；
（教师释疑）图1 实验中，锌与稀硫酸反应，锌失去电子，酸溶液中氢离子在锌片表面获得电子生成氢气。（学生感悟）图3 实验中，酸溶液中的氢离子从铜片表面获得______（选填“锌”或“铜”）失去的电子生成了氢气。（得出结论）图2 中两种金属触碰后铜______（选填“有”或“没有”）发生化学反应。（延伸应用）制造钢制船闸门时，为防止铁被腐蚀，常在钢闸门表面安装比铁更活泼的金属。这种金属可以是______。（填序号）A．锌 B．铜 C．银
金属材料在中考中出现的较少，一般是选择题的一个选项或者填空题的一两空，难度较低。一般考查合金的性质及用途，如果在推断题中出现相关金属的信息进而推断出该金属的成分。记忆相关金属和合金的性质是关键。金属的化学性质是化学学习的重点，在解题过程中注意金属活动顺序中排在氢后的金属与盐酸、稀硫酸等不反应，计算时注意对应关系，有时还要适应使用差量法、整体法来降低试题难度。金属资源的利用和保护是中考的热点部分，一般以工业上矿物的冶炼为情境，考查整个流程操作、反应原理；金属铁的生锈条件的探究也是热门出题方向。通过金属及其氧化物的相关化学性质来确定每步操作要分离的物质是什么。铁生锈必须同时满足铁、水、氧气同时存在，缺一不可。废弃金属的回收再利用和寻求替代材料可以延长矿物的使用时间。
考法四金属的腐蚀与防护
金属材料包括纯金属和合金两大类。有些物质虽含金属元素，但不一定是金属材料，如Fe3O4、MgO、MnO2等，因为他们不具有金属的物理性质。人类历史上使用最早的金属是铜，其次是铁。
金属之最铁：目前世界年产量最高的金属；银：导电、导热性最好的金属；铝：地壳中含量最高的金属元素；钙：人体中含量最高的金属元素；钨：熔点最高的金属；汞：熔点最低的金属；锇：密度最大的金属；锂：密度最小的金属； 铬：硬度最大的金属。
3、金属的物理性质(1)共性：常温下，多数金属为银白色固体，通常金属都带有金属光泽，密度较大，熔点较高，具有良好的导热性 、导电性、延展性，机械强度大 (2)特性：铜呈紫红色，金呈黄色，汞为液体
4、合金 (1)合金是由一种金属跟其他金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质，合金属于混合物。(2)合金的硬度一般大于组成它的纯金属，合金的熔点一般低于组成它的纯金属，合金的抗腐蚀性一般强于组成它的纯金属。(3)常见的合金有铁合金、铝合金、铜合金、钛合金等
(3)常见的合金有铁合金、铝合金、铜合金、钛合金等 ①铁合金：生铁、钢（两者性能差异原因是含碳量不同）
②钛合金：熔点高，密度小，可塑性好，易加工，抗腐蚀性能好，与人体有很好的“相容性”。
5、金属的用途由金属本身的性质、价格、资源、是否美观、 使用是否便利、是否便于回收和环保等因素决定。
2、金属活动性 (1)金属活动性顺序
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au
(2)判断依据①判断金属活动性的强弱：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)判断依据②判断金属与酸的置换反应能否发生：在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。例如： ；Cu与稀硫酸不反应。③判断金属与化合物溶液的置换反应能否发生：在金属活动性顺序里，位于前面的金属（K、Ca、Na除外）能把位于后面的金属从它们的化合物溶液里置换出来。例如： ，Cu与FeSO4溶液不反应；金属化合物必须溶于水，否则不反应，如Fe与AgCl(不溶于水)不反应。
3、金属与酸、盐溶液的反应规律及反应后溶液质量的变化
4、金属与盐的混合溶液反应后滤渣、滤液成分的判断例如将铁粉不断加入硝酸铜、硝酸银、硝酸锌的混合溶液中， 由于锌比铁活泼，根据金属与盐反应的规律可知铁不与硝酸锌 溶液发生反应，因此滤液中一定含有硝酸锌，滤渣中一定不含金属锌；根据“优先反应” （远距离先置换）规律，无论铁的量多与少，铁首先与硝酸银溶液发生反应，硝酸银反应完全后，若铁粉有剩余，铁才与硝酸铜溶液发生反应。 最终剩余物的成分与加入铁粉的量有关。具体分析如下：
5、金属与酸反应的图像问题(1)影响产生氢气快慢的因素：金属状态、酸的浓度、温度及金属的活动性顺序。(2)金属和酸反应生成氢气的质量关系①等质量的Mg、Al、Zn、Fe分别和足量的等质量等浓度的同种酸反应，产生氢气的质量的大小关系为Al＞Mg＞Fe＞Zn；②足量的Mg、Al、Zn、Fe分别和等量的等浓度的同种酸反应，产生氢气的质量关系为Al=Mg=Fe=Zn。（酸均消耗完全，H+完全转化为H2，即生成氢气的质量相同。）
(3)金属与酸反应的图像(以Mg、Al、Zn、Fe与稀盐酸反应为例)①等质量的不同金属与足量的酸反应（注意横坐标的物理量）产生氢气的质量：Al＞Mg＞Fe＞Zn反应速率：Mg＞Al＞Zn＞Fe
②等量酸与足量的金属反应(酸耗尽)产生氢气的质量：Al=Mg=Fe=Zn 反应速率：Mg＞Al＞Zn＞Fe
1、金属在自然界中的存在形式地球上的金属资源除少数很不活泼的金属如金、银等以单质形式存在外，其余的都以化合物形式存在于地壳和浩瀚的海洋中。常见的铁矿石，如赤铁矿（主要成分的化学式为Fe2O3），磁铁矿（主要成分的化学式为Fe3O4）。
(1)实验装置(2)实验步骤①检查装置气密性。②装入药品并固定。③点燃酒精灯。 ④向玻璃管中通入CO。⑤点燃酒精喷灯。 ⑥反应完成后，熄灭酒精喷灯。⑦试管冷却后停止通入CO。⑧熄灭酒精灯。
(3)实验现象①红色粉末逐渐变为黑色，黑色粉末能被磁铁吸引。②生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。③尾气燃烧并产生蓝色火焰。(4)实验原理：
①通入一段时间一氧化碳，待玻璃管内的空气全部被排净后再点燃酒精喷灯，防止高温加热不纯净的一氧化碳引起爆炸。②实验开始时，点燃末端酒精灯，防止有毒的一氧化碳进入空气中，污染空气。③实验结束后，先熄灭酒精喷灯，此时还要继续通入CO，待装置冷却到室温停止通入CO，防止刚被还原得到的铁被再次氧化。
④本实验反应条件需要高温，此实验的加热装置为酒精喷灯；如果没有酒精喷灯可在酒精灯火焰上加一个金属网罩，目的是集中火焰，提高反应温度。⑤实验的尾气处理除了可以用点燃、收集的方法外，还可以直接将导管转向酒精喷灯（既可防止CO污染空气，又能充分利用尾气燃烧放出的热量，节约能源）。 如图：
2、工业炼铁(1)原料及其作用原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气。①焦炭的作用：一是生成还原剂CO；二是提高高炉的温度②石灰石的作用：将矿石中的SiO2转变为炉渣。③进风口鼓入热空气的作用：增加氧气含量，提高炉温
(2)设备：高炉（如图）
(3)反应原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。(4)化学反应方程式：
考法四 金属的腐蚀与防护
1、物理性质：(1)常温是无色无味的气体，密度比空气大。固体二氧化碳叫干冰，干冰易升华，升华时吸收热量，常作制冷剂。(2)能溶于水，通常情况下，1体积的水能溶解1体积的二氧化碳。①验证装置：②现象及分析：部分二氧化碳溶于水中，使瓶内气体压强变小，大气压使塑料瓶变瘪。③结论：CO2能溶于水
1、铁生锈的条件：与O2和H2O同时接触。铁锈的主要成分是Fe2O3･xH2O。2、铁生锈的条件探究
3、防止铁生锈的措施和方法（1）防止铁生锈的原理——破坏铁生锈的条件：①隔绝空气 ②隔绝水（条件满足其一即可）（2）防止铁制品生锈的方法①保持铁制品表面干燥和洁净②在铁制品表面涂一层保护膜：刷油漆、涂油③镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属④制成合金，如不锈钢
①铁生锈的两个条件缺一不可。②由于铁锈是一种疏松多孔的物质，水分子和氧分子能穿过它的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直到铁全部被锈蚀，故铁一旦生锈要及时除锈。铁锈的主要成分是Fe2O3。当铁接触易跟它反应的化学物质（如酸溶液等）时，就更容易被锈蚀。
4、保护金属资源的途径（1）防止金属腐蚀。（2）回收利用废旧金属。（3）合理开采矿物。（4）寻找金属的替代品
【例1】据文献报道：一种特殊的铜纳米颗粒具有与金、银极其相似的反应惰性，可替代黄金做精密电子元器件。下列对该铜纳米颗粒的判断，正确的是A．能与盐酸反应产生氢气B．在空气中容易锈蚀C．能与硫酸亚铁发生置换反应D．具有良好的导电性
解析：A、铜比较稳定，不与盐酸反应，故选项错误；B、铜在水、二氧化碳的共同作用下才容易生成铜绿，故选项错误；C、铜不与硫酸亚铁发生反应，故选项错误；D、铜具有良好的导电性，故选项正确。故选：D。
【例2】《天工开物》对钢铁冶炼过程有如下记载。有关说法正确的是A．“垦土拾锭”：铁元素是地壳中含量最高的金属元素B．“淘洗铁砂”：铁矿石（主要成分为Fe2O3）能溶于水C．“生熟炼铁”：冶炼铁过程中发生了化学变化D．“锤锻成钢”：生铁高温锻打成钢，碳元素含量升高
解析：A、铝元素是地壳中含量最高的金属元素，铁元素不是地壳中含量最高的金属元素，故A错误；B、铁矿石（主要成分为Fe2O3）难溶于水，故B错误；C、冶炼铁的过程中有新物质铁生成，发生了化学变化，故C正确；D、生铁高温锻打成钢，碳与空气中的氧气反应生成二氧化碳，碳元素含量降低，故D错误。故选C。
【例3】下列有关金属及合金的说法错误的是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
解析：A、金属在常温下大多数都是固体，只有汞是液体，选项A正确；B、合金的硬度比纯金属大，因此铝合金的硬度比铝的硬度大，选项B错误；C、铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程，潮湿的空气中既含有氧气，又含有水蒸气，满足铁生锈的条件，因此铁制品在潮湿的空气中易生锈，选项C正确；D、目前人类每年要提取数以亿吨计的金属，其中提取量最大的是铁，钢铁是使用最多的金属材料，选项D正确。故选B。
【例4】有关金属和金属材料的说法中错误的是A．地壳和海洋中，大多数金属以化合物的形式存在B．生铁和钢都是铁合金，但钢的含碳量比生铁的高C．通常铝制品抗腐蚀性能比铁制品强D．铜不能和稀盐酸发生反应
解析：A、地壳和海洋中，大多数金属以化合物的形式存在，故选项正确；B、生铁和钢都是铁合金，但生铁的含碳量比钢的高，故选项错误；C、铝和氧气能形成一层致密的氧化铝薄膜，通常铝制品抗腐蚀性能比铁制品强，故选项正确；D、铜活泼性低于氢，铜不能和稀盐酸发生反应，故选项正确。故选：B。
【例5】下列说法错误的是A．铁钉是由铁合金制成的B．根据甲图，铁钉生锈过程中O2体积不变C．根据甲图，铁钉在潮湿环境更容易生锈D．根据乙图，铁钉生锈过程中温度升高
解析：A、铁钉一般是由铁合金制成的，因为合金硬度大、耐腐蚀性好，具有优良的性能，不符合题意；B、铁生锈是铁与氧气和水发生的缓慢氧化，由甲图可知，有水存在时，随着反应的进行，氧气的体积逐渐减小，说明铁钉生锈过程中O2体积减小，符合题意；C、由甲图可知，在无水时，氧气的体积不变，说明铁钉不易生锈，在有水时，氧气的体积逐渐减小，说明有水时，铁钉生锈，故铁钉在潮湿环境更容易生锈，不符合题意；D、由乙图可知，随着反应的进行，温度逐渐升高，说明铁钉生锈放出热量，温度升高，不符合题意。
【例6】利用铁粉，炭粉、氯化钠进行铁的锈蚀实验(装置如下图所示，装置气密性良好)。实验1min后温度计读数上升，8min后打开止水夹，水倒吸入锥形瓶，实验数据如下表：
下列说法不合理的是A．铁的锈蚀是放热反应 B．使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀C．此实验能推断出铁的锈蚀需要水的参与D．计算得出空气中氧气的含量约为19.7%
解析：A、实验1min后温度计读数上升，说明铁的锈蚀是放热反应，不符合题意；B、铁的锈蚀是铁与氧气和水发生的缓慢氧化，进行的很慢，氯化钠溶液可以加快铁的锈蚀，不符合题意；C、该实验无对比实验，无法得出铁的锈蚀需要水的参与，符合题意；D、烧杯内减少的水的体积就是消耗氧气的体积，故空气中氧气的体积含量约为： ，不符合题意。故选C。
【例7】经过实验探究，人们总结出了金属活动性顺序规律，下列有关说法正确的是A．金属铝比铁更耐腐蚀，是因为铁更活泼B．工业上可以利用单质铁回收硫酸锌溶液中的金属锌C．铜、银单质分别与稀盐酸混合，铜置换出氢气更快D．金属活动性顺序可作为金属能否在溶液中发生置换反应的一种判断依据
解析：A、金属铝比铁更耐腐蚀，是因为铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化。铁在空气中生锈后，铁锈很疏松，不能阻止里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁不耐腐蚀。事实上铝比铁活泼，选项A不正确；B、在金属活动性顺序中，铁排在锌后面，单质铁不能把锌从硫酸锌溶液中置换出来，选项B不正确；C、在金属活动性顺序中，铜和银都排在氢后面，不能把稀盐酸中的氢置换出来，选项C不正确；D、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，因此金属活动性顺序可作为金属能否在溶液中发生置换反应的一种判断依据，选项D正确。
【例8】将一定量的铝粉投入到含溶质为Mg(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3的溶液中，充分反应后过滤，滤液无色；向滤渣中滴加稀盐酸，无明显现象。下列说法错误的是A．滤渣中一定有Ag、CuB．滤渣中一定有Ag，可能有Cu，没有MgC．滤液中一定没有Cu(NO3)2、AgNO3D．滤液中一定有Al(NO3)3、Mg(NO3)2
解析：题干中几种金属的活动性顺序：Mg＞Al＞(H)＞Cu＞Ag，活动性强的金属能将活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来，氢之前的金属能与稀盐酸或稀硫酸反应生成氢气。将一定量的铝粉投入到含溶质为Mg(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3的溶液中，铝先与硝酸银反应再与硝酸铜反应，不与硝酸镁反应。充分反应后过滤，滤液无色，说明滤液中没有铜离子，向滤渣中滴加稀盐酸，无明显现象，说明没有铝粉剩余。A、根据分析知，铝粉没有剩余，铝与硝酸银、硝酸铜恰好反应，故滤渣中一定有Ag、Cu，故A说法正确；B、滤液无色，说明硝酸铜与铝粉反应，滤渣中一定有Cu，故B说法错误；C、铝与硝酸银、硝酸铜恰好完全反应，滤液中一定没有Cu(NO3)2、AgNO3，故C说法正确；D、铝和硝酸银、硝酸铜反应生成硝酸铝，硝酸镁不参与反应，故滤液中一定有Al(NO3)3、Mg(NO3)）2，故D说法正确。
【例9】实验室某废液的溶质为硝酸铜、硝酸银和硝酸铝，取该废液进行如下图所示实验。下列说法正确的是A．若滤液呈无色，则滤液中可能含有三种溶质B．若向滤液中滴加氯化钾溶液产生白色沉淀，则滤渣可能是混合物C．若滤渣由三种金属组成，则滤液可能呈蓝色D．若向滤渣中滴加稀盐酸无气泡冒出，则滤液中可能含有两种阳离子
解析：实验室某废液的溶质为硝酸铜、硝酸银和硝酸铝，加入一定量的锌粉和铝粉的混合物，金属活动性：Al＞Zn＞Cu＞Ag，故铝先与硝酸银反应生成硝酸铝和银，待硝酸银完全反应后，铝与硝酸铜反应生成硝酸铝和铜，如果铝不足，锌先与硝酸银反应生成硝酸锌和银，待硝酸银完全反应后，锌与硝酸铜反应生成硝酸锌和铜。A、若滤液呈无色，说明硝酸铜已经完全反应，则滤液中不含硝酸铜、硝酸银，一定含硝酸铝，可能含硝酸锌，不符合题意；B、若向滤液中滴加氯化钾溶液产生白色沉淀，说明滤液中含硝酸银，故锌、铝已经完全反应，滤渣中只含银，属于纯净物，不符合题意；C、若滤渣由三种金属组成，则滤渣为银、铜、锌，锌能与硝酸铜反应，故滤液中一定不含硝酸铜，滤液不可能呈蓝色，不符合题意；D、若向滤渣中滴加稀盐酸无气泡冒出，则滤渣中不含锌、铝，滤液中一定含硝酸铝、硝酸锌，可能含硝酸银、硝酸铜，故滤液中可能含锌离子、铝离子两种阳离子，符合题意。
【例10】金属材料的使用作为一个时代的标志，见证了人类文明发展的过程。历史上人类冶炼不同金属的大致年代如图所示：（1）铜和金是人类使用较早的金属。2021年3月，三星堆遗址又出土了大量的青铜器和金器，其中部分青铜器和金器上，还有被人为敲击的痕迹。通过敲打可将青铜等金属材料打制成不同的形状，是利用了金属的______性。
（2）我国的青铜文化历史悠久、西汉时期的湿法炼铜工艺就是利用铁和硫酸铜溶液反应制取铜，有关的化学反应方程式为________________________。（3）铁器时代大约在公元前______年，至今铁仍是年产量最高的金属，但每年因腐蚀造成了巨大损失，写出一条防止铁生锈的措施_________。（4）铝的利用距今100多年，现在铝的年产量得到大幅度的提高。铝虽然较活泼，但抗腐蚀性能好，原因是__________________________________________________。
铝和氧气生成一层致密的氧化膜
解析：（1）通过敲打可将青铜等金属材料打制成不同的形状，是利用了金属的延展性；故填：延展；（2）铁和硫酸铜溶液反应制取铜，同时生成硫酸亚铁，化学方程式为 ；（3）由图可知，铁器时代大约在公元前500年，至今铁仍是年产量最高的金属，但每年因腐蚀造成了巨大损失，铁在与氧气和水蒸气同时接触时会发生锈蚀，所以铁生锈的预防措施可以刷漆、涂油等，故填：500；刷漆（合理即可）；（4）铝虽然较活泼，但抗腐蚀性能好，原因是铝和氧气生成一层致密的氧化膜阻止铝的进一步腐蚀，故填：铝和氧气生成一层致密的氧化膜阻止铝的进一步腐蚀。
【例11】早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。某实验小组利用焦炭和Fe2O3模拟早期炼铁并检验可能的产物，实验装置如下∶（查阅资料）①铁粉为黑色；常温下，Fe、Fe3O4可被磁铁吸引；②PdCl2，溶液可用于检验CO，原理是∶PdCl2+CO+H2O=Pd↓+CO2+2HCl；③Fe3O4与硫酸反应∶ Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O。
（实验现象）澄清石灰水变浑浊，PdCl2溶液中产生黑色沉淀，玻璃管内粉末全部变成黑色。冷却后，用磁铁靠近黑色固体，黑色固体被部分吸引。（1）仪器A的名称是__________。（2）为了检验气体产物，装置从左到右的接口连接顺序为a→______→______→______→______。（3）澄清石灰水变浑浊的化学方程式________________________。（实验结论）反应生成CO 和CO2，磁铁上的黑色固体可能是 Fe、Fe3O4。
解析：（1）由图可知，仪器A的名称是：酒精灯；（2）一氧化碳能与PdCl2、水反应生成Pd、二氧化碳和氯化氢，会影响二氧化碳的检验，故应先用澄清石灰水检验二氧化碳，再用PdCl2溶液检验一氧化碳，且应“长进短出”，这样反应比较充分，现象明显，故装置从左到右的接口连接顺序为a→d→e→b→c；（3）二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，该反应的化学方程式为： ；
（提出猜想）磁铁上的黑色固体是什么？ 猜想一：Fe 猜想二∶ Fe3O4 猜想三∶ Fe 和Fe3O4（设计实验）
（归纳总结） 根据实验结论和探究结果C与Fe2O3反应的化学方程式为 _____________________________。
【例12】化学社团的同学在探究金属化学性质时，进行了图1 所示的实验。图1 实验中观察到的现象是：锌片表面产生气泡，铜片表面____________。锌和稀硫酸反应的化学方程式为________________________。实验过程中小辰意外发现：当两种金属发生触碰时（如图2），铜片表面产生了气泡。（提出问题）图2 中铜是否发生了化学反应？产生的气体是什么？
解析：锌能与稀硫酸反应，铜不能与稀硫酸反应，图1 实验中观察到的现象是：锌片表面产生气泡，铜片表面无明显现象。锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为
（作出猜想）同学们对产生的气体进行了以下猜想：小知猜想是二氧化硫；小辰猜想是氧气；小彬猜想是氢气。他们作出猜想的理论依据是______________。（查阅资料）（1）将锌片、铜片用导线连接后平行插入稀硫酸中，铜片表面产生气体。该反应过程中金属失去的电子通过导线发生了转移。（2）二氧化硫能使品红溶液褪色。
（设计并进行实验）他们设计了图3 装置进行实验，将产生的气体分别通过导管与图4 中的装置连接，验证自己的猜想。
解析：作出猜想：小知猜想是二氧化硫；小辰猜想是氧气；小彬猜想是氢气。他们作出猜想的理论依据是质量守恒定律，稀硫酸中含有硫、氢、氧元素。（2）设计并进行实验：连接导管a 与导管d，向品红溶液中通入气体一段时间，品红溶液不褪色，说明气体不是二氧化硫；选用正确方法收集气体一段时间后，向试管内伸入带火星的木条，木条不复燃，说明气体不是氧气；该气体应该是氢气，氢气密度比空气小，连接导管a 与导管c，收集气体后用拇指堵住试管口，靠近酒精灯火焰，移开拇指点火，气体燃烧，听到轻微的“噗”声，说明气体为氢气；
（教师释疑）图1 实验中，锌与稀硫酸反应，锌失去电子，酸溶液中氢离子在锌片表面获得电子生成氢气。（学生感悟）图3 实验中，酸溶液中的氢离子从铜片表面获得______（选填“锌”或“铜”）失去的电子生成了氢气。（得出结论）图2 中两种金属触碰后铜______（选填“有”或“没有”）发生化学反应。（延伸应用）制造钢制船闸门时，为防止铁被腐蚀，常在钢闸门表面安装比铁更活泼的金属。这种金属可以是______。（填序号）A．锌 B．铜 C．银
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