人教版（2024）初中化学 九年级下册 第八单元 金属和金属材料知识点整理 讲义

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第8单元 金属和金属材料知识清单 考点1 金属材料 1.金属材料：包括纯金属（纯净物）和合金（混合物） 2.金属物理性质： (1)常温下为固体（特殊：汞为液体），有金属光泽，密度较大，熔点较高。 (2)大多数金属呈银白色，特殊：铜紫红色，金金黄色，铁粉黑色(铁片为银白色)。 (3)大多数金属具有优良的导电性、导热性，有延展性(延：拉成丝；展：压成片)。 3.金属之最： （1）铝：地壳中含量最多的金属元素 （2）钙：人体中含量最多的金属元素 （3）铁：目前世界年产量最多的金属（铁>铝>铜） （4）银：导电、导热性最好的金属（银>铜>金>铝） （5）铬：硬度最高的金属 （6）钨：熔点最高的金属 （7）汞：熔点最低的金属 （8）锇：密度最大的金属 （9）锂：密度最小的金属 4.金属的用途：（性质和用途要对应） 物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，另外还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利以及是否容易回收和对环境的影响等多种因素。 性质决定用途 铜、铝具有导电性→电线；钨熔点高→灯丝；铬硬度大→做镀层金属；铁硬度大→菜刀、镰刀、锤子等； 生活中应用的金属 干电池外皮→锌/锰；“银粉”→铝；水银温度计→汞；“锡箔”纸→铝或锡；保温瓶内胆→银 考点2 合金 1.概念：在金属中加热融合某些金属或非金属，制得具有金属特征的合金。 ①合金是混合物 ②形成合金的过程是物理变化 ③合金各成分的化学性质不变 相互刻画，纯金属上有划痕 合金的优点： 合金和组成其的纯金属相比较，硬度一般更大，熔点一般更低，抗腐蚀性更好。 注意：①“百炼成钢”的原理是降低含碳量，通入纯氧的目的是使生铁中的碳充分反应。C+O2CO2 考点3 置换反应 1.定义：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物的反应 A+BC→AC+B 2.置换反应类型： ①金属+酸→金属化合物+H2 ②金属+金属化合物→另一金属+另一金属化合物 ③C+金属氧化物→金属单质+CO2 ④H2+金属氧化物→金属单质+H2O （注意：CO+金属氧化物→金属单质+CO2 该反应不属于基本反应） 化合反应：多变一 CO2+H2O = H2CO3 3.化学反应基本类型 分解反应：一变多 H2CO3 = CO2↑+H2O 置换反应：单化生化单 C + 2CuO2Cu+CO2↑ 复分解反应： 考点4 金属的化学性质 金属与氧气的反应 金属＋氧气→金属氧化物 (化合反应) ＊通过金属与氧气能否反应及反应的难易程度判断金属的活动性。镁、铝>铁、铜>金。 铝具有很好的抗腐蚀性能原因：铝与空气中氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化。 金属与酸的反应 金属＋酸→盐＋H2↑ (置换反应) 反应条件：金属活动性排在H前 注意：实验前用砂纸打磨金属，除去镁、铁等金属表面的氧化膜，便于金属与酸接触反应。 根据金属与酸混合时是否有氢气产生将金属分为两类：活泼金属和不活泼金属； ＊通过金属与酸能否反应或与酸反应的剧烈程度判断金属的活动性。镁>锌>铁>铜（不反应） 铁与稀盐酸和稀硫酸反应生成的铁的化合物中，铁化合价为＋2价。含有Fe2＋的溶液为浅绿色 金属与金属化合物的反应 金属＋盐→新盐＋新金属 (置换反应) 反应条件：参加反应的金属活动性必须强于盐中金属的活动性(K、Ca、Na除外)，且盐必须可溶 现象的描述重点：金属表面生成固体的颜色，溶液颜色的变化。 ＊通过金属与金属化合物溶液是否反应判断金属的活动性。 总结：比较金属活动性的方法： 考点5 金属活动性 1.常见金属在溶液中的活动性顺序：(巧记：捡个大美女；身体细纤轻；总共一百斤) 钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅 (氢) 铜 汞 银 铂 金 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au （1）判断不同金属的活动性强弱：金属的位置越靠前，活动性越强。 （2）判断金属能否与酸反应：位于氢之前的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢元素。 （3）判断金属能否与金属化合物溶液反应：位于前面的金属能把位于后面的金属从其化合物的溶液里置换出来。*金属化合物必须溶于水；AgCl不溶于水，不能用于和金属发生置换反应； *K、Ca、Na太活泼，常温下和水反应，不能置换出金属化合物中的金属。 考点6 金属活动性顺序的应用 类型1 金属活动性顺序的判断 分析：注意金属与酸反应时作对比实验要控制变量（如酸种类、浓度、体积；金属的形状、接触面积；温度等） 例1.有甲、乙、丙、丁四种颗粒大小相同的金属，分别投入等质量等浓度的稀硫酸中，乙、丙表面有气泡产生，且丙产生气泡较快；再将甲投入含丁化合物的溶液中，甲的表面有丁析出，则这四种金属活动性顺序为( ) A．甲>乙>丙>丁 B．丙>乙>甲>丁 C．丙>乙>丁>甲 D．丁>甲>乙>丙 例2.有X、Y、Z三种金属，把X、Z分别投入稀硫酸中，只有Z表面产生气泡，把X投入Y的盐溶液中， X表面有Y析出。下列判断错误的是（ ） A. 金属活动性顺序是：Z﹥X﹥Y B. X、Y、Z可能依次是：Fe、Cu、Ag C. Y投入Z的盐溶液中，无Z析出 D. X、Y、Z可能依次是：Cu、Hg、Zn 类型2 金属活动性的判断实验设计 两种金属活动性判断 （2）三种金属活动性判断 例1：为了解金属铬与常见金属铝、铜在金属活动性顺序中的相对位置关系，两同学进行了如下探究活动。 【猜想和假设】根据所学知识，猜想三种金属在金属活动顺序中的相对位置关系： 猜想一：Cr Al Cu 猜想二：Al Cr Cu 猜想三：___________。 【实验和探究】 (1)小王的实验：取大小相同的铝、铬、铜三种金属片(均用砂纸打磨光亮)进行如下实验： (2)小张的实验：只选用了三种药品进行实验，也得出了三种金属在金属活动顺序中的相对位置关系，则他选用的三种药品可能是____________________________________________。 (3)由上述实验得出比较金属活动性强弱的方法是：____________________________________________________。 类型3 鉴别和除杂 例1:鉴别黄铜（铜锌合金）和黄金 例2:除去金属中杂质金属或金属化合物溶液中的金属化合物 （除杂的要求：不增，不减，易分离，易恢复原状） 类型4 滤渣、滤液成分的判断 一种金属和一种盐溶液反应后滤渣、滤液成分的判断 金属A的活泼性强于B，将金属A投入金属B的盐溶液中，滤渣滤液成分的情况分析如下： 2.多种金属与一种金属的盐溶液反应 ＊两种金属（活动性强于金属化合物中金属）同时放入某金属化合物溶液中，活动性强的金属单质先反应＊ 例:Zn和Fe同时放入CuSO4溶液中，活泼性：Zn>Fe>Cu ①Zn和CuSO4先反应：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu ②Fe和CuSO4后反应：Fe+CuSO4 =Cu+FeSO4 充分反应后，过滤，滤渣和滤液的成分分析如下： 3.一种金属和多种金属的盐溶液反应 ＊一种金属（活动性强于金属化合物中金属）放入两种金属化合物混合溶液中，活动性弱的金属化合物先反应＊ 例2:一定量的Fe粉投入Cu(NO3)2和AgNO3混合溶液中， 活动性：Fe>Cu>Ag ①Fe和AgNO3先反应，Fe+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag ②Fe和Cu(NO3)2后反应，Fe+Cu(NO3)2=Fe(NO3)2+Cu 充分反应后，过滤，滤渣和滤液的成分分析如下： 例1.在CuCl2和ZnCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后过滤，所得滤渣与盐酸反应放出气体。则所得滤液中 含有的物质是( ) A．CuCl2 ZnCl2 FeCl2 B．只有FeCl2 C．FeCl2 ZnCl2 D．CuCl2 ZnCl2 例2.某化学小组向一定量AgNO3和Cu(NO3)2混合溶液中加入一定量的Zn粉，充分反应后过滤得溶液A和 固体B，滤液A中所含的物质不可能的情况是( ) A．Zn(NO3)2、AgNO3 B．Zn(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3 C．Zn(NO3)2、Cu(NO3)2 D．Zn(NO3)2 例3.往AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后，有金属析出，过滤、洗涤后往滤渣中加入稀盐酸，有无色气体放出，则滤液中一定存在的物质是(　 ) A． AgNO3、Cu(NO3)2、Fe(NO3)2 B． Cu(NO3)2、Fe(NO3)2 C． Fe(NO3)2 D． AgNO3、Fe(NO3)2 例4.某兴趣小组的同学从实验室收集到一桶含有FeSO4 、CuSO4 的废液，他们想从中回收金属铜和硫酸亚铁晶体，设计了如下实验方案。结合实验方案回答下列问题： （1）步骤①中，金属X是_________，该反应的化学方程式为___________________________； （2）步骤②中，加入过量稀硫酸的目的是________________ ； 例5.某工厂欲从只含有CuSO4的废液中回收金属铜，并得到工业原料硫酸亚铁，其工业流程如图： (1)操作a的名称是________。 (2)加入过量A的目的是_________________。 (3)写出流程中有关反应的化学方程式：________________________；__________________________。 类型5 金属反应后溶液质量的变化 例1:将等质量的锌分别放入足量的下列溶液中，充分反应后溶液质量减少的是（　 ） A.稀硫酸 B.硫酸亚铁溶液 C.硝酸银溶液 D.氯化镁溶液 类型6 金属与酸反应数据和图像分析 例1：等质量的金属Mg、Zn、Fe、Al分别与足量的同种酸反应。（Mg-24 Zn-65 Fe-56 Al-27） 解：设等质量的金属质量为m，则生成的氢气质量x通过方程式可求得： Mg + 2HCl = MgCl2+ H2↑ Zn + 2HCl = ZnCl2+H2↑ 2Al + 6HCl = 2AlCl3+3H2↑ Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑ 24 2 65 2 54 6 56 2 m x1 m x2 m x3 m x4 x1=2m24 x2=2m65 x3=2m18 x4=2m56 生成H2的速率：Mg > Al > Zn > Fe（由金属活动性决定，越活泼，产生氢气的速率越快） 生成H2的质量：Al > Mg > Fe > Zn（酸过量，按金属质量计算） 总结：(1)等质量金属与足量酸反应，同为+2价金属，相对原子质量越小，生成的H2质量越大。 (2)任意化合价的金属与足量酸反应产生氢气的质量计算公式： 【金属相对原子质量/金属化合价】值越小，产生的H2质量越多 例2:等质量等质量分数的同种酸分别与足量的金属Mg、Zn、Fe、Al反应。 解：设等质量的同种酸质量为m，则生成的氢气质量x通过方程式可求得： Mg + 2HCl = MgCl2+ H2↑ Zn + 2HCl = ZnCl2+H2↑ 2Al + 6HCl = 2AlCl3+3H2↑ Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑ 73 2 73 2 219 6 73 2 m x1 m x2 m x3 m x4 x1=2m73 x2=2m73 x3=2m73 x4=2m73 生成H2的速率：Mg>Al>Zn>Fe（由金属活动性决定，越活泼，产生氢气的速率越快） 生成H2的质量：相等（金属过量，按酸质量计算，酸是等量的，全部反应完，产生的氢气质量相等） 例3:图像分析 练1．往一定量的稀硫酸中加入过量的锌粒，如图是反应过程中某种量Y随加入锌粒 的质量变化的关系，则Y不可能表示( ) A．生成氢气的质量 B．生成硫酸锌的质量 C．参加反应的硫酸质量 D．溶液中水的质量 练2．相同质量的M、N两种活泼金属，分别与足量的相同浓度的盐酸反应(M、N在 生成物中均为+2价)，生成H2的质量和反应时间的关系如图所示，下列叙述正确的是( ) A．相对原子质量N>M B．两个反应生成H2的质量相等 C．金属的活泼性N>M D．两个反应消耗盐酸的质量一定相等 练3．如图所示的四个图象与对应实验相符的是( ) 考点7 铁的冶炼 1.常见的矿石：赤铁矿: 主要成分Fe2O3；磁铁矿: 主要成分Fe3O4 ；铝土矿: 主要成分Al2O3 ； 实验室：一氧化碳还原氧化铁 实验现象： 实验注意事项： （1）先通入CO一会儿，再给氧化铁加热；原因:排尽装置中的空气，防止加热CO与空气的混合气体发生爆炸。 （2）停止加热，继续通人CO至玻璃管冷却；原因:防止生成的热的铁被空气再次氧化。 （为减少CO的使用量，熄灭酒精喷灯后，可用弹簧夹将硬质玻璃管两侧的导管关闭，使铁在密闭装置中冷却） （3）尾气处理:①点燃，使CO变成无毒的CO2；②在导管末端系一个气球或用排水法将尾气收集起来。 （4）酒精喷灯的作用是提供高温（如果用酒精灯，则加金属网罩，金属网罩可以集中火焰，提高温度） （5）澄清石灰水的作用：检验生成的二氧化碳。 装置改进 4.工业上炼铁 设备：高炉 （1）炼铁的原料：铁矿石、 焦炭、石灰石、空气 （2）反应原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 （3）焦炭的作用：  = 1 \* GB3 ①提供热量（ C+O2CO2）； = 2 \* GB3 ②生成CO（C + CO22CO） （焦炭虽具有还原性，但是CO气体具有流动性，与铁矿石接触更充分） （4）石灰石的作用：将矿石中的二氧化硅变为炉渣。 （5）生产产物：生铁（具有较多杂质），密度大于炉渣，故出铁口在出渣口下方。 （6）高炉气体的主要成分：N2、CO、CO2等； 处理方法：收集后集中处理，或工业生产中常用于制煤气。 考点8 金属冶炼和金属资源的保护 1.实验：铁制品锈蚀的条件 （注：铁的纯度，环境的温度、湿度也是影响铁生锈的因素，酸、氯化钠溶液会加快铁锈蚀） 注意： 蒸馏水煮沸并迅速冷却的目的是除去水中溶解的氧气； 试管B中植物油的作用是隔绝氧气；试管C中氯化钙具有吸水性，作用是吸收水分。 （2）铁生锈是缓慢氧化，铁锈呈红棕色，其主要成分是Fe2O3·xH2O ，结构疏松，不能阻碍里面的铁继续氧化。 （3）铝比铁活泼，却比铁耐腐蚀的原因：铝常温下与空气中氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜。 （4）其他探究金属生锈条件的实验设计 2.防止铁生锈的原理：隔绝空气（或氧气）和水 3.常见的防锈措施：①保持铁制品表面洁净、干燥；②表面覆盖一层保护膜：如刷油漆、涂油、烧制搪瓷、烤蓝、镀耐腐蚀的金属如铬等；③改变内部结构，制成耐腐蚀的合金，如不锈钢。 4.保护金属资源的原因：矿物的储量有限，且不能再生。 5.保护金属资源的途径： ①防止金属的腐蚀；②回收利用废旧金属；③有计划、合理的开采矿物，严禁乱采滥挖； = 4 \* GB3 ④寻找金属的代用品； （金属回收利用的意义：节约金属资源和能源，减少环境的污染） 考点9 不纯物质的计算 1.不纯物质的计算公式 2.涉及不纯物的化学方程式计算（代入计算的一定是纯净物质量，如不纯物需要转换成纯净物质量） 例1.用1000t含氧化铁80%的赤铁矿，理论上 例2:冶炼1000t含杂质3%的生铁，需要含 可以炼出含铁96%的生铁质量是多少？(Fe-56 O-16) Fe3O4 90%的磁铁矿石的质量是多少？ 合金铁的合金铜合金焊锡钛和钛合金形状记忆合金生铁钢黄铜青铜成分含碳量 2%～4.3%含碳量 0.03%～2%铜锌铜锡铅锡合金钛镍合金备注铁的合金主要含Fe、C， 区别主要是含碳量不同紫铜是纯铜熔点低 焊接金属与人体有很好的 相容性， 可用于制造人造骨具有形状记忆效应用于制成人造卫星天线镁铝铁铜2Mg+O2 = 2MgO4Al+3O2 = 2Al2O33Fe+2O2Fe3O42Cu+O22CuO常温下表面形成氧化膜常温下表面形成氧化膜铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体紫红色的铜丝加热后变黑+稀盐酸 +稀硫酸镁锌铁现象固体逐渐溶解，产生大量气泡固体逐渐溶解，产生较多气泡固体逐渐溶解，无色溶液变为 浅绿色，产生少量气泡方程式Mg+2HCl = MgCl2+H2↑Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑Fe+ 2HCl = FeCl2 + H2↑Mg+H2SO4 = MgSO4+H2↑Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑Fe+H2SO4 =FeSO4+H2↑实验铁钉+硫酸铜溶液铝丝+硫酸铜溶液铜丝+硝酸银溶液现象铁表面有红色固体产生， 溶液由蓝色逐渐变为浅绿色。铝表面有红色固体产生， 溶液由蓝色逐渐变为无色。铜表面有银白色固体产生， 溶液由无色逐渐变为蓝色。化学方程式Fe+CuSO4 =Cu+FeSO42Al+3CuSO4 =Al2(SO4)3 +3CuCu+2AgNO3 =2Ag+Cu(NO3)2活动性比较铁>铜铝＞铜铜＞银待比较金属Zn、FeFe、CuCu、Ag活动性比较Zn>Fe>HFe>H>CuH>Cu>Ag金属+酸 稀盐酸或稀硫酸将打磨过的铁和锌分别放 入等质量等浓度的同种酸 比较反应的剧烈程度将打磨过的铁和铜分别放 入等质量等浓度的同种酸 比较能否反应均不与酸反应 不能证明金属单质+化合物溶液方案：前金属+后溶液，能置换 Zn+FeCl2=ZnCl2+Fe 操作：将打磨过的锌条放入氯化亚铁溶液中，观察到有银白色金属析出方案：前金属+后溶液，能置换 Fe+CuCl2=FeCl2+Cu 操作：将打磨过的铁丝放入氯化亚铜溶液中，观察到有紫红色金属析出方案：前金属+后溶液，能置换 Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag 操作：将铜丝放入硝酸银溶液中，观察到有银白色金属析出方案：后金属+前溶液，不置换 Fe+ZnSO4 X 操作：将打磨过的锌条放入氯化亚铁溶液中，无明显现象方案：后金属+前溶液，不置换 Cu+FeSO4 X 操作：将铜片放入硫酸亚铁溶液中，无明显现象方案：后金属+前溶液，不置换 Ag+Cu(NO3)2 X 操作：将银丝放入硝酸铜溶液中，无明显现象待比较金属Fe、Cu、Ag活动性：Fe>H>Cu>Ag方案1: 前金属+后溶液方案：①证明Fe>Cu: Fe+Cu(NO3)2能置换 ②证明Cu>Ag: Cu+AgNO3能置换 药品：打磨过的铁丝、铜丝，硝酸铜溶液、硝酸银溶液（4种） 操作：将打磨过的铁丝放入硝酸铜溶液中，铁丝上有红色固体析出；将铜丝放入硝酸银溶液中，铜丝表面出现银白色固体。方案2: 后金属+前溶液方案：①证明Ag