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【期末复习】第5章金属的冶炼与利用 ——初中化学九年级单元知识点梳理（沪教版）
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1.金属材料：包括纯金属和合金（混合物）
2.金属的物理性质：
(1)常温下一般为固态(汞为液态)，有金属光泽；
(2)密度和硬度较大，熔沸点较高；
(3)大多数呈银白色(铜为紫红色，金为黄色)；
(4)有良好的导热性、导电性、延展性。
除具有一些共同的物理性质以外，还具有各自的特性。例如：大多数金属呈银白 色，而铜呈紫红色，金呈黄色；多数金属常温下是固体，而金属汞是液体。
3.金属的用途
（1）性质决定用途
铜、铝具有导电性→电线；钨导电性、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；
（2）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；热水瓶内胆上镀的金属银；闪光灯中使用的金属镁；水银温度计里的金属汞
考点2 金属的化学性质
1.金属与氧气的反应
①铜片在空气中灼烧，反应化学方程式2Cu+ O2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2CuO ；反应的现象固体由红色逐渐变成黑色；
②铁丝在氧气中燃烧，反应化学方程式3Fe+2O2eq \(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4；反应的现象剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体；
③镁条在空气中燃烧，反应化学方程式2Mg+O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO；反应的现象剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放热，生成白色固体；
④常温下铝片与空气中氧气反应化学方程式4Al+3O2==2Al2O3；反应的现象，铝片表面失去光泽；
2.金属 + 酸 → 盐 + H2↑
①铁与稀硫酸反应化学方程式Fe+H2SO4=FeSO4+ H2↑；反应的现象产生气泡，溶液由无色变为浅绿色；
②镁与盐酸反应化学方程式Mg+2HCl=MgCl2+ H2↑；反应的现象产生大量气泡，金属逐渐溶解至消失，放热；
③锌与盐酸反应化学方程式Zn+2HCl=2HCl+ H2↑；反应的现象产生气泡，金属逐渐溶解至消失，放热；
④铜片放入盐酸或稀硫酸中，现象无明显变化，说明铜不能与盐酸、硫酸反应。
3.金属 + 盐 → 另一金属 + 另一盐(条件：“前置后，盐可溶”)
铁与硫酸铜溶液反应的化学方程式：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 ；反应的现象铁的表面覆盖着一层红色物质，溶液由蓝色变为浅绿色；(“湿法冶金”原理)
4.实验室常用锌和稀硫酸反应制取氢气，反应反应化学方程式Zn+H2SO4=ZnSO4+ H2↑；反应的现象产生气泡，金属逐渐溶解至消失，放热。由于氢气密度比空气小，难溶于水，可用向上排空气法或排水法收集氢气。使用氢气前一定要检验氢气的纯度。
考点3 金属活动性顺序
常见金属的活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性由强逐渐减弱
在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性越强。(比较不同金属的活动性强弱)
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。（判断金属与酸能否发生置换反应）
在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来（K、Ca、Na除外）。（判断金属跟盐溶液能否发生置换反应）
CuSO4溶液：蓝色 FeSO4、FeCl2溶液：浅绿色
考点4 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
2.置换反应类型：
①金属+酸→盐+H2 ②金属+盐→另一金属+另一种盐
③C+金属氧化物→金属+CO2 ④H2+金属氧化物→金属+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5 合金
1.定义：由一种金属跟其他一种或几种金属(或金属与非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质。因此合金中最少含有一种金属，且属于混合物。形成合金的过程是物理变化 ，合金各成分的化学性质不变
2.合金特点：一般说来，合金的熔点比各成分低，硬度比各成分大，抗腐蚀性能更好。
3.常见的合金
（1）铁的合金：生铁和钢区别：含碳量不同。
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,反应方程式为C+O2 eq \(=====,\s\up7(高温))CO2
（2）铜合金：黄铜：铜、锌的合金；青铜：铜、锡的合金，它人类使用最早的合金。
（3）钛合金：被认为是21世纪的重要金属材料，
优点： = 1 \* ROMAN \* MERGEFORMAT I、熔点高、密度小； = 2 \* ROMAN \* MERGEFORMAT II、可塑性好、易于加工、机械性能好； = 3 \* ROMAN \* MERGEFORMAT III、抗腐蚀性能好；
用途：广泛用于喷气式发动机、飞机机身、人造卫星外壳、火箭壳体、医学补形、人造骨、海水淡化设备、海轮、舰艇的外壳等。
（4）铝合金：铝中加入镁、铜、锌等形成合金。广泛应用于制造飞机、舰艇和载重汽车等。
考点6 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 ；
2.实验室模拟炼铁
（1）炼铁原理的实验装置图
（2）实验操作步骤及注意事项：
①检查装置气密性
②装药品并固定装置
③实验开始时，先通入一氧化碳，然后再点燃酒精喷灯的原因是排出装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合加热时爆炸。
④实验结束时的操作是“先停止加热，继续通一氧化碳，直到玻璃管冷却”。这样操作的目的是防止石灰水倒流，使试管炸裂。（如果没有石灰水，则目的是防止生成高温的铁又被氧化。）
⑤该实验的实验现象是硬质玻璃管中红色粉末逐渐变为黑色、试管中的澄清石灰水变浑浊、酒精灯上方导管口处的气体燃烧，发出蓝色火焰，体现了一氧化碳的可燃性。
⑥相关反应的化学方程式：3CO+Fe2O32Fe+CO2、Ca(OH)2+CO2 =CaCO3↓+H2O 、2CO+O22CO2
⑦如何判断反应中生成了铁？取少量产物于试管中，滴加适量稀盐酸，如有气泡产生，证明生成物中含铁。
⑧装置中导管末端点燃酒精灯：点燃尾气中的一氧化碳，防止污染空气。
⑨装置改进
3.工业炼铁
（1）设备：高炉
（2）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
注意：
①焦炭的作用：一是生成还原剂一氧化碳，二是提高高炉的温度
②石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转化为炉渣除去。
③高炉炼铁得到的铁是生铁，其主要成分是铁，还含有C、P、S等元素。
（3）反应原理：A区发生反应的化学方程式为Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2；A区发生反应的化学方程式为C＋O2CO2、C＋CO22CO
（4）出铁口为什么低于炉渣出口？因为炉渣的主要成分是CaSiO3,其密度小于铁水的密度,总是浮在铁水的上方．所以出铁口低于炉渣出口。
4.对比实验室与工业炼铁
实验室模拟炼铁实际使用的CO的质量比参加反应的CO的质量要多。直玻璃管内的物质反应前后质量差为参加反应的氧化铁中氧元素的质量。澄清石灰水增加的质量的理论上是生成二氧化碳的质量。
考点7 钢铁的锈蚀及其防护
1.铁锈蚀条件探究：
（1）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中干燥剂具有吸水性，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 ，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。
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。生铁
钢
含碳量
含碳量在2%~4.3%之间的铁合金
含碳量在0.03%~2%之间的铁合金
其他元素
硅、锰，以及少量的硫和磷
不锈钢中含有铬、镍等
机械性能
纯铁较软，生铁硬而脆，无韧性
较硬，有良好的延展性和弹性，机械性能好，抗锈蚀性能好
优点：节约药品
优点：双管集气瓶既可以检验并吸收二氧化碳，还能收集多余的一氧化碳
优点：节约能源，减少空气污染
实验室炼铁
工业炼铁
装置（设备）
实验装置
高炉
药品（原料）
氧化铁、一氧化碳
铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
原理
Fe2O3＋3CO eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Fe＋3CO2
产品
纯铁
生铁
实验方案
铁生锈条件的探究
现象
分析
结论
试管A
铁钉生锈
铁与水、氧气同时接触
铁生锈的条件：
铁与水、氧气同时接触发生反应
试管B
铁钉无明显变化
铁只与水接触
试管C
铁钉无明显变化
铁只与氧气接触
1.金属材料：包括纯金属和合金（混合物）
2.金属的物理性质：
(1)常温下一般为固态(汞为液态)，有金属光泽；
(2)密度和硬度较大，熔沸点较高；
(3)大多数呈银白色(铜为紫红色，金为黄色)；
(4)有良好的导热性、导电性、延展性。
除具有一些共同的物理性质以外，还具有各自的特性。例如：大多数金属呈银白 色，而铜呈紫红色，金呈黄色；多数金属常温下是固体，而金属汞是液体。
3.金属的用途
（1）性质决定用途
铜、铝具有导电性→电线；钨导电性、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；
（2）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；热水瓶内胆上镀的金属银；闪光灯中使用的金属镁；水银温度计里的金属汞
考点2 金属的化学性质
1.金属与氧气的反应
①铜片在空气中灼烧，反应化学方程式2Cu+ O2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2CuO ；反应的现象固体由红色逐渐变成黑色；
②铁丝在氧气中燃烧，反应化学方程式3Fe+2O2eq \(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4；反应的现象剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体；
③镁条在空气中燃烧，反应化学方程式2Mg+O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO；反应的现象剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放热，生成白色固体；
④常温下铝片与空气中氧气反应化学方程式4Al+3O2==2Al2O3；反应的现象，铝片表面失去光泽；
2.金属 + 酸 → 盐 + H2↑
①铁与稀硫酸反应化学方程式Fe+H2SO4=FeSO4+ H2↑；反应的现象产生气泡，溶液由无色变为浅绿色；
②镁与盐酸反应化学方程式Mg+2HCl=MgCl2+ H2↑；反应的现象产生大量气泡，金属逐渐溶解至消失，放热；
③锌与盐酸反应化学方程式Zn+2HCl=2HCl+ H2↑；反应的现象产生气泡，金属逐渐溶解至消失，放热；
④铜片放入盐酸或稀硫酸中，现象无明显变化，说明铜不能与盐酸、硫酸反应。
3.金属 + 盐 → 另一金属 + 另一盐(条件：“前置后，盐可溶”)
铁与硫酸铜溶液反应的化学方程式：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 ；反应的现象铁的表面覆盖着一层红色物质，溶液由蓝色变为浅绿色；(“湿法冶金”原理)
4.实验室常用锌和稀硫酸反应制取氢气，反应反应化学方程式Zn+H2SO4=ZnSO4+ H2↑；反应的现象产生气泡，金属逐渐溶解至消失，放热。由于氢气密度比空气小，难溶于水，可用向上排空气法或排水法收集氢气。使用氢气前一定要检验氢气的纯度。
考点3 金属活动性顺序
常见金属的活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性由强逐渐减弱
在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性越强。(比较不同金属的活动性强弱)
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。（判断金属与酸能否发生置换反应）
在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来（K、Ca、Na除外）。（判断金属跟盐溶液能否发生置换反应）
CuSO4溶液：蓝色 FeSO4、FeCl2溶液：浅绿色
考点4 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
2.置换反应类型：
①金属+酸→盐+H2 ②金属+盐→另一金属+另一种盐
③C+金属氧化物→金属+CO2 ④H2+金属氧化物→金属+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5 合金
1.定义：由一种金属跟其他一种或几种金属(或金属与非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质。因此合金中最少含有一种金属，且属于混合物。形成合金的过程是物理变化 ，合金各成分的化学性质不变
2.合金特点：一般说来，合金的熔点比各成分低，硬度比各成分大，抗腐蚀性能更好。
3.常见的合金
（1）铁的合金：生铁和钢区别：含碳量不同。
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,反应方程式为C+O2 eq \(=====,\s\up7(高温))CO2
（2）铜合金：黄铜：铜、锌的合金；青铜：铜、锡的合金，它人类使用最早的合金。
（3）钛合金：被认为是21世纪的重要金属材料，
优点： = 1 \* ROMAN \* MERGEFORMAT I、熔点高、密度小； = 2 \* ROMAN \* MERGEFORMAT II、可塑性好、易于加工、机械性能好； = 3 \* ROMAN \* MERGEFORMAT III、抗腐蚀性能好；
用途：广泛用于喷气式发动机、飞机机身、人造卫星外壳、火箭壳体、医学补形、人造骨、海水淡化设备、海轮、舰艇的外壳等。
（4）铝合金：铝中加入镁、铜、锌等形成合金。广泛应用于制造飞机、舰艇和载重汽车等。
考点6 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 ；
2.实验室模拟炼铁
（1）炼铁原理的实验装置图
（2）实验操作步骤及注意事项：
①检查装置气密性
②装药品并固定装置
③实验开始时，先通入一氧化碳，然后再点燃酒精喷灯的原因是排出装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合加热时爆炸。
④实验结束时的操作是“先停止加热，继续通一氧化碳，直到玻璃管冷却”。这样操作的目的是防止石灰水倒流，使试管炸裂。（如果没有石灰水，则目的是防止生成高温的铁又被氧化。）
⑤该实验的实验现象是硬质玻璃管中红色粉末逐渐变为黑色、试管中的澄清石灰水变浑浊、酒精灯上方导管口处的气体燃烧，发出蓝色火焰，体现了一氧化碳的可燃性。
⑥相关反应的化学方程式：3CO+Fe2O32Fe+CO2、Ca(OH)2+CO2 =CaCO3↓+H2O 、2CO+O22CO2
⑦如何判断反应中生成了铁？取少量产物于试管中，滴加适量稀盐酸，如有气泡产生，证明生成物中含铁。
⑧装置中导管末端点燃酒精灯：点燃尾气中的一氧化碳，防止污染空气。
⑨装置改进
3.工业炼铁
（1）设备：高炉
（2）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
注意：
①焦炭的作用：一是生成还原剂一氧化碳，二是提高高炉的温度
②石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转化为炉渣除去。
③高炉炼铁得到的铁是生铁，其主要成分是铁，还含有C、P、S等元素。
（3）反应原理：A区发生反应的化学方程式为Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2；A区发生反应的化学方程式为C＋O2CO2、C＋CO22CO
（4）出铁口为什么低于炉渣出口？因为炉渣的主要成分是CaSiO3,其密度小于铁水的密度,总是浮在铁水的上方．所以出铁口低于炉渣出口。
4.对比实验室与工业炼铁
实验室模拟炼铁实际使用的CO的质量比参加反应的CO的质量要多。直玻璃管内的物质反应前后质量差为参加反应的氧化铁中氧元素的质量。澄清石灰水增加的质量的理论上是生成二氧化碳的质量。
考点7 钢铁的锈蚀及其防护
1.铁锈蚀条件探究：
（1）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中干燥剂具有吸水性，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 ，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。
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。生铁
钢
含碳量
含碳量在2%~4.3%之间的铁合金
含碳量在0.03%~2%之间的铁合金
其他元素
硅、锰，以及少量的硫和磷
不锈钢中含有铬、镍等
机械性能
纯铁较软，生铁硬而脆，无韧性
较硬，有良好的延展性和弹性，机械性能好，抗锈蚀性能好
优点：节约药品
优点：双管集气瓶既可以检验并吸收二氧化碳，还能收集多余的一氧化碳
优点：节约能源，减少空气污染
实验室炼铁
工业炼铁
装置（设备）
实验装置
高炉
药品（原料）
氧化铁、一氧化碳
铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
原理
Fe2O3＋3CO eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Fe＋3CO2
产品
纯铁
生铁
实验方案
铁生锈条件的探究
现象
分析
结论
试管A
铁钉生锈
铁与水、氧气同时接触
铁生锈的条件：
铁与水、氧气同时接触发生反应
试管B
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铁只与水接触
试管C
铁钉无明显变化
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