第八单元金属和金属材料课题1 金属材料【知识点精讲】知识点1:金属材料及其发展史1.金属材料金属材料2.金属材料的发展史青铜器时代铁器时代使用铝制品使用合金【例1】下列生活用品用金属材料制作而成的是()A.陶瓷杯B.不锈钢碗C.塑料盆D.玻璃茶壶知识点2:金属的物理性质及其用途1.金属的物理性质(1)几种常见金属的物理性质见表1:铁铝铜(又称紫铜)物理性质纯铁具有银白色金属光泽,质软,有良好的延展性,密度为7.86g/cm3,熔点为1535 ℃,沸点为2750℃,是电和热的良导体铝具有银白色金属光泽,密度为2.7g/cm3,熔点为660℃,沸点为2467℃,具有良好的延展性、导电性和导热性铜具有紫红色金属光泽,密度为8.92g/cm3,熔点为1083℃,沸点为2567℃,具有良好的延展性、导电性和导热性分析表1可知,金属有一些共同的物理性质，如图3所示。
有金属光泽能够导电有延展性,能拉成丝,能展成薄片能够导热(2)金属的特性金属除具有一些共同的物理性质外,不同的金属又有各自的特性。
①颜色:大多数金属为银白色,而铜却呈紫红色,金呈黄色。
②状态:常温下,大多数金属为固体,而汞却为液体。
③导电性:银、铜、铝(由强到弱)是导电性很强的金属。
④熔点:钨的熔点最高,汞的熔点最低。
⑤硬度:铬的硬度最大,而钠、钾等较软,可以用小刀切割。
⑥密度:锂、钠、钾等的密度比水的小,其他大多数金属的密度比水的大,其中密度最大的金属是锇。
2.金属的用途金属在生活、生产中有着非常广泛的用途,根据不同的用途选用不同性能的金属,如表2所示: 金属的物理性质应用有金属光泽可做装饰品(如金、银首饰等)导电性好电极、电线、电缆等导热性好做炊具,如铁锅、铝壶等延展性好制成车辆外壳、钢丝绳、铝箔硬度大加工成多种工具,如铁锤、剪刀、机床底座等由表2中的内容可知,物质的性质决定物质的用途,而物质的用途又反映了物质的性质。
金属的性质在很大程度上决定了它们的用途,但这不是唯一的决定因素。
在考虑物质的用途时,还要考虑价格、资源、制品是否美观、使用是否便利以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素,例如,银的导电性强,但它在自然界中的含量少,价格昂贵,故不宜做导线。
巧记速记1.金属特性:黄金白银紫红铜,多数固体液体汞。
2.金属共性:导电导热延展性,金属光泽在表面。
B.钛合金与人体具有很好的“相容性”,可以用来制造人造骨C.铝合金轻而坚韧,可用作制汽车、飞机和火箭的材料D.铅锑合金的熔点较低,电阻率较大,常用于制成发热体【考点全面突破】考点:金属材料在实际生活中的应用【例1】菜刀用铁制而不用铅制的原因是()A.铁的硬度大,铅的硬度小B.铁的熔点高,铅的熔点低C.铁的密度大,铅的密度小D.铁的导电性好,铅的导电性差【例2】选择铸造硬币的金属材料不需要考虑的因素是()A.硬度B.价格C.耐腐蚀性D.导电性第八单元金属和金属材料课题2 金属的化学性质【知识点精讲】知识点1:常见金属与氧气的反应大多数金属能与氧气反应,但反应的难易和剧烈程度不同,金属越活泼,越易与氧气反应,同等条件下反应越剧烈。
常见金属在空气及氧气中的反应现象及化学方程式如表1所示: 金属在空气中在氧气中化学方程式镁常温下表面逐渐变暗;点燃时剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体点燃,剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体2Mg+O22MgO铝常温下,铝表面变暗点燃,剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成白色固体4Al+3O22Al2O3铁加热变红,离火变冷点燃,剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成黑色固体3Fe+2O2Fe3O4铜常温下,在潮湿的空气中生成绿色物质;加热生成黑色物质加热生成黑色物质2Cu+O22CuO 1.铝在常温下易与空气中的氧气发生缓慢氧化,在其表面形成一层致密的氧化物薄膜,从而阻止铝进一步被氧化,因此,铝具有很好的抗腐蚀性。
2.“真金不怕火炼”是指金的化学性质很稳定,即使在高温时也不与氧气反应。
拓展延伸根据金属与氧气反应的条件和反应的剧烈程度,可判断金属的活动性强弱。
条件分三种:①常温、②加热(或点燃)、③高温。
条件越容易说明金属活动性越强。
【例1】下列化学方程式符合题意且书写正确的是()A.铁在氧气中燃烧:4Fe+3O22Fe2O3B.鉴别黄铜和金:2Cu+O22CuOC.镁在氧气中燃烧:Mg+O2MgO2D.铝在空气中形成致密的氧化膜:4Al+3O22Al2O3知识点2:金属与酸的反应实验设计1.实验目的:通过实验探究金属与盐酸、稀硫酸的反应剧烈程度。
2.实验用品及器材:试管、镊子、镁条、锌粒、铁钉、铜片、稀盐酸、稀硫酸等。
3.实验步骤:(1)在试管里放入两小块镁,加入5 mL稀盐酸,将燃着的小木条放在试管口,观察现象,并判断反应后生成了什么气体。
(2)参照上述实验步骤,分别向放有两小块锌、铁或铜的试管中加入稀盐酸,观察现象,比较反应的剧烈程度。
如果有气体生成,判断生成的是什么气体。
(3)用稀硫酸代替稀盐酸进行上述实验,并比较发生的现象。
分析论证4.实验现象:观察到的现象及反应的化学方程式如表2所示。
金属现象反应的化学方程式稀盐酸稀硫酸稀盐酸稀硫酸镁剧烈反应,产生大量气泡,溶液仍为无色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰剧烈反应,产生大量气泡,溶液仍为无色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰Mg+2HCl MgCl2+H2↑Mg+H2SO4MgSO4+H2↑锌反应比较剧烈,产生大量气泡,溶液仍为无色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰反应比较剧烈,产生大量气泡,溶液仍为无色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰Zn+2HCl ZnCl2+H2↑Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑铁反应缓慢,有气泡产生,溶液由无色逐渐变为浅绿色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰反应缓慢,有气泡产生,溶液由无色逐渐变为浅绿色,生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色火焰Fe+2HCl FeCl2+H2↑Fe+H2SO4FeSO4+H2↑铜无明显现象无明显现象——————5.实验结论:镁、锌、铁三种金属都能与盐酸和稀硫酸反应,反应后都生成氢气,但反应的剧烈程度不同;铜与盐酸和稀硫酸不反应,所以镁、锌、铁的金属活动性比铜强。
实验点拨1.铜等金属不能与盐酸(或稀硫酸)反应,说明该金属的活动性弱。
2.有些金属虽然能与盐酸(或稀硫酸)反应,但不同金属反应的剧烈程度不同,可根据冒出气泡的快慢来判断金属活动性的强弱。
3.铁与盐酸、稀硫酸反应时生成+2价铁的化合物,读作“亚铁”,如氯化亚铁(FeCl2)、硫酸亚铁(FeSO4)。
它们的溶液均为浅绿色。
【例2】一般情况下,金属越活泼,与酸反应的速率越快。
为了探究金属Mg、Zn、Fe 与酸反应的快慢,某研究性学习小组设计了如下的实验:【实验步骤】①取A、B、C三支试管,分别加入2 mL质量分数相同的盐酸;②分别加入足量的大小相等的镁、锌、铁块,并立即把三个相同的气球分别套在各试管口上。
【实验预测与分析】(1)写出铁与盐酸反应的化学方程式:(2)气球膨胀速率最快的是(3)该实验表明,实验室一般选用锌而不选用镁、铁制取氢气的主要原因是。
(4)步骤②是实验获得成功的关键,你认为在操作过程中小组成员之间应该。
知识点3:金属与金属化合物溶液反应实验设计1.实验目的:通过实验探究金属与某些金属化合物溶液的反应情况。
2.实验用品及器材:试管、砂纸、铝丝、铜丝、CuSO4溶液、AgNO3溶液、Al2(SO4)3溶液等。
3.实验步骤:(1)把一根用砂纸打磨过的铝丝浸入硫酸铜溶液中,过一会儿后取出,观察现象。
(2)把一根洁净的铜丝浸入硝酸银溶液中,过一会儿后取出,观察现象。
(3)把一根洁净的铜丝浸入硫酸铝溶液中,过一会儿后取出,观察现象。
分析论证4.实验现象:观察到的现象及发生反应的化学方程式如表3所示。
实验操作现象反应的化学方程式铝丝浸入硫酸铜溶液中浸入溶液中的铝丝表面覆盖一层紫红色的物质,溶液由蓝色逐渐变为无色2Al+3CuSO4Al2(SO4)3+3Cu铜丝浸入硝酸银溶液中浸入溶液中的铜丝表面覆盖一层银白色的物质,溶液由无色逐渐变为蓝色Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag铜丝浸入硫酸铝溶液中无明显现象———5.实验结论:铝能跟硫酸铜溶液反应,铜能跟硝酸银溶液反应,但铜不能跟硫酸铝溶液反应,说明铝的活动性比铜强,铜的活动性比银强。
实验点拨1.因铝丝表面覆盖一层致密的氧化物薄膜,所以实验前要用砂纸把氧化膜擦去,否则很难反应。
2.铁与某些金属化合物溶液反应时生成+2价铁的化合物。
3.金属化合物必须是可溶于水的。
【例3】将过量的铁投入硫酸和硫酸铜溶液中,充分反应后过滤,滤纸上留有的物质是()A.铁和铜B.铁C.铜D.没有固体知识点4:置换反应1.定义:由一种单质和一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。
置换反应是化学反应基本类型之一,可表示为A+BC AC+B。
2.置换反应与化合反应、分解反应的比较见表4。
反应类概念特点举例表示式型化合反应两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应多变一C+O2CO2CO2+H2O H2CO3A+B+… C分解反应一种物质生成两种或两种以上物质的反应一变多2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑CaCO3CaO+CO2↑C A+B+…置换反应一种单质和一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应反应物和生成物都是一种单质和一种化合物C+2CuO2Cu+CO2↑Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑A+BC AC+B易错警示单纯生成单质和化合物的反应或有单质和化合物参加的反应都不一定是置换反应。
如2H2O22H2O+O2↑与CH4+2O2CO2+2H2O都不属于置换反应。
【例4】下列反应中,不属于置换反应的是()A.Mg+2HCl MgCl2+H2↑B.CO+CuO Cu+CO2C.C+2CuO2Cu+CO2↑D.Cu+2AgNO32Ag+Cu(NO3)2知识点5:金属活动性顺序及应用1.常见金属的活动性顺序(见图1)。
2.金属活动性顺序的应用(1)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)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。
如Mg、Al、Zn、Fe等能与盐酸(或稀硫酸)发生反应生成氢气,而Cu、Ag等不能与盐酸(或稀硫酸)发生反应。
通常把能与盐酸(或稀硫酸)发生反应的金属称为活泼金属。
(3)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其化合物的溶液里置换出来(K、Ca、Na除外)。
巧记速记金属活动性顺序可采用“五元素一句”方法进行记忆,即“钾钙钠镁铝,锌铁锡铅(氢),铜汞银铂金”。
拓展延伸1.钾、钙、钠的化学性质相当活泼,能与水发生剧烈的化学反应,生成相应的碱和氢气,因此,不能用钾、钙、钠置换其他金属化合物溶液中的金属。