人教版九年级化学第八章金属及其利用讲义.doc

第八单元 金属和金属材料
第一节 金属材料
1、金属材料：金属材料包括纯金属以及它们的合金。
2、金属的物理性质
在常温下一般为固态（汞为液态），有金属光泽（大多数金属呈银白色，铜呈紫红色，金呈黄色）；
导电性、导热性、熔点较高、有延展性、能够弯曲、硬度较大、密度较大。
3、金属之最
地壳中含量最多的金属元素——铝 人体中含量最多的金属元素——钙
目前世界年产量最多的金属——铁（铁＞铝＞铜）
导电、导热性最好的金属——银（银＞铜＞金＞铝）
熔点最高的金属——钨 熔点最低的金属——汞
硬度最大的金属——铬 密度最大的金属——锇
密度最小的金属——锂
4、金属的分类
黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金。
有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。
重金属：如铜、锌、铅等
轻金属：如钠、镁、铝等

5、金属的应用
物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但这不是唯一的决定因素。在考虑物质的用途时，还需要考虑价格、资源、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。
铜、铝——电线——导电性好、价格低廉
钨——灯丝——熔点高 铬——电镀——硬度大
铁——菜刀、镰刀、锤子等 汞——体温计液柱
银——保温瓶内胆 铝——“银粉”、锡箔纸

5、合金：由两种或两种以上的金属或金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。
合金是混合物。金属氧化物不是合金。
目前已制得的纯金属只有90多种，而合金已达几千种。
合金的硬度一般比组成它的纯金属的硬度大，抗腐蚀性强。
合金的熔点一般比组成它的纯金属的熔点低。

6、常见的合金：
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%
铜锌合金
铜锡合金
铅锡合金

钛镍合金
备注
不锈钢是含铬、镍的钢，具有抗锈蚀性能。
生铁较脆，钢铁具有韧性。
生铁常制成暖气片。
紫铜是纯铜
熔点低
见下
具有形状记忆效应
7、钛和钛合金：被认为是21世纪的重要金属材料，钛合金与人体具有良好的“相容性”，可用来造人造骨。
钛和钛合金的优点：① 熔点高、密度小； ② 可塑性好、易于加工、机械性能好； ③ 抗腐蚀性能好。
生铁和钢性能不同的原因：含碳量不同。

第二节 金属的化学性质
1、金属与氧气的反应
镁、铝：
在常温下能与空气中的氧气反应：2Mg+O22MgO 4Al+3O2=2Al2O3
铝的抗腐蚀性能好的原因：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、铜
在常温下、干燥的环境中，几乎不与氧气反应，但在潮湿的空气中会生锈。
铁、铜在高温时能与氧气反应：3Fe+2O2Fe3O4 2Cu+O22CuO
金即使在高温时也不与氧气反应。
2、金属与酸的反应：活泼金属＋酸 → 盐＋H2↑
描述现象时，需要注意：① 如果有铁、铜元素参加反应，一定要注意溶液颜色的变化； ② 反应放热，但是只有镁和酸反应时放热现象明显。

3、置换反应：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是置换反应。
当铁单质参加置换反应时，生成物中的铁元素呈+2价。
4、常见金属在溶液中的活动性顺序：
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，它的活动性就越强。
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（不可以用浓硫酸和硝酸）中的氢。
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。
钾、钙、钠不符合这一条。它们会先和水反应生成碱和氢气，然后碱和盐反应。
5、金属与盐溶液的反应：金属＋盐→另一金属＋另一盐（条件：“前换后，盐可溶”）
在活动性顺序中，金属的距离大的，反应先发生。一个置换反应结束后，另一个置换反应才会发生。如在硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中加入锌粒，锌会先和硫酸铜反应，反应完毕后锌才和硫酸亚铁反应。
6、“湿法冶金”的反应原理：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
Fe2+的盐溶液是浅绿色的，Fe3+的盐溶液是黄色的，Cu2+的盐溶液是蓝色的。
7、比较Cu、Fe、Ag三种金属的活动性顺序
使用铁、银和溶液，一次性得出结果：
操作及现象：把铁、银分别放入硫酸铜溶液中，铁表面没有现象；而银表面会附着一层红色物质，并且溶液会由蓝色逐渐变为无色。
使用铜、硫酸亚铁溶液和硝酸银溶液，一次性得出结果：
操作及现象：把铜分别放入硫酸亚铁溶液和硝酸银溶液中，硫酸亚铁溶液没有现象；而在硝酸银溶液中，铜表面会附着一层白色物质，溶液由无色逐渐变为蓝色。
选用试剂时，要根据金属活动性顺序表将三种金属排序，然后将排在中间的金属变成盐溶液，或者将排在两边的金属变成盐溶液，这样才能一次性得出结果。

第三节 金属资源的利用和保护
1、矿石：工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。
常见的矿石及主要成分：赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、黄铁矿（FeS2）、菱铁矿（FeCO3）、铝土矿（Al2O3）、黄铜矿（CuFeS2）、辉铜矿（Cu2S）等。

2、铁的冶炼
实验室——一氧化碳还原氧化铁
工业——高炉炼铁
设备：高炉（图见书17页）。
原料：铁矿石（赤铁矿或磁铁矿）、焦炭、石灰石、（空气）。
反应原理：C+O2CO2、CO2+C2CO、3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅（SiO2）转变为炉渣（CaSiO3）。
产品：生铁（实验室中“炼”出的铁不含碳，而工业生产中炼出的铁含碳）。
3、含杂质的反应物或生成物的有关计算
当参加反应的物质含杂质时，先要把含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量，再进行计算。
一般利用该公式及其变形：。
【例题】1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少？
【解法1】 1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：
设生成的铁的质量为x。

折合为含铁96%的生铁的质量为
答：800t氧化铁理论上可以炼出生铁的质量为583t。
【解法2】 设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为x。（x不是纯物质的质量，不能直接代入计算）
1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：

植物油
干燥剂
4、铁生锈的实验（见右图）
【实验器材】大试管、试管夹（带铁夹的铁架台）、胶塞、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、洁净无锈的铁钉、棉花和干燥剂氯化钙等。
【实验过程】取三根洁净无锈的铁钉，一根放在盛有蒸馏水的试管中，并使铁钉外露一半；一根放在用植物油密封的蒸馏水中；一根放在干燥的空气中，注意每天观察铁钉锈蚀的现象，连续观察约一周。
【实验现象】第一个试管中的铁钉生锈，而第二、三个试管中没有明显现象。
【实验结论】铁生锈实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。
【注意事项】
第二个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要氧气；
第三个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要水蒸气。
铁锈很疏松，铁制品可以全部被锈蚀。
5、除去铁锈的方法
物理方法：刀刮、砂纸打磨。
化学方法：少量、多次地滴加稀盐酸或稀硫酸。
6、防止铁制品生锈的方法
保持铁制品的洁净、干燥；
擦干后涂一层保护膜（作用：隔绝空气、防水）。具体方法如下：
物理方法——刷漆（油漆或银粉）、涂油
化学方法——电镀其它金属（铬或锌）、烤蓝
制成不锈钢。
7、金属资源的保护措施：
① 防止金属的腐蚀；
② 回收利用废旧金属；
③ 有计划、合理地开采矿物；
④ 寻找金属的代用品。（例如用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车外壳等）
意义：节约金属资源和能源，降低金属的生产成本，减少对环境的污染。

第8单元综合练习
可能用到的相对原子质量：Fe：56 O：16 C：12
一、选择题
1．下列属于合金的是（ ）
A. 黄铜 B．黄金 C. 石墨 D．氧化铁
2．下列说法正确的是（ ）
A．铁在潮湿的空气中容易生锈 B．金属的活动性：Zn＞Ag＞Cu
C．合金属于纯净物 D．铝是地壳中含量最多的元素
3．铁是应用最广泛的金属之一．下列物质中不能与氧化铁反应生成铁的是（ ）
A．木炭 B．氢气 C. 一氧化碳 D．氧气
4．下列金属中一定以化合物形态存在于矿物之中的是（ ）
A．金 B．银 C. 铂 D．铁
5. “绿箱子环保计划——废弃手机及配件回收联合行动”已在全国40个重点城市中开展了近两年，下列有关废弃手机中的金属材料回收利用的说法不正确的是（ ）
A. 可以节约金属资源 B．可以节约冶炼相关金属所消耗的能源
C. 可以减少对环境的污染 D．回收废弃手机中的金属材料没有任何价值
6．将铁片分别放入下列溶液中充分反应，反应后溶液质量比反应前减轻的是（ ）
A．AgNO3 B．H2SO4 C．HCl D．FeSO4
7.人类每年从自然界中提取大量的金属铁，下列关于铁的说法正确的是（ ）
A．铁是由钢冶炼成的 B．生铁是含有碳的铁合金
C. 炼铁的过程是把铁矿石变成氧化铁 D．被腐蚀后的铁制品属于不可回收垃圾
8．钛合金是21世纪的重要材料，工业上制取钛的一个反应是：TiCl4+2MgTi+2MgC12，该反应类型属于（ ）
A. 化合反应 B．分解反应 C．置换反应 D．以上都不对
9．下列防止铁生锈的方法中，不恰当的是（ ）
A. 保持铁锹干燥 B．在铁护栏上刷一层油漆
C. 将精密钢铁零件放入油中 D．使用后的菜刀用湿抹布盖上
10．我国在西汉时期就已经发明湿法炼铜的方法，到宋朝已把此方法用于生产中，并形成了一定的生产规模．此反应属于（ ）
A. 化合反应 B．分解反应 C. 置换反应 D．氧化反应
11．关于金属物品的使用正确的是（ ）
A. 铝合金门窗变旧变暗后使用砂纸或钢丝球打磨
B．铁桶中加入CuSO4溶液和石灰乳配制杀菌剂波尔多液
C. 铝壶内的水垢用质量分数为18％的热盐酸长时间浸泡
D．校内用钢架制作的自行车防雨棚应定期喷涂油漆防锈蚀 12．将甲、乙两种金属片分别放入CuSO4溶液中，甲表面析出金属Cu，乙表面没有发生反应，据此判断，三种金属的活动性顺序是（ ）
A. 甲＞铜＞乙 B．铜＞甲＞乙 C. 乙＞铜＞甲 D．甲＞乙＞铜
13．下列物质中，不能用金属跟盐酸反应来制取的是（ ）
A. 氯化锌 B．氯化镁 C. 氯化铁 D．氯化亚铁
14．为比较4种金属X、Y、Z、W的活动性，小刚进行了一系列实验，结果如下表所示．其中能反应的记为“√”，不能反应的记为“－”，无标记的表示未做该实验．
参加反应的物质
X
Y
Z
W
W(NO3) 2溶液
－
√√√√
－]

2NO3溶液
√
√

√
稀盐酸
－
√
－
√
则它们的金属活动性顺序为（ ）
A．Y＞W＞X＞Z B．Y＞W＞Z＞X
C Y＞X＞W＞Z D．X＞Y＞W＞Z
二、填空题
15．已知①汽车、②机器上的齿轮、③门把手、④锯条、⑤铁洗脸盆、⑥铁柜、⑦铁轴、⑧剪刀等常见的铁制品，以上物品的防护措施有以下几种，用序号填空．
(1)在表面刷一层油漆 ；
(2)在表面涂上机油 ；
(3)在表面镀上一层其他金属 ；
(4)在表面烧制搪瓷 ；
(5)使其表面形成致密的氧化膜 ．
16．某校实验室有一批生锈的铁架台，该校初三(1)班化学兴趣小组设计了一个铁架台翻新“三步骤”方案：①用砂纸打磨铁架台；②用适量稀酸清洗，水洗，晾干；③防
锈处理．请回答：
(1) ①的目的是 ．
(2)②中所用的稀酸是 ，其除锈的化学方程式为 ．
(3)写出③的具体做法： ．
17．Cu、Fe、Al、Ag、Au是生产生活中常用的金属．下面是学习小组关于这几种金属的学习交流．请你参与交流并回答问题：
(1)李明同学在对上述金属分类时，他根据金属的某种化学性质相同，将“Au、Cu、X”划分为一类．你认为X是 ．
(2)请你写出上述一种金属与AgNO3溶液反应的化学方程式： ．
三、简答题
18.(1)铝是一种化学性质比较活泼的金属，但通常铝制品却很耐腐蚀，这是因为 ．
(2)实验室的废酸液不能直接倒入下水道，其原因是 .
(3)工人师傅在切割钢板时，常用CuSO4溶液画线是因为(用化学方程式表示) .
19.如图8—36所示，先在锥形瓶中放入几小片已用稀盐酸除去锈斑的铁丝网，然后向其中加入3～4 mL浓食盐水润湿铁丝网，塞紧带导管的单孔塞，导管另一端伸入水中．若干分钟后，请你观察并回答：
[实验现象及相应解释]
请写出你观察到的现象并作出相应解释：
(1) ；其原因是 ．
(2) ；其原因是 ．
[得出结论] 由此实验你得出结论： ．
20．有一批铁质螺丝钉已经开始生锈，你能用化学方法除锈，并做防锈处理吗?请简要写出你的做法．

四、实验题
21.下表是生活中某种常见金属X的部分性质：
颜色状态
硬 度
密 度
熔 点
导电性
导热性
延展性
银白色固体
软
7.9 g/cm3
1525℃
良好
良好
良好
将金属X投入盐酸中，有大量气泡生成．
根据上述信息，回答下列问题：
(1)试推断金属X可能的一种用途 .
(2)将金属X放入硫酸铜溶液中，观察到的现象是 .
(3)请自选试剂，设计实验比较金属X与Mg的活动性强弱．完成下表：
你的一种猜想
操 作
现 象
结 论

假设成立，金属X的活动性比镁弱
22.同学们一起探究铝、铁、铜三种金属的活动性，小刚同学设计了用铜丝、铁丝、铝丝和稀盐酸，只用一支试管，取一次盐酸的探究方案．请你和他们一起完善探究方案并回答有关问题．
(1)填表．
实验步骤
观察到的现象
①在试管中加入少量盐酸，插入铁丝，充分作用

②在①所得的溶液中插入 ，充分作用 无明显现象
无明显现象
③在②所得的溶液中插入 ，充分作用

结论：金属活动性Al＞Fe＞Cu．
(2)将铝丝插入前应进行的操作是 ．
(3)小华同学认为在小刚设计的方案中，只要补充一个实验，就可得出活动性Al
＞Fe H＞Cu的结论．小华要补充的实验是 ．
(4)小强同学认为要得到活动性Al＞Fe＞H＞Cu的结论，不必做补充实验，只需将小刚同学的方案中插入金属的顺序调整即可，你认为调整后插入金属的顺序是 .
五、计算题
23.(学科内综合题)小华想测定Cu-Zn合金及Cu-Ag合金中铜的质量分数，实验室只提供一瓶未标明质量分数的稀盐酸和必要的仪器．
(1)你认为能测出其中铜的质量分数的是 合金．
(2)小华取该合金的粉末32．5 g，与足量该盐酸充分反应，经测定，产生了0．4 g气体，请求出该合金中铜的质量分数．

24.某钢铁厂每天需消耗1000 t含氧化铁(Fe2O3)80％的赤铁矿石，该厂理论上可以炼出含铁96％的生铁的质量是多少?(Fe2O3+3CO2Fe+3CO2)

参考答案
1、A[提示：黄金、石墨、氧化铁是纯净物，黄铜是铜锌合金，是混合物]
2．A[提示：金属活动性Zn＞Cu＞Az；合金属于混合物；铝是地壳中含量最多的金属元素，含量最多的元素为氧；故B、C、D错]
3．D[提示：木炭、氢气、一氧化碳都具有还原性，可将氧化铁还原成铁．故正确答案为D]
4．D[提示：铁的化学性质比较活泼，与自然界中的物质反应形成化合物]
5．D[提示：回收利用废旧金属，既节约资源，又减少环境污染．故正确答案为D)
6．A[提示：铁的相对原子质量小于银的相对原子质量，所以在反应Fe+2AgNO3
Fe(NO3) 2+2Ag过程中溶液质量减轻；而Fe的相对原子质量大于氢气的相对分子质量，所以Fe与稀HC1、稀H2SO4反应后溶液质量均增加．Fe与FeSO4不反应，故正确答案为A]
7． B[提示：铁是由铁矿石炼制而成的，所以A项错误．炼铁的过程不是把铁矿石变成氧化铁，铁制品被腐蚀后可回收利用，所以C、D都错．生铁是含碳的铁的合金．故正确答案为B]
8．C[提示：置换反应是一种单质与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Mg为单质，TiC14为化合物；生成物Ti为单质，MgC12为化合物]
9．D[提示：铁在潮湿的空气中易生锈]
10．C[提示：湿法炼铜的原理：Fe+CuSO4Cu+FeSO4，一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是置换反应]
11．D[提示：铝制品表面的氧化膜不能用砂纸或钢丝球打磨；CuSO4能和铁反应腐蚀铁桶；用盐酸长时间浸泡会损坏铝壶]
12．A[提示：甲能将CuSO4溶液中的Cu置换出来，说明甲比铜活泼，而乙不与CuSO4溶液反应，说明铜比乙活泼]
13．C[提示：Fe与稀盐酸反应生成氯化亚铁]
14．A[提示：Y和W都能与盐酸反应，而X、Z不能，可知Y和W在金属活动性顺序中都排在氢的前面，而X和Z排在氢的后面，Y又能置换出W(NO3) 2中的W，说明Y的活动性强于W，同理X能置换出ZNO3中的Z，说明X的活动性强于Z，即金属活动性：Y＞W＞X＞Z．故正确答案为A]
15．(1)①⑥ (2)②⑦ (3)③⑧ (4)⑤ (5)④[提示：本题是一道知识应用题，主要考查金属防锈的知识，在考虑防锈措施时，要根据不同情况采取不同的方法．根据铁制品生锈的条件，防止铁制品生锈的基本思路是破坏铁制品锈蚀的条件，使铁制品隔绝空气和水．防止铁制品锈蚀的具体方法：保持铁制品表面洁净、干燥；在铁制品表面覆盖保护膜，如油、油漆、搪瓷等；通过化学反应使铁制品表面生成一层致密的氧化物薄膜]
16．(1)除铁锈 (2)稀盐酸(或稀硫酸)；Fe2O3+6HCl2FeC13+3H2O[或Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O] (3)刷上防锈漆等[提示：(1)用砂纸打磨的目的是除去铁架台表面的铁锈；(2)除去铁锈可用稀盐酸或稀硫酸；(3)防锈的措施有涂油、刷漆、镀上一层金属、改变金属的结构等]
17．(1)Ag (2)Fe+2AgNO3Fe(NO3)2+2Ag[或Cu+2AgNO32Ag+Cu(NO3)2；Al+3AgNO33Ag+A1(NO3)3][提示：将Au、Cu与X根据化学性质相同划为一类，则Au、Cu化学性质不活泼，所以将化学性质不活泼的Ag与Au、Cu划为一类，Fe、Cu、A1均比Ag活泼，都可以与AgNO3溶液反应]
18．(1)铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝(Al2O3)薄膜，从而阻止铝进一步被氧化 (2)为了防止酸将下水道腐蚀 (3)Fe+CuSO4FeSO4+Cu[提示：此题考查了金属的化学性质．(1)铝在常温下就能和空气中的氧气发生氧化反应，生成致密的氧化铝薄膜，包在铝的表面，由于氧化铝性质稳定，因而铝制品耐腐蚀．(2)下水管道一般是铁制品，酸能与铁发生反应，将其腐蚀．(3)铁比铜活泼，能把铜从其化合物溶液中置换出来，铜显紫红色，会使画线处有明显的痕迹]
19．(1)铁丝网生锈；铁与氧气、水相互作用生成铁锈(2)插入烧杯中的导管内的液面上升；锥形瓶中的氧气与铁反应后，瓶内气压减小；铁在有水(或其他盐溶液)存在下，极易与空气中的氧气反应而锈蚀[提示：由于铁丝与空气、水同时接触而生成铁锈，氧气被消耗，锥形瓶内压强减小，而使烧杯内的水被大气压压入玻璃导管内]
20．先用稀盐酸把铁锈除去，再用清水洗净并擦拭干净，然后再涂油或刷油漆(答案合理即可)[提示：铁锈可以与稀HC1或稀H2SO4反应而除去．防止铁生锈要从隔绝氧气或水蒸气方面考虑，涂油、刷漆均可防止铁生锈]
21．(1)做锅或加工成丝，加工成片(答案合理即可) (2)金属X表面有红色固体生成 (3)见下表
你的一种猜想
操 作
现 象
结 论
金属X的活动性比镁弱
取经打磨的金属X固体，放入氯化镁溶液中
无明显现象
假设成立，金属X的活动性比镁弱
(或其他合理答案)[提示：物质的性质决定物质的用途；因为X能与盐酸反应，所以活动性一定比铜强，故可以与硫酸铜溶液反应置换出铜；判断两种金属的活动性可将一种金属伸入另一种金属的化合物溶液中观察现象]
22．(1)①产生气泡，溶液由无色变为浅绿色；②铜丝；③铝丝；溶液由浅绿色变为无色 (2)用砂纸打磨其表面，以除去氧化铝 (3)把铜丝插入稀盐酸中 (4)Cu、Fe、A1[提示：(1)A1与FeC12发生反应，Cu与FeC12不反应．(2)铝表面有A12O3保护膜，应先除去．(3)把Cu放入盐酸中．(4)先做探究Cu与盐酸是否反应的实验，再做探究Fe与盐酸反应的实验，将Al放入Fe与盐酸反应后的溶液中]

23．(1)Cu-Zn (2)60％[提示：(1)Cu、Zn、Ag三种金属中只有Zn能与稀HC1反应．可根据Zn与盐酸反应生成H的质量求Cu-Zn合金中Zn的质量，再求出Cu的质量．(2)设合金中Zn的质量为x.
Zn+2HCIZnC12+H2↑65 2
x 0.4 g
=，x=13 g.合金中铜的质量分数为×100％=60％]
24．583．3 t[提示：参加反应的Fe2O3的质量为1000 t×80％＝800 t.设生成生铁的质量为x.
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160 112
800 t 96%x
=，x=583.3 t]

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