專題四 金屬和金屬礦物（講解部分）

1、.專 題 四金 屬 和 金 屬 礦 物知識結(jié)構(gòu)形成 一種金屬與某些金屬或非金屬熔合在一起而形成的具有 金屬特性 的物質(zhì)ïyï性質(zhì)合金 í強(qiáng)度和硬度比其組成金屬 高熔點(diǎn)比其組成金屬 低ïìï種類 鐵合金 鋁合金 銅合金 鈦合金等ïïïî用途金屬 ïìïìï材料 íï共性 常溫下 多數(shù)金屬為 銀白色 固體 密度較大 熔點(diǎn)較高ï有良好的 導(dǎo)熱性 導(dǎo)電性 延展性 機(jī)械加工性能物理性質(zhì) ïïï&#

2、239;ïïï及用途ïïï îï純金屬 íí特性 銅呈 紫紅 色 金呈 黃 色 汞為液體ï用途 由金屬本身的性質(zhì) 價(jià)格 資源 是否美觀 使用是否便利î是否便于回收和環(huán)保等因素決定ïïïï化學(xué)性質(zhì) 金 íï與氧氣反應(yīng)與稀鹽酸 稀硫酸反應(yīng) 置換反應(yīng) 與金屬的鹽溶液反應(yīng)屬 ïï與 ïî金屬活動性順序及其應(yīng)用屬 ïìï金屬礦石 以單質(zhì)形態(tài)存在 金礦 銀礦礦

3、 ïï以化合物形態(tài)存在 鐵礦石 銅礦石 鋁礦石等礦石的存在形式與 金屬活動性有關(guān)物 ïïï鐵的冶煉ïî金屬資源的 ï利用和保護(hù) íï原料 鐵礦石 焦炭 石灰石 空氣高溫原理 利用一氧化碳把鐵從鐵礦石里復(fù)原出來 化學(xué)方程式為鐵生銹的條件 與 氧氣 和 水 同時(shí)接觸ï防止金屬銹蝕的措施 保持金屬外表潔凈 干燥 在金屬外表涂一層保護(hù)膜ïï金屬的銹蝕與防護(hù) í刷漆 烤藍(lán) 電鍍等 改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如制成不銹鋼等ïï保護(hù)金屬資源的途徑 防止金屬腐

4、蝕 回收利用金屬 有計(jì)劃 合理地開采金屬礦物 尋找金ïïîî屬代用品等考點(diǎn)一 金屬材料 金屬的化學(xué)性質(zhì)ìï考點(diǎn)清單鐵在純氧中可劇烈燃燒ï金屬 酸 鹽 氫氣 置換反應(yīng)ïï點(diǎn)燃ïïï與 的反應(yīng) í鐵在潮濕空氣中易生銹ïï 鐵銹的主要成分是ïï與 反應(yīng) íïïî鐵在枯燥空氣中性質(zhì)穩(wěn)定ï點(diǎn)燃 üï ïïý 化合反應(yīng)ïï

5、;îï þ說明 鋁在 空 氣 中 與 氧 氣 反 應(yīng) 生 成 一 層 致 密 的 氧 化 鋁 薄 膜 使鋁的抗腐蝕性比鐵強(qiáng)金屬 鹽 新金屬 新鹽 置換反應(yīng)金屬 金屬活動性順序中 位于前面的金屬 除外 可把后面的金屬從它的鹽溶液中置換出來 后面的不能置換前面 的 如 可與 溶液反響而 與 不能反應(yīng)鹽 必須是可溶性鹽 鹽假設(shè)不溶于水 那么不能反應(yīng) 如 可與 溶 液 發(fā) 生 置 換 反 應(yīng)但 與 不能反應(yīng)專題四 金屬和金屬礦物 金屬活動性順序及其應(yīng)用常見金屬活動性順序金屬活動性逐漸減弱金屬活動性順序的應(yīng)用在金屬活動性順序中 金屬的位置越靠前 它的活動性就越強(qiáng) 金屬的位置

6、越靠后 它的穩(wěn)定性就越強(qiáng) 在金屬活動性順序中 位于氫前面的金屬能置換出鹽酸稀硫酸中的氫 不可用濃硫酸 位于氫后面的金屬不 與 酸 發(fā) 生置換反應(yīng)在金屬活動性順序中 位于前面的金屬 除 外 能把位于后面的金屬從它的鹽溶液中置換出來 前換 后 后 面 的不能置換前面的 此條不考慮氫前 氫后將多種金屬放入同一種金屬的鹽溶液或?qū)⒁环N金屬放入多種金屬的鹽的混合溶液時(shí) 反響除遵守 前換后 原那么外 還同 時(shí)遵循 遠(yuǎn)間隔 先置換 的規(guī)律如 將鐵和銅同時(shí) 放 入 硝 酸 銀 溶 液 中 鐵 先 發(fā) 生 置 換 反 應(yīng) 將鐵同時(shí)放入硝酸 銅 和 硝 酸 銀 的 混 合 溶 液 中 鐵 先 與 硝 酸 銀 溶 液

7、發(fā)生置換反應(yīng) 后與硝酸銅溶液發(fā)生置換反應(yīng)注意 等 金 屬 的 活 動 性 較 強(qiáng) 不 能 與 鹽 溶 液 發(fā) 生置換反應(yīng)濃硫酸具有氧化性 不能與金屬發(fā)生置換反應(yīng)鐵與酸或鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng) 只能生成 價(jià)的亞鐵鹽 不能生成 價(jià)的鐵鹽例 河南， 分 金屬活動性順序在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 和科學(xué)研究中有重要應(yīng)用鋁比較活潑 為什么鋁制品卻有很好的抗腐蝕性能 農(nóng)業(yè)上不 能 用 鐵 制 容 器 配 制 波 爾 多 液 含 硫 酸 銅 請用化學(xué)方程式解釋探 究 實(shí) 驗(yàn) 分 別 將 不 同 量 的 鋅 粉 加 入 到 一 定 量 的 混 合 溶 液 中 充 分 反 應(yīng) 后 過 濾以下是不同情況下對固體或?yàn)V液成分的探究 假

8、設(shè)向所得固體 上 滴 鹽 酸 有 氣 泡 產(chǎn) 生 那么 該 固 體 含 有 的 金屬為 猜想 濾液中溶質(zhì)為 請分 析該猜測不合理的原因 解析 鋁的活動性較強(qiáng) 常溫下可與空氣中的氧氣發(fā) 生反應(yīng) 在外表生成一層致密的氧化鋁薄膜 阻止鋁的進(jìn)一步氧化 因此鋁制品具有很好的抗腐蝕性能 波爾多液中含有硫 酸銅 鐵會與硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng) 生成硫酸亞鐵和銅 因 此 不考點(diǎn)二 金屬資源的利用和保護(hù) 鐵的冶煉 實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵實(shí)驗(yàn)高溫 高溫原理 或現(xiàn)象 假設(shè)用氧化鐵 那么紅棕色粉末變成黑色 澄清石灰水 變渾濁 尾氣燃燒呈藍(lán)色火焰步驟 先通 后加熱 反 應(yīng) 完 畢 后 先 停 止 加 熱 直 到 裝置冷卻后再停頓通實(shí)

9、驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)開場先通一氧化碳排盡玻璃管中 的空氣 以免加熱時(shí)發(fā)生爆炸實(shí)驗(yàn)完畢時(shí)先 停 止 加 熱 繼 續(xù) 通 入 一 氧 化 碳 至 溫 度 降 低 到室溫 防止生成的鐵在高溫時(shí)被氧化 同時(shí)防止石灰水進(jìn)入灼熱的玻璃管內(nèi)尾氣處理 一氧化碳有毒 實(shí)驗(yàn)裝置中必須有尾氣處理裝 置 一般采用以下 兩 種 方 法 點(diǎn) 燃 和 收 集 另 外 還 可 以 直 接 將導(dǎo)管轉(zhuǎn)向酒精燈 既可防止 污染空氣 又能充分利用尾氣燃 燒放出的熱量 節(jié)約能源酒精燈加網(wǎng)罩 目的是集中火焰進(jìn)步火焰溫度 鐵銹蝕條件的探究條件鐵在枯燥的 空氣中鐵全部 在水中鐵與空氣和 水同時(shí)接觸鐵與水和氧 氣同時(shí)接觸裝置生銹程度不生銹

10、不生銹生銹生銹嚴(yán)重結(jié)論鐵生銹的主要條 件 是 與 水 和 氧 氣 同 時(shí) 接 觸 且 氧 氣 的 濃 度越大 越易生銹鐵銹蝕條件 鐵與氧氣和水 或水蒸氣 同時(shí)接觸ï能用鐵制容器配制波爾多液 將鋅粉加入到混合溶液中 ï í因?yàn)殒V比鋅活潑 因此硝酸鎂不與鋅發(fā)生反應(yīng) 那么能與鹽酸反應(yīng) ïî鐵制品隔絕空氣 如 涂上一層保護(hù)膜ïï 刷油漆 涂凡士林 烤藍(lán)等產(chǎn)生氣泡的物質(zhì)一定是鋅 此時(shí)混合溶液中的硝酸銀 硝酸銅均已反應(yīng) 完 全 因 此 固 體 中 含 有 的 金 屬 是 鋅 銀 銅 三 種 根 據(jù) 遠(yuǎn)間隔 先置換 原那么可知 鋅先與硝酸

11、銀發(fā)生反應(yīng) 當(dāng)濾液中含 有硝酸銀時(shí) 一定也有硝酸銅 因此猜測不合理 答案 鋁與氧 氣 反 應(yīng) 表 面 生 成 致 密 的 氧 化 鋁 薄 膜 能阻止鋁的進(jìn)一步氧化或鋅 銅 銀防銹的方法 í鐵制品隔絕水 如 外表保持枯燥等ï改變鐵制品的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 制成合金 如 制成ï î不銹鋼等例 湖南婁底， 分 金 屬 材 料 在 生 產(chǎn) 生 活 中 起著重要作用鋁 可 制 成 電 線 主 要 是 利 用 其 有 良 好 的 延 展 性 和 性金 屬 生 銹 是 世 界 面 臨 的 難 題 鐵 生 銹 實(shí) 際 上 是 鐵 與濾液中有 時(shí) 一 定 也 有 因 為 先 與 共

12、同作用的結(jié)果反響后與 反應(yīng) 或 濾 液 中 無 時(shí) 也一定沒有 因?yàn)?與 反響生成 而 能 與 反應(yīng)防止金屬腐蝕是保護(hù)金屬資源 的 有 效 途 徑 之 一 請 再 寫出一條有效途徑 解析 鋁可制成電線 主要是利用其良好的延展性和 導(dǎo)電性 鐵生銹實(shí)際上是鐵與空氣中的氧氣和 水 共 同 作 用的結(jié)果 防止金屬腐蝕 回收和利用廢金 屬 尋 找 金 屬 的 代 替品等都是保護(hù)金屬資源的有效途徑 答案 導(dǎo)電 空氣中的氧氣和水 回收利用 廢金屬等 答案不唯一易混易錯一、金屬與酸、鹽的反響規(guī)律及反響前后溶液質(zhì)量的變化三、金屬與混合鹽溶液反響后濾渣、濾液成分的判斷將鐵粉不斷加入 硝 酸 銅 硝 酸 銀 硝 酸

13、 鋅 的 混 合 溶 液 中 由 于鋅比鐵活潑 根據(jù)金屬與鹽溶液的反響規(guī)律可知 鐵不與硝酸 鋅發(fā)生反應(yīng) 因此濾液中一定含有硝酸鋅 濾渣中一定不含金屬 鋅 根據(jù) 遠(yuǎn)間隔 先置換 規(guī)律可知 鐵首先與硝酸銀溶液發(fā)生反 應(yīng) 與硝酸銀反響完全后 假設(shè)鐵粉有剩余 鐵才與硝酸銅發(fā) 生 反 應(yīng) 最終剩余物的成分與參加鐵粉的量有關(guān) 詳細(xì)分析如下鐵粉的量 持續(xù)參加濾渣成分濾液成分注意 的 金 屬 活 動 性 很 強(qiáng) 不 能 與 鹽 溶 液 發(fā) 生 置 換反應(yīng)二、影響金屬與酸反響速率的因素例 上海， 分 在 硝 酸 銀 硝 酸 銅 的 混 合 溶 液 中 加 入 一 定 量 鋅 粉 反 應(yīng) 停 止 后 過 濾 濾

14、液 仍 為 藍(lán) 色 有 關(guān) 判 斷 正 確 的 是濾渣中一定有銀 沒有銅和鋅 濾渣中一定有銀和鋅 可能有銅 濾液中一定有硝酸鋅 硝酸銅 硝酸銀 濾液中一定有硝酸鋅 硝酸銅 可能有硝酸銀 解析 鋅粉加入 的混合溶液中 鋅先 和 反應(yīng) 再和 反應(yīng) 反響后過濾 濾液仍為藍(lán)色 說明濾液中含有 那么鋅無剩余 濾渣中一定有 可能含 有 濾 液 中 一 定 有 可 能 含 有 答案 錯因透視 不 能 根 據(jù) 濾 液 仍 為 藍(lán) 色 判 斷 出 反 應(yīng) 的 情 況 而 錯選。方法一 金屬活動性強(qiáng)弱的探究 兩種金屬 、 的活動性強(qiáng)弱探究將其中一 種 金 屬 插 入 另 一 種 金 屬 的 鹽 溶 液 中 觀 察

15、 實(shí) 驗(yàn)趣小組設(shè)計(jì)了如下圖的四個(gè)實(shí)驗(yàn) 其中不必進(jìn)展的實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)象方案 將 插入 溶液中 方案 將 插入 溶液中 三種金屬 、 的活動性強(qiáng)弱探究對給出金屬按活動性排序變中間或變兩邊 兩金一鹽 或 兩鹽一金 方案 將 分別插入 溶液中方案 將 分別插入 溶液中 多種金屬的活動性強(qiáng)弱探究 利用酸區(qū)分氫前金屬和氫后金屬 利用兩種或三種金屬的活動性強(qiáng)弱探究方法進(jìn)展探究例 為驗(yàn)證 三種金屬的活動性強(qiáng)弱 某化學(xué)興 解析 中 實(shí) 驗(yàn) 說 明 為 氫 前 金 屬 中 實(shí) 驗(yàn) 說 明 為氫后金屬 中實(shí)驗(yàn)說明活動性 因此三種金屬的活動 性順序?yàn)?故不需進(jìn)行 中實(shí)驗(yàn) 答案 變式訓(xùn)練 下 列 可 用 于 驗(yàn) 證 三 種

16、金 屬 的 活 動 性順序的一組藥品是溶液溶液專題四 金屬和金屬礦物溶液該圖像表示足量等濃度的稀鹽酸中分別加入鎂 鋁 鋅和鐵溶液溶液的質(zhì)量與產(chǎn)生氫氣質(zhì)量的關(guān)系答案 解析可以與溶液反應(yīng)不與溶液反圖像類型三橫坐標(biāo)表示酸的質(zhì)量 縱坐標(biāo)表示氫氣的質(zhì)量應(yīng) 證明 比 活潑 但無法判斷 的活動性 故 項(xiàng)錯誤均不 能 置 換 出 溶 液 中 的故 比 均 活 潑 但無法比較 的活動性強(qiáng)弱 故 項(xiàng)錯誤 能置換出 溶液中的 但 不能置換出 溶液中的 因此 可得出三種金屬的活動性順序?yàn)?故 項(xiàng)正確既 不能置換出 溶液中的 也不能置換出 溶液中的 故 最不活潑 但 無 法 比 較 的 活 動 性 強(qiáng) 弱 故 項(xiàng)錯誤方

17、法二 對金屬與酸反響產(chǎn)生氫氣的圖像的分析圖像類型一橫坐標(biāo)表示反響時(shí)間 縱坐標(biāo)表示氫氣質(zhì)量 等質(zhì)量氫圖該圖像表示等質(zhì) 量 的 鎂 鋁 鋅 鐵 中 分 別 加 入 等 濃 度 的 稀 鹽酸時(shí) 酸的質(zhì)量與生成氫氣質(zhì)量的關(guān)系方法三 金 屬 與 酸 反 應(yīng) 時(shí)，天 平 指 針 偏 轉(zhuǎn) 問 題 的 解 題方法在天平兩邊的托盤上分別放一只燒杯 調(diào)節(jié)天平至平衡 然 后分別加 入 等 量 的 不 同 金 屬 和 等 量 的 同 種 酸 天 平 指 針 偏 轉(zhuǎn) 情況可表示產(chǎn)生氫氣的快慢 金屬活動性越強(qiáng) 斜率越大 產(chǎn) 生氫氣越快產(chǎn)生等質(zhì)量氫氣的情況 足量的金屬與等質(zhì)量 等濃度的同種酸反應(yīng)酸足量 投放的 金 屬 與

18、酸 反 應(yīng) 產(chǎn) 生 氫 氣 的 質(zhì) 量 恰 好 完 全 相同 如將 鎂 鋁 鋅 鐵分別投入足量的鹽 酸中 充分反響后產(chǎn)生的氫氣均為 等質(zhì)不等價(jià)金屬圖該圖像表示等質(zhì) 量 的 種 金 屬 分 別 與 足 量 稀 鹽 酸 反 應(yīng) 時(shí) 氫氣質(zhì)量與反響時(shí)間的關(guān)系越先出現(xiàn)拐點(diǎn) 表示反響速率越快 金屬的活動性越強(qiáng) 平臺 越高 表示產(chǎn)生的氫氣越多產(chǎn)生氫氣越多 金屬的相對原子質(zhì)量越小 鋁的 看成圖像類型二橫坐標(biāo)表示金屬質(zhì)量 縱坐標(biāo)表示氫氣質(zhì)量天平指針首先偏向放出氫氣較慢的一側(cè) 即金屬活動性 較弱的一側(cè)天平指針最終偏轉(zhuǎn)情況 假設(shè)放出氫氣的質(zhì)量相同 天平最終平衡 假設(shè)放出氫氣的 質(zhì) 量 不 同 天 平 指 針 最 終 偏 向 放 出 氫 氣 較少的一側(cè)例 在托盤天平的兩邊各放一只燒杯 調(diào)節(jié)天平至平衡 向兩燒杯中分別注入足量的等質(zhì)量 等濃度的稀硫酸 然后同時(shí) 向左 右兩盤的燒杯中分別放入等質(zhì)量的鎂粉和鋁粉 反響過程 中天平指針出現(xiàn)的現(xiàn)象是始終偏向右 先偏向左 后偏向右 始終平衡先偏向右 后偏向左 解析 鎂比鋁 活 潑 因 此 開 始 時(shí) 鎂 與 稀 硫 酸 反 應(yīng) 產(chǎn) 生 氫 氣的速率較快 指針向右偏轉(zhuǎn) 等質(zhì)量的金屬完全反響后 鋁 產(chǎn)