第8單元 金屬和金屬材料【速記清單】-2023-2024學(xué)年九年化學(xué)下冊(cè)單元速記·巧練（人教版）

01思維導(dǎo)圖第8單元金屬和金屬材料01思維導(dǎo)圖0202考點(diǎn)速記課題1金屬材料一、金屬材料1.金屬材料：包括純金屬(純凈物)和合金(混合物)。2.金屬物理性質(zhì)：(1)共性：常溫下為固體，有金屬光澤，大多數(shù)金屬具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，有延展性。(2)特性：①常溫下汞為液體②金屬大多呈銀白色,特殊:銅紫紅色,金金黃色③不同金屬的物理性質(zhì)差異較大2.金屬材料的發(fā)展(1)青銅器(商代)→鐵器(春秋戰(zhàn)國(guó))→鋁(100多年前)→鈦和鈦合金(21世紀(jì)重要的金屬材料)。(2)目前世界上年產(chǎn)量居前三位的金屬依次是鐵、鋁、銅。4.金屬的使用(1)主要因素:性質(zhì)決定用途。(2)其他因素:價(jià)格、資源、是否美觀、使用是否便利以及廢料是否易于回收和對(duì)環(huán)境的影響等多種因素。(3)生活中的金屬：干電池外皮→鋅/錳；“銀粉”→鋁；水銀溫度計(jì)→汞；“錫箔”紙→鋁或錫；保溫瓶?jī)?nèi)膽→銀5.金屬之最：（1）鋁：地殼中含量最多的金屬元素（2）鈣：人體中含量最多的金屬元素（3）鐵：目前世界年產(chǎn)量最多的金屬（鐵>鋁>銅）（4）銀：導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬（銀>銅>金>鋁）（5）鉻：硬度最高的金屬（6）鎢：熔點(diǎn)最高的金屬（7）汞：熔點(diǎn)最低的金屬（8）鋨：密度最大的金屬相互刻畫，純金屬上有劃痕（9）鋰：密度最小的金屬相互刻畫，純金屬上有劃痕二、合金1.概念：在金屬中加熱融合某些金屬或非金屬，制得具有金屬特征的合金。①合金是混合物②形成合金的過程是物理變化③合金各成分的化學(xué)性質(zhì)不變2.合金的優(yōu)點(diǎn)：合金和組成其的純金屬相比較，硬度一般更大，熔點(diǎn)一般更低，抗腐蝕性更好合金鐵的合金銅合金焊錫鈦和鈦合金形狀記憶合金生鐵鋼黃銅青銅成分含碳量2%～4.3%含碳量0.03%～2%銅鋅銅錫鉛錫合金鈦鎳合金備注鐵的合金主要含F(xiàn)e、C，區(qū)別主要是含碳量不同紫銅是純銅熔點(diǎn)低焊接金屬與人體有很好的相容性，可用于制造人造骨具有形狀記憶效應(yīng)用于制成人造衛(wèi)星天線【點(diǎn)撥】1.合金中一定有金屬存在,但不一定都是金屬與金屬熔合而成,還有可能是金屬與非金屬,例如:生鐵、鋼就是鐵的合金,其中含有碳元素。2.合金中各成分是均勻熔合在一起的,在金屬表面鍍上一層其他金屬,不屬于合金。3.合金的各種成分均以單質(zhì)形式存在。課題2金屬的化學(xué)性質(zhì)一、金屬的化學(xué)性質(zhì)1．與氧氣反應(yīng)：反應(yīng)條件金屬現(xiàn)象化學(xué)方程式常溫鎂打磨過的鎂帶在空氣中表面逐漸變暗;在空氣中點(diǎn)燃劇烈燃燒,發(fā)出耀眼的白光，生成白色固體點(diǎn)燃時(shí):2Mg+O2eq\o\ac(\s\up7(點(diǎn)燃),\o(===,====))2MgO鋁打磨過的鋁在空氣中表面會(huì)逐漸變暗,生成一層致密的氧化膜 常溫下：4Al+3O2=2Al2O3點(diǎn)燃或加熱鐵在氧氣中點(diǎn)燃,劇烈燃燒，火星四射,放出大量的熱，生成黑色固體。在氧氣中點(diǎn)燃:3Fe+2O2eq\o\ac(\s\up7(點(diǎn)燃),\o(===,====))Fe3O4銅在空氣中加熱表面變?yōu)楹谏诳諝庵屑訜?2Cu+O2eq\o\ac(\s\up6(△),\o(==,===))2CuO高溫金在空氣中加熱不變色鋁具有很好的抗腐蝕性能原因：鋁與空氣中氧氣反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，從而阻止鋁進(jìn)一步氧化。2．與稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)：金屬＋酸→鹽＋H2↑注意：實(shí)驗(yàn)前用砂紙打磨金屬，除去鎂、鐵等金屬表面的氧化膜，便于金屬與酸接觸反應(yīng)。金屬現(xiàn)象反應(yīng)的化學(xué)方程式稀鹽酸稀硫酸鎂反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生大量氣泡Mg+2HCl=MgCl2+H2↑Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑鋅反應(yīng)比較劇烈，產(chǎn)生少量氣泡Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑鐵反應(yīng)緩慢，有少量氣泡產(chǎn)生，溶液由無(wú)色變?yōu)闇\綠色Fe+2HCl=FeCl2+H2↑Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑3.金屬與某些鹽反應(yīng)：金屬＋鹽→新鹽＋新金屬實(shí)驗(yàn)鐵釘+硫酸銅溶液鋁絲+硫酸銅溶液銅絲+硝酸銀溶液現(xiàn)象鐵表面有紅色固體產(chǎn)生，溶液由藍(lán)色逐漸變?yōu)闇\綠色。鋁表面有紅色固體產(chǎn)生，溶液由藍(lán)色逐漸變?yōu)闊o(wú)色。銅表面有銀白色固體產(chǎn)生，溶液由無(wú)色逐漸變?yōu)樗{(lán)色?；瘜W(xué)方程式Fe+CuSO4=Cu+FeSO42Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3CuCu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2活動(dòng)性比較鐵>銅鋁＞銅銅＞銀【點(diǎn)撥】①單質(zhì)鐵與稀鹽酸和稀硫酸反應(yīng)，均生成亞鐵鹽；②現(xiàn)象的描述重點(diǎn)：金屬表面生成固體的顏色，溶液顏色的變化。二、置換反應(yīng)1.定義：由一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)與另一種化合物的反應(yīng)2.表達(dá)式：A+BC→AC+B2.置換反應(yīng)類型：①金屬+酸→金屬化合物+H2②金屬+金屬化合物→另一金屬+另一金屬化合物③C+金屬氧化物→金屬單質(zhì)+CO2④H2+金屬氧化物→金屬單質(zhì)+H2O【點(diǎn)撥】CO+金屬氧化物→金屬單質(zhì)+CO2該反應(yīng)不屬于基本反應(yīng)三、金屬活動(dòng)順序1．金屬活動(dòng)順序：2.金屬活動(dòng)性順序表的意義①在金屬活動(dòng)性順序里，金屬的位置越靠前，它的活動(dòng)性就越強(qiáng)；②在金屬活動(dòng)性順序里，位于氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸中的氫；③在金屬活動(dòng)性順序里，位于前面的金屬能把位于后面的金屬?gòu)乃鼈兓衔锏娜芤豪镏脫Q出來(lái)。3.金屬活動(dòng)性順序的應(yīng)用（1）判斷金屬與鹽溶液能否反應(yīng)①在金屬活動(dòng)性順序表中，排在前面的金屬能把排在后面的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)。②鹽是可溶性鹽。③K、Ca、Na除外(K、Ca、Na等加入到鹽溶液中，先與溶液中的水反應(yīng)，生成的堿再與鹽反應(yīng))。（2）判斷金屬與酸能否反應(yīng)。①在金屬活動(dòng)性順序表中，該金屬必須排在氫的前面。②“酸”一般指的是稀鹽酸、稀硫酸。（3）根據(jù)金屬活動(dòng)性的相對(duì)強(qiáng)弱，可為除雜選擇合適的試劑。如Cu中混有少量的Fe，欲除去少量的Fe，可選擇加入足量的硫酸銅溶液充分反應(yīng)，F(xiàn)e和硫酸銅溶液反應(yīng)生成了Cu和硫酸亞鐵，再過濾即可。（4）根據(jù)金屬活動(dòng)性順序判斷金屬與鹽溶液反應(yīng)后濾渣、濾液的成分。一種金屬和幾種鹽溶液混合時(shí)，最不活潑的金屬最先被置換出來(lái)，然后再依次按照活動(dòng)性由弱到強(qiáng)的先后順序被置換出來(lái)（5）根據(jù)金屬活動(dòng)性順序判斷金屬與酸反應(yīng)的快慢（反應(yīng)速率）或根據(jù)反應(yīng)速率判斷金屬的活動(dòng)性順序。一般金屬越活潑，在同等條件下，與某一酸反應(yīng)的速率越快。課題3金屬資源的利用和保護(hù)一、金屬的冶煉1.金屬在自然界的存在金屬礦石名稱赤鐵礦磁鐵礦菱鐵礦鋁土礦黃銅礦輝銅礦主要成分Fe2O3Fe3O4FeCO3Al2O3CuFeS2Cu2S2.鐵的冶煉（1）一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)①實(shí)驗(yàn)原理：Fe2O3+3COeq\o\ac(\s\up7(高溫),\o(===,====))2Fe+3CO2②實(shí)驗(yàn)裝置：③實(shí)驗(yàn)步驟a.檢查裝置氣密性；b.轉(zhuǎn)入藥品并固定裝置；c.通入CO并點(diǎn)燃酒精燈；d.排盡裝置內(nèi)的空氣后，點(diǎn)燃酒精噴燈給氧化鐵加熱；e.當(dāng)玻璃管內(nèi)的紅棕色粉末變?yōu)楹谏珪r(shí)，停止加熱；f.等裝置冷卻后，停止通CO，熄滅酒精燈。④實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象紅棕色粉末逐漸變?yōu)楹谏?；澄清石灰水變渾濁；尾氣燃燒時(shí)產(chǎn)生藍(lán)色火焰。⑤有關(guān)的化學(xué)方程式硬質(zhì)玻璃管中：Fe2O3+3COeq\o\ac(\s\up7(高溫),\o(===,====))2Fe+3CO2。試管中：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。尾氣處理：2CO+O2eq\o\ac(\s\up7(高溫),\o(===,====))2CO2。（2）工業(yè)煉鐵①煉鐵的原理在高溫下，一氧化碳還原鐵的氧化物（氧化鐵、四氧化三鐵）。②原料及作用a.鐵礦石：提供原料。b.焦炭：燃燒提供熱量、產(chǎn)生還原劑一氧化碳。c.石灰石：可將礦石中二氧化硅轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣。③設(shè)備：高爐。二、金屬資源的保護(hù)1.鐵制品銹蝕的條件的探究實(shí)驗(yàn)裝置現(xiàn)象鐵釘生銹鐵釘不生銹鐵釘不生銹現(xiàn)象分析鐵釘同時(shí)和氧氣（或空氣）、水接觸鐵釘只和水接觸鐵釘只和氧氣（或空氣）接觸結(jié)論鐵釘生銹的條件：鐵和氧氣(或空氣)、水接觸同時(shí)接觸【點(diǎn)撥】（1）鐵制品生銹主要是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等物質(zhì)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。（2）鐵銹的主要成分是Fe2O3·xH2O，顏色為紅色。鐵銹的結(jié)構(gòu)疏松，不能阻止里層的鐵繼續(xù)與氧氣、水的反應(yīng)，鐵制品會(huì)完全被腐蝕。（3）鐵制品一般溫度越高，銹蝕的速度越快。（4）在酸、鹽存在的環(huán)境中，鐵制品的銹蝕會(huì)加快。2.防止鐵制品銹蝕的原理和方法（1）防止鐵制品銹蝕的原理：破壞鐵銹蝕的條件即可防止鐵制品銹蝕，即防止鐵制品與氧氣或水接觸。（2）防止鐵制品銹蝕的方法：①保持鐵制品表面干燥和潔凈。②在鐵制品表面覆蓋一層保護(hù)膜，如在鐵制品表面刷漆、涂油等。③在鐵制品表面鍍上其他金屬，如鍍鋅、鍍鉻等。④將鐵制品制成合金，如不銹鋼。⑤通過化學(xué)方法使鐵制品表面形成致密的氧化膜，如“烤藍(lán)”等。3.金屬資源的保護(hù)（1）必要性①金屬礦物的儲(chǔ)量有限，且不可再生；②廢舊金屬的隨意丟棄不僅浪費(fèi)資源還污染環(huán)境。（2）有效途徑①防止金屬腐蝕；②回收利用廢舊金屬；③合理有效地開采礦物；④尋找金屬的代用品等。二、含雜質(zhì)的反應(yīng)物(或生成物)質(zhì)量的計(jì)算（1）將含雜質(zhì)的已知物質(zhì)量換算為純物質(zhì)質(zhì)量，其關(guān)系式為：純度＝eq\f(純物質(zhì)質(zhì)量,含雜質(zhì)物質(zhì)物質(zhì)質(zhì)量)×100%，純物質(zhì)質(zhì)量=含雜質(zhì)物質(zhì)質(zhì)量×純度。（2）將純物質(zhì)質(zhì)量代入化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算。（3）將計(jì)算得到的純物質(zhì)質(zhì)量換算成含雜質(zhì)物質(zhì)質(zhì)量：含雜質(zhì)物質(zhì)質(zhì)量為=eq\f(純物質(zhì)質(zhì)量,純度)。0303素養(yǎng)提升HH2質(zhì)量/gt/sZnFe一、金屬與酸反應(yīng)生成氫氣問題的分析方法1.等質(zhì)氫圖兩種金屬分別與酸反應(yīng),產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量相同,此圖反映兩種情況:(1)酸不足,金屬過量,產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量由酸的質(zhì)量決定。(2)酸足量,投放的兩種金屬分別與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量恰好相同,如6.5g鋅和5.6g鐵分別投入足量的鹽酸中,反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量相同。H2質(zhì)量/gtH2質(zhì)量/gt/sZnFeMg如等質(zhì)量的鎂、鐵、鋅分別與足量的酸反應(yīng),生成的金屬離子都帶2個(gè)單位的正電荷,產(chǎn)生氫氣的速率和質(zhì)量不同。此圖反映出:(1)金屬越活潑,圖示中反應(yīng)物的線越陡,如Mg線比Zn線陡、Zn線比Fe線陡,說明金屬活動(dòng)性Mg>Zn>Fe。(2)金屬的相對(duì)原子質(zhì)量越小,等質(zhì)量時(shí)與足量酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣越多,曲線的拐點(diǎn)越高,因此,相對(duì)原子質(zhì)量Zn>Fe>Mg?？珊?jiǎn)單概括為:越陡越活,越高越小。H2質(zhì)量/gtH2質(zhì)量/gt/sZnMgAl如等質(zhì)量的鋁、鎂、鋅分別與足量酸反應(yīng),生成的化合物中金屬元素的化合價(jià)分別為+3、+2、+2價(jià)，此圖反映出等質(zhì)不等價(jià)金屬與酸反應(yīng)不僅產(chǎn)生氫氣的速率不同,而且產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量與金屬元素化合價(jià)有關(guān)。可用下式計(jì)算氫氣質(zhì)量:m(H2)＝eq\f(m(金屬)×金屬元素的化合價(jià),相對(duì)原子質(zhì)量)二、金屬與與混合鹽溶液的反應(yīng)后的溶液和濾渣成分分析方法一：定量分析法如將鐵粉加入到硝酸銅和硝酸銀的混合溶液中。第一步：將題目中涉及的金屬，按照金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序排列：如Fe、Cu、Ag。第二步：根據(jù)金屬活動(dòng)性由弱到強(qiáng)依次加入鹽溶液中的金屬，其順序?yàn)锳g、Cu、Fe。第三步：根據(jù)加入金屬的量分析，如下表：情況反應(yīng)情況濾液濾渣①加入極少量的Fe部分AgNO3反應(yīng)Fe2＋、Cu2＋、Ag＋Ag②加入少量的FeAgNO3恰好反應(yīng)Fe2＋、Cu2＋Ag③加入較少量的Fe部分Cu(NO3)2反應(yīng)Fe2＋、Cu2＋Cu、Ag④加入適量的FeCu(NO3)2恰好反應(yīng)Fe2＋Cu、Ag⑤加入過量的Fe無(wú)反應(yīng)Fe2＋Fe、Cu、Ag方法二：優(yōu)先法判斷反應(yīng)發(fā)生的先后順序的依據(jù)：遠(yuǎn)距離先置換，即金屬活動(dòng)性相差越大(或位置距離越遠(yuǎn))，反應(yīng)優(yōu)先發(fā)生。1.將鐵粉加入到一定量的硝酸銅和硝酸銀的混合溶液中先：Fe＋2AgNO3＝Fe(NO3)2＋2Ag后：Fe＋Cu(NO3)2＝Fe(NO3)2＋Cu反應(yīng)情況濾液成分濾渣成分①Fe(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3Ag②Fe(NO3)2、Cu(NO3)2Ag③Fe(NO3)2、Cu(NO3)2Ag、Cu④Fe(NO3)2Ag、Cu⑤Fe(NO3)2Ag、Cu、Fe2.將硝酸銀溶液加入到一定量鐵和銅的混合物中先：Fe＋2AgNO3===Fe(NO3)2＋2Ag后：Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag反應(yīng)情況濾液成分濾渣成分①Fe(NO3)2Fe、Cu、Ag②Fe(NO3)2Cu、Ag③Fe(NO3)2、Cu(NO3)2Cu、Ag④Fe(NO3)2、Cu(NO3)2Ag⑤Fe(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3Ag三、驗(yàn)證金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法1.探究金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱的方法有兩種方法一:金屬與酸(稀鹽酸、稀硫酸)反應(yīng)。能反應(yīng)的金屬比H活潑,反應(yīng)越劇烈,則越活潑;不反應(yīng)的金屬位于H之后。方法二:金屬與鹽溶液反應(yīng)。若則表示該金屬的活動(dòng)性強(qiáng)于該鹽中金屬的活動(dòng)性。2.運(yùn)用金屬活動(dòng)性順序驗(yàn)證金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)驗(yàn)證項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)方案判斷理由比較兩種金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱，如Cu、Zn方案一:將金屬鋅放入銅的鹽溶液中方案二:將金屬銅放入鋅的鹽溶液中方案三:將金屬鋅、銅分別放入稀鹽酸中方案四:將金屬鋅、銅同時(shí)放入金屬活動(dòng)性位于兩者中間的一種金屬的鹽溶液中,如FeSO4溶液根據(jù)置換反應(yīng)能否發(fā)生做出相應(yīng)的判斷比較三種金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱，如Mg、Fe、Cu方案一:將金屬鎂、銅同時(shí)放入FeSO4溶液中(兩邊的金屬與中間金屬的鹽溶液)方案二:將金屬鐵分別放入MgCl2,溶液和CuSO4溶液中(兩邊金屬的鹽溶液與中間的金屬)根據(jù)金屬與鹽溶液的置換反應(yīng)能否發(fā)生作出相應(yīng)判斷。方案一中鎂與FeSO4反應(yīng)而銅與FeSO4不不反應(yīng);方案二中Fe與CuO4反應(yīng)而與MgCl2不反應(yīng)