第11課時 │ 金屬和金屬材料
第11課時　金屬和金屬材料
第11課時 │ 知識網(wǎng)絡
第11課時 │ 考點聚焦
1．金屬材料：包括__________和______；2．合金：在金屬中加熱熔合某些金屬(或非金屬)形成的具有____________的物質(zhì)。硬度一般比各成分金屬______，熔點一般比各成分金屬______，所以比純金屬具有更廣泛的用途。
考點2　金屬活動性順序
應用：(1)在金屬活動性順序里，金屬的位置越靠前，它的活動性越______。(2)在金屬活動性順序里，位于氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸中的______，且金屬位置越靠前，與酸反應就越劇烈。(3)在金屬活動性順序里，位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們______________里置換出來(K、Ca、Na除外)。
[注意] 在純氧中，鐵能劇烈燃燒，生成黑色的四氧化三鐵；而在潮濕的空氣中，鐵則易發(fā)生緩慢氧化生成紅色的三氧化二鐵，是鐵銹的主要成分。(2)與酸反應條件：金屬(H之前)，酸(鹽酸、稀硫酸等)Fe＋______HCl===______________Zn＋H2SO4===______________
[注意] ①鐵與稀鹽酸或稀硫酸發(fā)生置換反應時，只能生成亞鐵離子，溶液的顏色是淺綠色。②實驗室里利用較活潑金屬與稀硫酸(或稀鹽酸)反應來獲得氫氣。(3)與鹽溶液反應條件：金屬(前置后，K、Ca、Na除外)，鹽(必須可溶)Fe＋CuSO4===________________Cu＋______AgNO3===________________
[提示]①上述鐵與硫酸銅的反應是我國古代濕法冶金術的先驅(qū)。②若金屬表面有“銹”或“氧化膜”，應先用砂紙打磨干凈，再做實驗。
Cu(NO3)2＋2Ag
(2)實驗現(xiàn)象：紅色粉末逐漸變?yōu)開_______色，澄清的石灰水變________，尾氣點燃產(chǎn)生__________火焰。(3)實驗注意事項：①先通入一氧化碳氣體，排盡裝置內(nèi)的空氣，防止一氧化碳與空氣混合加熱后，發(fā)生爆炸；②實驗完畢后要繼續(xù)通入一氧化碳氣體，直到玻璃管冷 卻，一是防止高溫下的鐵與空氣接觸，被氧化為氧化鐵，二是還可防止澄清石灰水倒吸；③尾氣中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，所以尾氣要收集或點燃，以防止直接排放污染空氣。
[注意] 石灰石的主要作用是將礦石中的二氧化硅轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣。
考點5　鐵的銹蝕與防護
1．鐵生銹的條件：(1)____________；(2) ______________。2．防銹措施：(1)保持金屬表面的________。如：菜刀用完后擦干掛起來。(2)金屬表面涂上一層________。如：刷漆、涂油、電鍍等。(3)改變鐵的單一結(jié)構(gòu)，制成合金鋼。如：不銹 鋼。
[注意] ①鐵生銹的兩個條件缺一不可。如果鐵表面沾有其他物質(zhì)時，往往會加快生銹。如鐵制品上沾有食鹽水或灰塵等則生銹更快。故防止鐵制品生銹首先要保持鐵制品表面的干燥與潔凈。②鋁、鋅等金屬比鐵不易生銹，其原因是在鋁、鋅的表面生成了一層致密的氧化膜，可防止內(nèi)部金屬繼續(xù)被氧化，從而形成“自我保護”。
考點6　保護金屬的有效途徑
主要途徑有：________________；__________________；合理開發(fā)金屬資源，積極尋找金屬代用品。
第11課時 │ 歸類示例
?　類型一　金屬活動性順序的比較
命題角度：金屬與酸、鹽溶液的反應。
例1　[2011·泰安]有X、Y、Z三種金屬，將三種金屬分別浸入稀硫酸中，Y溶解并放出氣體，X、Z不溶解；將X浸入Z的硫酸鹽溶液中，在X的表面有Z析出。則三種金屬的活動性由強到弱的排列順序正確的是 (　　)A．X>Y>Z　　　　　B．Y>X>ZC．Y>Z>X D．X>Z>Y
[解析] 　X、Y、Z分別放入稀硫酸中，Y溶解X、Z不溶解，說明金屬活動性Y>X、Z；X浸入Z的硫酸鹽溶液中，X表面有Z析出，說明金屬活動性X>Z，由此得出三種金屬的活動性的順序為Y>X>Z。
變式題 [2011·陜西]鐵、鋁、銅是常見的三種金屬。同學們發(fā)現(xiàn)生活中的鋁和銅制品表面一般不用防銹，而鐵制品一般需要做防銹處理。[提出問題] 這是不是因為鐵、鋁、銅三種金屬中鐵的活動性最強呢？[實驗探究] 同學們對這三種金屬的活動性順序展開了探究，請你參與探究并填寫空格。將粗細相同的鐵絲、鋁絲、銅絲分別插入體積相同、溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)也相同的稀鹽酸中：
　[討論交流] 為什么同一個實驗得出了兩種結(jié)論呢？同學們帶著這個疑問查閱了相關資料，明白了鋁絲在稀鹽酸中短時間內(nèi)無氣泡，是因為鋁表面致密的氧化膜會先與鹽酸反應。[反思評價] 做金屬性質(zhì)實驗時需將金屬進行打磨，打磨的目的是________________________。[實驗驗證] 為了進一步確認鐵、鋁、銅這三種金屬的活動性順序，同學們又將兩根粗細相同的、打磨過的鐵絲分別插入硫酸鋁溶液、硫酸銅溶液中：寫出鐵與硫酸銅溶液反應的化學方程式____________________________。
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
[拓展遷移] (1)若只有一支盛有少量稀鹽酸的試管，只需合理安排金屬絲的插入順序(能與鹽酸反應的要一次將鹽酸消耗完)，也能證明鐵、鋁、銅這三種金屬的活動性順序。金屬絲的插入順序為___________________________。(2)金屬被人類大規(guī)模開發(fā)利用的大致年限也與金屬活動性順序有關，請寫出鐵、鋁、銅三種金屬材料被人類利用的先后順序___________________________。
Cu、Fe、Al或Fe、Cu、Al
Cu、Fe、Al(或銅、鐵、鋁)
[方法點撥] 判斷金屬活動性順序有以下幾種方法：(1)根據(jù)金屬在自然界中存在的狀態(tài)。主要以化合物存在，說明該金屬活動性強，主要是以單質(zhì)存在，說明該金屬活動性弱。(2)根據(jù)金屬與酸反應的劇烈程度或產(chǎn)生氫氣的速率快慢。反應的越劇烈或產(chǎn)生氫氣的速率越快，金屬活動性就強。(3)根據(jù)置換反應。若A＋BC→B＋AC能反應，則A的活動性大于B。
[解析] 將粗細相同的鐵絲、鋁絲、銅絲分別插入體積相同、溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)也相同的稀鹽酸中，可以觀察到鋁絲先無氣泡，然后有大量的氣泡，鐵絲一直只有少量氣泡，銅絲一直無氣泡，故金屬活動性是Al>Fe>Cu；因為鋁表面有致密的氧化膜，所以實驗時需要先打磨除去；若只有一支盛有少量稀鹽酸的試管，先插入銅絲不反應，然后插入鐵絲能反應，再在鐵的化合物溶液中插入鋁絲又能反應，可以證明鐵、鋁、銅這三種金屬的活動性順序是Al>Fe>Cu；銅利用最早，鐵次之，而鋁的利用僅有一百多年的歷史。
?　類型二　金屬的性質(zhì)與用途
命題角度：給出信息，分析推測其主要性質(zhì)和用途。
例2　請根據(jù)下表信息回答：
說明：導電性以銀的導電性為100作標準，硬度以金剛石的硬度為10作標準。(1)菜刀用鐵做而不用鋁做的主要原因是_______________；(2)表中導電性最強的金屬是________；(3)①中形成薄膜的化學方程式_____________________；(4)金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平。之所以有先 后，主要取決于____________。
4Al＋3O2===2Al2O3
[方法點撥] 金屬的性質(zhì)在很大程度上決定了它們的用途，但不是唯一的決定因素。題目往往是通過圖表和文字信息來反映某一具體物質(zhì)的用途，考查對所涉及物質(zhì)性質(zhì)的掌握情況。
[解析] 由于鐵的硬度比鋁大，所以菜刀要用鐵做；導電性的指數(shù)越高，導電性也就越強，所以銅的導電性最強；常溫下越容易與氧氣反應，也表現(xiàn)出其金屬活動性越強。
?　類型三　煉鐵的原理
命題角度：CO還原磁鐵礦的實驗。
(1)開始實驗時，A裝置中首先要進行的操作是______________(填“加熱”或“通一氧化碳”)。(2)CO還原Fe3O4的化學方程式為________________________________________________。(3)B裝置的作用是________________________________。
[方法點撥] 在用一氧化碳還原鐵礦石的實驗過程中，要特別注意在加熱前必須將管內(nèi)空氣排盡，尾氣要進行處理才能排放。注意觀察裝置中的加熱儀器不同，一個是酒精燈，一個是酒精噴燈，一氧化碳還原鐵礦石的反應條件是高溫。
[解析] (1)開始時要先通一氧化碳，其目的是防止混合氣體加熱發(fā)生爆炸現(xiàn)象；(2)磁鐵礦的主要成分為Fe3O4，CO還原Fe3O4后生成Fe和CO2；(3)B裝置中澄清石灰水的作用是檢驗反應的生成物中是否有二氧化碳氣體，同時吸收二氧化碳氣體，以便在C處點燃CO。
?　類型四　金屬的銹蝕和防護
命題角度：鐵生銹的條件。
A．甲、乙、戊中鐵釘生銹快慢的順序為：乙＞甲＞戊B．丙中的鐵釘不生銹C．鐵生銹的主要條件是與空氣、水直接接觸D．丁中鐵釘生銹最嚴重
[解析] 　實驗甲中鐵釘與空氣、水直接接觸，會銹蝕，但實驗乙通入氧氣，比實驗甲銹蝕更快些，實驗戊鐵釘隔絕水分，不易銹蝕，故A選項正確；實驗丙中鐵釘隔絕了空氣和水分，所以不生銹，故B選項正確；實驗丁中鐵釘雖然與水接觸，但隔絕了空氣，也不易生銹，故D選項錯誤。
變式題 [2010·濰坊]菜刀在生活中有重要應用。下列情況中，菜刀腐蝕由快到慢的是 (　　)①切青菜后用清水沖洗?、谇袧裣滩撕笪辞逑础、矍蟹守i肉后放置A．①③②　　　　　　B．②①③C．③①② D．③②①
[方法點撥] 防止鐵制品生銹，除了要保持鐵制品表面的潔凈和干燥以外，采用保護膜是最普遍而又最重要的防銹措施，這層保護膜阻止了鐵與氧氣的反應。
[解析] 切青菜后用清水沖洗，菜刀遇到水分和氧氣容易生銹；切濕咸菜后未清洗，因咸菜上有鹽分，能加快菜刀的銹蝕；菜刀切肥豬肉后等于涂上一層油脂，隔絕了空氣和水分，能有效防止銹蝕。

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