2016中考化学专题复习金属和金属材料剖析

2016中考化学专题复习金属和金属材料剖析

专题7 金属和金属材料 中考解读 金属和金属材料在中考中占有重要地位，本专题中金属的物理特性（如：导电性、导热性、延展性）、金属的生锈与防锈、铁矿石炼铁、合金等知识紧密联系生产实际，非常符合中考的考查方向——利用化学知识解决生产生活中的实际问题，所以本专题特别受中考命题者的青睐。同时，难点多，陷阱多，也是本专题的一大特色，如金属与酸反应中的量的问题、金属与多种盐溶液反应、设计实验验证金属的活动性顺序、天平的平衡问题等内容，考题以选择、填空、实验探究题为主，容易丢分，很多同学临近中考都对其“望而生畏”，所以如果想在中考中取得化学高分，必须理清这类题目的解题思路，铲除中考一大“拦路虎”。‎ 中考题揭秘 ‎1.（2014年广东省广州市）下列关于金属材料的说法中，不正确的是（ ）‎ A．生铁、硬铝、焊锡都属于合金 B．铜有良好的导电性，因而大量用于制作电线 C．铝表面易生成致密氧化铝薄膜，因而具有良好的抗腐蚀性 D．锈蚀后的铁制品没有回收价值 ‎2.（2015威海市）下列现象或事实，可用金属活动性作出合理解释的是（ ）‎ ‎①黄铜（铜锌合金）外观与黄金相似，但可将两者放入稀盐酸中加以区别 ；②金属铝比金属锌更耐腐蚀，说明锌比铝活动性强；③用硫酸铜、石灰水配制农药波尔多液时，不能用铁制容器；④铜的导电性比铁强 A．②④ B． ①③ C．②③ D． ①②③‎ ‎3.（2014绍兴市）如图，表示镁、铜与其氧化物的质量关系。图线不重合的原因是（ ）‎ A．镁和铜的密度不同 ‎ B．与等质量的镁和铜化合的氧元素质量不同 C．加热不充分，没有完全氧化 ‎ D．实验的误差造成 考点归纳 ‎ 1、金属材料 （一） 金属材料包括纯金属和合金两类。金属属于金属材料，但金属材料不一定是纯金属，也可能是合金。‎ （二） 合金 ‎（1）在金属中加热熔合某些金属和非金属，形成具有金属特性的物质。‎ 注意：‎ ‎（1）合金与组成它们的纯金属性质比较：硬度大；熔点低 ‎（2）合金一定是混合物，合金中至少要含有一种金属 ‎（3）铁合金：主要包括生铁和钢，它们的区别是含碳量不同，生铁含碳量2%-4.3%，钢的含碳量为0.03%—2%。钢比生铁具有更多的优良性能，易于加工，用途更为广泛。‎ ‎（三）商朝，人们开始使用青铜器；春秋时期开始冶铁；战国时期开始炼钢；在100多年前，又开始了铝的使用。人们使用金属的先后顺序与金属的活动性和冶炼金属的难易程度有关。‎ ‎2、金属的性质及用途 ‎（一）物理性质 ‎（1）共性：大多数金属都具有金属光泽，密度和硬度较大，熔沸点较高，具有良好的延展性和导电、导热性，在室温下除汞为液体，其余金属均为固体。‎ ‎（2）一些金属的特性：铁、铝等大多数金属都呈银白色，铜呈紫红色，金呈黄色；常温下大多数金属都是固体，汞却是液体；各种金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差异较大；银的导电性和导热性最好，锇的密度最大，锂的密度最小，钨的熔点最高，汞的熔点最低，铬的硬度最大。‎ ‎（二）化学性质 ‎（1）金属与氧气的反应 金属 条件 反应方程式 现象 Mg 常温下（在空气中 ‎2Mg＋O2 =2MgO 银白色镁条在空气中表面逐渐变暗，生成白色固体。‎ 点燃时（在空气中或在氧气中）‎ ‎2Mg＋O2 2MgO 剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成一种白色固体。‎ Al 常温下（在空气中）‎ ‎4Al+3O2 =2Al2O3‎ 银白色的表面逐渐变暗，生成一层致密的薄膜。‎ 点燃时（在氧气中）‎ ‎4Al+3O2 2Al2O3‎ 剧烈燃烧，放出大量的热和耀眼的白光，生成白色固体。‎ Fe 常温下，干燥的空气 常温下，在潮湿的空气中 铁与空气中的氧气和水共同作用下会生成暗红色疏松的物质——铁锈（Fe2O3·H2O）‎ 在氧气中点燃 ‎3Fe＋2O2Fe3O4‎ 剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体。‎ Cu 常温下，干燥的空气 加热时 ‎2Cu＋O2 2CuO 铜丝表面逐渐变为黑色 在潮湿的空气中 ‎2Cu+O2+CO2+H2O=== Cu2(OH)2CO3‎ 铜表面生成一层绿色物质 Au、Ag 即使在高温下也不与氧气反应“真金不怕火炼”。‎ 结论： 1、大多数金属都能与氧气反应，其难易和剧烈程度与金属的活动顺序有关，金属越活泼越易与氧气反应。如：Mg、Al等在常温下就能与氧气反应；Fe、Cu等在常温下几乎不能单独与氧气反应，但在点燃或加热的情况下可以发生反应；Au、Ag等在高温时也不与氧气反应。需要强调的是常温下钾、钙、钠直接能被氧化成相应的氧化物，点燃时则成过氧化物（如4Na+O2＝2Na2O，2Na+O2Na2O2），镁、铝常温时发生缓慢氧化，点燃时加快，铁、铜需要点燃或加热（铁在空气里不燃烧，只是发红。铁在纯氧里燃烧生成的Fe3O4。‎ ‎（2）金属与酸的反应 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 Mg＋2HCl =MgCl2‎ Mg＋H2SO4=MgSO4‎ 剧烈反应，产生大量气泡，溶液仍为无色，试管壁发热，生成的气体能够燃烧并且产生淡蓝色火焰。‎ ‎＋H2↑‎ ‎＋H2↑‎ 锌 反应比较剧烈，产生大量气泡，溶液仍为无色，试管壁发热，生成的气体能够燃烧并且产生淡蓝色火焰。‎ Zn＋2HCl =ZnCl2＋H2↑‎ Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑‎ 铁 反应缓慢，有气泡产生，溶液由无色逐渐变为浅绿色，生成气体能够燃烧并且产生淡蓝色火焰。‎ Fe＋2HCl =FeCl2＋H2↑‎ Fe＋H2SO4 =FeSO4＋H2↑‎ 铜 不反应 结论：Mg、Zn、Fe的金属活动性比铜强，它们能置换出稀硫酸或稀盐酸中的氢。‎ ‎（3） 金属与化合物溶液的反应 实验操作 现象 反应的化学方程式 质量变化 应用 铁丝浸入硫酸铜溶液中 浸入溶液的铁钉表面覆盖一层紫红色的物质，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色 Fe＋CuSO4= Cu＋FeSO4‎ 金属质量增加，溶液质量减少 不能用铁制品放硫酸铜溶液（或农药波尔多液）‎ 铝丝浸入硫酸铜溶液中 浸入溶液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+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu 金属质量增加，溶液质量减少 铜丝浸入硝酸银溶液中 浸入溶液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+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag 金属质量增加，溶液质量减少 铜丝浸入硫酸铝溶液中 结论：1.以上四种金属的活动性由强到弱的顺序为：Al>Fe>Cu>Ag ‎2.活泼性强的金属能把活泼性弱的金属从其化合物溶液中置换出来。‎ 注意：1.此类反应一定在溶液中进行，不溶于水的化合物一般不与金属反应。‎ ‎ 2. K、Ca、Na活动性非常强，但不能用它们置换化合物中的金属，因为它们能同溶液中的水剧烈反应。‎ ‎（4）置换反应：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与化合物的反应叫做置换反应。‎ ‎ 金属活动性顺序： 人们通过大量的实验验证得到常见金属的活动性顺序：‎ ‎ K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au ‎ 金属活动性：由强到弱 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。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它们化合物的溶液里置换出来（K、Ca、Na除外）。这里的酸常用稀盐酸和稀硫酸，不能用浓硫酸和硝酸（氧化性太强，得不到氢气而是水，不属于置换反应）。注意金属铁与酸反应得到的是亚铁盐（Fe2+的颜色为浅绿色）。‎ ‎2金属与盐溶液的置换条件――只有排在前面的金属才能将排在后面的金属从它们的盐溶液里置换出来。需强调的是，这里的盐必须溶于水，即盐溶液；金属不包括K、Ca、Na、Ba[如将K放入CuSO4溶液中，得到的是Cu(OH)2蓝色沉淀而不是金属Cu：2K+2H2O＝2KOH+H2↑，2KOH+CuSO4＝K2SO4+Cu(OH)2↓]。若一种金属同时与两种盐溶液反应，遵循“远距离的先置换”的规律。如Fe与CuSO4和AgNO3同时反应时，Fe先置换Ag后置换Cu。‎ ‎3、金属活动性强弱的判断。‎ ‎（1）利用金属能否与氧气反应、反应发生的条件及反应的剧烈程度，可以粗略判断不同金属的活动性强弱。铝在常温下就能与空气中的氧气反应。铁、铜等在常温下几乎不与氧气反应，但在加热条件下能与氧气反应。而金即使在高温下也不与氧气反应。由此可以看出，铝、铁、铜、金的活动性由强到弱的顺序为：Al>Fe>Cu>Au。由于金属与氧气的反应要受温度、氧气浓度、反应条件及生成物的性质等多种因素的影响，利用金属与氧气的反应只能对极少数且常见的金属进行粗略判断。‎ ‎（2）利用金属能否与酸反应及反应的剧烈程度，可以判断金属的活动性强弱。‎ 此方法适用于两种情况，即：（1）金属的活动性越强，其与酸反应的程度越剧烈。例如，Zn比Fe与酸反应的程度更剧烈，所以Zn的活动性比Fe强。（2）能与酸发生反应的金属比不与酸发生反应的金属活动性强。例如，Fe能与酸发生反应，而Cu则不能，所以Fe的活动性比Cu强。‎ 因此，通过金属与酸能否反应、反应的条件及反应发生的剧烈程度，我们可以判断部分金属的活动性强弱。‎ ‎（3）利用一种金属能否把另一种金属从其可溶性化合物溶液中置换出来，可以判断某些金属间的活动性强弱。‎ 对于不与酸发生反应，或都能与酸发生置换反应的两种金属之间活动性的比较，可以选取一种金属与另一种金属的可溶性化合物溶液，看二者能否发生置换反应，由此进行判断。例如，金属Cu与Hg均不能与稀硫酸发生反应，但把Cu放入Hg（NO3）2溶液中，则Cu表面会析出银白色的Hg，因此可以判断出Cu的活动性比Hg强。‎ ‎（4）要验证三种金属的活动性，一般采用两种方法：（1）选择活动性最强和最弱的金属离子的溶液与活动性居中的单质金属进行检验（两盐夹一金）；（2）选择活动性居中的金属离子的溶液与活动性最强和最弱的金属单质进行检验（两金夹一盐）。‎ ‎5.常见矿石名称与其主要成分：‎ 名称 赤铁矿 黄铁矿 菱铁矿 磁铁矿 铝土矿 黄铜矿 辉铜矿 主要成分 Fe2O3‎ FeS2‎ FeCO3‎ Fe3O4‎ Al2O3‎ CuFeS2‎ Cu2S （二） 铁的冶炼 ‎（1）一氧化碳还原氧化铁 A、仪器：如下图 B、药品：氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体 C、装置图：‎ ‎ ‎ D、步骤：①检验装置的气密性；②装入药品并固定；③向玻璃管内通入一氧化碳气体；④给氧化铁加热；⑤停止加热；⑥停止通入一氧化碳。‎ E、现象：红棕色粉末逐渐变成黑色，澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。‎ F、化学方程式：3CO+Fe2O32Fe+3CO2 2CO+O22CO2 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O G、注意事项：与CO还原氧化铜的实验操作顺序一样，即先通入CO再加热，实验完毕，停止加热，继续通入CO至试管冷却。‎ H、尾气处理：因CO有毒，不能随意排放在空气中，处理的原则是将CO燃烧掉转化为无毒的CO2或收集备用。‎ ‎ （2）工业炼铁 A、原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的还原剂（CO）将铁从铁矿石里还原出来。‎ B、原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气 C、主要设备：高炉 D、冶炼过程中发生的化学反应：‎ C+O2CO2 CO2+ C2CO 3CO+Fe2O32Fe+3CO2‎ CaCO3CaO+CO2↑ CaO+SiO2CaSiO3‎ 注意：石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。‎ 4、 金属的锈蚀和防护 （一） 铁制品的生锈实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生的一系列复杂的化学反应。铁锈的主要成分是Fe2O3，它是一种疏松多孔的物质，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气等反应，所以钢铁制品可以全部被锈蚀。铝比铁活泼，更易与空气中的氧气发生反应，，但反应的生成物是致密的氧化物薄膜，能覆盖在铝表面阻止空气中的成分继续与内层的铝反应，所以铝制品比铁制品更耐用。‎ （二） 铁制品的防锈原理是隔绝空气或水，使铁失去生锈的条件。 防止金属锈蚀的措施是：a、保持金属表面洁净、干燥；b、在金属表面涂保护层，如涂油、刷漆、烤蓝、电镀等；c、改变金属内部结构，如制成不锈钢。‎ ‎（三）保护金属资源的有效途径：‎ ‎（1）防止金属的腐蚀；（2）金属的回收利用；（3）有计划合理的开采矿物；（4）寻找金属的代用品。‎ 中考训练营 ‎1．（2014年湖南省株洲市）中国南车株洲时代集团生产的油电双动力公交车因省油、环保而在全国推广，双动力公交车制造需要大量使用金属材料。下列有关金属材料的说法正确的是（ ）‎ ‎ A．金属材料中一定不含有非金属元素 ‎ B．多数合金的抗腐蚀性能比组成它们的纯金属更好 ‎ C．双动力公交车所有部件都是由金属材料制造的 ‎ ‎ D．地球上的金属资源是取之不尽、用之不竭的 ‎2．（2015苏州市）下列关于金属的说法正确的是（ ）‎ A．人类使用金属铝的年代早于铜、铁 ‎ B．“真金不怕火炼”表明金(Au)在高温条件下也很难与氧气反应 C．通过高炉炼得的铁为纯铁 ‎ D．武德合金的熔点高，可用于制造保险丝 ‎3．（2015杭州市）某些电子集成电路常用黄金镀膜。废旧电子产品上的黄金通过某种溶液的溶解后，加入某种金属，即可回收。对黄金在电子产品上的应用和回收过程，下列说法错误的是（ ）‎ A．集成电路用黄金镀膜可防止线路氧化 ‎ ‎ B．回收时往溶液中加入的金属可以选用铜 C．回收时溶解黄金的溶液不会是硫酸 ‎ D．回收时加入的金属与溶液发生了化合反应 ‎ ‎4.（2015菏泽市）仅用下列各组试剂无法完成验证Zn，Cu，Ag三种金属活动性顺序的是（ ）‎ ‎　 A．Zn、Ag、CuSO4溶液 B．Cu、ZnSO4溶液、AgNO3溶液 ‎　 C．Zn、Ag、稀硫酸、ZnSO4溶液 D．Zn、Cu、稀硫酸、AgNO3溶液 ‎5.（2014年四川省雅安市）镧(La)是一种活动性比锌更强的元素，它的氧化物的化学式为La2O3，La(OH)3是不溶于水的碱，而LaCl3、La(NO3)3都可溶于水。由此判断下列几组物质，不能直接反应制取LaCl3的是（ ）‎ A．La(OH)3和 HCl B．La2O3 和 HCl C．La 和 HCl D．NaCl 和 La(OH)3‎ ‎6.（2014年内蒙古呼和浩特市）钠是一种银白色固体，放置在空气中会迅速与氧气反应生成氧化钠，把钠投入水中，与水剧烈反应，熔化成闪亮小球在水面上游动，生成了氢氧化钠和氢气。下列有关钠的叙述不正确的是（ ）‎ A．金属钠必须隔绝空气保存 B．钠与水反应放热，使钠熔化，钠是熔点最低的金属 ‎ C．钠和水反应的化学方程式为 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑‎ D．把钠投入硫酸铜溶液中会产生无色无味的气体和蓝色沉淀 ‎7．（2014年湖南省株洲市）绝大多数金属都能与Cl2直接化合生成金属氯化物，如2Na+ Cl2=2NaCl、Cu+ Cl2 CuCl2等。已知A、B、C、D、E五种物质有如下图转化关系（个别反应条件已略去）。‎ 已知A是地壳中含量仅次于铝的金属元素的单质，C为紫红色金属单质，A 、C都能与Cl2直接化合生成相应的金属氯化物B、E。回答下列问题：‎ ‎（1）A为 、B为 。‎ ‎（2）D与Cl2化合生成E的化学方程式为 。‎ ‎（3）A与E也可以化合生成D，请写出化学反应方程式 。‎ ‎8．（2014年四川省达州市）化学实验室要从X、银、铜、锌四种金属混合物中分离某贵重金属。流程如下：‎ ‎ 请回答：‎ ‎（1）四种金属的活动性顺序由强到弱的是 ；‎ ‎（2）固体丙中一定含有的金属是 ；‎ ‎（3）写出③中反应的化学方程式 ；‎ ‎（4）为了检验滤液C中的溶质成分：向其中加入稀盐酸，有白色沉淀产生，则滤液C中一定含有的阳离子 。‎ ‎9．现有a、b、c三种金属，将a、b分别放入稀硫酸及c的硝酸盐溶液中，现象如下表所示 ‎ a b 在稀硫酸中 无反应 溶解并放出气体 在C的硝酸盐溶液中 无反应 无反应 则这三种金属的活动性由强到弱的顺序为( )‎ A．a，b，c B．c，b，a C．b，a，c D．a，c，b ‎10．往AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后，有金属析出，过滤、洗涤后往滤渣中加入稀盐酸，有无色气体放出，则滤液中一定存在的物质是( )‎ A．AgNO3、Cu（NO3）2、Fe（NO3）2 B．Cu（NO3）2、Fe（NO3）2‎ C．Fe（NO3）2 D．Fe（NO3）3‎ ‎11．比较、分析、归纳是学习化学的有效方法．‎ 现有反应：‎ ‎①Zn+CuCl2═ZnCl2+Cu ‎②Cu+2AgNO3═Cu（NO3）2+2Ag ‎③Cl2+2NaBr═2NaCl+Br2‎ ‎④Br2+2NaI═2NaBr+I2‎ ‎（1）通过比较、分析．可以发现上述四个反应有相似之处：均属于四种基本反应类型中的__________反应．再分析这四个反应前后各元素的化合价，我们还会发现一个相似之处：__________．‎ ‎（2）分析反应①和②，可以得到：Zn、Cu、Ag这二种金属的活动性由强到弱的顺序是__________用相似的思维方法类推到反应③和④中，我们还可以得到：Cl2、Br2、I2三种非金属的活泼性由强到弱的顺序为__________．‎ ‎12．请运用“金属活动性顺序”内容及规律等知识解决问题：‎ ‎（1）现在三组物质：①Zn、Cu、稀硫酸；②Zn、Cu、MgSO4溶液；③Zn、Cu、AgNO3溶液，用组内物质就能够比较锌和铜的金属活动性是__________；‎ A．仅有①B．①③C．②③D．①②③‎ ‎（2）相同质量的铁和锌跟一定量的稀硫酸反应，其反应过程如图所示．试回答：‎ ‎①曲线A表示的是__________（填“铁”或“锌”）跟稀硫酸反应的情况；‎ ‎②该图除能说明①的结论外，还可得出的结论是（填一条）__________；‎ ‎（3）某学校实验室的实验废液中含有大量的FeSO4、CuSO4，小明欲从废液中回收铜和得到硫酸亚铁溶液．他应选用的试剂依次有__________．（实验结束不再产生其他废液）‎