第八单元金属和金属材料复习课件精品教育.ppt
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1、第一部分 考点研究,第八单元 金属和金属材料,一、金属铁(Fe)的相关性质,化学方程式梳理,_,_、_,_(配制波尔多液不能用铁制品);_;,_;_;,_(或)_;,_、_;,_。,2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O,二、金属铝(Al)的相关性质,_(铝制品不易锈蚀的原因);,_、_;,_、_;,_。,三、金属铜(Cu)的相关性质,_;_(或_);,CuO+H2 Cu+H2O,_(或_);_;_;_(或_)。,金属材料(高频),纯金属,合金,考点梳理,纯金属,物理共性:有金属光泽,有良好的_性、_性和_性物理特性:铁、铝等大多数金属呈_色,但铜呈_色,金呈_色,铁粉是黑色。常温下,大多数金
2、属都是固体,但汞是_态的。不同的金属熔点、沸点不同,导电,导热,延展,银白,紫红,黄,液,合金,定义:在金属中加热熔合某些_或_而制得的具有金属特征的物质,属于_物,特性:合金与组成它们的纯金属相比,硬度_、熔点低,抗_强,举例,金属,非金属,混合,大,腐蚀性,举例,铁合金,生铁:含碳量24.3钢:含碳量0.032,钛合金:钛和钛合金的抗腐蚀性能非常好、与人体具有很好的“相容性”,因此可用来制造_其他合金:钛镍合金、铝合金、黄铜、锰钢等,人造骨,金属的化学性质,金属与氧气反应,金属与酸反应(以稀盐酸为例),金属与盐溶液反应,实验视频探究金属的性质,金属与氧气反应,大多数金属都能与氧气发生反应,
3、但反应的难易与剧烈程度不同通式:金属+氧气金属氧化物,举例,举例,在常温下,在点燃或加热条件下,在常温下:,铝化学方程式:_应用:能生成致密的_覆盖在铝表面,保护内部的铝不再被腐蚀,氧化膜,在点燃或加热条件下,铁,铜,现象:_化学方程式:_,现象:_化学方程式:_,剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体,生成黑色固体,2Cu+O2 CuO,金属与酸反应(以稀盐酸为例),通式:金属+酸盐+氢气,举例,置换反应表达式:A+BC AC+B特点:“单换单”,举例,镁,锌,铁,现象:_化学方程式:_,现象:_化学方程式:_,现象:_化学方程式:_,剧烈反应,产生大量气泡,反应较剧烈,产生大量气泡,反应缓慢,有
4、气泡生成,溶液由无色变为浅绿色,Mg+2HCl MgCl2+H2,Zn+2HCl ZnCl2+H2,Fe+2HCl FeCl2+H2,金属与盐溶液反应,通式:金属+盐新盐+新金属,举例,置换反应表达式:A+BC AC+B特点:“单换单”,举例,铁与硫酸铜,铜与硝酸银,铝与硫酸铜,现象:_化学方程式:_,现象:_化学方程式:_,现象:_化学方程式:_,生成红色固体,溶液由蓝色变,为浅绿色,有白色固体生成,溶液由无色,变为蓝色,有红色固体析出,溶液由蓝色变为无色,金属活动性顺序及其探究(高频),金属活动性顺序,规律,应用,金属活动性顺序的探究,金属活动性顺序:,K Ca Na Mg Al Zn F
5、e Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au,金属活动性由强逐渐减弱,规律,金属的位置越_,它的活动性就越_位于氢_的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢位于_的金属能把位于其_的金属从它们化合物的盐溶液里置换出来(K、Ca、Na除外),后面,靠前,强,前面,前面,应用,判断某些置换反应能否发生判断几种金属的活动性顺序判断金属与盐溶液的反应后滤液、滤渣的成分,金属活动性顺序的探究:根据金属能否与酸或可溶性的金属盐溶液反应进行判断(详见实验突破栏目),金属资源的利用和保护,地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中,除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外,其余都以化合物的形式存在,金属的冶炼
6、,金属的锈蚀与防护(高频),保护金属资源的途径,金属的冶炼,常见的金属矿石,铁的冶炼:原理_(详见实验突破栏目),常见的铁矿石,常见的铝矿石:铝土矿(主要成分Al2O3)常见的铜矿石:孔雀石主要成分 Cu2(OH)2CO3,常见的铁矿石,磁铁矿(主要成分_)赤铁矿(主要成分_),Fe2O3,Fe3O4,金属的锈蚀与防护(高频),铁生锈的条件:铁与空气中的氧气、水蒸气反应生成三氧化二铁(详见实验突破栏目),防锈措施,防锈措施,保持铁制品表面洁净干燥(如用过的菜刀擦干净)在铁表面涂保护膜(如_、_、_等)改变铁的内部结构制成合金(如不锈钢等),刷漆,镀耐腐蚀金属,涂油,保护金属资源的途径,防止金属
7、腐蚀_寻找金属的代用品,合理有效的开采矿场,回收利用废旧金属,金属与酸反应曲线(重点),例(2015麒麟区二模)一定质量的锌、铁分别和等量的盐酸反应,产生氢气质量与时间的关系如图所示,下列说法不正确的是()A.t1时,产生氢气的质量锌比铁大B.t1时,产生氢气的速率锌比铁快 C.t2时,锌、铁消耗的盐酸质量相同D.t2时,参加反应的锌的质量与铁相同,D,重难点突破,重难点一,【方法指导】1.金属与酸的反应,要注意看到底是金属全反应完还是酸全反应完,如:(1)若为等质量的Mg、Al、Zn、Fe四种金属放到足量的稀盐酸或稀硫酸中,则生成H2质量由多到少的顺序为:AlMgFeZn,如图。,图,(2)
8、若足量的Mg、Al、Zn、Fe四种金属放到等质量、等质量分数的稀盐酸或稀硫酸中,则生成H2的质量一定相等,如图。,图,2.金属与酸反应的图像题,从图像中主要看两点:(1)看高度,高度表示生成氢气的质量。越高,表示生成氢气质量越多(若金属在生成物中都是+2价的话,生成氢气越多,则该金属的相对原子质量越小);高度一样,表示生成氢气质量相等(如金属足量,酸全反应完时)。(2)看走势,越靠纵坐标(即斜率越大),反应越快,金属的活动性越强。,【解析】分析比较图中曲线可知,t1时锌产生的氢气的质量比铁大,A正确;t1时,据图可知锌产生氢气的速率比铁快,B正确;t2时,锌和铁反应结束,产生的氢气质量相等,所
9、以消耗的盐酸质量相同,C正确;t2时,由于锌和铁与盐酸反应产生+2价的锌离子和亚铁离子,且消耗的盐酸质量相等,锌的相对原子质量大于铁的相对原子质量,根据反应的化学方程式可知参加反应的锌的质量大于铁的质量,D错误。,金属与混合盐溶液反应后成分的判断(难点),例(2015云大附中一模)小明为探究金属与盐的反应,将一定质量的某种金属M的粉末放入AgNO3与Cu(NO3)2的混合溶液中,充分反应后发现,溶液呈现无色,溶液底部有少量固体粉末;过滤后在滤渣中加入适量稀盐酸,有无色气体产生。结合实际现象判断,小明得出的以下结论错误的是()A.滤液中一定没有银离子B.滤渣中一定含有金属单质M,D,重难点二,C
10、.滤渣中一定含有单质铜D.加入的金属M可能是单质铁,【方法指导】将金属加入盐的混合溶液中,首先要判断金属与哪些盐反应,与哪些盐不反应;其次注意反应的先后顺序,越不活泼的金属,越容易从其盐溶液中被置换出来,即遵守“远距离先置换”的规律。,某一活泼金属的单质M(金属活动性顺序位于Ag、Cu之前)放入含有两种较不活泼金属的盐溶液AgNO3溶液、Cu(NO3)2溶液中,优先置换出最不活泼金属的盐溶液即AgNO3溶液中的Ag,AgNO3溶液完全反应后再与较活泼金属盐溶液Cu(NO3)2溶液反应。反应后的成分判断如下:,临界点:b点:滤液为M的盐溶液、Cu(NO3)2溶液,滤渣为金属单质Ag;c点:滤液为
11、M的盐溶液,滤渣为金属单质Ag、Cu。,反应区间:ab段:滤液为M的盐溶液、AgNO3溶液、Cu(NO3)2的盐溶液,滤渣为Ag;bc段:滤液为M的盐溶液、Cu(NO3)2溶液,滤渣为Ag、Cu;大于c点:滤液为M的盐溶液;滤渣为Ag、Cu、M。,【解析】硝酸铜溶液为蓝色溶液,硝酸银溶液为无色溶液,将M加入硝酸铜和硝酸银的混合溶液中,能得到无色溶液,说明硝酸铜溶液中的铜离子全部转化成了铜单质,说明M的活动性较铜强,由于铜的金属活动性较银强,所以铜离子全部被置换出,即溶液中的银离子也全部被置换出来,所以滤液中一定没有银离子和铜离子,由于铜和银都不能与稀盐酸反应,所以滤渣中加入稀盐,酸有气泡产生,
12、说明滤渣中一定有银、铜和M,A、B、C正确,假如M是单质铁,铁转化为亚铁离子,含亚铁离子的溶液显浅绿色,所以无色溶液中不可能含亚铁离子,D错误。,实验一 金属活动性顺序的探究(2015年1次,2013年4次,2012年3次,2011年3次),1.实验原理根据金属能否与稀盐酸、稀硫酸或盐溶液反应进行判断,实验突破,实验视频金属活动性顺序的探究,2.实验方案设计,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,金属活动性顺序可以作为金属能否与不同物质的溶液发生置换反应的一种判断依据。,(1)两种金属通用法:将一种金属(M)插入另一种金属
13、(N)的盐溶液中,如果无明显现象,则两种金属活动性由强到弱的顺序为_,如果M表面上有N附着,则两种金属活动性由强到弱的顺序为_。,MN,NM,如将铁丝插入CuSO4溶液中,铁丝表面有红色固体析出,溶液由蓝色变为浅绿色。反应的化学方程式为_。,特殊法:如果在金属活动性顺序中,一种金属排在氢前,另一种金属排在氢后,也可用稀盐酸(或稀硫酸)判断:将两种金属分别插入等体积、等浓度的稀盐酸(或稀硫酸)中,如果M处有气泡产生,N无明显现象,则两种金属活动性由强到弱的顺序为_。,MN,如将铁丝和铜丝分别插入等体积、等浓度的稀盐酸中,如图所示,中有气体产生,溶液变为浅绿色,反应的化学方程式为_,中无明显现象。
14、(考查1次),(2)三种金属“两金夹一盐”即选用三种金属中活动性最_和最_的两种金属的单质及活动性介于两种金属之间的金属的盐溶液作为试剂,根据两种金属单质分别与盐溶液反应的情况进行判断。(考查4次),弱,强,如将AgNO3溶液和Al2(SO4)3溶液分别加入装有铜丝的试管中,如图所示,中铜丝表面有银白色固体析出,反应的化学方程式为_;中无明显现象。(考查1次),“两盐夹一金”。即选用三种金属中活动性排在_的金属单质及其他两种金属的盐溶液作为试剂,根据金属单质分别与两种盐溶液反应的情况进行判断。(考查2次),中间,如将铁丝分别插入Al2(SO4)3溶液和CuSO4溶液中,如图所示,中无明显现象,
15、中有红色固体析出,溶液由蓝色变为浅绿色反应的化学方程式为_。(考查1次),(3)对多种金属,可以用酸先分组,转化为上述两种情况进行探究。,3.实验注意事项(1)实验前金属必须_。(2)做金属与酸的反应时一般用稀盐酸或稀硫酸,不用硝酸或浓硫酸。(3)金属与盐溶液的反应,盐必须可溶于水。(4)并不是所有排在前面的金属都能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来,如钾、钙、钠。,打磨干净,例(2015烟台)不锈钢材料中含有的金属铬(Cr)能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。为了解金属铬与常见金属铝、铜在金属活动性顺序中的相对位置关系,小娟与小涛分别进行了如下探究活动。【猜想和假设】根据所学知识,猜想三种金属在
16、金属活动性顺序中的相对位置关系:猜想一:Cr Al Cu猜想二:Al Cr Cu猜想三:_,Al Cu Cr,【实验和探究】(1)小娟的实验:取大小相同的铝、铬、铜三种金属片(用砂纸打磨光亮),二,小涛只选用了三种药品进行实验,也得出了三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系。则他选用的三种药品可能是_。,Al、CrSO4、Cu或Al2(SO4)3、Cr、CuSO4,【归纳和总结】由上述实验得出比较金属活动性强弱的方法有:_;_。,用金属和酸反应,反应快的活泼,慢的次之,不反应的最不活泼,用金属和盐溶液反应,能和盐溶液反应的金属比置换出的金属活泼,不能和盐溶液反应的金属不如盐中的金属活泼,【解
17、析】因为已经知道Al比Cu活泼,所以Cr只能排在前、中、后三个位置,猜想三只能是Al、Cu、Cr;因为铝片表面产生气泡较快,铬产生气泡较缓慢,说明铬不如铝活泼,铜无明显现象,说明铜与硫酸不反应,最不活泼,所以猜想二成立,铬和稀硫酸反应也可以置换出酸中的氢,化学方程式为Cr+H2SO4 CrSO4+H2;要验证三种金属的活泼性一般用“两金夹一盐”或“两盐夹一金”的方法,就可以一次验证出三种金属的活泼性,所以选用的药品为Al、CrSO4、Cu或Al2(SO4)3、Cr、CuSO4;要比较金属的活泼性强弱,一般可以根据金属与酸反应的剧烈程度来判断金属的活泼性,反应越剧烈,金属越活泼;也可以用金属和盐
18、溶液反应进行比较,位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。,实验二 金属的冶炼,(2015年1次,2013年1次,2012年2次,2011年5次),1.一氧化碳还原氧化铁(1)实验装置,(2)实验原理:在高温下用还原剂将铁从铁矿石中还原出来,反应的化学方程式为_。(考查2次),3)实验步骤(考查2次)检查装置的气密性;将氧化铁粉末装入玻璃管后固定在铁架台上;先点燃右边的酒精喷灯;解读:因为实验前会先通入一氧化碳,而一氧化碳有毒,会污染空气,所以为了除去CO要先点燃右边的酒精灯。(考查4次),先给硬质玻璃管通入一氧化碳解读:由于一氧化碳是可燃性气体,点燃或加热一氧化碳与空气的混
19、合物可能会引起爆炸,因此实验时,应该先通入一氧化碳将装置中的空气排除后,才能点燃酒精喷灯。(考查2次),点燃酒精喷灯,加热装有氧化铁的硬质玻璃管a.硬质玻璃管中的现象解读:点燃酒精喷灯一段时间后,可观察到硬质玻璃管中_。(考查2次)b.澄清石灰水的作用及现象解读:澄清石灰水用来检验生成物中有CO2,现象为澄清石灰水变浑浊,反应的化学方程式为_。(考查4次)c.玻璃管尖嘴处有_。,红色粉末变为黑色,CO2+Ca(OH)2 CaCO3+H2O,淡蓝色火焰,停止加热,持续通入一氧化碳至冷却;解读:由于铁在加热条件下能与空气中的氧气反应,为防止还原出来的铁又被氧化,所以实验结束时停止加热后,仍需继续通
20、入一氧化碳直至玻璃管冷却至室温为止。,停止通入一氧化碳,然后再熄灭右边酒精灯原因同。,(4)装置改进为减少一氧化碳的使用量,熄灭酒精喷灯后,可用止水夹将玻璃管两侧的导管关闭,使还原出来的铁在密闭装置中冷却。,(5)高炉炼铁中焦炭的主要作用是与O2反应生成CO2,该反应放热提供能量,CO2和C在高温下产生还原剂CO,CO与氧化铁反应。,2.木炭还原氧化铜(1)实验装置,(2)实验原理:_。(考查1次)(3)实验步骤检查装置的气密性;将氧化铜粉末和碳粉装入试管后固定在铁架台上;点燃酒精灯;一段时间后停止加热;熄灭酒精灯。,(4)实验现象加热后的试管里有红色物质生成,澄清石灰水变浑浊。,例(2015
21、衡阳)实验室模拟炼铁的实验装置如图所示。试回答下列问题:,(1)写出有标号仪器的名称:a._b._。(2)实验中看到的实验现象为:玻璃管中的粉末_;试管里的澄清石灰水_。(3)玻璃管中反应的化学方程式为_。,导管,铁架台,变浑浊,由红色逐渐变为黑色,(4)加热氧化铁之前,先通一会儿一氧化碳的作用是_。(5)该实验设计装置C的目的是_。,排尽玻璃管中的空气,防止发生爆炸,燃烧未反应的一氧化碳,防止污染空气,【解析】(1)仪器a是铁架台;仪器b是导管。(2)一氧化碳具有还原性,能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳,实验中看到:玻璃管中的粉末由红色逐渐变为黑色,试管里的澄淸石灰水变浑浊。(3)一氧化碳与氧
22、化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳,反应的化学方程式为,(4)CO具有可燃性,与玻璃管中的空气混合受热会发生爆炸,因此应先通入CO,一会儿排尽玻璃管中的空气,然后再点燃加热氧化铁的酒精喷灯。(5)一氧化碳有毒,直接排放到空气中会污染环境,因此在尾部加装置C燃烧未反应的一氧化碳。,(6)实验结束时应先熄灭酒精灯,并且继续通入一氧化碳直至冷却至室温为止,其原因是_。,由于铁在加热条件下能与空气中的氧气反应,为防止还原出来的铁又被氧化,所以实验结束时停止加热后,仍需继续通入一氧化碳直至玻璃管冷却至室温为止,实验三 铁制品锈蚀条件的探究(2013年1次,2012年1次,2011年3次),1.实验原理
23、:(1)铁与空气中的氧气、水蒸气等物质发生化学反应,铁锈的主要成分是_。(2)铁锈疏松多孔,不能阻止铁制品内部的铁与氧气和水继续反应。,氧化铁(或Fe2O3),实验视频铁制品锈蚀条件的探究,2.实验设计,a b c d,不生锈,生锈,铁同时与水和空气(或氧气),与水接触,与空气接触,与氧气接触,接触,3.注意事项:实验中所用的水是经煮沸并迅速冷却的蒸馏水,煮沸的目的是将溶解在水中的氧气除去,迅速冷却的目的是减少或防止空气中的氧气溶于水中。(考查1次),例(2015日照)某学习小组用相同的洁净无锈的铁钉对铁制品锈蚀的条件进行探究,设计的实验如图所示,一周后观察。下列说法错误的是(),C,A.和中
24、的铁钉无明显变化,中的铁钉明显生锈B.中加入的蒸馏水要事先煮沸,目的是除去水中溶 解的氧气C.中铁钉的甲、乙、丙三处,甲处锈蚀最严重D.探究发现铁生锈的主要条件是铁与空气和水(或水蒸气)直接接触,【解析】铁在与氧气和水同时接触的条件下易生锈。中的铁钉只与氧气接触,中的铁钉只与水接触,一周后,两个试管中的铁钉均无明显变化,中的铁钉与氧气和水同时接触,一周后,中铁钉生锈严重,A正确;结合图示,应用控制变量法分析,中铁钉只需与水接触,气体溶解度随温度升高而减小,所加蒸馏水煮沸处理后可除去水中溶解的氧气,B正确;观察图示乙处的铁钉与氧气、水同时接触,锈蚀最严重,C错误;对比分析三个图示,可知铁生锈的条
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