第十讲 金属及金属材料（一）
课标要求
1．了解金属的一般性质、金属的冶炼、金属的锈蚀和防护。 2．掌握金属与酸、盐(金属化合物)溶液的反应规律。
3．知道废旧金属对环境的污染及保护金属资源的重要性，知道如何合理开发利用金属资源。
知识要点
一、金属材料 1、金属材料
金属材料包括纯金属和合金。合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性能更好，熔点一般比组成它们的纯金属低，所以合金具有更广泛的用途。
铁合金包括生铁和钢，其主要成分是_铁_,不同点是含碳量不同。生铁的含碳量为2%~4.3% ，钢的含碳量为 0.03%~2% 。 2、金属的物理性质：
常温下为固体（汞除外），有金属光泽，大多是热和电的良导体，有延展性，密度较大，熔点较高等。 3、金属的化学性质： （1）与氧气反应
点燃
铝与氧气反应的化学方程式 4Al + 3O2 2Al2O3 点燃 铁与氧气反应的化学方程式 3Fe + 2O2 Fe3O4 △ 铜与氧气反应的化学方程式 2Cu + O2 2CuO “真金不怕火炼”说明金即使 高温 时也不与 氧气 反应。
以上事实说明 铝、铁 比较活泼， 铜 次之， 金 最不活泼。 （2）跟盐酸稀，硫酸的反应
等质量的镁、锌、铁、铜分别加入到等浓度的足量的稀盐酸中，写出相应的化学方程式和现象： Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑ （现象：剧烈反应，放热，迅速放出大量气泡 ） Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑ （现象：较快反应，放出气泡 ） Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑ （现象： 较慢反应，放出气泡 ） Cu + HCl (不反应) （现象： 无明显现象 ）
现象比较 镁、锌、铁与盐酸反应越来越弱 结论：镁、锌、铁、铜的活动性由强到弱的顺序 镁 > 锌 > 铁 > 铜 置换反应：由一种 单质 与一种 化合物 反应，生成另一种 单质 与另一种 化合物 的反应。 （3）金属与金属化合物溶液的反应：
①铁钉浸入硫酸铜溶液中，铁钉表面有 红色物质产生 ，溶液由 蓝 色变为 浅绿 色，化学方程式为 Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu 。 ②铝浸入硫酸铜溶液中，铝表面有 红色物质产生 ，溶液由 蓝 色变为 无 色，化学方程式为 2Al + 3CuSO4 = Al2(SO4)3 + 3Cu 。
③铜丝浸入银溶液中，铜丝表面有 白色物质产生 ，溶液由 无 色变为 蓝 色，化学方程式为 Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag 。
④铜丝浸入硫酸铝溶液中， 无明显 现象。
结论： 铁、铝 比铜活泼，铜比 银 活泼。
4、金属活动顺序：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au ① 金属的位置越靠前，它的活动性就 越强 。
② 位于氢 前面 的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢，位于氢 后面 的金属不能与盐酸、稀硫酸反应；金属的位置越 靠前 ，与酸反应越剧烈。
③ 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，金属的位置相差越大，反应越易发生（K、Ca、Na除外）。
1
典例探究
题型示例一 金属和金属材料
例1．下列有关金属的说法，错误的是（ ） A．纯铁质地软，可用来制造机械 B．钢的含碳量多于生铁的含碳量 C．自然界中铬的硬度最大 D．铜有良好的导电性，适宜于做电器元件
例2．下列对于“合金”的描述：①合金中至少含有两种金属；②合金中各元素以化合物的形式存在；③合金中一定含有金属；④合金一定是混合物；⑤合金依然有金属特性，其中正确的是（ ） A．①②③ B．③④ C．③④⑤ D．④
【变式拓展】1．金属单质的性质有：①美丽的光泽；②较好的导电性；③很好的延展性；④很强的耐腐蚀性。金单质常被人们制成首饰，这是利用了金的性质中的（ ） A．①③ B．①②④ C．①③④ D．①②③④ 2．生铁和钢的主要区别是（ ）
A．生铁和钢的主要成分都是铁，但含碳元素的质量分数不同，性能也不同 B．生铁就是含杂质较多的钢，钢就是含杂质较少的生铁 C．生铁和钢都是碳的合金 D．生铁是混合物，钢是纯净物 题型示例二 金属的性质
例3．金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。下列性质属于金属共性的是 ( ) A．硬度很大、熔点很高 B．有良好的导电性、传热性 C．是银白色的固体 D．易与酸反应产生氢气
【变式拓展】3．根据表中列出的几种物质的熔点，下列判断正确的是（ ）
物质 固态汞 金 铜 铁 钨 熔点/℃ -38.8 10 1083 1535 3410 A．铜条可以搅拌铁水 B．水银温度计可以测量－40℃的气温 C．用钨可以制成灯丝 D．“真金不怕火炼”说明金受热不会熔化 题型示例三 金属活动性顺序
例4．同学们一起探究铝、铁、铜三种金属的活动性，小刚同学设计了用铜丝、铁丝、铝丝和稀盐酸，只用一只试管，取一次盐酸的探究方案。请你和他们一起完善下表的探究方案并回答有关问题。 (1)填表
实验步骤 ①在试管中取少量盐酸，插入铁丝，充分作用。 ②在①所得的溶液中，插入 ，充分作用。 ③在②所得的溶液中插入 ，充分作用。 结论：金属活动性Al ＞ Fe ＞ Cu (2)将铝丝插入前应进行的操作是 ；
(3)小华同学认为在小刚设计的方案中，只要补充一个实验，就可得出Al ＞ Fe ＞ H ＞Cu的结论。小华要补充的实验是 ；
(4)小强同学认为要得到Al ＞ Fe ＞ H ＞Cu的结论，不必做补充实验，中需将小明同学方案中插入金属的顺序调整即可，你认为调整后插入金属的顺序是 。
例5．若金属锰(Mn)在金属活动性顺序中位于铝和锌之间，则下列反应不正确的是 ( ) A.Mn + H2SO4 = MnSO4 + H2↑ B.Mg + MnSO4 = MgSO4 + Mn C.Fe + MnSO4 = FeSO4 + Mn D.Mn + CuSO4 = MnSO4 + Cu
【变式拓展】4．将洁净的铁丝浸入含有Ag(NO3)2和Zn(NO3)2和电镀废水中，一段时间后取出，铁丝表面
无明显现象 观察到的现象 2
覆盖了一层物质，这层物质是( )
A．Ag、Zn B．Ag C．Zn D．Ag、Fe
5．兴趣小组的同学学习了金属的性质后，在实验室找到的一种银白色金属R做如下探究：
(1)将金属R投入稀盐酸中，金属表面有气泡冒出。则该金属R在金属活动性顺序表中排在氢的 (选填“前面”或“后面”)。
(2)为了比较金属R与铁的活动性强弱，兴趣小组设计下列方案进行实验，请完成下表：
你的一种猜想 金属R的活动性验证方法 现象 的物质析出 结论 猜想 (选填“正确”或“错误”) 将金属R投入 金属R表面有黑色比铁 溶液中
(3)请根据上述的信息，标出金属Fe、R、Cu在下列金属活动性顺序表中的相应位置。 „ „ „ „ 金属活动有强到弱的顺序 6．置换反应是化学反应的基本类型之一。 (1)金属与盐溶液之间的置换反应，一般是活动性较强的金属可把活动性较弱的金属从其盐溶液中置换出来，如铜和银溶液反应，其化学方程式为 。
(2)非金属单质也具有类似金属与盐溶液之间的置换反应规律，即活动性较强的非金属可把活动性较弱的非金属从其盐溶液中置换出来，如在溶液中可发生下列反应： C12+2NaBr=2NaCl+Br2 ；I2 + Na2S = 2NaI + S↓+Br2；Br2+2KI=2KBr+I2 由此可判断：
①S、C12、I2、Br2活动性由强到弱顺序是 。 ②下列化学方程式书写错误的是 。 A．C12+2NaI=2NaCl+I2 B．I2+2KBr=2KI+Br2 C．Br2+Na2S=2NaBr+S↓ D．C12+K2S==2KCl+S↓
巩固训练
1．下列叙述错误的是（ ）
A．日常使用的金属材料，大多数属于合金 B．铜呈紫红色，在潮湿的空气中它会生锈 C．铁属于黑色金属，所以纯铁呈黑色 D．水银是金属，在常温下呈液态 2．利用铝合金代替铝制钥匙是利用铝合金的（ ） A．熔点低 B．不易腐蚀 C．硬度大 D．密度小 3．下列说法正确的是（ ）
A．银尽管导电性能好，但太贵，通常不用来制电线电缆 B．钨由于硬度大而制成灯泡中的灯丝 C．一般合金比纯金硬度小 D．日常生活中用到的金属一般都是纯净物 4．生铁和稀硫酸溶液充分反应后，总会有残渣产生，残渣的成分是（ ） A．氯化亚铁 B．铁 C．碳和一些杂质 D．氯化铁
5．制取合金的常用方法是将两种或多种金属加热到一定温度，使其全部熔化，再冷却成为合金。试根据下表判断(其他条件均满足)，下列合金中，不宜采取上述方法制取的是（ ）
金属 钠 沸点 883 镁 铝 660 铜 铁 熔点 97.5 9 1083 1535
D．Na－Cu合金
1090 2467 2567 3750 A．Fe－Cu合金 B．Mg－Fe合金 C．Na－Al合金 6．欲用最简单的方法将铝粉中混杂的铁粉分离出来，可利用（ ） A．它们的颜色不同 B．它们的密度不同
3
C．铁屑能被磁铁吸引 D．铁能与盐酸反应
7．某同学探究金属单质的活泼性时发现：X、Y都能与稀硫酸反应放出氢气而Z不能；Y能在X的盐溶液中置换出X。则它们的金属活动顺序为( )
A．X>Y>(H)>Z B．Y>X>(H)>Z C．X>Z>(H)>Y D．Y>(H)>X> Z
8．氯化铁能腐蚀铜，工业上常用此原理生产印刷线路板。以下是印刷线路板的生 产及废液的处理过程：
请回答下列问题：
(1)步骤②中发生了两个反应：2FeCl3+Fe=3FeCl2和 (2)滤渣的成份有 ，步骤③中发生反应的化学方程式是 (3)该流程中可以循环、回收利用的物质是： 。
9．将盛有相同质量、相同质量分数稀盐酸的两只烧杯放在托盘天平左、右两盘上，天平平衡。向两烧杯中分别加入质量相等的镁和铝。待反应停止后，根据天平的平衡状况判断：
(1)若天平仍保持平衡，则反应中一定无剩余的是________；一定有剩余的是________；可能有剩余的是________。
(2)若天平失去平衡，则加入________的一边托盘下沉(填镁或铝)。
10．相同质量的铁、镁、锌分别与足量的稀H2SO4反应，反应时间与生成H2的质量关系如下图所示。则三种金属分别为a________，b________，C________．
11．某化学兴趣小组对课本介绍的三种金属Mg、Ti(钛)、Cu的金属活动性进行探究。
提出假设：①Ti金属活动性比Mg强；②Mg金属活动性比Cu强。
查阅资料：在相同条件下，金属与酸反应，产生气泡的速度越快，则该金属活动性越强。
实验设计：同温下，取大小相同的这三种金属薄片，分别投入等体积等浓度的足量的稀盐酸中反应，观察现象。 请回答：
(1)三种金属加入盐酸前都先用砂布将表面擦光亮，其目的是（ ） A．除去氧化膜，便于直接反应 B．使表面不平整，易反应 C．使表面光亮，易观察现象 D．使反应金属温度相同，易反应 (2)填写下表中的有关现象和结论 项目 Ti Mg Cu 与盐酸反应现象 放出气泡速率缓慢 放出气泡速率快 结论
原假设中 不正确（填“①”、“②”或“①②”）理由 ，三种金属的活动性顺序是 > > 4
