金属和金属材料知识点梳理.docx
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金属和金属材料知识点梳理
金属和金属材料 知识点梳理
【知识与考点】
本单元中金属的物理性质以及金属资源的利用和保护为中考热点之一,通常以填空,选择题的形式出现,金属的化学性质和关于一氧化碳还原氧化铁实验的计算也是中考中的难点,通常以选择,计算的形式出现。
主要考查学生对金属化学性质的理解和一氧化碳还原氧化铁实验探究能力,考查学生运用知识解决生活、生产中的实际问题的能力,增强学生合理利用金属资源,保护金属资源的意识。
【知识点网络】
金
属
和
金
属
材
料
金属材料
金属
物理性质
常温下一般为固态(汞为液态),有金属光泽。
大多数呈银白色(铜为紫红色,金为黄色)
有良好的导热性、导电性、延展性
化学性质
能与氧气反应
能与酸反应(在金属活动性顺序中排在H前面)
能与金属化合物溶液反应
金属活动性顺序表
金属的位置越靠前,它的活动性就越强
位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢
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
合金
概念
由一种金属跟其他一种或几种金属(或金属与非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质
与纯金属比较
合金的熔点比各成分低,硬度比各成分大,抗腐蚀性能更好
金属资源
金属资源的利用
铁的冶炼
原料
铁矿石、焦炭、石灰石、空气
原理
3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2
铁的腐蚀和防护
生锈的条件
与氧气、水接触
防锈的方法
保持铁制品表面的清洁、干燥
表面涂保护膜:
如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等
制成不锈钢
金属资源的保护
防止金属腐蚀,回收利用废旧金属,合理开采矿物,寻找金属的代用
【典型题例】
例1 把相同体积、相同质量分数的稀盐酸,分别滴到等质量、颗粒大小相同的X、Y、Z三种较活泼金属中,生成H2的质量与反应时间的关系如右图所示。
这三种金属的活动性顺序为 ;假如X、Y、Z都是+2价金属,则相对原子质量由大到小的顺序为 。
解析 根据图象我们可以得出,在单位时间内产生氢气的速度是Y>X>Z。
也就是说Y与酸反应的速度最快,X次之,Z最慢,正好与金属活动顺序相一致,因此三种金属的活动顺序为Y>X>Z。
通过刚才的分析我们发现,Mg、Zn、Fe三种+2价金属符合题意,在质量相等时与酸反应,相对原子质量越小的产生氢气越多,因此相对原子质量由大到小的顺序为Z>Y>X。
答案:
三种金属的活动顺序为Y>X>Z,相对原子质量由大到小的顺序为Z>Y>X
例2 有20.75由两种金属粉末组成的混合物,将它投入到足量的盐酸中,充分反应后,收集到1g氢气。
该混合物的组成可能是
A.Zn和Fe B.Cu和Zn C.Mg和Cu D.Zn和Al
解析 盐酸足量,可知金属完全反应,观察选项,Zn、Fe、Mg、Cu、Al五种金属中Cu不与盐酸反应,化学方程式如下:
Zn+2HCl
ZnCl2+H2↑ Fe+2HCl
FeCl2+H2↑
65 2 56 2
32.5 1 28 1
Mg+2HCl
MgCl2+H2↑
24 2
12 1
2Al+6HCl
2AlCl3+3H2↑
54 6
9 1
由此可知,若分别用20.75g的四种金属与盐酸反应,Zn与Fe得到的氢气质量少于1g,Mg与Al得到的氢气质量大于1g,题目要求由两种金属粉末组成的混合物,这样的两种金属混合物是:
一种金属20.75g与酸反应产生氢气质量大于1g,另一种金属20.75g与酸反应产生氢气质量小于1g,或者一种金属20.75g与酸反应产生氢气质量大于1g,另一种金属不与酸反应,C、D符合题意。
答案:
CD
例3:
将盛有等质量、等溶质质量分数的稀硫酸的两只烧杯,放在托盘天平左右两盘上调节至平衡,再向两只烧杯中分别放入质量相等的镁和铁,待反应停止后,请判断:
①若天平仍保持平衡,烧杯中一定没有剩余的物质是____;
②若天平失去平衡,则指针一定偏向放_____的一边。
解析 由题目我们知道,天平调节平衡后左右两盘加入酸和金属的质量都是相等的,天平两
边反应都生成氢气,天平保持平衡,说明两边生成的氢气质量相等,我们知道氢气是酸当中的氢元素被金属置换出来形成的,而两烧杯中的酸又是相等的,可见将两个烧杯中相等的酸都反应完了,能溢出相同质量的氢气,天平两端在反应后质量相等不发生偏转,因此①反应后没有剩余的物质应该是稀硫酸。
天平失去平衡,则是因为天平两边生成的氢气质量不相等造成的,那么就是两端消耗酸的质量不相等。
等质量的镁和铁消耗酸的情况可以由方程式来得出:
设金属质量为m
Mg+H2SO4
MgSO4+H2↑
24 98 2
m
消耗的H2SO4质量为98m/24
Fe+H2SO4
FeSO4+H2↑
56 98 2
m
消耗的H2SO4质量为98m/56
显然相同质量的镁消耗酸更多,生成氢气更多,剩余的就少。
因此天平向铁一端偏转。
答案:
烧杯中一定没有剩余的物质是稀硫酸,指针一定偏向铁的一边
【巩固练习】
1.金属Ni、Mn分别放入其他三种金属X、Y、Z的盐溶液中,反应的结果和有无金属析出的情况如下表所示。
X盐溶液
Y盐溶液
Z盐溶液
Ni
无
无
有
Mn
无
有
有
它们的金属活动性由强到弱的顺序为
A.X Mn Y Ni Z B.Z Ni Y Mn X
C.Z Mn Y Ni X D.X Mn Ni Y Z
2.等质量的M、N两种金属,分别与相同质量分数的足量稀盐酸反应(已知M、N在生成物中均为+2价),生成氢气质量和反应时间的关系如右图所示,下列叙述正确的是
A.M、N两种金属中较活泼的是N
B.生成H2的质量M<N
C.相对原子质量较大的是N
D.产生H2的速率N>M
3.如右图所示,烧杯中盛有质量相等、质量分数相等的稀盐酸,天平调平后,同时向其中分别加入等质量的锌片和铁片,则从反应开始到金属完全反应的过程中,天平指针指向的变化是
A.向左偏 B.向右偏
C.先向左偏后向右偏 D.先向右偏后向左偏
4.欢欢同学对金属铁的相关知识开展了研究性学习。
(1)实地调查铁制品锈蚀情况如下:
调查内容
掉漆的自行车
露天堆放的钢筋
洗净并擦干的菜刀
镀铬的铁质水龙头
铁制品锈蚀情况
长时间风吹雨淋掉漆的地方出现锈迹
时间长了钢筋表面出现锈层
菜刀放置较长时间也不生锈
龙头较长时间不生锈
由调查结果可知:
铁生锈实际上是铁与 和 等发生反应的过程。
(2)她提出了保护金属资源的下列建议,正确的是 (填字母序号)。
A.防止铁制品锈蚀 B.回收利用废旧铁制品 C.任意开采铁矿石
(3)通过进一步探究铁与硫酸铜溶液反应的实验,可以比较铁与铜的金属活动性强弱,请写出该反应的化学方程式 ,该反应类型属于 反应。
参考答案 1.A 2.C 3.D
4.
(1)水 氧气
(2)AB
(2)Fe+CuSO4
FeSO4+Cu 置换
“金属活动性顺序及其应用”典型考题例析
山东省济南市历城第二中学初中部 张 波
金属活动性顺序是指金属在水溶液中与其他物质发生反应的活动顺序,主要应用是:
1.判断与酸的反应。
在金属活动性顺序中,排在氢前面的金属,金属活动性越强,与酸的反应越剧烈,放出氢气;排在氢后面的金属不与酸反应。
2.判断与盐的反应。
在金属活动性顺序中,位置在前的金属可以把位于其后的金属从它的盐溶液中置换出来。
注意盐必须可溶,二是而且这里的金属不包括活动性非常强的K、Ca、Na等金属。
近年,常见考题如下:
第Ⅰ类题型:
判断不同金属的活动性顺序
例1:
(09娄底)将X、Y、Z三块大小相同的金属片分别投入到10%的稀盐酸中,X表面无明显现象,Y表面缓慢地产生气泡,Z表面迅速产生大量气泡。
则X、Y、Z的金属活动性顺序为:
A.X>Z>Y B.Z>Y>X C.X>Y>Z D.Z>X>Y
分析:
此题是利用金属与酸的反应鉴别不同金属的活动性顺序。
根据题意可知三者与酸反应的剧烈程度由强到弱依次是Z>Y>X。
故选B。
点评:
反应的剧烈程度就体现了金属活动性强弱,这是我们解答此类试题的关键。
例2:
(09贵州黔东南州)某学生为了验证铁、锌、铜三种金属的活动性顺序,设计了四种方案:
①将Zn、Cu分别加入到FeSO4溶液中;②将Zn、Cu分别加入到ZnSO4溶液中;③将Zn分别加入到FeSO4、CuSO4溶液中;④将Fe分别加入到ZnSO4、CuSO4溶液中。
其中可行的是( )
A.①④ B.①② C.②③ D.③④
分析:
此题是利用金属与盐溶液的反应验证三种金属的活动性顺序,需要先将三种金属按照金属活动性顺序由强到弱排序,然后有两种思路:
一种是取两边金属的单质、中间金属的盐溶液做试剂,一种是取两边金属的盐溶液、中间金属的单质做试剂。
故选A。
点评:
验证三种金属的活动性顺序,如果有两种或两种以上的金属可以与酸反应,那么还可以采用例1的方法。
第Ⅱ类题型:
判断金属与盐溶液反应的先后顺序
例3:
(09大庆)某金属加工厂生产过程中的废液含有少量AgNO3、Cu(NO3)2,为回收利用资源和防止污染,该厂向废液中加入一定量的锌粉,反应停之后过滤,向滤出的固体中加入少量的稀盐酸,无气体产生。
则下列有关说法中,正确的是:
A.滤出的固体中一定含有Ag、Cu,一定不含Zn
B.滤出的固体中一定含有Ag,可能含有Zn和Cu
C.滤液中一定含有Zn(NO3)2,一定没有AgNO3和Cu(NO3)2
D.滤液中一定含有Zn(NO3)2,可能有AgNO3和Cu(NO3)2
分析:
此题考查金属与混合盐溶液的反应顺序问题。
Zn都能与AgNO3、Cu(NO3)2反应,那就要按照Ag、Cu活动性“先弱后强”的顺序发生,即Zn先与AgNO3反应,后与Cu(NO3)2反应。
按照加入Zn的质量由少到多分别加入到此废液中,滤渣组成及滤液中的溶质分析如下表:
Zn粉质量
①能与部分AgNO3反应
②恰好能与AgNO3完全反应
③能与部分Cu(NO3)2反应
④恰好能与Cu(NO3)2反应
⑤铁过量
滤渣
Ag
Ag
Ag、Cu
Ag、Cu
Ag、Cu、Zn
滤液中溶质
AgNO3
Cu(NO3)2
Zn(NO3)2
Cu(NO3)2
Zn(NO3)2
Cu(NO3)2
Zn(NO3)2
Zn(NO3)2
Zn(NO3)2
所以,向滤出的固体中加入少量的稀盐酸,无气体产生,可对应前四种情况之一。
故选D。
点评:
如果金属与混合溶液中的两种盐都能反应,那么金属要先与金属活动性最弱的金属所在盐溶液反应,即“先弱后强”。
需要注意的是某些中考试题中也会出现金属只与一种盐发生反应的情况,那就不存在反应的先后顺序了,题目更简单了。
另外,此题还可能有以下两种考查角度:
(1)向滤液中加入稀盐酸,有白色沉淀产生,说明滤液中一定含有AgNO3溶液,属于上表中的第一种情况。
(2)向滤渣中加入稀盐酸,有气泡产生,说明滤渣中一定含有Zn,属于上表中的第五种情况。
例4:
向含有Fe、Cu粉组成的混合物中加入一定量的硝酸银溶液,充分反应后过滤,向滤渣中滴加稀盐酸有气泡产生。
则滤出的固体中一定含有的金属是下列的:
A.Ag B.Ag、Fe C.Ag、Cu D.Ag、Cu、Fe
分析:
此题考查两种金属与一种盐溶液的反应顺序问题。
AgNO3都能与Fe、Cu反应,那就要按照Fe、Cu活动性“先强后弱”的顺序发生,即AgNO3溶液先与Fe反应,后与Cu反应。
按照AgNO3的质量由少到多,反应后的滤渣组成及滤液中的溶质分析如下表:
AgNO3溶液的质量
①能与部分铁粉反应
②恰好能与铁粉完全反应
③能与部分铜粉反应
④恰好能与铜粉完全反应
⑤硝酸银过量
滤渣
Ag、Cu、Fe
Ag、Cu
Ag、Cu
Ag
Ag
滤液中的溶质
Fe(NO3)2
Fe(NO3)2
Cu(NO3)2
Fe(NO3)2
Cu(NO3)2
Fe(NO3)2
Cu(NO3)2
Fe(NO3)2
AgNO3
根据题意和上述分析知答案选D。
点评:
此题和例3的解题方法很相似,只是发生反应的先后顺序截然相反。
但是如果我们比较分析一下的话又会发现,两者最先发生反应的是金属活动性顺序相差较远的一种金属与另一种金属的盐溶液反应,即遵守“远者先,近者后”的原则。
此题也可能有以下两种考查角度:
(1)向滤液中加入稀盐酸,有白色沉淀产生,说明滤液中一定含有AgNO3溶液,属于上表中的第五种情况。
(2)向滤渣中加入稀盐酸,无气泡产生,说明滤渣中没有Fe,属表中后四种情况之一。
浅析金属活动性顺序表的理解与应用
江苏省阜宁县陈良初级中学 周文华
金属活动性顺序是历年来中考命题的热点,题目的难易不同,题型各异。
因此对金属活动性顺序表的正确理解和灵活运用十分重要。
我们主要从以下几个方面对其进行理解
1、掌握一个规
金属活动性顺序揭示的一个规律是:
在金属活动性顺序中,金属的位置越靠前,金属在水溶液中就越容易失去电子变成离子,它的活动性就越强;金属的位置越靠后,该金属的阳离子在水溶液中就比较容易获得电子变成原子。
2、记住两种应用
(1)判断金属与酸反应。
排在氢前面的金属能置换出酸中的氢,而排在氢后面的金属不能置换出酸中的氢。
(2)判断金属与盐的反应。
排在前面的金属一般能把排在后面的金属从它们的盐溶液里置换出来。
3、注意三个要点
(1)适用范围
金属活动性顺序仅适用于在水溶液中的反应,超出此范围则不一定适用。
(2)判断金属跟酸反应时的要点
①酸:
这里的酸一般是指稀硫酸、稀盐酸等非氧化性强酸,不包括浓硫酸和硝酸等强氧化性酸。
②金属:
铁与酸(如稀硫酸、稀盐酸)反应,生成+2价的亚铁盐。
(3)判断金属跟盐反应时的要点
盐:
盐必须是可溶的,因为金属与盐的反应必须在溶液中进行。
金属:
铁与盐反应,生成+2价的亚铁盐。
4、把知识小结为韵语,朗朗上口,便于记忆
钾钙钠镁铝,锌铁锡铅(氢),铜汞银铂金。
和酸来反应,氢后难进行。
和盐液反应,前金换后金
5、题例解析
例1:
不能由金属跟盐酸直接反应制得的物质是( )
A.MgCl2 B.FeCl3 C.CuCl2 D.ZnCl2
解析镁和锌的活动性位于氢前,能与盐酸发生反应生成相应的盐和氢气。
铁的活动性位于氢前,但与盐酸反应只生成+2价的亚铁盐,不能生成+3价的铁盐。
由于铜在金属活动性顺序中位于氢后不能与盐酸反应。
答案:
B C
例2:
用相同质量的铁和锌跟一定量的稀硫酸反应,其反应过程如右图所示(图中横、纵坐标分别表示反应的时间t和产生氢气的质量m)。
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)上述曲线图除能说明
(1)的结论外,还可以得出另外两个结论,
它们是 , 。
解析 本题为金属与酸反应计算的结论开放性试题。
金属与酸反应,根据酸的量不同,可能有两种情况:
(1)如果酸足量,由于铁、锌的相对原子质量不同,则产生氢气的质量不同;
(2)如果酸不足,产生氢气的质量相同,相对原子质量小的金属一定过量,相对原子质量较大的金属可能正好完全反应。
本题由图示产生氢气的质量相等,属于第二种情况。
答案
(1)锌
(2)产生氢气的质量相等;稀硫酸均不足量;两种金属均过量(足量);铁一定有剩余,锌可能有剩余。
(其他合理答案均可)
6、巩固练习
(1)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.AgNO3 Fe(NO3)2
(2)将质量相等的a、b两块金属,分别放入溶质质量分数相同的足量稀硫酸
中,生成氢气的质量(m)与反应时间(t)的关系如右图所示(产物中a、b两种元素的化合价相同)。
下列有关描述错误的是( )
A.完全反应所需的时间:
a<b
B.产生H2的质量是:
a>b
C.相对原子质量是:
a<b
D.完全反应后所得溶液的质量:
a<b
答案
(1)C
(2)D
金属活动性顺序的中考题型与解析
湖南省宜章县九中 李红明
一、熟悉金属活动性顺序
1.金属活动性强弱的顺序 KCaNa MgAlZnFe SnPb(H) CuHgAgPtAu
2.理解:
金属活动性指金属原子失电子的能力;越靠前的金属活动性越强(即易失电子),越靠后的金属活动性越弱(即难失电子);位于H以前的金属可以置换出酸(具有氧化性的酸除外)溶液的H,产生H2;金属可以把位于其后的金属从盐溶液中置换出来(即“前置后”)。
3.注意:
KCaNa太活泼易与水反应,不与酸、盐发生置换反应;铁与酸、盐发生的置换反应中,产物是亚铁盐(Fe2+)。
二、题型与解析
1.金属与氧气的反应
活泼的易反应,一般以化合物存在;不活泼的难反应或不反应,有的以单质形式存在(如AgPtAu);注意:
Al、Zn易氧化成致密的氧化膜,可以防锈。
题1.(2007年山东)下图中不同金属被开发和利用的年代不同。
从化学反应的角度看,决定这一年代先后顺序的主要因素是( )
A金属的活动性 B金属的导电性 C金属的延展性 D地壳中金属的含量
解析:
A,金属的化学反应——金属的活动性。
题2.(2007年河北)人类的生活和生产都离不开金属。
下面对金属的利用不是由金属活动性决定的是( )
A用铁回收含银废液中的银 B用锌和稀硫酸反应制氢气
C古代的金银制品能保存至今 D用铝合金制作门窗框架
解析:
D,铝表面易氧化成致密的氧化膜,可以防锈,所以用铝合金制作门窗框架。
2、金属与酸的反应
金属+酸——盐+H2;反应快慢的顺序(即活动性顺序)MgAlZnFe;等质量的金属与足量的酸完全反应,产生氢气多少的顺序(与金属的相对原子质量和化合价有关)AlMgFeZn(等量酸消耗金属质量少多的顺序);有如下图像、金属与H2的质量关系:
题1.(2008年汕头)把相同体积、相同质量分数的稀盐酸,分别滴到等质量、颗粒大小相同的X、Y、Z三种较活泼金属中,生成H2的质量与反应时间的关系如右图所示。
这三种金属的活动性顺序为 ;
假如X、Y、Z都是+2价金属,则相对原子质量由大到小的顺序为 。
解析:
(1)看走势,越靠纵坐标,反应越快,活动性越强,所以是Y>X>Z.
(2)化合价相同,金属质量相等完全反应,根据金属质量与H2的质量关系可知,金属的相对原子质量越大,H2质量越小,所以是Z>Y>X。
题2.由两种金属组成的混合物共30g,与足量盐酸完全反应,共放出1gH2,试判断原混合物的组成不可能是( )
A. Zn和Mg;B.Fe和Al;C.Zn和Fe;D.Fe和Cu
解析:
B。
对照金属质量与H2质量的关系,则位于铁与锌之间,前面的产生H2多,后面的产生H2少,所以产生多的与产生少的(或不产生H2的)混合,即ACD可能。
题3.(2008年青岛)将盛有等质量、等溶质质量分数的稀盐酸的两只烧杯,放在托盘天平左右两盘上,调节至平衡,再向两只烧杯中分别放入质量相等的镁和铁,待反应停止后,请判断:
①若天平仍保持平衡,烧杯中一定没有剩余的物质是____________;
②若天平失去平衡,则指针一定偏向放_____________的一边。
解析:
根据等质量的金属与足量的酸完全反应,产生氢气多少的顺序(与金属的相对原子质量和化合价有关)AlMgFeZn(等量酸消耗金属质量少多的顺序);天平仍保持平衡,即产生H2质量相等,消耗金属质量多的没有剩余——铁;天平失去平衡,即产生H2质量不等,指针偏向产生H2少的——铁。
3、金属与盐的反应
反应条件:
盐是溶液,“前置后”;注意:
越活泼的金属,越先反应;越不活泼的金属,越先被置换。
题1.(2008年南通市)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
解析:
由题意知Mn比Fe活泼,C反应不发生。
题2.(2008年三明市)将洁净的铁丝浸入含有Ag(NO3)2和Zn(NO3)2的电镀废水中,一段时间后取出,铁丝表面覆盖了一层物质,这层物质是( )
A.Ag、Zn B.Ag C.Zn D.Ag、Fe
解析:
B.活动性强弱是Zn>Fe>Ag,所以铁置换出银,不能置换出锌。
题3.(2008年烟台市)印刷铜制电路板的“腐蚀液”为FeCl3溶液。
已知铜、铁均能与FeCl3溶液反应,反应方程式分别为:
Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2,Fe+2FeCl3=3FeCl2。
现将一包铜、铁的混合粉末加入到盛有FeCl3溶液的烧杯中,充分反应后烧杯中仍有少量固体,关于烧杯中物质组成的说法正确的是( )
A.溶液中一定含FeCl3,固体一定是铁和铜 B.溶液中一定含FeCl2,固体一定含铜
C.溶液中一定含FeCl2、CuCl2,固体一定含铜 D.溶液中一定含FeCl2,固体一定是铁和铜
解析:
B.铁比铜活泼,铁反应完后,铜才反应,所以少量固体一定
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