滬教版九年級上冊化學(xué)第5章《金屬的冶煉與利用》知識點(diǎn)講義

第5章《金屬的冶煉與利用》知識點(diǎn)考點(diǎn)1金屬的物理性質(zhì)與合金1、金屬材料：包括純金屬（純凈物）和合金（混合物）2、金屬物理性質(zhì)：(1)常溫下為固體（特殊：汞為液體），有金屬光澤，密度較大，熔點(diǎn)較高。(2)大多數(shù)金屬呈銀白色，特殊：銅紫紅色，金金黃色，鐵粉黑色(鐵片為銀白色)。(3)大多數(shù)金屬具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，有延展性(延：拉成絲；展：壓成片)。3、金屬之最：（1）鋁：地殼中含量最多的金屬元素（2）鈣：人體中含量最多的金屬元素（3）鐵：目前世界年產(chǎn)量最多的金屬（鐵>鋁>銅）（4）銀：導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬（銀>銅>金>鋁）（5）鎢：熔點(diǎn)最高的金屬（6）汞：熔點(diǎn)最低的金屬4、合金①概念：由一種金屬跟其他金屬（或非金屬）熔合形成的有金屬特性的物質(zhì)。a合金是混合物b形成合金的過程是物理變化c合金各成分的化學(xué)性質(zhì)不變②合金的優(yōu)點(diǎn)：合金和組成其的純金屬相比較，硬度一般更大，熔點(diǎn)一般更低，抗腐蝕性更好。相互刻畫，純金屬上有劃痕合金鐵的合金銅合金焊錫鈦和鈦合金形狀記憶合金生鐵鋼黃銅青銅成分含碳量2%～4、3%含碳量0、03%～2%銅鋅銅錫鉛錫合金鈦鎳合金備注鐵的合金主要含F(xiàn)e、C，區(qū)別主要是含碳量不同紫銅是純銅熔點(diǎn)低焊接金屬與人體有很好的相容性，可用于制造人造骨具有形狀記憶效應(yīng)用于制成人造衛(wèi)星天線注意：①“百煉成鋼”的原理是降低含碳量，通入純氧的目的是使生鐵中的碳充分反應(yīng)。C+O2CO25、金屬的用途：（性質(zhì)和用途要對應(yīng)）（1）性質(zhì)決定用途銅、鋁具有導(dǎo)電性→電線；鎢熔點(diǎn)高→燈絲；鉻硬度大→做鍍層金屬；鐵硬度大→菜刀、鐮刀、錘子等；（2）生活中應(yīng)用的金屬干電池外皮→鋅/錳；“銀粉”→鋁；水銀溫度計(jì)→汞；“錫箔”紙→鋁或錫；保溫瓶內(nèi)膽→銀考點(diǎn)2金屬的化學(xué)性質(zhì)1、金屬與氧氣的反應(yīng)金屬＋氧氣→金屬氧化物(化合反應(yīng))鎂鋁鐵銅2Mg+O2=2MgO4Al+3O2=2Al2O33Fe+2O2Fe3O42Cu+O22CuO常溫下表面形成氧化膜與氧氣點(diǎn)燃發(fā)出耀眼的白光，生成白色固體常溫下表面形成氧化膜酒精燈上點(diǎn)燃，表面失去光澤，內(nèi)部逐漸熔化，但不滴落鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體紫紅色的銅絲加熱后變黑注：①鋁具有很好的抗腐蝕性能原因：鋁與空氣中氧氣反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，從而阻止鋁進(jìn)一步氧化。故不能用鋼絲清潔球擦洗鋁制品的表面。②很多金屬都能與氧氣發(fā)生反應(yīng)，但不同金屬反應(yīng)的難易（反應(yīng)條件）和劇烈程度不同。如：Mg、Al在常溫下就能與氧氣反應(yīng);Fe在純氧中能燃燒、Cu在高溫下與氧氣反應(yīng);Au金在高溫下都不與氧氣發(fā)生反應(yīng)。（真金不怕火煉）2、金屬與酸的反應(yīng)金屬＋酸→鹽＋H2↑(置換反應(yīng))注意：實(shí)驗(yàn)前用砂紙打磨金屬，除去鎂、鐵等金屬表面的氧化膜，便于金屬與酸接觸反應(yīng)。+稀鹽酸+稀硫酸鎂鋅鐵現(xiàn)象固體逐漸溶解，產(chǎn)生大量氣泡固體逐漸溶解，產(chǎn)生較多氣泡固體逐漸溶解，無色溶液變?yōu)闇\綠色，產(chǎn)生少量氣泡方程式Mg+2HCl=MgCl2+H2↑Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑Fe+2HCl=FeCl2+H2↑Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑注：鐵與稀鹽酸和稀硫酸反應(yīng)生成的鐵的化合物中，鐵化合價(jià)為＋2價(jià)。含有Fe2＋的溶液為淺綠色根據(jù)金屬與酸混合時(shí)是否有氫氣產(chǎn)生將金屬分為兩類：活潑金屬和不活潑金屬；★通過金屬與酸能否反應(yīng)或與酸反應(yīng)的劇烈程度判斷金屬的活動性。鎂>鋅>鐵>銅（銅不與酸反應(yīng)）這類對比實(shí)驗(yàn)要用好控制變量法：如溫度、酸的種類、酸的濃度、金屬的大小形狀等。3、金屬與金屬化合物的反應(yīng)金屬＋金屬化合物→新金屬化合物＋新金屬(置換反應(yīng))現(xiàn)象的描述重點(diǎn)：金屬表面生成固體的顏色，溶液顏色的變化。實(shí)驗(yàn)鐵釘+硫酸銅溶液現(xiàn)象鐵表面有紅色固體產(chǎn)生，溶液由藍(lán)色逐漸變?yōu)闇\綠色?；瘜W(xué)方程式Fe+CuSO4=Cu+FeSO4活動性比較鐵>銅★通過金屬與金屬化合物溶液是否反應(yīng)判斷金屬的活動性。4、置換反應(yīng)①定義：由一種單質(zhì)跟一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)。A+BC→AC+B②置換反應(yīng)類型：a金屬+酸→金屬化合物+H2b金屬+金屬化合物→另一金屬+另一金屬化合物cC+金屬氧化物→金屬單質(zhì)+CO2dH2+金屬氧化物→金屬單質(zhì)+H2O（注意：CO+金屬氧化物→金屬單質(zhì)+CO2該反應(yīng)不屬于基本反應(yīng)）5、與金屬化學(xué)性質(zhì)相關(guān)題型①鑒別和除雜例1：鑒別黃銅（銅鋅合金）和黃金實(shí)驗(yàn)方案現(xiàn)象可能涉及的化學(xué)方程式①用火灼燒若變黑則為黃銅；若無明顯現(xiàn)象為黃金2Cu+O22CuO②加入稀鹽酸若產(chǎn)生氣泡則為黃銅；若無明顯現(xiàn)象為黃金Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑③加入硫酸銅溶液若出現(xiàn)紅色固體為黃銅；若無明顯現(xiàn)象為黃金Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4例2：除去金屬中雜質(zhì)金屬或金屬化合物溶液中的金屬化合物（除雜的要求：不增，不減，易分離，易恢復(fù)原狀）混合物方法有關(guān)化學(xué)方程式Cu(Zn)①加入足量稀鹽酸，過濾、洗滌、干燥Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑②加入足量硫酸銅溶液，過濾、洗滌、干燥Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4FeSO4(CuSO4)加入足量鐵粉，過濾Fe+CuSO4=Cu+FeSO4②金屬反應(yīng)后溶液質(zhì)量的變化金屬+酸金屬+金屬化合物溶液金屬置換出酸中的氫元素生成氫氣，溶液的溶質(zhì)由酸變?yōu)榻饘倩衔?，溶液質(zhì)量一定增加金屬與化合物溶液反應(yīng)后溶液溶質(zhì)質(zhì)量的增減根據(jù)方程式計(jì)算③金屬與酸反應(yīng)數(shù)據(jù)和圖像分析例1：等質(zhì)量的金屬M(fèi)g、Zn、Fe、Al分別與足量的同種酸反應(yīng)。（Mg-24Zn-65Fe-56Al-27）生成H2的速率：Mg>Al>Zn>Fe（由金屬活動性決定，越活潑，產(chǎn)生氫氣的速率越快）生成H2的質(zhì)量：Al>Mg>Fe>Zn（酸過量，按金屬質(zhì)量計(jì)算）總結(jié)：(1)等質(zhì)量金屬與足量酸反應(yīng)，同為+2價(jià)金屬，相對原子質(zhì)量越小，生成的H2質(zhì)量越大。(2)任意化合價(jià)的金屬與足量酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量計(jì)算公式：【金屬相對原子質(zhì)量/金屬化合價(jià)】值越小，產(chǎn)生的H2質(zhì)量越多例2：等質(zhì)量等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的同種酸分別與足量的金屬M(fèi)g、Zn、Fe、Al反應(yīng)。生成H2的速率：Mg>Al>Zn>Fe（由金屬活動性決定，越活潑，產(chǎn)生氫氣的速率越快）生成H2的質(zhì)量：相等（金屬過量，按酸質(zhì)量計(jì)算，酸是等量的，全部反應(yīng)完，產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量相等）例3：圖像分析等質(zhì)量的金屬與足量酸反應(yīng)等質(zhì)量、等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的酸和足量金屬反應(yīng)向等質(zhì)量、等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀酸中加入金屬至過量向等質(zhì)量的金屬中滴加等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀酸至過量①開始時(shí)，酸足量，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量由金屬決定，【金屬相對原子質(zhì)量/金屬化合價(jià)】的值越小，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量越多?！灸嫦蛩季S】酸足量時(shí)，要得到相等質(zhì)量的氫氣，消耗金屬的質(zhì)量為Zn＞Fe＞Mg＞Al②最終生成氫氣的質(zhì)量由酸決定，酸的質(zhì)量相等，則最終產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量相等①a點(diǎn)前，酸不足，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量由酸的質(zhì)量決定，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量為Al＝Mg＝Fe＝Zn②b點(diǎn)后，酸足量，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量由金屬決定，最終產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量為Al＞Mg＞Fe＞Zn③該曲線無法表示反應(yīng)速率，因此無法判斷金屬的活動性強(qiáng)弱考點(diǎn)3鐵的冶煉1、常見的礦石：赤鐵礦：主要成分Fe2O3；磁鐵礦：主要成分Fe3O4；鋁土礦：主要成分Al2O3；2、一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)①實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：A處B處C處實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象紅棕色粉末逐漸變成黑色澄清石灰水變渾濁產(chǎn)生藍(lán)色火焰化學(xué)方程式Fe2O3+3CO2Fe+3CO2Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O2CO+O22CO2②實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：（1）先通入CO一會兒，再給氧化鐵加熱；原因：排盡裝置中的空氣，防止加熱CO與空氣的混合氣體發(fā)生爆炸。（2）停止加熱，繼續(xù)通人CO至玻璃管冷卻；原因：防止高溫生成的鐵又被空氣氧化。（3）尾氣處理：①點(diǎn)燃，使CO變成無毒的CO2；②在導(dǎo)管末端系一個(gè)氣球或用排水法將尾氣收集起來。（4）酒精噴燈的作用是提供高溫（如果用酒精燈，則加金屬網(wǎng)罩，金屬網(wǎng)罩可以集中火焰，提高溫度）（5）澄清石灰水的作用：檢驗(yàn)生成的二氧化碳。③裝置改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約藥品優(yōu)點(diǎn)：雙管集氣瓶既可以檢驗(yàn)并吸收二氧化碳，還能收集多余的一氧化碳優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約能源，減少空氣污染2、工業(yè)煉鐵（1）設(shè)備：高爐（2）煉鐵的原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣焦炭的作用：=1\*GB3①提供熱量；=2\*GB3②生成CO（焦炭雖具有還原性，但是CO氣體具有流動性，與鐵礦石接觸更充分）石灰石的作用：將礦石中的二氧化硅變?yōu)闋t渣。（3）反應(yīng)原理：C+O2CO2C+CO22COFe2O3+3CO2Fe+3CO2（4）生產(chǎn)產(chǎn)物：生鐵（具有較多雜質(zhì)），密度大于爐渣，故出鐵口在出渣口下方。（5）高爐氣體的主要成分：N2、CO、CO2等；處理方法：收集后集中處理，或工業(yè)生產(chǎn)中常用于制煤氣?？键c(diǎn)4鋼鐵的銹蝕及其防護(hù)1、鐵制品銹蝕條件探究：實(shí)驗(yàn)方案鐵生銹條件的探究ABC現(xiàn)象分析結(jié)論試管A鐵釘生銹鐵與水、氧氣同時(shí)接觸鐵生銹的條件：鐵與水、氧氣同時(shí)接觸發(fā)生反應(yīng)試管B鐵釘無明顯變化鐵只與水接觸試管C鐵釘無明顯變化鐵只與氧氣接觸（注：鐵的純度，環(huán)境的溫度、濕度也是影響鐵生銹的因素，酸、氯化鈉溶液會加快鐵銹蝕）注意：（1）蒸餾水煮沸并迅速冷卻的目的是除去水中溶解的氧氣；試管B中植物油的作用是隔絕氧氣；試管C中干燥劑具有吸水性，作用是吸收水分。（2）鐵生銹是緩慢氧化，鐵銹呈紅棕色，其主要成分是Fe2O3，結(jié)構(gòu)疏松，不能阻礙里面的鐵繼續(xù)氧化。（3）鋁比鐵活潑，卻比鐵耐腐蝕的原因：鋁常溫下與空氣中氧氣反應(yīng)，表面生成一層致密