人教版化学九年级下册第八单元：金属和金属材料-单元复习学案
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金属材料
【学习目标】
1．了解金属的物理特性。
2．知道常见金属的化学性质，了解防止金属锈蚀的简单方法。
3．了解常见金属的活动性顺序。
4．了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。
5．知道生铁和钢等重要合金。
6．知道废弃金属对环境的影响。
【学习过程】
一、金属的物理性质
1．金属的物理性质及其应用：
金属的物理性质 体现金属物理性质的应用
具有金属光泽 贵重金属可做装饰品
机械强度大 可制作多种工具等
延展性好 汽车外壳、钢丝绳等
导电性好 做电线、电缆
导热性好 铁锅、铝铲等
2．几种常见金属的特性
铁：铁制品在潮湿的空气中容易生锈，是世界上年产量最高的金属，容易被磁铁吸引。
铜：在潮湿的空气中，表面会生成绿色的铜绿（碱式碳酸铜）
铝：在空气中能形成一层致密的氧化物薄膜，起到了保护作用，耐强酸的腐蚀。
二、合金
合金是在金属中加热熔化某些金属或非金属，制得具有金属特性的物质。合金可以是金属与金属、金属与非金属的混合物。但是，制造合金并不是把金属（或非金属）融合在一块，合金的形成是有条件的。金属之间在形成合金时，一般要求一种金属的熔点不能高于另一种金属的沸点，它们必须在某一温度下均能呈熔化状态。
制得的合金的性能是完全不一样的，但是它们一般都具有以下特性：
1．合金比它的各种成分金属具有许多良好的物理的、化学的、机械上的等方面的性能。例如，由铁、铬、镍制得的不锈钢，具有很强的耐腐蚀性能。
2．一般地说，合金的熔点比它的各组成成分金属的熔点都低。例如，铝硅合金的熔点为564℃，比铝、硅的熔点都低。铋、铅、锡、镉制得的武德合金因为熔点低，可制成电路的保险丝，以及自动灭火和防爆安全装置等。
3．合金比它的各组成成分金属具有更好的强度和硬度，以及机械加工性能。例如，硬铝（含铜、镁、锰、铝）的硬度和强度都比纯铝大，几乎相当于钢材，而且密度还小。
三、金属的化学性质：
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） 点燃
2Mg + O2 ==== 2MgO
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） 点燃
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，会生成暗红色疏松的物质——铁锈（Fe2O3·xH2O）
在氧气中点燃 点燃
3Fe＋2O2 ====== Fe3O4 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＋O22CuO 铜丝表面逐渐变为黑色
在潮湿的空气中 2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2（OH）2CO3
（此化学方程式不要求） 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：大多数金属都能与氧气反应，但反应的难易和剧烈程度不同。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。
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 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。 Mg＋2HCl =MgCl2＋H2↑
Mg＋H2SO4=MgSO4＋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．金属与盐溶液的反应
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Fe＋CuSO4= Cu＋FeSO4 金属质量增加，溶液质量减少 不能用铁制品盛放硫酸铜溶液（或农由蓝色逐渐变为浅绿色 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 无明显现象
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。
四、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：
在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性越强。
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。 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的化合物的溶液里置换出来（K、Ca、Na除外）。
五、一氧化碳还原氧化铁
（1）仪器：铁架台（2个）、硬质玻璃管、单孔橡皮塞（2个）、酒精灯、试管、酒精喷灯、双孔橡皮塞、导气管。
（2）药品：氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体
（3）装置图：
（4）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。
（5）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。
（6）化学方程式：3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2 2CO+O2点燃2CO2
Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O
（7）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。
（8）尾气处理：因CO有毒，不能随意排放到空气中，处理的原则是将CO燃烧掉转化为无毒的CO2或收集备用。
六、金属的锈蚀和保护
1． 铁的锈蚀条件：有水和氧气
2． 防锈的方法：保持干燥；隔绝氧气
[典型例题]
例1．下列有关金属和金属材料的说法不正确的是（ ）
A．铁有良好的导热性，常用来制作炊具
B．铜的化学性质不活泼，在潮湿的空气中不会生锈
C．废旧电池中汞的回收可减少对环境的污染 D．铝表面易形成致密的氧化膜可阻止铝进一步被氧化
解析：铁做炊具是利用了它的导热性；回收废旧电池，是因为金属汞有剧毒；而铝的氧化膜起到了保护作用。铜在潮湿的空气中会与氧气、二氧化碳、水共同作用生成碱式碳酸铜
[Cu2（OH）2CO3]。因此，B中的说法是错误的。
答案：B．
例2．在生产和生活中，大量使用的不是纯金属，而是它们的合金。合金与纯金属比较，其优越的性能有（答出一条即可） ，原因是 。
解析：这道题主要考查了合金的特性以及产生这些特性的原因。根据我们所认识的有关合金的知识可知，合金的特性主要有耐腐蚀性、熔点低、硬度和强度大；造成合金这种特性的主要原因是金属的组成和结构发生了变化。
答案：硬度大（或熔点高或不易被腐蚀等）金属的组成和结构发生了变化
例3．钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志，下图是模拟炼铁的实验装置图。
（1）请你写出冶炼生铁的化学方程式 ，
（2）请写出一种证明产物中含铁粉的方法：
（3）此装置有不完善的地方，请写出其中一种改进的方法 。
解析：根据题给信息，能够很轻松的写出该反应的化学方程式，3CO+Fe2O3高温3CO2+2Fe；要想进一步证明产物中含有金属铁，应该根据铁的有关性质来寻找方法，如能被磁铁吸引、能与盐酸反应生成气体、能与硫酸铜溶液反应生成红色的铜等。该装置中最不完善地方就是尾气的处理问题，应该点燃或者用气球收集起来。
答案：
（1）3CO+Fe2O3高温3CO2+2Fe
（2）用磁铁吸引，或者取出少量加入到酸溶液中，有气泡产生，溶液变浅绿色。
（3）用点燃的酒精灯燃烧掉毒的尾气或者用气球收集。
例4．下列化合物可以由金属和酸直接反应制取的是（ ） A．氯化铜 B． 氯化铁 C．硫酸铁 D．硫酸镁
解析：在这里要考虑两个因素：①金属必须是金属活动性顺序中排在氢的前面；由于Cu排在H 以后，不能和酸发生反应，所以A错。②如果有铁，生成物必须是亚铁的盐。B、C中的Fe都是三价铁，也都不正确。正确答案为D．
答案：D
例5．向足量稀硫酸中加入适量铁粉，下列图像能正确表示其变化情况的是 ( )：
A． B． C． D．
解析：Fe + H2SO4 == FeSO4 + H2↑
56 98 152 2
反应中，生成物H2、FeSO4以及溶液的质量随着铁粉的反应而增大，反应结束后它们的质量不再发生变化；溶液的pH随反应的进行将逐渐增大，但不会大于7．
解答：C
例6．钢铁是我们日常生活中使用最广泛的金属材料之一。
（1）生铁和钢都是 的合金，但钢的性能比生铁优良，这是因为生铁的含碳量比钢的含碳量 （填“多”或“少”）。
（2）据统计，每年锈蚀的钢铁约占世界钢铁年产量的1/4，某同学为探究铁的锈蚀条件，将一枚洁净的铁钉放入敞口的盛有少量水的试管中（如图所示）。一段时间后，发现铁钉___________（填“A”“B”或“C”）处最先生锈。该实验说明，钢铁常温下接触 和
最容易生锈，因此平时应注意保持铁制品 。
（3）工业用稀硫酸对生锈的铁制品进行酸洗除锈，请写出稀硫酸与铁锈（主要成分是Fe2O3）反应的化学方程式 。
解析：钢铁在潮湿的空气中易锈蚀，分析铁钉在A、B、C三处部位所处的环境的差别，可判断出铁钉在B处最易生锈。
