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人教版九年级下册第八单元 金属和金属材料综合与测试导学案
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这是一份人教版九年级下册第八单元 金属和金属材料综合与测试导学案，共5页。学案主要包含了学习目标，知识网络，要点梳理，要点诠释，典型例题，思路点拨，总结升华等内容，欢迎下载使用。
【学习目标】
1.了解常见金属及合金的物理性质、特性及其应用；了解金属资源的利用和保护。
2.掌握常见金属的化学性质，能用金属的活动性顺序对有关的置换反应进行简单的判断。
3.掌握炼铁的原理及有关含杂质物质的化学方程式的计算。
【知识网络】
【要点梳理】
要点一、金属及金属资源的保护
1.金属的共性：①金属光泽；②良好导电性、导热性；③良好的延性、展性；④韧性好、能弯曲。
2.金属的特性：
（1）颜色：大多为银白色，铜呈紫红色、金呈黄色；
（2）状态：常温下大多为固体，汞为液体；
（3）密度差别很大：金为19.3g/cm3，铝为2.7 g/cm3；
（4）导电性差异很大：银为100，铅仅为7.9；
（5）熔点差别大：钨为3410℃，锡仅为232℃；
（6）硬度差别大：铬为9，铅仅为1.5。
3.合金：是由两种或两种以上的金属（或金属和非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。生铁（含碳量为2%～4.3%）和钢（含碳量为0.03%～2%）都是铁合金。
4.铁锈蚀的条件及防锈蚀方法：
（1）铁生锈的条件：铁与水、氧气同时接触。
（2）防止铁生锈的方法：①保持铁制品表面的洁净和干燥；②在铁制品表面形成保护膜：刷漆、涂油、镀一层其它金属、在铁制品表面形成致密的氧化物保护膜；③改变铁制品的内部结构，制成不锈钢。
【要点诠释】
1.金属材料包括纯金属和它们的合金。合金的硬度、强度、抗腐蚀性等一般都好于组成它们的纯金属。
2.保护金属资源的有效途径：①防止金属锈蚀；②废旧金属的回收利用；③合理有效的开采矿物；④寻找金属的替代品等。
要点二、金属活动性顺序、金属的化学性质
1.在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强；位于氢前面金属可以置换出盐酸、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化合物的溶液里置换出来（K、Ca、Na除外）。
2.置换反应是由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。
3.金属能与氧气、酸等发生反应。
【要点诠释】
1.只有较活泼的金属才能把不太活泼的金属从它的化合物溶液里置换出来。
2.铁与酸或金属化合物发生置换反应时生成的铁的化合物中铁均显+2价。
要点三、金属冶炼及有关计算
1.工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。人类最先使用铜，而后铁，使用铝只有一百多年的历史，主要与三种金属的化学性质、冶炼难易有关。
2.工业上冶炼铁的原料、主要反应原理、主要设备见下表：
3.化学方程式所表示的都是纯净物发生化学变化时的相互关系，生成物也是纯净物的各物质之间的质量关系，但实际上绝对纯净的物质是没有的。因此当参与反应或生成的是含杂质的物质时，必须先把含有杂质的物质换算成纯物质的量，才能进行计算。而实际炼铁中所用的矿石是不纯的，炼出的生铁也是不纯的，因此进行有关计算时要注意换算。
【要点诠释】
1.一氧化碳还原氧化铁的实验装置：
2.反应的化学方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
3.实验现象：红色粉末逐渐变为黑色，澄清的石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。
【典型例题】
类型一、考查金属及金属资源的保护
1.下列厨房用具，在空气中最易锈蚀的是( )
A.铁锅 B.纯铜把手 C.铝壶 D.不锈钢汤勺
【思路点拨】记住金属活动性顺序就可以轻松回答此题。在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强，越易被腐蚀。
【答案】A
【解析】铁比较活泼，在潮湿的空气中易生锈，故A正确；铜的化学性质不如铁活泼，故B错；铝在空气中易被氧化成一层致密的氧化膜覆盖在铝的表面，阻止铝进一步被氧化，故C错；不锈钢属于合金，合金的抗腐蚀性能较强，故D错。
【总结升华】金属锈蚀的难易与金属的活动性有关。
举一反三：
【变式】（2014·广州中考）下列关于金属材料的说法中，不正确的是（ ）
A．生铁、硬铝、焊锡都属于合金
B．铜有良好的导电性，因而大量用于制作电线
C．铝表面易生成致密氧化铝薄膜，因而具有良好的抗腐蚀性
D．锈蚀后的铁制品没有回收价值
【答案】D
类型二、考查金属的化学性质
2.（2015•长沙中考）“金银铜铁锡”俗称五金，在这五种金属中，金属活动性最弱的是（ ）
A.铁 B.金 C.银 D.铜
【思路点拨】这五种金属的活动性由强到弱的顺序是：铁＞锡＞铜＞银＞金。
【答案】B
【解析】在金属活动性顺序中，铁＞锡＞铜＞银＞金，活动性最弱的是金。
【总结升华】要记住金属的活动性顺序：
3.下列试剂不能用来确定Zn和Cu金属活动性强弱的是( )
A.稀H2SO4 B.CuSO4溶液 C.FeSO4溶液 D.Na2SO4溶液
【思路点拨】本题解题的关键是掌握金属活动性顺序及应用。
【答案】D
【解析】Zn能够和稀H2SO4反应而Cu不能，表明金属活动性Zn＞Cu。Zn能够与CuSO4反应而铜不能，表明金属活动性Zn＞Cu。Zn能够和FeSO4反应而Cu不能，表明金属活动性Zn＞Cu。Zn和Cu均不能和Na2SO4溶液反应，所以，无法确定Zn和Cu的金属活动性强弱。
【总结升华】在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强；位于氢前面金属可以置换出盐酸、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化合物的溶液里置换出来。
4.等质量的锌、铁、镁、铝分别与足量稀硫酸反应，产生H2最多的是( )
A.镁 B.锌 C.铝 D.铁
【答案】C
【解析】分析以下关系式可得答案：
【总结升华】等质量的镁、铝、锌、铁分别与足量稀硫酸（或稀盐酸）反应，产生的氢气由多到少的顺序是铝、镁、铁、锌。
5.下面四种金属中，有一种金属的盐溶液与另外三种金属都能发生反应，该金属是（ ）
A.Mg B.Ag C.Cu D.Fe
【答案】B
【解析】在金属活动性顺序中位于前面的金属可以把位于后面的金属从它的盐溶液中置换出来。由于最不活泼的金属为银，所以镁、铜和铁都可以把银从它的盐溶液中置换出来。
【总结升华】记住金属活动性顺序及应用就不难解答此类题目。
举一反三：
【变式1】选用铜、银、金作为钱币，从化学性质看，主要是由于( )
A.硬度适中 B.密度适中
C.化学性质不活泼 D.在自然界都可以得到纯净的单质
【答案】C
【解析】制作钱币的材料必须耐腐蚀。
【变式2】一废旧家用电器的某部件含有Zn、Fe、Cu三种金属，若与足量稀盐酸充分反应，过滤后剩余的金属是( )
A.Zn、Fe B.Zn C.Fe D.Cu
【答案】D
【解析】铜不与稀盐酸反应。
类型三、考查炼铁的原理及有关计算
6.炼铁时有下列一些矿石（括号内是该矿石所含的主要成分）。若测定其中杂质的百分含量均相同，从环保和产率看，你选择的优良矿石是（ ）
A. 赤铁矿（Fe2O3） B. 磁铁矿（Fe3O4） C. 菱铁矿（FeCO3） D. 黄铁矿（FeS2）
【思路点拨】在掌握炼铁的原理的同时还要遵守安全、环保、节约能源的原则。
【答案】B
【解析】根据矿石的成分和炼铁时的产物判断，要注意是否产生对环境有不利影响的物质。赤铁矿的主要成分是Fe2O3，矿石中含铁元素，冶炼时产生的大气污染物相对较少，但氧化铁中铁元素的质量分数为70%，含铁量小于四氧化三铁，故A不正确。磁铁矿的主要成分是Fe3O4，矿石中含铁元素，冶炼时产生的大气污染物相对较少，四氧化三铁中铁元素的质量分数为72.4%，含铁量最高，故B为正确选项。菱铁矿的主要成分是FeCO3，含有碳元素，冶炼时会产生大量的二氧化碳，易加剧温室效应，故C不正确。黄铁矿的主要成分是FeS2，冶炼时会产生大量的二氧化硫，造成空气污染和酸雨，故D不正确
【总结升华】铁是目前世界年产量最高的金属，在国民经济中占有至关重要的地位，在中考题中出现较多。了解铁生锈的实质与防腐的措施，掌握铁的冶炼原理、原料、实验现象、发生的主要反应等是解题的前提条件。
举一反三：
【变式】一氧化碳还原氧化铁实验中看到粉末最终显（ ）
A.红色 Ｂ．银白色 Ｃ．黑灰色 D.黄色
【答案】C
【解析】一氧化碳具有还原性，能还原氧化铁为铁粉。氧化铁是红棕色的，铁粉是黑灰色的，所以一氧化碳还原氧化铁实验中看到粉末最终显黑灰色。
原 料
铁矿石、焦炭、石灰石等
主要反应
原理
在高炉中焦炭的作用是提供热量（碳和氧气反应生成二氧化碳，放热），二氧化碳和碳反应生成还原剂一氧化碳。
C+CO2 2CO
Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2
主要设备
高 炉
【学习目标】
1.了解常见金属及合金的物理性质、特性及其应用；了解金属资源的利用和保护。
2.掌握常见金属的化学性质，能用金属的活动性顺序对有关的置换反应进行简单的判断。
3.掌握炼铁的原理及有关含杂质物质的化学方程式的计算。
【知识网络】
【要点梳理】
要点一、金属及金属资源的保护
1.金属的共性：①金属光泽；②良好导电性、导热性；③良好的延性、展性；④韧性好、能弯曲。
2.金属的特性：
（1）颜色：大多为银白色，铜呈紫红色、金呈黄色；
（2）状态：常温下大多为固体，汞为液体；
（3）密度差别很大：金为19.3g/cm3，铝为2.7 g/cm3；
（4）导电性差异很大：银为100，铅仅为7.9；
（5）熔点差别大：钨为3410℃，锡仅为232℃；
（6）硬度差别大：铬为9，铅仅为1.5。
3.合金：是由两种或两种以上的金属（或金属和非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。生铁（含碳量为2%～4.3%）和钢（含碳量为0.03%～2%）都是铁合金。
4.铁锈蚀的条件及防锈蚀方法：
（1）铁生锈的条件：铁与水、氧气同时接触。
（2）防止铁生锈的方法：①保持铁制品表面的洁净和干燥；②在铁制品表面形成保护膜：刷漆、涂油、镀一层其它金属、在铁制品表面形成致密的氧化物保护膜；③改变铁制品的内部结构，制成不锈钢。
【要点诠释】
1.金属材料包括纯金属和它们的合金。合金的硬度、强度、抗腐蚀性等一般都好于组成它们的纯金属。
2.保护金属资源的有效途径：①防止金属锈蚀；②废旧金属的回收利用；③合理有效的开采矿物；④寻找金属的替代品等。
要点二、金属活动性顺序、金属的化学性质
1.在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强；位于氢前面金属可以置换出盐酸、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化合物的溶液里置换出来（K、Ca、Na除外）。
2.置换反应是由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。
3.金属能与氧气、酸等发生反应。
【要点诠释】
1.只有较活泼的金属才能把不太活泼的金属从它的化合物溶液里置换出来。
2.铁与酸或金属化合物发生置换反应时生成的铁的化合物中铁均显+2价。
要点三、金属冶炼及有关计算
1.工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。人类最先使用铜，而后铁，使用铝只有一百多年的历史，主要与三种金属的化学性质、冶炼难易有关。
2.工业上冶炼铁的原料、主要反应原理、主要设备见下表：
3.化学方程式所表示的都是纯净物发生化学变化时的相互关系，生成物也是纯净物的各物质之间的质量关系，但实际上绝对纯净的物质是没有的。因此当参与反应或生成的是含杂质的物质时，必须先把含有杂质的物质换算成纯物质的量，才能进行计算。而实际炼铁中所用的矿石是不纯的，炼出的生铁也是不纯的，因此进行有关计算时要注意换算。
【要点诠释】
1.一氧化碳还原氧化铁的实验装置：
2.反应的化学方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
3.实验现象：红色粉末逐渐变为黑色，澄清的石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。
【典型例题】
类型一、考查金属及金属资源的保护
1.下列厨房用具，在空气中最易锈蚀的是( )
A.铁锅 B.纯铜把手 C.铝壶 D.不锈钢汤勺
【思路点拨】记住金属活动性顺序就可以轻松回答此题。在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强，越易被腐蚀。
【答案】A
【解析】铁比较活泼，在潮湿的空气中易生锈，故A正确；铜的化学性质不如铁活泼，故B错；铝在空气中易被氧化成一层致密的氧化膜覆盖在铝的表面，阻止铝进一步被氧化，故C错；不锈钢属于合金，合金的抗腐蚀性能较强，故D错。
【总结升华】金属锈蚀的难易与金属的活动性有关。
举一反三：
【变式】（2014·广州中考）下列关于金属材料的说法中，不正确的是（ ）
A．生铁、硬铝、焊锡都属于合金
B．铜有良好的导电性，因而大量用于制作电线
C．铝表面易生成致密氧化铝薄膜，因而具有良好的抗腐蚀性
D．锈蚀后的铁制品没有回收价值
【答案】D
类型二、考查金属的化学性质
2.（2015•长沙中考）“金银铜铁锡”俗称五金，在这五种金属中，金属活动性最弱的是（ ）
A.铁 B.金 C.银 D.铜
【思路点拨】这五种金属的活动性由强到弱的顺序是：铁＞锡＞铜＞银＞金。
【答案】B
【解析】在金属活动性顺序中，铁＞锡＞铜＞银＞金，活动性最弱的是金。
【总结升华】要记住金属的活动性顺序：
3.下列试剂不能用来确定Zn和Cu金属活动性强弱的是( )
A.稀H2SO4 B.CuSO4溶液 C.FeSO4溶液 D.Na2SO4溶液
【思路点拨】本题解题的关键是掌握金属活动性顺序及应用。
【答案】D
【解析】Zn能够和稀H2SO4反应而Cu不能，表明金属活动性Zn＞Cu。Zn能够与CuSO4反应而铜不能，表明金属活动性Zn＞Cu。Zn能够和FeSO4反应而Cu不能，表明金属活动性Zn＞Cu。Zn和Cu均不能和Na2SO4溶液反应，所以，无法确定Zn和Cu的金属活动性强弱。
【总结升华】在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强；位于氢前面金属可以置换出盐酸、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化合物的溶液里置换出来。
4.等质量的锌、铁、镁、铝分别与足量稀硫酸反应，产生H2最多的是( )
A.镁 B.锌 C.铝 D.铁
【答案】C
【解析】分析以下关系式可得答案：
【总结升华】等质量的镁、铝、锌、铁分别与足量稀硫酸（或稀盐酸）反应，产生的氢气由多到少的顺序是铝、镁、铁、锌。
5.下面四种金属中，有一种金属的盐溶液与另外三种金属都能发生反应，该金属是（ ）
A.Mg B.Ag C.Cu D.Fe
【答案】B
【解析】在金属活动性顺序中位于前面的金属可以把位于后面的金属从它的盐溶液中置换出来。由于最不活泼的金属为银，所以镁、铜和铁都可以把银从它的盐溶液中置换出来。
【总结升华】记住金属活动性顺序及应用就不难解答此类题目。
举一反三：
【变式1】选用铜、银、金作为钱币，从化学性质看，主要是由于( )
A.硬度适中 B.密度适中
C.化学性质不活泼 D.在自然界都可以得到纯净的单质
【答案】C
【解析】制作钱币的材料必须耐腐蚀。
【变式2】一废旧家用电器的某部件含有Zn、Fe、Cu三种金属，若与足量稀盐酸充分反应，过滤后剩余的金属是( )
A.Zn、Fe B.Zn C.Fe D.Cu
【答案】D
【解析】铜不与稀盐酸反应。
类型三、考查炼铁的原理及有关计算
6.炼铁时有下列一些矿石（括号内是该矿石所含的主要成分）。若测定其中杂质的百分含量均相同，从环保和产率看，你选择的优良矿石是（ ）
A. 赤铁矿（Fe2O3） B. 磁铁矿（Fe3O4） C. 菱铁矿（FeCO3） D. 黄铁矿（FeS2）
【思路点拨】在掌握炼铁的原理的同时还要遵守安全、环保、节约能源的原则。
【答案】B
【解析】根据矿石的成分和炼铁时的产物判断，要注意是否产生对环境有不利影响的物质。赤铁矿的主要成分是Fe2O3，矿石中含铁元素，冶炼时产生的大气污染物相对较少，但氧化铁中铁元素的质量分数为70%，含铁量小于四氧化三铁，故A不正确。磁铁矿的主要成分是Fe3O4，矿石中含铁元素，冶炼时产生的大气污染物相对较少，四氧化三铁中铁元素的质量分数为72.4%，含铁量最高，故B为正确选项。菱铁矿的主要成分是FeCO3，含有碳元素，冶炼时会产生大量的二氧化碳，易加剧温室效应，故C不正确。黄铁矿的主要成分是FeS2，冶炼时会产生大量的二氧化硫，造成空气污染和酸雨，故D不正确
【总结升华】铁是目前世界年产量最高的金属，在国民经济中占有至关重要的地位，在中考题中出现较多。了解铁生锈的实质与防腐的措施，掌握铁的冶炼原理、原料、实验现象、发生的主要反应等是解题的前提条件。
举一反三：
【变式】一氧化碳还原氧化铁实验中看到粉末最终显（ ）
A.红色 Ｂ．银白色 Ｃ．黑灰色 D.黄色
【答案】C
【解析】一氧化碳具有还原性，能还原氧化铁为铁粉。氧化铁是红棕色的，铁粉是黑灰色的，所以一氧化碳还原氧化铁实验中看到粉末最终显黑灰色。
原 料
铁矿石、焦炭、石灰石等
主要反应
原理
在高炉中焦炭的作用是提供热量（碳和氧气反应生成二氧化碳，放热），二氧化碳和碳反应生成还原剂一氧化碳。
C+CO2 2CO
Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2
主要设备
高 炉
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