中考化学一轮复习：金属的性质（提高） 知识讲解

总复习：金属的性质（提高）
责编：熊亚军  　

【考纲要求】

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】

                     大多数金属具有金属光泽，呈银白色，但铜呈红色，金呈黄色

            物理特性 常温下大多为固体，但汞是液体

                     金属具有良好的延展性、导电性和导热性

                                2Mg+O22MgO                                                                                                    

       金属          与氧气反应 3Fe+2O2Fe3O4                        

                                2Cu+O22CuO

                                4Al+3O2=2Al2O3

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

化学性质  与酸反应  Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑

Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

                     与某些盐溶液反应  Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag

Fe+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag

                     纯金属

金属材料       定义：金属和金属（或金属和非金属）熔合而成具有金属特性的物质

合金  特性：硬度增大，熔点降低

                           铁合金  生铁

                                   钢

                             赤铁矿含Fe2O3

铁矿石  磁铁矿含Fe3O4

            金属矿石       

铝土矿 Al2O3

                 设备；高炉

            炼铁 原料：铁矿石，石灰石，焦炭  

原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

条件：与水和氧气同时接触

             铁锈蚀    铁锈的主要成分：Fe2O3

                                涂油

                       防锈方法 喷漆

                                电镀

                                搪瓷

                              防止金属锈蚀    

            金属资源保护途径：废旧金属的回收利用

                              合理有效的开采矿物

                              寻找金属的替代品

【考点梳理】

考点一、金属及金属资源的利用和保护

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.认识合金时，应抓住五点：①合金中一定含有金属元素，且各元素都是以单质的形式存在；②合金一定具有金属特性；③合金一定是混合物；④合金中也可以有非金属；⑤形成合金的过程是熔合，并非简单的混合。

5.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。

6.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金属的性质在很大程度上决定着金属的用途，但在实际选择使用金属时，不仅要考虑金属的性质，还要考虑其价格、资源、是否美观以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。

3.可以通过一些简单的实验加深对合金性质的认识。如：对于合金的硬度和强度大干成分金属的性质，可以通过将纯铜片和黄铜片相互刻画的方法来认识，刻画时纯铜片上留下明显的划痕，黄铜片上则没有明显的划痕；对于合金的熔点低于成分金属的性质，可以通过加热同一铁片上的焊锡、锡、铅至熔化的方法来认识，加热时，焊锡先熔化，而后是锡熔化，最后是铅熔化。

4.覆盖在钢铁表面的锈，不能防止钢铁锈蚀。因为铁锈疏松多孔，不仅不能阻止钢铁制品与空气和水接触，还会把空气和水分保留在钢铁制品的表面，进一步加速钢铁的锈蚀。

5.铁的锈蚀对人类并非只有坏处而没有好处，如在食品包装盒内放入铁粉，利用铁的锈蚀消耗食品盒内的氧气和水蒸气，延长食品的保质期。

考点二、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。

4.铁与盐酸和稀硫酸反应只能生成+2价的亚铁盐（FeCl2，FeSO4），而不能生成+3价的铁盐[ FeCl3，Fe2(SO4)3]。

5.铁与盐的溶液发生置换反应时，生成的是+2价的亚铁盐。

6.判断金属活动性强弱的依据：

（1）依据在相同条件下金属能否与氧气反应或与氧气反应的剧烈程度判断金属活动性强弱。

（2）在相同条件下金属能否与酸反应或与酸反应的剧烈程度判断金属活动性强弱。

（3）在相同条件下金属能否与某种盐反应判断金属活动性强弱。

7.比较三种金属活动性实验的设计方法。如验证Zn，Cu，Ag三种金属活动性实验的设计方法有三种：

（1）取活动性居中的金属单质，例如取Cu丝，而Cu两边的金属取其溶液，如ZnCl2溶液和AgNO3溶液，然后将Cu丝分别伸入两溶液中，通过是否有金属被置换出来而确定金属的活动性。即“中间的金属，两端的溶液”的方法。

（2）取金属活动性居中的金属溶液，例如取CuSO4溶液，而Cu两边的金属取其单质，如Zn片和Ag片，然后分别将Zn片和Ag片放入CuSO4溶液中，根据是否有紫红色的铜被置换出来确定金属的活动性。即“中间的溶液，两端的金属”的方法。

（3）先取Zn片、Cu丝和稀盐酸验证Zn和Cu的活动性顺序，然后取AgNO3溶液，将Cu丝插入其中验证Cu和Ag的活动性顺序。此法也可简称为“两单一液加一酸”，即先取相邻两种金属的单质，再取另一种金属的盐溶液，外加一种酸（稀盐酸或稀硫酸均可）。注意：相邻的金属中要有一种金属能与酸反应。

【要点诠释】

1.活泼金属（如在金属活动性顺序中排在氢前面的金属）能与酸反应生成相应的盐和氢气，不活泼的金属（如在金属活动性顺序中排在氢后面的金属）不能与酸反应。金属越活泼，与酸反应越剧烈。

2.金属与酸反应的剧烈程度还与金属与酸的接触面积、酸的浓度、温度有关，金属与酸的接触面积越大，酸的浓度越大，温度越高，反应越剧烈。

3.金属与酸反应生成盐和氢气中的酸一般是指盐酸、稀硫酸、醋酸等。硝酸和浓硫酸不能与金属反应生成氢气，反应的产物一般是盐和水，因为这两种酸有较强的氧化性。

4.活动性强的金属能把活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来。反应的实质是活动性强的金属的原子失去电子变为离子进入到溶液中，活动性弱的金属的离子得到电子成为原子析出来。

5.甲、乙两种金属的活动性为甲＞乙，当甲、乙同时与活动性弱的金属X的盐溶液作用时，发生反应的次序为先甲后乙；X，Y两种金属的活动性为X＞Y，当活动性强的金属甲与X，Y的盐的混合溶液作用时，发生反应的次序为先Y后X。

6.活动性很强的金属（如K，Ca，Na）不能置换出可溶性盐溶液中的金属，因为活动性强的金属会先与水反应生成碱。

考点三、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.化学方程式表达的是纯净物间的关系，所以利用化学方程式进行计算，使用的必须是纯净物的质量，当参加反应的物质中含有杂质时，应把含杂质物质的质量换算成纯净物的质量，然后利用方程式进行计算。纯净物与含杂质物质间的质量换算关系如下：

    纯物质的质量分数×100％，

    不纯物质的质量纯物质的质量。

【要点诠释】

1.做一氧化碳还原氧化铁的实验必须注意：

（1）实验开始时先通入一氧化碳气体，排净装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合，加热时发生爆炸。

（2）实验完毕后要继续通入一氧化碳气体，直到玻璃管冷却，防止高温下的铁与空气接触被氧化。同时，实验过程中还可以防止澄清石灰水被倒吸。

（3）尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，所以尾气要经过点燃处理，将一氧化碳燃烧掉转化为无毒的二氧化碳或收集备用，防止一氧化碳直接排放到空气中污染空气。

2.计算各种矿石的含铁量，不必非要计算出铁元素的质量分数，可以用铁元素与其他元素的原子个数之比来判断。磁铁矿（Fe3O4）中Fe，O个数比为1∶1.3，赤铁矿（Fe2O3）中Fe，O个数比为1∶1.5，而黄铁矿（FeS2）中1个硫原子相当于2个氧原子的质量，Fe，S个数比为1∶2，相当于Fe，O个数比为1∶4。Fe与O的原子个数比值越大，含铁量越高。

【典型例题】

类型一、考查金属及金属资源的利用和保护

A．铁丝不变化                B．铁丝逐渐消失

C．试管中的液面不变化        D．试管中的液面上升

【思路点拨】解答本题要掌握铁生锈的条件和压强等方面的知识。铁与氧气和水同时接触时容易生锈，铁生锈消耗了试管中的氧气从而使得试管中的气体压强减小。

【答案】D

【解析】试管中的铁丝因与氧气和水蒸气充分接触容易生锈。铁生锈消耗了试管中的氧气，使试管内压强减小；在外界大气压的作用下，烧杯中的水被压入试管内，使试管中的液面上升。

【总结升华】铁在潮湿的空气中易生锈，实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。酸性溶液、碱性溶液、盐溶液能促进金属生锈；如果缺少水或缺少氧气，或者缺少氧气和水，铁就不容易生锈。所以只要破坏铁制品锈蚀的条件，就能防止钢铁生锈。

2.除去下列各物质中的少量杂质（括号内为杂质），其中方法错误的是（　　）

A．Cu粉（Fe粉）：用磁铁吸              B．NaOH（NaNO3）：加稀盐酸

C．NaCl（泥沙）：溶解、过滤、蒸发       D．O2（水蒸气）：用浓H2SO4干燥

【思路点拨】在解物质的除杂题时，首先要知道物质和杂质性质，然后利用它们不同的性质，选择合适的试剂；注意要易操作，加入的试剂只能与杂质反应，不能与被提纯物质反应，反应后不会转成新的杂质。

【答案】B

【解析】铁粉可以被磁铁吸引，但是铜粉不能，所以可以用磁铁来除去铜粉中的铁粉，故A方法正确。氢氧化钠能够和盐酸反应，而硝酸钠不能和盐酸反应，所以不能用稀盐酸来除去氢氧化钠中的硝酸钠，故B方法错误。氯化钠可以溶于水，所以可以通过溶解、过滤、蒸发的方法来除去氯化钠中的泥沙，故C方法正确。氧气不能和浓硫酸反应，但是浓硫酸具有吸水性，所以可以用浓硫酸来吸收氧气中的水达到干燥的目的，故D方法正确。

【总结升华】本题属于除杂质题，除去杂质时所选择的试剂，要满足的主要条件：①加入的试剂一般只能与杂质反应，不能与被提纯物质反应，即不减少被提纯物质的质量；②反应时不能引入新的杂质；③杂质与除杂试剂反应生成的产物与被提纯物质要容易分离，及实验操作简便易行。具体解答时可以根据选项中所给的物质的性质来进行判断并作出解答

举一反三：

【变式】如图所示，甲图是一氧化碳与氧化铁反应装置的示意图，乙图是高炉炼铁示意图。请回答下列问题：

（1）写出甲图中的实验现象：_______                                   _。

（2）甲图中装置的不足之处是________                                。

（3）写出乙图中产生一氧化碳和铁的化学方程式：_______                                 _。

【答案】

（1）红色粉末变黑，澄清石灰水变浑浊     （2）没有尾气处理装置

（3）C+O2CO2     CO2+C2CO     3CO+Fe2O32Fe+3CO2

类型二、考查金属的化学性质

3.（福建模拟）向一定量的稀硫酸中加入锌粉至过量，下列图象合理的是（　　）

【思路点拨】锌粒和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，随着反应的进行，酸性溶液变成中性溶液，硫酸锌和氢气的质量会越来越多直至不再发生变化。

【答案】B

【解析】

A、由于是稀硫酸变成了硫酸锌溶液，溶液由酸性变成中性，故A错误。

B、由于是每向溶液中加入65份质量的锌粒只会生成2份质量的氢气扩散出来，所以溶液的质量增加．由于硫酸本来就有质量，所以开始的质量不是零，所以是起点错误，不应该在原点；故B错误。

C、随着反应的进行，生成的氢气会越来越多直至不再增加，故C正确。

D、硫酸锌的质量不会一直增加，而应该出现一段水平的，故D错误；故选C。

【总结升华】本题考查了金属和酸反应时引起的一系列的变化，培养学生对过程的分析能力和理解能力。

4.某化学兴趣小组，为了探究Ag、Zu、Cu三种金属活动性顺序，设计了如图所示的4种实验方案，请你判断其中不能达到目的是（　　）

     A                     B                     C                        D

【思路点拨】根据金属活动性顺序的应用可以知道，在金属活动性顺序中，氢前的金属能与酸反应生成氢气，位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来，据此来分析所给选项并完成解答。

【答案】D

【解析】锌可以和硫酸铜反应，能够判断锌比铜活泼；银不能和硫酸铜反应，可以判断银不如铜活泼，故可以判断三种金属的活动性顺序，故A能达到目的。铜不能和硫酸锌反应，所以可以判断铜的活动性比锌弱；铜可以和硝酸银溶液反应，所以可以判断铜的活动性比银强；故B能达到目的。铜不能和盐酸反应，而锌可以和盐酸反应，所以可以判断锌的活动性比铜强；铜可以将银从硝酸银溶液中置换出来，所以可以判断铜的活动性比银强，故C能达到目的。锌和铜都能和硝酸银反应，所以不能判断出锌和铜的活动性顺序，故D不能达到目的。

【总结升华】比较Zn，Cu，Ag三种金属活动性实验的设计方法如下：

方法1：取活动性居中的金属单质，例如取Cu丝，而Cu两边的金属取其溶液，如ZnCl2溶液和AgNO3溶液，然后将Cu丝分别伸入两溶液中，通过是否有金属被置换出来而确定金属的活动性。即“中间的金属，两端的溶液”的方法。

方法2：取金属活动性居中的金属溶液，例如取CuSO4溶液，而Cu两边的金属取其单质，如Zn片和Ag片，然后分别将Zn片和Ag片放入CuSO4溶液中，根据是否有紫红色的铜被置换出来确定金属的活动性。即“中间的溶液，两端的金属”的方法。

方法3：先取Zn片、Cu丝和稀盐酸验证Zn和Cu的活动性顺序，然后取AgNO3溶液，将Cu丝插入其中验证Cu和Ag的活动性顺序。此法也可简称为“两单一液加一酸”，即先取相邻两种金属的单质，再取另一种金属的盐溶液，外加一种酸（稀盐酸或稀硫酸均可）。注意：相邻的金属中要有一种金属能与酸反应。

5.向AgNO3溶液中加人一定质量的Al和Fe的混合粉末，充分反应后过滤，得到滤渣和浅绿色滤液。关于该滤渣和滤液有下列四种说法：①向滤渣中加入稀盐酸，一定有气泡产生；②向滤液中加入稀盐酸，一定有沉淀产生；③滤渣中一定含有Ag；④滤液中一定含有Fe（NO3）2，一定不含AgNO3，可能含有Al（NO3）3．以上说法正确的个数为（　　）

A．0个       B．l个        C．2个       D．3个

【思路点拨】在金属活动性顺序中排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来；将不同的几种金属单质加入含有一种金属的盐溶液中，排在金属活动性顺序中较前的金属（最活泼的金属）首先与盐反应；若有一种金属和多种混合盐溶液反应，最先反应的是最不活泼的那个金属的盐溶液。可以据此分析该题。

【答案】B

【解析】

①由于没有提及具体的铝和铁的量，所以不能判断金属是否剩余，而银不能和酸反应，所以不能判断一定产生气泡，故①错。
②由于没有提及具体的铝和铁的量，所以不能判断是否将硝酸银全部置换出来，所以不能判断一定产生沉淀，故②错。
③由于铁和铝的活动性都比银强，所以在滤渣中一定含有银单质，故③对。
④溶液得到是浅绿色溶液，所以可以判断铝已完全反应，所以在滤液中一定含有硝酸铝和硝酸亚铁，可能含有硝酸银，故④错。即题中所给的说法正确的只有③，选B。

【总结升华】解答这类题目时，首先，要熟记和理解金属活动性顺序及其应用，以及与之相关的知识等；然后，根据所给问题情景结合所学的相关知识和技能，细致地阅读、分析题意，细心地进行探究、推理；最后，按照题目的要求，认真地进行选择或解答即可。

举一反三：

【变式1】（山东中考）下列事实可用于判断X、Y两种金属的活动性顺序的是（    ）

    ①X能和稀盐酸反应而Y不能；②X能从Y的盐溶液中置换出Y；③常温下X能与氧气反应而Y不能；④在化合物中X显+3价，Y显+2价

    A．①②    B．①②③    C．③④    D．①②④

【答案】B 

【解析】①X能和稀盐酸反应，说明在金属活动性顺序中X位于氢前面，Y不能和稀盐酸反应，说明Y位于氢后面，从而得出金属活动性X大于Y；②X能从Y的盐溶液中置换出Y，说明金属活动性X大于Y；③常温下X能与氧气反应而Y不能，说明金属活动性X大于Y；④金属的活动性与化合价无关，因此根据化合价不能判断X、Y两种金属的活动性顺序。

【变式2】有等质量的A，B两种金属，相对原子质量Ar（A）＜Ar（B），将A放入质量分数为15％的稀硫酸中，B放入质量分数为15％的稀盐酸中，在反应中A，B均显正二价，产生氢气的质量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是（   ）

  A．产生氢气的速率A＜B

  B．反应后A，B一定都有剩余

  C．消耗的稀硫酸和稀盐酸质量一定不相等

  D．消耗B的质量一定小于消耗A的质量

【答案】C

【解析】本题主要考查金属的化学性质及根据化学方程式计算，难度较大。观察题图能够看出，在A完全反应完之前的相同时间内，金属A与酸反应产生的氢气比金属B多，说明产生氢气的速率：A＞B。故A不正确。金属与酸反应产生氢气的实质是金属将酸中的氢置换出，生成氢气，两反应产生的氢气质量相同，即所消耗的HCl与H2SO4中所含氢元素的质量相同，由于HCl与H2SO4的质量一定不同，而两份酸的溶质质量分数相同，故反应消耗的稀盐酸与稀硫酸的质量一定不相等。故C正确。根据金属与酸反应的化学方程式中金属与氢气的质量关系，可推断出消耗金属B的质量一定大于消耗金属A的质量，由于反应前金属A与金属B的质量相等，则反应后金属A一定有剩余，金属B可能有剩余。故BD都不正确。

类型三、考查有关含杂质物质的化学方程式的综合计算

6.学校课外活动小组为了测定某钢铁厂生铁样品中铁的质量分数，在实验室称取生铁样品5.8g放入烧杯中（烧杯的质量为30g）。然后再加入50g稀硫酸，使之充分反应后，称量，烧杯及烧杯中物质的总质量为85.6g(已知该反应中稀硫酸恰好反应完，杂质不参与反应)。请计算：

（1）产生氢气的质量是多少？

（2）该生铁样品中铁的质量分数？（精确到0.1％）

（3）反应后的溶液中溶质的质量分数？（精确到0.1％）

【思路点拨】由于产生的氢气是气体，根据质量守恒定律，反应前后减少的质量就是生成的氢气的质量，所以求得氢气的质量为0.2g；根据氢气的质量，利用化学方程式可以求出样品中铁的质量和生成的FeSO4的质量。要注意分析与处理有关数据，搞清楚纯物质和所给量之间的关系：纯物质的质量=不纯物质的质量×纯度（纯净物在含杂质物质中的质量分数）。

【答案与解析】

（1）产生氢气的质量是5.8g+30g+50g－85.6g=0.2g

（2）解：设生铁样品中铁的质量为x，生成FeSO4的质量为y。

Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑

             56        152    2

             x          y    0.2g

        解得x=5.6g     y=15.2g

 生铁样品中铁的质量分数为 ×100％≈96.6%

（3）反应后溶液中溶质的质量分数为 ×100% ≈27.4%

答：(1)产生氢气的质量是0.2g；

（2）该生铁样品中铁的质量分数是96.6%；

（3）反应后的溶液中溶质的质量分数是27.4%。

【总结升华】有关含杂质物质的化学方程式计算的特点是“杂质一般不参与反应”，不能把不纯的量直接代入方程式进行计算或者把杂质的质量分数当成纯度代入方程式计算。

举一反三：

【变式】

（1）小强为了探究某炼铁厂赤铁矿石中氧化铁的质量分数，设计了如图所示的装置进行实验，测出赤铁矿石中氧化铁的质量分数为80％。现炼铁厂利用该赤铁矿石5000t，理论上可炼出含铁98％的生铁的质量是多少？（结果保留整数）

（2）在利用如图所示装置进行实验时，小强得到如下两组数据（杂质不参加反应）：

你认为他应该选用了________（填“A”或“B”）组数据来计算赤铁矿石中氧化铁的质量分数；结合装置图回答他不能选用另一组数据计算的原因：_______                                    _

_______                                    _                                    。

【答案】

（1）解：5000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为5000t×80％=4000t

    设：4000t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x。

    Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

    160           112

    4000 t         x

    160∶112=4000t∶x    x=2800t

    含铁98％的生铁的质量为

    2800t÷98％=2857t

    答：理论上可炼出含铁98％的生铁2857t。

（2）A     澄清石灰水不能将产生的二氧化碳全部吸收，石灰水也会吸收空气中的二氧化碳，导致数据m4有误差

【解析】

（2）A组反应前后固体减少的质量是Fe2O3中氧的质量，可以根据氧的质量求出Fe2O3的质量，进而求得矿石中Fe2O3的质量分数。B组中质量增加的量并不是生成的CO2的质量，一是澄清石灰水浓度较小，不能将产生的二氧化碳全部吸收；二是因为石灰水与空气接触，也吸收了空气中的CO2。