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1、金属和金属材料1.了解金属的物理性质,知道金属的用途.2.掌握金属的化学性质,能够运用金属活动性顺序判断反应能否发生.3.了解炼铁的原理和金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法.4.会根据化学方程式进行含杂质物质的有关计算.通过比较学习,培养学生获取信息和处理信息的能力,并构建出与金属材料相关联的知识体系.通过对我国古代炼铁的介绍,激发学生的爱国热情;通过对废弃金属对环境的污染介绍,让学生树立环保意识;通过对矿物可开采年限的介绍,教育学生要懂得保护金属资源.【重点】金属的化学性质,铁的冶炼.【难点】引导学生主动参与科学探究的过程和方法等方面的教学中.金专题一金属材料1.金属材料:纯金属(90
2、多种);合金(几千种).2.合金: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.一般来说,合金的熔点比各成分金属低,硬度比各成分金属大,抗腐蚀性能更好.不过,实际应用中还应考虑金属材料的价格、资源、是否美观、使用是否便利,以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素.常见合金如下表:合金铁的合金铜合金焊锡钛合金形状记忆合金生铁钢黄铜青铜成分含碳量2%4.3%含碳量0.03%2%铜锌合金铜锡合金锡铅合金钛镍合金备注不锈钢:含铬、镍的钢具有良好的抗腐蚀性能紫铜为纯铜熔点低熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好加热后形状复原3.铁的冶炼(1)工业炼铁的基本
3、知识:炼铁的原料是铁矿石常见的铁矿石有磁铁矿(主要成分是Fe3O4)和赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、焦炭、石灰石和空气,主要设备是高炉.炼铁的基本原理是:在高温条件下,利用反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来,3CO + Fe2O32Fe + 3CO2.(2)一氧化碳还原氧化铁的实验:装置图:见下图.实验主要现象:红色粉末变为黑色,澄清的石灰水变浑浊,尾气点燃产生蓝色火焰.实验注意事项:先通入一氧化碳气体,排尽装置内的空气,防止一氧化碳与空气混合加热后,发生爆炸;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,被氧化为氧化铁,同时,实验过程中还可防止澄清石灰水
4、倒吸;尾气中含有一氧化碳,一氧化碳有毒,所以尾气要处理,直接排放会污染空气;若实验中没有酒精喷灯,也可用酒精灯代替,不过要在火焰上加一个金属网罩,使火力更加集中,提高温度.(3)铁的锈蚀铁生锈的条件是:铁与O2、水接触(铁锈的主要成分:Fe2O3xH2O).防止铁制品生锈的措施: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.铁锈很疏松,不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应,因此铁制品可以全部锈蚀,因而铁锈应及时除去.而铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝进一步氧化,因此,铝具有很好的抗腐蚀性能.4.金属资源的保护和利用(1)防止金属腐蚀;(2)回收
5、利用废旧金属;(3)合理开采矿物;(4)寻找金属的代用品.5.含有杂质的化学计算据化学方程式计算时,不论是反应物还是生成物,代入化学方程式计算的都必须是纯净物的质量.但在金属冶炼等实际生产过程中,所用原料或产物一般都含有杂质,因此在实际生产中计算用料和产量时需要考虑杂质问题.通常认为杂质不参加反应,可以利用下列公式将不纯物质的质量转化成纯净物的质量:纯净物的质量分数(纯度) =纯净物的质量/混合物的质量100%;纯净物的质量= 混合物的质量纯净物的质量分数;纯度=1-杂质的质量分数.在冶铁的计算中,一般涉及四种物质:铁、生铁、氧化铁(或四氧化三铁)、铁矿石.铁与氧化铁(或四氧化三铁)是纯净物,
6、能直接代入化学方程式计算,而生铁、铁矿石属于混合物,不能直接代入化学方程式计算.生铁中主要含铁,铁矿石是冶铁的原料,含铁的氧化物主要是氧化铁或四氧化三铁,计算的主线是: 生铁铁氧化铁 (或 四氧化三铁)铁矿石.【专题分析】金属与金属矿物是一级主题身边的化学物质中的一个二级主题,在每年的中考中都有它的身影,如选择、填空、探究、计算等.包含了金属材料的种类及对环境的影响、合金、金属的锈蚀、金属的性质及用途、金属的活动性及比较、金属在自然界的存在、金属的冶炼等多个重要知识点.由于金属材料和日常生活、工业生产实际联系密切,命题方向集中在金属材料在生活中的应用、金属的化学性质、金属资源的利用与保护等几个
7、方面.主要考查同学们运用所学知识解决实际问题的能力.随着时代的发展,各种新金属材料的不断问世,结合所学知识考查“新金属”的试题已成为中考的趋势.金属和金属材料属于一类常见的重要化学物质.作为初中化学新课程的核心内容之一,是中考命题所关注的重要素材之一,也是中考化学的必考点和热点.考查形式:中考中的考查形式灵活多变,多以生活应用型、正误判断型、信息给予型、性质探究型、图像型、计算型等形式考查.通常以选择题、填空题的形式考查金属材料的分类和应用实例.以计算题的形式考查含有杂质的化学计算.以实验设计、实验探究题的形式考查金属锈蚀的条件等.(重庆中考)钛合金是生产链条钢、锚链钢等的重要原料.如果要比较
8、钛(Ti)和铁的金属活动性顺序,以下方法不能达到目的的是()A.查阅初中化学课本上的金属活动性顺序B.利用金属钛和FeCl2溶液进行实验C.利用金属铁和TiSO4溶液进行实验D.利用金属钛、金属铁与稀硫酸进行实验解析A.课本上的金属活动性顺序中,不包含钛,不能达到目的.B.利用金属钛和FeCl2溶液进行实验,根据反应是否能发生,能比较钛和铁的金属活动性顺序,能达到目的.C.利用金属铁和TiSO4溶液进行实验,根据反应是否能发生,能比较钛和铁的金属活动性顺序,故选项方法能达到目的.D.利用金属钛、金属铁与稀硫酸进行实验,根据反应是否能发生以及反应的剧烈程度,能比较钛和铁的金属活动性顺序,能达到目
9、的.故选A.某钢铁厂每天需消耗 5000 t含Fe2O3 76%的赤铁矿石,该厂理论上可日产含Fe 98%的生铁的质量是多少?解析本题通过分步计算,思路清晰,步骤明确.涉及不纯物质的计算,应该将不纯物质的质量转化为纯净物的质量,利用纯净物间的质量关系列出比例式.解法1:明确已知量和未知量,以及这两个量与相关量的关系.已知赤铁矿石的质量,赤铁矿石与 Fe2O3 的关系是:含 Fe2O3 76%;要求生铁的质量,生铁与铁的关系是:含铁 98%.解题“三步”曲:第一步由赤铁矿石求 Fe2O3的质量;第二步利用冶铁原理的化学方程式计算生成铁的质量;第三步计算生铁的质量.(1)5000 t含Fe2O3
10、76%的赤铁矿石中含Fe2O3的质量=5000 t76%=3800 t.(2)设3800 t Fe2O3 理论上可炼成铁的质量为x.Fe2O3+3CO2Fe+3CO21601123800 tx1603800 t=112x,x=2660 t.(3)折合为含铁 98%的生铁的质量=2660 t98%2714 t.答:理论上可日产含Fe 98%的生铁的质量约是 2714 t.规律方法解题的关键是把不纯物质的质量转变成纯净物的质量,把不完全参加反应的物质质量换算成实际参加反应的物质质量,把不完全生成物质的质量换算成生成物的质量,然后代入化学方程式进行计算.化学方程式所表达的是纯净的物质发生化学变化时的
11、相互关系,各化学式的化学计量数反映的是纯净物之间的数量关系.进行计算时所含杂质并不遵守该反应的化学方程式所遵循的规律,因此当参加反应的物质含杂质时,先要把含杂质的物质质量换算成纯净物的质量,再进行计算.解法2:关系式法(1)5000 t含Fe2O3 76%的赤铁矿石中含 Fe2O3的质量=5000 t76%=3800 t.(2)设3800 t Fe2O3 理论上可炼成铁的质量为x.Fe2O32Fe1601123800 tx1603800 t=112x,x=2660 t.(3)折合为含铁98%的生铁的质量=2660 t98%2714 t.答:略.规律方法用关系式法进行计算,以防止写错化学方程式导
12、致计算错误.解题的关键是找准Fe2O3和Fe的关系:Fe2O32Fe.解法3:元素质量守恒法铁矿石中铁元素的质量为5000 t76%100%=5000 t76%70%,生铁中铁元素的质量为x98%.所以有:5000 t76%70%=x98% ,解得x2714 t.答:略.规律方法元素守恒法是根据反应前后某元素质量或质量和不变来简化计算的一种方法.因此,涉及多步复杂的化学过程的问题可以考虑元素守恒法.采用元素守恒法合并成一步计算,以节省时间.如先列出铁矿石中铁元素质量的表达式.用元素守恒法解题的优点是计算步骤少,计算量也少,过程简便.专题二金属的性质1.金属的物理性质(1)常温下一般为固态(汞为
13、液态),有金属光泽;(2)大多数呈银白色(铜为紫红色,金为黄色);(3)有良好的导热性、导电性、延展性.2.金属的化学性质(1)金属和氧气的反应金属在空气中在氧气中化学方程式镁常温下表面逐渐变暗.点燃时剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体点燃时,剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体2Mg+O22MgO铝常温下,铝表面变暗,生成一层致密氧化膜,保护铝不再被腐蚀点燃时,生成白色固体4Al+3O22Al2O3铁持续加热发红,离火变冷点燃时,剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成黑色固体3Fe+2O2Fe3O4铜加热,生成黑色物质;在潮湿的空气中,生成铜绿而被腐蚀加热,生成黑色固体2Cu+O22C
14、uO金即使在高温下也不和氧气反应结论大多数金属都能和氧气反应,但反应的难易程度和剧烈程度不同(2)金属与酸的反应盐酸稀硫酸反应现象(两种酸相同)镁Mg+2HClMgCl2+H2Mg+H2SO4MgSO4+H2反应比较剧烈,产生大量气泡,溶液仍为无色,生成的气体能够燃烧,并且产生淡蓝色火焰铝2Al+6HCl2AlCl3+3H22Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2锌Zn+2HClZnCl2+H2Zn+H2SO4ZnSO4+H2铁Fe+2HClFeCl2+H2Fe+H2SO4FeSO4+H2反应缓慢,有气泡产生,溶液由无色逐渐变为浅绿色,生成的气体能够燃烧,并且产生淡蓝色火焰铜不反应不反应
15、无说明:活泼金属会与酸发生置换反应生成盐和氢气,金属+酸盐+ H2(置换反应).(3)金属与盐的反应 将锌片、铁丝、铜丝三种金属分别放入硫酸铜溶液、硝酸银溶液、氯化钠溶液中,观察现象:CuSO4溶液AgNO3溶液NaCl溶液锌锌表面有一层红色金属析出,溶液由蓝色变为无色Zn+CuSO4ZnSO4+Cu锌表面有一层银白色金属析出Zn+2AgNO3Zn(NO3)2+2Ag无变化,不反应铁铁表面有一层红色金属析出,溶液由蓝色变为浅绿色Fe+CuSO4FeSO4+Cu铁表面有一层银白色金属析出,溶液由无色变为浅绿色Fe+2AgNO3Fe(NO3)2+2Ag无变化,不反应铜无变化,不反应铜表面有一层银白色金属析出,溶液由无色变为蓝色C
