第八單元金屬和金屬材料

知識導引

知識清單

知識點1：金屬材料

1.金屬材料：包括純金屬以及它們的合金。

2.金屬的的共性及用途

共性用途

有金屬光澤制作金屬飾品

導電性制作導線

導熱性制作炊具

延展性沖壓成各種形狀

3.金屬的特性

①顏色：大多數金屬呈銀白色，銅呈紅色，金呈黃色，鐵粉呈黑色。

②狀態：常溫下大多數金屬為固態，汞（俗稱水銀）為液態。

4.物質的性質在很大程度上決定了物質的用途，另外還需要考慮價格、資源、廢料是否易于回

收和對環境的影響，以及是否美觀、使用是否便利等多種因素。

5.金屬之最

地殼中含量最多的金屬元素——鋁

人體中含量最多的金屬元素——鈣

目前世界年產量最多的金屬——鐵

導電、導熱性最好的金屬——銀

熔點最高的金屬——鎢（作燈絲）

熔點最低的金屬——汞（制作水銀溫度計）

6.合金

（1）概念：在金屬中加熱融合某些金屬或非金屬，制得具有金屬特征的混合物。

①合金是混合物；②形成合金的過程是物理變化；③合金各成分的化學性質不變。

（2）性能：合金和組成其的純金屬相比較，硬度一般更大，熔點一般更低，抗腐蝕性更好。

相互刻畫，純金屬上有明顯劃痕

（3）常見的合金

鐵的合金銅合金

合金焊錫鈦合金形狀記憶合金

生鐵鋼黃銅青銅

含碳量含碳量

鉛錫

成分2%～0.03%～銅鋅銅錫鈦與其他金屬鈦鎳合金

合金

4.3%2%

性能/焊接金

堅硬韌性強//制造人造骨制成人造衛星天線

用途屬

鐵的合金主要含

與人體有很好的

備注Fe、C，區別主要紅銅是純銅熔點低具有形狀記憶效應

相容性

是含碳量不同

知識點2：金屬的化學性質

1.金屬與氧氣的反應：金屬+氧氣→金屬氧化物（化合反應）

大多數金屬都能與氧氣反應，但反應的難易和劇烈程度不同。

（1）鎂、鋁在常溫下就能與空氣中的氧氣反應

2Mg+O2=2MgO4Al+3O2=2Al2O3

【注意事項】鋁具有很好的抗腐蝕性能原因：鋁與空氣中氧氣反應，表面生成一層致密的氧化

鋁薄膜，從而阻止鋁進一步氧化。

（2）鐵、銅等常溫下幾乎不與氧氣反應，在高溫時能與氧氣反應。

3Fe+2O2Fe3O4劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體

2Cu+O22CuO紅色的銅加熱后變黑

（3）金在高溫時也不能和氧氣反應（真金不怕火煉）。

通過金屬與氧氣能否反應及反應的難易程度判斷金屬的活動性：Mg、Al>Fe、Cu>Au

2.金屬與稀鹽酸、稀硫酸的反應：金屬(活動性在氫之前)+稀酸→金屬化合物+氫氣（置換反應）

鎂鋅鐵銅

固體逐漸溶解，產生大量氣固體逐漸溶解，產生較多固體逐漸溶解，無色溶液變為淺

不

泡氣泡綠色，產生少量氣泡

反

Mg+2HCl=MgCl2+H2↑Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

應

Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

通過金屬與稀鹽酸、稀硫酸能否反應或與稀鹽酸、稀硫酸反應的劇烈程度判斷金屬的活動性：

Mg>Zn>Fe>Cu。

【注意事項】鐵與鹽酸和稀硫酸反應生成的鐵的化合物中，鐵元素的化合價為＋2。含有Fe2＋

的溶液呈淺綠色。

3.金屬與金屬化合物溶液的反應：金屬+金屬化合物→新金屬+新金屬化合物（置換反應）

鐵釘+硫酸銅溶液鋁絲+硫酸銅溶液銅絲+硝酸銀溶液

鐵表面有紅色固體產生，

鋁表面有紅色固體產生，銅表面有銀白色固體產生，

溶液由藍色逐漸變為淺綠

溶液由藍色逐漸變為無色。溶液由無色逐漸變為藍色。

色。

Fe+CuSO4=Cu+FeSO42Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3CuCu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2

活動性：Fe>Cu活動性：Al＞Cu活動性：Cu＞Ag

反應條件：參加反應的金屬活動性必須強于化合物中金屬的活動性(K、Ca、Na除外)，且金屬

化合物必須可溶。

4.置換反應

（1）概念：由一種單質與一種化合物反應，生成另一種單質與另一種化合物的反應。

（2）特點：單換單。

（3）注意：置換反應中一定有元素化合價的變化。

【易錯易混】鐵單質參加置換反應，生成的都是亞鐵化合物，顯+2價

知識點3：金屬的活動性順序

1.金屬活動性順序的規律

（1）在金屬活動性順序里，金屬的位置越靠前，活動性就越強。

（2）在金屬活動性順序里，位于氫前面的金屬能置換出稀鹽酸、稀硫酸中的氫。

（3）在金屬活動性順序里，位于前面的金屬能把后面的金屬從它們化合物的溶液里置換出來

（KCaNa除外）。

2.應用

（1）判斷金屬被開發利用的先后順序。

（2）判斷某些置換反應能否發生。

（3）判斷金屬與混合鹽溶液反應后濾液、濾渣的成分。

當有多個置換反應都能發生時，在活動性順序中金屬之間間隔遠的反應先發生。一個置換反應

結束后，另一個置換反應才會發生。如在硫酸亞鐵和硫酸銅的混合溶液中加入鋅粒，鋅先和硫

酸銅反應，反應完畢后，若鋅有剩余，才和硫酸亞鐵反應。

3.金屬活動性順序的比較方法：比較Cu、Fe、Ag三種金屬的活動性順序

（1）選用試劑：Fe、Ag、CuSO4溶液

“兩金夾一液”：即選用三種金屬活動性最強和最弱的兩種金屬的單質及活動性介于中間的金

屬的化合物溶液作為試劑，根據兩種金屬單質分別與化合物溶液反應的情況進行判斷。

（2）選用試劑：FeSO4溶液、AgNO3溶液、Cu

“兩液夾一金”：即選用三種金屬中活動性排在中間的金屬單質及其他兩種金屬的化合物溶液

作為試劑，根據金屬單質分別與兩種化合物溶液反應的情況判斷。

4.除雜（原則：不增，不減，易分離，易恢復原狀）

混合物方法有關化學方程式

①加入足量稀鹽酸，過濾、洗滌、干燥Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑

Cu(Zn)

②加入足量硫酸銅溶液，過濾、洗滌、干燥Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4

FeSO4(CuSO4)加入足量鐵粉，過濾Fe+CuSO4=Cu+FeSO4

知識點4：鐵的冶煉

1.常見的金屬礦物

礦物名稱赤鐵礦磁鐵礦鋁土礦赤銅礦金紅石軟錳礦

主要成分Fe2O3Fe3O4Al2O3Cu2OTiO2MnO2

2.工業煉鐵：

（1）設備：高爐

（2）原料：鐵礦石（赤鐵礦或磁鐵礦）、焦炭、石灰石、空氣。

（3）反應原理：C+O2CO2、CO2+C2CO、3CO+Fe2O32Fe+3CO2。

（4）焦炭的作用：①提供熱量（C+O2CO2）；②生成CO（C+CO22CO）

（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）

（5）石灰石的主要作用是將礦石中的二氧化硅（SiO2）轉變為爐渣（CaSiO3）。

（6）產品：生鐵（實驗室中“煉”出的鐵不含碳，而工業生產中煉出的鐵含碳）。

3.含雜質問題的計算

計算公式：

【注意事項】涉及不純物的化學方程式計算，代入計算的一定是純凈物質量，如不純物需要轉

換成純凈物質量。

知識點5：金屬資源保護

1.實驗探究：鐵銹蝕條件的探究

現象分析結論

試管A鐵釘生銹鐵與水、氧氣同時接觸鐵生銹的過程是鐵與空

試管B鐵釘無明顯變化鐵只與水接觸氣中的氧氣、水蒸氣發生

試管C鐵釘無明顯變化鐵只與氧氣接觸化學反應的過程

【注意事項】（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中的干燥劑是氯化鈣，具有吸水性。

（2）鐵生銹屬于緩慢氧化，鐵銹呈紅棕色，其主要成分是F