九年级化学下册

第六单元海水中的化学

第1节海洋化学资源

1.海洋化学资源

海洋化学资源是指海水中所蕴含的可供人类利用的各种化学元素。海水的成分非常复杂，

全球海洋的含盐量就达5亿亿吨，还含有大量非常稀有的元素，所以海洋是地球上最大的矿产资

源库。海洋资源的持续利用是人类生存发展的重要前提，目前，全世界每年从海洋中提取淡水

20多亿吨、食盐5000万吨、镁及氧化镁260多万吨、浪20万吨，总产值达6亿多美元。

(1)金属镁的提取

通常将石灰乳加入海水或卤水中，沉淀出氢氧化镁，氢氧化镁再与盐酸反应生成氯化镁，

电解熔融状态的氯化镁，就能制得金属镁。可用下述过程表示：

上述转化过程中发生的化学反应主要有:

MgCl2+Ca(0H)2=Mg(0H)21+CaCl2

Mg(OH)2+2HCl=2MgCl2+2H20

MgCl2通电>Mg+Cl2t

(2)海底矿物

①天然气水合物一一“可燃冰”的发现天然气水合物是由天然气(主要成分为甲烷)和水在

低温、高压的条件下形成的冰状固体。天然气水合物燃烧产生的能量比同等条件下的煤或石油

产生的能量多得多，而且燃烧后几乎不产生任何残渣或废气，被科学家誉为“未来能源”、“21

世纪能源”。

②镒结核

它含有镒、铁、银、铜、钻、钛等20多种金属元素，如果能加以合理利用，将是我们人类

的一笔宝贵的财富。

2、海水淡化

水是生命之源，淡水危机甚至比粮食危机、石油危机还要来势汹汹，解决淡水资源问题已

提到了人类的议事日程。在这种背景下，把海水、苦咸水等含高盐量的水转化为生产、生活用

水的海水淡化技术得到空前迅猛的发展。目前，淡化海水的方法已有十种之多，下面介绍的是

其中最为主要的几种。

（1）蒸储法：蒸储法，虽然是一种古老的方法，但由于技术不断地改进与发展，该法至今

仍占统治地位。蒸馈淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理如同海水受热蒸发形成云,

云在一定条件下遇冷形成雨，而雨是不带咸味的。根据设备可分为蒸储法、蒸汽压缩蒸储法、

多级闪急蒸储法等。此外，以上方法的组合也日益受到重视。

“多级闪急蒸储法”就是设计了一套压强一个比一个低的蒸发室，将它们连同在一起，防

高温海水从压强较高的蒸发室流入压强较低的蒸发室，就会发生瞬间蒸发，变为水蒸气，水蒸

气经冷凝成为淡水。这种蒸发室越多，海水瞬间蒸发的次数就越多，总的蒸发效率也就很高。

（2）电渗析法亦称换膜电渗析法该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜

是0.5~1.Omn厚度的功能性膜片。按其选择透过性区分为正离子交换膜（阳膜）与负离子交换膜

（阴膜）。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室海水

被淡化，而相邻隔室海水浓缩，淡水浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作

为水质处理的手段。为污水再利用作出贡献。此外，这种方法也越来越多地应用于化工、医药、

食品等行业的浓缩、分离与提纯。

（3）反渗透法：通常又称超过滤法。是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利

用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。在通常情况下，淡水

通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面升高，直至一定的高度才停止，这个过程

为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压

的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电

渗析法的1/2,蒸储法的1/40。因此，从1974年起，美日等发达国家先后把发展重点转向反渗

透法。

3、海洋——蓝色的宝库

按照自然属性，可将海洋资源分为海底矿产资源、海水化学资源、海洋生物资源、海洋再生

能源、海洋空间资源和海洋旅游资源六大类。

海域中蕴藏各种金属与非金属矿床、石油和天然气、甲烷水合物、磷钙土等；在深海大洋

底蕴藏着多金属结核、结壳、热液多金属硫化物矿等。仅海洋石油总储量达145亿吨，天然气约

45万亿吨，海底的天然水合物资源量约7.6X106立方米，可供人类使用几十万年。此外，大洋

还有多金属结核3万亿吨。

海洋生物多达20万种，生物总量达342亿吨。仅鱼类年生长总量达6亿吨。

海水中溶解有80多种化学元素，人们把它比喻为“液体矿山”。海水中含食盐377亿吨，镁

1800亿吨、钾550亿吨、浪95亿吨、碘820亿吨、铀45亿吨、金1500万吨。

潮汐、海流、波浪、海风蕴藏着大量的能源，海水蕴藏着大量的能源，海水温差、盐差则

蕴藏着差热能和化学能，它们均可用来发电。全世界波浪能多达45亿千瓦、温差能37亿千瓦，

这些都是可再生能源，取之不竭。

4、保护海洋资源

随着世界人口的急剧增长，以及人类物质生活的提高，各种工业垃圾和生活废物的数量正

在成倍地增长，近50年来，人类向海洋倾入的垃圾废物己为初期的20倍，这个增长幅度还在加

大。尤其是来往于大洋间的数以10万吨计的超级油轮越来越多，一次触礁或撞船等事故的发生,

往往会造成几万至几十万吨以上石油的污染，严重地威胁着海洋鱼类等生物的生存，一些有害

有毒物质长期在这些生物聚积，一旦被人体吸入，将会导致大规模病害，影响人体健康；这些

油轮即使不出事故，按惯例在卸完油后，在公海用海水清洗油舱后泄入海里的油垢，约为油轮

装载量的1%,也就是说一艘油轮装运100次所清洗油舱溢出的石油，等于发生了一次沉船事故

泄漏的全船石油，可见这种不易觉察的污染远远超过发生事故造成的污染，这仅仅是污染海洋

的一种因素而已。

为保护人类共有的海洋资源，世界各国采取了多种措施，如海洋环境立法、建立海洋自然

保护区、加强海洋环境监测、提高消除污染的技术水平等。

第2节海水“晒盐”

1、海水“晒盐”过程

海水中溶有大量的盐，如果我们把1000g海水加热蒸发，直到把水全部蒸发掉，就能得到

约35g的盐。全世界海水中含有盐类总质量约为5亿亿吨，如果把这些盐平铺在陆地上，其厚度

可达150m。目前，从海水中提取食盐的方法主要为“盐田法”（也称“太阳能蒸发法”），这

是一种古老而至今仍广泛沿用的方法。使用该法，需要在气候温和、光照充足的地区选择大片

平坦的海边滩涂，构筑盐田。

盐田通常分为两部分：蒸发池和结晶池。先将海水（或海边地下卤水）引入蒸发池，经日晒蒸

发水分到一定程度时，再导入结晶池，继续日晒，海水成为食盐的饱和溶液，再晒就会逐渐析

出食盐来。这时得到的晶体就是我们常见的“粗盐”。剩余的液体称为母液（也称“苦卤”），

可从中提取多种化工原料。我国海盐年产量达2000多万吨，居世界第一位。较大的盐场有河北

的长芦盐场、山东的莱州湾盐场等。粗盐

|海水|►蒸发池_____►结晶池_____►<

母液

2、饱和溶液和不饱和溶液

(D定义

在一定温度下，一定量溶剂中，不能继续溶解某物质的溶液，叫做这种溶质的饱和溶液；

还能继续溶解某物质的溶液，叫做该物质的不饱和溶液。

(2)要点

①要指明一定温度和一定量的溶剂提到饱和溶液和不饱和溶液，必须说明一定温度和一定

量的溶剂。如果温度或溶剂量改变了，溶液就可能从饱和变成不饱和或者从不饱和变成饱和。

例如室温下，100g水中溶解31.6g硝酸钾达到饱和，若升高温度或增大溶剂量，原来的饱

和溶液就会变成不饱和溶液。

②饱和溶液是针对某物质的饱和溶液，是指不能溶解该物质的溶液，而不是不能溶解任何

物质。例如，某温度下，某溶液不能再继续溶解氯化钠，对于氯化钠来说它是饱和的，但它却

能继续溶解蔗糖，对于蔗糖来说它是不饱和的。

利用这种方法，人们用将含氯化镁和氯化钙杂质的粗盐反复浸泡到氯化纳的饱和溶液中，利

用该溶液不能溶解氯化纳，但可以溶解氯化镁和氯化钙，从而达到精制食盐的目的。

因此在讲饱和溶液与不饱和溶液时，只有指明“一定温度”、“一定量溶剂”和“对某种

溶质而言”，饱和溶液才有确定意义。

③注意：如果向某温度下的饱和溶液中继续加入溶质，加入的物质的质量不会减少，溶液

中的溶质和溶剂的质量也不发生改变。

(3)饱和溶液和不饱和溶液的相互转化

当外界条件改变时，或溶剂的质量发生改变时，饱和溶液和不饱和溶液之间可以相互转化，

如下表：

溶液由左向右的转化措施溶液

升高温度

饱和溶液不饱和溶液

增加溶剂

降低温度

不饱和溶液增加溶质饱和溶液

常温下减少溶剂

3、结晶

(1)晶体：具有一定规则几何形状的固体叫做晶体。

(2)结晶：溶液中的溶质以晶体的形式从溶液中析出的过程叫做结晶。

(3)结晶的方法

①冷却热饱和溶液法

由于饱和溶液是不能继续溶解某溶质的溶液，通常情况下，随着温度的降低，溶解能力也

降低，因此将高温下的饱和溶液降温，其中不能溶解的溶质便会从溶液中析出。

②蒸发溶剂法

蒸发溶剂时，溶液会先从不饱和状态变成饱和状态，当饱和溶液中的水分继续减少时，溶

液中不能继续溶解的溶质便会从溶液中结晶析出。

4、固体物质的溶解度

（D定义：在一定温度下，某固态物质在100g溶剂里达到饱和

条件一定温度

状态时所溶解的溶质的质量，叫做该物质的溶解度。

标准100«溶剂

（2）溶解度四个关键要素状态达到饱和状态

®M溶解的溶质的质量

①必须指明“在一定温度下”，因为随着温度的改变，物质的溶解度也在改变。

单位克

②必须指明“在100g溶剂.电”，因为随着溶剂量的增多，物质溶解的量也增多。

③必须指出“溶解达到饱和状态”，也就是物质在溶剂中溶解的最大量。

④必须指明“溶解的克数”，溶解度是有单位的，单位是“g”。

（3）影响固体物质溶解度的因素一一温度

温度对固体物质溶解度的影响大致有如下三种情况：

①大多数固体物质溶解度随着温度的升高而增大。例如硝酸钾。

②少数物质的溶解度受温度的影响变化很小。例如氯化钠。

③极少数的物质的溶解度随着温度的升高而减小。例如熟石灰（氢氧化钙）。

（4）溶解度的曲线

溶解度曲线表明了某物质的溶解度随温度的变化，形象地体现出了物质的溶解度与温度之

间的关系。

一般将20℃时溶解度大于10g的物质称为易溶物质，溶解度在1g〜10g之间的物质称为可溶

物质，溶解度在0.01g〜1g之间的物质称为微溶物质，溶解度小于0.01g的物质称为难溶物质。

5、粗盐提纯

（1）实验步骤：溶解、过滤、蒸发

（2）实验仪器

实验步骤实验仪器

溶解烧怀、玻璃棒

过滤铁架台（带铁圈）、漏斗、烧杯、玻璃棒

蒸发铁架台（带铁圈）、蒸发皿、酒精灯、玻璃捧

(3)玻璃棒在实验中的作用

实验中，每一步中都用到了玻璃棒，其作用分别是

实验步骤玻璃棒的作用

溶解加速溶解

过滤引流，防止液体冲破滤纸

蒸发使液体受热均匀，防止液体飞溅

(4)利用重结晶法能够将粗盐中的不溶性杂质和部分可溶性杂质除去，但还含有硫酸钠、氯化

镁、氯化钙等可溶性杂质，它们在溶液中主要以SO/、Ca2\Mg?的形式存在。为将这些杂质离

子除净，应依次加入过量的氯化钢、碳酸钠、氧氧化钠等物质，将其转化为沉淀，过滤除去，

再加入适量的盐酸，将溶液的pH调为7,除去多余的碳酸钠和氧氧化钠，得到精盐水，最后经蒸

发结晶即得精盐。

6、氯化钠(NaCl)

(1)俗称：氯化钠是我们日常生活中调味用的食盐的主要成分，俗称为食盐。

(2)性质：氯化钠的熔、沸点高，是一种无色晶体，常见的为白色粉术，味成，易溶于水。

(3)粗盐易潮解：纯净的氯化钠不易潮解，粗盐中由于含有氯化镁、氯化钙杂质而容易吸

收空气中的水分而发生潮解的现象。

(4)盐与食盐的区别：盐是一类物质的总称，不是仅指食盐。只要某化合物是由金属离子

和酸根离子构成，该化合物就属于盐类物质。

例如将工业用盐(如亚硝酸钠NaNO。误作食盐用作烹调，会使人中毒。

(5)用途：

调味品，腌渍食品，制生理盐水(0.9%的NaCl溶液)，重要的化工原料，制取钠、氯气、盐

酸、氢氧化钠、纯碱等。

7、如何判断饱和溶液与不饱和溶液

一般的，在一定温度下，确定某一溶液是否饱和，看溶液中有没有还能继续溶解的溶质存

在，如有，且溶质的量不再减少时，这种溶液是饱和溶液。

8、影响物质溶解能力强弱的因素

(D溶质和溶剂的性质

不同种物质在同一种溶剂中的溶解能力不同，同一种物质在不同的溶剂里的溶解能力也不

同。

(2)温度

根据物质的溶解度随温度变化的情况，可以采用升高温度或降低温度的方法提高物质在水

中的溶解能力。例如要增大硝酸钾的溶解性，可以采用升高温度的方法；要增大氢氧化钙的溶

解性，可以采用降低温度的方法。

9、影响物质溶解速度的因素

（1）是否搅拌

用玻璃棒不断地搅拌可以加快溶解的速度，因为从微观上来说，这样做加快了溶液中微粒

的运动速度。

（2）是否将固体研细

将块状物质研成粉末，可以增加物质与水的接触面积，加快物质的溶解速度。

（3）改变溶液的温度

通常物质的溶解度都随着温度的变化而变化，改变溶液的温度，可以加快物质的微粒在溶

液中的运动速度，从而加速溶解。

注意：a、以上方法中，改变温度不仅能加快溶解的速度，还有可能改变物质的溶解能力；二

搅拌和研细固体只能加快溶解的速度，不能改变物质的溶解能力。

b、增加溶剂的量只能增加溶解的溶质的质量，但不能改变物质在一定量的溶剂里的溶解能

力的大小。要改变固体物质的溶解能力，只能通过改变温度的方法；要改变气体的溶解度，只

能通过改变温度和压强的方法。

10、溶液的饱和与溶液浓稀的关系

（1）判断的标准不同

判断一种溶液是否饱和的标准是看该溶液中是否能继续溶解溶质。士世突溶M的为不饱和

溶液；不能继续溶解的为饱和溶液。

判断某溶液是浓溶液还是稀溶液是粗略地看溶液中溶质含量的多少，溶质含量较多的溶液

为浓溶液，溶储：，少的溶;

（2）溶液是否饱和与溶液的浓稀

饱和溶液与不饱和溶液浓溶液与稀溶液

区别含义不同溶液是否饱和取决于溶质在一定温度、溶液浓与稀取决于溶质在一定量的溶液里含

一定量溶剂里溶解是否达到最大限度量的多少

温度影响受温度影响，必须指明温度与温度无关

关系不同溶质由于不同物质的溶解能力通常不同，因此溶液的饱和与不饱和与溶液的浓和稀没有

必然关系。即饱和溶液不一定是浓溶游b不饱和溶液不一定是稀溶液

同种溶质同种溶质在相同温度下，溶解能力相同，因此饱和溶液要比不饱和溶液浓

11、溶解度曲线的应用

某温度时，物质的溶解度是过某温度作纵坐标的平行线与溶解度曲线相交。根据交点的位

置的高低，就可判断出物质溶解度的大小。位置越高，相应物质的溶解度越大；位置越低，物

质的溶解度越小。利用这一点，溶解度曲线有如下几点用途：

(1)判断某种物质在不同温度下的溶解度大小；

(2)比较不同物质在同一温度时溶解度的大小；

(3)判断物质的溶解度受温度影响变化的趋势；

(4)如何通过改变温度和改变溶质将不饱和溶液变成饱和溶液；

(5)确定结晶的方法。

结晶有两种方法：冷却热饱和溶液法和蒸发溶剂的方法。根据物质的溶解度随温度变化情

况的不同，可以采用不同的方法。

①对于溶解度随温度的升高迅速增大的物质，可以采用冷却热饱和溶液的方法，使物质的

溶解能力降低，从溶液中析出。

②对于溶解度随温度的升高变化不大的物质，可以采用蒸发溶剂的方法，使水分蒸发，从

而析出晶体。

12、过饱和溶液

有些物质的溶解度随着温度上升而增大，在较高的温度下配制成它的饱和溶液，并细心地

过滤去过剩的未溶解固体，然后使溶液的温度慢慢地下降到室温，这时的溶液中所溶解的溶质

量已超过室温时的溶解度，但还尚未析出晶体，此时的溶液就叫做过饱和溶液。

过饱和溶液能存在的原因，是由于溶质不容易在溶液中形成结晶中心(即晶核)。因为每一

种晶体都有一定的排列规则，要有结晶中心，才能使原来作无秩序运动着的溶质质点集合起来,

并且按照这种晶体所特有的次序排列起来。不同的物质，实现这种规则排列的难易程度不同，

有些晶体要经过相当长的时间才能自行产生结晶中心，因此，有些物质的过饱和溶液看起来还

是比较稳定的。但从总体上来说，过饱和溶液是处于不平衡的状态，是不稳定的，若受到振动

或者加入溶质的晶体，则溶液里过量的溶质就会析出而成为饱和溶液，即转化为稳定状态，这

说明过饱和溶液没有饱和溶液稳定，但还有一定的稳定性。因此。这种状态又叫介稳状态。

第3节海水“制碱”

1、纯碱一一碳酸钠(Na2c。3)

(1)俗称：纯碱、苏打。

(2)性质：碳酸钠是一种白色粉术状固体，易溶于水，其水溶液呈碱性，因此将这种盐类物

质俗称为纯碱。当它从溶液中结晶析出时，晶体里结合一定数目的水分子(结晶水)，化学式为

Na2C0:5•10H20O

(3)风化：碳酸钠晶体Na。)：，・10乩0俗称天然碱、口碱。在空气中放置一段时间后，易失去

其中的结晶水而变成碳酸钠粉末，发生风化现象。

发生风化现象后，生成了新的物质，属于化学变化，同时物质的质量减小。

(4)碱与纯碱的区别：碱是由金属离子和氢氧根离子构成的化合物，而纯碱是指碳酸钠，当

碳酸钠溶于水后，其水溶液呈碱性，因此俗称为纯碱。

2

由于纯碱是由金属离子(NaD和酸根离子(C03')构成的，属于盐类物质，因此“纯碱不

是碱，而是盐”。

(5)用途：用于玻璃、造纸、纺织、洗涤、食品工业等。

2、氨碱法制纯碱

制法：先向饱和食盐水中通入氨气，制成饱和氨盐水，在加压并不断通入二氧化碳的条件

下碳酸氢钠(NaHCOj结晶析出，过滤后，将碳酸氢钠加热分解即得纯碱(Na2co3)。

过滤、热解

--------►纯碱

反应原理:

NaC1+NH3+C02+H20=NaHC03+NH1C1

2NaHC03△Na2cO3+H2O+CO2t

3、碳酸氢钠

(1)俗称：小苏打

(2)用途：用于食品工业。

例如在制馒头时，发酵过程中经常产生一些酸类物质，因此经常加入少量的碳酸钠或碳酸

氢钠，可以将生成的酸反应掉，同时生成气体二氧化碳，使制得的馒头更加松软。

4、纯碱的化学性质

(1)与指示剂作用

碳酸钠极易溶于水，将无色酚酷试液滴入碳酸钠溶液中，溶液变红，说明碳酸钠的水溶液

呈碱性。

(2)与酸反应

实验证明，碳酸钠可以与盐酸、硫酸分别发生反应，反应的化学方程式为:

Na2C03+2HCl=2NaCl+H20+C02t

Na2cO3+H2so产Na2soi+上0+C02t

(3)与氢氧化钙反应

向盛有少量碳酸钠溶液的试管中滴加澄清石灰水，可看到澄清石灰水变浑浊。发生反应的

化学方程式为：

Na2C03,+Ca(OH)：=2NaOH+CaCO31

(4)与氯化锁反应：

反应的化学方程式为：

Na2C02+BaCl2=2NaCl+BaC03I

5、酸、碱、盐的溶解性

(1)酸：全可溶于水；

(2)碱：只有氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钢、氢氧化钙和氨水可以溶于水，其余均为沉淀。

(3)盐：见上节内容。

小结：酸、碱、盐溶解性记忆口诀

钾钠钱盐硝酸盐，都是能溶水中盐；

钾钠镂银溶于碱，去银溶水碳酸盐；

盐酸盐中银和汞，硫酸盐中银和铅，都是不溶水中盐。

6、复分解反应

(1)定义：由两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物的反应，这样的反应叫做复

分解反应。

(2)要点

a.反应物和生成物都是两种化合物，反应的形式是相互交换成分，即“化合价不变，首尾

两交换”。

b.属于基本反应类型：

c.表达式：AB+CD=AD+CB

(3)复分解反应发生的条件

通常来讲，复分解反应是在酸、碱、盐之间发生的反应，但是并不是任何酸、碱、盐之间

都能发生复分解反应。只有当生成物中有气体、沉淀或水生成时，复分解反应才可以发生。

由于通常碱、盐为固体，所以对于碱和盐以及盐和盐之间发生的反应，反应物还必须同时

满足都溶于水的条件，反应才能进行。

几种常见的能形成沉淀、气体、水的离子

阳离子阴离子形成的物质

水电

氢离子H*氢氧根离子0H

氢离子碳酸根离子2水和气体

H*co3'H2O+CO2

钢离子硫酸根离子

Ba"SO?"沉淀BaS04

银离子Ag'氯离子Cl沉淀AgCl

镂根离子NH/氢氧根离子0H气体NL

铜离子、铁离子

Cu"Fe"氢氧根离子0H沉淀Cu(0H)zFe(0H)3

钙离子钢离子碳酸根离子

Ca,Ba/CO/-沉淀CaCOsBaC03

7、侯氏制碱法

碳酸钠用途非常广泛。虽然人们曾先后从盐碱地和盐湖中获得碳酸钠，但仍不能满足工业

生产的需要。

1862年，比利时人索尔维(ErnestSolvay1838—1922)发明了以食盐、氨、二氧化碳为原

料制取碳酸钠的“索尔维制碱法”(又称氨碱法)。此后，英、法、德、美等国相继建立了大规

模生产纯碱的工厂，并组织了索尔维公会，对会员以外的国家实行技术封锁。第一次世界大战

期间，欧亚交通梗塞。由于我国所需纯碱都是从英国进口的，一时间，纯碱非常缺乏，一些以

纯碱为原料的民族工业难以生存。1917年，爱国实业家范东旭在天津塘沽创办了永利碱业公司,

决心打破洋人的垄断，生产出中国的纯碱。他聘请正在美国留学的侯德榜先生出任总工程师。

1920年，侯德榜先生毅然回国任职。他全身心投入制碱工艺和设备的改进上，终于摸索出

了索尔维法的各项生产技术。1924年8月，塘沽碱厂正式投产。1926年，中国生产的“红三角，

牌纯碱在美国费城的万国博览会上获得金质奖章。产品不但畅销国内，而且远销日本和东南亚。

针对索尔维法生产纯碱时食盐利用率低，制碱成本高，废液、废渣污染环境和难以处理等

不足，侯德榜先生经过上千次试验，在1943年研究成功了联合制碱法。这种方法把合成氨和纯

碱两种产品联合生产，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染，降低了纯

碱的成本。联合制碱法很快为世界所采用。

8、复分解反应发生条件的应用

(1)判断反应的方向

通常，通过化学反应可由一种物质制得另一种物质，但是原料的物质能否发生反应变成生

成物的物质，往往需要由复分解反应发生的条件进行推断。

如果是置换反应，看是否是活泼置换不活泼；有铁参加的反应，反应后是含生成二价铁等

等。

如果是复分解反应，则要看在变化过程中，生成物中是否有沉淀、气体和水生成。

(2)应用于物质的除杂

将一种物质中的杂质除掉，经常要利用到复分解反应发生的条件：必须将杂质离子转化成

沉淀、气体或者水除掉，并且将杂质离子的部分转化成原有物质中的离子。

(3)判断共存问题

判断几种物质或几种离子能否共存，可以首先分析离子之间能否相互结合生成沉淀、气体

和水，如果能，则说明离子之间可以发生反应，生成新物质，不能共存；如果离子之间不能生

成沉淀、气体和水，则可以共存。

9、如何解答化学推断题

化学推断题是综合考察物质的性质和物质之间相互反应的题目，解答这类题目，必须对物

质的性质有明确的认识，对之间的反应比较熟悉。

(1)解答方法

解化学推断题时，首先认真审题，从题目中找出解决问题的“突破口”。所谓突破口，是

指一些十分明确的提示，可以通过这些提示，得到明确的答案。例如能使澄清石灰水变浑浊的

气体通常是二氧化碳；能被电解的物质是水等等。

然后根据物质之间反应的相互联系，向各个方向发散，从而得出答案。对于酸、碱、盐的推

断题，主要利用沉淀的特性、沉淀的颜色、离子的鉴定等方面来寻突破口。解题中，根据离子

在反应前后“来有影，去有踪”进行推断。

(2)一些经常用到的知识点

①不溶于酸的沉淀：氯化银、硫酸铁

②有颜色的沉淀

蓝色沉淀：氢氧化铜

红褐色沉淀：氧氧化铁

③有颜色的溶液：

蓝色溶液：含有铜离子Cu"

黄色溶液：含有亚铁离子Fe："

浅绿色溶液：含有亚铁离子Fe"

④能燃烧的气体：一氧化碳、氢气、甲烷

⑤能将黑色的氧化铜还原的物质：一氧化碳、氢气、碳

⑥能被电解的物质：水

第7单元金属

第1节常见的金属材料

1、金属共同的物理性质

通常来说，描述金属物理性质的方法不同于描述气体物理性质的方法。

金属的物理性质通常包括金属的颜色、光泽、密度、延展性、熔点、沸点、导电、导热性

等等。

常温下，大多数金属都是固体，有会属光泽，大多数为电和热的良导体，有良好的延展性,

密度较大，熔、沸点较高。

2、不同的金属又具有各自的特性

金属除具有一些共同的物理性质外，还具有各自的特性。例如常温下，汞是液体，铜是紫

红色金属，金是诚色金属，金属铁能被磁铁吸引等等。

3、决定金属制品用途的因素

金属制品的用途在很大程度上取决于金属的性质，但同时要考虑到价格、资源、是否美观、

使用时是否便利，以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。例如：

(1)电线中的导线一般用铜制，而不用导电件更好的银，银的资源短缺，价格昂贵。

⑵水龙头电镀时，镀铭而小镀金：金价格贵且易磨损。

(3)菜刀用铁制而不用铅；铅有毒、密咬较大而且较软

4、合金

(1)金属材料的范围：纯金属以及它们的合金。

①在纯金属中加热熔合某些金属或非金属，就可以制得具有金属特征的合金。可见，合金

一定是混合物。

②纯会属的性质往往比较单一，制成合金后组成的改变，使得合金性能也随之发生改变，

其强度和硬度有所提高，抗腐蚀性能等也更好，使合金更容易适合于不同的用途。

因此，日常生活中使用的金属材料，大多数属于合金。目前已制得的纯金属只有90余种，

但由这些纯金属按一定组成和质量比制得的合金己达几千种。

(3)合金和组成他们的纯金属性质的比较

①硬度变大：

合金的硬度要大于组成它们的纯金属的硬度。如纯铁很软，但铁的合金（生铁和钢）都比纯铁

硬。

②熔点降低：

合金的熔点要低于组成它们的纯金属的熔点。

（4）铁合金---生铁和钢

①生铁和钢是纯铁和碳的合金；

②生铁和钢的区别在于含碳量的不同。

铁合金含碳量硬度

生铁2%〜4.3%硬

钢0.03%〜2%较硬

可见，含碳量越多就越硬，生铁的硬度要大于钢的硬度。

5、铁的冶炼

原料焦炭、铁矿石、石灰石、空气

原理c+o?点燃axca+c高温co

在高温卜，用还原剂co从铁矿石中把铁还原出来

FcA+3C01ft温2Fe+3C&tCaCO,高温CaO+C02f

CaO+Si0岛温CaSiG（铁矿石中含有一定量Si&,冶炼中耍

将其转变成炉渣除去。）

设备高炉

产品生铁

还原反应是氧化物中的氧被夺去的反应，在铁的冶炼过程中，氧化铁中的氧被一氧化碳夺

去，铁被还原出来。

（1）铁的冶炼中主要的反应原理

在高温下，用还原剂CO从铁矿石中把铁还原出来FeO+3C0高温2Fe+3C0"

补充：

（一）铁的化学性质

与铁反应的物质化学方程式反应的现象

在干燥的空气中铁很难与氧气反应

在潮湿的空气中易生成铁锈铁表面有红色物质（Fe203）

4Fe+302=2Fe2O3

在纯氧气中点燃剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生

成黑色固体

3Fe+2C）2点燃Fe3O4

酸Fe+ILSO”——FeSO,+H2t在铁表面有气泡冒出，溶液由无色转

Fe+2HC1——FeCl2+H2t变为绿色，铁逐渐减少

硫酸铜溶液CuS04Fe+CuS04=FeSOi+Cu铁表面覆盖一层红色物质，溶液由蓝

（湿法冶金）色变为淡绿色

说明：①铁锈是铁与氧气和水共同作用生成的，其主要成分为FezOs（红色或红褐色）。

②防止铁生锈的方法：

a.保持铁制品的干燥与洁净。

b.在其表面涂一层保护膜（刷油漆，涂油）。

c.在其表面镀上其他金属（镀锌或铜）。

d.通过化学反应使其表面生成致密的氧化膜（如烤蓝）。

e.使其内部结构改变，即制成合金。

③关于铁及其化合物的颜色：；FeO黑色；Fe。红色；FejO,黑色；

；FeSO”白色（其溶液为绿色）；FeSO1•7H20绿色；Fe（0H”红褐色

（3）铁的合金一一生铁和钢是铁合金。

①生铁：含碳量在2%〜4.3%之间的铁合金。

一白口铁：硬而脆，主要用于炼钢。

生铁J灰口铁：可铸造，不宜锻轧，用于化工机械和铸件。

、球墨铸铁：机械强度高，可代替钢。

②钢：含碳量在0.03%〜2%之间的铁合金。

钢的含碳量越低，韧性越好，含碳量越高，硬度越大。

炼钢的原料：生铁或废钢。

炼钢原理：高温条件下，用氧气或铁的氧化物把生铁中过量的碳和其他杂质转变为气体或

炉渣而除去，这是氧化过程。

炼钢设备：转炉、电炉、平炉等。

r低碳钢（含量vo.3%）〕用来制机械零件

>

碳素钢J中碳钢（含碳量在0.3%〜0.6%）J

高碳钢（含碳量>0.6%）用于制刀具、量具、模具等

钢C镒钢：韧性好，硬度大，用于钢轨等

不锈钢：抗腐蚀性好，用于医疗器械

合金钢］硅钢：导磁性好，用于制变压器

鸨钢：耐高温、硬度大，用于刀具

（二）铜及铜的合金

⑴铜

具有紫红色金属光泽，密度8.9g/cm3.具有良好的延展性，导电性和导热性。其导电性

在金属中仅次于银。（金属导电顺序前三位是银，铜，铝）

化学性质稳定，在热的条件下可与氧气反应.生成氧化铜（黑色），在潮湿的条件下可与二

氧化碳、氧气、水反应，生成铜绿即碱式碳酸铜［CU2（0H）2C01，还可以与某些盐发生反应，如:

Cu+Hg（N03）2=Hg+CU（N03）2或Cu+2AgN0:i=2Ag+Cu（N03）2

铜用于制电线、枪弹等。

"黄铜：铜锌合金

（2）铜的合金<青铜：铜锡合金

，白铜：铜镁合金

（三）铝及铝的合金

⑴铝

物理性质：具有银白色金属光泽，密度2.7g/cm：',具有良好的延展性、导电性和导热性，

属于轻金属。

化学性质：①与非金属单质反应：如4A1+302=2A1A

②与酸反应：

如:2A1+6HC1=2A1C13+3H2t或2A1+3H2SO4=Ak（SOj+3H2t

铝对浓硝酸有耐腐蚀性能，且在空气中易形成致密的氧化膜，阻止铝进一步氧化，在地壳

中是含量最高的金属元素。

（2）铝合金

硬铝是铝、镁、铜的合金。质轻、硬度大、耐腐蚀，如铝合金门窗、飞机外壳等。

（四）锌

具有青白色金属光泽，密度7.14g/cn?,在空气中易形成致密的氧化膜，阻止内部进一步

氧化。常用于电镀或制干电池。

（五）钛

具有银白色金属光泽，密度4.5g/cn?,具有良好的延展性，具有耐腐蚀性。用于航空、造

船、电讯器材等。

附表：

人体内几种常见金属对人体的影响

元素成人每日摄主要作用缺乏或过量造成的影响

名称入量mg

800~1200有助于骨骼和牙齿的生长，促进肌肉缺乏：佝偻病、骨质疏松、妨碍其他矿物质吸收等

钙和神经的正常兴奋，帮助止血等过量：结石、精神紊乱、体内组织钙沉积等

钠2000~2500调节体液平衡，维持肌肉的正常缺乏：肌肉痉挛、头痛等

兴奋和细胞的通透性等过量：水肿、高血压、贫血等

钾1850~5600调节体液平衡，维持肌肉和神经缺乏：肌肉不发达、心律不齐等

的功能以及代谢等过量：恶心、腹泻等

镁300〜400促进骨骼发育，细胞遗传物质合缺乏：肌肉不发达、抽搐、痉挛、心律不齐等

成所需等过量：神经系统紊乱、肾病等

铁10-18构成血红蛋白所需成分等缺乏：缺铁性贫血等

过量：长期大剂量服用会引起中毒

锌15（婴儿和儿维持消化和代谢活动缺乏：伤口愈合慢、味觉减退、阻碍生长等

童：3〜10）过量：恶心、呕吐、腹痛等

（六）应用

铁易生锈，实际上是铁跟空气中的国、水等物质发生一系列的化学反应，生成铁锈（主

要成分是Fe2。），铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续反应，因此铁制品可以全部被锈蚀。

（1）根据钢铁的锈蚀条件，如果隔绝氧、水就能在一定程度上防止钢铁生锈。常用措施有：

保持铁制品的干燥与洁净;在其表面涂一层保护膜（刷油漆，涂油）;使其内部结构改变，即制

成合金等。

保护金属资源的有效途径是：

①防止金属的腐蚀；

②金属资源回收利用；不仅节约金属资源,还防止废旧金属对环境的污染。

③有计划、合理的开采矿物；

④寻找金属的代用品。如用金属制作的管道易锈蚀,可用塑料制品来替代。……

6、人类使用金属的历史

人类最早使用的金属是铜制品，然后在很长一段时期中，铁和铜是人们使用的重要金属。

直到近代，人们才开始利用铝制品，由于铝的密度小且耐腐蚀，很快成为人类生活中的重要金

属。目前，铁和铝是应用最广泛的两种金属。在不久的将来，钛可能成为用途占第三位的重要

金属。

7、金属材料的分类

金属材料可分为黑色金属材料和有色金属材料。

黑色金属材料通常包括铁、铝、镒以及它们的合金，是应用最广泛的金属材料。

除黑色金属外的其他各种金属称为有色金属。有色金属的品种繁多，又可分为轻金属（密度

在4.5g/cn?以下）、重金属（密度在4.5g/cn?以上）、稀土金属、稀散金属（含量很少，分布稀散，

如像、钿、铭等）和贵金属（含量少，开采、提纯困难，如金、银、粕等）。

8、“伯金”与“白金”

白金全称为“白色K金”，是将黄金与铜、锲、锌等金属融合在一起后所制成的一种白色合

金。其中，黄金的质量分数最多为75%。白金的色泽不是天然的，时间长了就可能会褪色。

的是稀有的贵金属，在首饰行业中又叫做“粕金”，它的开采量只有黄金的5%。销金的强

度和韧性都比其他贵金属高得多，1g钳金可以拉成1.6m长的细丝而不断裂，因此用伯金制作的

首饰坚韧，如钻石镶嵌其中会很牢固，不易脱落。粕金的白色光泽是天然的，经久不会改变。

我国国内生产的所有粕金首饰都应标上销的元素符号Pt,通常所讲的“Pt900”或“Pt950”

表明首饰材料中伯的质量分数分别为90%或95%。

9、21世纪重要的金属材料——钛和钛合金

钛和钛合金具有许多优良的性能：熔点高、密度小、耐腐蚀性强、易于加工。钛被广泛应

用于航天、船舶、化工和通讯设备中，在将来的生产和科研中占有重要的位置。

10、金属材料的应用

在我们的日常生活、工农业生产和科学研究中被大量使用的往往不是纯净的金属，而是它

们的合金。标志着我国早期青铜铸造工艺的殷代司母戊大鼎，它的制作材料就是一种铜一一锡

合金。青铜是人类最早使用的合金，我国生产和使用青铜器的历史至今已有三千多年了。

合金的种类很多，除青铜、黄铜（铜、锌合金）等铜的合金外，我们还经常接触到铁合金、

铝合金、钛合金等。譬如，为了适合飞机不同部分的要求，也需要设计具有特殊性质的合金一

—用铝合金制造的飞机外壳强度大、质量轻、抗腐蚀；用钛合金制造的起落架更为牢固，能支

撑巨大的重量。科学家们还开发出具有无声、记忆和低温超导等功能的新型合金材料。

第2节金属的化学性质

1、金属的化学性质

由于金属元素的原子的最外层电子数通常小于4,所以金属有类似的化学性质。

（1）与氧气反应

大多数金属都能与氧气发生反应，但反应的难易程度是不同的。如铝、镁常温下就能和氧

气反应，而铁、铜在高温时能与氧气反应，金在高温时也不与氧气发生反应。这体现了金属活

动性的不同：活动性越强的，越易与氧气反应；活动性越弱的，就越难反应，反应要求的条件

就越高。

（2）与酸反应

某些活泼金属能与酸反应，生成盐和氢气。如：

Mg+2HCl=MgCl2+H2f

Zn+2HCl=ZnCl2+H2t

Fe+2HCl=FeCl2+H21

知识回顾：这里指的盐不是食盐，而是化合物中的一类物质，是由金属元素和酸根组成的

化合物如

金属元素酸根盐（化学式）

KClKC1

Naco；Na2cO3

Baso；BaSOI

AgNO；AgNO,

注意：该性质对金属和酸的要求。

a.对金属的要求：并不是所有的金属都能与酸发生反应，只有那些在金属活动性顺序中排

在氢前面的金属才能和酸发生发怒应，生成氢气。

b、对酸的要求：这里所指的酸并不是所有的酸，主要是指盐酸和稀硫酸。其他的常见的

酸不发生此种反应的原因：

酸不生成氢气的原因

碳酸常温下易分解，不稳定

浓硫酸具有氧化性，和金属反应时不能生成氢气，而生成其他的物质

硝酸浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性，和金属反应时不能生成氢气

（3）仅属于盐溶液反应

金属能与化合物（盐）的溶液发生反应，生成另一种金属和另一种化合物（盐）的溶液。

如：Cu+AgNO3=2Ag+Cu（N0：（）2

Fe+CuS04=Cu+FeSOq

注意：该性质对金属和盐（化合物）溶液的要求。

a.金属：单质金属要比盐中的金属活泼。

b.盐：必须可溶于水。

c、K、Ca、Na除外。(选学)

由于K、Ca、Na的活泼性较强，若将它们放到某溶液中，它们会首先和水发生反应，而不

能将盐中的金属置换出来。

2、金属的活动性顺序

不同金属的活泼程度是不同的，经过很多实验，科学家归纳和总结出了常见金属在溶液中

的活动性顺序。

(1)金属的活动性顺序

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu

金属的活动性由强到弱

(2)对顺序的说明

金属的位置越靠前，它的活动性就越强，越易发生反应；位置越靠后的金属，化学性质就

越稳定，不易反应。排在前面的金属的活动性要比排在后面的金属活泼。

金属的活动性顺序中之所以有氢(非金属)是因为氢原子最外层只有一个电子，化学性质

有些类似金属元素。排在氢前面的金属都比氢活泼，在和酸的反应中，可将酸中的氢置换出来。

在金属活动性顺序中，位置在前的金属可以把位于其后的金属从它们化合物的溶液中置换

出来。

3、置换反应

(1)定义：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物的反应叫做置换

反应.

(2)要点

①和化合反应、分解反应一样，置换反应属于基本反应类型。

②判断要点：反应物、生成物均有两种，且均为一种单质和一种化合物。

(3)表示式：A+BC=B+AC

4、金属活动性顺序的应用：判断某些置换反应能否发生

(1)判断：金属与酸能否反应

①金属是否是在氢以前；

②酸是否是盐酸或稀硫酸(通常不注明浓硫酸的都是稀硫酸)

(2)判断金属与盐溶能否反应

①单质金属是否排在盐中金属的前面：

②盐是否可溶于水

注意：初中化学里，金属活动性顺序主要用来判断:

金属的化

学性质反应规律举例说明

2Mg+02=2Mg0

1.金属与在金属活动性顺序中，排在氢前面4AI+302=2Al203大多数金属都能与氧气发生

氧气的反的金属容易与氧气反应，排在氢后反应。但反应的难易和剧烈

3Fe+2O2高温Fe30i

应面的金属不容易与氧气反应。程度是不同的。

2CU+O2高温2CuO

Zn+H2S01=ZnS01+H21⑴金属K、Ca、Na除外。

2.金属与在金属活动性顺序中，排在氢前面2Al+3H2S04=Al2(S04)3+3H21（为什么?）

酸发生的的金属可以和稀酸反应生成氢气，Mg+2HCl=MgCl2+H2f（2）酸不能用浓硫酸或硝酸。

置换反应排在氢后面的金属则不发生反应。Fe+2HCl=FeCl2+H21（为什么?）

3.金属与⑴金属K、Ca、Na除外。

盐溶液发在金属活动性顺序中，排在前面的

2A1+3CUSO4=A12(SO4)3+3CU（为什么?）

生的置换单质金属可以将排在后面的金属Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag（2）盐一般应是可溶性的盐。

反应离子从盐溶液中置换出来。Fe+CuSOt=FeSO,+Cu侬盐例外）

5、铝具有良好的抗腐蚀性能的原因

铝在常温下就能和空气中的氧气发生反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝

进一步被氧化。

6、铁的不同的化合价和颜色

铁有+2和+3两种化合价，在不同的情况下，反应产物中，铁元素的化合价是不同的。

在置换反应中，反应前是单质铁，反应后的产物中，铁元素的化合价为+2价，也就是“亚铁”，即通

过金属铁与酸反应，只能生成FeCL或FeSO：,不能生成-3价铁的产物卜'eCi或卜3（S0J3