专题05 金属及金属材料的利用

专题五金属及金属材料的利用

【复习目标】

1、了解常见金属的物理特征，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系；

2、认识合金概念，知道生铁和钢等重要合金，了解合金的优点。

3、了解炼铁的原理，认识工业炼铁、炼钢的方法；

4、了解金属锈蚀的条件和防此金属锈蚀的简单方法。

【命题解读】

I、金属材料可分为纯金属和合金，常以选择题、填空题的形式进行考查，考查的命题点有：金属材料的性

质及其用途判断、金属材料的判断等，常以文字或图文的形式出现。

2、金属的锈蚀与防护常以选择题、填空题的形式考查，考查的命题点有：金属锈蚀条件、金属的防护措施

等。常以文字或图文的形式出现。

3、铁的冶炼常以选择题、实验题的形式考查，考查的命题点有：反应化学方程式、实验现象、实验步骤和

实验注意事项等。常以图文的形式出现。

【考点梳理】

考点1：金属材料

1、金属材料：包括纯金属以及它们的合金两类。

（1）常温下一般为固态（汞为液态），有金属光泽；

（2）密度和硬度较大,熔沸点较高;

金属的物理性质（3）大多数呈银白色（铜为紫红色,金为黄色）；

（4）有良好的昱热性、导电性、延展性。

（1）铝：地壳中含量最多的金属元素；

（2）钙：人体中含量最多的金属元素；

（3）铁：目前世界年产量最多的金属（铁＞铝＞铜）；

（4）导电、导热性最好的金属（银,铜＞金＞铝）；

金属之最

（5）铝：硬度最高的金属；

（6）鹤：熔点最高的金属：

（7）丞：熔点最低的金属。

考点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。

定义注意事项：①合金是金属与金属或金属与非金属的混合物；②金属在熔合了其它金属和非金属

后，不仅组成上发生了变化，其内部组成结构也发生了改变，从而引起性质的变化。

合金特点一般说来，合金的塔瓦比各成分低，硬度比各成分大，推鹿蚀性能更好。

（1）铁的合金：生铁（含碳量2%〜4.3%）和钢（含碳量0.03%〜2%）,区别：含碳量不同。

（2）铜合金：M：铜、锌的合金；WB：铜、锡的合金，它人类使用最早的合金。

（3）钛合金:被认为是21世纪的重要金属材料，优点：I、熔点高、密度小；II、可塑性好、

举例易于加工、机械性能好；01、抗腐蚀性能好；用途：广泛用于喷气式发动机、飞机机身、人造

卫星外壳、火箭壳体、医学补形、人造骨、海水淡化设备、海轮、舰艇的外壳等。

（4）铝合金:铝中加入镁、铜、锌等形成合金。广泛应用于制造飞机、舰艇和载重汽车等。

考点3：金属矿物及铁的冶炼

（一）金属矿物

（1）、金属在自然界在的存在形式：大部分都以化金物的形式存在，少数很不活泼的金属以单质形式存在,

人类使用最早的金属是金。

（2）、铝十矿（。耍成分是AkOO：钾长石（士耍成分是KAlSisOJ：明耐石（主要成分是kAh（SO4）2（OH）6）：

磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、赤铁矿（主要成分是F0Q3）；菱铁矿（主要成分是FeCCh）;黄铁矿（主要

成分是FeSz）®

（二）铁的冶炼

（1）、有气体的实验，实验前必需对装置进行检查装置气密性。这样操作的目的是防止漏气。

（2）、实验开始时，先通入一氧亿碳,然后再点燃灯的原因是排出空气，防止加热时爆炸。

（3）、实验结束时的操作是“先停止加热,继续通「氧化碳,直到玻璃管迨器”。这样操作的目的是她此

成高温的铁乂被氧化。

（4）该实验的实验现象是硬质玻璃管中红色粉木逐渐变为黑色、试管中的澄清石灰水变浑浊、酒精灯上方

导管口处的气体燃烧，发出淡蓝色火焰。

七*白

（5）相关反应的化学方程式：3CO+FezO3向1m2Fc+CCh、CaSH"+CO.90）式+比0、

2co+。2―点燃1cO?

（6）思考：①、如何判断反应中生成了什么物质：取少量产物于试管中，滴加适量稀盐酸,如有气泡产生

证明含铁粉；或用磁铁吸引。

②、装置中导管末端点燃酒精灯：点燃尾气，防止污染空气。

通电

（7）工业炼铝的原理:2A1。4A1+302T

考点4：金属资源的保护和利用

1、铁的锈蚀

（1）铁生锈的条件是：铁与他、虫接触生成铁锈（铁锈的主要成分：FczOxxHzO）,属于化学变化。钢铁

的的成分和环境的温度、湿度、酸碱度等都是影响钢铁锈蚀的因素。

（2）防止铁制品生锈的措施：①保持铁制品表面的清洁、干燥;②表面涂保护膜（涂油、刷逐、电镀、炒

蓬等）；③制成不锈钢；

（3）铁锈很琉松，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被锈蚀。因而铁锈应

及时除去。

（4）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。

2、保护金属资源途径：

①防止金属腐蚀;②回收利用废旧金属,加强垃圾分类处理；③合理开采矿物；④寻找金属的代用品

【解题方法指导】

1、金属材料

熟记和理解合金与合金的性质、常见金属的特性及其应用等相关知识是解答此类题目的关健。

2、金属冶炼

能熟练书写一氧化碳和氧化铁、二氧化碳与氢氧化钙反应的化学方程式，熟记实验现象，会分析一氧化碳“早

出晚归“，酒精喷灯“迟到早退'’的原因、了解实验装置以及装置的改进等是解答此类题目的关键。

【题型典例聚焦】

题型一金属材料

【经典例题】【2021江苏扬州】金可制成金箔，拉成金丝，说明金具有良好的（）

A.导电性B.延展性C.导热性D.抗腐蚀性

【答案】B

【解析】金子被压成薄薄的金箔、被拉成几十上百倍长度的金丝，这些都表明金具有良好的延展性。故选Bo

【方法技巧】熟练记忆金属的有关物理性质和用途以及金属之最，即可解答此类题目。

【经典例题】【2021湖南长沙】今年3月，三星堆遗址新出土重要文物500多件，其中有高2.62米的青铜

大立人、高3.95米的青铜神树、由金箔包裹的权杖、重约286g的黄金面具以及玉石器和象牙等。

（1）黄金属于材料（填“金属”或“合成”）。

（2）与纯铜相比，青铜的优良性能有（写一种即可）。

【答案】（1）金属；（2）硬度大等。

【解答】（1）黄金属于纯金属，属于金属材料。

（2）与纯铜相比，青铜的优良性能有硬度大、强度高、熔点低等。

【方法技巧】掌握合金的的定义、例子以及优点，具体分析题目即可。

【经典例题】【2021四川眉山】北斗系统的全面建成彰显了中国航天的力量。在航天科技中运用了大量金

属材料，卜列有关金属材料的说法正确的是（）

A.纯金属的硬度•般比它们组成合金的硬度更高

B.钛和钛合金被广泛应用于火箭、导弹等

C.金属单质在常温下都是固体

D.合金中一定只含金属元素

【答案】B

【解析】A、合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大，选项说法不正确；

B、钛和钛合金具有熔点高，密度小、可塑性好，易于加工和机械性能好等优良性能，被广泛应用于火箭、

导弹等，选项说法正确：

C、大多数金属单质在常温下都是固体，但汞是液体，选项说法不正确；

D、合金是指在一种金属中加热熔合其它金属或非金属而形成的具有金属特性的物质，合金中不一定只含金

属元素，可能含有非金属元素，选项说法不正确。

故选B。

【方法技巧】本题难度不大，掌握铁锈蚀的条件、防止铁制品生锈的原理（隔绝氧气和水）与措施是正确

解答本题的关键。

【趁热打铁】

1、【2020江苏南京】下列金属中，熔点最高的是（）

A.铜B.zkC.铐D.铝

【答案】c

【解析】鸨是熔点最高的金属。故选C。

2、【2020辽宁营口】夏天防雷电，远离金属。这是因为金属具有（）

A.导电性B.导热性C.延展性D.光泽

【答案】A

【解析】金属的共性为导电性、导热性、延展性、具有金属光泽等。夏天防雷电，远离金属，这是国为金

属具有导电性；故答案选择A。

3、［2021贵州黔东南】2.2021年3月20日，在成都举行的“考古中国”重大项目工作进展会上通报，三星堆

遗址新发现6座三星堆文化“祭祀坑”，出土了青铜面具、青铜神树、瓷器等重要文物，其中青铜是人类最早

使用的铜、锡合金。下列有关这些文物的说法中，个无聊的是（）

A.青铜耐腐蚀

B.青铜属于纯净物

C.青铜属于金属材料

D.瓷器属于无机非金属材料

【答案】B

【解析】A、青铜表面有一层致密的氧化膜很难通过空气中二氧化碳和水蒸气，因此青铜耐腐蚀，故选项正

确；

B、由青铜的成分可知青铜是铜锡的合金，所以是混物，故选项不正确：

C、金属材料包括金属单质与金合金，青铜属于金合金，所以是金属材料，故选项正确，

D、瓷器属于无机非金属材料，故选项正确。

故选：

4、【2021江苏连云港】2021年5月15日“祝融号”火星车成功着陆。该车使用了新型镁锂合金，下列说法

正确的是（）

A.镁锂合金属于金属材料

B.锂属于非金属元素

C.镁是地壳中含量最高的金属元素

D.铁锂合金的硬度比铁的小

【答案】A

【答案】A、金属材料包括纯金属以及它们的合金，镁锂合金属于金属材料，故选项说法正确。

B、锂带“专”字旁，属于金属元素，故选项说法错误。

C、地壳含量较多的元素（前四种）按含量从高到低的排序为：氧、硅、铝、铁，其中含量最多的金属元素

是铝元素，故选项说法错误。

D、合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大，镁锂合金的硬度比镁的大，故选项说法错误。故选：Ao

5、12（）21湖南邵阳】2021年5月29日，“天舟二号'’的成功发射彰显了中国航天的力量，在航天科技中会

用到大量金属材料。下列有关金属材料的说法错误的是（）

A.黄铜的硬度比纯铜的大

B.生铁的含碳量比钢的高

C.生锈的铁制品没有收价值

D.铝合金被广泛用于火箭、飞机、轮船等制造业

【答案】C

【解析】A.一般合金的硬度大于其组成中纯金属硬度，所以黄铜的硬度比纯铜的大，选项说法正确；

B.生铁和钢都是铁合金，生铁的含碳量为2%-4.3%,钢的含碳量为0.03%-2%,选项说法正确；

C.生锈的铁制品重新回收利用既能节约金属资源，又能减少环境污染，选项说法错误；

D.铝合金的强度大、质轻、抗腐蚀性强，常被广泛用于火箭、飞机、轮船等制造业，选项说法正确。

故选：Co

6、【2021辽宁朝阳】金属材料在日常生活、工农业生产中有广泛应用，结合所学知识回答下列问题：

（1）铜块能制成铜丝是利用了铜的性。

（2）青铜是人类最早使用的铜锡合金，下列说法不正确的是（填字母序号）。

A.吉铜属于金属材料

B.铜的硬度比青铜大

C.青铜耐腐蚀

【答案】（1）延展（2）B

【解析】（1）铜有良好的延展性可抽成丝，故答案：延展；

（2）A、金属材料包括合金和纯金属，青铜是铜的一种合金属亍金属材料，A正确；

B、合金的性能比组成它的金属好，青铜比纯铜的硬度大，B不正确：

C、青铜是合金更耐腐蚀，C正确；

故选B；

7、【2020山东青岛】近年来，我国高铁飞速发展，已成为世界二唯一高铁成网运行的国家。请回答下列问

题。

（1）制造高铁列车使用了多种材料。下列高铁列车的部件中，其主要材料属于金属材料的是（选填

字母序号）。

A、玻璃车窗B、镁铝合金车体C、塑料小桌板D、涤纶座套

（2）高铁电路多用铜质导线，这是利用了铜的延展性和性。

（3）高铁刹车片由合金锻钢制作，时速300公里以上的列车紧急制动时，轮毂盘面和刹车片的温度瞬间达

到700C以上，合金锻钢应该具备耐磨和等特性。

【答案】（1）.B；（2）.导电；（3）.耐高温；

【蟀析】（1）A、玻璃车窗，属于无机非金属材料，不符合题意；

B、镁铝合金车体，是金属材料，符合题意；

C、塑料小桌板，是合成材料，不符合题意：

D、涤纶座套，是合成材料，不符合题意。故选B。

（2）高铁电路多用铜质导线，这是利用了铜的延展性和导电性：

（3）列车紧急制动时，轮毂盘面和刹车片的温度瞬间达到700C以匕合金锻钢应该具备耐磨和耐高温等

特性；

题型二金属的锈蚀

【经典例题】【2021江苏苏州】利用铁粉、炭粉、氯化钠进行快的锈蚀实验（装置如图所示，装置气密性

良好）。实验Imin后温度计读数上升，8min后打开止水夹，水倒吸入锥形瓶。实验数据如下表：

实验前的体积实验后的体积

锥形瓶内空气（含导管内空气）烧杯内水烧杯内剩余水

246.0mL100.0mL51.5mL

下列说法不合理的是（)

温度计

浸润NaCl

溶液的滤纸

（混有铁

粉、炭粉的

混合物）

A.铁的锈蚀是放热反应

B.使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀

C.此实验能推断出铁的锈蚀需要水的参与

D.计算得出空气中氧气的含量约为19.7%

【答案】C

【解答】A、铁的锈蚀是放热反应正确，正确但不符合题意，故选项错误；

B、使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀正确，正确但不符合题意，故选项错误；

C、此实验能推断出铁的锈蚀需要水的参与错误，因为没有用控制变量法证明需要水，错误符合题意，故选

项正确；

D、计算得出空气中氧气的含量=°疝-515nL*ioo%E9.7%,正确但不符合题意，故选项错误；

246.0mL

故选：Co

【方法技巧】本题难度不大，掌握铁锈蚀的条件（铁与氧气、水同时接触）是正确解答本题的关键。

本题将铁生锈与测定氧气在空气中的体积分数结合，属于实验方法和过程的探究。这类探究实验中要注意

以下几点：①装置的严密性②所用药品的量③生成物的状态④读数时要冷却到原温度等。要具体问题具体

分析，根据设计的步骤中不同的现象去思考，从而得出正确的结论。

【趁热打铁】

1、【2020重庆卷】空气中含①N?②6③稀有气体④水蒸气等成分，其中与钢铁生锈有关的是（）

A.①@B.②④C.③④D.①④

【答案】B

【解析】铁生锈的原因是和空气中的水和氧气接触反应而生锈，所以正确答案选B

2、【2020江苏扬州】研究金属的冶炼和腐蚀对于合理生产和使用金属有着重要意义。下列说法不正确的是

)

A.炼铁是将铁的化合物转化为铁单质的过程

B.炼铁时，固体原料从高炉下方加入，空气从上方通入

C.铁被腐蚀时发生了铁单质转化为铁的化合物的反应

D.洗净铁制品表面的油膜能有效防止其腐蚀

【答案】B

【解析】人、炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁反应，将铁的化合物转化为铁单质的过程，故正确；

B、炼铁时，固体原料从高炉上方加入，热空气从下方通入，故错误；

C、铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中氧气、水蒸气等发生化学反应的过程，即铁单质转化为铁的化

合物，故正确；

D、阻止铁与氧气、水等接触就能有效防止铁制品锈蚀，则洗净铁制品表面的油膜能有效防止其腐蚀，故正

确。

故选B

3、【2021辽宁本溪葫芦岛】金属资源在生产生活中应用十分广泛。请回答下列问题。

（1）“共享单车”方便市民出行，颇受人们的喜爱。

yb.塑料把手

飞日.铝合金\

、支架＞

馔。&钢；捱条O已篇圈

①如图所示，单车上标示出的部件中由金属材料制成的是（填字母序号）。

②为防止钢链条生锈可采取的措施是。

③废旧单车中金属部件回收再利用的意义是（写一点即可）。

【答案】（1）①.ade②.涂油（合理即可）③.节约金属资源（或减少环境污染，合理即可）

【解析】（1）①a、铝合金属于金属材料；b、塑料属于合成材料；c、合成橡胶属于合成材料；d、钢属于

金属材料；。、不锈钢属于金属材料，故填：ade；

②铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，为防止钢链条生锈可以隔绝氧气和水，如涂油；

③废旧单车中金属部件回收再利用的意义是节约金属资源，减少环境污染；

4、【2020本溪、辽阳、葫芦岛】铁及其合金在生产生活中有着广泛的应用。

（1）近年来，我国高铁建设促进了经济、社会的快速发展。制造铁轨的材料是铁合金，与纯铁相比较，铁

合金具有（答一点）的优良性能。

（2）工业上可用稀盐酸除去铁锈，该反应的化学方程式为

（3）为了防止家中常用的铁锅生锈，你的做法是。除防止金属腐蚀外，请再写出一条保护

金属资源的有效途径_________________________________________________o

【答案】（1）.硬度大（或耐腐蚀）；（2）.Fe2O3+6HCI=2FeCh-3H2。：⑶.洗净擦干；回收利用废旧金属

（或有计划、合理开采矿物或寻找金属的代用品）

【解析】（I）铁合金与纯铁相比硬度更大，故填：硬度大。

（2）铁锈主要成分是氧化铁，和糅盐酸反应生成氯化铁和水，化学方程式为Fe2O3+6HCI=2FeCI3+3H2O,

故填：Fe2O3+6HC1=2FeCh+3H2O。

（3）铁生锈需要氧气和水共同作用，为了防止家中常用的铁锅生锈，可以把铁锅洗净擦干，除防止金属腐

蚀外，还可回收利用废旧金属，来保护金属资源，故填：洗净擦干；回收利用废旧金属。

题型三金属的冶炼

【经典例题】【2021四川广安】利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是（）

COa

f尾气处理

A.反应前后Fe元素的化合价由+2价变为0价

B.充分加热，a处固体由黑色变为红色

C.b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2

D.可用水吸收尾气中的CO

【答案】C

【解答】A、氧化铁中铁元素化合价是+3,反应后铁中铁元素化合价是0,该选项说法不正确；

B、氧化铁是红棕色固体，铁是黑色固体，充分加热，a处固体由红棕色变黑色，该选项说法天正确;

C、b处可以用澄清石灰水检验生成的CO?，该选项说法正确；

D、一氧化碳难溶于水，不能用水吸收一氧化碳，该选项说法不正确。

故选：Co

【方法技巧】本题通过一氧化碳还原氧化铁考查常见物质的性质，增加了学生分析问题的思维跨度，强调

了学生整合知识的能力。

【趁热打铁】

1、【2021湖南益阳】“中国高铁，世界第一"。高铁列车车体材料使用了含银不锈钢，工业上火法炼银的原

高温

理之一是:C+2NiO^2Ni+CO2九下列说法正确的是（)

A.含银不锈钢的硬度小于纯铁

B.火法炼银中无污染环境的气体产生

C.含锲不锈钢属于一种铁合金

D.火法炼锲的反应中Ni元素化合价升高了

【答案】C

【解析】A、一般合金的硬度大于其组成中纯金属的硬度，所以含银不锈钢的硬度大于纯铁，故A错误；

B、由反应物的种类以及质量守恒定律可知，火法炼锲中可能会产生污染环境的一氧化碳气体，故B错误;

C、含银不锈钢属于一种铁合金，故C正确；

D、NiO中，银元素显+2价，Ni是一种单质，其中锲元素的化合价为零，银元素化合价降低，故D错误。

故选C。

2、【2020湖南邵阳】下图是实验室模拟工业炼铁的实验装置图，下列说法不正确的是（）

A.B处玻璃管内发生的化学反应是氧化还原反应，还原剂是CO

B.在点燃酒精喷灯前，应先通入CO气体排尽装置中的空气

C.该实验可以观察到B处固体从黑色逐渐变成红色

D.该模拟实验缺少尾气处理装置，会污染空气

【答案】C

【解析】A、得氧的过程是氧化反应，失氧的过程是还原反应，B处玻璃管内发生的化学反应是氧化铁和一

氧化碳反应生成铁和二氧化碳，是氧化还原反应，还原剂是CO,选项正确;

B、CO与空气的混合气体，点燃或加热时可能发生爆炸。在点燃酒精喷灯前，应先通入CO气体排尽装置

中的空气，防止加热事发生爆炸，选项正确；

C、氧化铁是红色固体，铁粉是黑色固体，该实验可以观察到B处固体从红色逐渐变成黑色，选项错误；

D、一氧化