初中化学九年级：金属与金属矿物知识清单

初中化学九年级：金属与金属矿物知识清单一、金属材料概览【基础】【高频考点】（一）金属材料的分类金属材料包括纯金属和合金两大类。合金是指在金属中加热熔合某些金属或非金属而制得的具有金属特性的物质5。生铁和钢是铁的两种常见合金，它们的区别主要在于含碳量不同，生铁的含碳量为2%—4.3%，钢的含碳量为0.03%—2%45。需要注意的是，合金属于混合物，不是合成材料，也不是纯净物2。常见的金属材料如青铜（铜锡合金）、黄铜（铜锌合金）、白铜（铜镍合金）等，在生产和生活中有着广泛应用2。（二）金属的物理性质与用途对应关系【重要】【高频考点】金属具有一些共同的物理性质，如常温下大多数为固体（汞除外）、有金属光泽、具有良好的导电性、导热性和延展性等7。物质的性质决定了其用途，这是中考化学的经典考向。1.导电性：铜和铝具有良好的导电性，常被用作电线、电缆的导线2。虽然银的导电性优于铜，但由于价格昂贵，一般不用于普通导线7。2.导热性：铁具有良好的导热性，因此常用于制作炊具，如铁锅27。3.延展性：金属能够被锻打成型，利用了其延展性。例如，铁可以被锻打成薄片2；可以被制成极薄的面罩，说明其具有良好的延展性5。4.熔点：钨是熔点最高的金属，这一性质使其适合用作灯泡的灯丝57。而锡的熔点较低，不适合用于高温环境。5.其他“金属之最”：地壳中含量最高的金属元素是铝；人体中含量最高的金属元素是钙；目前世界上年产量最高的金属是铁；导电、导热性最好的金属是银；硬度最高的金属是铬；熔点最低的金属是汞5。（三）合金的特性【难点】【热点】合金的性能与组成它的纯金属相比，通常会发生显著变化。这是考试中的重点和难点，常常结合生产生活实际进行考查。1.硬度增大：合金的硬度一般大于其组成中纯金属的硬度。例如，黄铜（铜锌合金）的硬度比纯铜和纯锌都大2。2.熔点降低：多数合金的熔点低于其组成中纯金属的熔点。例如，焊接金属时常用的焊锡（锡铅合金），其熔点就低于纯锡和纯铅24。这一特性使得合金更易于加工成型。3.抗腐蚀性增强：许多合金的抗腐蚀能力比纯金属更强。例如，不锈钢就比纯铁更耐腐蚀2；钛合金具有优异的抗腐蚀性，被广泛应用于航空航天、船舶制造等领域57。二、金属的化学性质【核心】【重中之重】（一）金属与氧气的反应【基础】【高频考点】大多数金属都能与氧气发生反应，但反应的难易和剧烈程度与金属的活动性有关。1.铝（Al）：铝的化学性质很活泼，在常温下就能与空气中的氧气反应，生成一层致密而坚固的氧化铝（Al2O3）薄膜。这层薄膜能够阻止内部的铝进一步被氧化，从而使铝制品具有很好的抗腐蚀性能145。化学方程式为：4Al+3O2=2Al2O3。2.铁（Fe）：纯铁在常温下不与干燥空气中的氧气反应，但在潮湿空气中易生锈。铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的四氧化三铁（Fe3O4）固体4。化学方程式为：3Fe+2O2点燃Fe3O4。3.铜（Cu）：铜在常温下不与氧气反应，但在加热条件下能与氧气反应，生成黑色的氧化铜（CuO）4。化学方程式为：2Cu+O2△2CuO。4.镁（Mg）：镁在空气中可以燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体氧化镁（MgO）5。5.金（Au）：即使在高温下也不与氧气反应，即“真金不怕火炼”10。（二）金属与酸的反应【重要】【高频考点】位于金属活动性顺序中氢（H）前面的金属能与稀盐酸（HCl）或稀硫酸（H2SO4）反应，生成盐和氢气。反应速率越快，金属活动性越强。1.镁（Mg）：反应剧烈，产生大量气泡，溶液仍为无色5。Mg+2HCl=MgCl2+H2↑Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑2.锌（Zn）：反应比较剧烈，产生较多气泡，溶液仍为无色。实验室常用锌粒和稀硫酸反应制取氢气5。Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑3.铁（Fe）：反应缓慢，产生气泡，溶液由无色逐渐变为浅绿色（Fe2+的颜色）45。Fe+2HCl=FeCl2+H2↑Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑【★易错点】铁与酸或盐溶液发生置换反应时，生成的是+2价的亚铁化合物，而不是+3价的铁化合物2。4.铜（Cu）：位于氢之后，不能与稀盐酸或稀硫酸反应4。（三）金属与盐溶液的反应【重要】【高频考点】位于金属活动性顺序表前面的金属，可以将位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。1.铁与硫酸铜溶液反应：铁的表面覆盖一层红色的物质（铜），溶液由蓝色逐渐变为浅绿色7。化学方程式为：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。该反应是湿法冶金的原理，也证明了铁的活动性强于铜。2.铝与硫酸铜溶液反应：铝表面有红色物质析出，溶液由蓝色变为无色5。化学方程式为：2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu。3.铜与硝酸银溶液反应：铜表面有银白色物质析出，溶液由无色变为蓝色5。化学方程式为：Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag。该反应证明了铜的活动性强于银。三、金属活动性顺序及其应用【核心素养】【难点】（一）金属活动性顺序表【基础】KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属活动性由强逐渐减弱（二）金属活动性顺序的应用【必考】【解题关键】金属活动性顺序是判断金属与酸、金属与盐溶液能否反应的重要依据，也是解决有关金属与混合盐溶液反应问题的基础。1.判断金属与酸能否反应：在金属活动性顺序中，位于氢之前的金属能与酸（盐酸、稀硫酸）反应生成氢气，位于氢之后的金属则不能5。2.判断金属与盐溶液能否反应：在金属活动性顺序中，位于前面的金属（K、Ca、Na除外）能把位于后面的金属从它们的盐溶液里置换出来5。例如，Zn能把Cu从CuSO4溶液中置换出来，但Cu不能把Zn从ZnSO4溶液中置换出来。3.比较金属活动性强弱：可以通过“反应能发生，则反应物金属比生成物金属活泼”的原理来比较金属活动性强弱5。例如，Fe能置换出CuSO4中的Cu，说明Fe比Cu活泼。（三）金属与混合盐溶液反应的解题模型【难点】【拉分题】当一种金属与多种盐的混合溶液反应时，遵循“远距离先置换”或“活动性差异最大先反应”的原则。即金属优先将活动性最弱的金属从其盐溶液中置换出来。1.解题步骤：（1）排序：将金属按活动性由强到弱排序。（2）判断：判断加入的金属能否与每种盐反应。（3）分析反应顺序：如果都能反应，活动性最弱的金属对应的盐先被置换。（4）确定滤液和滤渣成分：根据加入金属的量，判断反应进行的程度，最终确定滤液中的溶质和滤渣中的金属。2.示例：向含有AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入铁粉。金属活动性：Fe>Cu>Ag。铁粉会先与活动性最弱的Ag对应的AgNO3反应：Fe+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag。待AgNO3完全反应后，如果铁粉还有剩余，才会与Cu(NO3)2反应：Fe+Cu(NO3)2=Fe(NO3)2+Cu5。3.【★易错点】K、Ca、Na等非常活泼的金属，与盐溶液反应时，会先与水反应生成碱和氢气，生成的碱再与盐反应，不能直接置换出金属。四、金属矿物与铁的冶炼【重要】【高频考点】（一）常见的金属矿物【基础】地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，除金、银等少数不活泼金属以单质形式存在外，其余都以化合物形式存在310。1.铁矿石：赤铁矿（主要成分Fe2O3）、磁铁矿（主要成分Fe3O4）、菱铁矿（主要成分FeCO3）、黄铁矿（主要成分FeS2）134。2.铜矿石：黄铜矿（主要成分CuFeS2）、辉铜矿（主要成分Cu2S）、赤铜矿（主要成分Cu2O）3。3.铝矿石：铝土矿（主要成分Al2O3）3。（二）铁的冶炼原理【核心】【实验探究】1.原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气45。2.原理：在高温条件下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳（CO）作为还原剂，将铁从铁矿石中还原出来5。主要化学反应：（1）提供热量和还原剂：C+O2高温CO2；CO2+C高温2CO（2）还原铁矿石：Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO23.产物：生铁（主要含铁，还含有碳、硫、磷等杂质）。（三）一氧化碳还原氧化铁的实验【必考】【实验细节】该实验是中考化学的经典实验，考查要点包括实验现象、操作步骤、注意事项及尾气处理。1.实验装置：通常包括CO发生装置、硬质玻璃管（内装红色Fe2O3粉末）、澄清石灰水、尾气处理装置。2.实验现象：硬质玻璃管中红色粉末逐渐变为黑色；试管中澄清石灰水变浑浊；玻璃导管口有蓝色火焰（尾气CO燃烧）145。3.实验步骤（可简记为：通气、点灯、熄灯、停气）：（1）实验开始前，先通入一氧化碳气体，排尽装置内的空气，防止加热时CO与空气混合发生爆炸34。（2）点燃酒精喷灯，加热氧化铁。（3）反应结束后，先熄灭酒精喷灯，继续通入CO直至玻璃管冷却34。目的是防止生成的铁在高温下被空气中的氧气氧化，同时防止液体倒吸。（4）尾气处理：由于CO有毒，不能直接排放到空气中，必须进行点燃或用气球收集起来34。4.【★易错点】关于氧化还原反应的判断：在Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2反应中，Fe2O3失去氧，被还原，是氧化剂；CO得到氧，被氧化，是还原剂4。五、金属资源的保护（一）铁的锈蚀条件【基础】【高频考点】铁生锈是铁与空气中的氧气和水蒸气共同作用发生的一系列复杂的化学反应4。铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，结构疏松，不能阻碍内部的铁继续锈蚀。铁在酸性或盐溶液环境中，生锈速率会加快4。（二）防锈原理与方法【重要】【实际应用】防锈的原理是破坏铁生锈的条件，即隔绝氧气或水。1.物理方法：保持铁制品表面干燥和洁净；在表面涂一层保护膜，如刷油漆、涂油、电镀、烤蓝等45。2.化学方法：改变铁的组成结构，制成合金，如不锈钢4。（三）保护金属资源的途径【基础】【热点】1.防止金属腐蚀。2.回收利用废旧金属。这既能节约金属资源，又能减少环境污染14。3.有计划、合理地开采矿物5。4.寻找金属的代用品5。六、核心实验与探究【综合能力】（一）金属活动性顺序的验证实验设计设计实验验证金属活动性顺序，通常采用“三取中”原则，即取活动性位于中间的单质金属，分别与活动性位于其两端的金属的盐溶液反应；或取位于两端的金属单质，与位于中间的金属的盐溶液反应。例如：验证Fe、Cu、Ag的活动性顺序（已知活动性Fe>Cu>Ag）。方案一：将Fe和Ag分别插入CuSO4溶液中。Fe能置换出Cu，证明Fe>Cu；Ag不能置换出Cu，证明Ag<Cu。从而得出Fe>Cu>Ag5。方案二：将Cu分别插入FeSO4溶液和AgNO3溶液中。Cu不能与FeSO4反应，证明Cu<Fe；Cu能置换出AgNO3中的Ag，证明Cu>Ag。从而得出Fe>Cu>Ag5。（二）关于金属与酸反应的图像分析题【难点】等质量的镁、铝、锌、铁与足量的酸反应，产生氢气的质量由多到少的顺序是：Al>Mg>Fe>Zn14。产生氢气的速率（即金属活动性）由快到慢的顺序是：Mg>Al>Zn>Fe5。解题时需看清横坐标是反应时间还是酸的质量，纵坐标是氢气质量。七、易错考点突破与答题要点【提分关键】（一）【★易错点1】合金的理解合金中至少含有一种金属，但也可以含有非金属，因此合金一定是混合物，不是纯净物。例如，生铁和钢的主要成分是铁，还含有碳等物质，属于混合物2。（二）【★易错点2】铁在置换反应中的化合价铁在稀盐酸、稀硫酸或硫酸铜溶液中发生置换反应时，产物中铁元素显+2价，生成的是亚铁盐，溶液颜色为浅绿色。切勿写成+3价的铁盐25。（三）【★易错点3】CO还原Fe2O3的实验操作顺序牢记