盲校义务教育实验教科书·化学（低视力版）九年级下册第八单元 金属和金属材料 知识清单

盲校义务教育实验教科书·化学（低视力版）九年级下册第八单元金属和金属材料知识清单一、单元概述：承上启下的金属世界【基础】【单元定位】本单元是初中化学课程中“身边的化学物质”主题的核心组成部分，是在学习了空气、氧气、水、碳及其氧化物等具体物质之后，首次系统性地对一类材料——金属进行深入探究。它不仅承接了之前对物质性质、变化规律的初步认识，更为后续学习酸、碱、盐以及复分解反应等核心知识奠定了坚实的基础，在初中化学学习中起着重要的承上启下作用。【热点】【学科价值】金属材料与人类生活、社会发展息息相关，从古代的青铜器、铁器，到现代的不锈钢、形状记忆合金，金属材料的应用贯穿了整个人类文明史。学习本单元，不仅能掌握化学学科的核心知识，更能深刻理解化学对社会进步和人类文明的重要贡献。二、课题1金属材料【基础】本课题主要建立“金属材料”的基本概念，涵盖纯金属与合金，重点在于通过对比，理解物质的性质与用途之间的密切关系。（一）几种重要的金属1.金属的物理共性：【基础】【重要】在常温下，大多数金属为固体（汞除外，汞是常温下唯一呈液态的金属），具有金属光泽，具有良好的导电性、导热性和延展性。这些物理性质决定了金属的广泛应用。例如，利用导电性制作导线（铜、铝），利用导热性制作炊具（铁、铝），利用延展性压成薄片（箔）或拉成细丝。2.金属的特性：【基础】不同的金属在物理性质上也存在很大差异。例如，铁、铝等大多数金属呈银白色，但铜呈紫红色，金呈黄色；铁的密度较大，而铝的密度较小；铁的硬度较大，而钠的质地非常柔软，可以用小刀切割。对于低视力学生，应重点通过触摸（在有安全保障和教师指导下）、听觉（敲击不同金属的声音）、对比密度（掂量相同体积不同金属的质量）等多感官方式，感知金属的特性。【难点】物质的性质决定用途，但这不是唯一的决定因素。还需要综合考虑价格、资源、美观、回收利用以及对环境的影响等。例如，银的导电性虽优于铜，但因价格昂贵，电线通常用铜或铝制成。3.常见金属的化学式及名称：【基础】铁（Fe）、铜（Cu）、铝（Al）、镁（Mg）、锌（Zn）、钛（Ti）、金（Au）、银（Ag）、汞（Hg）、钠（Na）、钙（Ca）。（二）合金1.合金的定义：【基础】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征的混合物。强调的是“熔合”和“混合物”，其形成过程是物理变化。2.合金与纯金属的性能差异：【重点】【高频考点】合金的性能优于纯金属，这是本课题的核心。（1）硬度增大：一般情况下，合金的硬度比其组成中纯金属的硬度大。例如，青铜（铜锡合金）比纯铜坚硬；生铁（铁碳合金）比纯铁坚硬。教学中可通过直观的对比实验，让学生亲手触摸或感受刻划的痕迹，建立感性认识。（2）熔点降低：一般情况下，合金的熔点低于其组成中纯金属的熔点。例如，伍德合金（铋、铅、锡、镉的合金）熔点仅为70℃左右，可用于自动灭火设备中的易熔片，而纯锡的熔点高达232℃。这一特性难以直接感知，需通过类比或借助音频、动画等辅助手段理解。（3）抗腐蚀性增强：合金的抗腐蚀能力通常更强。例如，不锈钢（铁铬镍合金）比普通铁制品更耐锈蚀；铝合金比纯铝更耐用。3.常见的合金：【基础】【热点】（1）生铁和钢：均为铁的合金，主要成分都是铁，主要区别在于含碳量不同。生铁（含碳量2%～4.3%）硬度大、脆性大，可用于铸造底座、机床床身等；钢（含碳量0.03%～2%）韧性好、机械性能优良，用途极为广泛，如建筑材料、桥梁、交通工具等。（2）青铜：铜锡合金，是人类最早使用的合金之一，耐腐蚀、硬度大。（3）黄铜：铜锌合金，外观似金，硬度比纯铜大。（4）铝合金：密度小、强度高、耐腐蚀，广泛用于航空航天、建筑门窗等。（5）钛合金：被誉为“21世纪的重要金属”，具有密度小、强度高、耐高温、抗腐蚀性强、与人体相容性好等优异性能，广泛用于航空航天、船舶制造、医疗器械（人造骨骼）等领域。【拓展】形状记忆合金：一种新型功能材料，如镍钛合金，具有形状记忆效应，可应用于卫星天线、牙科矫形丝等。三、课题2金属的化学性质【核心难点】本课题是本单元的重中之重，通过实验探究的方式，揭示金属的化学共性和差异性，并最终归纳出金属活动性顺序这一重要规律。（一）金属与氧气的反应1.反应通式：【基础】金属+氧气→金属氧化物2.不同金属与氧气反应的剧烈程度差异：【重点】（1）镁、铝：在常温下就能与氧气反应，表面生成一层致密的氧化物薄膜（氧化镁MgO、氧化铝Al₂O₃），从而阻止内部的金属进一步被氧化，因此铝具有很好的抗腐蚀性能。镁在空气中点燃，发出耀眼的白光，生成白色固体（氧化镁）。化学方程式：2Mg+O₂＝点燃＝2MgO，4Al+3O₂＝2Al₂O₃。（2）铁、铜：常温下，在干燥的空气中不易与氧气反应，但在潮湿空气中会生锈。在纯氧中，铁剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体（四氧化三铁Fe₃O₄）。铜在加热条件下与氧气反应，表面生成黑色固体（氧化铜CuO）。化学方程式：3Fe+2O₂＝点燃＝Fe₃O₄，2Cu+O₂＝△＝2CuO。（3）金：即使在高温下也不与氧气反应（真金不怕火炼），说明金的化学性质非常稳定。3.结论：【重要】根据金属与氧气反应的难易程度和剧烈程度，可以初步判断金属的活泼性强弱：镁、铝较活泼，铁、铜次之，金最不活泼。（二）金属与酸的反应1.反应通式：【基础】金属+酸→盐+氢气（此反应为置换反应的一种）2.探究实验：金属与稀盐酸/稀硫酸的反应【高频考点】（1）现象与化学方程式：a.镁（Mg）：反应剧烈，产生大量气泡，形成无色溶液。Mg+2HCl＝MgCl₂+H₂↑；Mg+H₂SO₄＝MgSO₄+H₂↑。b.锌（Zn）：反应比较剧烈，产生较多气泡，形成无色溶液。Zn+2HCl＝ZnCl₂+H₂↑；Zn+H₂SO₄＝ZnSO₄+H₂↑。【考点】实验室常用锌与稀硫酸（或稀盐酸）反应制取氢气，因为反应速率适中，便于收集。c.铁（Fe）：反应缓慢，有气泡产生，溶液由无色逐渐变为浅绿色（Fe²⁺离子的颜色）。Fe+2HCl＝FeCl₂+H₂↑；Fe+H₂SO₄＝FeSO₄+H₂↑。【易错点】铁与酸发生置换反应时，生成的是亚铁盐（铁元素显+2价），而非铁盐（+3价）。d.铜（Cu）：不反应，无明显现象。（2）结论：【重要】根据金属与酸（主要是盐酸或稀硫酸）是否能反应以及反应的剧烈程度，可以进一步判断金属的活动性强弱。镁、锌、铁的活动性较强，能与酸反应产生氢气；铜的活动性较弱，不与酸反应产生氢气。活动性顺序：Mg＞Zn＞Fe＞Cu。（三）金属与金属化合物溶液的反应1.反应通式：【基础】金属A+金属B的化合物溶液→金属B+金属A的化合物溶液（此反应也为置换反应）2.探究实验：【难点】（1）铁与硫酸铜溶液：将光亮的铁钉（或铁丝）浸入蓝色的硫酸铜溶液中，一段时间后，观察到铁钉表面出现一层红色的物质（铜），溶液蓝色逐渐变浅，最终变为浅绿色（Fe²⁺）。化学方程式：Fe+CuSO₄＝FeSO₄+Cu。【重要】这个反应是湿法冶铜的原理，也是中国古代对化学的一大贡献。（2）铝与硫酸铜溶液：铝丝表面有红色物质析出，溶液蓝色变浅。2Al+3CuSO₄＝Al₂(SO₄)₃+3Cu。（3）铜与硝酸银溶液：铜丝表面有银白色物质析出，溶液由无色逐渐变为蓝色。Cu+2AgNO₃＝Cu(NO₃)₂+2Ag。（4）铜与硫酸铝溶液：不反应，无明显现象。3.结论：【核心】活动性强的金属能把活动性弱的金属从它的化合物溶液中置换出来。（四）金属活动性顺序1.金属活动性顺序表：【核心必背】【高频考点】KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu———————————————————————————————→金属活动性由强逐渐减弱2.金属活动性顺序的意义和应用：【解题步骤】（1）判断金属与酸的反应：在金属活动性顺序中，位于氢（H）前面的金属可以置换出盐酸、稀硫酸中的氢，生成氢气；位于氢后面的金属不能与酸反应生成氢气。【易错点】这里的酸主要指非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸），浓硫酸和硝酸（具有强氧化性）与金属反应一般不生成氢气。（2）判断金属与盐溶液的反应：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。【难点/易错点】“K、Ca、Na除外”是因为它们太活泼，会先与水发生反应，而不是与盐发生置换。例如，将钠放入硫酸铜溶液中，钠先与水剧烈反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀，无法置换出铜。（3）判断金属活动性的强弱：位置越靠前，金属活动性越强。3.置换反应：【基础】由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。其形式可表示为：A+BC→AC+B。本课题中涉及的金属与酸、金属与盐溶液的反应均属于置换反应。【辨析】置换反应是化学反应的基本类型之一，区别于化合反应（多变一）、分解反应（一变多）和复分解反应（化合物交换成分）。（五）金属活动性顺序的探究与验证【常见题型】1.设计实验方案验证金属活动性顺序：通常采用“两盐夹一金”或“两金夹一盐”的方法。（1）“两盐夹一金”：选取活动性居中的金属单质，和另外两种金属的盐溶液。例如，验证Fe、Cu、Ag的活动性顺序，可用Cu丝分别插入FeSO₄溶液和AgNO₃溶液中。Cu不能置换出Fe，但能置换出Ag，说明活动性Fe＞Cu＞Ag。（2）“两金夹一盐”：选取活动性最强和最弱的金属单质，和活动性居中的金属的盐溶液。例如，验证Fe、Cu、Ag的活动性顺序，可用Fe丝和Ag丝分别插入CuSO₄溶液中。Fe能置换出Cu，Ag不能置换出Cu，说明活动性Fe＞Cu＞Ag。四、课题3金属资源的利用和保护【基础】【社会责任】本课题将化学知识与社会、环境问题紧密联系，重点学习铁的冶炼和金属锈蚀的条件及防护，树立资源保护意识。（一）金属资源概况1.地球上的金属资源：【基础】少数不活泼的金属（如金、银、铂）以单质形式存在，其余大多数金属（如铁、铝、铜等）在自然界中以化合物形式存在，即矿物。2.常见的矿石：【基础】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）。铜矿石：黄铜矿（主要成分CuFeS₂）、辉铜矿（主要成分Cu₂S）。铝矿石：铝土矿（主要成分Al₂O₃）。对于低视力学生，可通过触摸矿石标本，感受其硬度、形状等物理特性。（二）铁的冶炼1.原料：【基础】铁矿石、焦炭、石灰石、空气。2.主要设备：高炉。3.反应原理：【重点】【高频考点】在高温条件下，利用还原剂（主要是CO）将铁从它的氧化物中还原出来。（1）生成还原剂：C+O₂＝高温＝CO₂，CO₂+C＝高温＝2CO。（2）还原铁矿石（以赤铁矿为例）：3CO+Fe₂O₃＝高温＝2Fe+3CO₂。（3）除去脉石（造渣反应）：CaCO₃＝高温＝CaO+CO₂↑，CaO+SiO₂＝高温＝CaSiO₃（硅酸钙，炉渣）。4.产物：【易错点】高炉炼出来的铁是生铁，为含碳量较高的铁合金，并非纯铁。5.含杂质物质的化学方程式的计算：【难点】【高频考点】（1）解题原则：化学方程式表示的是纯净物之间的质量关系，因此必须将不纯物质的质量换算成纯净物的质量，才能代入方程式进行计算。（2）换算公式：【解题步骤】纯净物质量=不纯物质量×该纯净物的质量分数（纯度）。纯度=(纯净物质量/不纯物质量)×100%。（3）计算步骤：【解题步骤】①设未知量；②写出正确的化学方程式；③找出相关物质的纯净物质量比；④将纯净物的实际质量（需换算）代入比例式；⑤求解；⑥简明地写出答案。注意最后要检查题目所求的是纯净物质量还是含杂质物质的质量。（三）金属的腐蚀和防护1.铁制品锈蚀的条件：【核心】【高频考点】铁与空气中的氧气和水蒸气共同作用的结果（铁锈的主要成分是Fe₂O₃·xH₂O）。【难点】注意，铁生锈是缓慢氧化，需要水、氧气同时存在，缺一不可。仅有水或仅有氧气，铁不易生锈。食盐等物质能加速铁的锈蚀。2.铁锈的特点：【基础】疏松多孔，不能阻碍内部的铁继续与氧气和水接触，因此铁制品一旦生锈，若不及时除去，会越锈越严重，直至完全被腐蚀。3.防止铁生锈的原理：【解题步骤】①隔绝氧气；②隔绝水；③同时改变铁的结构或性质（如制成合金）。4.防锈措施：【基础】【热点】（1）改善金属的本质：在铁中加入铬、镍等制成不锈钢，形成合金。（2）覆盖保护层：刷油漆（如汽车、栏杆）、涂油（如机械零件）、电镀（镀一层耐腐蚀的金属如铬、锌）、烤蓝（在表面形成致密的氧化膜）、搪瓷等。（3）保持表面洁净干燥：擦干铁制品。（4）牺牲阳极的阴极保护法（电化学保护）：在钢铁船壳上镶嵌锌块，锌比铁活泼，首先被腐蚀，从而保护了铁。此原理在盲校可作为拓展知识，用类比方式讲解。（四）金属资源保护1.保护金属资源的有效途径：【重要】【社会价值】（1）防止金属腐蚀：通过有效的防护措施延长金属制品的使用寿命。（2）废旧金属的回收利用：回收利用废金属，既可以节约大量的能源和矿石资源，又可以减少对环境的污染（如废弃电池中的汞、镉等重金属会污染土壤和水源）。（3）有计划、合理地开采矿物：严禁乱采滥挖。（4）寻找金属的代用品：如用塑料、陶瓷等非金属材料代替部分金属材料。五、本单元核心思想方法与跨学科视野1.分类思想：将物质分为金属和非金属，将金属材料分为纯金属和合金，将化学反应分为化合、分解、置换等类型，有助于系统化地认识物质世界。2.对比思想：本单元大量运用对比方法，如对比纯金属与合金的性能、对比不同金属与酸反应的剧烈程度、对比铁生锈的条件等，通过对比揭示事物的本质和规律。3.性质与用途的关