（通用版）2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三章 金屬及其化合物 3.5 歸納拓展 金屬單質(zhì)的共性歸納學(xué)案（含解析）

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1、（通用版）2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三章 金屬及其化合物 3.5 歸納拓展 金屬單質(zhì)的共性歸納學(xué)案（含解析） 1．金屬的結(jié)構(gòu)特征 (1)金屬元素在元素周期表中的位置 在元素周期表中，沒有金屬元素的族是ⅦA族和0族，全部為金屬元素的族是ⅡA族、全部副族(ⅠB～ⅦB)和Ⅷ族。 (2)金屬元素原子的最外層電子數(shù)一般小于。 2．金屬的物理性質(zhì) (1)金屬的物理通性 ①通常情況下，除外，其余金屬都是固態(tài)。 ②有金屬光澤，不透明。 ③有導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。 ④有延展性。 (2)物理性質(zhì)特殊的金屬示例 有顏色的金屬 紫紅色Cu、黃色Au 常溫下呈液態(tài)的金屬 Hg 密度最小的金

2、屬 Li 硬度最大的金屬 Cr 熔點最高的金屬 W 地殼中含量最高的金屬 Al 3．金屬的化學(xué)性質(zhì) 金屬活動性順序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au 單質(zhì)還原性 強―→弱 離子氧化性 弱―→強 與O2化合 常溫下易被氧化 常溫下被緩慢氧化 加熱時被氧化 不能被氧化 置換水中H＋ 常溫能置換 加熱時能置換 不能置換 置換酸中H＋ 能置換 不能置換 與鹽溶液反應(yīng) 先與水反應(yīng) 左邊的金屬可置換出右邊的金屬 自然界中存在狀態(tài) 化合態(tài)(隕石中含鐵單質(zhì)) 少量游離態(tài)，主

3、要為化合態(tài) 游離態(tài) [提醒]　金屬活動性順序中存在“一強一弱”規(guī)律。金屬單質(zhì)的還原性越弱，對應(yīng)陽離子的氧化性越強，即常見離子的氧化性由強到弱的順序是Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋。(注意Fe3＋、Fe2＋的位置) 4．合金 (1)概念：合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。 (2)特性：合金具有不同于各成分金屬的物理、化學(xué)或機械性能。 ①熔點：一般比它的各成分金屬的； ②硬度和強度：一般比它的各成分金屬的。 [提醒]?、俪叵?，多數(shù)合金是固體，但鈉鉀合金是液體。 ②合金的物理性質(zhì)相對于各成分金

4、屬有所改變，但合金中各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)仍然不變。 5．常見的金屬材料 (1)金屬材料 黑色金屬材料 有色金屬材料 鐵、鉻、錳以及它們的合金 除黑色金屬以外的其他金屬及其合金 (2)重要的黑色金屬材料——鋼 碳素鋼 低碳鋼 韌性、焊接性好，強度低，用于制鋼板、鋼絲等 中碳鋼 強度高，韌性及加工性好，用于制鋼軌、車輪等 高碳鋼 硬而脆，熱處理后彈性好，用于制器械、彈簧等 合金鋼 具有各種不同的優(yōu)良性能，用于制不銹鋼及各種特種鋼 (3)幾種有色金屬材料 鋁及鋁合金 鋁 性能 良好的延展性和導(dǎo)電性 用途 制導(dǎo)線 鋁合金 性能 密度小、強度高

5、、塑性好、易于成型、制造工藝簡單、成本低廉 用途 主要用于建筑業(yè)、容器和包裝業(yè)、交通運輸業(yè)、電子行業(yè)等 銅及銅合金 銅 性能 良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性 用途 主要用于電器和電子工業(yè)、建筑業(yè) 銅合金 青銅是我國使用最早的合金，常見的還有黃銅和白銅 [對點訓(xùn)練] 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。 (1)金屬元素的單質(zhì)只有還原性，其離子只有氧化性(×) (2)金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為固體(×) (3)金屬元素在不同化合物中化合價均相同(×) (4)大多數(shù)金屬元素的單質(zhì)為電的良導(dǎo)體(√) (5)鋁合金的熔點比純鋁的高(×) (6)合金材料中不可

6、能含有非金屬元素(×) (7)地震災(zāi)區(qū)重建要使用大量鋼材，鋼材是合金(√) (8)鐵是人類在生產(chǎn)、生活中最早使用的金屬(×) (9)合金中的金屬元素都是以化合態(tài)形式存在(×) (10)合金的硬度一般大于它的純金屬成分，而熔點一般低于它的成分金屬(√) 2．金屬單質(zhì)具有的通性是(　　) A．硬度大 B．熔、沸點較低 C．質(zhì)軟 D．具有金屬光澤、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性 解析：選D　由金屬的物理性質(zhì)可知，大多數(shù)金屬具有金屬光澤，在常溫下除汞外，金屬都是固體，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性，多數(shù)金屬密度和硬度較大，熔點和沸點較高，但有的金屬質(zhì)軟，熔、沸點較低，如金屬鈉。 3．要驗

7、證Mg、Fe、Cu三種金屬的活動性順序，可選用下列哪組物質(zhì)進行實驗(　　) A．Cu、FeCl2溶液、MgCl2溶液 B．Fe、Cu、MgCl2溶液 C．Mg、CuO、FeSO4溶液 D．Fe、CuSO4溶液、MgCl2溶液 解析：選D　銅與FeCl2溶液、MgCl2溶液都不反應(yīng)，無法證明，A錯誤；Fe、Cu和MgCl2溶液都不反應(yīng)，無法證明，B錯誤；Mg與FeSO4溶液能反應(yīng)，能說明鎂的活動性比鐵強，無法證明鐵與銅的活動性以及鎂和銅的活動性強弱，C錯誤；Fe可以和CuSO4溶液反應(yīng)置換出銅，證明鐵比銅活潑，不能和MgCl2溶液反應(yīng)，證明鎂比鐵活潑，D正確。 4．“擬晶”(quas

8、icrystal)是一種具有凸多面體規(guī)則外形但不同于晶體的固態(tài)物質(zhì)。Al65Cu23Fe12是二十世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的幾百種擬晶之一，具有合金的某些優(yōu)良物理性能。下列有關(guān)這種擬晶的說法正確的是(　　) A．無法確定Al65Cu23Fe12中三種金屬的化合價 B．Al65Cu23Fe12的硬度小于金屬鐵 C．Al65Cu23Fe12不可用作長期浸泡在海水中的材料 D．1 mol Al65Cu23Fe12溶于過量的硝酸時共失去265 mol電子 解析：選C　A項，擬晶Al65Cu23Fe12是由三種金屬元素組成，由于金屬無負價，根據(jù)化合價代數(shù)和為0的原則，三種金屬的化合價均可視作零價；B項，擬晶具

9、有合金的某些優(yōu)良物理性能，合金的硬度一般比各成分金屬大；C項，Al65Cu23Fe12與海水可以構(gòu)成原電池，會加速金屬的腐蝕，因此不可用作長期浸泡在海水中的材料；D項，溶于過量硝酸時，Al與Fe均變?yōu)椋?價，Cu變?yōu)椋?價，故1 mol Al65Cu23Fe12失電子為65 mol×3＋23 mol×2＋12 mol×3＝277 mol。 知識點二　金屬冶煉的一般方法 1．金屬冶煉的實質(zhì) 金屬的冶煉過程就是把金屬從化合態(tài)還原為游離態(tài)的過程。即：Mn＋＋ne－===M(寫反應(yīng)通式，用M表示金屬)。 2．金屬冶煉的一般步驟 3．金屬冶煉的方法(用化學(xué)方程式表示) [提醒]　

10、①冶煉Mg時電解熔融MgCl2而不電解MgO，原因是MgO的熔點高，熔融時耗費更多能源，增加生產(chǎn)成本。 ②冶煉Al時只能電解熔融Al2O3而不能電解AlCl3，原因是AlCl3是共價化合物，熔融態(tài)不導(dǎo)電；加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化溫度。 ③用熱還原法得到的銅還要經(jīng)過電解精煉才能得到精銅。 4．鋁熱反應(yīng) 實驗裝置 實驗現(xiàn)象 ①鎂帶劇烈燃燒，放出一定的熱，并發(fā)出耀眼的白光，氧化鐵和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈反應(yīng)； ②紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中 實驗結(jié)論 高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al＋Fe2O32Fe＋

11、Al2O3 原理應(yīng)用 ①制取熔點較高、活潑性弱于Al的金屬，如鉻、錳、鎢等； ②金屬焊接，如野外焊接鋼軌等 [提醒]　①利用鋁熱反應(yīng)只能冶煉活潑性比Al弱的金屬，如Al與MgO不能發(fā)生鋁熱反應(yīng)。 ②用H2還原法冶煉得到的金屬，純度高，但成本也高；用CO和C還原法冶煉得到的金屬，純度低，冶煉成本也低；用鋁熱法可以冶煉熔點較高、難以冶煉的金屬，但成本較高。 [對點訓(xùn)練] 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。 (1)金屬氧化物與鋁粉的混合物都是鋁熱劑(×) (2)用金屬鈉在高溫下還原TiCl4可制取金屬鈦(√) (3)人類歷史上使用鋁的時間比鐵晚，原因是鋁的冶煉成

12、本高(×) (4)用黃銅礦經(jīng)電解精煉得到純度為99.9%的銅(×) (5)電解氯化鎂溶液制取金屬鎂(×) (6)用焦炭和空氣反應(yīng)產(chǎn)生的CO在高溫下還原鐵礦石中鐵的氧化物(√) 2．明代《天工開物》記載“火法”冶煉鋅：“爐甘石十斤，裝載入一泥罐內(nèi)……然后逐層用煤炭餅墊盛，其底鋪薪，發(fā)火煅紅……冷定，毀罐取出……即倭鉛也”(注：爐甘石的主要成分為碳酸鋅，泥罐中摻有煤炭)。下列說法不正確的是(　　) A．倭鉛是指金屬鋅和鉛的混合物 B．煤炭中起作用的主要成分是C C．冶煉Zn的過程中有氧化還原反應(yīng)發(fā)生 D．該冶煉鋅的方法屬于熱還原法 解析：選A　A項，由題意可知，倭鉛是指金屬鋅，不

13、是混合物；B項，反應(yīng)中C作還原劑，則煤炭中起作用的主要成分是C；C項，碳酸鋅與碳在高溫下反應(yīng)生成鋅和一氧化碳，有氧化還原反應(yīng)發(fā)生；D項，該反應(yīng)是利用碳還原碳酸鋅生成鋅單質(zhì)，屬于熱還原法。 3．工業(yè)上以鋁土礦(主要成分Al2O3·3H2O)為原料生產(chǎn)鋁，主要包括下列過程： ⅰ.將粉碎、篩選、濕磨后的鋁土礦浸泡在氫氧化鈉溶液中，過濾； ⅱ.通入過量二氧化碳使ⅰ所得濾液中析出氫氧化鋁固體，過濾； ⅲ.使ⅱ中所得氫氧化鋁脫水生成氧化鋁； ⅳ.電解熔融氧化鋁生成鋁。 下列說法正確的是(　　) A．過程ⅰ說明氧化鋁具有酸性氧化物的性質(zhì) B．過程ⅱ說明碳酸的酸性比氫氧化鋁的酸性弱 C．過程ⅲ發(fā)生的反應(yīng)類型屬于氧化還原反應(yīng) D．過程ⅳ也可以用加熱法代替電解法冶煉鋁 解析：選A　Al2O3與NaOH(堿)反應(yīng)生成NaAlO2(鹽)與水，具有酸性氧化物的性質(zhì)，A正確；過量CO2與NaAlO2生成Al(OH)3固體，所以H2CO3的酸性強于Al(OH)3，B錯誤；Al(OH)3分解生成Al2O3和水，是非氧化還原反應(yīng)，C錯誤；適合用電解法冶煉的金屬為活潑金屬，常見的有Na、Mg、Al等，Al是活潑金屬不能用加熱法，D錯誤。