安徽省2022年中考化学总复习教学案-第八单元第1课时金属材料、金属资源的利用和保护.docx

第八单元金属和金属材料第1课时金属材料、金属资源的利用和保护本课时知识是初中化学的重点,涉及的考点较多,其中金属材料(常在材料题中考查)和有关金属锈蚀的探究(常在材料题和科学探究题中考查)是常考点。命题点:1.金属材料(金属和合金);2.金属的冶炼;3.金属的锈蚀与防护;4.有关金属锈蚀的探究。知识网络自主学习分类纯金属合金定义: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物质性质:一般来说,合金与组成它们的纯金属相比,颜色鲜艳、熔点降低、强度和硬度更高、抗腐蚀性等也更好举例铁合金:主要包括生铁和钢,生铁的含碳量为2%4.3%,钢的含碳量为0.03%2%。除含碳外,生铁中还含有硅、锰等,不锈钢中还含有铬、镍等钛合金:熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、抗腐蚀性能好、与人体有很好的“相容性”其他合金:钛镍合金、铝合金、黄铜等用途:金属材料在社会中有着不可替代的作用,常用来生产锅、壶、刀、锄、水龙头等日常生活用品特别提醒:金属的性质在很大程度上决定了金属的用途,但这不是唯一的决定因素,还需考虑价格、资源、是否美观、使用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考点探究名师点拨考点一金属材料、金属资源的利用和保护10年9考典例1(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,下列有关金属材料的说法正确的是()A.纯金属的硬度一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【解析】合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大,A项错误;大多数金属单质在常温下都是固体,但汞是液体,C项错误;合金是指在金属中加热熔合某些金属或非金属而形成的具有金属特性的物质,合金中可能含有非金属元素,D项错误。【答案】 B【针对训练】(2021·长沙)2021年3月,三星堆遗址新出土重要文物500多件,其中有高2.62 m的青铜大立人、高3.95 m的青铜神树、由金箔包裹的权杖、重约286 g的黄金面具以及玉石器和象牙等。(1)黄金属于金属(填“金属”或“合成”)材料。 (2)与纯铜相比,青铜的优良性能有硬度大(合理即可)(写出1种即可)。 考点二金属的锈蚀与防护10年7考典例2用图1所示实验进行铁钉锈蚀的研究。一段时间后试管A、B中铁钉几乎没有生锈,试管C中铁钉明显锈蚀,试管D中铁钉严重锈蚀。(1)B中“煮沸并迅速冷却的蒸馏水”,其目的是 。 (2)对比分析试管C和试管的现象,可推出铁锈蚀必须与氧气接触。 (3)向试管D中(含有生锈铁钉)加入过量的稀盐酸,浸泡一段时间。写出有关的化学方程式: 。 (4)图2表示水样温度22 、氧含量6 mL·L-1时,钢铁腐蚀速率与水样pH的关系。当pH<4时,钢铁腐蚀速率明显增大的原因是 。 (5)图3表示水样温度22 、pH=7时,钢铁腐蚀速率与水中溶解氧浓度的关系是 。 (6)生活中常用在金属表面涂油的方式“防生锈”,其原因是。 【解析】(1)B中用“煮沸并迅速冷却的蒸馏水”,煮沸的目的是排出溶解在水中的氧气,迅速冷却的目的是减少或防止空气中的氧气溶于水中。(2)对比分析试管C(铁与氧气接触,生锈)和试管B(铁与氧气隔绝,不生锈)的现象,可推出铁锈蚀必须与氧气接触。(3)铁锈的主要成分是氧化铁,首先稀盐酸和氧化铁反应生成氯化铁和水,反应的化学方程式为Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O,一段时间后铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,反应的化学方程式为Fe+2HClFeCl2+H2。(4)当pH<4时,溶液酸性较强,氢离子浓度较大,钢铁腐蚀速率明显增大的原因是酸能和铁反应。(6)在金属表面涂油“防生锈”,其原因是隔绝水和氧气。【答案】(1)排出溶解的氧气,减少或防止空气中的氧气溶于水中(2)B(3)Fe2O3+6HCl3FeCl3+3H2O,Fe+2HClFeCl2+H2(4)酸能和铁反应生成盐和氢气,酸性越强,反应速率越快(5)该实验条件下,随着溶解氧浓度的增加,钢铁腐蚀速率先增大后减小(6)隔绝水和氧气【针对训练】“沉睡三千年,一醒惊天下”,三星堆出土大量青铜器,某化学兴趣小组以铜的相关知识进行项目式学习。【查阅资料】测定碳14含量可估算文物的年代,计算公式:年代=-n0.70×5700。【认识青铜器】(1)青铜器属于金属(填“金属”或“合成”)材料。 (2)若三星堆某文物测得的n=-0.42,则该文物距今约3420年。 【探究铜锈的组成】小组同学从铜器上取下适量的干燥铜锈,按如图所示装置实验(部分夹持装置已略去)。(3)观察到B中白色粉末变为蓝色,C中澄清石灰水变浑浊,说明铜锈分解产生H2O和CO2。 (4)依据以上现象分析,上述所用铜锈中一定含有的元素:Cu和C、H、O。 实验一:金属的冶炼一、一氧化碳还原氧化铁1.实验原理Fe2O3+3CO2Fe+3CO22.实验装置3.实验现象加热后,玻璃管中的红棕色粉末逐渐变成黑色,试管中澄清石灰水变浑浊,玻璃导管尖嘴处出现蓝色火焰。4.实验注意事项a.加热前先通入CO;b.实验结束后继续通入CO至玻璃管冷却;c.CO有毒,必须进行尾气处理。二、一氧化碳还原氧化铜1.实验原理CuO+COCu+CO22.实验装置3.实验现象加热后,玻璃管中的黑色粉末逐渐变为红色,试管中澄清石灰水变浑浊,玻璃导管尖嘴处出现蓝色火焰。【针对训练】如图是一氧化碳还原氧化铁的实验装置图。根据图示,回答下列问题。(1)A处的现象是澄清石灰水变浑浊。 (2)玻璃管中发生反应的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。 (3)实验前“通入CO”与“开始加热”的顺序是先通入CO再开始加热;实验后“停止通入CO”与“停止加热”的顺序是先停止加热再停止通入CO。 (4)B处酒精灯的作用是处理尾气,防止CO污染环境。 实验二:铁制品锈蚀条件的探究1.实验方法对比法与控制变量法。2.实验设计实验编号甲乙丙实验装置实验现象铁钉表面出现红色物质,且在空气和蒸馏水交界处最为明显无明显现象无明显现象实验分析与结论铁生锈的条件是同时与O2和H2O接触实验注意事项实验中所用的水是经煮沸后迅速冷却的蒸馏水,煮沸的目的是将溶解在水中的氧气除去,迅速冷却的目的是减少或防止空气中的氧气溶于水(1)本实验除用氯化钙作干燥剂外,还可用生石灰、氢氧化钠固体等作干燥剂。(2)影响铁锈蚀的因素:铁的纯度、环境温度、空气湿度、氧气浓度以及酸碱性等。(3)铜生锈的条件是同时与氧气、水和二氧化碳接触。【针对训练】如图是探究铁锈蚀条件的装置。调节L端与R端的液面高度一致,塞紧橡胶塞,一周后观察。下列推断错误的是( C )A.b试管中铁钉不会锈蚀B.L端液面高度会高于R端液面高度C.该实验能说明铁锈蚀与空气(或氧气)有关D.将a试管中的水换成食盐水能加快铁的锈蚀【解析】a试管中铁钉生锈,b试管中铁钉没有生锈,说明铁锈蚀与水有关,C项错误。真题再现对接中考命题点1金属材料、金属资源的利用和保护1.(2019·安徽第11题)能源与环境是社会关注的焦点。如图是某太阳能电池示意图,回答下列问题。(1)图中所标物质,含有的金属元素是Fe(或Al或Cu)(填1种即可),含有的有机合成材料是塑料。 (2)太阳能电池中多处使用合金,合金与纯金属相比,有许多优良性能,如:耐腐蚀(合理即可)(写出1条即可)。 (3)铜暴露在潮湿的空气中会生锈,即生成铜绿Cu2(OH)2CO3,这是铜与O2、H2O、CO2(填化学式)反应的产物。 (4)推广使用太阳能电池的意义是减缓化石能源的消耗(合理即可)(写出1点即可)。 2.(2016·安徽第11题)2015年11月,我国首架大型客机C919(如图)正式上线,实现了我国航空领域的新突破。回答下列问题。(1)图中标示的材料中,含有的金属元素是Al(或Ti或Li)(写出1种即可);属于有机合成材料的是橡胶。 (2)飞机大量使用合金材料,原因是合金具有更高的强度、硬度和更好的抗腐蚀性。 (3)铝的金属活动性比铁的强(填“强”或“弱”)。空气中,铝比铁具有更好的抗腐蚀性,原因是4Al+3O22Al2O3,铝表面生成一层致密的氧化铝薄膜,阻止铝进一步氧化(结合化学方程式解释)。 命题点2金属的锈蚀与防护3.(2020·安徽第16题)金属防腐是科学研究中的重大课题。某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。【认识铁的腐蚀】(1)下列环境中的铁制品最容易生锈的是A(填字母序号)。 A.未擦干的铁锅B.涂油漆的栏杆C.盛水的不锈钢水杯(2)铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,其中铁元素的化合价是+3。 【探究铁的腐蚀】(3)该小组用如图甲装置进行实验,起始时量筒内水面处于50 mL刻度处,之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约40(填“40”或“10”)mL刻度处,原因是铁腐蚀消耗O2,且空气中的氧气含量约占15。 【拓展探究】(4)小强同学进行如下实验:取铁钉用砂纸打磨,称其质量,按如图乙安装装置,放置3天,再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验,得到铁钉质量增加情况如下表。温度/10203040506070铁钉质量增加/g0.020.040.080.160.180.180.18小强同学的实验是探究温度因素对铁钉腐蚀快慢的影响,结论是温度越高,铁钉腐蚀越快(合理即可)。 附加题 (5)有同学认为小强的实验未能真实反映50 以后铁钉腐蚀的快慢,理由是50 以后铁钉质量没有变化。请分析铁钉质量没有变化的原因:50 以后,试管中的氧气耗尽,铁钉的腐蚀停止;改进实验方案证明你的分析:用容积较大的容器代替乙装置中的试管,分别在50 、60 、70 下重复上述实验(合理即可)。 4.(2017·安徽第14题节选)某研究小组为探究“影响铁制品锈蚀快慢的因素”,取同浓度的稀氨水和稀醋酸用如图装置完成表中实验,回答下列问题。实验序号实验温度/25257070试剂稀氨水稀醋酸稀氨水稀醋酸出现铁锈所需时间1天未见锈蚀5分钟1天未见锈蚀1分钟(2)欲探究试剂酸、碱性对铁制品锈蚀快慢的影响,应选择的实验是和(或和)(填实验序号)。 (3)根据表中实验现象得出的结论是在相同温度下,酸性环境铁生锈更快(合理即可)(写出1点即可)。 (4)影响铁制品锈蚀快慢除上述因素外,还有试剂浓度(合理即可)(写出1点即可),请设计实验方案:在相同温度下,将相同的铁钉放入等体积、不同浓度的稀醋酸中,观察出现铁锈所需的时间。