【课标要点】
1.了解金属的物理特征，能正确区别常见的金属和非金属。
2.知道常见的金属分别与氧气、酸溶液的反应，铁与硫酸铜之间的反应，以及置换反应的概念。
4.了解在炼铁高炉里用一氧化碳与铁矿石中的氧化铁（或其他铁的氧化物）在高温下反应能生成生铁。
5.知道生铁和钢是重要的铁合金，认识加入其他元素可以改善金属特性的重要作用。
7.知道金属生锈的原理，了解防锈的一般方法。
8.知道废弃金属对环境的污染，认识处理废金属，回收金属的价值，提高资源意识和环保意识。
【梳理归纳】
1.铁
（1）铁在自然界中的存在
金属在自然界的分布有游离态（单质）和化合态之分，只有极不活泼的金属以游离态存在，化合态的金属以矿物形式存在。铁在自然界中分布极广，是岩石圈的重要组成元素之一，在地壳中含量占第四位。它在岩石圈中大部分以氧化物的形式存在，除了天降的陨石中有单质铁外，地壳中几乎没有单质的铁。
（2）铁的化合价
铁在不同的反应中，常表现出不同的化合价，铁分别与盐酸、稀硫酸、硫酸铜溶液等物质反应时，生成+2价铁的化合物（铁与氯气等物质反应时，生成+3价的铁的化合物）。
（3）铁在溶液中颜色
①存在Fe2+的溶液，呈浅绿色；
②存在Fe3+的溶液，呈黄色。
（4）铁的物理性质
纯铁是具有银白色（铁粉是黑色的）、有金属光泽的固体，质软，有良好的延展性，是电和热的导体，铁能被磁体吸引。
（5）铁的化学性质
铁的化学性质比较活泼，因此地壳中的铁都是以化合物形式存在的。
①铁与非金属单质的反应
非金属单质氧气具有很强的氧化性，铁可与氧气发生反应，但反应条件不同生成的物质也不同。
a.常温下，干燥空气中的铁很难与氧气反应。
b.在潮湿的空气中，铁与氧气发生缓慢氧化而生成铁锈，铁锈成分复杂，主要成分是氧化铁，铁锈疏松易吸水，所以铁制品生锈后要及时除锈。防锈方法：在铁表面涂一层保护膜，如涂漆、油或镀锌等金属或烤蓝；改变金属的内部结构，如制不锈钢等。
c.铁丝在氧气中燃烧，所发生的现象是剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放出大量的热。
②铁与酸反应
铁能分别与盐酸、稀硫酸反应，反应时有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色，溶液的质量因铁的溶解，生成的氢气的质量又较少而增加。因为能跟酸反应，所以使用铁器时应尽量避免与酸接触，铁与酸反应时生成的是亚铁盐。（铁在浓硫酸中会发生钝化现象，即铁的表面被浓硫酸氧化而形成一层致密的氧化膜，阻止了铁与浓硫酸的进一步反应，因此，浓硫酸可盛放在铁制容器中，但稀硫酸不能盛放在铁制容器中。）
③铁与硫酸铜溶液的反应
将铁丝浸放在硫酸铜溶液中，浸放在硫酸铜溶液中的铁丝表面覆盖着一层红色的物质，反应后溶液呈浅绿色，铁与硫酸铜溶液反应时，由于溶入溶液中的铁质量小于生成铜的质量，因此反应后溶液的质量减少。早在西汉时期，我国劳动人民就已发现铁能从某些含铜的化合物中置换出铜，在宋朝已经广泛应用于生产（现代湿法冶金的先驱）。
2.生铁和钢
合金是指一种金属跟其他一种或几种金属（或非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质，合金中一定有金属，可能含有非金属，合金一定属于混合物。合金跟组成它的金属在性能上有较大的差异，一般来说，合金的硬度比组成它的金属大，熔点比组成它的金属低，而导电、传热性能比组成它的金属差。
生铁与钢都是铁的合金，其主要成分都是铁，生铁和钢性能不同的主要原因是生铁和钢中的含碳量不同，生铁中含碳量为2%～4.3%，钢中的含碳量为0.03%～2%。
炼铁的原理：在高温条件下，用还原剂一氧化碳，把铁从铁的化合物中还原出来。炼铁的主要原料有：铁矿石、焦炭、石灰石等，常见的铁矿石有赤铁矿（主要成分是氧化铁）、磁铁矿（主要成分是四氧化三铁）、菱铁矿（主要成分是碳酸亚铁）。炼铁的主要设备是高炉，从中炼出的铁是生铁。
炼钢的原理：在高温条件下，用氧气或铁的氧化物把过量的碳或其他杂质转化为气体或炉渣而除去。
3.废金属的回收和利用
废金属主要是指冶金工业、金属加工工业及家庭丢弃的金属碎块、碎屑、锈蚀和报废的金属物品等。废金属的回收利用，不但可以节省资源，还能防止镉、汞等有毒金属对环境的污染，同时可创造巨大的社会和经济效益。
4.石灰石的利用
石灰石是一种常见的矿石，可以作为建筑材料；生产石灰、水泥、玻璃以及炼铁等也要用到石灰石。
（1）石灰石的存在和检验
①存在
石灰石的主要成分是碳酸钙。自然界中的大理石、方解石、白垩、蛋壳、贝壳、珍珠等物质都含有碳酸钙；锅炉和水壶中的水垢主要成分也是碳酸钙。
②用途
建筑材料；生产石灰、水泥、玻璃等；炼铁的原料。
③碳酸盐的检验
检验方法：向样品中滴加稀盐酸，有气泡产生，将产生的气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊。
④常见碳酸盐与稀盐酸反应
（2）石灰的烧制
石灰石、大理石经过高温灼烧，其中的碳酸钙会转变成疏松的氧化钙和二氧化碳。人们习惯上把氧化钙称为生石灰。
工业上制生石灰的反应为：
这个反应同时也是工业上制CO2的方法。
（3）生石灰
①生石灰的有效成分为氧化钙（CaO）。
②生石灰的制取
③生石灰的主要性质
具有强烈的吸水性，极易跟水反应，且放出大量的热。
④生石灰的用途
常用作建筑材料；作干燥剂；也可利用反应放出的热进行加热。
⑤生石灰的保存
密封保存。
（4）熟石灰
①熟石灰的主要成分为氢氧化钙［Ca（OH）2］，又叫消石灰，是一种白色粉末状固体，微溶于水，水溶液俗称石灰水。
②熟石灰的制取
反应放出大量的热。
③熟石灰主要化学性质
能与空气中CO2反应，生成碳酸钙。
这个反应用于CO2的检验，同时也是熟石灰用作建筑材料的原理。
④熟石灰的用途
建筑上用熟石灰、黏土、沙子混合制三合土，用石灰砂浆砌砖、抹墙；农业上改良酸性土壤；制氢氧化钠、漂白粉等。
【案例解析】
例1 探究镁、铁、铜三种金属的活动性强弱。
［假设猜想］
金属活动性：镁＞铁＞铜
［收集和整理资料］
在金属活动顺序中，排在氢前面的金属能与酸反应置换出氢气，排在氢后面的金属不能与酸发生置换反应。
在金属活动顺序中，活动性较强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。
［仪器和药品］
若干支试管，稀盐酸、镁条、铁丝、铜片、硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液、氯化镁溶液。
［设计并进行实验］
（1）将镁、铁、铜分别放入盛有稀盐酸的试管中，观察其现象。
（2）将镁放入硫酸亚铁溶液中，铁放入硫酸铜溶液中，观察其现象。
（3）将铜放入硫酸亚铁溶液中，铁放入氯化镁溶液中，观察其现象。
［实验现象］
（1）镁和铁加入稀盐酸中有气泡产生，且镁产生气泡的速率比铁快；铜加入稀盐酸中无现象。
（2）镁放入硫酸亚铁溶液中，有黑色物质生成；铁放入硫酸铜溶液中，有红色物质生成。
（3）铜放入硫酸亚铁溶液中，铁放入氯化镁溶液中，均无现象。
［实验结论］
金属活动性：镁＞铁＞铜，假设成立。
例2 光亮的铁钉在下列情况下，最先生锈的是（ ）。
分析 铁生锈应具备两个条件：①与空气中氧气接触；②有水存在。铁生锈的过程是一个缓慢氧化的过程。选择答案时应抓住题目中“最先”两字。根据铁生锈条件分析，A、D装置均容易生锈，但A试管中空气中氧气只占气体体积的21%，而D试管里是纯氧气，在同时均有水的条件下，最先生锈的应选D。误认为是A和D，这是由于错解者审题不慎，没有注意“最先”，或没有理解“最先”而认为是“容易”或“会”生锈。
做这类题要善于比较A和D，水都有，而A中是空气，D中是氧气。铁生锈的外部条件：水和氧气，显然氧气浓度大的最先腐蚀。运用“同中求异”的方法比较分析。
答案 D
例3 在CaCO3—→CaO—→Ca（OH）2—→NaOH的各步转化中，所属的反应类型不包括（ ）。
分析 本题表面上考查化学反应的基本类型，但要答好此题必须首先掌握碳酸钙、氧化钙和氢氧化钙相互转化的关系以及用氢氧化钙制取氢氧化钠的反应，这才是本题的重点。转化关系掌握好了，那么这三个反应所涉及的反应类型也就迎刃而解了。
CO2↑（分解反应） CaO+H2O===Ca（OH）2（化合反应） Ca（OH）2+Na2CO3===2NaOH+CaCO3↓（复分解反应）
答案 A
例4 用一氧化碳还原铁的氧化物W g充分反应，得到铁粉0.75W g，则下列说法正确的是（ ）。
A.该氧化物是多种氧化物的混合物(www.xing528.com)
B.该氧化物为氧化亚铁
C.该氧化物一定含氧化亚铁
D.该氧化物由氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁混合而成
分析 铁有三种氧化物：FeO、Fe2O3、Fe3O4，它们含铁的质量分数分别为77.8%、70%、72.4%，Wg该氧化物生成0.75Wg铁，其中铁的质量分数为75%，所以该氧化物不可能是纯净物，而是由含铁质量分数高于75%的氧化物和低于75%的氧化物混合而成。因含铁质量分数高于75%的只有FeO，故该氧化物中一定有FeO，而Fe2O3、Fe3O4则至少含一种。也可用极端假设法，即利用极端假设推出一个取值范围，看题中的结果是否落在这个范围内来确定答案。这种方法在很多计算中都会用到。
答案 A、C
【基础检测】
（一）选择题（单项选择）
1.金属R与硫酸铜溶液反应的化学方程式是R+CuSO4===Cu+RSO4，下列说法正确的是（ ）。
A.该反应不属于置换反应 B.金属R的活泼性比Cu要强
C.该金属可以是金属铝 D.该金属一定是铁
2.人类生产、生活中经常使用铁。下列关于铁的说法正确的是（ ）。
A.铁矿石在地壳中含量最丰富，可以随意开采
B.生铁是含少量碳的铁合金
C.废弃铁制品回收成本太高，属于不可回收垃圾
D.纯铁比生铁硬，不锈钢比纯铁的防腐蚀性能差
3.小明发现月饼盒里的脱氧剂部分呈红褐色，查阅资料得知脱氧剂中含有铁粉和活性炭。他猜想这包脱氧剂中可能含有：①Cu和C；②Fe2O3和C；③Fe3O4和C；④Fe3O4、C和Fe；⑤Fe2O3、C和Fe。其中猜想合理的是（ ）。
A.①③⑤ B.②④⑤ C.②⑤ D.④⑤
4.下列物品需采取防锈措施的是（ ）。
A.铁制防盗网 B.不锈钢菜刀 C.铝合金窗 D.金戒指
5.如果要证明鸡蛋壳含有碳酸钙，实验时你可在鸡蛋壳上滴加（ ）。
A.酒精 B.稀盐酸 C.石蕊试液 D.稀硫酸
6.以下情况中不会发生化学变化的是（ ）。
A.石灰水长期暴露在空气中 B.用熟石灰改良酸性土壤
C.用稀盐酸除去热水瓶内胆壁上的水垢 D.干冰制造出舞台云雾
7.黄金溶解在“王水”中可形成HAuCl4（四氯合金酸），没有氢气产生。根据以上信息，下列有关说法正确的是（ ）。
①“王水”溶解黄金是化学变化；②金比氢活泼；③HAuCl4中，Au的化合价为+3价；④可以将pH试纸伸入“王水”中测其酸碱度；⑤“王水”可以用铁质容器盛装
A.①④⑤ B.①②③ C.③④⑤ D.①③
8.从人类利用金属的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用则是近百年的事。这个先后顺序跟下列哪些因素有关（ ）。
①地壳中金属的含量；②金属的导热性；③金属的导电性；④金属冶炼的难易程度
A.①③ B.② C.③ D.④
9.下列说法正确的是（ ）。
A.铁是地壳中含量最多的金属元素
B.不锈钢就是永不生锈的钢
C.生铁可以完全溶解在足量的稀盐酸中
D.回收处理废旧电池既可节约金属资源又可减少环境污染
10.下列现象和事实，可用金属活动性做出合理解释的是（ ）。
①金属镁在空气中比铝更易点燃，说明镁比铝活动性强；
②金属铝比金属锌更耐腐蚀，说明锌比铝活动性强；
④金属锌与稀硫酸反应速率适中，更适于实验室制取氢气
A.①② B.③④ C.①③④ D.①②③④
（二）填空题
11.我国第四套人民币硬币从1992年开始发行，一元币为钢芯镀镍（Ni），伍角币为钢芯镀铜合金，一角币为铝合金或不锈钢。
（1）铸造以上硬币用到的材料都是____________（填“合成材料”或“金属材料”）。
（2）选择铸造硬币的材料不需要考虑的因素是________（填序号）。
A.金属的导电性 B.金属的耐腐蚀性
C.金属的硬度 D.金属价格与硬币面值的吻合度
（3）以上硬币中涉及Fe、Cu、Al、Ni（镍），已知Ni能够发生如下反应：
这两个反应基本类型都是_____________。四种金属的活动性由强到弱的顺序为________________________（用元素符号表示）。
12.你注意过吗？家庭使用的铁制工具隔一段时间不用就变得锈迹斑斑，而街心广场矗立的不锈钢雕塑历经风霜雨雪总能保持原有的本色。锰（Mn）就是不锈钢的主要添加元素之一。它可以提高不锈钢的耐腐蚀性。
（1）铁与空气中的水和_______________直接接触会导致铁制品的锈蚀。
（2）不锈钢属于________（填序号）。
A.纯净物 B.金属材料 C.合成材料 D.复合材料
（3）某学校化学兴趣小组的同学为探究锰、镁和铜三种金属的活动性，他们首先将锰片插入到氯化镁溶液中，一段时间后观察到锰片表面无变化；再将锰片插入到氯化铜溶液中，一段时间后观察到锰片表面有红色物质生成。
①根据以上实验判断三种金属的活动性由强到弱的顺序是_______________________。
②写出锰单质（Mn）与氯化铜溶液发生反应的化学方程式（锰在该反应的化合物中显+2价）_______________________________________________________________________。
13.某工厂产生的铜屑中含有少量铁屑，现要回收利用其中的铜，需除去其中的铁屑，张欢同学设计了甲、乙两个实验方案：
（1）以上两个实验方案中，从回收利用率角度考虑，你愿意选择___________________。
（2）两个方案中都有过滤操作，该操作中必须用到的玻璃仪器有__________________。
（3）写出两个实验方案中有关反应的化学方程式：
方案甲：___________________________________________________________________；
方案乙：____________________________________________________________________。
（4）你能否再设计一个不同原理的方案？写出你的方案：______________，_________________________________________________________。
14.测定某石灰石样品中碳酸钙的质量分数，其方法是：将样品与稀盐酸反应，测定反应后生成CO2的体积，再根据体积换算为质量，最后根据CO2的质量求出样品中碳酸钙的质量。下页图（a）为大理石与过量稀盐酸反应的反应装置，图（b）用于测量CO2的体积。
（1）写出图（a）中仪器的名称：①____________；②____________；③____________。
（2）检查图（a）装置气密性的方法是____________________________________________；
检查图（b）装置气密性的方法是_________________________________________________。
（3）图（b）装置中油层的作用是_________________________________________________。
（4）______________________________________（填操作方法）可使反应前后油层上方气体压强和外界大气压相同，此时排出水的体积即为生成二氧化碳的体积。
15.下图表示单质A所能发生的一系列变化。其中B、D为红色固体；E为黑色固体。
请回答下列问题：
（1）请写出下列物质的化学式：A__________；B__________；C__________。
（2）写出下列反应的化学方程式：②__________________________________________；④__________________________________；⑤_____________________________________。
【探究尝试】
1.甲同学在某食品包装袋内，发现有一个装有白色颗粒状固体A的小纸袋，上面写着“生石灰干燥剂，请勿食用”。甲同学随手将小纸袋拿出来放在空气中，经过一段时间后，发现纸袋内的白色颗粒粘在一起成为块状固体B。请你与甲同学一起对块状固体B进行探究。
（1）猜想一：块状固体B中除氧化钙外还可能有：______________、______________。
写出白色颗粒状固体A在空气中转化为块状固体B的化学方程式：
____________________________________；____________________________________。
（2）猜想二：块状固体B溶于水可能有___________（填“放热”或“吸热”）现象。请设计实验方案验证你的这一猜想（至少写出两种方案）：
①_________________________________________________________________________；
②_________________________________________________________________________；
③_______________________________________________________________________。
（3）取适量块状固体B加入盛有一定量水的试管中，振荡、静置、过滤，得到少量白色固体C。就白色固体C的成分，甲同学与乙同学进行讨论，一起猜想。
甲同学认为，白色固体C可能是氢氧化钙；
乙同学认为，白色固体C可能是碳酸钙；
你认为，白色固体C还可能是_____________________。
请设计实验证明你的猜想（填写下表）：
2.在研究“铁生锈的条件”的实验中，某兴趣小组对实验进行了创新设计，请把实验报告补充完整。
［实验目的］
铁生锈条件的探究。
［实验内容］
取3段光亮无锈的细铁丝，绕成螺旋状，放入3支干燥洁净的试管底部，进行下列实验，实验要保证有足够长的时间来观察现象。
［实验现象］
图（a）（b）无明显现象，图（c）中铁丝生锈，且试管内空气体积减小。
［实验结论］
铁生锈实际上是铁与空气中的____________（填名称）发生反应的结果。
［实验思考］
（1）当铁丝足量，时间足够长，图（c）中进入试管内的水的体积约占试管体积的________。
（2）该实验创新之处在于：可根据铁丝表面的铁锈和_________________两种现象来判断铁丝反应进行的情况。
（3）用完的菜刀要擦干存放，理由是____________________________________________。
（4）铝比铁活泼，但铝难腐蚀，原因是___________________________________________。
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