《金属及其特性》复习课件

金属及其特性复习课件本课件全面梳理金属的结构、分类、性质和应用，涵盖高考重点考点我们将系统整理金属的物理和化学特性，通过丰富的案例分析帮助同学们深入理解金属世界的奥秘金属的基本概念地壳中的金属分布单质金属的定义地壳中含量最丰富的金属元素单质金属是指由同种金属原子是铝（约

8.3%），其次是铁构成的纯净物质，具有典型的（约

5.6%）这些金属构成金属键结构在常温下大多数了地球岩石和矿物的重要组成金属呈固态，汞是唯一的液态部分，为人类提供了丰富的金金属属资源元素周期表中的位置金属分类按密度分类按价值分类轻金属密度小于

4.5g/cm³，如铝、镁、钛贵金属金、银、铂族金属12重金属密度大于

4.5g/cm³，如铁、普通金属铁、铜、铝、锌等铜、锌、铅按活泼性分类按储量分类43活泼金属钾、钠、钙、镁、铝稀有金属钛、铬、锰、钨等不活泼金属铜、银、金、铂常见金属铁、铝、铜等金属的物理性质总述金属光泽优良的导电导热延展性和可锻性性金属表面能反射各种金属原子间的金属键波长的光线，呈现特金属中的自由电子能具有无方向性，使金有的金属光泽这是够自由移动，使金属属能够承受外力作用由于金属中的自由电具有良好的导电性和而不断裂，可以拉成子能够吸收和重新发导热性银的导电性细丝或压成薄片射光子最强，铜次之金属的化学性质总述易失去电子金属原子最外层电子数较少，容易失去电子形成阳离子，表现出还原性活泼性差异不同金属的活泼性差别很大，活泼金属如钠、钾容易与水反应，不活泼金属如金、银化学性质稳定腐蚀现象金属在自然环境中容易发生氧化反应，如铁生锈、铜产生铜绿等，这是金属化学性质的重要体现金属离子的形成离子稳定性活动性与失电子能力失电子过程金属离子的稳定性与其电子构型有关形金属活动性越强，越容易失去电子钾、成稳定电子构型的金属离子更加稳定，如⁺⁺金属原子失去最外层电子，形成带正电的钠等活泼金属能够失去多个电子，而金、Na、Mg²等金属离子这个过程需要消耗电离能，活银等不活泼金属很难失去电子泼金属的电离能较小，容易失去电子金属的导电性100%银的导电性银是导电性最好的金属，常作为导电性的标准参考97%铜的导电性铜的导电性仅次于银，是最常用的导电材料61%金的导电性金虽然导电性不如银铜，但抗腐蚀性强，用于精密电子器件59%铝的导电性铝的导电性较好且轻质，广泛用于高压输电线金属的导热性优良导热金属生活应用实例铜、银、铝是导热性最好的金属铜的导热系数为铜制锅具能够均匀传热，使食物受热均匀；铝制散热器利用铝401W/m·K，银为429W/m·K，都远高于其他材料的良好导热性快速散发热量；银制餐具不仅美观，还能快速感知食物温度这些金属中的自由电子不仅能传导电流，也能快速传递热能，使热量迅速扩散到整个金属体中计算机CPU散热器通常采用铜或铝制造，充分利用其优异的导热性能保护电子器件金属的延展性金的超强延展性11克黄金可拉成

3.5公里长的细丝银的优良延展性2银可以压制成厚度仅

0.00025毫米的银箔铜铝的实用延展性3铜丝铝丝广泛用于电线电缆制造金属键的作用机理4无方向性金属键允许原子层间滑移而不断键金属的密度与熔点金属密度g/cm³熔点°C特点钠

0.9798比水轻，熔点低铝

2.70660轻质高强铁

7.871538高熔点，用途广铜

8.961083导电导热佳金

19.301064贵重，抗腐蚀金属的物理性质实例铜片自动断电器金银首饰工艺利用铜的热胀冷缩性质制作的金银的优良延展性使其能够制保护装置当电流过大时，铜作成各种精美的首饰工匠可片受热膨胀弯曲，自动断开电以将金银拉成细丝编织，或压路，保护电器设备安全这是成薄片雕刻，创造出复杂精致金属热膨胀性质的重要应用的装饰品铝箔与铝锅应用铝的轻质、导热性好和延展性强的特点，使其成为制作厨具和包装材料的理想选择铝箔厚度仅几微米，铝锅导热均匀且重量轻便金属的化学性质与氧气——反应极活泼金属1钾、钠、钙在常温下就能与氧气剧烈反应，钾甚至能在空气中自燃，必须保存在煤油中中等活泼金属2铝在常温下与氧气反应生成致密的氧化膜，保护内部金属；铁需要在高温或潮湿环境下才能被氧化不活泼金属3铜需要加热才能与氧气反应生成黑色氧化铜；金、银在任何条件下都不与氧气直接反应金属的化学性质与酸反应——活泼金属与稀酸不活泼金属与浓酸锌、铁、镁等活泼金属能与稀硫酸、稀盐酸反应产生氢气反铜不能与稀硫酸反应，但能与浓硝酸反应产生红棕色的二氧化应剧烈程度与金属活动性成正比，镁的反应最为剧烈氮气体银也能与浓硝酸反应反应通式金属+酸→盐+氢气这类反应是制取氢气的常这类反应不产生氢气，而是产生氮氧化物等气体，反应机理与用方法，在实验室中广泛应用活泼金属完全不同，体现了氧化性酸的特殊性质金属的化学性质与水反应——室温反应1钾、钠、钙能与冷水剧烈反应，放出氢气并生成氢氧化物高温反应2镁、铝、锌需要在高温下才能与水蒸气反应不与水反应3铜、银、金等不活泼金属在任何条件下都不与水反应金属的化学性质反应实例铁的锈蚀过程铜的钝化现象铁在潮湿空气中发生电化学腐蚀，形成1铜不与稀硫酸反应，表现出相对的化学疏松的氧化铁水合物，即铁锈2稳定性防护措施铜与浓硝酸4通过镀层、合金化等方法提高金属的抗铜能被浓硝酸溶解，产生蓝色硝酸铜溶3腐蚀性能液和红棕色二氧化氮气体金属活动性顺序金属活动性顺序KNaCaMgAlZnFeSnPbHCuHgAgPtAu氢前金属氢后金属置换规律123位于氢前面的金属能与酸反应产生位于氢后面的金属不能与非氧化性活动性强的金属能置换出活动性弱氢气，活动性越强反应越剧烈这酸反应产生氢气，但可能与氧化性的金属，这是金属冶炼和化学反应些金属在化合物中通常显正价态酸反应这些金属相对稳定的重要依据金属活动性顺序的应用置换反应判断根据活动性顺序可以预测金属之间的置换反应是否发生冶炼方法选择活泼金属需要电解法冶炼，不活泼金属可用还原法腐蚀防护设计利用活泼金属保护不活泼金属，如镀锌铁皮的阴极保护电池原理应用不同活动性的金属组成原电池，产生电流金属在自然界的存在游离态存在金、银、铂等不活泼金属在自然界中以单质形式存在，如天然金块、银矿等这些金属化学性质稳定，不易被氧化化合态存在₂₃₃₄₂₃₂大多数金属以化合物形式存在，如铁矿石（Fe O、Fe O）、铝土矿（Al O）、铜矿石（CuFeS）等矿物矿物分布不同金属矿物在地球上分布不均，形成了重要的矿产资源中国是世界上重要的金属矿产大国金属的提取与冶炼高炉炼铁利用焦炭在高温下还原铁矿石，产生铁水反应过程包括焦炭燃烧、CO还原铁矿石等多个步骤，是重要的冶金工艺电解炼铝采用电解熔融氧化铝的方法提取金属铝由于铝的活泼性很强，只能用电解法冶炼，耗电量大但产品纯度高湿法炼铜利用化学溶解和电解相结合的方法提取铜先用酸溶解铜矿石，再通过电解得到纯铜，适用于低品位铜矿铁及其化合物铝及其特性铝是一种非常活泼的金属，但在空气中能迅速形成致密的氧化铝保护膜，阻止内部金属进一步氧化铝还具有两性特点，既能与酸反应也能与强碱反应铝的密度小、强度高、耐腐蚀性好，广泛应用于航空航天、建筑、包装等领域铝制品回收利用率高，符合绿色环保要求铜及其特性物理特性化学特性与应用₂₂₃铜对温度变化敏感，热胀冷缩显著这一特性在温度控制器和铜在潮湿空气中会形成绿色的碱式碳酸铜[Cu OHCO]，热双金属片中得到应用铜的导电性仅次于银，是制作电线电即铜绿或铜锈这层铜绿实际上保护内部铜不被进一步腐蚀缆的主要材料铜广泛用于电气工业、建筑业和化工领域铜合金如青铜、黄纯铜呈紫红色金属光泽，质地较软，具有良好的延展性铜的铜具有更好的机械性能，应用更加广泛密度为

8.96g/cm³，熔点1083°C，沸点2567°C银及其特性最优导电反射性1银具有所有金属中最好的导电性和光反射性工业与医疗应用2感光材料、精密电子器件、医疗器械制造重要化合物3硝酸银用于制镜、卤化银用于摄影胶片抗菌特性4银离子具有杀菌作用，用于医疗和净水设备金属材料的性能改进合金化改性通过添加其他元素形成合金，显著改善金属的机械性能、耐腐蚀性和特殊功能钢铁的改进加入碳、铬、镍等元素制成不同类型的钢，如不锈钢、合金钢，大幅提升性能轻合金发展铝合金、镁合金具有轻质高强的特点，在航空航天领域应用广泛功能性合金形状记忆合金、超导合金等具有特殊功能，推动高科技发展典型稀有金属钛卓越的耐腐蚀性轻质高强特性钛在海水、酸性和碱性环境中都钛的密度仅为钢的60%，但强度表现出优异的抗腐蚀能力，甚至却与钢相当这种轻质高强的特超过不锈钢这是因为钛表面能性使钛成为航空航天工业的理想形成稳定的氧化膜，有效阻止进材料，能大幅减轻飞机重量一步腐蚀生物相容性优势钛对人体无毒无害，具有良好的生物相容性，广泛用于医疗植入物如人工关节、牙科植体等，不会引起人体排斥反应金属腐蚀及防护化学腐蚀1金属直接与氧气、酸性气体等发生化学反应，形成腐蚀产物温度越高，腐蚀速度越快电化学腐蚀2金属在电解质溶液中形成原电池，发生氧化还原反应这是最常见的腐蚀类型，如铁在潮湿空气中的锈蚀表面防护3电镀、喷漆、搪瓷等方法在金属表面形成保护层，隔绝腐蚀介质与金属的接触阴极保护4利用更活泼的金属作牺牲阳极，或外加电流使被保护金属成为阴极，防止氧化金属的回收和再利用金属在日常生活中的应用厨房用具菜刀采用不锈钢制造，具有锋利耐用、易清洁的特点铝制锅具导热均匀，烹饪效果好不锈钢餐具美观实用，抗腐蚀性强装饰首饰金、银、铂金制作的首饰不仅美观，还具有保值功能这些贵金属化学性质稳定，不易褪色变质，深受消费者喜爱基础设施铜铝电线构成电力传输网络，钢铁用于建筑结构，铝合金制造汽车和飞机部件，金属材料支撑着现代社会的基础设施合金与纯金属性能对比性能提升方面典型合金应用合金的硬度通常比纯金属高很多，如钢的硬度远超纯铁合金不锈钢含有18%铬和8%镍，具有优异的抗腐蚀性，广泛用于的韧性和耐腐蚀性也显著改善，不锈钢就是典型例子化工设备和餐具青铜是铜锡合金，硬度高于纯铜，古代用于制造工具和武器合金还能获得纯金属不具备的特殊性能，如形状记忆效应、超导性等通过调整合金成分，可以获得满足特定需求的材料黄铜是铜锌合金，具有良好的加工性能和装饰效果，常用于乐器制造和装饰品这些合金的性能都远超其组成的纯金属金属在高科技领域的应用超导材料半导体工业铌钛合金、钇钡铜氧等超导材料在磁悬1铜互连技术取代铝布线，提高集成电路浮列车、核磁共振设备中发挥关键作用2性能；金线键合保证芯片可靠连接人工智能硬件通信技术5G4GPU和AI芯片需要大量贵金属和稀有金银、铜用于高频信号传输；稀土金属用3属，保证高速运算和散热性能于制造高性能磁性材料和发光材料金属的未来新材料纳米金属材料1纳米尺度的金属粒子具有独特的光学、电学和催化性能超轻合金2镁锂合金密度仅

1.3g/cm³，比铝还轻，用于航空航天领域高温合金镍基、钴基高温合金耐温超过1000°C，用于航空发动机叶片3金属的重要社会意义基础工业支撑基础设施建设钢铁工业被称为国民经济的基桥梁、高楼、地铁、高铁等基础，为建筑、机械、造船等行础设施都离不开金属材料钢业提供原材料没有金属材筋混凝土结构、钢结构建筑构料，现代工业体系无法建立和成了现代城市的骨架发展国家战略资源稀土金属、钛、锂等被列为国家战略资源，关系到国防安全和高科技产业发展控制这些金属资源就掌握了产业链的主动权世界主要金属产量与分布

1.8B全球钢产量年产量达18亿吨，中国占世界产量的50%以上65M全球铝产量年产量6500万吨，中国、俄罗斯、加拿大为主要生产国21M全球铜产量年产量2100万吨，智利、秘鲁、中国为主要产地

3.3K全球黄金产量年产量3300吨，中国、澳大利亚、俄罗斯领先金属生态环境问题采矿环境破坏露天开采破坏地表植被和土壤结构，地下开采可能引起地面塌陷，严重影响生态环境水体污染选矿废水含有重金属离子和化学药剂，污染地下水和河流，威胁生态系统和人类健康大气污染冶炼过程产生二氧化硫、粉尘等污染物，造成酸雨和雾霾，影响空气质量治理与修复采用清洁生产技术、建设污水处理设施、实施生态修复工程，减少环境影响金属资源可持续发展产业协同发展循环经济模式绿色冶金技术上下游企业协同合作，形成产业集群和循建立资源-产品-废物-再生资源的循环体环经济产业链，实现资源共享和废物零排开发低能耗、低排放的冶炼工艺，利用清系，最大限度地提高金属资源利用效率放洁能源替代传统燃料，推动冶金工业绿色转型高考考点梳理金属通性考察重点考查金属的物理性质（导电、导热、延展性）和化学性质（与酸、氧气、水的反应），要求学生掌握反应条件和产物活动性顺序应用利用金属活动性顺序判断置换反应、电解和冶炼方法选择，这是高考的高频考点，需要熟练掌握冶炼流程分析工业冶炼流程图分析，包括原料选择、反应条件控制、产物分离提纯等环节，考查学生的综合分析能力常见考题例析一题型特点分析解题关键要点金属与酸反应是高考化学的经典题型，主要考查反应产物的判首先判断金属在活动性顺序中的位置，氢前金属可与稀酸反断和离子方程式的书写需要根据金属活动性和酸的性质来判应其次确定酸的性质，氧化性酸与非氧化性酸的反应机理不断反应能否发生同常见的考查形式包括活泼金属与非氧化性酸反应产生氢气，书写离子方程式时要注意电荷守恒和质量守恒，标明气体符号不活泼金属与氧化性酸反应产生其他气体，以及反应速率的比和沉淀符号特别注意铜与浓硝酸、浓硫酸的反应不产生氢较气常见考题例析二反应类型判断依据典型实例注意事项₄金属置换金属活动性强置换Zn+CuSO反应在溶液中₄活动性弱→ZnSO+进行Cu金属置换氢氢前金属与酸Mg+2HCl→需要非氧化性₂反应MgCl+酸₂H↑₂₃金属置换非金活泼金属在高2Al+Fe O通常需要高温₂₃属温下反应→Al O+条件2Fe常见考题例析三选择题解题策略填空题答题技巧12金属与非金属综合选择题通常填空题往往考查具体的化学方涉及元素性质比较、化合物性程式、现象描述或数据计算质判断等要牢记金属元素易答题时要注意化学用语的规范失电子形成阳离子，非金属元性，方程式要配平，离子方程素易得电子形成阴离子的基本式要符合实际反应条件规律实验题分析方法3实验题重点考查金属性质的验证方法和实验现象的解释要掌握常见金属离子的检验方法，理解实验设计的科学性和安全性原则知识网络总结金属单质金属氧化物通过氧化反应转化为金属氧化物，体现1与酸反应生成盐和水，与某些非金属氧金属的还原性2化物反应还原得单质金属盐类4通过冶炼工艺将化合物还原为金属单通过复分解反应、置换反应等转化为其3质，完成循环他化合物错题分析及易混辨析活泼性判断错误合金与混合物概念混淆反应条件忽略常见错误是混淆金属活动性顺序，误合金是金属与金属或非金属形成的具很多学生忽略反应条件的重要性，如认为所有金属都能与酸反应产生氢有金属特性的物质，具有固定的晶体铝与氧气反应需要高温，镁与水反应气要牢记氢后金属如铜、银、金不结构而机械混合物中各组分保持原需要加热等反应条件直接影响反应能与非氧化性酸反应，但可能与氧化有性质，可以用物理方法分离合金是否发生和反应速率的快慢性酸反应产生其他产物不能简单地用物理方法分离经典实验总结实验原理1利用金属活动性差异设计置换反应实验，验证金属活动性顺序的正确性铁比铜活泼，能置换出硫酸铜溶液中的铜实验现象2铁钉表面有红色物质析出，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色这说明铁被氧化成二注意事项价铁离子，铜离子被还原成金属铜3铁钉使用前要用砂纸打磨除锈，保证反应的准确性实验后要及时清洗器具，防止硫酸铜腐蚀实验器材拓展应用4可以设计多组对比实验，如锌与硫酸铜、铜与硝酸银等，进一步验证金属活动性顺序，加深理解典型综合题训练一题目分析性质对比实验验证应用拓展根据金属的物理性质和化学比较密度、熔点、导电性等设计简单实验验证推断结分析该金属在生产生活中的反应现象推断未知金属的身物理性质，分析与酸、碱的果，如焰色反应、沉淀反应实际应用和工业制备方法份反应等典型综合题训练二资源评估1分析废旧金属的成分和回收价值，制定回收方案工艺设计2设计分离提纯流程，选择合适的化学和物理方法环保措施3考虑废气废水处理，实现清洁生产和循环利用拓展非金属与金属对比非金属元素特征金属非金属分界非金属元素主要分布在元素周期表的右上角，原子半径较小，硅、锗、砷、锑、碲等元素位于金属与非金属的分界线上，被最外层电子数较多（通常为4-7个），容易得到电子形成阴离称为类金属或半金属，既有金属性质又有非金属性质子这些元素的性质具有中间性，如硅既能与强碱反应又能与氢氟非金属单质通常不具有金属光泽，导电性和导热性差，脆性大酸反应，在半导体工业中具有重要应用价值不具延展性在化学反应中主要表现为氧化性，能与金属和氢气化合拓展新材料中的金属石墨烯金属复合材料金属玻璃材料记忆合金应用石墨烯与铜、银等金属复合形成的新材料非晶态金属合金具有玻璃的原子结构但保镍钛记忆合金能记住原始形状，在医疗具有超高导电性和导热性在电子器件散持金属的性质，强度高、耐腐蚀、磁性能器械、航空航天、智能材料等领域应用广热、柔性电路板等领域展现出巨大应用潜优异，用于高端装备制造泛，代表了金属材料的发展方向力学业水平提升建议构建知识体系1建立完整的金属知识树，理清概念间的逻辑关系强化实验理解2重视实验现象分析，理解反应机理和实验设计原理练习典型题型3针对高考常见题型进行专项训练，提高解题速度和准确率关注实际应用4了解金属在现代科技中的应用，培养科学素养和创新意识自评与练习基础知识检测综合应用训练12完成十道金属特性选择题，涵解答五道金属应用综合题，包盖物理性质、化学性质、活动括工业制备、环境保护、新材性顺序等核心考点每题都要料应用等实际问题注重理论分析错误选项的问题所在，加联系实际，培养解决实际问题深理解的能力实验设计能力3设计验证金属性质的实验方案，包括实验原理、操作步骤、注意事项和结果分析重点训练实验思维和科学探究能力。