本试题 “化学科学的发展提高了人们的生活质量．我们正常通过促进或抑制化学反应的发生而促进或阻止物质的转化的．食品质量部门为了延长食品保质期．也是从上述两种思...” 主要考查您对金属的物理性质和用途
金属的化学性质
氮气的性质和用途
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- 金属的物理性质和用途
- 金属的化学性质
- 氮气的性质和用途
概述：
金属是一种具有光泽（即对可见光强烈反射）、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。金属的上述特质都跟金属晶体内含有自由电子有关。在自然界中，绝大多数金属以化合态存在，少数金属例如金、铂、银、铋以游离态存在。金属矿物多数是氧化物及硫化物。其他存在形式有氯化物、硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐。金属之间的连结是金属键，因此随意更换位置都可再重新建立连结，这也是金属伸展性良好的原因。金属元素在化合物中通常只显正价。
金属物理性质的共性：
大多数金属在常温下是固体，具有金属光泽，是电和热的良导体，具有良好的延展性，密度较大，熔沸点较高。
金属物理性质的特性：
不同的金属有其各自的特性。如铁、铝等大多数金属都呈银白色，但铜呈红色，金呈黄色;常温下，铁、铝、铜等大多数金属都是固体，但汞是液体；不同金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等物理性质差别也较大，见下表。
用途：
钛和钛的合金：可用于制造喷气发动机，轮船外壳，反应器和电信器材。
锌：锌镀在铁的表面，以防止铁被腐蚀；锌还常用于电镀、制造铜合金和干电池。
铜：制造电线、电缆和各种电器。
铝：来冶炼高熔点金属；导电性仅次于银和铜，常用于制造电线和电缆。
物质的性质和用途的关系：
①物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但实际运用时，还需要考虑价格、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。
②应用举例
a.日常生活中菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制，这是因为铁的硬度比铅大，并且铅对人体有害。
b.虽然银的导电性比铜好，但由于银的价格比铜高得多，所以电线一般用铜制而不用银制。
c.灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制，这是因为钨是熔点最高的金属，高温时钨丝不易熔化；而锡的熔点最低 (只有232℃)，如果用锡制灯丝，只要一开灯，灯丝就会断开，灯泡不能发光。 d.铁制水龙头要镀铬，这是因为镀铬既美观，又耐腐蚀，可延长水龙头的使用寿命。
e.在日常生活中我们还经常用到其他金属，如温度计中的液态金属汞、干电池的锌皮、热水瓶内胆上镀的金属银等。
金属是一种具有光泽（即对可见光强烈反射）、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。金属的上述特质都跟金属晶体内含有自由电子有关。在自然界中，绝大多数金属以化合态存在，少数金属例如金、铂、银、铋以游离态存在。金属矿物多数是氧化物及硫化物。其他存在形式有氯化物、硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐。金属之间的连结是金属键，因此随意更换位置都可再重新建立连结，这也是金属伸展性良好的原因。金属元素在化合物中通常只显正价。
金属物理性质的共性：
大多数金属在常温下是固体，具有金属光泽，是电和热的良导体，具有良好的延展性，密度较大，熔沸点较高。
金属物理性质的特性：
不同的金属有其各自的特性。如铁、铝等大多数金属都呈银白色，但铜呈红色，金呈黄色;常温下，铁、铝、铜等大多数金属都是固体，但汞是液体；不同金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等物理性质差别也较大，见下表。
| 物理性质 | 物理性质比较 |
| 导电性 |  |
| 密度 |  |
| 熔点 |  |
| 硬度 |  |
用途：
钛和钛的合金：可用于制造喷气发动机，轮船外壳，反应器和电信器材。
锌：锌镀在铁的表面，以防止铁被腐蚀；锌还常用于电镀、制造铜合金和干电池。
铜：制造电线、电缆和各种电器。
铝：来冶炼高熔点金属；导电性仅次于银和铜，常用于制造电线和电缆。
物质的性质和用途的关系：
①物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但实际运用时，还需要考虑价格、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。
②应用举例
a.日常生活中菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制，这是因为铁的硬度比铅大，并且铅对人体有害。
b.虽然银的导电性比铜好，但由于银的价格比铜高得多，所以电线一般用铜制而不用银制。
c.灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制，这是因为钨是熔点最高的金属，高温时钨丝不易熔化；而锡的熔点最低 (只有232℃)，如果用锡制灯丝，只要一开灯，灯丝就会断开，灯泡不能发光。 d.铁制水龙头要镀铬，这是因为镀铬既美观，又耐腐蚀，可延长水龙头的使用寿命。
e.在日常生活中我们还经常用到其他金属，如温度计中的液态金属汞、干电池的锌皮、热水瓶内胆上镀的金属银等。
金属的化学性质：
常见金属能与氧气反应，也能与盐酸，硫酸及盐溶液反应。
常见金属的化学性质：
1.金属和氧气的反应
2.金属与酸的反应
3.金属与盐的反应
将锌片、铁丝、铜丝三种金属分别放入硫酸铜溶液、硝酸银溶液、氯化钠溶液中，观察现象
易错点：
一、（1）一般在金属活动性顺序表中排在氢前面的金属(也叫活泼金属)能置换出酸中的氢;排在氢后面的金属则不能，如铜、银与盐酸、稀硫酸都不反应。
（2）浓硫酸和硝酸与金属反应不生成氢气，因为它们有很强的氧化性，与金属反应不生成氢气。
（3）在金属活动性顺序表中排在最前面的金属如K、 Na活泼性太强，放入酸溶液中首先跟酸发生置换反应，过M的金属会继续跟水发生剧烈的反应。
（4）铁与非氧化性酸反应时，始终生成亚铁盐 (Fe2+)。
（5）金属与酸反应后溶液的质量增大。
二、
（1）在金属活动性顺序表中，位于前面的金属可以把位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来(K,Ca,Na除外)。相隔越远，反应越容易发生。
（2）金属与盐溶液的反应，盐必须能溶于水，不溶性的盐与金属不反应，如AgCl难溶于水，Fe和AgCl不反应。
（3）不能用活泼的金属K,Ca,Na，与盐溶液反应，因为K,Ca,Na。会先与H2O发生置换反应生成碱和氢气。
金属与酸的反应不一定属于置换反应：
置换反应是指一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。一般情况下，较活泼的金属跟酸发生的化学反应属于置换反应。但由于浓硫酸(或硝酸)具有强氧化性，金属与浓硫酸(或硝酸)反应时，生成物相对比较复杂。这类反应不属于置换反应。
铝和锌的抗腐蚀性：
1.铝制品具有很好的抗腐蚀性，是因为铝与空气中的氧气反应表面生成一种致密的氧化铝薄膜，对铝起防护作用。
2.锌与铝的抗腐蚀性相似，也是在金属表面会生成一层致密的氧化锌保护膜。
常见金属能与氧气反应，也能与盐酸，硫酸及盐溶液反应。
常见金属的化学性质：
1.金属和氧气的反应
| 金属 | 在空气中 | 在氧气中 | 方程式 |
| 镁 | 常温下表面逐渐变暗。点燃 剧烈燃烧，发出耀眼的白光， 生成白色固体 |
点燃，剧烈燃烧，发出耀 眼的白光，生成白色固体 |
2Mg+O2 2MgO |
| 铝 | 常温下，铝表而变暗，生成一 层致密氧化膜，保护铝不再被腐蚀 |
点燃。剧烈燃烧，火星四射， 放出大量的热，生成白色固体 |
4Al+3O2 2Al2O3 |
| 铁 | 持续加热发红，离火变冷 | 火星四射，放出大量的热， 生成黑色固体 |
3Fe+2O2 Fe3O4 |
| 铜 | 加热，生成黑色物质，在潮湿的 空气中，生成铜绿而被腐蚀 |
加热，生成黑色固体 | 2Cu+O2 2CuO |
| 金 | 即使在高温也不和氧气反应 | —— | |
| 结论 | 大多数金属都能喝氧气反应，但反应的难易程度和剧烈程度不同 | ||
2.金属与酸的反应
| 盐酸 | 稀硫酸 | 反应现象（两种酸中相同） | |
| 镁 | Mg+2HCl==MgCl2+H2↑ | Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑ | 反应比较剧烈，产生大量 气泡，溶液仍为无色，生成 的气体能够燃烧，并且产 生淡蓝色火焰 |
| 铝 | 2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑ | 2Al+3H2SO4==Al2(SO4)+3H2↑ | |
| 锌 | Zn+2HCl==H2↑+ZnCl2 | Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑ | 反应缓慢，有气泡产生，溶 液由无色逐渐变为浅绿色， 生成的气体能够燃烧，并且 产生淡蓝色火焰 |
| 铁 | Fe+2HCl==FeCl2+H2↑ | Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑ | |
| 铜 | 不反应 | 不反应 | 无 |
3.金属与盐的反应
将锌片、铁丝、铜丝三种金属分别放入硫酸铜溶液、硝酸银溶液、氯化钠溶液中，观察现象
| CuSO4溶液 | AgNO3溶液 | NaCl溶液 | |
| 锌 | 锌表面有一层红色金属析出，溶液由蓝色变为无色 Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu |
锌表面有一层银白色金属析出 Zn+2AgNO3==Zn(NO3)2+2Ag |
无变化，不反应 |
| 铁 | 铁表面有一层红色金属析出，溶液由蓝色变为浅绿色 Fe+CuSO4==FeSO4+Cu |
铁表面有一层银白色金属析出，溶液由无色变为浅绿色 Fe+2AgNO3==Fe(NO3)2+2Ag |
无变化，不反应 |
| 铜 | 无变化，不反应 | 铜表面有一层银白色金属析出，溶液由无色变为蓝色 Cu+2AgNO3==Cu(NO3)2+2Ag |
无变化，不反应 |
易错点：
一、（1）一般在金属活动性顺序表中排在氢前面的金属(也叫活泼金属)能置换出酸中的氢;排在氢后面的金属则不能，如铜、银与盐酸、稀硫酸都不反应。
（2）浓硫酸和硝酸与金属反应不生成氢气，因为它们有很强的氧化性，与金属反应不生成氢气。
（3）在金属活动性顺序表中排在最前面的金属如K、 Na活泼性太强，放入酸溶液中首先跟酸发生置换反应，过M的金属会继续跟水发生剧烈的反应。
（4）铁与非氧化性酸反应时，始终生成亚铁盐 (Fe2+)。
（5）金属与酸反应后溶液的质量增大。
二、
（1）在金属活动性顺序表中，位于前面的金属可以把位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来(K,Ca,Na除外)。相隔越远，反应越容易发生。
（2）金属与盐溶液的反应，盐必须能溶于水，不溶性的盐与金属不反应，如AgCl难溶于水，Fe和AgCl不反应。
（3）不能用活泼的金属K,Ca,Na，与盐溶液反应，因为K,Ca,Na。会先与H2O发生置换反应生成碱和氢气。
金属与酸的反应不一定属于置换反应：
置换反应是指一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。一般情况下，较活泼的金属跟酸发生的化学反应属于置换反应。但由于浓硫酸(或硝酸)具有强氧化性，金属与浓硫酸(或硝酸)反应时，生成物相对比较复杂。这类反应不属于置换反应。
铝和锌的抗腐蚀性：
1.铝制品具有很好的抗腐蚀性，是因为铝与空气中的氧气反应表面生成一种致密的氧化铝薄膜，对铝起防护作用。
2.锌与铝的抗腐蚀性相似，也是在金属表面会生成一层致密的氧化锌保护膜。
氮气：
氮气，常况下是一种无色无味无臭的气体，且通常无毒。氮气占大气总量的78.12%（体积分数），是空气的主要成份。常温下为气体，在标准大气压下，冷却至-195.8℃时，变成没有颜色的液体，冷却至-209.86℃时，液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质很稳定，常温下很难跟其他物质发生反应，但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化，用来制取对人类有用的新物质。
物理性质：
（1）无色无味的气体
（2）不易溶于水
（3）在标准状况下密度为1.251g/L，密度比空气略小
化学性质：
化学性质不活泼，一般情况下不能燃烧，也不支持燃烧；在常温下难与其他物质发生反应，但在高温下也能与一些物质发生化学反应。
用途：
(1)焊接金属时做保护气
(2)灯泡中填充氮气以延长灯泡的使用寿命，食品包装袋中充有氮气以防止食品腐烂变质
(3)医疗上可以在液氮冷冻麻醉的条件下做手术
(4)超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能
(5)制造氮肥和硝酸
(6)有些博物馆把贵重罕见的书画，墨宝保存在充满氮气的圆筒中，既可以避免氧化变质，又可防止虫蛀霉变。
氮的化学性质:
1. 氮化物反应
氮化镁与水反应：Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑
在放电条件下，氮气才可以和氧气化合生成一氧化氮：N2+O2=放电=2NO
一氧化氮与氧气迅速化合，生成二氧化氮2NO+O2=2NO2
二氧化氮溶于水，生成硝酸，一氧化氮3NO2+H2O=2HNO3+NO
五氧化二氮溶于水，生成硝酸，N2O5+H2O=2HNO3
2. 氮和活泼金属反应
N2与金属锂在常温下就可直接反应：6Li+N2===2Li3N
N2与碱土金属Mg、Ca、Sr、Ba在炽热的温度下作用：3Ca+N2===Ca3N2
N2与镁条反应：3Mg+N2=点燃=Mg3N2(氮化镁)
3. 氮和非金属反应
N2与氢气反应制氨气：N2+3H2===（可逆符号）2NH3
N2与硼要在白热的温度才能反应：2B+N2===2BN（大分子化合物）
N2与硅和其它族元素的单质一般要在高于1473K的温度下才能反应。
氮气用途——汽车轮胎
1.提高轮胎行驶的稳定性和舒适性
氮气几乎为惰性的双原子气体，化学性质极不活泼，气体分子比氧分子大，不易热胀冷缩，变形幅度小，其渗透轮胎胎壁的速度比空气慢约30～40%，能保持稳定胎压，提高轮胎行驶的稳定性，保证驾驶的舒适性；氮气的音频传导性低，相当于普通空气的1/5，使用氮气能有效减少轮胎的噪音，提高行驶的宁静度。
2.防止爆胎和缺气碾行
爆胎是公路交通事故中的头号杀手。据统计，在高速公路上有46%的交通事故是由于轮胎发生故障引起的，其中爆胎一项就占轮胎事故总量的70%。汽车行驶时，轮胎温度会因与地面磨擦而升高，尤其在高速行驶及紧急刹车时，胎内气体温度会急速上升，胎压骤增，所以会有爆胎的可能。而高温导致轮胎橡胶老化，疲劳强度下降，胎面磨损剧烈，又是可能爆胎的重要因素。而与一般高压空气相比，高纯度氮气因为无氧且几乎不含水份不含油，其热膨胀系数低，热传导性低，升温慢，降低了轮胎聚热的速度，不可燃也不助燃等特性，所以可大大地减少爆胎的几率。
3.延长轮胎使用寿命
使用氮气后，胎压稳定体积变化小，大大降低了轮胎不规则磨擦的可能性，如冠磨、胎肩磨、偏磨，提高了轮胎的使用寿命；橡胶的老化是受空气中的氧分子氧化所致，老化后其强度及弹性下降，且会有龟裂现象，这时造成轮胎使用寿命缩短的原因之一。氮气分离装置能极大限度地排除空气中的氧气、硫、油、水和其它杂质，有效降低了轮胎内衬层的氧化程度和橡胶被腐蚀的现象，不会腐蚀金属轮辋，延长了轮胎的使用寿命，也极大程度减少轮辋生锈的状况。
4.减少油耗，保护环境
轮胎胎压的不足与受热后滚动阻力的增加，会造成汽车行驶时的油耗增加；而氮气除了可以维持稳定的胎压，延缓胎压降低之外，其干燥且不含油不含水，热传导性低，升温慢的特性，减低了轮胎行走时温度的升高，以及轮胎变形小抓地力提高等，降低了滚动阻力，从而达到减少油耗的目的。
氮气，常况下是一种无色无味无臭的气体，且通常无毒。氮气占大气总量的78.12%（体积分数），是空气的主要成份。常温下为气体，在标准大气压下，冷却至-195.8℃时，变成没有颜色的液体，冷却至-209.86℃时，液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质很稳定，常温下很难跟其他物质发生反应，但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化，用来制取对人类有用的新物质。
物理性质：
（1）无色无味的气体
（2）不易溶于水
（3）在标准状况下密度为1.251g/L，密度比空气略小
化学性质：
化学性质不活泼，一般情况下不能燃烧，也不支持燃烧；在常温下难与其他物质发生反应，但在高温下也能与一些物质发生化学反应。
用途：
(1)焊接金属时做保护气
(2)灯泡中填充氮气以延长灯泡的使用寿命，食品包装袋中充有氮气以防止食品腐烂变质
(3)医疗上可以在液氮冷冻麻醉的条件下做手术
(4)超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能
(5)制造氮肥和硝酸
(6)有些博物馆把贵重罕见的书画，墨宝保存在充满氮气的圆筒中，既可以避免氧化变质，又可防止虫蛀霉变。
氮的化学性质:
1. 氮化物反应
氮化镁与水反应：Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑
在放电条件下，氮气才可以和氧气化合生成一氧化氮：N2+O2=放电=2NO
一氧化氮与氧气迅速化合，生成二氧化氮2NO+O2=2NO2
二氧化氮溶于水，生成硝酸，一氧化氮3NO2+H2O=2HNO3+NO
五氧化二氮溶于水，生成硝酸，N2O5+H2O=2HNO3
2. 氮和活泼金属反应
N2与金属锂在常温下就可直接反应：6Li+N2===2Li3N
N2与碱土金属Mg、Ca、Sr、Ba在炽热的温度下作用：3Ca+N2===Ca3N2
N2与镁条反应：3Mg+N2=点燃=Mg3N2(氮化镁)
3. 氮和非金属反应
N2与氢气反应制氨气：N2+3H2===（可逆符号）2NH3
N2与硼要在白热的温度才能反应：2B+N2===2BN（大分子化合物）
N2与硅和其它族元素的单质一般要在高于1473K的温度下才能反应。
氮气用途——汽车轮胎
1.提高轮胎行驶的稳定性和舒适性
氮气几乎为惰性的双原子气体，化学性质极不活泼，气体分子比氧分子大，不易热胀冷缩，变形幅度小，其渗透轮胎胎壁的速度比空气慢约30～40%，能保持稳定胎压，提高轮胎行驶的稳定性，保证驾驶的舒适性；氮气的音频传导性低，相当于普通空气的1/5，使用氮气能有效减少轮胎的噪音，提高行驶的宁静度。
2.防止爆胎和缺气碾行
爆胎是公路交通事故中的头号杀手。据统计，在高速公路上有46%的交通事故是由于轮胎发生故障引起的，其中爆胎一项就占轮胎事故总量的70%。汽车行驶时，轮胎温度会因与地面磨擦而升高，尤其在高速行驶及紧急刹车时，胎内气体温度会急速上升，胎压骤增，所以会有爆胎的可能。而高温导致轮胎橡胶老化，疲劳强度下降，胎面磨损剧烈，又是可能爆胎的重要因素。而与一般高压空气相比，高纯度氮气因为无氧且几乎不含水份不含油，其热膨胀系数低，热传导性低，升温慢，降低了轮胎聚热的速度，不可燃也不助燃等特性，所以可大大地减少爆胎的几率。
3.延长轮胎使用寿命
使用氮气后，胎压稳定体积变化小，大大降低了轮胎不规则磨擦的可能性，如冠磨、胎肩磨、偏磨，提高了轮胎的使用寿命；橡胶的老化是受空气中的氧分子氧化所致，老化后其强度及弹性下降，且会有龟裂现象，这时造成轮胎使用寿命缩短的原因之一。氮气分离装置能极大限度地排除空气中的氧气、硫、油、水和其它杂质，有效降低了轮胎内衬层的氧化程度和橡胶被腐蚀的现象，不会腐蚀金属轮辋，延长了轮胎的使用寿命，也极大程度减少轮辋生锈的状况。
4.减少油耗，保护环境
轮胎胎压的不足与受热后滚动阻力的增加，会造成汽车行驶时的油耗增加；而氮气除了可以维持稳定的胎压，延缓胎压降低之外，其干燥且不含油不含水，热传导性低，升温慢的特性，减低了轮胎行走时温度的升高，以及轮胎变形小抓地力提高等，降低了滚动阻力，从而达到减少油耗的目的。
发现相似题
与“化学科学的发展提高了人们的生活质量．我们正常通过促进或抑...”考查相似的试题有：
- 下列有关金属的说法正确的是A．铝有很好的抗腐蚀性B．铜的硬度大于锌铜合金C．生铁和钢都是纯净物D．导电性最好的金属是铜
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