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金属分类详解

金属分类详解

金属分类有多个核心维度,常用分类依据包括密度、化学性质、周期表位置、工业用途,不同维度分类服务于不同场景(如高考化学侧重密度与周期表位置分类,工业侧重用途分类)。

一、按密度分类(最常用,高考高频考点)

1. 轻金属

分类标准:密度<5g/cm³

典型实例:锂(Li)、铍(Be)、钠(Na)、钾(K)、镁(Mg)、铝(Al)、钙(Ca)

核心特点:

化学性质活泼,易与氧气、酸反应(如铝常温下形成氧化膜防腐)

密度小、强度低,工业上常制成合金(如铝合金用于航空航天)

多为地壳中含量较高的金属(铝是地壳中含量最高的金属元素)

2. 重金属

分类标准:密度≥5g/cm³

典型实例:

有毒常用类:汞(Hg)、铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr⁶+)、砷(As,类金属,常归为重金属)

常见有用类:铜(Cu)、锌(Zn)、铁(Fe)、镍(Ni)、银(Ag)、金(Au)、钯(Pd)、钒(V)

核心特点:

化学性质差异大(如金、铂极不活泼,铜、锌中等活泼)

部分重金属(Hg、Pb、Cd)低浓度有毒,高考工艺流程常考 “除重金属杂质”

多数为过渡金属,可形成多价态化合物(如Cr3+/Cr6+、Fe2+/Fe3+

金属分类详解

二、按化学性质(活泼性)分类(关联金属活动性顺序表)

1. 活泼金属(强还原性)

分类标准:常温下易与氧气、水、酸反应,金属活动性顺序表中位于 Mg 之前

典型实例:钾(K)、钙(Ca)、钠(Na)、镁(Mg)、铝(Al)

核心特点:

易失去电子形成阳离子,自然界中无游离态(多以氧化物、盐形式存在)

铝、镁能与强碱反应(如 2Al + 2NaOH + 2H₂O = 2NaAlO₂ + 3H₂↑),高考常考相关反应

2. 较活泼金属

分类标准:金属活动性顺序表中位于 Zn~Pb 之间,能与酸反应,部分能与水(加热 / 高温)反应

典型实例:锌(Zn)、铁(Fe)、锡(Sn)、铅(Pb)

核心特点:

能置换稀盐酸、稀硫酸中的氢(Pb 反应较慢)

铁、锌易被腐蚀,需通过电镀、涂漆等方式防腐

高考中常考其氧化物、盐的性质(如 Fe₃O₄的磁性、ZnO 的两性)

3. 不活泼金属(弱还原性)

分类标准:金属活动性顺序表中位于 H 之后,常温下难与氧气、酸(浓氧化性酸除外)反应

典型实例:铜(Cu)、汞(Hg)、银(Ag)、铂(Pt)、金(Au)

核心特点:

化学性质稳定,自然界中存在游离态(如金、银单质)

仅能与浓硝酸、浓硫酸等强氧化性酸反应(如 Cu + 4HNO₃(浓) = Cu (NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O)

常用作催化剂(如 Pd、Pt)、首饰(如 Au、Ag)

三、按周期表位置分类(化学核心分类)

1. 主族金属

分类标准:位于元素周期表 s 区、p 区的金属(除 H、稀有气体外)

典型实例:

s 区:Li、Na、K、Ca、Mg(活泼金属为主)

p 区:Al、Ga、In、Sn、Pb、Bi(金属性从强到弱递减)

核心特点:

价电子构型简单(s¹⁻²、p¹⁻⁴),化合价多为固定值(如 Al3+、Na⁺)

部分为两性金属(如 Al、Ga,既能与酸反应,也能与强碱反应)

2. 过渡金属

分类标准:位于元素周期表 d 区、ds 区(第 4~6 周期,第 3~12 族)

典型实例:铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、铬(Cr)、锰(Mn)、钯(Pd)、钒(V)

核心特点:

价电子构型为 d¹⁻¹⁰s¹⁻²,能形成多种价态(如 Fe2/Fe3、Cr3+/Cr6+),高考工艺流程常考价态转化

离子多有颜色(如Cu2+蓝色、Fe3+黄色),部分具有催化活性(如 Pd 催化偶联反应、V₂O₅催化制硫酸)

硬度大、熔点高,常用于制造合金(如不锈钢含 Fe、Cr、Ni)

3. 内过渡金属(镧系、锕系)

分类标准:位于元素周期表 f 区,包括镧系(57~71 号)、锕系(89~103 号)

典型实例:镧(La)、铈(Ce)、钕(Nd)、铀(U)、钚(Pu)

核心特点:

价电子构型为 f¹⁻¹⁴d⁰⁻¹s²,化学性质相似(镧系收缩导致)

锕系元素多具有放射性(如 U 用于核反应),镧系元素用于制造稀土合金(如 NdFeB 永磁体)

金属分类详解

四、按工业用途分类(实用导向)

1. 黑色金属

分类标准:工业上指铁、铬、锰及其合金(核心是铁合金)

典型实例:钢(铁碳合金)、不锈钢(铁铬镍合金)、锰钢(铁锰合金)

核心特点:

产量最大、应用最广(占金属材料用量的 90% 以上)

易腐蚀,需通过防锈处理(如镀锌、涂漆)

高考常考其冶炼流程(如炼铁、炼钢的反应原理)

2. 有色金属

分类标准:除黑色金属外的所有金属(轻金属、重金属中的非铁类)

典型实例:铝及铝合金、铜及铜合金(黄铜、青铜)、有色金属、钛合金

核心特点:

性能多样(如铝轻、铜导电好、钛耐腐蚀)

常用于高端制造(如钛合金用于航空航天、铜用于电缆)

3. 特种金属(功能金属)

分类标准:具有特殊物理 / 化学性能(如耐高温、耐腐蚀、超导)的金属

典型实例:钨(W,耐高温,用于灯丝)、钛(Ti,耐腐蚀、强度高)、钼(Mo,耐磨)、锆(Zr,核工业材料)

核心特点:

多为过渡金属或难熔金属,制备工艺复杂

用于特殊场景(如钨用于高温炉、锆用于核反应堆)

五、特殊分类(补充说明)

1. 准金属(类金属)

分类标准:性质介于金属与非金属之间,兼具两者特性

典型实例:砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、硅(Si)

核心特点:

砷、锑常被归为 “有毒重金属”(高考工艺流程除杂考点)

硅是半导体材料,用于芯片制造

2. 放射性金属

分类标准:具有放射性(原子核不稳定,能释放射线)

典型实例:铀(U)、钍(Th)、钚(Pu)、镭(Ra)

核心特点:

主要用于核工业(如铀用于核发电、钚用于核武器)

具有强毒性,需特殊防护

六、核心规律总结

高考化学重点关注:按密度(轻 / 重金属)、周期表位置(主族 / 过渡金属)分类,核心考点是 “价态转化”“除杂反应”“冶炼原理”。

工业应用重点关注:按用途(黑色 / 有色 / 特种金属)分类,核心是材料性能与应用的匹配。

关键关联:过渡金属多为重金属,且多为工业常用金属(如 Fe、Cu、Pd、V),其价态变化是工艺流程题的核心考点。

(责任编辑:化学自习室)
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