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2021春中考总复习科粤版化学知识点总结 第六章 金 属 课件+测试
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这是一份2021春中考总复习科粤版化学知识点总结 第六章 金 属 课件+测试，共21页。PPT课件主要包含了有关铝的反应，有关铜的反应，导电性，延展性，Fe3O4，剧烈反应，比较剧烈，FeCl2+H2↑，FeSO4+H2↑，浅绿色等内容，欢迎下载使用。
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
① ② ③ ④
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
考点一:金属材料的物理特性(常考点)
金属材料包括 以及它们的 。 1.金属的物理性质常温下为固态(汞除外),有金属光泽,铁、铅、锌等大多数呈银白色(铜为紫红色,金为黄色),有良好的 、导热性和 ,熔点较高,密度、硬度因金属的不同而不同。 2.合金(1)概念:由一种金属与其他 或非金属熔合而成的具有 特性的混合物。 (2)特性:一般来说,合金的熔点比各成分金属的低,硬度比各成分金属的大,抗腐蚀性能更好。
【拓展思考1】 (1)合金都是由金属组成的吗?答案:不一定。合金是金属和金属或金属和非金属熔合而成的混合物,具有金属的特性,如生铁和钢就是金属和非金属(碳)熔合而成的。(2)合金是由两种或两种以上物质相互化合而成的吗?答案:不是。合金中各成分是均匀熔合在一起的,相互之间没有发生化学变化,即合金的制取过程中发生的是物理变化,各成分保持各自原有的性质。
考点二:金属的化学性质(常考点)
1.金属的化学性质(1)大多数金属可与氧气反应生成氧化物许多金属都能跟氧气反应,生成氧化物,但反应的难易和剧烈程度不同。Mg在常温下就能与氧气反应;Fe、Cu等在常温下不易与氧气反应,在点燃或加热条件下才发生反应;金在高温时也不与氧气反应。
(2)金属与酸的反应①实验现象及相应反应的化学方程式
②实验结论:镁、铝、铁、铜四种金属的活动性顺序为 。
(3)与某些金属盐溶液反应①实验现象及相应反应的化学方程式
②实验结论:由实验现象可分别得出金属活动性:Al>Cu;Cu>Ag。
铁与稀盐酸、稀硫酸;铁与盐溶液反应,生成二价铁盐。
2.常见金属活动性顺序(1)金属的活动性顺序在金属活动性顺序里:①金属的位置越靠前,它的 就越强。 ②位于 能置换出盐酸、稀硫酸中的氢(不可用浓硫酸、硝酸)。③位于 能把位于后面的金属从其盐溶液中置换出来(除K、Ca、Na外)。
(2)金属活动性顺序的应用(详见常考实验突破六)3.置换反应由一种 与一种 反应,生成另一种 和另一种 的反应叫做置换反应。
【拓展思考2】 (1)铝制品和金制品都耐腐蚀,其原理相同吗?答案:原理不相同。铝制品耐腐蚀是因为铝与氧气反应时,生成一层致密的保护膜,金制品耐腐蚀是因为金的化学性质稳定,通常情况下不与氧气反应。(2)金属一定会与稀盐酸或稀硫酸发生反应生成氢气吗?答案:不一定。根据金属的活动性顺序,只有排在氢前面的金属才会与稀盐酸或稀硫酸发生反应生成氢气。
考点三:金属矿物与冶炼
1.常见的矿石赤铁矿( )、磁铁矿( )、黄铁矿(FeS2)、菱铁矿(FeCO3)、铝土矿(Al2O3)、黄铜矿(CuFeS2)、辉铜矿(Cu2S)。 2.钢铁是怎样炼成的(1)原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气。(2)冶炼铁的原理:在高温下,利用焦炭与氧气反应生成的 把铁从铁矿石里 出来。 3CO+Fe2O3 。 (3)金属的冶炼(详见常考实验突破七)
考点四:珍惜和保护金属资源(常考点)
1.铁生锈的条件铁与空气中的 、 接触,生成 ,其主要成分是 。2.防止铁制品生锈的方法(1) 。 (2) (作用:隔绝空气、防水)。具体方法如下:①喷漆;②涂油;③电镀;④搪瓷;⑤氧化膜。 3.金属资源的保护措施(1) 。 (2) 。 (3) 。
保持铁制品的洁净、干燥
有计划、合理地开采矿物
(4) (例如用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车外壳等)。 4.意义节约金属资源和能源,降低金属的生产成本,减少对环境的污染。
金属的纯度、环境温度、湿度和酸碱性是影响铁锈蚀的其他因素。升高温度或在盐溶液中,铁生锈的速率会加快。
一、金属的性质与用途的关系
“性质决定用途”这一传统的说法正在受到挑战,我们不能完全依据金属的性质来确定其应用,要综合考虑其储量的多少、价格高低、生产加工的难易等多种因素,使物质的应用得到充分的发挥,以最小的投入换取最大的价值。
【例1】 (1)汽车轮毂一般用铝合金而不用纯铝制造的原因是 。
解析:(1)铝合金与纯铝相比,硬度更强、耐腐蚀性能更好。答案:(1)铝合金的硬度更强、耐腐蚀性能更好
(2)信息一:地壳中含量最多的金属元素是 (填元素符号)。 信息二:铝的化学性质很活泼,但家用铝制品却很少出现腐蚀现象,请用化学方程式表示其中的原因是 。 信息三:
解析:(2)地壳中含量较多的五种元素为氧、硅、铝、铁、钙,含量最丰富的金属元素是铝;铝的化学性质活泼,在常温下就能与氧气反应生成氧化铝;比较三种金属的密度与导电性能可知,铝做高压电线的材料比较好,因为铝的导电性能较好,且密度较小。
综合上述因素,常选用表中三种金属中的 作为高压输电线,原因是 , (答出两点即可)。
二、滤液、滤渣成分的判断当两种或多种金属在盐溶液中同时存在时,最不活泼的金属先从溶液中被置换出来;当两种或多种金属与一种金属盐溶液同时混合时,最活泼的金属先发生置换反应。即金属活动性相差越大,置换反应越易发生。
【例2】 (2019邵阳)向AgNO3溶液中加入一定质量铜和锌的混合物,充分反应后过滤得到无色溶液和滤渣,下列说法正确的是( )A.反应后所得的溶液中一定含有Zn(NO3)2,一定不含Cu(NO3)2和AgNO3B.反应后所得的溶液中一定含有Zn(NO3)2,可能含有Cu(NO3)2和AgNO3C.反应后所得的滤渣中一定含有Ag,一定不含Cu和ZnD.反应后所得的滤渣中一定含有Cu,可能含有Zn和Ag
解析:向AgNO3溶液中加入一定质量铜和锌的混合物,锌会先与硝酸银反应生成硝酸锌和银,待锌反应完全后,铜再与硝酸银反应生成硝酸铜和银,反应后所得的溶液中一定含有Zn(NO3)2,可能不含Cu(NO3)2和AgNO3,故A错误;反应后所得的溶液中一定含有Zn(NO3)2,可能含有Cu(NO3)2和AgNO3,故B正确;反应后所得的滤渣中一定含有Ag,可能含Cu和Zn,故C错误;反应后所得的滤渣中一定含有Ag,可能含Cu和Zn,故D错误。答案:B
解析:铁、银、铝为银白色金属;铜为紫红色的金属。故选C。
一、选择题 1.(2019南京)通常状况下,颜色呈紫红色的金属是( )A.铁B.银C.铜D.铝
2.(2019雅安)下列关于金属的说法中,错误的是( )A.铜有良好的导电性,常用于制作导线B.所有的金属都能与稀盐酸反应C.铁制品在干燥的空气中不易生锈D.不能用铁桶盛放硫酸铜溶液
解析:铜有良好的导电性,常用于制作导线,故A正确;不是所有的金属都能与稀盐酸反应,如金、银、铜等,故B错误;铁在空气中锈蚀,实际上是铁跟空气中的氧气和水共同作用的结果,铁制品在干燥的空气中不易生锈,故C正确;不能用铁桶盛放硫酸铜溶液,因为铁能与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁溶液和铜,故D正确。
3.据报道,世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料,相当于每年金属产量的20%～40%。以下措施中,不能防止金属腐蚀的是( )A.在金属门窗表面刷一层油漆B.及时用钢丝球擦去铝制水壶表面的污垢C.在剪刀表面涂油D.在自行车钢圈表面镀一层耐腐蚀的金属
解析:铝制品表面有一层致密的氧化物保护膜,如果用钢丝球擦铝制水壶表面的污垢,就会破坏这层保护膜。
4.锰和镍(Ni)都是重要的金属,将镍丝插入MnSO4溶液中,无明显现象,插入CuSO4溶液中,镍丝表面有红色固体析出,则Mn、Ni、Cu三种金属的活动性由强到弱的顺序是( )A.Mn、Ni、CuB.Mn、Cu、NiC.Ni、Mn、CuD.Cu、Mn、Ni
解析:将镍丝插入MnSO4溶液中,无明显现象,说明锰比镍活泼;将镍丝插入CuSO4溶液中,镍丝表面有红色固体析出,说明镍比铜活泼。则Mn、Ni、Cu的活动性由强到弱的顺序是Mn>Ni>Cu,故A正确。
解析:在金属活动性顺序中,铜、银都在锌的后面,都不能与硫酸锌反应,不能比较铜和银的活动性顺序,A错误;铜、银都不能与稀盐酸反应,无法比较金属铜与银的活动性顺序,B错误;锌、铜都能与AgNO3溶液反应,无法比较金属锌与铜的活动性顺序,C错误;锌可以置换CuSO4溶液中的铜而出现红色固体,证明锌的活动性比铜强;银和CuSO4溶液不反应,证明铜比银的活动性强。可以证明三种金属的活动性顺序,D正确。
5.为验证Zn、Cu、Ag三种金属的活动性顺序,下列试剂可以选用的是( )A.ZnSO4溶液B.稀盐酸C.AgNO3溶液D.CuSO4溶液
6.某同学为了探究甲、乙、丙三种金属的活动性强弱,做了如下实验。则三种金属的活动性顺序是( )
A.甲>乙>丙B.乙>甲>丙C.丙>甲>乙D.丙>乙>甲
解析:在金属活动性顺序中,位于氢前面的金属能置换出酸中的氢,把甲、乙、丙三种金属分别加入稀硫酸中,甲、乙表面有气泡产生,丙无明显变化,说明甲、乙的金属活动性比氢强,丙的金属活动性比氢弱,即甲、乙>H>丙;在金属活动性顺序中,位于前面的金属能把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来。把甲放入乙的硫酸盐溶液中,无明显现象,说明甲的金属活动性比乙弱,即乙>甲,三种金属的活动性顺序是乙>甲>丙,故选B。
7.(2019新疆)如图是探究铁和铜的金属活动性实验,关于此实验说法错误的是( )A.铁丝需要砂纸打磨B.溶液由蓝色变为无色C.金属活动性强弱:Fe>CuD.化学反应方程式为Fe+CuSO4 Cu+FeSO4
8.分别用以下四组物质比较锌和铜的金属活动性:①Zn、Cu、稀硫酸;②Zn、Cu、MgSO4溶液;③Zn、CuSO4溶液;④Zn、Cu、FeSO4溶液。仅用组内物质就能够直接达到目的的是( )A.仅① B.仅②③④C.仅①③④D.①②③④
解析:①中Zn和稀硫酸反应,Cu不能;②中Zn、Cu都不能与MgSO4溶液反应;③中Zn可以置换出CuSO4溶液中的Cu;④将Zn、Cu分别加入FeSO4溶液中,Zn可以与FeSO4溶液反应而Cu不可以;故选C。
9.某同学根据铜绿的成分Cu2(OH)2CO3作出猜想:金属铜锈蚀的条件除有氧气和水外,还必须有二氧化碳。为证明“必须有二氧化碳”,需要进行如图所示实验中的( )A.甲和乙B.甲和丁C.乙和丁D.丙和丁
解析:甲试管的铜片与氧气、水和二氧化碳同时接触发生了锈蚀;乙中的铜片与二氧化碳和水接触,没有锈蚀,说明铜的锈蚀与氧气有关;丙中的铜片与二氧化碳和氧气接触,没有锈蚀,说明铜的锈蚀与水有关;丁中的铜片与氧气和水接触没有锈蚀,说明了铜的锈蚀与二氧化碳有关;由以上分析可知,通过实验甲与丁的对比得出:铜的锈蚀必须有二氧化碳参与,故选B。
10.现有等质量的X、Y两种金属,分别放入溶质质量分数相同的足量稀硫酸中,产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示(已知X、Y在生成物中化合价均为+2价)。则下列说法不正确的是( )A.生成氢气的质量:X>YB.相对原子质量:X>YC.金属活动性:XY
解析:结合图像可以判断,产生氢气的质量X比Y多,A说法正确;根据金属与氢气的质量关系,由于金属的化合价相同,相同质量的金属,产生氢气的质量越多,该金属的相对原子质量越小,所以X的相对原子质量小于Y,B说法不正确;完全反应Y需要的时间短,金属的活动性Y比X强,C说法正确;无论稀硫酸与哪种金属反应,其与氢气的质量比是一定的,因此X产生的氢气多,其消耗的硫酸也多,D说法正确。
二、填空与简答题11.(2019青岛)同学们到实验室去进行“探究金属的性质”实验。将锌粉和铁粉的混合物加入盛有一定量硝酸银溶液的烧杯中,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液。请你填空。(1)若将所得滤渣放入稀盐酸中,有气泡产生,则①滤液里一定含有 (填写化学式,下同),可能含有 ;②滤渣中一定含有 ,可能含有 。
解析:根据金属的活动性顺序,将锌粉和铁粉的混合物加入盛有一定量硝酸银溶液的烧杯中,锌先和硝酸银反应生成硝酸锌和银,如果锌不足,则铁再和硝酸银反应生成硝酸亚铁和银。(1)若将所得滤渣放入稀盐酸中,有气泡产生,则说明滤渣中一定有铁,可能含有锌,溶液中的硝酸银完全参加了反应。①滤液里一定含有Zn(NO3)2,可能含有Fe(NO3)2 ;②滤渣中一定含有Ag、Fe,可能含有Zn。
(2)若反应后所得滤液呈无色,则滤渣中一定含有 (填写化学式)。 (3)反应后所得滤液的溶质质量分数 (填“大于”“等于”或“小于”)原硝酸银溶液的溶质质量分数。
解析:(2)若反应后所得滤液呈无色,说明了铁未参加反应,则滤渣中一定含有Ag、Fe。(3)由于每65份质量的锌能反应生成216份质量的银,每56份质量的铁能反应生成216份质量的银,所以反应后所得滤液的溶质质量分数小于原硝酸银溶液的溶质质量分数。
12.金属材料广泛应用于生产生活中。(1)铝块能制成铝箔是利用了铝的 (填“导电”或“延展”)性。 (2)为探究铝、铜的金属活动性顺序,某同学选用了下列药品进行实验,其中可行的是 (填字母)。 A.铝丝、铜丝、氯化镁溶液B.铝丝、铜丝、硫酸铜溶液
解析:(1)利用金属铝具有良好的延展性可把铝块制成铝箔。(2)A.铝、铜都不能和氯化镁反应,因此不能比较二者的金属活动性顺序。B.铝可以和硫酸铜溶液反应置换出铜,证明铝比铜活泼,可以验证铝、铜的金属活动性顺序。
(3)A～G是初中化学常见的物质。已知A为黑色固体单质,B为红棕色粉末,G为紫红色固体单质,它们的转化关系如图所示,回答问题。①写出化学式:A ;B 。 ②反应Ⅱ的化学方程式为 。 ③反应Ⅲ的化学方程式为 。
解析:(3)G为紫红色固体单质,则G是铜,A为黑色固体单质,B为红棕色粉末,A和B在高温条件下能反应生成C和D,则A可能是碳,B可能是氧化铁,生成的D能与硫酸铜反应生成铜,则D是铁,C是二氧化碳,C能与A反应生成E,则E是一氧化碳,一氧化碳能与F反应生成铜,则F是氧化铜,代入框图,推断合理。①A是碳,B是氧化铁;②反应Ⅱ是二氧化碳和碳在高温条件下反应生成一氧化碳;③反应Ⅲ为铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁。
(4)用1 600 t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为 t (结果保留至0.1)。
金属材料的物理性质和用途
①结合生产、生活实际考查金属、金属材料的性质及性质与用途的对应关系。②以合金在实际生产与高科技方面的应用为背景,考查合金的优良性能。③常以填空及简答题考查金属的物理性质和金属材料的识别。④对我们身边生活中常用常见金属及合金的考查,是近几年中考的重中之重。
【例1】 (2019成都)科学家发现一种新金属。根据图表信息推测其用途错误的是( )
A.用于焊接金属B.制造航天飞机C.制外科手术刀D.用于通信设备
点拨:该金属的熔点很高,不能用于焊接金属,故A错误;该金属密度小、强度大、耐腐蚀,可用于制造航天飞机,故B正确;该金属强度大、耐腐蚀,可用于制外科手术刀,故C正确;该金属导电性好、耐腐蚀,可用于通信设备,故D正确。答案:A
一些常见金属的特性及用途
1.(2019东营改编)化学与人类生活、社会生产密切相关,下列理解正确的是( )A.古代的“五金”:是指金、银、铜、铁、铝B.0.9%的生理盐水:是指100 g水中溶解了0.9 g的氯化钠C.百炼成钢:是指将生铁转化为钢,其主要原理是降低生铁的含碳量D.钻石恒久远,一颗永流传:是指金刚石是天然物质中最硬的
解析:古代的“五金”是指金、银、铜、铁、锡,A错误;0.9%的生理盐水,是指100 g氯化钠溶液中含有0.9 g的氯化钠,B错误;生铁和钢的主要区别在于含碳量不同,钢的含碳量低,高温的生铁在空气中锤打时,碳和氧气反应生成二氧化碳,含碳量降低,生铁转化为钢,C正确;钻石是经过琢磨的金刚石(碳的单质),碳在常温下化学性质不活泼,“钻石恒久远,一颗永流传”,是指钻石很难与其他物质发生反应,保存的时间较长,D错误。
2.(2019德州改编)社会发展让人们的出行更加方便,汽车逐渐走进寻常百姓家。请根据要求回答有关问题:
解析:(1)汽车的部件中主要由合金制成的是钢架车门、铝合金轮毂。(2)在电路中使用铜线,这是利用了铜的导电性。(3)汽车表面的烤漆能起到防止金属锈蚀的作用。
(1)在如图汽车的部件中主要由合金制成的是 。 (2)在汽车的电路中主要使用的是铜线,这是利用了铜的 性。 (3)汽车表面的烤漆不仅美观,还能起到 的作用。
①考查金属跟氧气、酸、盐溶液反应的规律及特点。②设计实验探究金属的化学性质,包括实验的操作、现象等。③金属与酸反应生成气体的坐标曲线图的分析、天平平衡的分析及应用题计算等。
【例2】 (2019自贡)现有等质量甲、乙、丙三种金属,分别放入三份溶质质量分数相同的足量稀硫酸中,产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示(已知甲、乙、丙在生成物中化合价均为+2价)。则下列说法中错误的是( )A.金属活动性:乙>甲>丙B.生成氢气的质量:甲>乙>丙C.相对原子质量:乙>丙>甲D.消耗硫酸的质量:甲>乙>丙
点拨:据图判断生成氢气的速率:乙>甲>丙,即金属活动性:乙>甲>丙;生成氢气的质量:甲>乙>丙;相对原子质量:丙>乙>甲;根据质量守恒定律可知,生成氢气的质量与消耗稀硫酸的质量有关,生成氢气的质量:甲>乙>丙,即消耗硫酸的质量:甲>乙>丙。故选C。答案:C
等质量的金属(化合价相同)与足量酸反应生成氢气的质量与金属的相对原子质量成反比;不等价金属与酸完全反应可用下式计算氢气的质量:m(H2)= 。
【真题集训】3.(2019随州)下列所示的四个图像,能正确反映对应变化关系的是( )
A.向一定量的硝酸铜和硝酸镁的混合溶液中加入铁粉B.向pH=2的盐酸中加水稀释C.向一定量的含有盐酸的氯化铜溶液中滴加氢氧化钠溶液D.等质量的镁和铁分别与等质量、等浓度足量的稀硫酸反应
解析:向一定量的硝酸铜和硝酸镁的混合溶液中加入铁粉,铁和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜,铁和硝酸镁不反应,每56份质量的铁会置换出64份质量的铜,溶液的质量减小,图像中表示溶液的质量增大,故A错误;向pH=2的盐酸中加水稀释,溶液的酸性减弱,pH增大,但不会大于7,故B错误;向一定量的含有盐酸的氯化铜溶液中滴加氢氧化钠溶液时,加入的氢氧化钠会先与盐酸反应,等盐酸完全反应后,才出现氢氧化铜沉淀,与图像不符,故C错误;等质量的镁和铁分别与等质量、等浓度的稀硫酸反应,最终镁产生氢气质量大,与图像相符,故D正确。
解析:由题意可知,天平是平衡的,加入的金属的质量相同,锌、铁与稀盐酸反应都生成了氢气,由于充分反应后,两烧杯底部均有固体剩余,说明了金属是足量的,盐酸全部参加了反应,生成氢气的质量相同,则此时天平仍然平衡,故C正确。
4.(2019娄底)托盘天平左、右两边各放一只质量相等的烧杯,在两只烧杯中加入等质量、等质量分数的稀盐酸,此时天平保持平衡。然后在左盘烧杯中加入5 g锌粒,在右盘烧杯中加入5 g铁粉,充分反应后,两烧杯底部均有固体剩余,则此时天平( )A.偏向左边B.偏向右边C.仍然平衡D.无法判断
金属活动性顺序及其应用
①根据实验事实或问题情境,判断金属的活动性强弱,及有关化学方程式的书写。②结合金属与酸反应的图像特点, 对金属的活动性顺序及相对原子质量大小作出判断。③结合金属活动性顺序,对金属与酸、盐溶液反应后的滤渣、滤液成分进行分析。
【例3】 (2019广州)有X、Y、Z三种金属片,分别放入稀硫酸中,X、Z表面有气泡产生,Y没有明显现象,X放入ZCln溶液,没有明显现象。判断这三种金属的活动性由强到弱的顺序是( )A.X>Y>ZB.Z>X>YC.X>Z>YD.Y>X>Z
点拨:X、Z能与硫酸反应生成氢气,Y不能,说明X、Z是氢前金属,Y是氢后金属,而X放入Z盐溶液中不能反应,说明Z金属性比X强,综上,金属活动性:Z>X>Y,故选B。答案:B
【真题集训】5.(2019山西)验证镁、铜的金属活动性顺序,下列试剂不能选用的是( )A.MgSO4溶液B.KCl溶液C.稀盐酸D.ZnCl2溶液
解析:铜不与MgSO4溶液反应,说明镁的金属活动性比铜强,A正确;镁、铜都不与KCl溶液反应,无法判断镁、铜的金属活动性顺序,B不正确;镁与稀盐酸反应生成氯化镁和氢气,铜不与稀盐酸反应,说明镁的金属活动性比铜强,C正确;镁与ZnCl2溶液反应生成氯化镁和锌,铜不与ZnCl2溶液反应,说明镁的金属活动性比铜强,D正确。故选B。
6.(2019成都)探究锌、铜、镁的金属活动性时,下列现象、分析或结论正确的是( )A.盐酸的浓度可以不同B.铜片表面有气泡C.盛镁片的试管表面发烫D.活动性Cu>Zn>Mg
解析:探究锌、铜、镁的金属活动性时,要注意变量的控制,注意要除探究要素不同之外,其他条件都应该是相同的,则盐酸的浓度必须相同,故A错误;在金属活动性顺序中,铜排在氢的后面,故铜与盐酸不反应,铜片表面无明显变化,故B错误;金属与酸的反应属于放热反应,盛镁片的试管表面发烫,故C正确;根据金属活动性顺序,可知活动性Mg>Zn>Cu,故D错误。
①结合实验方案、实验现象等考查金属锈蚀的条件。②结合生产、生活实际考查防止铁制品锈蚀的方法。③结合金属资源的现状及环保问题考查金属资源的保护措施及回收。④常以文字描述或结合实验图的形式,在选择题、填空题及简答题和实验及探究题中呈现。
【例4】 某化学兴趣小组进行铁生锈的实验探究活动。
【探究一】 铁生锈的条件(1)该兴趣小组将洁净无锈的铁钉分别置于如图所示装置中,经过一段时间观察, (填装置字母)装置中出现了明显的锈迹。 他们的结论:铁生锈是因为铁与空气中的 等发生了化学反应。 (2)甲同学提出了疑问:空气中的氮气、二氧化碳没有参与铁的生锈过程吗?请设计实验为甲同学释疑: ,观察并记录现象即可证明。
点拨:(1)铁生锈的条件是铁与空气中的水分和氧气共同作用,A中铁钉满足铁生锈的条件,一段时间后会出现明显的锈迹。(2)将A装置中的空气换作氮气或二氧化碳就可验证空气中氮气或二氧化碳有没有参加铁生锈的反应。答案:(1)A 氧气和水 (2)将A装置中的空气换作氮气或二氧化碳
【探究二】 影响铁生锈速率快慢的因素乙同学说:妈妈常说菜刀沾有盐水生锈更快。这种说法对吗?同学们广泛查阅资料。资料一:导电性强的溶液都可加速铁的锈蚀。资料二:海上航行的轮船在与海水接触的部分镶嵌锌块,能有效降低钢材被腐蚀的速率。
(3)将上述A装置中的蒸馏水改为下列液体中的 ,可使铁生锈的速率加快。 a.硫酸钠溶液 b.无水乙醇 c.蔗糖溶液
点拨:(3)因为导电性强的溶液可加速铁的锈蚀,硫酸钠溶液中含有钠离子和硫酸根离子,如果把蒸馏水换为硫酸钠溶液可使铁生锈的速率加快。答案:(3)a
(4)一些铁制品表面覆盖了某些涂层,不同的涂层被破坏后,铁生锈的速率不同。你认为下列 涂层被破坏后,可使铁生锈的速率加快。 a.镀锌铁b.镀锡铁
点拨:(4)铁比锡活泼,锡层破坏后,铁生锈的速率加快。答案:(4)b
(5)一些建筑的大门刷上了一层银白色的金属,你认为该金属可能是 。 a.银粉b.铜粉c.镁粉【交流与思考】(6)写出一种防止铁生锈的方法: 。
点拨:(5)大门上刷一层银白色金属,该金属可能是镁,因为镁在空气中能形成一层致密坚固的氧化镁薄膜,隔绝水分和氧气,起到防锈作用。(6)铁制品防锈的方法有涂保护层,如刷油漆等。答案:(5)c (6)刷油漆(合理即可)
防止铁生锈常采用的方法
(1)干:保持铁制品表面洁净和干燥。(2)膜:在铁制品表面覆盖保护膜,如在车、船的表面喷涂油漆,机械表面涂油,在杯子表面烧涂搪瓷等。(3)镀:在铁制品表面镀一层其他金属,如在钢铁表面镀锌、镀铬等。(4)烤:用化学方法使铁制品表面形成致密的氧化膜,如锯条上的烤蓝。(5)改:改善金属的本质,添加合金元素,如在铁制品中加入镍制成不锈钢,可以增强耐腐蚀性能。
【真题集训】7.(2019长沙)2019年5月我国自主建造的第一艘航母下海,为保证航母的使用寿命,下列防锈措施不可行的是( )A.用抗锈蚀性能优异的合金制造航母零部件B.刷防锈漆C.船体表面镀一层黄金D.给某些部位涂油
解析:合金往往具有良好的抗腐蚀性,制成合金后使用,能防止生锈,A可行;刷漆能使铁与水隔绝,可以防止生锈,B可行;虽然黄金的化学性质不活泼,但是其价格昂贵、且密度过大,防锈措施不合理,C不可行;油膜能隔绝氧气和水,所以给某些部位涂油可以防止生锈,D可行。
8.下列环境中,铁钉表面最容易产生铁锈的是( )A.在稀盐酸中B.在潮湿的空气中C.在干燥的空气中D.浸没在植物油中
解析:铁生锈的条件是:铁同时与氧气、水接触,因此在潮湿的空气中最易生锈,故选B。
常考实验突破六 金属活动性顺序的探究
①根据不同金属与同浓度、同种稀酸的反应速率大小验证金属的活动性顺序。②结合金属与盐溶液的置换反应,设计合理实验,验证金属的活动性顺序;分析和评价实验方案。
二、用三种试剂验证三种金属的活动性顺序,试剂的选用步骤1.将要验证的金属按活动性顺序排出。2.取“两边金属中间盐”进行验证,即取三种金属中活动性最强和最弱的金属单质与活动性居中的金属的盐溶液反应,就可确定三种金属的活动性顺序。3.取“中间金属两边盐”进行验证,即取三种金属中活动性最强和最弱的金属的盐溶液分别与活动性居中的金属单质反应,就可确定三种金属的活动性顺序。三、金属活动性顺序的应用1.判断某些置换反应能否发生,金属与酸能否反应的条件是金属必须位于氢的前面,判断金属与金属盐溶液能否反应的条件是金属必须位于盐溶液中金属的前面,盐溶液必须可溶于水。2.根据金属与盐溶液的反应判断滤液、滤渣的成分及金属活动性顺序。3.根据金属与酸反应的剧烈程度或产生氢气的速率判断金属活动性顺序。
【例题】 (2019巴中)有X、Y、Z三种金属,X在常温下就能与氧气反应,Y、Z在常温下几乎不与氧气反应;如果把Y和Z分别放入硝酸银溶液中,过一会儿,在Z表面有银析出,而Y没有变化,根据以上实验事实,判断X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是( )A.X Y ZB.X Z YC.Y Z XD.Z Y X
解析:有X、Y、Z三种金属,X在常温下就能与氧气反应,Y、Z在常温下几乎不与氧气反应,说明X的金属活动性最强;把Y和Z分别放入硝酸银溶液中,过一会儿,在Z表面有银析出,而Y没有变化,说明Z的金属活动性比银强,Y的金属活动性比银弱,即Z>Ag>Y;则X、Y、Z三种金属的活动性由强至弱的顺序为X>Z>Y,故选B。答案:B
【习题精练】1.(2019聊城)下列各组物质不能验证Mg、Fe、Cu三种金属活动性强弱的是( )A.稀盐酸B.MgSO4溶液 Fe CuC.Mg FeSO4溶液 CuD.MgSO4溶液 Fe Cu(NO3)2溶液
解析:Mg、Fe都能与稀盐酸反应,且镁的反应比铁剧烈,铜不能与稀盐酸反应,能比较Mg、Fe、Cu三种金属活动性强弱,故A不符合题意;Fe、Cu都不与MgSO4溶液反应,说明活动性:镁>铁、铜,但不能比较铁、铜的金属活动性强弱,不能验证Mg、Fe、Cu三种金属活动性强弱,故B符合题意;铜不能与FeSO4 溶液反应,说明活动性:铁>铜,Mg能与FeSO4溶液反应,说明活动性:镁>铁,能验证Mg、Fe、Cu三种金属活动性强弱,故C不符合题意;铁能与Cu(NO3)2溶液反应,说明活动性:铁>铜,Fe不能与MgSO4溶液反应,说明活动性:镁>铁,可以验证Mg、Fe、Cu三种金属活动性强弱,故D不符合题意。
2.(2019邵阳)甲、乙、丙三种金属分别投入稀硫酸中,只有乙表面产生气泡,甲、丙都不反应;如果把甲投入丙的硝酸盐溶液中,甲表面有丙析出,则三种金属的活动性顺序是( )A.甲>乙>丙B.乙>丙>甲C.丙>乙>甲D.乙>甲>丙
解析:甲、乙、丙三种金属,分别投入稀硫酸中,只有乙能产生气体,说明乙在氢前,甲和丙在氢后;如果把甲投入丙的硝酸盐溶液中,甲表面有丙析出,说明了甲在丙的前面,由此可知,三种金属的活动性顺序是乙>甲>丙,故选D。
常考实验突破七 铁的冶炼
①结合CO还原Fe2O3的实验考查炼铁的原料、原理、装置、操作、尾气处理等知识。②与实际生产结合考查铁的冶炼原理、设备、环保等知识。
一、冶炼原理(一氧化碳还原氧化铁)1.实验装置
2.实验注意问题(1)本实验对温度要求较高,应该用酒精喷灯加热,如果用酒精灯需加上金属网罩。(2)实验开始时要先通入一氧化碳,以排尽玻璃管中的空气,防止加热时发生爆炸。(3)实验结束时应先停止加热,继续通入一氧化碳,直至玻璃管冷却,防止高温的铁被氧化。(4)由于一氧化碳有毒,不能直接排放到空气中,因此必须有尾气处理装置。
【例题】 在如图中,甲图是一氧化碳与氧化铁反应装置的示意图,乙图是高炉炼铁示意图。请回答下列问题。
(1)写出甲图中的实验现象: 。 (2)甲图中装置的不足之处是 。 (3)请写出高炉中生成铁的化学方程式: 。
解析:(1)一氧化碳具有还原性,在高温的条件下能将氧化铁还原为铁,同时生成二氧化碳气体,这样红棕色的粉末变为黑色,澄清的石灰水变浑浊。(2)由于一氧化碳不能完全反应,直接排放到大气中会造成环境污染,因此甲图中还缺少尾气处理装置。
1.多数金属以矿物形式存在于自然界中,金属矿物可用来冶炼金属。
(1)工业上常用赤铁矿(主要成分是Fe2O3)与CO在高温下炼铁,反应的化学方程式是 。 (2)用氧化铝冶炼金属铝的化学方程式是 。 (3)若从铅的矿物中冶炼铅,可使用上述方法中的 ,理由是 。
铅在金属活动性顺序中位于锌和铜之间
(3)铅在金属活动性顺序中位于锌和铜之间,所以若从铅的矿物中冶炼铅,要用热还原法。
2.某兴趣小组在实验室中利用CO气体模拟炼铁的原理,如图所示。
(1)为了避免装置A中玻璃管在加热时可能发生爆炸,加热前应 . 。 (2)装置B除了吸收CO2气体外,还有 . 的作用。
可收集纯净的一氧化碳,防止一氧化碳逸
解析:(1)一氧化碳具有可燃性,与空气混合,加热可能会发生爆炸,所以在加热前要先通一氧化碳排尽玻璃管内的空气防止一氧化碳不纯发生爆炸。(2)装置B内盛有的氢氧化钠溶液可以除去尾气中的二氧化碳,同时一氧化碳气体排出装置内的溶液而被收集,防止造成空气污染。
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
① ② ③ ④
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
考点一:金属材料的物理特性(常考点)
金属材料包括 以及它们的 。 1.金属的物理性质常温下为固态(汞除外),有金属光泽,铁、铅、锌等大多数呈银白色(铜为紫红色,金为黄色),有良好的 、导热性和 ,熔点较高,密度、硬度因金属的不同而不同。 2.合金(1)概念:由一种金属与其他 或非金属熔合而成的具有 特性的混合物。 (2)特性:一般来说,合金的熔点比各成分金属的低,硬度比各成分金属的大,抗腐蚀性能更好。
【拓展思考1】 (1)合金都是由金属组成的吗?答案:不一定。合金是金属和金属或金属和非金属熔合而成的混合物,具有金属的特性,如生铁和钢就是金属和非金属(碳)熔合而成的。(2)合金是由两种或两种以上物质相互化合而成的吗?答案:不是。合金中各成分是均匀熔合在一起的,相互之间没有发生化学变化,即合金的制取过程中发生的是物理变化,各成分保持各自原有的性质。
考点二:金属的化学性质(常考点)
1.金属的化学性质(1)大多数金属可与氧气反应生成氧化物许多金属都能跟氧气反应,生成氧化物,但反应的难易和剧烈程度不同。Mg在常温下就能与氧气反应;Fe、Cu等在常温下不易与氧气反应,在点燃或加热条件下才发生反应;金在高温时也不与氧气反应。
(2)金属与酸的反应①实验现象及相应反应的化学方程式
②实验结论:镁、铝、铁、铜四种金属的活动性顺序为 。
(3)与某些金属盐溶液反应①实验现象及相应反应的化学方程式
②实验结论:由实验现象可分别得出金属活动性:Al>Cu;Cu>Ag。
铁与稀盐酸、稀硫酸;铁与盐溶液反应,生成二价铁盐。
2.常见金属活动性顺序(1)金属的活动性顺序在金属活动性顺序里:①金属的位置越靠前,它的 就越强。 ②位于 能置换出盐酸、稀硫酸中的氢(不可用浓硫酸、硝酸)。③位于 能把位于后面的金属从其盐溶液中置换出来(除K、Ca、Na外)。
(2)金属活动性顺序的应用(详见常考实验突破六)3.置换反应由一种 与一种 反应,生成另一种 和另一种 的反应叫做置换反应。
【拓展思考2】 (1)铝制品和金制品都耐腐蚀,其原理相同吗?答案:原理不相同。铝制品耐腐蚀是因为铝与氧气反应时,生成一层致密的保护膜,金制品耐腐蚀是因为金的化学性质稳定,通常情况下不与氧气反应。(2)金属一定会与稀盐酸或稀硫酸发生反应生成氢气吗?答案:不一定。根据金属的活动性顺序,只有排在氢前面的金属才会与稀盐酸或稀硫酸发生反应生成氢气。
考点三:金属矿物与冶炼
1.常见的矿石赤铁矿( )、磁铁矿( )、黄铁矿(FeS2)、菱铁矿(FeCO3)、铝土矿(Al2O3)、黄铜矿(CuFeS2)、辉铜矿(Cu2S)。 2.钢铁是怎样炼成的(1)原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气。(2)冶炼铁的原理:在高温下,利用焦炭与氧气反应生成的 把铁从铁矿石里 出来。 3CO+Fe2O3 。 (3)金属的冶炼(详见常考实验突破七)
考点四:珍惜和保护金属资源(常考点)
1.铁生锈的条件铁与空气中的 、 接触,生成 ,其主要成分是 。2.防止铁制品生锈的方法(1) 。 (2) (作用:隔绝空气、防水)。具体方法如下:①喷漆;②涂油;③电镀;④搪瓷;⑤氧化膜。 3.金属资源的保护措施(1) 。 (2) 。 (3) 。
保持铁制品的洁净、干燥
有计划、合理地开采矿物
(4) (例如用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车外壳等)。 4.意义节约金属资源和能源,降低金属的生产成本,减少对环境的污染。
金属的纯度、环境温度、湿度和酸碱性是影响铁锈蚀的其他因素。升高温度或在盐溶液中,铁生锈的速率会加快。
一、金属的性质与用途的关系
“性质决定用途”这一传统的说法正在受到挑战,我们不能完全依据金属的性质来确定其应用,要综合考虑其储量的多少、价格高低、生产加工的难易等多种因素,使物质的应用得到充分的发挥,以最小的投入换取最大的价值。
【例1】 (1)汽车轮毂一般用铝合金而不用纯铝制造的原因是 。
解析:(1)铝合金与纯铝相比,硬度更强、耐腐蚀性能更好。答案:(1)铝合金的硬度更强、耐腐蚀性能更好
(2)信息一:地壳中含量最多的金属元素是 (填元素符号)。 信息二:铝的化学性质很活泼,但家用铝制品却很少出现腐蚀现象,请用化学方程式表示其中的原因是 。 信息三:
解析:(2)地壳中含量较多的五种元素为氧、硅、铝、铁、钙,含量最丰富的金属元素是铝;铝的化学性质活泼,在常温下就能与氧气反应生成氧化铝;比较三种金属的密度与导电性能可知,铝做高压电线的材料比较好,因为铝的导电性能较好,且密度较小。
综合上述因素,常选用表中三种金属中的 作为高压输电线,原因是 , (答出两点即可)。
二、滤液、滤渣成分的判断当两种或多种金属在盐溶液中同时存在时,最不活泼的金属先从溶液中被置换出来;当两种或多种金属与一种金属盐溶液同时混合时,最活泼的金属先发生置换反应。即金属活动性相差越大,置换反应越易发生。
【例2】 (2019邵阳)向AgNO3溶液中加入一定质量铜和锌的混合物,充分反应后过滤得到无色溶液和滤渣,下列说法正确的是( )A.反应后所得的溶液中一定含有Zn(NO3)2,一定不含Cu(NO3)2和AgNO3B.反应后所得的溶液中一定含有Zn(NO3)2,可能含有Cu(NO3)2和AgNO3C.反应后所得的滤渣中一定含有Ag,一定不含Cu和ZnD.反应后所得的滤渣中一定含有Cu,可能含有Zn和Ag
解析:向AgNO3溶液中加入一定质量铜和锌的混合物,锌会先与硝酸银反应生成硝酸锌和银,待锌反应完全后,铜再与硝酸银反应生成硝酸铜和银,反应后所得的溶液中一定含有Zn(NO3)2,可能不含Cu(NO3)2和AgNO3,故A错误;反应后所得的溶液中一定含有Zn(NO3)2,可能含有Cu(NO3)2和AgNO3,故B正确;反应后所得的滤渣中一定含有Ag,可能含Cu和Zn,故C错误;反应后所得的滤渣中一定含有Ag,可能含Cu和Zn,故D错误。答案:B
解析:铁、银、铝为银白色金属;铜为紫红色的金属。故选C。
一、选择题 1.(2019南京)通常状况下,颜色呈紫红色的金属是( )A.铁B.银C.铜D.铝
2.(2019雅安)下列关于金属的说法中,错误的是( )A.铜有良好的导电性,常用于制作导线B.所有的金属都能与稀盐酸反应C.铁制品在干燥的空气中不易生锈D.不能用铁桶盛放硫酸铜溶液
解析:铜有良好的导电性,常用于制作导线,故A正确;不是所有的金属都能与稀盐酸反应,如金、银、铜等,故B错误;铁在空气中锈蚀,实际上是铁跟空气中的氧气和水共同作用的结果,铁制品在干燥的空气中不易生锈,故C正确;不能用铁桶盛放硫酸铜溶液,因为铁能与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁溶液和铜,故D正确。
3.据报道,世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料,相当于每年金属产量的20%～40%。以下措施中,不能防止金属腐蚀的是( )A.在金属门窗表面刷一层油漆B.及时用钢丝球擦去铝制水壶表面的污垢C.在剪刀表面涂油D.在自行车钢圈表面镀一层耐腐蚀的金属
解析:铝制品表面有一层致密的氧化物保护膜,如果用钢丝球擦铝制水壶表面的污垢,就会破坏这层保护膜。
4.锰和镍(Ni)都是重要的金属,将镍丝插入MnSO4溶液中,无明显现象,插入CuSO4溶液中,镍丝表面有红色固体析出,则Mn、Ni、Cu三种金属的活动性由强到弱的顺序是( )A.Mn、Ni、CuB.Mn、Cu、NiC.Ni、Mn、CuD.Cu、Mn、Ni
解析:将镍丝插入MnSO4溶液中,无明显现象,说明锰比镍活泼;将镍丝插入CuSO4溶液中,镍丝表面有红色固体析出,说明镍比铜活泼。则Mn、Ni、Cu的活动性由强到弱的顺序是Mn>Ni>Cu,故A正确。
解析:在金属活动性顺序中,铜、银都在锌的后面,都不能与硫酸锌反应,不能比较铜和银的活动性顺序,A错误;铜、银都不能与稀盐酸反应,无法比较金属铜与银的活动性顺序,B错误;锌、铜都能与AgNO3溶液反应,无法比较金属锌与铜的活动性顺序,C错误;锌可以置换CuSO4溶液中的铜而出现红色固体,证明锌的活动性比铜强;银和CuSO4溶液不反应,证明铜比银的活动性强。可以证明三种金属的活动性顺序,D正确。
5.为验证Zn、Cu、Ag三种金属的活动性顺序,下列试剂可以选用的是( )A.ZnSO4溶液B.稀盐酸C.AgNO3溶液D.CuSO4溶液
6.某同学为了探究甲、乙、丙三种金属的活动性强弱,做了如下实验。则三种金属的活动性顺序是( )
A.甲>乙>丙B.乙>甲>丙C.丙>甲>乙D.丙>乙>甲
解析:在金属活动性顺序中,位于氢前面的金属能置换出酸中的氢,把甲、乙、丙三种金属分别加入稀硫酸中,甲、乙表面有气泡产生,丙无明显变化,说明甲、乙的金属活动性比氢强,丙的金属活动性比氢弱,即甲、乙>H>丙;在金属活动性顺序中,位于前面的金属能把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来。把甲放入乙的硫酸盐溶液中,无明显现象,说明甲的金属活动性比乙弱,即乙>甲,三种金属的活动性顺序是乙>甲>丙,故选B。
7.(2019新疆)如图是探究铁和铜的金属活动性实验,关于此实验说法错误的是( )A.铁丝需要砂纸打磨B.溶液由蓝色变为无色C.金属活动性强弱:Fe>CuD.化学反应方程式为Fe+CuSO4 Cu+FeSO4
8.分别用以下四组物质比较锌和铜的金属活动性:①Zn、Cu、稀硫酸;②Zn、Cu、MgSO4溶液;③Zn、CuSO4溶液;④Zn、Cu、FeSO4溶液。仅用组内物质就能够直接达到目的的是( )A.仅① B.仅②③④C.仅①③④D.①②③④
解析:①中Zn和稀硫酸反应,Cu不能;②中Zn、Cu都不能与MgSO4溶液反应;③中Zn可以置换出CuSO4溶液中的Cu;④将Zn、Cu分别加入FeSO4溶液中,Zn可以与FeSO4溶液反应而Cu不可以;故选C。
9.某同学根据铜绿的成分Cu2(OH)2CO3作出猜想:金属铜锈蚀的条件除有氧气和水外,还必须有二氧化碳。为证明“必须有二氧化碳”,需要进行如图所示实验中的( )A.甲和乙B.甲和丁C.乙和丁D.丙和丁
解析:甲试管的铜片与氧气、水和二氧化碳同时接触发生了锈蚀;乙中的铜片与二氧化碳和水接触,没有锈蚀,说明铜的锈蚀与氧气有关;丙中的铜片与二氧化碳和氧气接触,没有锈蚀,说明铜的锈蚀与水有关;丁中的铜片与氧气和水接触没有锈蚀,说明了铜的锈蚀与二氧化碳有关;由以上分析可知,通过实验甲与丁的对比得出:铜的锈蚀必须有二氧化碳参与,故选B。
10.现有等质量的X、Y两种金属,分别放入溶质质量分数相同的足量稀硫酸中,产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示(已知X、Y在生成物中化合价均为+2价)。则下列说法不正确的是( )A.生成氢气的质量:X>YB.相对原子质量:X>YC.金属活动性:X
解析:结合图像可以判断,产生氢气的质量X比Y多,A说法正确;根据金属与氢气的质量关系,由于金属的化合价相同,相同质量的金属,产生氢气的质量越多,该金属的相对原子质量越小,所以X的相对原子质量小于Y,B说法不正确;完全反应Y需要的时间短,金属的活动性Y比X强,C说法正确;无论稀硫酸与哪种金属反应,其与氢气的质量比是一定的,因此X产生的氢气多,其消耗的硫酸也多,D说法正确。
二、填空与简答题11.(2019青岛)同学们到实验室去进行“探究金属的性质”实验。将锌粉和铁粉的混合物加入盛有一定量硝酸银溶液的烧杯中,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液。请你填空。(1)若将所得滤渣放入稀盐酸中,有气泡产生,则①滤液里一定含有 (填写化学式,下同),可能含有 ;②滤渣中一定含有 ,可能含有 。
解析:根据金属的活动性顺序,将锌粉和铁粉的混合物加入盛有一定量硝酸银溶液的烧杯中,锌先和硝酸银反应生成硝酸锌和银,如果锌不足,则铁再和硝酸银反应生成硝酸亚铁和银。(1)若将所得滤渣放入稀盐酸中,有气泡产生,则说明滤渣中一定有铁,可能含有锌,溶液中的硝酸银完全参加了反应。①滤液里一定含有Zn(NO3)2,可能含有Fe(NO3)2 ;②滤渣中一定含有Ag、Fe,可能含有Zn。
(2)若反应后所得滤液呈无色,则滤渣中一定含有 (填写化学式)。 (3)反应后所得滤液的溶质质量分数 (填“大于”“等于”或“小于”)原硝酸银溶液的溶质质量分数。
解析:(2)若反应后所得滤液呈无色,说明了铁未参加反应,则滤渣中一定含有Ag、Fe。(3)由于每65份质量的锌能反应生成216份质量的银,每56份质量的铁能反应生成216份质量的银,所以反应后所得滤液的溶质质量分数小于原硝酸银溶液的溶质质量分数。
12.金属材料广泛应用于生产生活中。(1)铝块能制成铝箔是利用了铝的 (填“导电”或“延展”)性。 (2)为探究铝、铜的金属活动性顺序,某同学选用了下列药品进行实验,其中可行的是 (填字母)。 A.铝丝、铜丝、氯化镁溶液B.铝丝、铜丝、硫酸铜溶液
解析:(1)利用金属铝具有良好的延展性可把铝块制成铝箔。(2)A.铝、铜都不能和氯化镁反应,因此不能比较二者的金属活动性顺序。B.铝可以和硫酸铜溶液反应置换出铜,证明铝比铜活泼,可以验证铝、铜的金属活动性顺序。
(3)A～G是初中化学常见的物质。已知A为黑色固体单质,B为红棕色粉末,G为紫红色固体单质,它们的转化关系如图所示,回答问题。①写出化学式:A ;B 。 ②反应Ⅱ的化学方程式为 。 ③反应Ⅲ的化学方程式为 。
解析:(3)G为紫红色固体单质,则G是铜,A为黑色固体单质,B为红棕色粉末,A和B在高温条件下能反应生成C和D,则A可能是碳,B可能是氧化铁,生成的D能与硫酸铜反应生成铜,则D是铁,C是二氧化碳,C能与A反应生成E,则E是一氧化碳,一氧化碳能与F反应生成铜,则F是氧化铜,代入框图,推断合理。①A是碳,B是氧化铁;②反应Ⅱ是二氧化碳和碳在高温条件下反应生成一氧化碳;③反应Ⅲ为铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁。
(4)用1 600 t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为 t (结果保留至0.1)。
金属材料的物理性质和用途
①结合生产、生活实际考查金属、金属材料的性质及性质与用途的对应关系。②以合金在实际生产与高科技方面的应用为背景,考查合金的优良性能。③常以填空及简答题考查金属的物理性质和金属材料的识别。④对我们身边生活中常用常见金属及合金的考查,是近几年中考的重中之重。
【例1】 (2019成都)科学家发现一种新金属。根据图表信息推测其用途错误的是( )
A.用于焊接金属B.制造航天飞机C.制外科手术刀D.用于通信设备
点拨:该金属的熔点很高,不能用于焊接金属,故A错误;该金属密度小、强度大、耐腐蚀,可用于制造航天飞机,故B正确;该金属强度大、耐腐蚀,可用于制外科手术刀,故C正确;该金属导电性好、耐腐蚀,可用于通信设备,故D正确。答案:A
一些常见金属的特性及用途
1.(2019东营改编)化学与人类生活、社会生产密切相关,下列理解正确的是( )A.古代的“五金”:是指金、银、铜、铁、铝B.0.9%的生理盐水:是指100 g水中溶解了0.9 g的氯化钠C.百炼成钢:是指将生铁转化为钢,其主要原理是降低生铁的含碳量D.钻石恒久远,一颗永流传:是指金刚石是天然物质中最硬的
解析:古代的“五金”是指金、银、铜、铁、锡,A错误;0.9%的生理盐水,是指100 g氯化钠溶液中含有0.9 g的氯化钠,B错误;生铁和钢的主要区别在于含碳量不同,钢的含碳量低,高温的生铁在空气中锤打时,碳和氧气反应生成二氧化碳,含碳量降低,生铁转化为钢,C正确;钻石是经过琢磨的金刚石(碳的单质),碳在常温下化学性质不活泼,“钻石恒久远,一颗永流传”,是指钻石很难与其他物质发生反应,保存的时间较长,D错误。
2.(2019德州改编)社会发展让人们的出行更加方便,汽车逐渐走进寻常百姓家。请根据要求回答有关问题:
解析:(1)汽车的部件中主要由合金制成的是钢架车门、铝合金轮毂。(2)在电路中使用铜线,这是利用了铜的导电性。(3)汽车表面的烤漆能起到防止金属锈蚀的作用。
(1)在如图汽车的部件中主要由合金制成的是 。 (2)在汽车的电路中主要使用的是铜线,这是利用了铜的 性。 (3)汽车表面的烤漆不仅美观,还能起到 的作用。
①考查金属跟氧气、酸、盐溶液反应的规律及特点。②设计实验探究金属的化学性质,包括实验的操作、现象等。③金属与酸反应生成气体的坐标曲线图的分析、天平平衡的分析及应用题计算等。
【例2】 (2019自贡)现有等质量甲、乙、丙三种金属,分别放入三份溶质质量分数相同的足量稀硫酸中,产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示(已知甲、乙、丙在生成物中化合价均为+2价)。则下列说法中错误的是( )A.金属活动性:乙>甲>丙B.生成氢气的质量:甲>乙>丙C.相对原子质量:乙>丙>甲D.消耗硫酸的质量:甲>乙>丙
点拨:据图判断生成氢气的速率:乙>甲>丙,即金属活动性:乙>甲>丙;生成氢气的质量:甲>乙>丙;相对原子质量:丙>乙>甲;根据质量守恒定律可知,生成氢气的质量与消耗稀硫酸的质量有关,生成氢气的质量:甲>乙>丙,即消耗硫酸的质量:甲>乙>丙。故选C。答案:C
等质量的金属(化合价相同)与足量酸反应生成氢气的质量与金属的相对原子质量成反比;不等价金属与酸完全反应可用下式计算氢气的质量:m(H2)= 。
【真题集训】3.(2019随州)下列所示的四个图像,能正确反映对应变化关系的是( )
A.向一定量的硝酸铜和硝酸镁的混合溶液中加入铁粉B.向pH=2的盐酸中加水稀释C.向一定量的含有盐酸的氯化铜溶液中滴加氢氧化钠溶液D.等质量的镁和铁分别与等质量、等浓度足量的稀硫酸反应
解析:向一定量的硝酸铜和硝酸镁的混合溶液中加入铁粉,铁和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜,铁和硝酸镁不反应,每56份质量的铁会置换出64份质量的铜,溶液的质量减小,图像中表示溶液的质量增大,故A错误;向pH=2的盐酸中加水稀释,溶液的酸性减弱,pH增大,但不会大于7,故B错误;向一定量的含有盐酸的氯化铜溶液中滴加氢氧化钠溶液时,加入的氢氧化钠会先与盐酸反应,等盐酸完全反应后,才出现氢氧化铜沉淀,与图像不符,故C错误;等质量的镁和铁分别与等质量、等浓度的稀硫酸反应,最终镁产生氢气质量大,与图像相符,故D正确。
解析:由题意可知,天平是平衡的,加入的金属的质量相同,锌、铁与稀盐酸反应都生成了氢气,由于充分反应后,两烧杯底部均有固体剩余,说明了金属是足量的,盐酸全部参加了反应,生成氢气的质量相同,则此时天平仍然平衡,故C正确。
4.(2019娄底)托盘天平左、右两边各放一只质量相等的烧杯,在两只烧杯中加入等质量、等质量分数的稀盐酸,此时天平保持平衡。然后在左盘烧杯中加入5 g锌粒,在右盘烧杯中加入5 g铁粉,充分反应后,两烧杯底部均有固体剩余,则此时天平( )A.偏向左边B.偏向右边C.仍然平衡D.无法判断
金属活动性顺序及其应用
①根据实验事实或问题情境,判断金属的活动性强弱,及有关化学方程式的书写。②结合金属与酸反应的图像特点, 对金属的活动性顺序及相对原子质量大小作出判断。③结合金属活动性顺序,对金属与酸、盐溶液反应后的滤渣、滤液成分进行分析。
【例3】 (2019广州)有X、Y、Z三种金属片,分别放入稀硫酸中,X、Z表面有气泡产生,Y没有明显现象,X放入ZCln溶液,没有明显现象。判断这三种金属的活动性由强到弱的顺序是( )A.X>Y>ZB.Z>X>YC.X>Z>YD.Y>X>Z
点拨:X、Z能与硫酸反应生成氢气,Y不能,说明X、Z是氢前金属,Y是氢后金属,而X放入Z盐溶液中不能反应,说明Z金属性比X强,综上,金属活动性:Z>X>Y,故选B。答案:B
【真题集训】5.(2019山西)验证镁、铜的金属活动性顺序,下列试剂不能选用的是( )A.MgSO4溶液B.KCl溶液C.稀盐酸D.ZnCl2溶液
解析:铜不与MgSO4溶液反应,说明镁的金属活动性比铜强,A正确;镁、铜都不与KCl溶液反应,无法判断镁、铜的金属活动性顺序,B不正确;镁与稀盐酸反应生成氯化镁和氢气,铜不与稀盐酸反应,说明镁的金属活动性比铜强,C正确;镁与ZnCl2溶液反应生成氯化镁和锌,铜不与ZnCl2溶液反应,说明镁的金属活动性比铜强,D正确。故选B。
6.(2019成都)探究锌、铜、镁的金属活动性时,下列现象、分析或结论正确的是( )A.盐酸的浓度可以不同B.铜片表面有气泡C.盛镁片的试管表面发烫D.活动性Cu>Zn>Mg
解析:探究锌、铜、镁的金属活动性时,要注意变量的控制,注意要除探究要素不同之外,其他条件都应该是相同的,则盐酸的浓度必须相同,故A错误;在金属活动性顺序中,铜排在氢的后面,故铜与盐酸不反应,铜片表面无明显变化,故B错误;金属与酸的反应属于放热反应,盛镁片的试管表面发烫,故C正确;根据金属活动性顺序,可知活动性Mg>Zn>Cu,故D错误。
①结合实验方案、实验现象等考查金属锈蚀的条件。②结合生产、生活实际考查防止铁制品锈蚀的方法。③结合金属资源的现状及环保问题考查金属资源的保护措施及回收。④常以文字描述或结合实验图的形式,在选择题、填空题及简答题和实验及探究题中呈现。
【例4】 某化学兴趣小组进行铁生锈的实验探究活动。
【探究一】 铁生锈的条件(1)该兴趣小组将洁净无锈的铁钉分别置于如图所示装置中,经过一段时间观察, (填装置字母)装置中出现了明显的锈迹。 他们的结论:铁生锈是因为铁与空气中的 等发生了化学反应。 (2)甲同学提出了疑问:空气中的氮气、二氧化碳没有参与铁的生锈过程吗?请设计实验为甲同学释疑: ,观察并记录现象即可证明。
点拨:(1)铁生锈的条件是铁与空气中的水分和氧气共同作用,A中铁钉满足铁生锈的条件,一段时间后会出现明显的锈迹。(2)将A装置中的空气换作氮气或二氧化碳就可验证空气中氮气或二氧化碳有没有参加铁生锈的反应。答案:(1)A 氧气和水 (2)将A装置中的空气换作氮气或二氧化碳
【探究二】 影响铁生锈速率快慢的因素乙同学说:妈妈常说菜刀沾有盐水生锈更快。这种说法对吗?同学们广泛查阅资料。资料一:导电性强的溶液都可加速铁的锈蚀。资料二:海上航行的轮船在与海水接触的部分镶嵌锌块,能有效降低钢材被腐蚀的速率。
(3)将上述A装置中的蒸馏水改为下列液体中的 ,可使铁生锈的速率加快。 a.硫酸钠溶液 b.无水乙醇 c.蔗糖溶液
点拨:(3)因为导电性强的溶液可加速铁的锈蚀,硫酸钠溶液中含有钠离子和硫酸根离子,如果把蒸馏水换为硫酸钠溶液可使铁生锈的速率加快。答案:(3)a
(4)一些铁制品表面覆盖了某些涂层,不同的涂层被破坏后,铁生锈的速率不同。你认为下列 涂层被破坏后,可使铁生锈的速率加快。 a.镀锌铁b.镀锡铁
点拨:(4)铁比锡活泼,锡层破坏后,铁生锈的速率加快。答案:(4)b
(5)一些建筑的大门刷上了一层银白色的金属,你认为该金属可能是 。 a.银粉b.铜粉c.镁粉【交流与思考】(6)写出一种防止铁生锈的方法: 。
点拨:(5)大门上刷一层银白色金属,该金属可能是镁,因为镁在空气中能形成一层致密坚固的氧化镁薄膜,隔绝水分和氧气,起到防锈作用。(6)铁制品防锈的方法有涂保护层,如刷油漆等。答案:(5)c (6)刷油漆(合理即可)
防止铁生锈常采用的方法
(1)干:保持铁制品表面洁净和干燥。(2)膜:在铁制品表面覆盖保护膜,如在车、船的表面喷涂油漆,机械表面涂油,在杯子表面烧涂搪瓷等。(3)镀:在铁制品表面镀一层其他金属,如在钢铁表面镀锌、镀铬等。(4)烤:用化学方法使铁制品表面形成致密的氧化膜,如锯条上的烤蓝。(5)改:改善金属的本质,添加合金元素,如在铁制品中加入镍制成不锈钢,可以增强耐腐蚀性能。
【真题集训】7.(2019长沙)2019年5月我国自主建造的第一艘航母下海,为保证航母的使用寿命,下列防锈措施不可行的是( )A.用抗锈蚀性能优异的合金制造航母零部件B.刷防锈漆C.船体表面镀一层黄金D.给某些部位涂油
解析:合金往往具有良好的抗腐蚀性,制成合金后使用,能防止生锈,A可行;刷漆能使铁与水隔绝,可以防止生锈,B可行;虽然黄金的化学性质不活泼,但是其价格昂贵、且密度过大,防锈措施不合理,C不可行;油膜能隔绝氧气和水,所以给某些部位涂油可以防止生锈,D可行。
8.下列环境中,铁钉表面最容易产生铁锈的是( )A.在稀盐酸中B.在潮湿的空气中C.在干燥的空气中D.浸没在植物油中
解析:铁生锈的条件是:铁同时与氧气、水接触,因此在潮湿的空气中最易生锈,故选B。
常考实验突破六 金属活动性顺序的探究
①根据不同金属与同浓度、同种稀酸的反应速率大小验证金属的活动性顺序。②结合金属与盐溶液的置换反应,设计合理实验,验证金属的活动性顺序;分析和评价实验方案。
二、用三种试剂验证三种金属的活动性顺序,试剂的选用步骤1.将要验证的金属按活动性顺序排出。2.取“两边金属中间盐”进行验证,即取三种金属中活动性最强和最弱的金属单质与活动性居中的金属的盐溶液反应,就可确定三种金属的活动性顺序。3.取“中间金属两边盐”进行验证,即取三种金属中活动性最强和最弱的金属的盐溶液分别与活动性居中的金属单质反应,就可确定三种金属的活动性顺序。三、金属活动性顺序的应用1.判断某些置换反应能否发生,金属与酸能否反应的条件是金属必须位于氢的前面,判断金属与金属盐溶液能否反应的条件是金属必须位于盐溶液中金属的前面,盐溶液必须可溶于水。2.根据金属与盐溶液的反应判断滤液、滤渣的成分及金属活动性顺序。3.根据金属与酸反应的剧烈程度或产生氢气的速率判断金属活动性顺序。
【例题】 (2019巴中)有X、Y、Z三种金属,X在常温下就能与氧气反应,Y、Z在常温下几乎不与氧气反应;如果把Y和Z分别放入硝酸银溶液中,过一会儿,在Z表面有银析出,而Y没有变化,根据以上实验事实,判断X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是( )A.X Y ZB.X Z YC.Y Z XD.Z Y X
解析:有X、Y、Z三种金属,X在常温下就能与氧气反应,Y、Z在常温下几乎不与氧气反应,说明X的金属活动性最强;把Y和Z分别放入硝酸银溶液中,过一会儿,在Z表面有银析出,而Y没有变化,说明Z的金属活动性比银强,Y的金属活动性比银弱,即Z>Ag>Y;则X、Y、Z三种金属的活动性由强至弱的顺序为X>Z>Y,故选B。答案:B
【习题精练】1.(2019聊城)下列各组物质不能验证Mg、Fe、Cu三种金属活动性强弱的是( )A.稀盐酸B.MgSO4溶液 Fe CuC.Mg FeSO4溶液 CuD.MgSO4溶液 Fe Cu(NO3)2溶液
解析:Mg、Fe都能与稀盐酸反应,且镁的反应比铁剧烈,铜不能与稀盐酸反应,能比较Mg、Fe、Cu三种金属活动性强弱,故A不符合题意;Fe、Cu都不与MgSO4溶液反应,说明活动性:镁>铁、铜,但不能比较铁、铜的金属活动性强弱,不能验证Mg、Fe、Cu三种金属活动性强弱,故B符合题意;铜不能与FeSO4 溶液反应,说明活动性:铁>铜,Mg能与FeSO4溶液反应,说明活动性:镁>铁,能验证Mg、Fe、Cu三种金属活动性强弱,故C不符合题意;铁能与Cu(NO3)2溶液反应,说明活动性:铁>铜,Fe不能与MgSO4溶液反应,说明活动性:镁>铁,可以验证Mg、Fe、Cu三种金属活动性强弱,故D不符合题意。
2.(2019邵阳)甲、乙、丙三种金属分别投入稀硫酸中,只有乙表面产生气泡,甲、丙都不反应;如果把甲投入丙的硝酸盐溶液中,甲表面有丙析出,则三种金属的活动性顺序是( )A.甲>乙>丙B.乙>丙>甲C.丙>乙>甲D.乙>甲>丙
解析:甲、乙、丙三种金属,分别投入稀硫酸中,只有乙能产生气体,说明乙在氢前,甲和丙在氢后;如果把甲投入丙的硝酸盐溶液中,甲表面有丙析出,说明了甲在丙的前面,由此可知,三种金属的活动性顺序是乙>甲>丙,故选D。
常考实验突破七 铁的冶炼
①结合CO还原Fe2O3的实验考查炼铁的原料、原理、装置、操作、尾气处理等知识。②与实际生产结合考查铁的冶炼原理、设备、环保等知识。
一、冶炼原理(一氧化碳还原氧化铁)1.实验装置
2.实验注意问题(1)本实验对温度要求较高,应该用酒精喷灯加热,如果用酒精灯需加上金属网罩。(2)实验开始时要先通入一氧化碳,以排尽玻璃管中的空气,防止加热时发生爆炸。(3)实验结束时应先停止加热,继续通入一氧化碳,直至玻璃管冷却,防止高温的铁被氧化。(4)由于一氧化碳有毒,不能直接排放到空气中,因此必须有尾气处理装置。
【例题】 在如图中,甲图是一氧化碳与氧化铁反应装置的示意图,乙图是高炉炼铁示意图。请回答下列问题。
(1)写出甲图中的实验现象: 。 (2)甲图中装置的不足之处是 。 (3)请写出高炉中生成铁的化学方程式: 。
解析:(1)一氧化碳具有还原性,在高温的条件下能将氧化铁还原为铁,同时生成二氧化碳气体,这样红棕色的粉末变为黑色,澄清的石灰水变浑浊。(2)由于一氧化碳不能完全反应,直接排放到大气中会造成环境污染,因此甲图中还缺少尾气处理装置。
1.多数金属以矿物形式存在于自然界中,金属矿物可用来冶炼金属。
(1)工业上常用赤铁矿(主要成分是Fe2O3)与CO在高温下炼铁,反应的化学方程式是 。 (2)用氧化铝冶炼金属铝的化学方程式是 。 (3)若从铅的矿物中冶炼铅,可使用上述方法中的 ,理由是 。
铅在金属活动性顺序中位于锌和铜之间
(3)铅在金属活动性顺序中位于锌和铜之间,所以若从铅的矿物中冶炼铅,要用热还原法。
2.某兴趣小组在实验室中利用CO气体模拟炼铁的原理,如图所示。
(1)为了避免装置A中玻璃管在加热时可能发生爆炸,加热前应 . 。 (2)装置B除了吸收CO2气体外,还有 . 的作用。
可收集纯净的一氧化碳,防止一氧化碳逸
解析:(1)一氧化碳具有可燃性,与空气混合,加热可能会发生爆炸,所以在加热前要先通一氧化碳排尽玻璃管内的空气防止一氧化碳不纯发生爆炸。(2)装置B内盛有的氢氧化钠溶液可以除去尾气中的二氧化碳,同时一氧化碳气体排出装置内的溶液而被收集,防止造成空气污染。
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