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第一單元物質的性質與應用1.5 金屬與金屬礦物(原卷版+解析版)

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  1. 二一教育資源

第一單元物質的性質與應用1.5 金屬與金屬礦物(原卷版+解析版)

資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
1.5 金屬與金屬礦物
考點分布 考查頻率 命題趨勢
考點1 金屬材料 ☆☆ 綜合近幾年中考試題,金屬材料是學習金屬相關知識的基礎,考查學生對金屬材料的認識和理解,以及對合金概念和性能的掌握。金屬的化學性質是該部分的重點內容,命題趨勢上,以實驗探究的形式考查金屬與氧氣、酸、鹽溶液的反應,要求學生根據實驗現象分析金屬的活動性順序,并能運用金屬活動性順序解釋一些實際問題,此外,還可能會將金屬的化學性質與化學方程式的書寫、計算相結合,考查學生的綜合能力,金屬資源的利用和保護與可持續發展理念緊密相關,引導學生樹立環保和節約資源的意識。
考點2 金屬的化學性質 ☆☆☆
考點3金屬資源的利用與保護 ☆☆☆
■考點一 金屬材料
金屬材料包括 以及它們的 。
1.金屬的物理性質
大多數金屬具有 光澤,密度和硬度 ,熔點和沸點 ,具有良好的 性、 性和 性,除 外,金屬在常溫下都是 。
(1)金屬之最
地殼中含量最多的金屬元素— 人體中含量最多的金屬元素—
目前世界年產量最多的金屬— ( > > ) 導電、導熱性最好的金屬— ( > > > )
熔點最高的金屬— 熔點最低的金屬— 硬度 最大的金屬—
(2)金屬的應用
物質的性質在很大程度上決定了物質的用途,但這不是唯一的決定因素。在考慮物質的用途時,還需要考慮價格、資源、是否美觀、使用是否便利,以及廢料是否易于回收和對環境的影響等多種因素。
銅、鋁 ——電線—— 好、價格低廉 鎢——燈絲—— 高
鉻——電鍍—— 大 鐵——菜刀、鐮刀、錘子等
汞—— 液柱 銀—— 內膽 鋁——“ 粉”、錫箔紙
2. 合金是在一種金屬中 其他 后形成的、具有 的物質。
(1)合金與純金屬性質對比
①合金的硬度一般比組成它的純金屬的
②合金的
③合金的 比純金屬好
④合金的熔點一般比組成它的純金屬的
(2)鈦和鈦合金:被認為是21世紀的重要金屬材料,鈦合金與人體具有良好的“相容性”,可用來造 。鈦合金常用于 工業及化學工業。
鈦和鈦合金的優點:① 熔點高、密度小 ② 可塑性好、易于加工、機械性能好 ③ 能好。
【易錯警示】
1.合金是混合物,各成分的化學性質不變。
2.生鐵和鋼都是鐵和碳的合金,兩者性能不同的原因是含碳量不同。
3. 金屬氧化物不是合金。目前已制得的純金屬只有90多種,而合金已達幾千種。
■考點二 金屬的化學性質
1.金屬與氧氣,金屬+氧氣 →
大多數金屬都能和氧氣反應,但反應的 和 不同。
(1)鎂:在空氣中劇烈燃燒,發出 的白光,生成 固體?;瘜W方程式
(2)鋁:在空氣中能與氧氣反應生成一層 薄膜,從而阻止鋁進一步被氧化。因此,鋁具有很好的 性能?;瘜W方程式 。
(3)鐵:在氧氣中劇烈燃燒, ,生 固體?;瘜W方程式 。
(4)銅:在空氣中加熱 ,化學方程式 。
(5)金:“真金不怕火煉”說明金即使在高溫時也不與氧氣反應,金的化學性質 。
2. 金屬與酸反應:活潑金屬+酸 → +
(1)常見金屬在溶液中的活動性順序
①在金屬活動性順序里,金屬的位置越 ,它的活動性就 。
②在金屬活動性順序里,位于 的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸(不可以用濃硫酸和硝酸)中的 。
(2)置換反應是由一種 和一種 反應,生成 和 的反應。
反應的表達式可表示為 ,置換反應是化學反應的基本反應類型。
3.金屬與鹽溶液反應:金屬+鹽 → +
(1)在金屬活動性順序里,位于 的金屬能把位于其后的金屬從它們的 中置換出來。
(2)在活動性順序中,金屬的距離大的,反應先發生。一個置換反應結束后,另一個置換反應才會發生。如在硫酸亞鐵和硫酸銅的混合溶液中加入鋅粒,鋅會先和 反應,反應完畢后鋅才和 反應。
【易錯警示】
1.鐵絲燃燒時應預先在盛氧氣的集氣瓶里裝入少量的水或鋪一層細沙,防止高溫熔化物濺落炸裂瓶底。鐵絲要繞成螺旋狀,增大可燃物與氧氣的接觸面積。
2.金屬和酸反應時,只有金屬鎂和酸反應放熱現象明顯,其它金屬反應放熱不明顯。
3.如果有鐵、銅元素參加反應,一定要注意溶液顏色的變化。Fe2+的鹽溶液是淺綠,Fe3+的鹽溶液是黃色,Cu2+的鹽溶液是藍色。
■考點三 金屬資源的利用與保護
少數很不活潑的金屬如金、銀等有 形式存在,其余金屬都以 的形式存在。
工業上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。常見的礦石及主要成分: 、 、黃鐵礦(FeS2)、菱鐵礦(FeCO3)、鋁土礦(Al2O3)、黃銅礦(CuFeS2)、輝銅礦(Cu2S)等。
1.鐵的冶煉
(1)實驗室—一氧化碳還原氧化鐵
工業—高爐煉鐵
設備:
原料:鐵礦石(赤鐵礦或磁鐵礦)、
、石灰石、(空氣)。
反應原理:
現象:硬質玻璃管內的 ,澄清石灰水 。
產品: (實驗室中“煉”出的鐵不含碳,而工業生產中煉出的鐵含碳)。
尾氣處理:實驗室用一氧化碳還原氧化鐵時要在裝置末端 ,點燃 ,防止空氣污染。
(2)還原反應
含氧化合物中的氧被 的反應屬于還原反應。常用的還原劑有 、 、 。
2.金屬資源保護
(1)金屬的銹蝕
實驗器材:大試管、試管夾(帶鐵夾的鐵架臺)、膠塞、經煮沸迅速冷卻的蒸餾水、植物油、潔凈無銹的鐵釘、棉花和干燥劑氯化鈣等。
實驗過程:取三根潔凈無銹的鐵釘,一根放在盛有蒸餾水的試管中,
并使鐵釘外露一半;一根放在用植物油密封的蒸餾水中;一根放在干
燥的空氣中,注意每天觀察鐵釘銹蝕的現象,連續觀察約一周。
實驗現象:第一個試管中的 ,而第二、三個試管中 。
實驗分析:第二個試管內沒有現象,證明了鐵釘生銹需要 ;
第三個試管內沒有現象,證明了鐵釘生銹需要 。
實驗結論:鐵生銹實際上是鐵與空氣中的 、 共同作用的結果。
(2)防止鐵制品銹蝕
①保持鐵制品的 、 ;
②在金屬表面涂覆保護層,涂 、 、覆蓋 、 或 ;
③鍍上一層 (鉻、鋅)或用 等方法形成致密保護層;
④改變金屬的 (如制成 )等。
(3)金屬資源的保護措施
① 防止金屬的 ;
② 廢舊金屬;
③ 有計劃、合理地 礦物;
④ 尋找金屬的 (如用塑料來代替鋼和其他合金制造管道、齒輪和汽車外殼等)。
【易錯警示】
1. 實驗室用一氧化碳還原氧化鐵,實驗開始要先通一氧化碳再加熱,防止一氧化碳與空氣的混合氣體受熱發生爆炸;實驗結束要先停止加熱再停止通一氧化碳,防止高溫的鐵被氧化。
2. 鐵銹疏松多孔,不能阻止鋼鐵制品與空氣和水接觸,還會把空氣中和水分保留在鋼鐵制品表面,進一步加速鋼鐵的銹蝕,鋼鐵制品可以全部被銹蝕。
■考點一 金屬材料
◇典例1:(2024·江蘇常州·中考真題)高層建筑建造時常使用鋁合金材料。下列說法正確的是
A.鋁合金材料屬于復合材料 B.鋁土礦是主要含鋁礦物之一
C.鋁合金的硬度小于單質鋁 D.鋁材致密氧化膜要及時除去
【答案】B
【知識點】鋁與氧氣反應原理及探究、金屬材料和非金屬材料、合金的認識、常見金屬礦石
【詳解】A、鋁合金材料屬于金屬材料,故A錯誤;
B、鋁土礦是主要含鋁礦物之一,故B正確;
C、合金的硬度大于其組成純金屬的硬度,故鋁合金的硬度大于單質鋁,故C錯誤;
D、鋁易與空氣中氧氣反應生成一層致密的氧化物薄膜而阻止進一步被氧化,其表面致密氧化膜對內部鋁具有保護作用,故鋁材致密氧化膜不能除去,故D錯誤。
故選B。
◆變式訓練
1.1(2024·北京·中考真題)清明放風箏。下列與風箏制作、放飛相關的部件中,用到金屬材料的是
A.竹質骨架 B.紙質風箏面 C.棉質捆扎線 D.不銹鋼手握輪
1.2(2023·四川攀枝花·中考真題)下列水杯所使用材料中,屬于金屬材料的是
A.不銹鋼水杯 B.玻璃水杯 C.塑料水杯 D.陶瓷水杯
■考點二 金屬的化學性質
◇典例1:(2024·四川德陽·中考真題)室溫時,利用壓強傳感器研究質量相同的一塊鎂片和一塊鋅片分別與等濃度、等質量的稀鹽酸反應的實驗如圖甲,壓強傳感器測得裝置內壓強隨時間的變化關系如圖乙。下列說法正確的是
A.根據壓強變化推測兩個反應都有熱量放出
B.曲線①的壓強上升比曲線②高,說明①產生H2總量更多
C.曲線②是Mg與稀鹽酸反應的壓強變化曲線
D.反應結束后Zn一定有剩余
【答案】A
【知識點】金屬與酸反應原理、金屬與酸反應的圖像、根據圖像分析結論
【詳解】A、鎂、鋅都能與稀鹽酸反應生成氫氣,根據圖乙隨著反應的進行,曲線①、曲線②的壓強都是先增大,后小幅下降,可推測兩個反應過程中都有熱量放出,故選項說法正確;
B、根據圖乙,曲線①、曲線②最后壓強相等,說明兩者產生的氫氣質量相等,故選項說法不正確;
C、鎂的活動性比鋅強,則曲線①是鎂與稀鹽酸反應的壓強變化曲線,故選項說法不正確;
D、最終壓強相等,說明反應后生成氫氣質量相等,生成氫氣質量相等時,消耗鎂、鋅的質量比是24:65,因此鎂片一定有剩余,而鋅片不一定有剩余,故選項說法不正確;
故選A。
◆變式訓練
1.1(2024·山東淄博·中考真題)鎳是一種用途廣泛的金屬,可用作其他金屬的保護層或用來生產耐腐蝕的合金鋼、硬幣及耐熱元件。回答下列問題:
(1)鎳在室溫條件下能與稀硫酸反應生成硫酸鎳(,易溶于水)和氫氣,該反應的化學方程式為 。根據這一反應事實,可以得出鎳和銅的金屬活動性由強到弱的順序為 。
(2)白銅是一種銅鎳合金,屬于 (填“純凈物”或“混合物”),其硬度比純銅的硬度 (填“大”或“小”)。
1.2(2024·北京·中考真題)用如圖所示實驗驗證金屬的性質。
(1)實驗1,觀察到燈泡發光,說明鐵具有的性質是 。
(2)實驗2中反應的化學方程式為 。
(3)實驗3能證明鐵的金屬活動性比銅的強,現象是 。
■考點三 金屬資源的利用與保護
◇典例1:(2023·四川攀枝花·中考真題)根據鐵銹蝕的條件判斷,下列情況中,鐵釘最容易生銹的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【詳解】鐵生銹的條件是鐵與水和氧氣同時接觸,氯化鈉可以加速鐵的銹蝕。
A、該實驗中有鐵、有水、有氯化鈉、有氧氣,鐵生銹且氯化鈉能加速銹蝕速率;
B、該實驗中有鐵、有氧氣、無水,鐵不易生銹;
C、該實驗中有鐵、有水、無氧氣,鐵不易生銹;
D、該實驗中有鐵、有水、有氧氣,鐵生銹;
則鐵釘最容易生銹的是A,故選:A。
◆變式訓練
1.1(2023·山東德州·中考真題)世界上每年因腐蝕而報廢的金屬設備和材料相當于金屬年產量的20%~40%。下列做法不能有效防止鋼鐵生銹的是
A.表面刷漆 B.清洗銹跡 C.制成不銹鋼 D.鍍耐腐蝕的鉻
1.2(2024·西藏·中考真題)青藏高原有豐富的金屬礦產資源。下列有關金屬資源的利用和保護不正確的是
A.將鐵制品放在潮濕的空氣里
B.在鋼鐵表面涂油、刷漆都能防止生銹
C.廢舊金屬回收利用可以節約金屬資源
D.有計劃、合理地開采礦物是保護金屬資源的有效途徑
1.(2024·青海西寧·中考真題)用下列各組物質進行實驗,不能驗證鋅、銀、銅三種金屬活動性順序的是
A.、、溶液
B.、、、稀鹽酸
C.、溶液、溶液
D.、、溶液、溶液
2.(2024·江蘇徐州·中考真題)人類開發利用金屬的時間和金屬的活動性有關。為探究金屬的活動性強弱,用如圖裝置進行實驗。下列說法不正確的是
A.實驗前需要打磨金屬片,除去表面的氧化膜
B.若向甲、乙試管加入稀鹽酸,只有鋅片表面能產生氣泡
C.若向乙試管加入ZnSO4溶液,能得出鋅的金屬活動性比銅強
D.若向甲、乙試管加入AgNO3溶液,能得出三種金屬的活動性:Zn>Cu>Ag
3.(2024·海南·中考真題)龍是中華民族的象征。下列與龍相關的文物中,由金屬材料制成的是
A.紅山玉龍 B.鎏金鐵芯銅龍
C.墨龍圖帛畫 D.霽藍釉白龍紋瓷瓶
4.(2023·江蘇徐州·中考真題)下列實驗設計能達到實驗目的的是
A.探究鐵釘生銹要有水參加,可利用如圖所示裝置進行實驗
B.除去氮氣中混有的氧氣獲得純凈的氮氣,可將氣體通過灼熱的木炭
C.證明是分解的催化劑,可對比在反應前后的質量
D.驗證、、金屬活動性的強弱,可將銅片分別放入溶液、溶液
(2024·山東棗莊·中考真題)閱讀下列材料,完成下面小題。
青銅是人類最早使用的合金,主要成分是銅(Cu)和錫(Sn),因其銅銹[主要成分為]呈青綠色,故名青銅。現在青銅依然廣泛使用,某機械加工廠青銅廢料經處理后得到CuCl2和SnCl2的混合液,向混合液中加入過量的鋅粉,充分反應后過濾,得濾液和濾渣,對其進行分析,用以評估回收利用價值。
青銅縱目面具
附:青銅及其組分金屬性質一覽表
性質 金屬 顏色 熔點/℃ 莫氏硬度(最大為10)
青銅 金黃色 800 5~6.6
銅 紫紅色 1084 3.0
錫 銀白色 232 3.75
5.根據上述材料信息,下列說法錯誤的是
A.青銅的硬度比銅和錫都大 B.青銅熔點低于銅是因為銅中熔入錫
C.青銅的顏色呈金黃色 D.銅銹是由銅與O2、H2O反應生成
6.對于上述材料中的濾渣和濾液,下列分析正確的是
A.濾渣中只有Cu、Zn B.濾渣中一定有Cu、Zn,可能有Sn
C.濾液中溶質只有ZnCl2 D.濾液中溶質一定有ZnCl2,可能有CuCl2
7.(2024·青?!ぶ锌颊骖})青海河湟谷地歷史文化悠久,在互助縣出土了魏晉時期的青銅藝術品玄武硯滴。
(1)青銅的硬度比純銅 。
(2)我國是最早采用濕法冶銅的國家,《夢溪筆談》中記載“熬膽礬鐵釜,久之亦化為銅”,即在溶液中加入鐵則可得到銅,該反應的化學方程式為 。
8.(2024·山東威海·中考真題)應用廣泛的金屬
(1)國寶中的金屬
國寶“鎏金鐵芯銅龍”是以鐵鑄造內芯,鐵上包銅,外層鎏金(鎏金是一種金屬加工工藝,經過鎏金處理后,金屬表面會覆蓋一層金)。整個龍身飛揚舒展,反映了唐代高超的鑄造工藝。
①國寶歷經千年,出土后表面仍金光燦燦,原因是 。
②工業上以赤鐵礦為原料煉鐵,原理是 (用化學方程式表示)。
③《淮南萬畢術》中記載“曾青得鐵則化為銅,外化而內不化”,“曾青”即硫酸銅溶液,該煉銅反應的原理是 (用化學方程式表示),反應中有效作用的微粒為 (用符號表示)?!巴饣鴥炔换钡脑蚴? 。
(2)生活中的金屬
鋁制易拉罐主要由鋁合金制成,除鋁外,還含有鋅、銅、硅等。
①請用化學方法證明:罐體的金屬材料是鋁合金而不是純鋁(提供藥品:已打磨的罐體金屬片,其他儀器、藥品自選)。
你的方案及預期現象是 。
②合金與純金屬相比較,性質存在差異。對比分析圖1,從微觀角度解釋原因 (答兩條)。
③合金中元素的配比不同會導致性能有差異。根據實際需求,罐蓋硬度應大于罐體硬度。結合圖2分析,生產易拉罐時,罐蓋中銅元素的含量應 (填“大于”“小于”或“等于”)罐體中銅元素的含量。
④為比較鋁、銅、鋅的金屬活動性,進行下圖實驗,則a、b、c可以選用的物質是 。
(3)航天中的金屬
中國航天事業的成就令世界矚目,火箭是航天飛行器的運載工具。
①運載火箭外殼材料也為鋁合金。鋁合金做外殼材料,具備的優良性能是 (答一條)。
②運載火箭固體推進劑的主要組分為高氯酸銨和鋁粉。其中高氯酸銨()是供氧劑,氯元素的化合價是 。鋁粉燃燒的化學方程式 ,反應過程中能量轉化形式是 。
9.(2024·吉林長春·中考真題)實驗是化學研究的重要手段。圖1為教材中探究鐵銹蝕條件的實驗裝置,約一周后能觀察到明顯現象。小組同學對部分實驗進行了改進,使出現明顯現象的時間縮短至5~10分鐘,改進后的裝置如圖2所示(夾持裝置已略去)。
(1)圖1實驗中,對比 (填序號)可知,鐵生銹與氧氣有關。
(2)圖2實驗中,證明鐵生銹與水有關的現象為 。
(3)圖2實驗能夠在較短時間內觀察到明顯現象,其主要原因是 。
(4)圖2實驗的優點是在一定程度上縮短了實驗時間,但仍存在不足。請你指出該實驗設計的不足之處 (答一條即可)。
10.(2024·內蒙古呼和浩特·中考真題)“沉睡三千年,一醒驚天下!”三星堆青銅器出土后立刻震驚了全世界。近日部分青銅器在呼和浩特市博物館展出。
(1)青銅是由銅、錫熔合制成。相比于純銅的質地柔軟,青銅 ,而應用于農具和兵器的生產中。
(2)《淮南萬畢術》記載“曾青(硫酸銅溶液)得鐵則化為銅”的濕法煉銅工藝,反應的化學方程式為 。
(3)小琦同學查閱資料發現:(氯化亞錫)溶于水可形成無色溶液。請你幫她設計實驗方案證明錫的金屬活動性強于銅 (寫出操作和現象)。
(4)出土的青銅器表面銹蝕物分為無害銹和有害銹。無害銹是一層致密薄膜,如銅綠;有害銹含氯,可加快青銅器銹蝕。銹層成分如圖所示,下列敘述正確的是________。
A.圖中的CuCl和粉狀銹均是有害銹
B.形成銅綠的過程中有、參與,與無關
C.青銅器銹蝕的過程中銅元素的化合價未變化
D.保護青銅器最重要的是防氯
1.(2024·遼寧·中考真題)下列有關鐵制品銹蝕與保護的說法不正確的是
A.鐵與氧氣、水等反應導致鐵制品銹蝕 B.將鐵制成不銹鋼能減緩銹蝕
C.銹蝕的鐵制品沒有任何利用價值 D.鐵欄桿表面刷漆能減緩銹蝕
2.(2024·四川內江·中考真題)如圖是實驗室模擬工業煉鐵的裝置。下列有關分析不正確的是
A.澄清石灰水變渾濁,說明有CO2生成
B.該反應中,失去氧的物質是CO
C.CO具有可燃性
D.硬質玻璃管中固體質量逐漸減小
3.學會識圖能發展科學思維。一小塊未打磨的鋁片和一定質量的稀鹽酸反應,產生氣泡的快慢和反應時間的關系如圖。下列猜想正確的有( ?。?br/>①0~t1階段,可能是鋁表面有層氧化膜
②t1~t2階段,可能是鋁和稀鹽酸反應放出熱量
③t3時刻,可能是稀鹽酸過量
④t3時刻,可能是稀鹽酸不足
A.1項 B.2項 C.3項 D.4項
4.如圖所示,兩只燃燒匙里裝有相同質量的鎂粉與鋅粉,分別在空氣中加熱燃燒,根據燃燒難易及劇烈程度不同,可推測鎂與鋅具有不同的( ?。?br/>A.顏色 B.熔點 C.金屬延展性 D.金屬活動性
5.取一段鎂條放入盛有少量稀鹽酸的試管中,用手摸試管外壁會感覺發燙,反應的化學方程式為Mg+2HCl═MgCl2+H2↑。下列有關說法正確的是(  )
A.反應中無明顯現象 B.反應是一個吸熱反應
C.反應后溶液中溶質質量減少 D.反應說明鎂能置換出酸中的氫
6.現有X、Y兩種金屬,如果把X、Y分別放入稀鹽酸中,X溶解并產生氫氣,Y不反應;如果把Y放入到硝酸銅溶液中,無任何現象,則X、Y、Cu的金屬活動性強弱順序是( ?。?br/>A.Cu>X>Y B.X>Cu>Y C.X>Y>Cu D.Y>X>Cu
7.(2024·江蘇常州·中考真題)“嫦娥六號”在月球背面順利著陸(如圖)。它表面覆蓋了聚酰亞胺—鋁箔多層復合材料,推進器用到了液氫和液氧,著陸后用高強度合金鏟進行月壤采樣。請用下列物質的序號填空。
①鋁箔;②液氫;③液氧;④合金
(1)利用物質延展性的是 。
(2)利用硬度大的性質的是 。
(3)作為推進器燃料的是 。
(4)作為推進器助燃劑的是 。
8.常見的金屬有鎂、鋁、銅、銀等。請根據金屬的化學性質回答下列問題:
(1)將一定質量的鎂粉放入到含有溶質為硝酸鋁、硝酸銅、硝酸銀的溶液中,充分反應后過濾,得到濾渣和濾液。
①若濾液呈藍色,則濾渣中可能含有的金屬是    。
②若向濾渣中加入稀鹽酸無氣泡產生,則濾液中一定含有的溶質是    。(填化學式)
(2)某金屬粉末中含有鎂、鋁、銅、銀中的一種或幾種,取12g該金屬粉末與足量稀鹽酸反應產生1g氫氣,則該金屬粉末的組成有    種情況。
9.鐵是生活生產中重要的金屬材料。請完成下列問題:
(1)實驗1硬質玻璃管中的現象為 。
(2)實驗2模擬西漢時期濕法煉銅工藝,該反應的化學方程式為 。
(3)由實驗3可知,鐵制品銹蝕的過程,實際上是鐵與 發生化學反應的過程。
10.2024年5月1日,我國第一艘電磁彈射型航空母艦——“福建”艦開展首次試航。航空母艦的建造涉及金屬冶煉、材料性能等諸多領域。
(1)純銅可制作航母電纜,主要利用了其優良的 性。
(2)《天工開物》中記載了我國古代“淘洗鐵砂”“生熟煉鐵”等鋼鐵冶煉技術。現代工業用赤鐵礦和一氧化碳煉鐵,反應的化學方程式為 。
(3)鐵的合金比純鐵的應用更廣泛,原因是 。
(4)廢舊金屬回收利用的意義在于 (寫一條)。
(5)錳鋼是建造航母常用的金屬材料。已知錳加入稀硫酸中有氣泡產生。實驗室現有以下試劑:
①錳片②銅片③稀硫酸④硫酸銅溶液⑤硫酸錳溶液
請你選擇一組試劑比較銅、錳的金屬活動性強弱 (填序號)。
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1.5 金屬與金屬礦物
考點分布 考查頻率 命題趨勢
考點1 金屬材料 ☆☆ 綜合近幾年中考試題,金屬材料是學習金屬相關知識的基礎,考查學生對金屬材料的認識和理解,以及對合金概念和性能的掌握。金屬的化學性質是該部分的重點內容,命題趨勢上,以實驗探究的形式考查金屬與氧氣、酸、鹽溶液的反應,要求學生根據實驗現象分析金屬的活動性順序,并能運用金屬活動性順序解釋一些實際問題,此外,還可能會將金屬的化學性質與化學方程式的書寫、計算相結合,考查學生的綜合能力,金屬資源的利用和保護與可持續發展理念緊密相關,引導學生樹立環保和節約資源的意識。
考點2 金屬的化學性質 ☆☆☆
考點3金屬資源的利用與保護 ☆☆☆
■考點一 金屬材料
金屬材料包括純金屬以及它們的合金。
1.金屬的物理性質
大多數金屬具有金屬光澤,密度和硬度較大,熔點和沸點較高,具有良好的延展性、導電性和導熱性,除汞外,金屬在常溫下都是固體。
(1)金屬之最
地殼中含量最多的金屬元素—鋁 人體中含量最多的金屬元素—鈣
目前世界年產量最多的金屬—鐵(鐵>鋁>銅) 導電、導熱性最好的金屬—銀(銀>銅>金>鋁)
熔點最高的金屬—鎢 熔點最低的金屬—汞 硬度 最大的金屬—鉻
(2)金屬的應用
物質的性質在很大程度上決定了物質的用途,但這不是唯一的決定因素。在考慮物質的用途時,還需要考慮價格、資源、是否美觀、使用是否便利,以及廢料是否易于回收和對環境的影響等多種因素。
銅、鋁 ——電線——導電性好、價格低廉 鎢——燈絲——熔點高
鉻——電鍍——硬度大 鐵——菜刀、鐮刀、錘子等
汞——體溫計液柱 銀——保溫瓶內膽 鋁——“銀粉”、錫箔紙
2. 合金是在一種金屬中加熱熔合其他金屬或非金屬后形成的、具有金屬特性的物質。
(1)合金與純金屬性質對比
①合金的硬度一般比組成它的純金屬的硬度大
②合金的抗腐蝕性強
③合金的顏色光澤比純金屬好
④合金的熔點一般比組成它的純金屬的熔點低
(2)鈦和鈦合金:被認為是21世紀的重要金屬材料,鈦合金與人體具有良好的“相容性”,可用來造人造骨。鈦合金常用于航空航天工業及化學工業。
鈦和鈦合金的優點:① 熔點高、密度小 ② 可塑性好、易于加工、機械性能好 ③ 抗腐蝕性能好。
【易錯警示】
1.合金是混合物,各成分的化學性質不變。
2.生鐵和鋼都是鐵和碳的合金,兩者性能不同的原因是含碳量不同。
3. 金屬氧化物不是合金。目前已制得的純金屬只有90多種,而合金已達幾千種。
■考點二 金屬的化學性質
1.金屬與氧氣,金屬+氧氣 → 金屬氧化物
大多數金屬都能和氧氣反應,但反應的難易和劇烈程度不同。
(1)鎂:在空氣中劇烈燃燒,發出耀眼的白光,生成白色固體?;瘜W方程式2Mg+O2點燃2MgO
(2)鋁:在空氣中能與氧氣反應生成一層致密而堅固的氧化鋁薄膜,從而阻止鋁進一步被氧化。因此,鋁具有很好的抗腐蝕性能?;瘜W方程式4Al+3O2=2Al2O3。
(3)鐵:在氧氣中劇烈燃燒,火星四射,生黑色固體。化學方程式3Fe+2O2點燃Fe3O4。
(4)銅:在空氣中加熱紅色固體變為黑色,化學方程式2Cu+O2△2CuO。
(5)金:“真金不怕火煉”說明金即使在高溫時也不與氧氣反應,金的化學性質穩定。
2. 金屬與酸反應:活潑金屬+酸 → 鹽+H2↑
(1)常見金屬在溶液中的活動性順序
①在金屬活動性順序里,金屬的位置越靠前,它的活動性就越強。
②在金屬活動性順序里,位于氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸(不可以用濃硫酸和硝酸)中的氫。
(2)置換反應是由一種單質和一種化合物反應,生成另一種單質和另一種化合物的反應。
反應的表達式可表示為A+BC→B+AC,置換反應是化學反應的基本反應類型。
3.金屬與鹽溶液反應:金屬+鹽 → 新金屬+新鹽
(1)在金屬活動性順序里,位于前面的金屬能把位于其后的金屬從它們的鹽溶液中置換出來。
(2)在活動性順序中,金屬的距離大的,反應先發生。一個置換反應結束后,另一個置換反應才會發生。如在硫酸亞鐵和硫酸銅的混合溶液中加入鋅粒,鋅會先和硫酸銅反應,反應完畢后鋅才和硫酸亞鐵反應。
【易錯警示】
1.鐵絲燃燒時應預先在盛氧氣的集氣瓶里裝入少量的水或鋪一層細沙,防止高溫熔化物濺落炸裂瓶底。鐵絲要繞成螺旋狀,增大可燃物與氧氣的接觸面積。
2.金屬和酸反應時,只有金屬鎂和酸反應放熱現象明顯,其它金屬反應放熱不明顯。
3.如果有鐵、銅元素參加反應,一定要注意溶液顏色的變化。Fe2+的鹽溶液是淺綠,Fe3+的鹽溶液是黃色,Cu2+的鹽溶液是藍色。
■考點三 金屬資源的利用與保護
少數很不活潑的金屬如金、銀等有單質形式存在,其余金屬都以化合物的形式存在。
工業上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。常見的礦石及主要成分:赤鐵礦(Fe2O3)、磁鐵礦(Fe3O4)、黃鐵礦(FeS2)、菱鐵礦(FeCO3)、鋁土礦(Al2O3)、黃銅礦(CuFeS2)、輝銅礦(Cu2S)等。
1.鐵的冶煉
(1)實驗室—一氧化碳還原氧化鐵
工業—高爐煉鐵
設備:高爐
原料:鐵礦石(赤鐵礦或磁鐵礦)、
焦炭、石灰石、(空氣)。
反應原理:3CO+Fe2O3高溫2Fe+3CO2
現象:硬質玻璃管內的紅色固體變為黑色,澄清石灰水變渾濁。
產品:生鐵(實驗室中“煉”出的鐵不含碳,而工業生產中煉出的鐵含碳)。
尾氣處理:實驗室用一氧化碳還原氧化鐵時要在裝置末端添加一盞燃著的酒精燈,點燃一氧化碳,防止空氣污染。
(2)還原反應
含氧化合物中的氧被奪去的反應屬于還原反應。常用的還原劑有一氧化碳、氫氣、碳。
2.金屬資源保護
(1)金屬的銹蝕
實驗器材:大試管、試管夾(帶鐵夾的鐵架臺)、膠塞、經煮沸迅速冷卻的蒸餾水、植物油、潔凈無銹的鐵釘、棉花和干燥劑氯化鈣等。
實驗過程:取三根潔凈無銹的鐵釘,一根放在盛有蒸餾水的試管中,
并使鐵釘外露一半;一根放在用植物油密封的蒸餾水中;一根放在干
燥的空氣中,注意每天觀察鐵釘銹蝕的現象,連續觀察約一周。
實驗現象:第一個試管中的鐵釘生銹,而第二、三個試管中沒有明顯現象。
實驗分析:第二個試管內沒有現象,證明了鐵釘生銹需要氧氣;
第三個試管內沒有現象,證明了鐵釘生銹需要水蒸氣。
實驗結論:鐵生銹實際上是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣共同作用的結果。
(2)防止鐵制品銹蝕
①保持鐵制品的潔凈、干燥;
②在金屬表面涂覆保護層,涂油漆、礦物油、覆蓋搪瓷、塑料或銀粉;
③鍍上一層不易銹蝕的金屬(鉻、鋅)或用烤藍等方法形成致密保護層;
④改變金屬的組成和結構(如制成合金)等。
(3)金屬資源的保護措施
① 防止金屬的腐蝕;
② 回收利用廢舊金屬;
③ 有計劃、合理地開采礦物;
④ 尋找金屬的代用品(如用塑料來代替鋼和其他合金制造管道、齒輪和汽車外殼等)。
【易錯警示】
1. 實驗室用一氧化碳還原氧化鐵,實驗開始要先通一氧化碳再加熱,防止一氧化碳與空氣的混合氣體受熱發生爆炸;實驗結束要先停止加熱再停止通一氧化碳,防止高溫的鐵被氧化。
2. 鐵銹疏松多孔,不能阻止鋼鐵制品與空氣和水接觸,還會把空氣中和水分保留在鋼鐵制品表面,進一步加速鋼鐵的銹蝕,鋼鐵制品可以全部被銹蝕。
■考點一 金屬材料
◇典例1:(2024·江蘇常州·中考真題)高層建筑建造時常使用鋁合金材料。下列說法正確的是
A.鋁合金材料屬于復合材料 B.鋁土礦是主要含鋁礦物之一
C.鋁合金的硬度小于單質鋁 D.鋁材致密氧化膜要及時除去
【答案】B
【知識點】鋁與氧氣反應原理及探究、金屬材料和非金屬材料、合金的認識、常見金屬礦石
【詳解】A、鋁合金材料屬于金屬材料,故A錯誤;
B、鋁土礦是主要含鋁礦物之一,故B正確;
C、合金的硬度大于其組成純金屬的硬度,故鋁合金的硬度大于單質鋁,故C錯誤;
D、鋁易與空氣中氧氣反應生成一層致密的氧化物薄膜而阻止進一步被氧化,其表面致密氧化膜對內部鋁具有保護作用,故鋁材致密氧化膜不能除去,故D錯誤。
故選B。
◆變式訓練
1.1(2024·北京·中考真題)清明放風箏。下列與風箏制作、放飛相關的部件中,用到金屬材料的是
A.竹質骨架 B.紙質風箏面 C.棉質捆扎線 D.不銹鋼手握輪
【答案】D
【詳解】A、竹質骨架屬于天然材料,錯誤;
B、紙質風箏面屬于天然材料,錯誤;
C、棉質捆扎線屬于天然材料,錯誤;
D、不銹鋼手握輪是由不銹鋼制成,不銹鋼屬于金屬材料,正確;
故選D。
1.2(2023·四川攀枝花·中考真題)下列水杯所使用材料中,屬于金屬材料的是
A.不銹鋼水杯 B.玻璃水杯 C.塑料水杯 D.陶瓷水杯
【答案】A
【詳解】A、不銹鋼是一種鐵合金,屬于金屬材料,選項正確;
B、玻璃屬于無機非金屬材料,選項錯誤;
C、塑料屬于有機合成材料,選項錯誤;
D、陶瓷屬于無機非金屬材料,選項錯誤;
故選A。
■考點二 金屬的化學性質
◇典例1:(2024·四川德陽·中考真題)室溫時,利用壓強傳感器研究質量相同的一塊鎂片和一塊鋅片分別與等濃度、等質量的稀鹽酸反應的實驗如圖甲,壓強傳感器測得裝置內壓強隨時間的變化關系如圖乙。下列說法正確的是
A.根據壓強變化推測兩個反應都有熱量放出
B.曲線①的壓強上升比曲線②高,說明①產生H2總量更多
C.曲線②是Mg與稀鹽酸反應的壓強變化曲線
D.反應結束后Zn一定有剩余
【答案】A
【知識點】金屬與酸反應原理、金屬與酸反應的圖像、根據圖像分析結論
【詳解】A、鎂、鋅都能與稀鹽酸反應生成氫氣,根據圖乙隨著反應的進行,曲線①、曲線②的壓強都是先增大,后小幅下降,可推測兩個反應過程中都有熱量放出,故選項說法正確;
B、根據圖乙,曲線①、曲線②最后壓強相等,說明兩者產生的氫氣質量相等,故選項說法不正確;
C、鎂的活動性比鋅強,則曲線①是鎂與稀鹽酸反應的壓強變化曲線,故選項說法不正確;
D、最終壓強相等,說明反應后生成氫氣質量相等,生成氫氣質量相等時,消耗鎂、鋅的質量比是24:65,因此鎂片一定有剩余,而鋅片不一定有剩余,故選項說法不正確;
故選A。
◆變式訓練
1.1(2024·山東淄博·中考真題)鎳是一種用途廣泛的金屬,可用作其他金屬的保護層或用來生產耐腐蝕的合金鋼、硬幣及耐熱元件?;卮鹣铝袉栴}:
(1)鎳在室溫條件下能與稀硫酸反應生成硫酸鎳(,易溶于水)和氫氣,該反應的化學方程式為 。根據這一反應事實,可以得出鎳和銅的金屬活動性由強到弱的順序為 。
(2)白銅是一種銅鎳合金,屬于 (填“純凈物”或“混合物”),其硬度比純銅的硬度 (填“大”或“小”)。
【答案】(1) /鎳>銅
(2) 混合物 大
【詳解】(1)鎳與稀硫酸反應生成硫酸鎳和氫氣,反應的化學方程式為;鎳能與稀硫酸反應,而銅不與稀硫酸反應,說明鎳的活動性排在前,而銅的金屬活動性排在后,所以鎳的活動性比銅的活動性強,即。
(2)白銅是由銅和鎳熔合形成具有金屬特性的混合物,所以白銅屬于混合物;合金比組成它的純金屬硬度大,熔點低,所以白銅的硬度比純銅的硬度大。
1.2(2024·北京·中考真題)用如圖所示實驗驗證金屬的性質。
(1)實驗1,觀察到燈泡發光,說明鐵具有的性質是 。
(2)實驗2中反應的化學方程式為 。
(3)實驗3能證明鐵的金屬活動性比銅的強,現象是 。
【答案】(1)具有導電性
(2)Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
(3)鐵片表面有紅色固體析出,溶液由藍色逐漸變為淺綠色
【詳解】(1)實驗 1,觀察到燈泡發光,說明鐵具有導電性;
(2)在金屬活動順序中,鐵排在氫之前,能置換出酸中的氫,銅排在氫之后,不能置換出酸中的氫,實驗 2 中發生的反應是鐵與硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣,化學方程式為:Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑;
(3)在金屬活動性順序里,位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們化合物的溶液里置換出來; 實驗 3 中,將鐵絲放入硫酸銅溶液中,若能證明鐵的金屬活動性比銅的強,現象是鐵片表面有紅色固體析出,溶液由藍色逐漸變為淺綠色。
■考點三 金屬資源的利用與保護
◇典例1:(2023·四川攀枝花·中考真題)根據鐵銹蝕的條件判斷,下列情況中,鐵釘最容易生銹的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【詳解】鐵生銹的條件是鐵與水和氧氣同時接觸,氯化鈉可以加速鐵的銹蝕。
A、該實驗中有鐵、有水、有氯化鈉、有氧氣,鐵生銹且氯化鈉能加速銹蝕速率;
B、該實驗中有鐵、有氧氣、無水,鐵不易生銹;
C、該實驗中有鐵、有水、無氧氣,鐵不易生銹;
D、該實驗中有鐵、有水、有氧氣,鐵生銹;
則鐵釘最容易生銹的是A,故選:A。
◆變式訓練
1.1(2023·山東德州·中考真題)世界上每年因腐蝕而報廢的金屬設備和材料相當于金屬年產量的20%~40%。下列做法不能有效防止鋼鐵生銹的是
A.表面刷漆 B.清洗銹跡 C.制成不銹鋼 D.鍍耐腐蝕的鉻
【答案】B
【詳解】A、在鋼鐵表面刷一層油漆,可以隔絕空氣和水防銹,從而防止鋼鐵生銹,故A不符合題意;
B、清洗銹跡不能防止鋼鐵生銹,故B符合題意;
C、制成不銹鋼可以改變鐵內部的結構,能防止鐵生銹,故C不符合題意;
D、在鋼鐵表面鍍一層耐腐蝕的鉻,可以防止生銹,能防止金屬被腐蝕,故D不符合題意。
故選B。
1.2(2024·西藏·中考真題)青藏高原有豐富的金屬礦產資源。下列有關金屬資源的利用和保護不正確的是
A.將鐵制品放在潮濕的空氣里
B.在鋼鐵表面涂油、刷漆都能防止生銹
C.廢舊金屬回收利用可以節約金屬資源
D.有計劃、合理地開采礦物是保護金屬資源的有效途徑
【答案】A
【詳解】A、鐵在潮濕的環境中容易生銹,不利于金屬資源的利用和保護,故A符合題意;
B、在鋼鐵表面涂油、刷漆都能防止生銹,有利于金屬資源的利用和保護,故B不符合題意;
C、廢舊金屬回收利用可以節約金屬資源,有利于金屬資源的利用和保護,故C不符合題意;
D、有計劃、合理地開采礦物是保護金屬資源的有效途徑,有利于金屬資源的利用和保護,故D不符合題意。
故選A。
1.(2024·青海西寧·中考真題)用下列各組物質進行實驗,不能驗證鋅、銀、銅三種金屬活動性順序的是
A.、、溶液
B.、、、稀鹽酸
C.、溶液、溶液
D.、、溶液、溶液
【答案】B
【分析】排在氫前的金屬能與酸反應;排在前面的金屬能把排在它后面的金屬從化合物溶液中置換出來。
【詳解】A、鋅能置換出硝酸銅中的銅,說明鋅比銅活潑;銀不能置換出硝酸銅中的銅,說明銅比銀活潑,能驗證鋅、銀、銅三種金屬活動性順序,不符合題意;
B、鋅能與稀鹽酸反應產生氫氣,說明鋅排在氫前;銀和銅都不與稀鹽酸反應,說明銀和銅都排在氫后,說明鋅比銀和銅活潑,但不能驗證銀和銅的金屬活動性順序,符合題意;
C、銅不能置換出硝酸鋅中的鋅,說明鋅比銅活潑;銅能置換出硝酸銀中的銀,說明銅比銀活潑,能驗證鋅、銀、銅三種金屬活動性順序,不符合題意;
D、鋅能置換出硝酸亞鐵中的鐵,銅不能置換出硝酸亞鐵中的鐵,說明鋅比鐵活潑,鐵比銅活潑;銅能置換出硝酸銀中的銀,說明銅比銀活潑,驗證鋅、銀、銅三種金屬活動性順序,不符合題意;
故選B。
2.(2024·江蘇徐州·中考真題)人類開發利用金屬的時間和金屬的活動性有關。為探究金屬的活動性強弱,用如圖裝置進行實驗。下列說法不正確的是
A.實驗前需要打磨金屬片,除去表面的氧化膜
B.若向甲、乙試管加入稀鹽酸,只有鋅片表面能產生氣泡
C.若向乙試管加入ZnSO4溶液,能得出鋅的金屬活動性比銅強
D.若向甲、乙試管加入AgNO3溶液,能得出三種金屬的活動性:Zn>Cu>Ag
【答案】D
【詳解】A、實驗前需要打磨金屬片,是為了除去表面的氧化膜,從而防止氧化膜阻礙反應的進行,故選項說法正確;
B、由金屬活動性:鋅>氫>銅可知,若向甲、乙試管加入稀鹽酸,只有鋅片表面能產生氣泡,故選項說法正確;
C、若向乙試管加入ZnSO4溶液,無明顯現象,說明銅不與硫酸鋅溶液反應,即銅的活動性比鋅弱,鋅的金屬活動性比銅強,故選項說法正確;
D、由金屬活動性鋅>銅>銀可知,若向甲、乙試管加入AgNO3溶液,鋅和銅都能與硝酸銀反應置換出銀,能得出金屬的活動性:Zn>Ag,Cu>Ag,但無法比較鋅和銅的金屬活動性,故選項說法錯誤;
故選:D。
3.(2024·海南·中考真題)龍是中華民族的象征。下列與龍相關的文物中,由金屬材料制成的是
A.紅山玉龍 B.鎏金鐵芯銅龍
C.墨龍圖帛畫 D.霽藍釉白龍紋瓷瓶
【答案】B
【詳解】A、紅山玉龍得主要成分為硅酸鹽,不屬于金屬材料,故A不符合題意;
B、鎏金鐵芯銅龍是由金屬材料制成,故B符合題意;
C、墨龍圖帛畫的主要成分是蛋白質,不屬于金屬材料,故C不符合題意;
D、霽藍釉白龍紋瓷瓶的主要成分是硅酸鹽,不屬于金屬材料,故D不符合題意。
故選B。
4.(2023·江蘇徐州·中考真題)下列實驗設計能達到實驗目的的是
A.探究鐵釘生銹要有水參加,可利用如圖所示裝置進行實驗
B.除去氮氣中混有的氧氣獲得純凈的氮氣,可將氣體通過灼熱的木炭
C.證明是分解的催化劑,可對比在反應前后的質量
D.驗證、、金屬活動性的強弱,可將銅片分別放入溶液、溶液
【答案】D
【詳解】A、左邊試管中的鐵釘同時接觸氧氣和水,符合鐵生銹的條件,能生銹,右邊試管內的鐵釘,只與水接觸,沒有與氧氣接觸,故不能生銹,因此對比得出鐵釘生銹需要氧氣參加,故選項A錯誤;
B、將氮氣和氧氣的混合氣體通過灼熱的木炭時,氧氣和木炭會發生反應生成二氧化碳氣體,除去氧氣時引入新雜質,故選項B錯誤;
C、催化劑在化學反應前后質量和化學性質不變,因此要證明二氧化錳是氯酸鉀分解的催化劑,首先要比較加入二氧化錳前后,氯酸鉀分解的快慢,其次要對比反應前后二氧化錳的質量,最后要驗證反應前后二氧化錳的化學性質是否改變,故選項C錯誤;
D、銅片放入,溶液中不能發生反應,說明銅的金屬活動性比Zn弱,將銅片放入,溶液中,銅的表面生成銀白色物質,溶液顏色由無色變成藍色說明銅的金屬活動性比Ag強,故可以得出三種金屬的活動性順序為.故選項D正確。
故選:D。
(2024·山東棗莊·中考真題)閱讀下列材料,完成下面小題。
青銅是人類最早使用的合金,主要成分是銅(Cu)和錫(Sn),因其銅銹[主要成分為]呈青綠色,故名青銅?,F在青銅依然廣泛使用,某機械加工廠青銅廢料經處理后得到CuCl2和SnCl2的混合液,向混合液中加入過量的鋅粉,充分反應后過濾,得濾液和濾渣,對其進行分析,用以評估回收利用價值。
青銅縱目面具
附:青銅及其組分金屬性質一覽表
性質 金屬 顏色 熔點/℃ 莫氏硬度(最大為10)
青銅 金黃色 800 5~6.6
銅 紫紅色 1084 3.0
錫 銀白色 232 3.75
5.根據上述材料信息,下列說法錯誤的是
A.青銅的硬度比銅和錫都大 B.青銅熔點低于銅是因為銅中熔入錫
C.青銅的顏色呈金黃色 D.銅銹是由銅與O2、H2O反應生成
6.對于上述材料中的濾渣和濾液,下列分析正確的是
A.濾渣中只有Cu、Zn B.濾渣中一定有Cu、Zn,可能有Sn
C.濾液中溶質只有ZnCl2 D.濾液中溶質一定有ZnCl2,可能有CuCl2
【答案】5.D 6.C
【解析】12.A、青銅為銅、錫合金,合金的硬度比組成的純金屬的大,該選項說法正確;
B、合金的熔點比組成的純金屬的低,則青銅熔點比銅低,該選項說法正確;
C、由表中內容可知,青銅的顏色為金黃色,該選項說法正確;
D、銅銹的主要成分為Cu2(OH)2CO3,根據反應前后元素種類不變,說明銅生銹不僅與氧氣和水有關,還和二氧化碳有關,該選項說法不正確。
故選D。
13.由于金屬活動性順序:Zn>Sn>Cu,則加入的鋅先和氯化銅反應生成氯化鋅和銅,然后與SnCl2反應生成錫和氯化鋅,由于加入的鋅過量,則充分反應后,濾渣中含有銅、錫、鋅,濾液中只有氯化鋅,故選C。
7.(2024·青?!ぶ锌颊骖})青海河湟谷地歷史文化悠久,在互助縣出土了魏晉時期的青銅藝術品玄武硯滴。
(1)青銅的硬度比純銅 。
(2)我國是最早采用濕法冶銅的國家,《夢溪筆談》中記載“熬膽礬鐵釜,久之亦化為銅”,即在溶液中加入鐵則可得到銅,該反應的化學方程式為 。
【答案】(1)大(或高等其他合理答案均給分)
(2)
【知識點】化學方程式的書寫、合金的認識
【詳解】(1)金屬制成合金后,硬度變大,所以青銅的硬度比純銅大。
(2)鐵與硫酸銅溶液反應生成硫酸亞鐵、銅,反應的化學方程式為:Fe+CuSO4=Cu+FeSO4。
8.(2024·山東威海·中考真題)應用廣泛的金屬
(1)國寶中的金屬
國寶“鎏金鐵芯銅龍”是以鐵鑄造內芯,鐵上包銅,外層鎏金(鎏金是一種金屬加工工藝,經過鎏金處理后,金屬表面會覆蓋一層金)。整個龍身飛揚舒展,反映了唐代高超的鑄造工藝。
①國寶歷經千年,出土后表面仍金光燦燦,原因是 。
②工業上以赤鐵礦為原料煉鐵,原理是 (用化學方程式表示)。
③《淮南萬畢術》中記載“曾青得鐵則化為銅,外化而內不化”,“曾青”即硫酸銅溶液,該煉銅反應的原理是 (用化學方程式表示),反應中有效作用的微粒為 (用符號表示)?!巴饣鴥炔换钡脑蚴? 。
(2)生活中的金屬
鋁制易拉罐主要由鋁合金制成,除鋁外,還含有鋅、銅、硅等。
①請用化學方法證明:罐體的金屬材料是鋁合金而不是純鋁(提供藥品:已打磨的罐體金屬片,其他儀器、藥品自選)。
你的方案及預期現象是 。
②合金與純金屬相比較,性質存在差異。對比分析圖1,從微觀角度解釋原因 (答兩條)。
③合金中元素的配比不同會導致性能有差異。根據實際需求,罐蓋硬度應大于罐體硬度。結合圖2分析,生產易拉罐時,罐蓋中銅元素的含量應 (填“大于”“小于”或“等于”)罐體中銅元素的含量。
④為比較鋁、銅、鋅的金屬活動性,進行下圖實驗,則a、b、c可以選用的物質是 。
(3)航天中的金屬
中國航天事業的成就令世界矚目,火箭是航天飛行器的運載工具。
①運載火箭外殼材料也為鋁合金。鋁合金做外殼材料,具備的優良性能是 (答一條)。
②運載火箭固體推進劑的主要組分為高氯酸銨和鋁粉。其中高氯酸銨()是供氧劑,氯元素的化合價是 。鋁粉燃燒的化學方程式 ,反應過程中能量轉化形式是 。
【答案】(1) 金的化學性質穩定 Fe、Cu2+ 鐵和硫酸銅反應生成的銅覆蓋在鐵的表面,阻止內部的鐵繼續反應
(2) 將已打磨的罐體金屬片,剪成小碎片,取少量小碎片于試管中,加入足量稀鹽酸并加熱,使之充分反應,最終在試管底部殘留少于固體物質 原子的排列方式不同、物質的原子構成種類不同 大于 鋁、銅、硫酸鋅溶液
(3) 強度高(或密度小、耐腐蝕) +7 化學能轉化為動能
【詳解】(1)①國寶歷經千年,出土后表面仍金光燦燦,是因為金的化學性質穩定;
②赤鐵礦的主要成分氧化鐵和一氧化碳在高溫條件下反應生成鐵和二氧化碳,反應的化學方程式為:;
③鐵和硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅,反應的化學方程式為:;反應中有效作用的微粒為Fe、Cu2+;“外化而內不化”,是因為鐵和硫酸銅反應生成的銅覆蓋在鐵的表面,阻止內部的鐵繼續反應;
(2)①鋁制易拉罐主要由鋁合金制成,除鋁外,還含有鋅、銅、硅等,銅和硅都不與稀鹽酸反應,將已打磨的罐體金屬片,剪成小碎片,取少量小碎片于試管中,加入足量稀鹽酸并加熱,使之充分反應,最終在試管底部殘留少于固體物質,說明罐體的金屬材料是鋁合金而不是純鋁;
②合金與純金屬相比較,性質存在差異,是因為原子的排列方式不同、物質的原子構成種類不同;
③由圖2可知,銅的含量越高,鋁合金硬度越大,則生產易拉罐時,罐蓋中銅元素的含量應大于罐體中銅元素的含量;
④鋁和硫酸鋅反應生成硫酸鋁和鋅,說明鋁的金屬活動性強于鋅,銅和硫酸鋁不反應,說明鋅的金屬活動性強于銅,所以比較鋁、銅、鋅的金屬活動性,a、b、c可以選用的物質是鋁、硫酸鋅溶液、銅;
(3)①運載火箭外殼材料也為鋁合金。鋁合金做外殼材料,具備的優良性能是強度高(或密度小、耐腐蝕);
②高氯酸銨(NH4ClO4)中氮元素的化合價為-3價,氫元素的化合價為+1價,氧元素的化合價為-2價。設氯元素的化合價為,在化合物中各元素正負化合價代數和為零,則,解得,所以氯元素的化合價是+7價;鋁和氧氣在點燃的條件下生成氧化鋁,反應的化學方程式為:;反應過程中能量轉化形式是化學能轉化為動能。
9.(2024·吉林長春·中考真題)實驗是化學研究的重要手段。圖1為教材中探究鐵銹蝕條件的實驗裝置,約一周后能觀察到明顯現象。小組同學對部分實驗進行了改進,使出現明顯現象的時間縮短至5~10分鐘,改進后的裝置如圖2所示(夾持裝置已略去)。
(1)圖1實驗中,對比 (填序號)可知,鐵生銹與氧氣有關。
(2)圖2實驗中,證明鐵生銹與水有關的現象為 。
(3)圖2實驗能夠在較短時間內觀察到明顯現象,其主要原因是 。
(4)圖2實驗的優點是在一定程度上縮短了實驗時間,但仍存在不足。請你指出該實驗設計的不足之處 (答一條即可)。
【答案】(1)AB
(2)U型管左側鐵絲生銹,右側鐵絲不生銹
(3)氧氣濃度較大
(4)未能探究鐵生銹是否與氧氣有關
【詳解】(1)圖1實驗中,試管A內的鐵釘與氧氣、水同時接觸,試管B內的鐵釘只與水接觸,試管C內的鐵釘只與氧氣接觸,最終只有試管A內的鐵釘生銹,所以對比AB可知,鐵生銹與氧氣有關。
(2)圖2實驗中,H2O2溶液在MnO2的催化作用下產生大量氧氣,并且產生的氧氣帶有水分,而U型管內的干燥劑可以吸收水分,右側干燥管內的干燥劑也可以吸收水分,所以U型管左側的光亮鐵絲同時接觸氧氣、水,很快生銹,右側光亮鐵絲只接觸氧氣,不生銹,因此證明鐵生銹與水有關的現象為:U型管左側鐵絲生銹,右側鐵絲不生銹。
(3)鐵生銹是鐵與氧氣、水發生反應所致,而H2O2溶液在MnO2的催化作用下產生大量氧氣,所以圖2實驗能夠在較短時間內觀察到明顯現象,其主要原因是:氧氣濃度較大。
(4)鐵生銹是鐵與氧氣、水發生反應所致,圖2實驗的變量是水分,因此不足之處是:未能探究鐵生銹是否與氧氣有關。
10.(2024·內蒙古呼和浩特·中考真題)“沉睡三千年,一醒驚天下!”三星堆青銅器出土后立刻震驚了全世界。近日部分青銅器在呼和浩特市博物館展出。
(1)青銅是由銅、錫熔合制成。相比于純銅的質地柔軟,青銅 ,而應用于農具和兵器的生產中。
(2)《淮南萬畢術》記載“曾青(硫酸銅溶液)得鐵則化為銅”的濕法煉銅工藝,反應的化學方程式為 。
(3)小琦同學查閱資料發現:(氯化亞錫)溶于水可形成無色溶液。請你幫她設計實驗方案證明錫的金屬活動性強于銅 (寫出操作和現象)。
(4)出土的青銅器表面銹蝕物分為無害銹和有害銹。無害銹是一層致密薄膜,如銅綠;有害銹含氯,可加快青銅器銹蝕。銹層成分如圖所示,下列敘述正確的是________。
A.圖中的CuCl和粉狀銹均是有害銹
B.形成銅綠的過程中有、參與,與無關
C.青銅器銹蝕的過程中銅元素的化合價未變化
D.保護青銅器最重要的是防氯
【答案】(1)硬度大
(2)
(3)將打磨光亮的錫片插入氯化銅溶液中,錫片上有紅色固體析出,溶液由藍色變為無色,說明錫的金屬活動性強于銅
(4)AD
【詳解】(1)青銅是銅的合金,合金比組成它的純金屬硬度大,故相比于純銅的質地柔軟,青銅硬度大,而應用于農具和兵器的生產中;
(2)“曾青(硫酸銅溶液)得鐵則化為銅”的反應為鐵和硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅,該反應的化學方程式為:;
(3)錫的金屬活動性強于銅,則錫能與氯化銅反應生成氯化亞錫和銅,則設計實驗方案證明錫的金屬活動性強于銅:將打磨光亮的錫片插入氯化銅溶液中,錫片上有紅色固體析出,溶液由藍色變為無色,說明錫的金屬活動性強于銅;
(4)A、有害銹含氯,可加快青銅器銹蝕,由化學式可知,CuCl和粉狀銹均含氯,故圖中的CuCl和粉狀銹均是有害銹,符合題意;
B、形成銅綠的過程,是銅和空氣中的氧氣、二氧化碳、水發生了反應,不符合題意;
C、青銅器銹蝕的過程中單質銅參與了反應,單質銅中銅元素的化合價為0,生成的銅銹中銅元素化合價不是零,故銅元素的化合價一定發生了改變,不符合題意;
D、出土的青銅器表面銹蝕物分為無害銹和有害銹。無害銹是一層致密薄膜,如銅綠;有害銹含氯,可加快青銅器銹蝕,故保護青銅器最重要的是防氯,符合題意。
故選AD。
1.(2024·遼寧·中考真題)下列有關鐵制品銹蝕與保護的說法不正確的是
A.鐵與氧氣、水等反應導致鐵制品銹蝕 B.將鐵制成不銹鋼能減緩銹蝕
C.銹蝕的鐵制品沒有任何利用價值 D.鐵欄桿表面刷漆能減緩銹蝕
【答案】C
【詳解】A、鐵制品銹蝕實際上是鐵與空氣中的氧氣和水共同作用的結果,說法正確;
B、不銹鋼抗腐蝕性能較強,將鐵制成不銹鋼能減緩銹蝕,說法正確;
C、銹蝕的鐵制品具有回收價值,回收廢舊金屬能節約金屬資源,減少環境污染,說法不正確;
D、鐵欄桿表面刷漆能減緩銹蝕,說法正確。
故選:C。
2.(2024·四川內江·中考真題)如圖是實驗室模擬工業煉鐵的裝置。下列有關分析不正確的是
A.澄清石灰水變渾濁,說明有CO2生成
B.該反應中,失去氧的物質是CO
C.CO具有可燃性
D.硬質玻璃管中固體質量逐漸減小
【答案】B
【詳解】A、二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁,澄清石灰水變渾濁,說明有CO2生成,故選項說法正確;
B、一氧化碳與氧化鐵在高溫下反應生成鐵和二氧化碳,該反應中,失去氧的物質是氧化鐵,故選項說法錯誤;
C、一氧化碳有毒,直接排放到空氣中會污染環境,常在裝置末端的導管口放一盞燃著的酒精燈,是為了點燃尾氣,利用的是一氧化碳具有可燃性,故選項說法正確;
D、一氧化碳具有還原性,高溫下與氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳,隨著反應的進行,硬質玻璃管中固體質量逐漸減小,故選項說法正確;
故選:B。
3.學會識圖能發展科學思維。一小塊未打磨的鋁片和一定質量的稀鹽酸反應,產生氣泡的快慢和反應時間的關系如圖。下列猜想正確的有( ?。?br/>①0~t1階段,可能是鋁表面有層氧化膜
②t1~t2階段,可能是鋁和稀鹽酸反應放出熱量
③t3時刻,可能是稀鹽酸過量
④t3時刻,可能是稀鹽酸不足
A.1項 B.2項 C.3項 D.4項
【答案】D
【解析】①0~t1階段,沒有氣泡產生,說明鋁和稀鹽酸還沒有反應,可能是鋁表面有層氧化膜,正確;
②t1~t2階段,產生氣泡變快,可能是鋁和稀鹽酸反應且放出熱量,正確;
③t2時刻以后產氣泡的速率下降,是因為稀鹽酸的濃度降低,t3時刻,剛好不再產生氣泡,則可能是稀鹽酸過量,正確;
④t3時刻,可能是稀鹽酸不足,正確。
4.如圖所示,兩只燃燒匙里裝有相同質量的鎂粉與鋅粉,分別在空氣中加熱燃燒,根據燃燒難易及劇烈程度不同,可推測鎂與鋅具有不同的( ?。?br/>A.顏色 B.熔點 C.金屬延展性 D.金屬活動性
【答案】D
【解析】兩只燃燒匙里裝有相同質量的鎂粉與鋅粉,分別在空氣中加熱燃燒,根據燃燒難易及劇烈程度不同,說明鎂與鋅具有不同的金屬活動性。
5.取一段鎂條放入盛有少量稀鹽酸的試管中,用手摸試管外壁會感覺發燙,反應的化學方程式為Mg+2HCl═MgCl2+H2↑。下列有關說法正確的是( ?。?br/>A.反應中無明顯現象 B.反應是一個吸熱反應
C.反應后溶液中溶質質量減少 D.反應說明鎂能置換出酸中的氫
【答案】D
【解析】A、取一段鎂條放入盛有少量稀鹽酸的試管中,反應的化學方程式為Mg+2HCl═MgCl2+H2↑,由氣泡產生,錯誤;
B、取一段鎂條放入盛有少量稀鹽酸的試管中,用手摸試管外壁會感覺發燙,說明放出了熱量,錯誤;
C、由反應的化學方程式為Mg+2HCl═MgCl2+H2↑,每24份質量的鎂可置換出2份質量的氫氣,溶液的質量會增加,錯誤;
D、由反應的化學方程式為Mg+2HCl═MgCl2+H2↑,反應說明鎂能置換出酸中的氫,正確。
6.現有X、Y兩種金屬,如果把X、Y分別放入稀鹽酸中,X溶解并產生氫氣,Y不反應;如果把Y放入到硝酸銅溶液中,無任何現象,則X、Y、Cu的金屬活動性強弱順序是( ?。?br/>A.Cu>X>Y B.X>Cu>Y C.X>Y>Cu D.Y>X>Cu
【答案】B
【解析】現有X、Y兩種金屬,如果把X、Y分別放入稀鹽酸中,X溶解并產生氫氣,Y不反應,說明X的位置排在氫的前面,Y的位置排在氫的后面,即X>H>Y。如果把Y放入到硝酸銅溶液中,無任何現象,說明Y的金屬活動性比銅弱,即銅>Y。X的位置排在氫的前面,則X、Y、Cu的金屬活動性強弱順序是X>Cu>Y。
7.(2024·江蘇常州·中考真題)“嫦娥六號”在月球背面順利著陸(如圖)。它表面覆蓋了聚酰亞胺—鋁箔多層復合材料,推進器用到了液氫和液氧,著陸后用高強度合金鏟進行月壤采樣。請用下列物質的序號填空。
①鋁箔;②液氫;③液氧;④合金
(1)利用物質延展性的是 。
(2)利用硬度大的性質的是 。
(3)作為推進器燃料的是 。
(4)作為推進器助燃劑的是 。
【答案】(1)①
(2)④
(3)②
(4)③
【詳解】(1)金屬具有良好的延展性,故選①。
(2)合金的硬度比純金屬的高,故選④。
(3)氫氣具有可燃性,液氫可作為推進器的燃料,故選②。
(4)氧氣具有助燃性,液氧可作為推進器的助燃劑,故選③。
8.常見的金屬有鎂、鋁、銅、銀等。請根據金屬的化學性質回答下列問題:
(1)將一定質量的鎂粉放入到含有溶質為硝酸鋁、硝酸銅、硝酸銀的溶液中,充分反應后過濾,得到濾渣和濾液。
①若濾液呈藍色,則濾渣中可能含有的金屬是    。
②若向濾渣中加入稀鹽酸無氣泡產生,則濾液中一定含有的溶質是    。(填化學式)
(2)某金屬粉末中含有鎂、鋁、銅、銀中的一種或幾種,取12g該金屬粉末與足量稀鹽酸反應產生1g氫氣,則該金屬粉末的組成有    種情況。
【答案】(1)①銅 ②Al(NO3)3、Mg(NO3)2 (2)7
【解析】(1)將一定質量的鎂粉放入到含有溶質為硝酸鋁、硝酸銅、硝酸銀的溶液中,鎂會先與硝酸銀反應,再與硝酸銅反應,最后與硝酸鋁反應,充分反應后過濾,得到濾渣和濾液;
①若濾液呈藍色,說明濾液中一定含有硝酸銅,硝酸鋁還沒有反應,硝酸銀可能全部、可能部分反應,所以濾渣中可能含有的金屬是銅;
②若向濾渣中加入稀鹽酸無氣泡產生,說明濾渣中不含鋁、鎂,所以濾液中一定含有的溶質是:Al(NO3)3、Mg(NO3)2;
(2)某金屬粉末中含有鎂、鋁、銅、銀中的一種或幾種,取12g該金屬粉末與足量稀鹽酸反應產生1g氫氣,12g鎂生成氫氣質量為(12g2)/24=1g,12g鋁生成氫氣質量為(12g3)/27≈1.3g,可能是①鎂,②鋁、銅,③鋁、銀,④鋁、銅、銀,⑤鋁、銅、鎂;⑥鋁、銀、鎂,⑦鋁、銅、銀、鎂,所以該金屬粉末的組成有7種情況。
9.鐵是生活生產中重要的金屬材料。請完成下列問題:
(1)實驗1硬質玻璃管中的現象為 。
(2)實驗2模擬西漢時期濕法煉銅工藝,該反應的化學方程式為 。
(3)由實驗3可知,鐵制品銹蝕的過程,實際上是鐵與 發生化學反應的過程。
【答案】(1)紅棕色粉末變為黑色
(2)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
(3)氧氣和水
【詳解】(1)實驗1硬質玻璃管中發生的反應為氧化鐵和一氧化碳在高溫條件下反應生成鐵和二氧化碳,該反應的現象為紅棕色粉末變為黑色。
(2)鐵和硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅,該反應的化學方程式為Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。
(3)由實驗3可知,只有水,沒有氧氣,鐵釘不生銹;只有氧氣,沒有水,鐵釘也不生銹;只有氧氣和水同時存在時,鐵釘才會生銹,說明鐵制品銹蝕的過程,實際上是鐵與氧氣和水發生化學反應的過程。
10.2024年5月1日,我國第一艘電磁彈射型航空母艦——“福建”艦開展首次試航。航空母艦的建造涉及金屬冶煉、材料性能等諸多領域。
(1)純銅可制作航母電纜,主要利用了其優良的 性。
(2)《天工開物》中記載了我國古代“淘洗鐵砂”“生熟煉鐵”等鋼鐵冶煉技術。現代工業用赤鐵礦和一氧化碳煉鐵,反應的化學方程式為 。
(3)鐵的合金比純鐵的應用更廣泛,原因是 。
(4)廢舊金屬回收利用的意義在于 (寫一條)。
(5)錳鋼是建造航母常用的金屬材料。已知錳加入稀硫酸中有氣泡產生。實驗室現有以下試劑:
①錳片②銅片③稀硫酸④硫酸銅溶液⑤硫酸錳溶液
請你選擇一組試劑比較銅、錳的金屬活動性強弱 (填序號)。
【答案】(1)導電
(2)3CO+Fe2O32Fe+3CO2
(3)鐵的合金比純鐵抗腐蝕性能更好(或鐵的合金比純鐵硬度和強度更高)
(4)保護金屬資源(合理即可)
(5)①②③(或①④或②⑤)
【詳解】(1)純銅可制作航母電纜,主要利用了其優良的導電性。故填:導電。
(2)現代工業用赤鐵礦和一氧化碳煉鐵,赤鐵礦的主要成分是氧化鐵,氧化鐵與一氧化碳高溫條件下反應生成鐵和二氧化碳?;瘜W方程式為
3CO+Fe2O32Fe+3CO2。故填:。
(3)由于鐵的合金比純鐵抗腐蝕性能更好、鐵的合金比純鐵硬度和強度更高,所以鐵的合金比純鐵的應用更廣泛。故填:鐵的合金比純鐵抗腐蝕性能更好(或鐵的合金比純鐵硬度和強度更高)。
(4)為了保護金屬資源、節約金屬資源、減少對環境的污染等,廢舊金屬回收利用。故填:保護金屬資源(合理即可)。
(5)由于錳加入稀鹽酸中有氣泡產生,則說明錳位于氫前面。
方法1:分別將錳片和銅片插入稀硫酸溶液中,銅與稀硫酸不反應,沒有明顯現象,而錳與硫酸反應產生氣體,可以證明錳的活潑性大于銅。選①②③。
方法2:將錳片放入硫酸銅中,錳能夠置換銅,可證明錳的活潑性大于銅。選①④。
方法3:將銅片插入硫酸錳溶液中,沒有明顯現象,銅不能置換出錳,可證明錳的活潑性大于銅。選②⑤。
故填:①②③(或①④或②⑤)。
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