化学沪教版九上单元练习：第5章 金属的冶炼和利用（含解析）

金属的冶炼和利用 单元检测
一、单选题
1．如图电杆的铁丝拉线上的M、N、P三处，最容易生锈的地方是
A．M处 B．N处 C．P处 D．不能判定
2．将X，Y两种金属放入Z的盐溶液中，观察到X表面有明显的变化，而Y的表面无变化，根据此现象可推断出X，Y，Z的活动性由强到弱的顺序是
A．Z＞Y＞X B．Y＞X＞Z C．X＞Y＞Z D．X＞Z＞Y
3．随着人们生活质量的不断提高，废电池必须集中处理的问题被提上议事日程，其主要原因是
A．可以卖钱，增加经济收入
B．回收电池中的石墨
C．防止电池中汞、镉和铅等金属离子对土壤和水源的污染
D．利用电池外壳的金属材料
4．小明同学归纳总结了初中所学稀硫酸的化学性质，并用“H2SO4+X→盐+Y”这种表达式进行整理。下列小明的观点错误的是
选项 X的物质类别 观点描述
A 金属 若X为Cu，则反应能够发生
B 金属氧化物 若X为MgO，则Y为H2O
C 碱 若X为NaOH，则盐为Na2SO4
D 盐 若X为BaCl2，则生成白色沉淀
A．A B．B C．C D．D
5．在天平的两个托盘上各放一只烧杯，烧杯中都盛有质量和质量分数相等的稀盐酸，此时天平保持平衡，如果在烧杯中分别投入相同质量的足量的锌粒和镁条，充分反应后天平指针将
A．偏向放锌粒的一边 B．偏向放镁条的一边
C．不发生偏转 D．摇摆不定
6．锌粒投入硫酸铜溶液中，充分反应后，锌粒有剩余，所得溶液中的溶质是
A．硫酸 B．硫酸锌 C．硫酸铜 D．锌
7．下列有关合金的叙述中正确的是
①合金具有金属特性；②合金中的元素以单质形式存在；③合金中不一定含有金属；④钢是含杂质较少的铁合金；⑤合金属于金属材料；⑥生铁可完全溶解于稀盐酸
A．①②③④⑤⑥ B．①③④⑤⑥ C．①②④⑤ D．①④⑥
8．人类利用金属的历史经历了从青铜时代到铁器时代，再到铝合金大量使用的过程。这一事实与下列因素有关的是
A．地壳中金属元素的含量 B．金属的导电性、延展性
C．金属的熔点、金属的导热性 D．金属的活动性、金属冶炼的水平
9．下列有关铁的说法错误的是
A．地壳中铁元素含量排在第四位 B．在铁制品表面镀锌可防锈
C．用铁矿石与焦炭在高炉内炼钢 D．生铁的含碳量比钢的含碳量高
10．竞争无处不在，微观粒子之间的反应也是如此。将足量的Zn粉投入一定质量的AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中发生反应，溶液的质量随时间的变化关系如图所示。
下列说法不正确的是
A．a点对应的溶液中含有三种金属阳离子
B．b点处的固体中含Ag和Zn
C．取少量b点处的溶液于试管中，滴加稀盐酸会有沉淀出现
D．溶液先不变色，一段时间后由蓝色逐渐变为无色
二、填空题
11．金属在生产、生活和社会发展中应用较为广泛。
（1）2021年12月9日，“天宫课堂”第一课正式开讲。“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课，这是中国空间站首次太空授课活动。
①建造空间站使用了钛合金，钛合金具有许多优良性能，如______（填一点）。
②在制造空间站时，常用乙炔进行金属焊接，实验室可以用电石（CaC2）和水反应制得乙炔气体，反应的化学方程式为，则X的化学式为______。
（2）春秋时期，我国就掌握了冶炼铁技术，能炼出含碳量在2%以上的液态生铁。生铁和钢在性能上有较大差异的主要原因是______。
（3）建造港珠澳大桥需要大量的钢铁，工业炼铁的原理是用一氧化碳把铁从赤铁矿中还原出来，反应的化学方程式为______；请写出一种防止钢铁生锈的方法：______。
（4）将一定量的铁和金属R的混合粉末加入一定量的氯化铜溶液中，溶液质量的变化情况如图所示。
①Fe、R、Cu的金属活动性顺序由强到弱为______。
②反应结束后过滤，滤渣的成分有______种情况。
12．《天工开物》中记载了采矿和冶炼金属锡的场景。
（1）采矿（图1）“水锡…其质黑色…愈经淘取”，水中淘取锡砂（指锡矿石）时，所用容器的孔径需小于锡砂颗粒大小。锡砂主要成分为SnO2，______（选填“易”或“难”）溶于水；
（2）冶炼（图2）“凡煎炼亦用洪炉，入砂数百斤，丛架木炭亦数百斤，鼓（指鼓入空气）熔化。”其原理是高温下，木炭会把锡从锡砂（SnO2）中还原出来，同时生成使澄清石灰水变浑浊的气体。该反应的化学方程式为______。
（3）使用：①锡往往与其它金属制成合金使用，目的是______（选填“增大”或“减小”）硬度；
②古代锡器常用来饮喝茶，很少装酸性物质，原因是______。
13．金属材料的使用作为一个时代的标志，见证了人类文明发展的过程。
（1）“沉睡三千年，一醒惊天下！” 2021年3月，三星堆遗址进行了新一轮考古发掘。至令已出土的黄金面具、黄金权杖、青铜纵目面具、青铜神树等一大批珍贵文物，向世界再次展现灿烂的华夏文明，也反映出古蜀人高超的金属冶炼技术和加工水平。
出土的黄金面具历经三千多年仍金光灿灿，这是因为金的化学性质__________。黄金、青铜能敲打成面具，这是利用了金属的_____________。
②西汉时期《淮南万毕术》有“曾青（硫酸铜溶液）得铁则化为铜”的湿法炼铜工艺，有关反应的化学方程式为__________。
③《周礼·考工记》中有将铜、锡熔合青铜器的记载。将铜片和锡片分别伸入稀盐酸中，锡片表面有气泡生成而铜片没有，说明金属活动性锡__________（填“>”或“<”）铜。青铜的硬度比纯铜__________（填“大”或“小”）。
④铜制品表面的铜锈主要成分是Cu2（OH）2CO3，你推测铜制品长期暴露在空气中能与空气中的O2.H2O和__________作用。
（2）国家对实验室废水废液处理有严格规定。某实验室废液中含有Cu（NO3）2、AgNO3，加入一定量的锌粉，充分反应后过滤，得到滤渣和蓝色滤液，下列说法正确的是
A．滤渣中一定有Ag、Cu
B．滤液中一定有Cu2+、Zn2+
C．向滤渣中滴加稀盐酸一定有气泡产生
D．向滤液中加入稀盐酸一定有沉淀生成
14．铝、铁、铜是我们生活中常见的金属。
（1）下列生活用品中，主要是利用金属具有良好导热性的是 _______________ 。（填序号）
（2）铝具有很好的抗腐蚀性能，原因是 ____________ 。
（3）在高温下，利用焦炭和氧气反应生成的一氧化碳可把铁从铁矿石里还原出来。某炼铁厂现用1000 t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是 ____ t。（计算结果精确到0.1）
（4）工人师傅切割铁板时，用硫酸溶液在铁板上画线可留下红色的印迹。其反应的化学方程式为 __________________________ 。
三、流程题
15．工厂排放的废水中含有硫酸铜、硫酸亚铁和硫酸锌。同学们想从废水中回收硫酸锌和金属铜。设计了如下实验过程：
请回答下列问题：
（1）操作一的名称为________，操作二的名称为________。
（2）固体A中含有的物质是________，溶液B中的溶质是________。
（3）所加试剂E的名称为________。
（4）加试剂E发生反应的化学方程式为________。
16．钢铁冶炼的部分工艺流程如图所示，回答下列问题：
（1）用化学方程式表示赤铁矿石冶炼成生铁的反应原理___________。
（2）钢铁冶炼的产品是生铁和钢，两者的主要区别是___________。
（3）在钢水铸件机中，高温钢水加工成钢制零件时，充入氮气的作用是___________。
（4）流程的最后一道操作是涂层（即在金属制品表面进行喷漆或搪瓷等），该操作的主要目的是___________。
四、实验题
17．为探究铁锈蚀的影响因素，某兴趣小组做了如下实验。
[实验方案] 将3枚洁净的铁钉同时置于如图所示环境下中，观察铁钉锈蚀情况。
[实验现象]3天后，I、Ⅲ中铁钉不生锈，Ⅱ中铁钉明显生锈。
[获得结论]
（1）对照实验I、Ⅱ，可知铁锈蚀的条件之一为____________________；
（2）防止铁锈蚀的一种方法是_______________________________。
[拓展探究]
（3）小明发现海边的铁器很容易生锈，从而猜测氯化钠能加快铁的锈蚀。请设计实验方案验证小明的猜想_____________________。
五、计算题
18．2022年春晚舞蹈《只此青绿》源于宋代名作《千里江山图》。
（1）《千里江山图》流传千年依旧色彩艳丽，璀璨夺目，与所用矿石颜料有关。说明所用矿石颜料化学性质_____（填“稳定”或“不稳定”）：
（2）矿石颜料之一赭石（主要成分为Fe2O3）属赤铁矿，我国早在春秋战国时就开始炼铁。用赤铁矿炼铁的主要反应原理是_____（用化学方程式表示）：
（3）实验室可用如图所示的装置进行模拟炼铁。
反应前大玻璃管中加入铁的氧化物（FexOy）试样的质量为12.6 g。加热前，应先往大玻璃管中通入CO气体的原因是_____。实验结束后，继续通入CO气体，直至大玻璃管冷却。此时NaOH溶液的质量增加了7.7 g。推算该铁的氧化物的化学式中x、y的比为_____（填最简整数比）。
参考答案
一、单选题
1．【答案】B
【详解】
铁在潮湿的空气中容易跟氧气发生化学反应，生成铁锈．即铁同时跟氧气和水接触，才容易生锈；唯有N处的铁丝同时跟充足的氧气和水充分接触，故最容易生锈。
故答案为：B。
2．【答案】D
【详解】
在金属活动性顺序中，排在前面的金属能把排在后面的金属从其化合物的水溶液中置换出来。将X，Y两种金属放入Z的盐溶液中，观察到X表面有明显的变化，而Y的表面无变化，说明X>Z，Z>Y，即X＞Z＞Y，故选D。
【点睛】
要顺利解答此题，就要熟练掌握并且会用金属的活动性顺序，在金属活动性顺序中，排在前面的金属能把排在后面的金属从其化合物的水溶液中置换出来。
3．【答案】C
【详解】
废电池中的汞、镉和铅等金属离子会污染土壤和水源，对人们的健康有很大的危害，这是回收废电池的主要原因，故选C。
4．【答案】A
【详解】
A.在金属活动性顺序中，铜位于氢的后面，故不能与稀硫酸反应，错误；B.镁能与稀硫酸反应生成硫酸镁和水，正确；C.氢氧化钠能与稀硫酸反应生成硫酸钠和水，正确；D.氯化钡能与稀硫酸与生成硫酸钡沉淀和盐酸，正确。故选A。
5．【答案】C
【解析】
【详解】
加入等质量的锌和铁，因为反应后烧杯中两种金属均有剩余，说明两烧杯中的酸都完全反应，而两烧杯中的稀盐酸是等量的，且质量分数相等的，所以产生的氢气也是相等的，即两烧杯中的质量增加量相等，所以天平仍然平衡。故选：C。
6．【答案】B
【详解】
锌与硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，硫酸铜被全部反应，所得溶液中溶质为硫酸锌。
故选B。
7．【答案】C
【详解】
①合金具有金属特性，故①正确；
②合金中的元素以单质形式存在，故②正确；
③合金中一定含有金属，故③错误；
④钢是含杂质较少的铁合金，故④正确；
⑤合金属于金属材料，故⑤正确；
⑥生铁中的碳不与盐酸反应也不溶于水，所以生铁不可完全溶解于稀盐酸，故⑥错误。
故选：C。
8．【答案】D
【详解】
人类利用金属经历了漫长的过程，由于金属的化学性质较活泼，自然界中大多以化合态的形式存在，部分不活泼的金属容易找到并冶炼，而整个冶炼的前后顺序与金属的导电性、延展性、熔点、含量等没有直接的关系，故选D。
9．【答案】C
【详解】
A.地壳中前四种元素从高到低依次为：O、Si、Al、Fe，说法正确；
B.锌易形成致密的氧化膜，所以铁表面镀锌可防止铁生锈，说法正确；
C.铁矿石与焦炭在高炉中炼出的是生铁，而不是钢，说法错误；
D.生铁的含C量2～4.3%，钢的含C量0.03～2%，生铁的含碳量比钢的含碳量高，说法正确。
故选C。
10．【答案】C
【分析】
在金属活动性顺序中，Zn＞Cu＞Ag，向一定质量AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中加入Zn，锌先和硝酸银反应产生硝酸锌和银，如果锌剩余，则与硝酸铜发生反应生成硝酸锌和铜。，则析出银的过程是溶液质量减少的过程；，则析出铜的过程是溶液质量增加的过程即bc段。
【详解】
A.在a点时，硝酸银只有部分参加反应，溶液中含有硝酸银、生成的硝酸锌、没有反应的硝酸铜，此时溶液中含金属离子Zn2+、Cu2+、Ag+；正确；
B.b点时表示锌与硝酸银恰好完全反应，固体中含金属单质Ag和未反应的Zn；正确；
C.b点时表示锌与硝酸银恰好完全反应，溶液中已经没有硝酸银，滴加稀盐酸，不会生成白色沉淀；错误；
D.根据分析，锌先和硝酸银反应，此时硝酸铜没有反应，溶液是蓝色，当硝酸银被完全反应，锌和硝酸铜反应生成无色的硝酸锌溶液和铜，一段时间后由蓝色逐渐变为无色；正确；
故选C。
二、填空题
11．【答案】（1） 抗腐蚀性能好（或硬度大） Ca（OH）2
（2）含碳量不同
（3）
刷漆（合理即可）
（4）R＞Fe＞Cu 2
【解析】
（1）①合金的硬度大于其组成的金属，合金的抗腐蚀性比其组成的金属好；故填：抗腐蚀性能好或硬度大；
②该反应前钙原子的个数是1个，碳原子的个数是2个，氢原子的个数是4个，氧原子的个数是2个；反应后碳原子的个数是2个，氢原子的个数是2个，故X分子由1个钙原子、2个氧原子和2个氢原子构成，化学式是Ca（OH）2；
（2）生铁、钢的含碳量分别是2%～4.3% 、0.03%～2%，则生铁和钢在性能上有较大差异的主要原因是含碳量不同；
（3）一氧化碳和赤铁矿（主要成分氧化铁）在高温下反应产生铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：；铁生锈的条件是铁、水和氧气接触，所以可以破坏铁生锈的条件，如刷漆等（合理即可）；
（4）①铁与氯化铜反应生成氯化亚铁和铜，根据反应的质量关系：，反应后固体质量增大，则反应后溶液质量减小；根据溶液质量的变化情况首先发生的反应，溶液质量先是增加的，然后发生反应溶液质量减小的，说明R先与氯化铜反应，然后是铁与氯化铜反应，说明金属活动性：R＞Fe，则Fe、R、Cu的金属活动性顺序由强到弱为：R＞Fe＞Cu；
②反应结束后过滤、滤渣中应该是一定含有铜，一定没有R，可能含有铁，因为R完全反应后，铁才与氯化铜反应，则滤渣是铜或铜和铁2种情况。
12．【答案】（1）难
（2）
（3）增大 锡器会与酸性物质反应
【解析】
（1）锡砂主要成分为SnO2，难溶于水；
（2）碳和锡砂在高温下反应生成二氧化碳和锡，反应的化学方程式为：；
（3）①合金的硬度大于其组成中纯金属的硬度，锡往往与其它金属制成合金使用，目的是增大硬度；
②锡是一种活泼的金属，能与酸性物质反应，所以古代锡器常用来饮酒喝茶，很少装酸性物质。
13．【答案】（1） 非常稳定（或不活泼） 延展性 > 大 CO2##二氧化碳
（2）B
【解析】
（1）①金化学性质非常稳定难与其他物质发生化学反应，故三千多年依然光亮；黄金、青铜能敲打成面具，这是利用了金属的延展性；
②曾青（硫酸铜溶液）得铁则化为铜，原理为硫酸铜与铁反应生成铜与硫酸亚铁，化学反应方程式为：；
③ 锡能与酸反应产生氢气，证明锡的金属活动性大于H，铜不能与酸反应，证明铜的金属活动性小于H，故金属活动性锡>铜；合金的硬度大于其组成中纯金属硬度，故青铜的硬度比纯铜大；
④根据铜锈的化学式结合元素守恒分析得出，铜生锈是铜与空气中氧气、水蒸气、二氧化碳共同反应的结果；
（2）锌能与硝酸银反应生成银与硝酸锌，锌与硝酸铜反应生成铜与硝酸锌；根据金属活动顺序可知锌先与硝酸银反应，题干信息显示反应后滤液呈蓝色，故滤液中含有硝酸铜；故存在以下情况：情况一、硝酸银过量时，锌只与硝酸银反应，则溶液中溶质为硝酸银、硝酸锌、硝酸铜，滤渣成分为银；情况二、当锌与硝酸银恰好完全反应时，则溶液中溶质为硝酸锌、硝酸铜，滤渣成分为银；情况三、锌与部分硫酸铜反应时，则溶液中溶质为硝酸锌、硝酸铜，滤渣成分为银和铜；
A.根据上述分析，滤渣中一定含有银，可能含有铜，故错误；
B.根据上述分析得出滤液中一定含有硝酸铜和硝酸锌，则一定含有Cu2+、Zn2+，故正确；
C.滤渣的成分中一定含有银，可能含有铜，向滤渣中加入稀盐酸一定没有气泡产生，故错误；
D.滤液中一定含有硝酸铜和硝酸锌，可能含有硝酸银，则加入稀盐酸可能会产生沉淀，故错误；
故选B。
【点睛】
掌握金属的物理，化学性质、金属活动的性的比较及金属与盐溶液的反应是解题的关键。
14．【答案】 A 铝和氧气反应在其表面反应生成一层致密的氧化铝薄膜，从而保护里层的铝不再和氧气反应
解：设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是x
x≈583.3t
答：理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是583.3 t
【解析】
【详解】
（1）A.铁锅主要是利用了金属的导热性，符合题意；
B.铜导线主要是利用了金属的导电性，不符合题意；
C.铝制易拉罐是利用了铝的延展性，不符合题意。
故选A；
（2）铝具有良好的抗腐蚀性能，主要是因为铝的化学性质比较活泼，常温下，铝能与空气中的氧气反应形成一层致密的氧化膜，从而阻碍了内部铝的进一步的氧化，起到保护作用；
（3）见答案；
（4）铁能与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，故可留下红色的印迹，该反应的化学方程式为：。
三、流程题
15．【答案】 过滤； 蒸发 锌、铁、铜（或Zn、Fe、Cu）； 硫酸锌或ZnSO4 稀硫酸 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
【解析】
【详解】
（1）通过过滤可将固体与液体分离。通过蒸发可将溶质从溶液中结晶析出。（2）在金属活动性顺序中，排在前面的金属能把排在后面的金属从其化合物的水溶液中置换出来。要回收硫酸锌和金属铜，所以X是Zn，Zn +CuSO4=Cu+ ZnSO4 ，Zn +FeSO4 ==Fe+ ZnSO4 ，因为加入过量的X，所以固体A中含有的物质是生成的铜、铁以及过量的锌。溶液B中的溶质是硫酸锌。（3）铁能被磁铁吸引，固体D与E反应生成铜和硫酸锌，则固体C是铁，固体D是铜和锌的混合物，要回收硫酸锌和金属铜，所以E是稀硫酸。（4）金属活动性顺序中，由于铜位于氢的后面，不与稀硫酸反应，锌位于氢的前面，能与稀硫酸反应，所以向铜和锌的混合物中加入稀硫酸，反应的化学方程式为：Zn+ H2SO4 == ZnSO4 + H2↑
【点睛】
要顺利解答此题，就要熟练掌握并且会运用金属活动性顺序，在金属活动性顺序中，排在前面的金属能把排在后面的金属从其化合物的水溶液中置换出来；氢前的金属能与稀硫酸反应生成氢气，氢后的金属不能与稀硫酸反应生成氢气。
16．【答案】（1）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
（2）含碳量不同
（3）作保护气，防止铁在高温下被空气中的氧气氧化
（4）隔绝氧气和水，防止金属制品生锈
【解析】
（1）赤铁矿的主要成分是氧化铁，工业上用一氧化碳还原氧化铁炼铁，主要是利用CO的还原性，在高温下和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为.
（2）生铁和钢，两者的主要区别是含碳量不同。
（3）氮气的化学性质不活泼，在钢水铸件机中，高温钢水加工成钢制零件时，充入氮气的作用是作保护气，防止铁在高温下被空气中的氧气氧化。
（4）流程的最后一道操作是涂层（即在金属制品表面进行喷漆或搪瓷等），该操作的主要目的是隔绝氧气和水，防止金属制品生锈。
【点睛】
本题难度不大，了解防止金属锈蚀的原理、铁的冶炼原理、生铁和钢的组成成分等是正确解答本题的关键。
四、实验题
17．【答案】 与水接触 保持铁制品干燥（或涂油、喷漆、覆盖搪瓷等） 在A、B、C、D四支试管中分别放入干燥的细铁丝、浸过食盐水的细铁丝、浸过清水的细铁丝、完全浸没在食盐水中的细铁丝，两天后观察，发现浸过食盐水的细铁丝锈蚀最严重
【解析】
【详解】
本题要求同学们根据观察到的实验现象，通过对比分析出铁锈蚀的条件及防止铁锈蚀的方法。在此基础上，探究影响铁锈蚀速率的因素。对照实验Ⅰ、Ⅱ，Ⅰ中铁钉不生锈，Ⅱ中铁钉明显生锈，这说明铁锈蚀的条件之一是铁与水接触。分析实验Ⅰ、Ⅲ可知，防止铁锈蚀的方法是保持铁表面干燥或在铁表面涂油等。要验证小明的猜想，应通过对比实验来完成，即在A、B、C、D四支试管中分别放入干燥的细铁丝、浸过食盐水的细铁丝、浸过清水的细铁丝、完全浸没在食盐水中的细铁丝，两天后观察，发现浸过食盐水的细铁丝锈蚀最严重。
五、计算题
18．【答案】（1）稳定
（2）
（3）排净装置内的空气，避免加热混合气体引起爆炸 1：1
【解析】
（1）《千里江山图》流传千年依旧色彩艳丽，说明矿石颜料在常温下化学性质稳定。
（2）赤铁矿炼铁的反应原理是一氧化碳和氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，化学方程式为。
（3）加热前，应先往大玻璃管中通入CO气体的原因是排尽装置内空气，防止一氧化碳和空气混合加热发生爆炸；FexOy与一氧化碳在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，NaOH溶液吸收二氧化碳，溶液质量增加了7.7 g，即为二氧化碳的质量，
x=1，y=1
故该铁的氧化物的化学式中x、y的比为1:1。
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