2024年中考化学总复习考点探究 学案 第八单元 金属和金属材料（含解析）

第八单元　金属和金属材料
【知识清单】
考点1 金属材料(5年4考)
1.金属材料的发展史
(1)人类从石器时代进入 时代,继而进入 时代,就是以金属材料的使用作为标志的。
(2)铝的使用比铜和铁晚得多,铝具有密度小和抗腐蚀性强等优良性能。现在,世界上铝的产量已经超过了铜,位于 之后,居第二位。
(3) 被认为是21世纪的重要金属材料。
2.金属材料的分类
金属材料
3.金属的物理性质
共性 有 、 、 、延展性,但不同金属差别较大
特性 颜色 大多数金属为银白色,但是铜为 色,金为 色
状态 常温下大多为固体,但汞在常温下为
知识拓展：
　　生活中应用最广泛的金属是铁;地壳中含量最多的金属是铝;熔点最高的金属是钨;熔点最低的金属是汞。
　　4.合金
概念 在金属中加热熔合某些 或 ,就可以制得具有 特征的合金
与其组分金属相比 合金的硬度更 ,抗腐蚀性更 ,熔点更
常见的合金 铁合金(如生铁和钢,其区别在于 不同)、铝合金、钛合金等
易错易混：
　　(1)不锈钢属于合金,金刚石属于非金属单质。
(2)合金中一定有金属存在,但不一定都是由金属与金属熔合而成的,还可能是由金属与非金属熔合而成的。
　　5.物质的用途是由哪些因素决定的
物质的性质在很大程度上决定了物质的用途,但这不是唯一的决定因素。在考虑物质的用途时,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。
反应条件 金属 实验现象 化学方程式
常温 铝 — 4Al+3O22Al2O3
点燃 镁 2Mg+O22MgO
铁 3Fe+2O2Fe3O4
加热 铜 2Cu+O22CuO
【答案】1.(1)青铜器　铁器
(2)铁
(3)钛和钛合金
3.金属光泽　导电性　导热性　紫红　黄　液体
4.金属　非金属　金属　大　强　低　含碳量
5.发出耀眼的白光,生成白色固体　剧烈燃烧、火星四射、放出大量的热,生成黑色固体　固体由紫红色变成黑色
考点2 金属的化学性质(5年5考)
1.大多数金属可与氧气反应
特别提醒：注意:①做铁丝在氧气中燃烧的实验时,集气瓶底部要预先加少量水或铺一层细沙,防止高温熔融物掉落使集气瓶炸裂。
②虽然铝在常温下能与氧气反应,但是在铝表面生成的一层致密的氧化铝薄膜阻止了反应的进行,所以铝在常温下不易锈蚀。
③“真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不能与氧气反应,金的化学性质极不活泼。
④由于镁燃烧时发出耀眼的白光,所以可以用镁作照明弹和烟花。
　　2.金属+酸盐+H2↑　置换反应(发生的条件:活动性为金属>H )
金属 实验现象 化学方程式(盐酸/硫酸)
镁 剧烈反应,有大量气泡产生,容器外壁发热

铝 剧烈反应,有较多气泡产生,放出热量

锌 反应较剧烈,有较多气泡产生,放出热量

铁 反应慢,有少量气泡产生,溶液

　　3.金属+盐另一种金属+另一种盐
Fe + CuSO4Cu + FeSO4(“湿法冶金”原理)
现象:铁钉表面有 物质出现,液体由 。
2Al+ 3CuSO4Al2(SO4)3+3Cu
现象:铝丝表面有 物质出现,液体由 。
Cu +2AgNO3Cu(NO3)2+ 2Ag
现象:铜丝表面有 物质出现,液体由 。
注意:①CuSO4溶液为蓝色,FeSO4 、FeCl2溶液为浅绿色。
②Fe在参加置换反应时,生成+2价的亚铁盐。
4.金属的应用
物质的性质在很大程度上决定了物质的用途,但这不是唯一的决定因素。在考虑物质的用途时,还需要考虑 ,以及废料 等多种因素。
、铝—— ——导电性好、价格低廉
钨—— ——
铬——电镀——硬度大
铁——菜刀、镰刀、锤子等
汞——
银——保温瓶内胆
铝——“银粉”、锡箔纸
5.置换反应
(1)概念:由一种 与一种 反应生成另一种 与另一种 的反应。
(2)特点:反应物、生成物都有两种;物质种类是单质与化合物。
【答案】2.Mg+2HClMgCl2+H2↑　Mg+H2SO4MgSO4+H2↑　2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑　2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑　Zn+2HClZnCl2+H2↑　Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑　变为浅绿色　Fe+2HClFeCl2+H2↑　Fe+H2SO4FeSO4+H2↑
3.红色　蓝色变为浅绿色　红色　蓝色变为无色　银白色　无色变为蓝色
4.价格、资源、是否美观、使用是否便利　是否易于回收和对环境的影响　铜　电线　灯丝　熔点高　体温计液柱
5.(1)单质　化合物　单质　化合物
考点3 常见金属的活动性顺序(5年5考)
常见金属活动性顺序
知识拓展：
　　金属活动顺序可采用“五元素一句”的记忆方法:钾钙钠镁铝,锌铁锡铅氢,铜汞银铂金。
特别提醒：在金属活动性顺序里:
(1)金属的位置越靠前,它的活动性就越强。
(2)位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢元素(不可用浓硫酸、硝酸)。
(3)位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来(K、Ca、Na除外)。该类反应条件:前换后,盐可溶。
考点4 铁锈蚀条件的探究及保护(5年3考)
1.铁生锈的条件:铁与 同时接触。(铁锈的主要成分为Fe2O3·xH2O)
铜生铜绿的条件:铜与 同时接触。[铜绿的化学式为Cu2(OH)2CO3]
2.防止铁制品生锈的措施:
3.铁锈很疏松,不能阻止里层的铁继续与氧气和水蒸气反应,因此铁制品可以全部被锈蚀,所以铁锈应及时除去。
4.铝与氧气反应生成致密的 薄膜,从而阻止铝进一步被氧化,因此,铝具有很好的 性能。
5.探究铁锈蚀条件的实验设计(详见常见实验5)
6.金属资源的保护和利用
(1)保护金属资源的途径
①防止金属腐蚀;②回收利用废旧金属;③合理开采矿物;④寻找金属的替代物。
(2)保护金属资源的必要性
①金属资源是有限的,而且是 的;
②废旧金属的随意丢弃不仅会造成资源的浪费,还会造成环境污染。
(3)保护金属资源的意义:节约金属资源,减少环境污染。
【答案】1.氧气和水　CO2、H2O、O2
4.氧化铝　抗腐蚀
6.(2)①不可再生
考点5 金属铁的冶炼(5年3考)
1.原理:在高温下,利用焦炭与二氧化碳反应生成的 把铁从铁矿石里 出来。
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
2.现象: ,产生的气体能使澄清石灰水变浑浊。
特别提醒：①先通入CO再加热的目的:排出装置内的空气,以免加热时CO与空气混合而引发爆炸。
②实验完毕后继续通入CO的目的:防止氧化铁被还原成铁后,在较高的温度下重新被氧化。
③尾气的处理:因为CO有毒,所以尾气中的CO气体要经过处理,变成无毒的气体,可点燃使其生成无毒的二氧化碳气体。
　　3.原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
常见的铁矿石有磁铁矿(主要成分是 )、赤铁矿(主要成分是 )。
注意:
(1)矿石选择原则:所需提炼金属的含量高;冶炼过程中对环境污染小;冶炼途径尽可能简便。
(2)焦炭的作用:燃烧放热提供热量,同时产生还原剂一氧化碳。
(3)石灰石的作用:将矿石中的二氧化硅和杂质转变为炉渣而除去。
4.含杂质化学反应的计算
含杂质的物质质量与纯物质质量的转化:
纯物质的质量=含杂质的物质质量×纯物质的纯度
【答案】1.一氧化碳　还原
2.红色粉末逐渐变为黑色
3.Fe3O4 　Fe2O3
【核心突破】
重难点一、金属材料
　　例题1 下列有关金属材料的说法不正确的是 ( )
A.金属材料包括纯金属和合金
B.合金的抗腐蚀能力一般比组成它的纯金属高
C.合金中一定没有非金属
D.合金一定是混合物
【答案】C
思维破冰　金属材料由纯金属和合金组成;合金的抗腐蚀能力优于其组分金属;合金是在一种金属中加热熔合其他金属或非金属制得的具有金属特征的物质,所以合金一定是混合物,其中可以含有非金属。
变式训练
变题型 青铜器是我国文化的重要组成部分。
(1)青铜器的制作,是将天然矿石经高温炼出的纯铜与金属锡混合熔合,该过程属于 (选填“物理”或“化学”)变化。
(2)青铜和纯铜都属于 材料,青铜和纯铜之间相互刻画,其中会留下明显划痕的是 。
【答案】(1)物理
(2)金属　纯铜
【解析】(1)合金的制作是一个简单熔合的过程,该过程是物理变化。
(2)合金的硬度优于其组分金属。
方法归纳
纯金属及合金的性质归纳
1.大部分纯金属是固体(汞是液体)、银白色(除铜是紫红色,金是黄色等)、有金属光泽;大部分具有良好的导电性、导热性、延展性。
2.合金是在一种金属中加热熔合其他金属或非金属制得的具有金属特征的物质。由此可知,合金是一种混合物;合金中并非都是金属,还可能会有非金属;合金中各金属以单质的形式存在。
3.合金的特性:合金与组成它的纯金属相比,硬度更大、抗腐蚀能力更好、熔点更低。
4.生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金,生铁的含碳量为2%~4.3%,钢的含碳量为0.03%~2%,故其性能也不同。
重难点二、金属活动性顺序的判断和验证
　　例题2 为验证Fe、Cu和Ag三种金属的活动性顺序,下列设计的实验方案能达到目的的是 ( )
A.将Fe、Cu和Ag分别加入稀盐酸中
B.将Cu分别加入FeSO4、AgNO3溶液中
C.将Fe分别加入CuSO4、AgNO3溶液中
D.将Cu、Ag分别加入FeSO4溶液中
【答案】B
思维破冰　A.将Fe、Cu和Ag分别加入稀盐酸中,只有Fe表面产生气泡,而Cu和Ag无明显现象,则只能证明Fe的活动性强于Cu和Ag,但无法判断Cu和Ag的活动性强弱,错误;B.将Cu分别加入FeSO4、AgNO3溶液中,Cu 在FeSO4溶液中无明显现象,证明活动性:Fe >Cu,Cu在AgNO3溶液中表面有银白色固体析出,证明活动性:Cu >Ag,可得活动性:Fe >Cu >Ag,正确;C.将Fe分别加入CuSO4、AgNO3溶液中,Fe在CuSO4溶液中表面有红色固体析出,证明活动性:Fe >Cu,Fe在AgNO3溶液中表面有银白色固体析出,证明活动性:Fe>Ag,只能证明Fe的活动性强于Cu和Ag,但无法判断Cu和Ag的活动性强弱,错误;D.将Cu、Ag分别加入FeSO4溶液中,两个反应都无明显现象,只能证明Fe的活动性强于Cu和Ag,无法判断Cu和Ag的活动性强弱,错误。
　　例题3 有三种等质量、颗粒大小相同的X、Y、Z金属,分别投入等质量、等浓度的稀盐酸中,只有Y、Z表面有气泡产生;再将Z放入Y的盐溶液中,Z表面有Y析出,则这三种金属的活动性由强到弱的顺序为 ( )
A.X>Y>Z　　　　　 B.Z>Y>X
C.Y>Z>X D.X>Z>Y
【答案】B
思维破冰　分别投入稀盐酸中,只有Y、Z表面有气泡,说明Y、Z的活动性比X强,再将Z放入Y的盐溶液中,Z表面有Y析出,说明Z的活动性比Y强。
变式训练
变素材 为验证锌、铁、铜三种金属的活动性顺序,小红设计了下图所示的四个实验,下列说法中正确的是 ( )
①　②　③　④
A.通过实验①②③能验证锌的金属活动性比铁强
B.实验③中溶液的质量变大
C.X可能为锌,Y可能为硫酸亚铁
D.只做实验③和④,一定不能验证锌、铁、铜的金属活动性顺序
【答案】C
【解析】通过实验①②验证锌、铜的金属活动性顺序为Zn>(H)>Cu,实验③验证铁、铜的金属活动性顺序为Fe>Cu,所以通过实验①②③不能验证锌的金属活动性比铁强,A错误;实验③中的各物质的质量关系为++,由此可知,每56份质量的铁和160份质量的硫酸铜反应生成64份质量的铜和152份质量的硫酸亚铁,则反应后溶液的质量变小,B错误;实验④中,要证明Zn>Fe,则X可能为锌,Y可能为硫酸亚铁,锌置换出硫酸亚铁溶液中的铁可以说明锌比铁活泼,C正确;实验③验证铁、铜的金属活动性顺序为Fe>Cu,若实验④中X为锌,Y为硫酸亚铁,则证明Zn>Fe,所以通过实验③和④,可以验证锌、铁、铜的金属活动性顺序为Zn>Fe>Cu,D错误。
方法归纳
金属活动性顺序的判断与验证
　　1.金属活动性顺序的判断
(1)金属与氧气的反应:金属越容易与氧气反应,金属活动性越强。
(2)金属与稀酸的反应:金属与稀酸的反应速率越快,金属活动性越强。
(3)金属X与金属Y的盐溶液反应:若X能置换出Y,则X的金属活动性比Y强。
(4)在金属活动性顺序中,金属越靠前,金属活动性越强。
(5)在自然界中以化合态存在的金属比以单质形态存在的金属的活动性强。
2.金属活动性顺序的验证
(1)根据金属能否与酸反应,以及反应的剧烈程度来验证金属的活动性顺序。
(2)根据金属与金属盐溶液能否发生反应。
①两种金属活动性顺序的验证(X>Y)
将金属X放入金属Y的盐溶液中反应,若X能置换出Y,则X的金属活动性X比Y强。
②三种金属活动性顺序的验证(X>Y>Z)
　　a.中间金属,两端溶液
将金属活动性位于中间的金属Y分别放入两端金属X、Z的盐溶液中,通过金属与盐溶液能否发生置换反应进行判断。
b.中间溶液,两端金属
将金属活动性最强和最弱的两种金属X、Z分别放入中间的金属Y的盐溶液中,通过金属与盐溶液能否发生置换反应进行判断。
重难点三、金属与酸反应的曲线
　　例题4 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盐酸中,生成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)。下列说法错误的是 ( )
A.完全反应生成氢气的质量:X>Y
B.相对原子质量:X>Y
C.金属活动性:Y>X
D.消耗稀硫酸的质量:X>Y
【答案】B
思维破冰　由图可知,完全反应生成氢气的质量:X>Y,A正确;一定量金属与足量酸完全反应时,产生氢气的质量=×金属质量,X、Y在生成物中均显+2价,且Y生成氢气的质量大,则相对原子质量:XX,C正确;生成的氢气越多,消耗的稀硫酸越多,D正确。
变式训练
变素材 下列有关金属与酸反应的图像错误的是 ( )
A　　B
C　　D
A.等质量的四种金属分别加入等浓度的足量稀盐酸中
B.足量的四种金属分别加入等质量、等浓度的稀盐酸中
C.分别向等质量的四种金属中加入等浓度的稀盐酸至过量
D.分别向等质量、等浓度的稀盐酸中加入四种金属至过量
【答案】D
方法归纳
金属与酸反应的图像分析
1.足量的金属与等质量、等浓度的酸反应
(1)以反应时间为横坐标
①金属越活泼,反应的速率越快,斜率越大。
②金属是足量的,说明酸反应完全,生成氢气的质量由酸的质量决定,酸的质量相等,则生成氢气的质量相等。
　　(2)以金属的质量为横坐标
反应刚开始时,加入的金属完全反应,用金属的质量来计算氢气的质量:当金属元素的化合价相同时,等质量的金属,相对原子质量
越小,与酸反应生成氢气的质量越多;当金属元素的化合价不同时,生成氢气的质量由金属元素的化合价和相对原子质量共同决定,计算公式为m(H2)=。
随着金属的逐渐加入,金属过量,最终生成氢气的质量用酸的质量来计算,酸的质量相等,最终生成氢气的质量相等。
2.等质量的金属与足量的等质量分数的酸反应
(1)以反应时间为横坐标
①金属越活泼,反应的速率越快,斜率越大。
②酸是足量的,说明金属反应完全,生成氢气的质量由金属的质量决定。即金属元素的化合价和相对原子质量的比越大,生成的氢气越多。
(2)以酸的质量为横坐标
反应刚开始时,加入的酸完全反应,用酸的质量来计算氢气的质量,即生成氢气的质量相同;随着酸的逐渐加入,金属完全反应,最终生成氢气的质量用金属的质量来计算,即金属的元素的化合价和相对原子质量的比越大,生成的氢气越多。
重难点四、有关杂质问题的计算
例题5 改革开放以来,我国钢铁工业飞速发展,近年来钢铁产量稳居世界首位。某钢铁厂采用赤铁矿(主要成分为Fe2O3)炼铁,请计算:
(1)Fe2O3中铁元素与氧元素的原子个数比是 。
(2)若该厂日产含铁1.4×104 t的生铁,则至少需要含Fe2O3 80% 的赤铁矿的质量是多少 (要求写出计算过程)
【答案】(1)2∶3
(2)解:设需要赤铁矿的质量为x。
　　Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
　 　160　　　 　　112
　　80%×x　　　1.4×104 t
　　=
　　x=2.5×104 t
　　答:需要含Fe2O3 80%的赤铁矿的质量为2.5×104 t
变式训练
变素材 钛(Ti)被称为“未来金属”,与人骨相容性好,由其制成的钛合金有形状记忆功能。一定条件下,钛可由四氯化钛(TiCl4)和金属镁反应制得,化学方程式为TiCl4+2MgTi+2MgCl2。现有760 kg 含杂质20%的四氯化钛(杂质不含钛元素),求理论上可生产金属钛的质量。
【答案】解:设理论上可生产金属钛的质量为x。
760 kg含杂质20%的四氯化钛(杂质不含钛元素)中四氯化钛的质量=760 kg×(1-20%)=608 kg
　　TiCl4+2MgTi+2MgCl2
　 　190 48
　　608 kg x
　　=
　　x=153.6 kg
　　答:理论上可生产金属钛的质量为153.6 kg。
方法归纳
不纯物质、纯物质、物质纯度之间的关系
(1)纯度=×100%=1-杂质的质量分数;
(2)纯物质的质量=不纯物质的总质量×纯度(纯物质的质量分数);
(3)不纯物质的总质量=;
(4)杂质的质量=不纯物质的总质量×(1-纯度)。
【实验探究】
必做实验5　常见金属的物理性质和化学性质
【实验目的】
1.认识生活中常见金属的物理性质;
2.实验探究金属的化学性质,初步理解金属活动性强弱。
【实验用品】
实验仪器:酒精灯、坩埚钳、陶土网、烧杯、试管(含橡胶塞)等。
实验药品:镁条、铁丝、铝片、锌片、铜片、稀硫酸(稀盐酸)、硫酸铜溶液等。
【实验过程】
1.金属的物理性质
实验步骤 外观(状态、颜色) 硬度 导电性 延展性
(1)观察镁条、铁丝、铝片、锌片和铜片的外观,并试试此金属样品是否容易被折弯、扭断;(2)用打磨好的金属样品和导线连接一节干电池和小灯泡,观察小灯泡是否会发光 打磨后的镁条、铁丝、锌片、铝片均为 色,有金属光泽;铜为 色,有金属光泽
　　2.金属的化学性质
实验步骤 实验现象 实验原理(化学方程式) 实验结论
(1)用砂纸打磨金属样品,观察外观是否有变化;用 分别夹持一小段打磨后的洁净镁条和铜片,用酒精灯外焰加热;将铁丝在氧气中点燃 铝片表面逐渐变暗,失去光泽 在不同条件下,镁、铝、铁、铜都能与 化合生成
镁条燃烧,发出
铁丝
铜片
(2)另取5支试管,分别加入一小段打磨后的洁净镁条、铝片、锌片、铁丝和铜片,然后分别滴加5 mL稀硫酸(或稀盐酸),观察现象 镁条表面迅速产生大量气泡 该五种金属的活动性由强到弱的顺序为
铝片表面产生气泡较快
锌片表面
铁丝表面 ,溶液由无色逐渐变为 色
铜片表面没有明显现象 二者不反应
(3)将一段无锈铁丝放入试管中,加入少量硫酸铜溶液 铁丝表面有 析出,溶液由
【实验分析与评价】
1.银的导电性比铜好,一般情况下不用银制造电线、电缆的原因是 。
2.选择铸造银币的金属材料需要考虑的因素有 。
3.将一段铁丝放入试管中,加入少量稀盐酸后没有气泡产生,可能的原因是 。
【实验拓展】
在常温下,锌能与稀盐酸(或稀硫酸)发生置换反应生成氢气。氢气密度比空气小,难溶于水。请设计一个简便的实验,用锌片与稀硫酸反应制取氢气。
实验记录
反应原理
实验 装置 发生装置
收集装置
实验步骤 查:检查装置的气密性; 装:将试管(或烧瓶)横放,用镊子将适量锌片放在试管(或烧瓶)口,再将试管慢慢竖立起来;再向其中加入适量的稀硫酸; 定:将试管固定在铁架台上; 收:采用 收集气体
实验结论 锌能置换出稀硫酸中的
【参考答案】【实验过程】1.银白　紫红　较硬　良好　良好
2.坩埚钳　4Al + 3O2 2Al2O3　耀眼的白光,放出热量　2Mg+O2 2MgO　剧烈燃烧、火星四射、放出热量,生成黑色固体　3Fe+2O2 Fe3O4　表面变黑 　2Cu+O2 2CuO　氧气　金属氧化物　Mg+H2SO4MgSO4+H2↑(或Mg+2HClMgCl2+H2↑)　2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑(或2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑)　产生气泡较快　Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑(或Zn+2HClZnCl2+H2↑)　产生气泡较慢　浅绿　Fe+H2SO4FeSO4+H2↑(或Fe+2HClFeCl2+H2↑)　Mg、Al、Zn、Fe、Cu　红色固体　蓝色变为浅绿色　Fe+CuSO4Cu+FeSO4　铁比铜活泼
【实验分析与评价】1.银比较昂贵　2.硬度大、耐腐蚀、耐高温、美观等　3.铁丝表面有铁锈
【实验拓展】Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑　排水法或向下排气法　氢
常见实验4　实验室模拟炼铁
【实验目的】通过实验研究铁冶炼的化学原理。
实验用品 实验仪器 硬质粗玻璃管、酒精喷灯、酒精灯、导管、单孔橡胶塞、试管、铁架台等
实验药品 氧化铁粉末、一氧化碳、澄清石灰水等
实验装置
实验原理 在高温条件下,用还原剂一氧化碳将铁从氧化铁中还原出来,反应的化学方程式为
(1)连接装置并检查装置的气密性,在硬质粗玻璃管中,放入少量氧化铁粉末,先通入一氧化碳 - 氧化铁与一氧化碳反应生成 1.先通入一氧化碳,以排尽装置内的空气; 2.停止加热后,要继续通入一氧化碳直至装置冷却; 3.要对尾气进行处理
(2)点燃酒精喷灯,加热玻璃管中的氧化铁 红棕色粉末变为 ,澄清石灰水
(3)停止加热后,继续通入一氧化碳,直到玻璃管内物质冷却 -
(4)把得到的黑色粉末倒在白纸上观察,并用磁铁吸引
(5)将黑色粉末加入稀盐酸中
【实验分析与评价】
(1)实验开始前应先通一会儿 ,再点燃 加热,目的是 ,以免加热时发生爆炸。
(2)反应结束时应先熄灭 ,同时还需继续通入 至温度降低至室温,目的是 ,同时能防止澄清石灰水倒流入热的玻璃管内使玻璃管炸裂。
(3)一氧化碳有毒,实验装置中必须要有尾气处理装置。可以在导管末端放一盏 ,将尾气中的一氧化碳点燃(或在导管末端连一只气球,将尾气收集起来,合理即可),目的是防止一氧化碳污染空气。
【实验拓展】
一、如图是CO还原Fe2O3的微型装置图,利用右图所示实验装置模拟工业炼铁。
(1)该装置的优点有 。
(2)充分加热,a处的现象为 。
(3)b处可以用 检验生成的CO2。
(4)可用 处理尾气中的CO。
二、利用甲酸(HCOOH)与浓硫酸制备CO,并用下图所示实验装置验证CO的有关性质。
已知:HCOOHCO↑+H2O
(1)操作时,先滴加HCOOH再点燃乙处酒精灯,目的是　 。
(2)装置丙的作用是 。
(3)装置丁的作用为 。
三、右图是一氧化碳还原氧化铜的实验装置图。
(1)A处的现象是 ,反应的化学方程式为 ;B处的实验现象是 ,反应的化学方程式为 。
(2)实验开始时,要先 (选填“加热氧化铜”或“通一氧化碳”),目的是 。
(3)该装置存在的主要问题是 ,改进的具体措施是 。
【参考答案】【实验目的】3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
黑色　变浑浊
黑色粉末被磁铁吸引　黑色粉末逐渐消失,溶液中有气泡产生,溶液由无色变为浅绿色　铁和二氧化碳
【实验分析与评价】(1)一氧化碳　酒精喷灯　排尽装置内的空气　(2)酒精喷灯　一氧化碳　防止高温下生成的铁再次被氧化　(3)燃着的酒精灯
【实验拓展】一、(1)操作简单,节约药品　(2)固体由黑色变为红色　(3)澄清石灰水　(4)点燃法(合理即可)　二、(1)排尽装置中的空气,防止加热时引起爆炸　(2)防止澄清石灰水倒吸　(3)检验CO2,收集CO　三、(1)黑色粉末逐渐变为红色　CO+CuOCu+CO2　 澄清石灰水变浑浊　CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O　(2)通一氧化碳　排尽装置中的空气,防止加热一氧化碳和空气的混合气体引起爆炸　(3)缺少尾气处理装置　　在装置的末端放一盏点燃的酒精灯(或在装置的末端接一个气球将尾气收集起来,合理即可)
常见实验5　铁制品锈蚀条件的探究
【实验目的】探究钢铁锈蚀的条件,了解在生产和生活中怎样防止钢铁生锈。
实验用品 实验仪器 试管、橡胶塞等
实验药品 无锈铁钉、生石灰(或无水氯化钙)、食盐水、稀盐酸(或醋酸溶液)、蒸馏水等
实验装置 A　B　C　D　E
实验原理 铁与空气中的 、 等物质发生复杂的化学反应,生成铁锈
实验过程 实验现象 实验结论 注意事项
(1)在试管A中加入少量干燥剂(生石灰或无水氯化钙),再放一团干棉花,把铁钉放在干棉花上,塞紧橡胶塞 一段时间后试管A中铁钉表面无明显变化 铁生锈的条件是 ;稀盐酸、氯化钠溶液等物质存在时会 1.铁钉要打磨无锈后再使用; 2.橡胶塞要塞紧; 3.试管B中要使用煮沸并迅速冷却的蒸馏水
(2)在试管B中注满煮沸并迅速冷却的蒸馏水,使铁钉完全浸没,塞紧橡胶塞 一段时间后试管B中铁钉表面无明显变化
(3)在试管C中加入少量蒸馏水,使铁钉的一半浸没在水中 一段时间后试管C中铁钉
(4)在试管D中加入稀盐酸,浸没铁钉后,倒去溶液 一段时间后试管D中铁钉严重锈蚀
(5)在试管E中加入少量氯化钠溶液,使铁钉的一半浸没在溶液中 一段时间后试管E中铁钉
【实验分析与评价】
1.试管B中使用煮沸并迅速冷却的蒸馏水,其目的是 ;由A、B、C的现象可知,铁的锈蚀是铁与 共同作用的结果。
2.比较C、D或C、E中的现象可得出 。
3.探究铁生锈的条件,有利于寻找防止铁制品锈蚀的方法。请根据生锈的条件,提出两条防止铁生锈的建议:　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　。
【实验拓展】
一、某校化学兴趣小组的同学发现长期露置在空气中的金属M表面会锈蚀,于是他们一起探究金属M锈蚀的原因。经检测,锈蚀物中除含有M元素外,还含有C、H、O三种元素。甲同学依据锈蚀物中的组成元素,推测空气中 (填化学式)肯定参加了反应,但不能确定空气中的氧气是否参与反应。为了确认空气中的氧气是否参加反应,甲同学设计下图所示系列实验,你认为其中必须要做的对照实验是 (填字母);若观察到 ,则证明氧气参加了反应。
A　　B　　C　　D
二、为了研究水样的pH、水中溶解氧的浓度与钢铁腐蚀速率的关系,同学们查阅相关文献得到如下资料。
图1　　图2
(1)图1表示水样温度为22 ℃、氧含量为6 mL·L-1时,钢铁腐蚀速率与水样pH的关系。当pH<4时,钢铁腐蚀速率明显加快的原因是 。
(2)图2表示温度为22 ℃、pH=7时,钢铁腐蚀速率与水中溶解氧的浓度的关系。当溶解氧的浓度超过20 mL·时,钢铁腐蚀速率明显减慢的原因可能是 。
三、U形玻璃管是常见的化学仪器,在实验中应用广泛。借助U形玻璃管探究钢铁锈蚀的条件。实验装置如图所示。
①一段时间后潮湿的钢丝棉有明显锈迹,干燥的钢丝棉没有锈迹,此现象说明 。
②实验结束时,细心的同学发现浸没在蒸馏水中的钢丝棉也有少量锈迹,说明本实验有不完善之处。请利用原有装置提出具体改进方案:　 。
【参考答案】【实验目的】氧气 　 水　锈蚀,且在铁钉与水、空气同时接触的部分锈蚀最严重　严重锈蚀　铁与氧气和水同时接触　加快铁的锈蚀
【实验分析与评价】1.除去蒸馏水中溶解的氧气且防止氧气再溶于水　 水、氧气　2.稀盐酸、醋酸溶液和氯化钠溶液等物质存在时会加快铁的锈蚀　3.在车船表面喷涂油漆　在机械表面涂防锈油(或在脸盆、杯子等表面搪瓷等,合理即可)
【实验拓展】一、CO2、H2O　AC　A中金属M生锈,C中金属M不生锈　二、(1)钢铁与水样中的氢离子发生化学反应(合理即可)　(2)钢铁表面生成较致密的氧化膜,阻碍氧气、水与钢铁的接触　三、①钢铁锈蚀需要与水接触　②在盛有凉开水的 U形玻璃管两端液面上滴加植物油(合理即可)
【真题精粹】
考向1 金属材料
1.(2022·江西节选)
(1)建方舱:建筑材料包括轻钢龙骨、聚氯乙烯塑料线槽等,钢材属于 (选填“金属”或“合成”)材料。
真题变式
金属的物理性质
1.1　(2023·山西)中国国家博物馆珍藏着一枚“国玺”,即“中華人民共和國中央人民政府之印”,代表着熠熠生辉的共和国符号。她由铜胎铸字,不易变形。选用这种材料作为印章胎体最大的优点是 ( )
A.硬度较大 B.熔点较高
C.不溶于水 D.形状美观
考向2 金属的化学性质
2.(2020·江西)下列图像能正确反映对应变化关系的是 ( )
A　　　B
C　　D
A.向一定量的过氧化氢溶液中加入少量二氧化锰
B.在密闭容器中用足量红磷测定空气中氧气的含量
C.向一定量的氯化铜和稀盐酸的混合溶液中滴加氢氧化钡溶液
D.向一定量的铜粉中加入硝酸银溶液
考向3 金属活动性顺序
3.(2023·江西)下列方案合理的是 ( )
选项 实验目的 所用试剂或方法
A 除去二氧化碳中的少量一氧化碳 点燃
B 鉴别水和过氧化氢溶液 取样,分别加入二氧化锰
C 比较锌、铁的金属活动性 锌片、铁片和硫酸镁溶液
D 鉴别化肥硝酸钾和磷矿粉
4.(2020·江西)小组同学收集了某种铝制易拉罐,剪成条状并打磨后进行如图所示实验,发现纯铝片表面有划痕。
【发现问题】根据所学知识,合金的硬度比组成它的纯金属的硬度 ,结合上述现象,可得出易拉罐不是纯铝制作的。那么易拉罐中除铝外,还含有什么金属呢
【查阅资料】①铝制易拉罐中的主要成分是铝,可能还含有镁、铁。
②铝能与氢氧化钠溶液反应:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑;镁和铁不能与氢氧化钠溶液反应。
【做出猜想】该易拉罐的金属组成除铝外,可能还含有镁、铁中的一种或两种。
【实验设计】小明取打磨后的铝制易拉罐样品按如下方案进行实验:
实验步骤 实验现象 解释与结论
(1)取一定量的样品于烧杯中,加入足量的 溶液,充分反应后,过滤、洗涤、干燥 固体表面有大量气泡产生;过滤后得到黑色粉末 样品中含有铝
(2)取少量上述黑色粉末于试管中,加入足量的稀盐酸 有气泡产生,溶液变为浅绿色 样品中含有铁,发生反应的化学方程式为
【实验结论】小明得出该易拉罐由铝和铁组成。
【反思评价】其他同学分析后认为小明的实验方案不严谨,理由是 。大家认为应该补充下列实验:取步骤(1)中少量黑色粉末于试管中,加入某种金属的盐溶液后,如果无现象产生,则小明的结论正确。你认为加入的盐溶液中阳离子对应的金属理论上可以是
(填一种即可)。
【拓展应用】下图为国家颁布的“城市生活垃圾分类标志”,废弃易拉罐应放入标有 (填字母)图标的垃圾桶内。
A　　　　B　　　　C　　　　D
考向4 铁锈蚀条件的探究及保护
5.(2022·江西节选)“世界棉花看中国,中国棉花看新疆”,棉花在化学实验中也常被使用。
实验的目的是探究铁钉生锈的条件。试管c内棉花中放氯化钙的目的是 。实验几天后观察到试管 (填字母)中的铁钉生锈,从而得出铁生锈的条件是与空气和水同时接触。
真题变式
金属资源的保护
5.1　下列做法不能有效保护金属资源的是 ( )
A.防止金属腐蚀
B.寻找金属的代用品
C.回收利用废旧金属
D.肆意开采金属矿物
【参考答案】1.(1)金属
【解析】钢材是一种铁合金,属于金属材料。
真题变式
1.1　A
2.C　【解析】A.向一定量的过氧化氢溶液中加入少量二氧化锰,当过氧化氢反应完之后气体质量不变,出现一条水平线,A图像不符合,错误;B.在密闭容器中用足量红磷测定空气中氧气的含量,红磷燃烧生成五氧化二磷,固体质量增加,B图像不符合,错误;C.向一定量的氯化铜和稀盐酸的混合溶液中滴加氢氧化钡溶液,氢氧化钡先和稀盐酸反应生成氯化钡和水,再和氯化铜反应生成氯化钡和氢氧化铜沉淀,最后氢氧化钡过量,氯化钡的质量不变,C图像相符合,正确;D.向一定量的铜粉中加入硝酸银溶液,硝酸银溶液质量为零时,溶液质量为零,起点不对,D图像不符合,错误。
3.B　观察颜色(加水溶解等)
4.【发现问题】大　【实验设计】氢氧化钠　Fe+2HClFeCl2+H2↑
【反思评价】无法确定是否含有镁　锌(合理即可)
【拓展应用】B
【解析】【实验设计】(1)根据实验现象和结论可知,样品中含有铝,能与铝作用生成气体的物质,要么是酸性溶液,要么是碱性溶液,但加入的溶液能与铝反应放出气体却又不与铁或镁反应,故是碱溶液,所以加入的是氢氧化钠溶液。
(2)发生的反应为铁和盐酸的反应。
【反思评价】其他同学分析后认为小明的实验方案不严谨,理由是无法确定是否含有镁。大家认为应该补充实验,取步骤(1)中少量黑色粉末于试管中,加入某种金属的盐溶液后,如果无现象产生,则小明的结论正确。应该加入活动性比镁弱比铁强的金属的盐溶液,若无金属析出,则证明没有镁,故可以是锌的盐溶液。
5.作干燥剂(或吸水)　 a
【解析】试管c内棉花中放氯化钙的目的是作干燥剂或吸水。a中的铁钉与氧气和水同时接触,b中的铁钉只与水接触,c中的铁钉只与氧气接触,实验几天后观察到试管a中的铁钉生锈,从而得出铁生锈的条件是与空气和水同时接触。
真题变式
5.1　D
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