2024年中考化学一轮复习考点精讲 学案 1.6 金属与金属矿物（含解析）
文档属性
| 名称 | 2024年中考化学一轮复习考点精讲 学案 1.6 金属与金属矿物（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 461.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-11-22 09:38:35 | ||
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文档简介
1.6 金属与金属矿物
【回归教材】
知识清单
考点1金属材料(5年4考)
1.纯金属
共性 常温下,有光泽、有良好的__________、__________、延展性
特性 铁、铝等大多数金属呈银白色,但铜呈________色,金呈______色,铁粉呈______色
常温下,大多数金属都是固体,汞为________
不同金属的密度、熔点、硬度不同
2.合金
概念 合金是指在金属中加热熔合某些金属或非金属而制得的具有________特征的物质,属于__________
性质 合金与组成它们的纯金属相比,硬度______、熔点______、抗腐蚀性________
举例 铁合金:主要包括生铁和钢,它们的区别是______________
钛合金:抗腐蚀性能好,与人体有很好的“相容性”,可用来制造人造骨骼
其他合金:钛镍合金、铝合金、黄铜等
【参考答案】导电性 导热性 紫红 黄 黑 液体 金属 混合物 大 低 更强 含碳量不同
考点2金属的化学性质(5年5考)
(详见“实验探究”必做实验5)
考点3金属活动性顺序及其应用(5年5考)
(1)金属活动性顺序
(2)规律
①在金属活动性顺序里,金属的位置越靠前,它的活动性就越______。
②在金属活动性顺序里,位于______前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。
③在金属活动性顺序里,位于前面的金属能把位于后面的金属从它的盐溶液里置换出来(K、Ca、Na除外)。
④金属活动性越______的金属开发利用得越晚。
(3)应用
①判断置换反应能否发生:
a.判断金属与酸能否反应;
b.判断金属与盐溶液能否反应。
②判断金属与多种盐溶液反应后滤液、滤渣的成分。
(4)比较金属活动性强弱
①存在形式:以__________形式存在比以________形式存在的金属活动性强。
②相同条件下越容易与O2反应,金属的活动性________。
③能与稀酸反应生成氢气的金属比不能与稀酸反应的金属的活动性强。
④金属能与另一种金属化合物溶液反应置换出另一种金属,该金属的活动性比另一种金属的活动性______。
【说明】验证铁、铜、银(按金属活动性由强到弱)的活动性的强弱,需要验证铁>铜、铜>银,不需要验证铁>银。简单的方法是选择三种药品,做两个实验:
①两金夹一液:______________________________________________(简述实验步骤,下同);
②两液夹一金:______________________________________________________。
【参考答案】强 H 强 化合物 单质 越强 强 将铁丝和银丝分别浸入硫酸铜溶液中,观察现象 将铜丝分别浸入硝酸亚铁溶液和硝酸银溶液中,观察现象
考点4金属的锈蚀(5年5考)
1.铁制品的锈蚀
①铁生锈的条件:铁与________、______同时接触。
②防止铁制品锈蚀的原理:铁制品隔绝氧气和水。
③防止铁制品锈蚀的方法:
a.保持铁制品表面________和________。
b.在铁制品表面涂一层__________,如刷油漆、涂油、电镀、烤蓝等。
c.改变铁的内部结构,制成合金,如__________。
④常用的除锈方法:____________或______________。
2.保护金属资源的途径
①防止金属的________。
②回收利用________。
③有计划、合理地开采矿物,严禁乱采矿。
④寻找金属的替代品。
【参考答案】氧气 水 干燥 洁净 保护膜 不锈钢 砂纸打磨 稀盐酸浸泡 锈蚀 金属
考点5金属资源的保护和利用(5年3考)
1.金属的存在形式
除少数很不活泼的金属如金、银等以单质形式存在外,其余都以化合物的形式存在。
2.工业炼铁
(1)设备:高炉。
(2)原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
(3)主要反应:
C+O2CO2 、 CO2+ C2CO、________________________________。
(4)产品:生铁 (铁合金)。
(5)原料的作用:
a.铁矿石:提供铁元素。
常见的铁矿石:磁铁矿(主要成分是______________)、赤铁矿(主要成分是__________)。
b.焦炭:燃烧提供______和______。
c.石灰石:将矿石中的二氧化硅(SiO2)转变为炉渣。
【参考答案】Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 四氧化三铁 氧化铁 能量 制取CO
核心突破
重难点一、金属与酸反应的图像的分析
例题 一定质量的M、N两种金属,分别与相同质量和相同质量分数的稀硫酸反应,生成氢气的质量与反应时间的关系如图所示。分析图像得到的以下结论中,不正确的是 （ ）
A.两种金属的活动性:M>N
B.两种金属生成氢气的质量:M=N
C.两种金属消耗稀硫酸的质量:M=N
D.充分反应后,得到溶液的质量:M=N
【参考答案】D
思维破冰 分析该类图像要先看清横坐标和纵坐标表示的内容,注意加入酸和金属的质量,确定酸和金属是否完全反应,根据反应的酸或金属的质量确定生成氢气的质量。只要反应的酸的质量相等,则生成氢气的质量也相等;金属都反应完时,如果金属的化合价相同,那么生成氢气多的金属的相对原子质量小。
变式训练
（变素材）下列图像不能正确反映其对应操作中各种量的变化关系的是 （ ）
A B
C D
A.在两个烧杯中分别盛有等质量的铁粉和锌粉以及足量等浓度的稀盐酸
B.在两个烧杯中分别盛有等质量、等浓度的稀盐酸以及足量的铁粉和锌粉
C.向盛有等质量、等浓度稀盐酸的两个烧杯中,分别不断加入铁粉和锌粉
D.向盛有等质量铁粉和锌粉的两个烧杯中,不断滴加等浓度的稀硫酸
【参考答案】D 【解析】A.等质量的铁粉、锌粉分别与足量等浓度的稀盐酸反应,锌的反应速率快,用的时间少,而铁生成的氢气多,故正确;B.金属与酸反应时氢气来源于酸中的氢元素,因为酸的量相同,金属过量,故生成的氢气质量应该相等,由于锌的活动性强,反应速率快,故正确;C.金属与酸反应时氢气来源于酸中的氢元素,因为酸的量相同,金属过量,故生成的氢气质量应该相等,生成等质量的氢气,消耗的锌多,故正确;D.向盛有等质量铁粉和锌粉的两个烧杯中,不断滴加等浓度的稀硫酸,等质量的酸反应生成的氢气的质量是相同的,每56份质量的铁会生成2份质量的氢气,每65份质量的锌会生成2份质量的氢气,所以等质量的金属与酸反应,铁生成的氢气多,故错误。
方法归纳
金属与酸反应的图像分析方法
(1)将等量的两种金属分别放入足量的酸中(即金属完全反应):
方法归纳
①由图像可以看出金属完全反应后生成H2质量的多少。
如果两种金属反应后在生成的化合物中的化合价相同,生成H2质量多的金属的相对原子质量小,即生成H2的质量与金属相对原子质量成反比。
②横坐标是反应时间,可以看出金属与酸反应速率的快慢,可以比较等量的金属与酸反应完所需时间或比较相同时间内生成H2的质量。
③做图像题首先观察横、纵坐标表示的内容,丙图中横坐标表示消耗酸的质量,不同的金属消耗同种酸的量相等,生成H2的质量相同。
(2)足量的两种金属分别放入等量的酸中(酸完全反应):
反应的酸的质量相等生成H2的质量相同,图像如丁。酸完全反应,两种金属可能都有剩余,或一种金属有剩余,一定有剩余的金属是反应完生成氢气质量多的金属。
重难点二、金属与盐溶液反应后滤液、滤渣成分的判断
例题2 向硝酸银和硝酸铜的混合溶液中加入一定量的锌粉,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液,滤液呈蓝色。下列说法正确的是 （ ）
A.滤渣中—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
【参考答案】 B
思维破冰 一种金属与两种盐溶液都能反应时,金属先把活动性弱的金属置换出来,完全反应后,再置换出另一种金属;该反应中的盐溶液完全反应时,加入的金属才可能有剩余。滤渣中一定含有活动性最弱的金属,滤液中一定有参加反应的金属的盐,“可能含有的成分”则根据题中所给的条件来确定。
变式训练
（变题型）同学们在实验室进行“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____________________(填化学式,下同),可能含有________;
②滤渣中一定含有______________,可能含有________。
(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)反应后所得滤液的质量________(选填“大于”、“等于”或“小于”) 原硝酸银溶液的质量。
【参考答案】Zn(NO3)2 Fe(NO3)2 Ag、Fe Zn Ag、Fe 小于
【解析】金属活动性:锌>铁>银,金属活动性相差大的金属和另一种金属的化合物的溶液优先反应,所以锌与硝酸银溶液先反应生成硝酸锌和银,然后铁才能与硝酸银溶液反应生成硝酸亚铁和银。(1)①向滤渣中加入盐酸,有气泡产生,滤渣中一定有铁,而硝酸银完全反应,锌先和硝酸银反应,溶液中一定含有硝酸锌,如果铁没有反应,则滤液中只含有硝酸锌,如果铁部分反应,则滤液中含有硝酸锌和硝酸亚铁;②将所得滤渣放入稀盐酸中,有气泡产生,说明滤渣中含有铁和生成的银,可能含有锌。(2)若反应后所得滤液呈无色,则铁没有反应,滤渣中一定含有Fe和Ag,如果锌过量,则滤渣中含有锌。(3)发生化学反应时,每65份质量的锌(或56份质量的铁)能置换出216份质量的银,反应后溶液的质量减少。
方法归纳
金属与盐溶液反应的分析方法
1.优先反应原则(间隔越远越先发生反应)
(1)一种金属与多种盐溶液反应:
例:将一定量的铁粉加入硝酸铜和硝酸银的混合溶液中
先:Fe+2AgNO3Fe(NO3)2+2Ag
后:Fe+Cu(NO3)2Fe(NO3)2+Cu
(2)多种金属与一种盐溶液反应:
例:将铁和铜的混合物加入硝酸银溶液中
先:Fe+2AgNO3Fe(NO3)2+2Ag
后:Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag
2.反应后滤液和滤渣的成分分析(以将Zn加入CuCl2和FeCl2的混合溶液中为例)
先:Zn+CuCl2ZnCl2+Cu
后:Zn+FeCl2ZnCl2+Fe
【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.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)、砂纸、干电池、小电珠、导线等;
实验药品:镁条、铁钉、铁丝、铁片、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、铁钉、锌片、铝片和铜片的外观,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电珠,观察小灯泡是否会发光 打磨后的镁条、铁钉、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,一段时间后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;将铁丝放在氧气中点燃 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、铁片和铜片,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________________ ______________________________ ______________________________
铁片表面________________,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)将一枚无锈铁钉放入试管中,加入少量硫酸铜溶液 铁钉表面有____________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.选择铸造钱币的金属材料需要考虑的因素有__________________________________。
3.将一枚铁钉放入试管中,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,用锌粒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 (1)查:检查装置的气密性; (2)装:将试管横放,用镊子将适量锌粒放在试管口,再将试管慢慢竖立起来;再向试管中加入适量的稀硫酸; (3)定:将试管固定在铁架台上; (4)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】银白 紫红 较硬 良好 良好 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】银比较昂贵 硬度大、耐腐蚀、耐高温、美观等 铁钉表面有铁锈 【实验记录】Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
排水法或向下排空气法 氢
常见实验2 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。
实验仪器及用品 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;白纸、磁铁等
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___________________________________________
(续表)
实验过程 实验现象 实验结论 注意事项
(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了___________ 1.先通一氧化碳,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 红棕色粉末变成________, 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导致玻璃管炸裂。
(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(或在导管末端连一个气球,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、右图是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)装置丁的作用是__________________________。
三、下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】一氧化碳 酒精喷灯 排尽装置内的空气 酒精喷灯 一氧化碳 防止高温下生成的铁再次被氧化 燃着的酒精灯 【实验拓展】操作简单,节约药品 固体由红色变为黑色 澄清石灰水 点燃法(合理即可) 排尽装置中的空气,防止加热时引起爆炸 防止澄清石灰水倒吸 检验CO2,收集CO 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 通一氧化碳 排尽装置中的空气,防止加热时一氧化碳和空气的混合气体引起爆炸 缺少尾气处理装置 在装置的末端放一盏燃着的酒精灯(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3 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。
实验仪器及用品 试管、橡胶塞、干棉花等
实验药品 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
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、醋酸溶液和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中加入稀盐酸或醋酸溶液,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____________________________________________;由试管A、B、C中的现象可知,铁的锈蚀是铁与____________共同作用的过程。
2.探究铁生锈的条件,有利于寻找防止铁制品锈蚀的方法。请根据铁生锈的条件,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表面会被锈蚀,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,推测空气中的____________________(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,他设计了下图所示系列实验,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
(注:蒸馏水是煮沸迅速冷却的,固体干燥剂仅吸收水分)
二、为了研究水样的pH、水中溶解氧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,钢铁腐蚀速率明显增大的原因是____________________________________。
(2)图2表示温度为22 ℃、pH=7时,钢铁腐蚀速率与水中溶解氧浓度的关系。当溶解氧超过20 mL·L-1时,钢铁腐蚀速率明显下降的原因可能是__________________________________________________________。
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。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凉开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】氧气 水 锈蚀,且在铁钉与水、空气同时接触的部位锈蚀最严重 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】除去蒸馏水中溶解的氧气且防止氧气再溶于水 水、氧气 在车船表面喷涂油漆、在机械表面涂防锈油(或在铁制脸盆、铁制杯子等表面搪瓷等,合理即可) 【实验拓展】CO2、H2O AC A中金属M生锈,C中金属M不生锈 钢铁与水样中的氢离子发生化学反应(合理即可) 钢铁表面生成较致密的氧化膜,阻碍氧气、水与钢铁的接触 钢铁锈蚀需要与水接触 在盛有凉开水的U形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·河北节选)分类是认识和研究问题的重要方法。判断对错:金刚石、不锈钢和黄金都是金属材料。(________)
2.(2021·河北)下列有关金属及合金的说法错误的是 （ ）
A.金属在常温下大多数都是固体
B.铝合金的硬度比铝的硬度小
C.铁制品在潮湿的空气中易生锈
D.钢铁是使用最多的金属材料
3.(2019·河北)下列有关金属及合金的说法错误的是 （ ）
A.常温下所有的金属都是固体
B.铁制品在潮湿的空气中易生锈
C.生铁和不锈钢都是金属材料
D.铝片表面易生成致密的氧化膜
考向2金属的化学性质
4.(2022·河北节选)下图是金属化学性质的实验。实验前先用砂纸打磨铝丝的目的是______________________________;步骤②中观察到铝丝表面__________________。设计该实验的依据是________________________________。
考向3金属活动性顺序及其应用
5.(2019·河北)将一定量的铁粉加入含有Cu(NO3)2 和AgNO3的废液中,充分反应后过滤,向滤渣中加入稀盐酸,无气泡产生。下列判断正确的是 （ ）
A.滤渣中一定含有Ag和Cu,滤液中一定含有Fe(NO3)2
B.滤渣中一定不含Fe,滤液中一定含有Fe(NO3)2和Cu(NO3)2
C.滤渣中一定含有Ag,滤液中可能含有Cu(NO3)2和AgNO3
D.滤渣中一定含有Ag和Cu,滤液中可能含有Cu(NO3)2和AgNO3
6.(2020·河北节选)根据下图所示的实验回答问题:
乙是金属性质的实验。步骤①体现了铜具有________性,步骤②验证了三种金属活动性强弱的依据是________________________________________________________________。
考向4金属的锈蚀
7.(2022·河北节选)下图所示实验的分析,是否正确
分析:一段时间后,只有①中铁钉生锈,说明铁生锈与水有关。
考向5金属资源的保护和利用
8.(2020·河北)科学知识在生产、生活中有广泛的应用。
生活中防止铁质栅栏生锈的一种方法是____________________。
【参考答案】
1.错误 【解析】错误,金属材料包括纯金属和合金。金刚石是碳的单质,不属于金属材料;不锈钢和黄金是金属材料。
2.B 【解析】金属在常温下大多数都是固体,只有汞是液体;合金的硬度比纯金属大,因此铝合金的硬度比铝的硬度大;铁制品锈蚀的过程,实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应的过程,潮湿的空气中既含有氧气,又含有水蒸气,满足铁生锈的条件,因此铁制品在潮湿的空气中易生锈;目前人类每年要提取数以亿吨计的金属,其中提取量最大的是铁,钢铁是使用最多的金属材料。
3.A 【解析】常温下大部分金属都是固体,但汞是液体,A错误;铁生锈的条件是铁同时与水和空气接触,所以铁制品在潮湿的空气中容易生锈,B正确;生铁和不锈钢都是铁的合金,它们都属于金属材料,C正确;铝表面易形成致密的氧化膜,可阻止铝进一步被氧化,D正确。
4.去除其表面的Al2O3薄膜 有红色固体析出 金属活动性:Al>Cu>Ag
5.C 【解析】向含有Cu(NO3)2和AgNO3的废液中加入一定量的铁粉,则铁粉先与硝酸银反应生成硝酸亚铁和银,当硝酸银完全反应后,铁粉再与硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜;向滤渣中加入稀盐酸,发现无气泡产生,说明无铁粉剩余,即一定能置换出银;只有铁粉与硝酸银反应完全后仍然有剩余,才能把铜置换出来,即滤出的固体中可能含有铜;铁和硝酸银反应生成了银的同时也生成了硝酸亚铁,所以在滤液中一定含有硝酸亚铁,由上述分析可知C选项正确。
6.延展 铜与FeSO4溶液不反应,与硝酸银溶液反应置换出银白色物质
【解析】将铜丝一端压成片状,说明铜具有延展性;铜与FeSO4溶液不反应,说明了金属活动性:铁>铜;铜与硝酸银溶液反应置换出银,说明了金属活动性:铜>银;由此可得出三种金属活动性强弱顺序为铁>铜>银。
7.正确,只有①中铁钉生锈,①和②控制的变量是水,说明铁生锈和水有关。
8.喷漆(合理即可)
2
【回归教材】
知识清单
考点1金属材料(5年4考)
1.纯金属
共性 常温下,有光泽、有良好的__________、__________、延展性
特性 铁、铝等大多数金属呈银白色,但铜呈________色,金呈______色,铁粉呈______色
常温下,大多数金属都是固体,汞为________
不同金属的密度、熔点、硬度不同
2.合金
概念 合金是指在金属中加热熔合某些金属或非金属而制得的具有________特征的物质,属于__________
性质 合金与组成它们的纯金属相比,硬度______、熔点______、抗腐蚀性________
举例 铁合金:主要包括生铁和钢,它们的区别是______________
钛合金:抗腐蚀性能好,与人体有很好的“相容性”,可用来制造人造骨骼
其他合金:钛镍合金、铝合金、黄铜等
【参考答案】导电性 导热性 紫红 黄 黑 液体 金属 混合物 大 低 更强 含碳量不同
考点2金属的化学性质(5年5考)
(详见“实验探究”必做实验5)
考点3金属活动性顺序及其应用(5年5考)
(1)金属活动性顺序
(2)规律
①在金属活动性顺序里,金属的位置越靠前,它的活动性就越______。
②在金属活动性顺序里,位于______前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。
③在金属活动性顺序里,位于前面的金属能把位于后面的金属从它的盐溶液里置换出来(K、Ca、Na除外)。
④金属活动性越______的金属开发利用得越晚。
(3)应用
①判断置换反应能否发生:
a.判断金属与酸能否反应;
b.判断金属与盐溶液能否反应。
②判断金属与多种盐溶液反应后滤液、滤渣的成分。
(4)比较金属活动性强弱
①存在形式:以__________形式存在比以________形式存在的金属活动性强。
②相同条件下越容易与O2反应,金属的活动性________。
③能与稀酸反应生成氢气的金属比不能与稀酸反应的金属的活动性强。
④金属能与另一种金属化合物溶液反应置换出另一种金属,该金属的活动性比另一种金属的活动性______。
【说明】验证铁、铜、银(按金属活动性由强到弱)的活动性的强弱,需要验证铁>铜、铜>银,不需要验证铁>银。简单的方法是选择三种药品,做两个实验:
①两金夹一液:______________________________________________(简述实验步骤,下同);
②两液夹一金:______________________________________________________。
【参考答案】强 H 强 化合物 单质 越强 强 将铁丝和银丝分别浸入硫酸铜溶液中,观察现象 将铜丝分别浸入硝酸亚铁溶液和硝酸银溶液中,观察现象
考点4金属的锈蚀(5年5考)
1.铁制品的锈蚀
①铁生锈的条件:铁与________、______同时接触。
②防止铁制品锈蚀的原理:铁制品隔绝氧气和水。
③防止铁制品锈蚀的方法:
a.保持铁制品表面________和________。
b.在铁制品表面涂一层__________,如刷油漆、涂油、电镀、烤蓝等。
c.改变铁的内部结构,制成合金,如__________。
④常用的除锈方法:____________或______________。
2.保护金属资源的途径
①防止金属的________。
②回收利用________。
③有计划、合理地开采矿物,严禁乱采矿。
④寻找金属的替代品。
【参考答案】氧气 水 干燥 洁净 保护膜 不锈钢 砂纸打磨 稀盐酸浸泡 锈蚀 金属
考点5金属资源的保护和利用(5年3考)
1.金属的存在形式
除少数很不活泼的金属如金、银等以单质形式存在外,其余都以化合物的形式存在。
2.工业炼铁
(1)设备:高炉。
(2)原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
(3)主要反应:
C+O2CO2 、 CO2+ C2CO、________________________________。
(4)产品:生铁 (铁合金)。
(5)原料的作用:
a.铁矿石:提供铁元素。
常见的铁矿石:磁铁矿(主要成分是______________)、赤铁矿(主要成分是__________)。
b.焦炭:燃烧提供______和______。
c.石灰石:将矿石中的二氧化硅(SiO2)转变为炉渣。
【参考答案】Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 四氧化三铁 氧化铁 能量 制取CO
核心突破
重难点一、金属与酸反应的图像的分析
例题 一定质量的M、N两种金属,分别与相同质量和相同质量分数的稀硫酸反应,生成氢气的质量与反应时间的关系如图所示。分析图像得到的以下结论中,不正确的是 （ ）
A.两种金属的活动性:M>N
B.两种金属生成氢气的质量:M=N
C.两种金属消耗稀硫酸的质量:M=N
D.充分反应后,得到溶液的质量:M=N
【参考答案】D
思维破冰 分析该类图像要先看清横坐标和纵坐标表示的内容,注意加入酸和金属的质量,确定酸和金属是否完全反应,根据反应的酸或金属的质量确定生成氢气的质量。只要反应的酸的质量相等,则生成氢气的质量也相等;金属都反应完时,如果金属的化合价相同,那么生成氢气多的金属的相对原子质量小。
变式训练
（变素材）下列图像不能正确反映其对应操作中各种量的变化关系的是 （ ）
A B
C D
A.在两个烧杯中分别盛有等质量的铁粉和锌粉以及足量等浓度的稀盐酸
B.在两个烧杯中分别盛有等质量、等浓度的稀盐酸以及足量的铁粉和锌粉
C.向盛有等质量、等浓度稀盐酸的两个烧杯中,分别不断加入铁粉和锌粉
D.向盛有等质量铁粉和锌粉的两个烧杯中,不断滴加等浓度的稀硫酸
【参考答案】D 【解析】A.等质量的铁粉、锌粉分别与足量等浓度的稀盐酸反应,锌的反应速率快,用的时间少,而铁生成的氢气多,故正确;B.金属与酸反应时氢气来源于酸中的氢元素,因为酸的量相同,金属过量,故生成的氢气质量应该相等,由于锌的活动性强,反应速率快,故正确;C.金属与酸反应时氢气来源于酸中的氢元素,因为酸的量相同,金属过量,故生成的氢气质量应该相等,生成等质量的氢气,消耗的锌多,故正确;D.向盛有等质量铁粉和锌粉的两个烧杯中,不断滴加等浓度的稀硫酸,等质量的酸反应生成的氢气的质量是相同的,每56份质量的铁会生成2份质量的氢气,每65份质量的锌会生成2份质量的氢气,所以等质量的金属与酸反应,铁生成的氢气多,故错误。
方法归纳
金属与酸反应的图像分析方法
(1)将等量的两种金属分别放入足量的酸中(即金属完全反应):
方法归纳
①由图像可以看出金属完全反应后生成H2质量的多少。
如果两种金属反应后在生成的化合物中的化合价相同,生成H2质量多的金属的相对原子质量小,即生成H2的质量与金属相对原子质量成反比。
②横坐标是反应时间,可以看出金属与酸反应速率的快慢,可以比较等量的金属与酸反应完所需时间或比较相同时间内生成H2的质量。
③做图像题首先观察横、纵坐标表示的内容,丙图中横坐标表示消耗酸的质量,不同的金属消耗同种酸的量相等,生成H2的质量相同。
(2)足量的两种金属分别放入等量的酸中(酸完全反应):
反应的酸的质量相等生成H2的质量相同,图像如丁。酸完全反应,两种金属可能都有剩余,或一种金属有剩余,一定有剩余的金属是反应完生成氢气质量多的金属。
重难点二、金属与盐溶液反应后滤液、滤渣成分的判断
例题2 向硝酸银和硝酸铜的混合溶液中加入一定量的锌粉,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液,滤液呈蓝色。下列说法正确的是 （ ）
A.滤渣中—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
【参考答案】 B
思维破冰 一种金属与两种盐溶液都能反应时,金属先把活动性弱的金属置换出来,完全反应后,再置换出另一种金属;该反应中的盐溶液完全反应时,加入的金属才可能有剩余。滤渣中一定含有活动性最弱的金属,滤液中一定有参加反应的金属的盐,“可能含有的成分”则根据题中所给的条件来确定。
变式训练
（变题型）同学们在实验室进行“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____________________(填化学式,下同),可能含有________;
②滤渣中一定含有______________,可能含有________。
(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)反应后所得滤液的质量________(选填“大于”、“等于”或“小于”) 原硝酸银溶液的质量。
【参考答案】Zn(NO3)2 Fe(NO3)2 Ag、Fe Zn Ag、Fe 小于
【解析】金属活动性:锌>铁>银,金属活动性相差大的金属和另一种金属的化合物的溶液优先反应,所以锌与硝酸银溶液先反应生成硝酸锌和银,然后铁才能与硝酸银溶液反应生成硝酸亚铁和银。(1)①向滤渣中加入盐酸,有气泡产生,滤渣中一定有铁,而硝酸银完全反应,锌先和硝酸银反应,溶液中一定含有硝酸锌,如果铁没有反应,则滤液中只含有硝酸锌,如果铁部分反应,则滤液中含有硝酸锌和硝酸亚铁;②将所得滤渣放入稀盐酸中,有气泡产生,说明滤渣中含有铁和生成的银,可能含有锌。(2)若反应后所得滤液呈无色,则铁没有反应,滤渣中一定含有Fe和Ag,如果锌过量,则滤渣中含有锌。(3)发生化学反应时,每65份质量的锌(或56份质量的铁)能置换出216份质量的银,反应后溶液的质量减少。
方法归纳
金属与盐溶液反应的分析方法
1.优先反应原则(间隔越远越先发生反应)
(1)一种金属与多种盐溶液反应:
例:将一定量的铁粉加入硝酸铜和硝酸银的混合溶液中
先:Fe+2AgNO3Fe(NO3)2+2Ag
后:Fe+Cu(NO3)2Fe(NO3)2+Cu
(2)多种金属与一种盐溶液反应:
例:将铁和铜的混合物加入硝酸银溶液中
先:Fe+2AgNO3Fe(NO3)2+2Ag
后:Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag
2.反应后滤液和滤渣的成分分析(以将Zn加入CuCl2和FeCl2的混合溶液中为例)
先:Zn+CuCl2ZnCl2+Cu
后:Zn+FeCl2ZnCl2+Fe
【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.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)、砂纸、干电池、小电珠、导线等;
实验药品:镁条、铁钉、铁丝、铁片、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、铁钉、锌片、铝片和铜片的外观,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电珠,观察小灯泡是否会发光 打磨后的镁条、铁钉、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,一段时间后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;将铁丝放在氧气中点燃 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、铁片和铜片,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________________ ______________________________ ______________________________
铁片表面________________,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)将一枚无锈铁钉放入试管中,加入少量硫酸铜溶液 铁钉表面有____________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.选择铸造钱币的金属材料需要考虑的因素有__________________________________。
3.将一枚铁钉放入试管中,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,用锌粒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 (1)查:检查装置的气密性; (2)装:将试管横放,用镊子将适量锌粒放在试管口,再将试管慢慢竖立起来;再向试管中加入适量的稀硫酸; (3)定:将试管固定在铁架台上; (4)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】银白 紫红 较硬 良好 良好 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】银比较昂贵 硬度大、耐腐蚀、耐高温、美观等 铁钉表面有铁锈 【实验记录】Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
排水法或向下排空气法 氢
常见实验2 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。
实验仪器及用品 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;白纸、磁铁等
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___________________________________________
(续表)
实验过程 实验现象 实验结论 注意事项
(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了___________ 1.先通一氧化碳,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 红棕色粉末变成________, 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导致玻璃管炸裂。
(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(或在导管末端连一个气球,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、右图是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)装置丁的作用是__________________________。
三、下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】一氧化碳 酒精喷灯 排尽装置内的空气 酒精喷灯 一氧化碳 防止高温下生成的铁再次被氧化 燃着的酒精灯 【实验拓展】操作简单,节约药品 固体由红色变为黑色 澄清石灰水 点燃法(合理即可) 排尽装置中的空气,防止加热时引起爆炸 防止澄清石灰水倒吸 检验CO2,收集CO 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 通一氧化碳 排尽装置中的空气,防止加热时一氧化碳和空气的混合气体引起爆炸 缺少尾气处理装置 在装置的末端放一盏燃着的酒精灯(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3 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。
实验仪器及用品 试管、橡胶塞、干棉花等
实验药品 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
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、醋酸溶液和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中加入稀盐酸或醋酸溶液,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____________________________________________;由试管A、B、C中的现象可知,铁的锈蚀是铁与____________共同作用的过程。
2.探究铁生锈的条件,有利于寻找防止铁制品锈蚀的方法。请根据铁生锈的条件,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表面会被锈蚀,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,推测空气中的____________________(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,他设计了下图所示系列实验,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
(注:蒸馏水是煮沸迅速冷却的,固体干燥剂仅吸收水分)
二、为了研究水样的pH、水中溶解氧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,钢铁腐蚀速率明显增大的原因是____________________________________。
(2)图2表示温度为22 ℃、pH=7时,钢铁腐蚀速率与水中溶解氧浓度的关系。当溶解氧超过20 mL·L-1时,钢铁腐蚀速率明显下降的原因可能是__________________________________________________________。
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。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凉开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】氧气 水 锈蚀,且在铁钉与水、空气同时接触的部位锈蚀最严重 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】除去蒸馏水中溶解的氧气且防止氧气再溶于水 水、氧气 在车船表面喷涂油漆、在机械表面涂防锈油(或在铁制脸盆、铁制杯子等表面搪瓷等,合理即可) 【实验拓展】CO2、H2O AC A中金属M生锈,C中金属M不生锈 钢铁与水样中的氢离子发生化学反应(合理即可) 钢铁表面生成较致密的氧化膜,阻碍氧气、水与钢铁的接触 钢铁锈蚀需要与水接触 在盛有凉开水的U形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·河北节选)分类是认识和研究问题的重要方法。判断对错:金刚石、不锈钢和黄金都是金属材料。(________)
2.(2021·河北)下列有关金属及合金的说法错误的是 （ ）
A.金属在常温下大多数都是固体
B.铝合金的硬度比铝的硬度小
C.铁制品在潮湿的空气中易生锈
D.钢铁是使用最多的金属材料
3.(2019·河北)下列有关金属及合金的说法错误的是 （ ）
A.常温下所有的金属都是固体
B.铁制品在潮湿的空气中易生锈
C.生铁和不锈钢都是金属材料
D.铝片表面易生成致密的氧化膜
考向2金属的化学性质
4.(2022·河北节选)下图是金属化学性质的实验。实验前先用砂纸打磨铝丝的目的是______________________________;步骤②中观察到铝丝表面__________________。设计该实验的依据是________________________________。
考向3金属活动性顺序及其应用
5.(2019·河北)将一定量的铁粉加入含有Cu(NO3)2 和AgNO3的废液中,充分反应后过滤,向滤渣中加入稀盐酸,无气泡产生。下列判断正确的是 （ ）
A.滤渣中一定含有Ag和Cu,滤液中一定含有Fe(NO3)2
B.滤渣中一定不含Fe,滤液中一定含有Fe(NO3)2和Cu(NO3)2
C.滤渣中一定含有Ag,滤液中可能含有Cu(NO3)2和AgNO3
D.滤渣中一定含有Ag和Cu,滤液中可能含有Cu(NO3)2和AgNO3
6.(2020·河北节选)根据下图所示的实验回答问题:
乙是金属性质的实验。步骤①体现了铜具有________性,步骤②验证了三种金属活动性强弱的依据是________________________________________________________________。
考向4金属的锈蚀
7.(2022·河北节选)下图所示实验的分析,是否正确
分析:一段时间后,只有①中铁钉生锈,说明铁生锈与水有关。
考向5金属资源的保护和利用
8.(2020·河北)科学知识在生产、生活中有广泛的应用。
生活中防止铁质栅栏生锈的一种方法是____________________。
【参考答案】
1.错误 【解析】错误,金属材料包括纯金属和合金。金刚石是碳的单质,不属于金属材料;不锈钢和黄金是金属材料。
2.B 【解析】金属在常温下大多数都是固体,只有汞是液体;合金的硬度比纯金属大,因此铝合金的硬度比铝的硬度大;铁制品锈蚀的过程,实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应的过程,潮湿的空气中既含有氧气,又含有水蒸气,满足铁生锈的条件,因此铁制品在潮湿的空气中易生锈;目前人类每年要提取数以亿吨计的金属,其中提取量最大的是铁,钢铁是使用最多的金属材料。
3.A 【解析】常温下大部分金属都是固体,但汞是液体,A错误;铁生锈的条件是铁同时与水和空气接触,所以铁制品在潮湿的空气中容易生锈,B正确;生铁和不锈钢都是铁的合金,它们都属于金属材料,C正确;铝表面易形成致密的氧化膜,可阻止铝进一步被氧化,D正确。
4.去除其表面的Al2O3薄膜 有红色固体析出 金属活动性:Al>Cu>Ag
5.C 【解析】向含有Cu(NO3)2和AgNO3的废液中加入一定量的铁粉,则铁粉先与硝酸银反应生成硝酸亚铁和银,当硝酸银完全反应后,铁粉再与硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜;向滤渣中加入稀盐酸,发现无气泡产生,说明无铁粉剩余,即一定能置换出银;只有铁粉与硝酸银反应完全后仍然有剩余,才能把铜置换出来,即滤出的固体中可能含有铜;铁和硝酸银反应生成了银的同时也生成了硝酸亚铁,所以在滤液中一定含有硝酸亚铁,由上述分析可知C选项正确。
6.延展 铜与FeSO4溶液不反应,与硝酸银溶液反应置换出银白色物质
【解析】将铜丝一端压成片状,说明铜具有延展性;铜与FeSO4溶液不反应,说明了金属活动性:铁>铜;铜与硝酸银溶液反应置换出银,说明了金属活动性:铜>银;由此可得出三种金属活动性强弱顺序为铁>铜>银。
7.正确,只有①中铁钉生锈,①和②控制的变量是水,说明铁生锈和水有关。
8.喷漆(合理即可)
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