人教版(2024)九年级下册 第八单元 金属和金属材料课题2 金属的化学性质 强化训练
【题型1】置换反应及其应用
【典例】下列反应中,属于置换反应的是( )
A.CuO+CO Cu+CO2
B.3Fe+2O2 Fe3O4
C.Cu+2AgNO3═2Ag+Cu(NO3)2
D.CaCO3 CaO+CO2↑
【强化训练1】下列关于置换反应的说法正确的是( )
A.置换反应一定有单质生成
B.有单质和化合物生成的反应一定是置换反应
C.置换反应不会生成化合物
D.有单质和化合物参加的反应一定是置换反应
【强化训练2】芯片是电脑、手机等电子产品的核心部件,芯片的主要成分是纯度极高的硅,其运算速率与硅的纯度有关。
(1)硅与金刚石结构相似,则硅是由 (填微粒名称)构成的。
(2)图为硅原子结构示意图及元素信息。
①图中n= ,硅属于 (填“金属”或者“非金属”)元素。图中“+14”中14的含义是 。
②硅酸钠(Na2SiO3)其水溶液俗称水玻璃。在高温下,硅酸钠溶液吸热水分蒸发,发生分解反应释放出SiO2(不可燃固体),可以用作木材防火剂。请简述其防火的原理 。
(3)制硅的主要化学方程式有①2C+SiO22CO↑+Si(得到粗硅);②Si+2Cl2SiCl4;③2H2+SiCl4Si+4HCl。其中属于置换反应的是 (填序号)。
【强化训练3】写出下列化学反应的基本反应类型。
(1)2H2+O22H2O
(2)C+2CuO2Cu+CO2↑
(3)CaCO3CaO+CO2↑
(4)3H2+WO3W+3H2O
【题型2】金属和稀盐酸、稀硫酸反应
【典例】中国古代文献记载了丰富的化学知识。下列说法错误的是( )
A.《周易》记载“泽中有火”,是指甲烷气体在池沼水面上起火的现象
B.《为侯景叛移梁朝文》记载“抽薪止沸,翦草除根”,蕴含着灭火的原理
C.《神农本草经》记载“水银…熔化(加热)还复为丹”,其中水银指金属汞
D.《本草纲目拾遗》记载“强水性最烈,能蚀五金(金银铜铅铁)”,强水为盐酸
【强化训练1】向装有等量的同种盐酸的四支试管中,分别随机加入相同规格的Mg、Fe、Cu、Ag片,甲和丙均有气泡产生,且丙更剧烈,乙和丁无明显现象(如图)。则甲中放置的是( )
A. Mg B. Fe
【强化训练2】下列有关实验现象的描述,正确的是( )
A.碳粉还原氧化铜,红色固体变成黑色
B.碳在氧气中燃烧,发出白光,生成二氧化碳气体
C.铁粉放入足量稀盐酸中,有气泡产生,溶液由无色变成黄色
D.硫在空气中燃烧,发出淡蓝色火焰,生成有刺激性气味的气体
【强化训练3】黄铜(铜锌合金)、生铁是两种常见的合金。
(1)将黄铜放入足量的稀盐酸中,主要现象是 ,发生反应的化学方程式为 ,最后残留的固体主要是 。
(2)将生铁放入足量的稀盐酸中,发生反应的化学方程式为 ,最后残留的固体主要是 。
【强化训练4】写出下列反应的化学方程式,并注明反应类型(CO与Fe3O4的反应除外)。
【题型3】金属和酸反应的图像分析
【典例】等质量的X、Y两种金属分别和足量的等体积、等浓度的盐酸反应,产生气体的质量与时间的关系如图2所示。下列说法中不正确的是( )
A.t1时,产生气体的质量:X>Y
B.t2时,消耗金属的质量:X>Y
C.t3时,消耗金属的质量:X=Y
D.t3时,消耗盐酸的质量:X=Y
【强化训练1】将等质量的锌片和铁片(均已打磨)分别与足量的等质量、等浓度的稀硫酸充分反应,产生氢气的质量(m)与时间(t)的关系图正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【强化训练2】等质量的镁、铁两种金属分别与足量的盐酸反应,产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 甲表示镁与盐酸反应
B.t1 s时,镁消耗的盐酸质量多
C.t2 s时,镁、铁与盐酸都恰好完全反应
D.t3 s时,参加反应的镁的质量是24 g
【强化训练3】向等质量的镁、铁、锌中分别滴入足量、等浓度的稀硫酸。生成氢气的质量与加入稀硫酸的质量关系如图所示。
第1步:明确横纵坐标信息。
第2步:明确不同阶段产生氢气的质量关系。
①刚开始反应时,稀硫酸量不足(如a点),生成氢气的质量由____的质量决定,此时上述三种金属产生氢气的质量大小关系为_____。
特别提醒
此时反应后所得溶液质量的大小由消耗金属的质量决定,消耗金属的质量越大、反应后所得溶液的质量越__ (填“大”或“小”,后同),故所得溶液的质量由大到小的关系为_______。
②随着稀硫酸的不断加入,稀硫酸过量(如 b 点),金属被完全反应,生成氢气的质量由____的质量决定,此时上述三种金属产生氢气的质量由大到小的关系为_________。
特别提醒
此时反应后所得溶液的质量由生成氢气的质量决定。生成氢气的质量越大,所得溶液的质量越_____,故所得溶液的质量由大小的关系为_________。
③通过图3_____(填“能”或“不能”)判断出镁、铁、锌的金属活动性顺序。
【强化训练4】小刚与小红分别做相同质量的不同金属与同质量、同质量分数的稀H2SO4反应的实验,实验结束后,分别交上的实验报告,并绘制出金属Zn、Fe分别与稀H2SO4反应放出H2的函数图像(如图所示)。两个图像中存在有错误的图像是 ,判断错误的理由是 ,图像不同的原因是 。由该实验可以得到的结论:①金属与酸反应的速率与有关。②金属与酸反应中若生成盐中金属价态相同,则生成的氢气量与有关。
【强化训练5】为了测定假黄金(铜锌合金)中铜的质量分数,向盛有30 g假黄金粉末样品的烧杯中逐渐加入稀硫酸直至过量,反应生成氢气的质量与加入稀硫酸的质量的关系如图所示(反应生成的另一种物质已全溶于水)。请回答下列问题。
(1)A点时烧杯内的固体成分为 (填化学式)。
(2)B点时烧杯内硫酸锌的质量。
(3)假黄金样品中铜的质量分数(计算结果精确到0.1%)。
【强化训练6】欲测定Cu—Zn合金及Cu—Ag合金中铜的质量分数,实验室只提供一瓶未标明质量分数的稀硫酸和必要的仪器。
(1)你认为能测出铜的质量分数的是__________合金。
(2)取该合金的粉末26 g加入该硫酸充分反应,所加稀硫酸与生成气体的质量关系如图所示。
①生成气体的质量为__________g。
②请计算该合金中铜的质量分数。
【题型4】金属与酸反应的有关计算
【典例】将4.8 g镁、锌两种金属的混合物加入盛有50 g稀硫酸的烧杯中,二者恰好完全反应,将反应后的溶液蒸发、干燥,得到固体19.2 g。反应中生成氢气的质量为( )
A. 0.3 g B. 0.2 g C. 0.1 g D. 0.4 g
【强化训练1】如图所示,托盘天平两端的烧杯中分别盛有等质量和质量分数的稀硫酸,调整天平平衡后,同时向天平两端的烧杯中分别加入等质量的锌粒和铁粒。以下情况不可能出现的是( )
A.反应时天平指针先向右偏转
B.反应结束后天平指针居中
C.反应结束后天平指针偏左
D.反应结束后天平指针偏右
【强化训练2】实验室有部分被氧化的镁条8.0 g,与300.0 g溶质质量分数为7.3%的稀盐酸恰好完全反应,该镁条中镁元素的质量为( )
A.7.8 g B.7.2 g C.6.0 g D.2.4 g
【强化训练3】取一定量铜粉、铁粉的混合物,加入过量稀硫酸,完全反应(酸溶)后过滤,将滤渣洗净、烘干后,再在足量氧气中充分灼烧,固体的质量与各步实验的时间关系如图所示。
(1)ab段发生反应的化学方程式为: 。
(2)原粉状混合物中铁粉的质量为 g。
(3)m= 。
【强化训练4】金属材料广泛应用于生产生活中。含有锌粉6.5 g、铁粉5.6 g、铜粉3.2 g、铝粉1.8 g的混合物与一定质量的稀硫酸充分反应,反应停止后,有6 g固体剩余。则生成氢气的质量为 g。
【强化训练5】镁、锌、铁三种金属各30g,分别与足量稀盐酸反应,生成氢气的质量各是多少(计算结果保留一位小数)?
【题型5】金属与金属化合物溶液反应
【典例】北宋沈括在《梦溪笔谈》中记载:“信州铅山有苦泉,流以为涧,挹其水熬之则成胆矾(硫酸铜晶体),烹胆矾则成铜,熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”,下列叙述错误的是( )
A.“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”发生反应是2Fe+3CuSO4=Fe2(SO4)3+3Cu
B.胆矾可用于配制波尔多液
C.“烹胆矾则成铜”是化学变化
D.“信州铅山有苦泉,流以为涧”中的苦泉是混合物
【强化训练1】不法分子常用“假黄金”(铜锌合金)蒙骗人们,下列不可用于鉴别真假金元宝的是( )
A.滴加稀盐酸
B.在火焰上灼烧
C.滴加硫酸铜溶液
D.看颜色
【强化训练2】下列关于金属性质的描述正确的是( )
A.可以在铁桶中配制硫酸铜溶液
B.铁在氧气中燃烧生成黑色的氧化铁
C.“真金不怕火炼”说明黄金的化学性质非常稳定
D.生铁和钢都是铁合金,但钢的含碳量比生铁的高
【强化训练3】美在化学——制作一幅金属画。
(1)方法一:雕刻。用钢刀在铜片上直接雕刻图案,该操作体现出钢刀的硬度比铜片 (填“大”或“小”)。
(2)方法二:蚀刻。在铁片贴上已镂空好图案的不干胶防水纸,将稀盐酸滴在图案上与铁片作用,请写出发生反应的化学方程式 ,所属基本反应类型是 。
(3)制作金属画不仅可以用酸蚀刻,还可覆盖一层物质制画。下列物质组合能完成金属画的是 (填字母)。
A.铝片—稀盐酸
B.铜片—硝酸银溶液
C.铁片—硫酸锌溶液
【强化训练4】《梦溪笔谈》卷二十五记载“熬胆矾①铁釜②,久之亦化为铜③。”
【强化训练5】金属与人类的生活密切相关。回答下列有关金属性质的问题:
(1)铝较为活泼,为什么铝制品却很耐腐蚀?
(2)现将过量的锌粉加入到AgNO3和Mg(NO3)2的混合溶液中,充分反应后,过滤。过滤后留在滤纸上的固体是什么?请写出有关反应的化学方程式。
【题型6】金属与金属化合物溶液反应滤液、滤渣的判断
【典例】向CuSO4溶液中加入一定质量的铝粉,完全反应后过滤,得滤渣和蓝色滤液。下列说法正确的是( )
A.向滤渣中滴加稀盐酸,无气泡产生
B.滤渣中一定有Cu,可能有Al
C.滤液中只有Al2(SO4)3
D.滤液中只有CuSO4
【强化训练1】将一定质量的锌粉放入硝酸亚铁和硝酸银的混合溶液中,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液。下列说法中正确的是( )
A.若滤液呈浅绿色,则滤渣中只含有银
B.若滤渣中加稀盐酸有气泡产生,则滤液中一定含有两种溶质
C.若滤液为无色,则滤液中一定含有硝酸锌,可能含有硝酸银
D.将所得滤渣洗涤、干燥后称量,质量可能与所加锌粉的质量相等
【强化训练2】广西壮族自治区博物馆展厅中陈列了一件出土于百色市西林县西汉时期的“鎏金铜面具”,形呈人面,睁眼、鼓鼻、闭口,不仅栩栩如生,更有着独特的形状和细腻的工艺。
(1)青铜器“鎏金铜面具”属于金属材料中的 。(选填“纯金属”或“合金”)
(2)《周礼 考工记》中记载了铸造各类青铜器的配方。铜和青铜的相关性质见上表,推断铜冶炼过程中熔入锡的作用有 。
(3)晋葛洪《抱朴子内篇 黄白》中也有“以曾青涂铁,铁赤色如铜”的记载,即将曾青(胆矾溶液)涂在铁的表面即可得到铜,写出该反应的化学方程式 ,请解释铁能置换出铜的原因是 。
(4)为了保护青铜器并使其显得更加美观,文物保护工作者对青铜器进行了科学的防护处理,处理后得到含有AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液。若向其中加入一定量的金属Zn,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣,若向滤渣中加入稀盐酸,有气泡产生,则滤渣成分为 。
【强化训练3】我国第四套人民币硬币中含有金属镍(Ni),镍及其化合物能发生下列反应:
①Ni+2HCl═NiCl2+H2↑;
②NiO+2HCl═NiCl2+H2O
③NiO2+4HCl═NiCl2+Cl2↑+2H2O
分析化学方程式,回答以下问题:
(1)金属镍(Ni)与硝酸银溶液反应的化学方程式为 。
(2)反应③中Ni的化合价在反应前后 (填“不变”“升高”或“降低”)。
(3)向混有少量硝酸铜的硝酸银溶液中加入镍粉,当反应完成后过滤,得到滤液和固体。若将滤渣放入稀盐酸没有气泡产生,则滤出的金属一定有 ,滤液中可能存在的离子是 。
【强化训练4】初中化学几种常见物质的转化关系如下图所示(“—”表示两端的物质间能发生化学反应;“→”表示物质间存在转化关系,部分生成物及反应条件已省略)。请回答下列问题:
(1)CuO的颜色是 。
(2)的化学方程式为 。
(3)Cu与溶液反应后,溶液质量 (填“增加”“减少”或“不变”)。
【题型7】金属活动性顺序的应用
【典例】如图为小明为比较甲、乙、丙三种金属的活动性而进行的实验,根据图中现象可得三种金属的活动性顺序为( )
A.乙>甲>丙
B.甲>乙>丙
C.丙>乙>甲
D.丙>甲>乙
【强化训练1】现有甲、乙、丙三种金属,采用将其中一种金属分别放入另外两种金属的硫酸溶液中的方法进行实验,得到三种金属间的转化关系(如图所示)。则三种金属的活动性由强到弱的顺序是( )
A.乙>甲>丙
B.乙>丙>甲
C.丙>甲>乙
D.丙>乙>甲
【强化训练2】阅读以下材料,完成下面小题。
化学社团同学将铁丝折成“爱”“我”“中”“华”造型,放在垫有宣纸的培养皿中,再加入硫酸铜溶液,一段时间后铁丝表面变成红色。
有关该实验的说法正确的是( )
A.铁的金属活动性比铜强
B.培养皿中溶液颜色无变化
C.不能用铝丝代替铁丝
D.该反应属于复分解反应
【强化训练3】平昌冬奥会闭幕式上,“2022,相约北京”文艺表演蕴含了丰富的中国文化,展现了新时代中国形象。熊猫木偶如图所示,用铝合金管材和碳纤维条做框架,配合LED灯制作而成。
(1)熊猫木偶展现了“中国智慧”,制作熊猫木偶框架的铝合金管材属于 材料(填“金属”或“非金属”);
(2)LED灯中常用铜丝作为导线,说明铜具有 (填“导电性”或“导热性”);
(3)铝合金中主要含Al、Cu、Mg三种金属,根据所学知识Al、Cu、Mg的活动性由强到弱的顺序是 ,为验证三种金属的活动性强弱,可选用MgCl2溶液、Al、CuCl2溶液,写出发生反应的化学方程式 ;
(4)向硝酸铜溶液中加入锌粉和镁粉的混合物Ag,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液。若滤液呈蓝色,则滤渣中一定含有 ,若滤渣质量大于Ag,则滤液中可能含有的金属离子组合有 种情况。
【强化训练4】某校进行了一节别开生面的复习课“机不可失——金属的奇妙之旅”,课上同学们做了如图所示流程的实验,从废旧手机的某些零部件中回收金属银。
(1)步骤Ⅰ和步骤Ⅱ都涉及的实验操作是 。
(2)步骤Ⅰ中加入足量稀硫酸的目的是 。
(3)步骤Ⅱ中加入适量AgNO3溶液后发生反应的化学方程式为 。
(4)步骤Ⅰ和步骤Ⅱ中都发生了 (填基本反应类型)反应。
(5)要确定铜、银、铝三种金属的活动性顺序,只需选用一种试剂就能达到目的,该试剂可以是 (填字母)。
A.硫酸铝溶液
B.硝酸银溶液
C.硫酸铜溶液
【强化训练5】铁和铜是生活中最常见的两种金属。某同学设计了如图所示的流程分离铁粉和铜粉,请回答下列问题。
(1)操作1的名称为 ,该操作要用到的玻璃仪器有烧杯、 。
(2)溶液A中一定有 ,固体B加稀盐酸产生气体的化学方程式为: 。
(3)铁粉与硫酸铜溶液反应的化学方程式为: 。
(4)若不加稀盐酸也可实现铜粉和铁粉的分离,则对前一步实验的建议是 。
(5)若要利用铁和铜的物理性质将其分离,你提出的实验方案是 。
【题型8】探究金属活动性顺序
【典例】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 C.稀盐酸
【强化训练1】下列验证Fe、Cu、Ag三种金属活动性顺序,所选的试剂错误的是( )
A.Fe、CuSO4、Ag
B.FeSO4、Cu、Ag
C.FeSO4、Cu、AgNO3
D.Fe、Cu、HCl、AgNO3
【强化训练2】小明为验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性强弱,下列方法可行的是( )
A.将Fe、Cu、Ag分别放入稀硫酸
B.将Fe放入稀硫酸、Cu放入AgNO3溶液
C.将Cu、Ag分别放入FeSO4溶液
D.将Cu分别放入FeCl2、AgNO3溶液
【强化训练3】云南金属资源丰富,以“金属王国”而闻名。
(1)云南山区多有雷雨天气,防雷击要远离金属制品,因为金属具有 。
(2)工业上常用赤铁矿冶炼生铁,其化学原理是 (化学方程式表示)。
(3)相传战国时期,蜀军发现云南巧家县有一口哑泉,含有大量铜的化合物(如硫酸铜),为了防止人误食中毒,可以用纯铁制品放入井水中检验,若现象为 ,表示井水中含有硫酸铜,该反应属于化学基本反应类型的 。
(4)要验证Mg、Zn、Cu的金属活动性顺序,只使用下列选项给出的药品,不能达到目的的是 (填序号)。
A.Mg、Zn、Cu、稀盐酸
B.Mg、Cu、ZnSO4溶液
C.Zn、Cu、MgSO4溶液
D.Mg、ZnSO4溶液、CuSO4溶液
(5)在硝酸铜、硝酸锌的混合溶液中加入一定量的镁粉,充分反应后过滤。下列说法正确的是 (填序号)。
A.若滤液为无色,则滤渣中一定有铜,可能有镁和锌
B.若滤液为蓝色,则滤液中一定有Cu2+、Mg2+,可能有Zn2+
C.若往滤渣中加入稀盐酸有气泡产生,则滤液中一定有Mg2+、Zn2+,可能有Cu2+
(6)某铁合金含Mg、Zn、Cu中的一种或几种,现向5.6 g该合金中加入足量稀盐酸,生成0.2 gH2,则该合金的金属组合可能有 种。
【强化训练4】2022年6月17日航母“福建舰”正式下水开展系泊试验和航行试验,根据题意回答下列问题。
(1)航母飞行甲板使用的钢板表面镀有镍、铬、钛、铁、铜等金属,相关金属信息如图所示:
镍、铬属于不同元素的本质原因是 ,钛的相对原子质量为 ;铁原子失去最外层电子形成的微粒为 (填化学符号)。
(2)资料显示:镍与盐酸或稀硫酸反应,生成可溶于水的正二价镍化合物,并放出氢气。实验小组为探究Ni、Fe、Cu的三种金属活动性顺序,展开了如下探究活动:同温下,取大小、厚度相同的这三种金属薄片,用砂纸打磨后,分别投入等体积、等浓度的足量稀盐酸中,观察现象:
由此判断Ni、Fe、Cu三种金属活动性由强至弱的顺序是: 。
为了进一步验证金属镍的活动性,张同学将打磨光亮的镍片浸没在硫酸铜溶液中。请写出可能发生的化学反应方程式: 。
(3)铬是一种重要的元素,它具有多种价态,其中+6和+3价态最为常见,其化学性质与金属铝类似,请你预测金属铬具有的化学性质: 。(填字母)
A.铬与氧气反应生成Cr2O3
B.铬粉放入硫酸铜溶液后会生成CrSO4
C.铬片能慢慢溶于稀盐酸,表面有气泡产生
D.铬片放入氯化镁溶液有固体析出
【强化训练5】在探究铁、铜、锌、银的金属活动性顺序时,某小组做了如下三个实验:(所用金属的形状与大小和稀盐酸的用量均相同)
(1)在完成实验之前要将各金属片用砂纸打磨的目的________________________________________。
(2)实验Ⅰ反应的化学方程式是______________________________,反应类型为 ____________________。
(3)一段时间后,可观察到实验Ⅱ现象是______________________________。
(4)甲同学认为:通过实验Ⅰ和Ⅲ可比较出锌和铁金属活动性强弱。你认为他依据的实验现象是____________________。
(5)乙和丙两位同学认为上述三个实验不能够得出四种金属活动性顺序,原因是____________________;并在上述实验的基础上,补充了一个实验(如图所示),实现了探究目的。他们的实验:X是金属____________________,Y是__________溶液。
【题型9】金属性质的综合
【典例】下列实验方案能达到实验目的的是( )
选项 实验目的 实验方案
A 除去铝粉中的少量铁粉 加入少量稀硫酸,过滤
B 鉴别铁粉和木炭粉 加入过量稀盐酸
C 除去硝酸铜溶液中的少量硝酸银 加入过量的铁粉
D 验证镁、铁、铜的金属活动性顺序 分别将铁片、铜片插入氯化镁溶液中
A.选项A B.选项B C.选项C D.选项D
【强化训练1】我国传统文化是中华民族的“文化基因”。下列说法正确的是( )
A.《华阳国志》记载“取井火煮之,一斛水得五斗盐”。该过程涉及蒸发结晶
B.《天工开物》记载“凡石灰,经火焚炼为用”。指煅烧石灰石可生成熟石灰
C.《吕氏春秋》记载“金柔锡柔,合两柔则为刚”。描述的是合金的熔点降低
D.《梦溪笔谈》记载“以磁石磨针锋,则能指南”。“磁石”主要成分是氧化铁
【强化训练2】用思维导图对常温或点燃条件下能与物质M发生反应的物质进行归纳整理,如图,则M可能是( )
A.碳 B.铁 C.氧化铜 D.碳酸钙
【强化训练3】国家非物质文化遗产“章丘铁锅”表面光滑如镜,炒菜不粘锅。制作时经过了冷锻、热锻等十二道工序,上万次捶打。兴趣小组以“章丘铁锅”为主题进行项目式学习。
任务一:认识铁料的来源
(1)自然界中的铁。因为铁的化学性质 ,所以自然界中的铁元素大多以 形式存在。
(2)炼铁。工业炼铁常用热还原法。一氧化碳在高温条件下还原氧化铁的化学方程式是 。
任务二:认识铁锅的制作
(3)裁料。在钢板上划线,沿线切出锅胚。传统工艺常用一种蓝色溶液划线,划线处会出现红色物质,该蓝色溶液可能是 (写一种物质)溶液。
(4)锻打。铁锅胚锻打成型,是利用铁具有 (性质)。
(5)淬火。将锻打好的铁锅加热,然后伸入到冷水中,铁在高温下与水蒸气反应生成一层致密的四氧化三铁,铁锅的硬度和耐磨性会显著增强,另外还生成一种气体单质。该反应的化学方程式是 。
(6)防锈。在制好的铁锅表面涂一层油防止锈蚀,其原理是 。
【强化训练4】青铜铸文明,文脉传千秋。四千多年前,华夏民族就能够冶炼青铜合金。
(1)《周礼考工记》中记载了春秋时期的六种青铜合金,其中两种的性质如表。
它们在古代分别用于制作礼器和兵器。用“戈戟之齐”制作兵器,利用的物理性质是 。
(2)赤铜矿中Cu2O的质量分数为72%,炼铜时发生反应Cu2O+CO2Cu+CO2,理论上1吨赤铜矿能冶炼出 吨铜。
(3)一些古老的铜器“纯青如铺翠、而莹如玉”。在自然环境中,铜器受腐蚀生成“无害锈”,不仅增加美观度还有一定的保护作用。在氯离子、氧气和潮湿环境的影响下,“无害锈”也会转化为质地疏松易脱落的“有害锈”,加快铜器腐蚀。
①根据组成预测, 和Cu2(OH)3Cl都能溶于盐酸,生成 (填化学式)溶液。
②某小组刮取少量铜器表面锈蚀物于试管中,加入足量稀盐酸,锈蚀物溶解得到蓝色溶液,并有气泡冒出,再向试管中滴加几滴硝酸银溶液,出现白色浑浊。
反思与评价:锈蚀物中含“无害锈”,依据是 ;不能确定是否含“有害锈”,理由是 。(查阅资料:Ag2CO3、AgCl均为白色固体且不溶于水)
③考古学家从海底打捞出青铜文物后,立即用蒸馏水清洗,主要目的是 。埋藏在海底的青铜文物历经多年仍保存相对完好,原因是: 。
【强化训练5】同学们在探究金属的物理性质和某些化学性质时,有如下操作:
(1)图A实验的目的是 。
(2)图C中发生反应的化学方程式为 ,若要比较铝、铜、银三种金属的活动性强弱,在图B和图C的基础上,还需补充的实验是 (写出操作方法)。
(3)图D中先向甲中加入过量稀硫酸,充分反应,甲中观察到的实验现象是 ,反应停止后打开K,甲中溶液全部进入乙中,依据乙中铜片没有发生变化的现象,可得出的结论为 。
【强化训练6】阅读科普短文,回答下列问题。
钠是一种银白色金属,质软,密度为0.97g/cm3,熔点为97.8℃,金属钠的性质很活泼,能与许多物质发生化学反应。钠曝露在空气中,与氧气反应生成氧化钠(Na2O),钠在空气中燃烧,生成淡黄色的过氧化钠(Na2O2)。钠和钾形成的合金常温下呈液态,可用作中子反应堆的热交换剂。钠具有强还原性,可以在高温条件下与四氯化锆(ZrCl4)反应生成氯化钠和锆(Zr)。
(1)写出钠的一条物理性质: ,钠在空气中燃烧的化学方程式为 。
(2)钠和钾形成的合金的熔点 (选填“高于”“低于”或“无法判断”)金属钠的熔点。
(3)写出钠在高温条件下与四氯化锆反应的化学方程式: 。
【题型10】铝与氧气的反应
【典例】老师告诉同学们铝合金密度小、硬度大、耐腐蚀。请你思考铝制品具有很好的抗腐蚀性的原因是( )
A.铝的密度比较小
B. 铝的硬度比较大
C.铝在常温下与氧气不发生反应
D. 铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜
【强化训练1】2023年2月10日,神舟十五号航天员费仗龙、邓清明和张陆密切协同,圆满完成出舱活动全部任务,神舟十五号的飞船和火箭的主要结构用到了大量的金属材料,下列关于金属材料说法正确的是( )
A.黄铜片(铜锌合金)的硬度比纯铜片小
B.钢的含碳量比生铁高
C.铝比铁活泼,故铝制品比铁制品更容易被腐蚀
D.金属材料包括纯金属和合金
【强化训练2】认真阅读下列信息,回答有关问题。
2023年1月1日,中国东方航空全球首架C919大型客机测试飞行。客机的制造过程中用到了大量金属材料。实验表明,大多数金属都能与氧气发生反应,但反应的难易和剧烈程度是不同的。例如,镁、铝等在常温下就能与氧气反应。铝在空气中与氧气反应,其表面生成一层致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝进一步氧化,因此,铝具有很好的抗腐蚀性能。铁、铜等在常温下几乎不与氧气反应,但在高温时能与氧气反应。“真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不与氧气反应。
(1)“真金不怕火炼”描述的是金的 性质(填“物理”或“化学”)。
(2)请用反应的文字表达式说明通常铝制品很耐腐蚀的原因 。
【强化训练3】2022年北京冬奥会完美传递了“科技奥运,绿色奥运”的理念,向世人传递中国智慧。
(1)我国发行了一套冬奥会铜合金纪念币,每套该纪念币含冰上运动项目与雪上运动项目纪念币各 1枚,其使用的材料是黄铜,黄铜和纯铜相互刻画,表面没有划痕的是__________________________________。
(2)北京冬奥会向全世界传递了绿色奥运的理念,例如火种灯的灯体使用环保材料再生铝合金,耐 800 ℃以上高温。铝合金中的铝虽然化学性质活泼,但抗腐蚀性能却很好,原因是_________________(用化学方程式表示)。
【题型11】金属与氧气反应综合
【典例】关于下列实验现象,描述错误的是( )
A.铜粉在空气中加热,黑色粉末变红色
B.镁条在空气中剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体
C.铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体
D.氢气在空气中燃烧,发出淡蓝色火焰,放出大量的热
【强化训练1】下列关于金属与氧气反应的说法中,正确的是( )
A.红热的铁丝在空气中能燃烧
B.各种金属在常温下都能与氧气反应
C.根据金属与氧气反应的难易程度,可以初步比较一些金属的活动性
D.在较高温度下能与氧气反应的金属,在常温下也能与氧气反应
【强化训练2】火锅是中国独创的美食,历史悠久,老少皆宜。如图是人们常用的一种铜火锅,里面用木炭加热。关于铜火锅的使用,请结合物质的相关性质,回答下列问题:
(1)生活中木炭常作燃料,是因为其具有 。
(2)铜火锅不会因为加热熔化,是因为铜的 。用铜火锅煮熟食物主要是利用铜的 。
(3)长时间使用后,铜火锅烟囱部分会变黑,擦拭无法完全除去黑色物质,请用化学知识解释原因 。
【强化训练3】金属在国防科技、工农业生产及生活中都有着非常广泛的应用,请回答下列问题。
(1)镁被称为“国防金属”,镁粉可用于制造照明弹、燃烧弹,这是因为______________________。
(2)铝合金制造的高铁车体具有能抗击强大气流的冲击和耐受雨雪侵蚀等特点。铝具有很好的抗腐蚀性能的原因是_____________________________。
(3)黄铜(铜锌合金)外观酷似黄金,可通过加热法辨别真假黄金,依据的原理是__________________(用化学方程式表示)。人教版(2024)九年级下册 第八单元 金属和金属材料课题2 金属的化学性质 强化训练(参考答案)
【题型1】置换反应及其应用
【典例】下列反应中,属于置换反应的是( )
A.CuO+CO Cu+CO2
B.3Fe+2O2 Fe3O4
C.Cu+2AgNO3═2Ag+Cu(NO3)2
D.CaCO3 CaO+CO2↑
【答案】C
【解析】A项,该反应的反应物均是化合物,不属于置换反应;B项,该反应符合“多变一”的特征,属于化合反应;C项,该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应,属于置换反应;D项,该反应符合“一变多”的特征,属于分解反应。
【强化训练1】下列关于置换反应的说法正确的是( )
A.置换反应一定有单质生成
B.有单质和化合物生成的反应一定是置换反应
C.置换反应不会生成化合物
D.有单质和化合物参加的反应一定是置换反应
【答案】A
【解析】置换反应是指一种单质和一种化合物反应,生成另一种单质与另一种化合物的反应。由概念可知,一定会有单质和化合物生成,A正确,C错误;只说有单质和化合物生成、或只说有单质和化合物参加,都不完整,故B、D两项错误。故选A。
【强化训练2】芯片是电脑、手机等电子产品的核心部件,芯片的主要成分是纯度极高的硅,其运算速率与硅的纯度有关。
(1)硅与金刚石结构相似,则硅是由 (填微粒名称)构成的。
(2)图为硅原子结构示意图及元素信息。
①图中n= ,硅属于 (填“金属”或者“非金属”)元素。图中“+14”中14的含义是 。
②硅酸钠(Na2SiO3)其水溶液俗称水玻璃。在高温下,硅酸钠溶液吸热水分蒸发,发生分解反应释放出SiO2(不可燃固体),可以用作木材防火剂。请简述其防火的原理 。
(3)制硅的主要化学方程式有①2C+SiO22CO↑+Si(得到粗硅);②Si+2Cl2SiCl4;③2H2+SiCl4Si+4HCl。其中属于置换反应的是 (填序号)。
【答案】(1)硅原子;(2)①4;非金属;硅原子的质子数为14(或者硅原子的核电荷数为14);②硅酸钠溶液吸热,使可燃物温度降低至着火点以下(或者反应生成的SiO2附着在可燃物表面,隔绝氧气等其他合理答案);(3)①③。
【解析】(1)硅与金刚石结构相似,则硅是由硅原子构成的;(2)①原子中,核电荷数=核外电子数,因此图中n=14﹣2﹣8=4;硅字带有“石”字旁,属于非金属元素。图中“+14”中14的含义是硅原子的质子数为14或者硅原子的核电荷数为14;②硅酸钠溶液吸热,使可燃物温度降低至着火点以下或者反应生成的SiO2附着在可燃物表面,隔绝氧气,因此硅酸钠可以用作木材防火剂;(3)单质与化合物起反应生成新的单质和新的化合物,该反应为置换反应,所以①2C+SiO22CO↑+Si(得到粗硅);②Si+2Cl2SiCl4;③2H2+SiCl4Si+4HCl三个反应中,其中属于置换反应的是①③。
【强化训练3】写出下列化学反应的基本反应类型。
(1)2H2+O22H2O
(2)C+2CuO2Cu+CO2↑
(3)CaCO3CaO+CO2↑
(4)3H2+WO3W+3H2O
【答案】
(1)化合反应 (2)置换反应 (3)分解反应 (4)置换反应
【题型2】金属和稀盐酸、稀硫酸反应
【典例】中国古代文献记载了丰富的化学知识。下列说法错误的是( )
A.《周易》记载“泽中有火”,是指甲烷气体在池沼水面上起火的现象
B.《为侯景叛移梁朝文》记载“抽薪止沸,翦草除根”,蕴含着灭火的原理
C.《神农本草经》记载“水银…熔化(加热)还复为丹”,其中水银指金属汞
D.《本草纲目拾遗》记载“强水性最烈,能蚀五金(金银铜铅铁)”,强水为盐酸
【答案】D
【解析】湖泊池沼中腐烂的植物能产生沼气,沼气的主要成分是甲烷,甲烷具有可燃性,则《周易》记载“泽中有火”,是指甲烷气体在池沼水面上起火的现象,故A正确;《为侯景叛移梁朝文》记载“抽薪止沸,翦草除根”,蕴含着灭火的原理,其灭火原理是隔离可燃物,故B正确;《神农本草经》记载“水银…熔化(加热)还复为丹”,其中水银是金属汞的俗称,故C正确;《本草纲目拾遗》记载“强水性最烈,能蚀五金(金银铜铅铁)”,根据金属活动性顺序可知,金、银、铜的金属活动性排在氢之后,则金、银、铜均不能与盐酸反应,则该强水不是盐酸,故D错误。
【强化训练1】向装有等量的同种盐酸的四支试管中,分别随机加入相同规格的Mg、Fe、Cu、Ag片,甲和丙均有气泡产生,且丙更剧烈,乙和丁无明显现象(如图)。则甲中放置的是( )
A. Mg B. Fe
【答案】B
【解析】 Mg、Fe、Cu、Ag 四种金属中, Mg和Fe 在金属活动性顺序中均位于氢前,能与稀盐酸反应生成氢气,且Mg比Fe活泼,反应更剧烈;Cu、Ag位于氢后,加入试管后无明显现象。由题意可知,丙产生气泡更剧烈,则丙中放置的是 Mg,甲中放置的是 Fe。故选B。
【强化训练2】下列有关实验现象的描述,正确的是( )
A.碳粉还原氧化铜,红色固体变成黑色
B.碳在氧气中燃烧,发出白光,生成二氧化碳气体
C.铁粉放入足量稀盐酸中,有气泡产生,溶液由无色变成黄色
D.硫在空气中燃烧,发出淡蓝色火焰,生成有刺激性气味的气体
【答案】D
【解析】碳能和黑色的氧化铜反应生成红色的铜和二氧化碳,则固体由黑色变红色,故A错误;描述实验现象时,不能出现生成物名称,故B错误;铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,溶液中含有亚铁离子时为浅绿色,则现象为有气泡产生,溶液由无色变成浅绿色,而不是红色,故C错误;硫在空气中燃烧,发出明亮的淡蓝色火焰,生成有刺激性气味的气体,故D正确。
【强化训练3】黄铜(铜锌合金)、生铁是两种常见的合金。
(1)将黄铜放入足量的稀盐酸中,主要现象是 ,发生反应的化学方程式为 ,最后残留的固体主要是 。
(2)将生铁放入足量的稀盐酸中,发生反应的化学方程式为 ,最后残留的固体主要是 。
【答案】
(1)有气泡产生 Zn+2HClZnCl2+H2↑ 铜
(2)Fe+2HClFeCl2+H2↑ 碳
【强化训练4】写出下列反应的化学方程式,并注明反应类型(CO与Fe3O4的反应除外)。
【答案】
C+O2CO2(化合反应)或C+2CuO2Cu+CO2↑(置换反应)
C+CO22CO(化合反应)
3Fe+2O2Fe3O4(化合反应)
4CO+Fe3O43Fe+4CO2
Fe+H SO ==FeSO +H ↑(置换反应)或Fe+CuSO FeSO +Cu(置换反应)
Fe+2HCl==FeCl +H ↑(置换反应)或Fe+CuCl FeCl +Cu(置换反应)
(或其他合理答案)
【题型3】金属和酸反应的图像分析
【典例】等质量的X、Y两种金属分别和足量的等体积、等浓度的盐酸反应,产生气体的质量与时间的关系如图2所示。下列说法中不正确的是( )
A.t1时,产生气体的质量:X>Y
B.t2时,消耗金属的质量:X>Y
C.t3时,消耗金属的质量:X=Y
D.t3时,消耗盐酸的质量:X=Y
【答案】D
【解析】观察分析图像信息可知,t1时产生气体的质量关系X>Y,A正确; t2时X反应结束,Y正在进行,因此此时消耗金属的质量X>Y,到了t3时,消耗金属的质量X=Y,反应结束,金属完全反应,B、C均正确;等质量的金属产生的氢气不相等,因此消耗的盐酸质量也不相等,应该X>Y,D错误。故选D。
【强化训练1】将等质量的锌片和铁片(均已打磨)分别与足量的等质量、等浓度的稀硫酸充分反应,产生氢气的质量(m)与时间(t)的关系图正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【强化训练2】等质量的镁、铁两种金属分别与足量的盐酸反应,产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 甲表示镁与盐酸反应
B.t1 s时,镁消耗的盐酸质量多
C.t2 s时,镁、铁与盐酸都恰好完全反应
D.t3 s时,参加反应的镁的质量是24 g
【答案】C
【强化训练3】向等质量的镁、铁、锌中分别滴入足量、等浓度的稀硫酸。生成氢气的质量与加入稀硫酸的质量关系如图所示。
第1步:明确横纵坐标信息。
第2步:明确不同阶段产生氢气的质量关系。
①刚开始反应时,稀硫酸量不足(如a点),生成氢气的质量由____的质量决定,此时上述三种金属产生氢气的质量大小关系为_____。
特别提醒
此时反应后所得溶液质量的大小由消耗金属的质量决定,消耗金属的质量越大、反应后所得溶液的质量越__ (填“大”或“小”,后同),故所得溶液的质量由大到小的关系为_______。
②随着稀硫酸的不断加入,稀硫酸过量(如 b 点),金属被完全反应,生成氢气的质量由____的质量决定,此时上述三种金属产生氢气的质量由大到小的关系为_________。
特别提醒
此时反应后所得溶液的质量由生成氢气的质量决定。生成氢气的质量越大,所得溶液的质量越_____,故所得溶液的质量由大小的关系为_________。
③通过图3_____(填“能”或“不能”)判断出镁、铁、锌的金属活动性顺序。
【答案】第2步:①稀硫酸 Mg=Zn=Fe 大 ZnSO >FeSO >MgSO ②金属 Mg>Fe>Zn 小 ZnSO >FeSO >MgSO ③不能
【强化训练4】小刚与小红分别做相同质量的不同金属与同质量、同质量分数的稀H2SO4反应的实验,实验结束后,分别交上的实验报告,并绘制出金属Zn、Fe分别与稀H2SO4反应放出H2的函数图像(如图所示)。两个图像中存在有错误的图像是 ,判断错误的理由是 ,图像不同的原因是 。由该实验可以得到的结论:①金属与酸反应的速率与有关。②金属与酸反应中若生成盐中金属价态相同,则生成的氢气量与有关。
【答案】小红;Zn的反应速率较Fe快,因此图像象中Fe与Zn标反了;小刚取的金属量较少,金属完全反应,而小红取的酸量较少,酸完全反应。
【解析】两个图像中存在有错误的是小红的图像,判断错误的理由是Zn的反应速率较Fe快,因此图像中Fe与Zn标反了;图像不同的原因是:小刚取的金属量较少,金属完全反应,而小红取的酸量较少,酸完全反应。
【强化训练5】为了测定假黄金(铜锌合金)中铜的质量分数,向盛有30 g假黄金粉末样品的烧杯中逐渐加入稀硫酸直至过量,反应生成氢气的质量与加入稀硫酸的质量的关系如图所示(反应生成的另一种物质已全溶于水)。请回答下列问题。
(1)A点时烧杯内的固体成分为 (填化学式)。
(2)B点时烧杯内硫酸锌的质量。
(3)假黄金样品中铜的质量分数(计算结果精确到0.1%)。
【答案】
(1)Cu、Zn
(2)解:设假黄金中含锌的质量为x,生成的硫酸锌的质量为y。
Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑
65 161 2
x y 0.2 g
= x=6.5 g
= y=16.1 g
答:B点时烧杯内硫酸锌的质量为16.1 g;
(3)解:假黄金样品中铜的质量分数为:
×100%=78.3%
答:假黄金样品中铜的质量分数为78.3%。
【强化训练6】欲测定Cu—Zn合金及Cu—Ag合金中铜的质量分数,实验室只提供一瓶未标明质量分数的稀硫酸和必要的仪器。
(1)你认为能测出铜的质量分数的是__________合金。
(2)取该合金的粉末26 g加入该硫酸充分反应,所加稀硫酸与生成气体的质量关系如图所示。
①生成气体的质量为__________g。
②请计算该合金中铜的质量分数。
【答案】(1)Cu—Zn
(2)①0.2 g
②设:合金中锌的质量为x
=
x=6.5 g
合金中铜的质量为:26 g-6.5 g=19.5 g
合金中铜的质量分数=×100%=75%
答:合金中铜的质量分数为75%。
【解析】(1)铜的活动性比氢弱,不与稀硫酸发生反应,锌的活动性比氢强,能与稀硫酸发生反应,因而铜锌合金能根据剩余金属的质量测定出铜的质量分数;而银的活动性比氢弱,也不与稀硫酸发生反应,因而铜银合金不能测定出铜的质量分数。(2)从图像中可知生成氢气的质量为0.2 g;根据产生的氢气的质量可利用化学方程式计算出锌的质量,进而算出铜的质量分数。
【题型4】金属与酸反应的有关计算
【典例】将4.8 g镁、锌两种金属的混合物加入盛有50 g稀硫酸的烧杯中,二者恰好完全反应,将反应后的溶液蒸发、干燥,得到固体19.2 g。反应中生成氢气的质量为( )
A. 0.3 g B. 0.2 g C. 0.1 g D. 0.4 g
【答案】A
【强化训练1】如图所示,托盘天平两端的烧杯中分别盛有等质量和质量分数的稀硫酸,调整天平平衡后,同时向天平两端的烧杯中分别加入等质量的锌粒和铁粒。以下情况不可能出现的是( )
A.反应时天平指针先向右偏转
B.反应结束后天平指针居中
C.反应结束后天平指针偏左
D.反应结束后天平指针偏右
【答案】D
【解析】 锌的金属活动性强于铁,反应开始时左盘烧杯中产生氢气快,故天平指针先向右偏转,A 正确;烧杯内物质增加的质量=加入金属的质量-生成气体的质量,若稀硫酸少量,则左右两烧杯中产生的氢气质量相等,且加入的金属质量也相等,反应结束后天平指针居中,B正确;若稀硫酸过量,设加入锌粒和铁粒的质量为x,产生氢气的质量分别是y、z。
Zn + H SO === ZnSO + H ↑
65 2
x y
y=
Fe + H SO ===FeSO + H ↑
56 2
x z
z=
则左盘烧杯中产生的氢气质量小于右盘烧杯中产生的氢气质量,反应结束后左盘烧杯中物质质量大,天平指针偏左,C正确,D 错误。
【强化训练2】实验室有部分被氧化的镁条8.0 g,与300.0 g溶质质量分数为7.3%的稀盐酸恰好完全反应,该镁条中镁元素的质量为( )
A.7.8 g B.7.2 g C.6.0 g D.2.4 g
【答案】B
【解析】实验室有部分被氧化的镁条8.0 g ,与300.0 g溶质质量分数为7.3%的稀盐酸恰好完全反应,镁和盐酸反应生成氯化镁和氢气,氧化镁和盐酸反应生成氯化镁和水,由反应的化学方程式:Mg+2HCl═MgCl2+H2↑、MgO+2HCl═MgCl2+H2O可知,镁元素全部转化到氯化镁中,而氯化镁中的氯元素全部来自于氯化氢;300.0 g溶质质量分数为7.3%的稀盐酸中氯化氢的质量为:300.0 g×7.3%=21.9 g,其中氯离子的质量为:21.9 g100%=21.3 g,根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类和质量不变,则生成的氯化镁中氯离子的质量为21.3 g,由:Mg~MgCl2~2Cl可知,镁元素的质量为:21.3 g7.2 g。
【强化训练3】取一定量铜粉、铁粉的混合物,加入过量稀硫酸,完全反应(酸溶)后过滤,将滤渣洗净、烘干后,再在足量氧气中充分灼烧,固体的质量与各步实验的时间关系如图所示。
(1)ab段发生反应的化学方程式为: 。
(2)原粉状混合物中铁粉的质量为 g。
(3)m= 。
【答案】
(1)Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑
(2)2.6
(3)2
【强化训练4】金属材料广泛应用于生产生活中。含有锌粉6.5 g、铁粉5.6 g、铜粉3.2 g、铝粉1.8 g的混合物与一定质量的稀硫酸充分反应,反应停止后,有6 g固体剩余。则生成氢气的质量为 g。
【答案】0.5。
【解析】因为Cu的金属活动性在(H)之后,不能与稀硫酸发生置换反应,所以剩余的6克固体里肯定有全部的铜;除了铜外还剩6 g﹣3.2 g=2.8 g固体应该是铁,因为锌和铝的活动性都比铁强,所以酸先与Zn、Al反应。那么就是6.5 g Zn、1.8 g Al、5.6 g﹣2.8 g=2.8 g铁和硫酸完全反应了;设锌与硫酸反应生成氢气质量为x,铁与硫酸反应生成氢气质量为y,铝与硫酸反应生成氢气质量为z,
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
65 2
6.5 g x
x=0.2 g
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
56 2
2.8 g y
y=0.1 g
2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑
54 6
1.8 g z
z=0.2 g
则生成氢气的总质量为:0.2 g+0.1 g+0.2 g=0.5 g
【强化训练5】镁、锌、铁三种金属各30g,分别与足量稀盐酸反应,生成氢气的质量各是多少(计算结果保留一位小数)?
【答案】
Mg~H2 Zn~H2 Fe~ H2
24 2 65 2 56 2
30g x 30g y 30g z
, ,
x=2.5g,y≈0.9g,z≈1.1g
答:生成氢气的质量分别为2.5g、0.9g和1.1g。
【题型5】金属与金属化合物溶液反应
【典例】北宋沈括在《梦溪笔谈》中记载:“信州铅山有苦泉,流以为涧,挹其水熬之则成胆矾(硫酸铜晶体),烹胆矾则成铜,熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”,下列叙述错误的是( )
A.“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”发生反应是2Fe+3CuSO4=Fe2(SO4)3+3Cu
B.胆矾可用于配制波尔多液
C.“烹胆矾则成铜”是化学变化
D.“信州铅山有苦泉,流以为涧”中的苦泉是混合物
【答案】A
【解析】“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”,发生的反应是铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,不会生成硫酸铁,A错误;胆矾是硫酸铜晶体的俗称,和熟石灰均是配制波尔多液的原料,B正确;“烹胆矾则成铜”,发生的反应是铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,有新物质生成,是化学变化,C正确;“信州铅山有苦泉,流以为涧”,苦泉中含有硫酸铜、水等物质,属于混合物,D正确。
【强化训练1】不法分子常用“假黄金”(铜锌合金)蒙骗人们,下列不可用于鉴别真假金元宝的是( )
A.滴加稀盐酸
B.在火焰上灼烧
C.滴加硫酸铜溶液
D.看颜色
【答案】D
【解析】A项,加盐酸后,黄铜中的锌会与盐酸反应生成氢气,金不会与盐酸反应,现象不同,可以鉴别;B项,在火焰上灼烧,铜锌合金中的铜和氧气会生成黑色的氧化铜,而金不会与氧气反应,现象不同,可以鉴别;C项,锌的金属活动性强于铜,所以锌可以和硫酸铜溶液反应生成硫酸锌溶液和铜单质,使溶液颜色发生变化,金不与硫酸铜溶液发生反应,现象不同,可以鉴别;D项,金和铜锌合金的颜色都是金黄色的,现象相同,不能鉴别。
【强化训练2】下列关于金属性质的描述正确的是( )
A.可以在铁桶中配制硫酸铜溶液
B.铁在氧气中燃烧生成黑色的氧化铁
C.“真金不怕火炼”说明黄金的化学性质非常稳定
D.生铁和钢都是铁合金,但钢的含碳量比生铁的高
【答案】C
【解析】铁能与硫酸铜反应,不能在铁桶中配制硫酸铜溶液,A错误;铁在氧气中燃烧生成黑色的四氧化三铁,B错误;“真金不怕火炼”说明黄金的化学性质非常稳定,C正确;生铁和钢都是铁合金,但钢的含碳量比生铁的低,D错误。
【强化训练3】美在化学——制作一幅金属画。
(1)方法一:雕刻。用钢刀在铜片上直接雕刻图案,该操作体现出钢刀的硬度比铜片 (填“大”或“小”)。
(2)方法二:蚀刻。在铁片贴上已镂空好图案的不干胶防水纸,将稀盐酸滴在图案上与铁片作用,请写出发生反应的化学方程式 ,所属基本反应类型是 。
(3)制作金属画不仅可以用酸蚀刻,还可覆盖一层物质制画。下列物质组合能完成金属画的是 (填字母)。
A.铝片—稀盐酸
B.铜片—硝酸银溶液
C.铁片—硫酸锌溶液
【答案】(1)大;(2)Fe+2HCl═FeCl2+H2↑;置换反应;(3)AB。
【解析】(1)用钢刀在铜片上直接雕刻图案,该操作体现出钢刀的硬度比铜片大;(2)铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,反应的化学方程式为Fe+2HCl═FeCl2+H2↑;该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应,属于置换反应;(3)A项,铝和稀盐酸反应生成氯化铝和氢气,是用酸蚀刻,能完成金属画;B项,铜和硝酸银反应生成硝酸铜和银,是覆盖一层物质制画,能完成金属画;C项,铁的金属活动性比锌弱,不能与硫酸锌溶液反应,不能完成金属画。
【强化训练4】《梦溪笔谈》卷二十五记载“熬胆矾①铁釜②,久之亦化为铜③。”
【答案】(1)< (2)解:设所得溶液中溶质硫酸亚铁的质量为x,
Fe+CuSO4═Cu+FeSO4 减轻质量
56 64 152 8
X (100 g﹣99.2 g)
x=15.2 g
则充分反应后,所得溶液中溶质的质量分数为100%≈15.3%,
答:充分反应后,所得溶液中溶质的质量分数15.3%。
【解析】(1)铁能与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,说明两种金属的金属活动性:Cu<Fe。
【强化训练5】金属与人类的生活密切相关。回答下列有关金属性质的问题:
(1)铝较为活泼,为什么铝制品却很耐腐蚀?
(2)现将过量的锌粉加入到AgNO3和Mg(NO3)2的混合溶液中,充分反应后,过滤。过滤后留在滤纸上的固体是什么?请写出有关反应的化学方程式。
【答案】(1)铝与氧气反应,其表面生成致密的氧化铝薄膜 (2)固体是银和锌 Zn+2AgNO3===Zn(NO3)2+2Ag
【解析】(1)铝能和氧气反应生成致密的氧化铝保护膜,阻止反应的进行。(2)根据金属活动性Mg>Zn>Ag,金属活动性强的金属能将金属活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来,可以判断出锌不能与硝酸镁反应,故过滤后滤液中的溶质含有原混合液中的Mg(NO3)2;过量的锌与硝酸银反应生成银和硝酸锌,反应生成了Zn(NO3)2,故过滤后滤液中溶质有Mg(NO3)2、Zn(NO3)2,过滤后滤渣有置换出来的Ag以及剩余的Zn。
【题型6】金属与金属化合物溶液反应滤液、滤渣的判断
【典例】向CuSO4溶液中加入一定质量的铝粉,完全反应后过滤,得滤渣和蓝色滤液。下列说法正确的是( )
A.向滤渣中滴加稀盐酸,无气泡产生
B.滤渣中一定有Cu,可能有Al
C.滤液中只有Al2(SO4)3
D.滤液中只有CuSO4
【答案】A
【解析】由于滤液是蓝色的,说明铝粉量不足,不能使硫酸铜溶液完全反应,故向滤渣中滴加稀盐酸,无气泡产生,所以A正确;滤渣中一定只有铜,没有铝,故选项B错误;滤液中有生成的硫酸铝还有未反应完的硫酸铜,故选项C和D均错误。
【强化训练1】将一定质量的锌粉放入硝酸亚铁和硝酸银的混合溶液中,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液。下列说法中正确的是( )
A.若滤液呈浅绿色,则滤渣中只含有银
B.若滤渣中加稀盐酸有气泡产生,则滤液中一定含有两种溶质
C.若滤液为无色,则滤液中一定含有硝酸锌,可能含有硝酸银
D.将所得滤渣洗涤、干燥后称量,质量可能与所加锌粉的质量相等
【答案】D
【解析】
根据金属活动性顺序(Zn > Fe > Ag),锌粉优先置换硝酸银中的银,然后置换硝酸亚铁中的铁。分析各选项:
若滤液呈浅绿色(含Fe +),说明滤液中含有硝酸亚铁。此时锌可能仅置换部分或全部银,但未置换铁。滤渣为银;若置换银后继续置换铁,滤渣含银和铁。因此滤渣中“只含银”不一定成立,A错误。
若滤渣与稀盐酸反应产生气泡,说明滤渣含活泼金属。若此时锌过量,硝酸银和硝酸亚铁均被完全置换,滤液中仅剩硝酸锌(一种溶质)。选项B中一定含“两种溶质”错误,B错误。
若滤液无色,说明滤液中不含Fe +(硝酸亚铁被置换完全)。锌需先置换完银才能置换铁,因此硝酸银此时应已完全反应,滤液中不可能含有硝酸银,C错误。
锌置换银时滤渣质量增加,置换铁时滤渣质量减少。通过调整置换比例,总质量可能等于消耗锌的质量。因此滤渣质量可能与锌粉质量相等,D正确。
【强化训练2】广西壮族自治区博物馆展厅中陈列了一件出土于百色市西林县西汉时期的“鎏金铜面具”,形呈人面,睁眼、鼓鼻、闭口,不仅栩栩如生,更有着独特的形状和细腻的工艺。
(1)青铜器“鎏金铜面具”属于金属材料中的 。(选填“纯金属”或“合金”)
(2)《周礼 考工记》中记载了铸造各类青铜器的配方。铜和青铜的相关性质见上表,推断铜冶炼过程中熔入锡的作用有 。
(3)晋葛洪《抱朴子内篇 黄白》中也有“以曾青涂铁,铁赤色如铜”的记载,即将曾青(胆矾溶液)涂在铁的表面即可得到铜,写出该反应的化学方程式 ,请解释铁能置换出铜的原因是 。
(4)为了保护青铜器并使其显得更加美观,文物保护工作者对青铜器进行了科学的防护处理,处理后得到含有AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液。若向其中加入一定量的金属Zn,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣,若向滤渣中加入稀盐酸,有气泡产生,则滤渣成分为 。
【答案】(1)合金;(2)降低了铜的熔点,提高了铜的硬度;(3)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu;金属活动性顺序中,铁比铜活泼;(4)Ag、Cu、Zn。
【解析】(1)青铜是铜合金,属于金属材料中的合金;(2)根据表中铜和青铜的相关性质,可以推断铜冶炼过程中熔入锡的作用有降低了铜的熔点,提高了铜的硬度;(3)铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,化学方程式为:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu;在金属活动性顺序中,铁比铜活泼,所以铁能置换出铜;(4)根据金属活动性顺序Zn>H>Cu>Ag,向含有AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的金属Zn,锌先与硝酸银反应生成硝酸锌和银,待硝酸银反应完全,若锌有剩余,锌与硝酸铜反应生成硝酸锌和铜,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣,若向滤渣中加入稀盐酸,有气泡产生,说明滤渣中一定含有排在氢前的锌,即锌过量,则硝酸银和硝酸铜均反应完全,则滤渣成分为银、铜、锌。
【强化训练3】我国第四套人民币硬币中含有金属镍(Ni),镍及其化合物能发生下列反应:
①Ni+2HCl═NiCl2+H2↑;
②NiO+2HCl═NiCl2+H2O
③NiO2+4HCl═NiCl2+Cl2↑+2H2O
分析化学方程式,回答以下问题:
(1)金属镍(Ni)与硝酸银溶液反应的化学方程式为 。
(2)反应③中Ni的化合价在反应前后 (填“不变”“升高”或“降低”)。
(3)向混有少量硝酸铜的硝酸银溶液中加入镍粉,当反应完成后过滤,得到滤液和固体。若将滤渣放入稀盐酸没有气泡产生,则滤出的金属一定有 ,滤液中可能存在的离子是 。
【答案】(1)Ni+2AgNO3═Ni(NO3)2+2Ag;(2)降低;(3)Ag;Ag+、Cu2+。
【解析】(1)由金属活动性顺序的具体应用可知:活动性在氢前的金属可以与稀酸反应生成氢气,金属活动性强的金属可以把金属活动性比它弱的金属从其盐溶液中置换出来,由①可知,镍排在氢前,故镍可以与硝酸银反应生成银和硝酸镍,其化学方程式为:Ni+2AgNO3═Ni(NO3)2+2Ag;(2)反应③中,反应前NiO2中氧元素显﹣2价,根据化合物中各元素的正负化合价代数和为0,则镍的化合价是+4,反应后NiCl2中氯元素为﹣1价,则镍的化合价是+2,故Ni的化合价在反应前后降低;(3)根据金属活动性顺序:镍>氢>铜>银,则向混有少量硝酸铜的硝酸银溶液中加入镍粉,镍先与硝酸银反应生成硝酸镍和银,待硝酸银反应完后,若镍还有剩余,则镍再与硝酸铜反应生成硝酸镍和铜,当反应完成后过滤,得到滤液和固体。若将滤渣放入稀盐酸没有气泡产生,说明滤渣中一定不含有排在氢前的金属镍,即镍反应完全,则一定发生了镍与硝酸银反应生成硝酸镍和银,则滤出的金属一定有银,可能含有铜,一定不含有镍;由于无法判断硝酸银和硝酸铜是否完全反应,则滤液中一定含有硝酸镍,可能含有硝酸银、硝酸铜,所以滤液中一定存在镍离子、硝酸根离子,可能存在的离子为银离子、铜离子。
【强化训练4】初中化学几种常见物质的转化关系如下图所示(“—”表示两端的物质间能发生化学反应;“→”表示物质间存在转化关系,部分生成物及反应条件已省略)。请回答下列问题:
(1)CuO的颜色是 。
(2)的化学方程式为 。
(3)Cu与溶液反应后,溶液质量 (填“增加”“减少”或“不变”)。
【答案】
(1)黑色
(2)
(3)减少
【解析】
(1)氧化铜是黑色固体,故填:黑色;
(2)即硫酸铜与铁反应生成硫酸亚铁和铜,方程式为:;
(3)铜与硝酸银反应生成硝酸铜和银,方程式为:,固体质量增多,则溶液质量减少。
【题型7】金属活动性顺序的应用
【典例】如图为小明为比较甲、乙、丙三种金属的活动性而进行的实验,根据图中现象可得三种金属的活动性顺序为( )
A.乙>甲>丙
B.甲>乙>丙
C.丙>乙>甲
D.丙>甲>乙
【答案】A
【解析】甲和稀硫酸不反应,无现象,乙和稀硫酸反应产生气泡,说明乙的位置排在氢的前面,甲的位置排在氢的后面,即乙>H>甲。甲和氯化铜溶液反应出现红色物质,丙和氯化铜溶液不反应,无现象,说明甲的金属活动性比铜强,丙的金属活动性比铜弱,即甲>Cu>丙;则三种金属的金属活动性顺序为:乙>甲>丙。
【强化训练1】现有甲、乙、丙三种金属,采用将其中一种金属分别放入另外两种金属的硫酸溶液中的方法进行实验,得到三种金属间的转化关系(如图所示)。则三种金属的活动性由强到弱的顺序是( )
A.乙>甲>丙
B.乙>丙>甲
C.丙>甲>乙
D.丙>乙>甲
【答案】C
【解析】根据实验,甲能与盐溶液反应生成乙,说明甲的活动性比乙强;丙能与盐溶液反应生成甲,说明丙的活动性比甲强;丙能与盐溶液反应生成乙,说明丙的活动性比乙强;则三种金属活动性由强到弱的顺序是丙、甲、乙。
【强化训练2】阅读以下材料,完成下面小题。
化学社团同学将铁丝折成“爱”“我”“中”“华”造型,放在垫有宣纸的培养皿中,再加入硫酸铜溶液,一段时间后铁丝表面变成红色。
有关该实验的说法正确的是( )
A.铁的金属活动性比铜强
B.培养皿中溶液颜色无变化
C.不能用铝丝代替铁丝
D.该反应属于复分解反应
【答案】A
【解析】
铁丝入硫酸铜溶液,一段时间后铁丝表面变成红色,说明铁能把铜从硫酸铜溶液中置换出来,说明铁的金属活动性比铜强,A正确;
铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,溶液颜色会从蓝色变为浅绿色,B错误;
铝在金属活动性顺序中排在铜前面,同样能和硫酸铜溶液发生置换反应,能用铝丝代替铁丝,C错误;
铁与硫酸铜反应的化学方程式为,属于置换反应,不是复分解反应,D错误。
【强化训练3】平昌冬奥会闭幕式上,“2022,相约北京”文艺表演蕴含了丰富的中国文化,展现了新时代中国形象。熊猫木偶如图所示,用铝合金管材和碳纤维条做框架,配合LED灯制作而成。
(1)熊猫木偶展现了“中国智慧”,制作熊猫木偶框架的铝合金管材属于 材料(填“金属”或“非金属”);
(2)LED灯中常用铜丝作为导线,说明铜具有 (填“导电性”或“导热性”);
(3)铝合金中主要含Al、Cu、Mg三种金属,根据所学知识Al、Cu、Mg的活动性由强到弱的顺序是 ,为验证三种金属的活动性强弱,可选用MgCl2溶液、Al、CuCl2溶液,写出发生反应的化学方程式 ;
(4)向硝酸铜溶液中加入锌粉和镁粉的混合物Ag,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液。若滤液呈蓝色,则滤渣中一定含有 ,若滤渣质量大于Ag,则滤液中可能含有的金属离子组合有 种情况。
【答案】(1)金属;(2)导电性;(3)Mg>Al>Cu;2Al+3CuCl2=2AlCl3+3Cu;(4)铜;3。
【解析】(1)制作熊猫木偶框架的铝合金管材为合金,属于金属材料;(2)LED灯中常用铜丝作为导线,说明铜具有导电性;(3)铝合金中主要含Al、Cu、Mg三种金属,由金属活动性顺序表可知,Al、Cu、Mg的活动性由强到弱的顺序为:Mg>Al>Cu;Al不能和MgCl2溶液反应,Al和CuCl2溶液反应生成氯化铝和铜,反应的化学方程式为:2Al+3CuCl2=2AlCl3+3Cu;(4)向硝酸铜溶液中加入锌粉和镁粉的混合物Ag,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液,由金属活动性顺序Mg>Zn>Cu可知,若滤液呈蓝色,溶液中含有硝酸铜,锌粉和镁粉会完全反应则滤渣中一定含有Cu;若滤渣质量大于Ag,由反应的化学方程式及其数量关系、可知,一定发生镁和硝酸铜的反应,可能发生锌和硝酸铜的反应。则滤液中可能含有的金属离子组合有3种情况,即①Mg2+、②Zn2+、Mg2+③Zn2+、Mg2+、Cu2+。
【强化训练4】某校进行了一节别开生面的复习课“机不可失——金属的奇妙之旅”,课上同学们做了如图所示流程的实验,从废旧手机的某些零部件中回收金属银。
(1)步骤Ⅰ和步骤Ⅱ都涉及的实验操作是 。
(2)步骤Ⅰ中加入足量稀硫酸的目的是 。
(3)步骤Ⅱ中加入适量AgNO3溶液后发生反应的化学方程式为 。
(4)步骤Ⅰ和步骤Ⅱ中都发生了 (填基本反应类型)反应。
(5)要确定铜、银、铝三种金属的活动性顺序,只需选用一种试剂就能达到目的,该试剂可以是 (填字母)。
A.硫酸铝溶液
B.硝酸银溶液
C.硫酸铜溶液
【答案】
(1)过滤
(2)除尽金属铝(合理即可)
(3)Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag
(4)置换
(5)C
【强化训练5】铁和铜是生活中最常见的两种金属。某同学设计了如图所示的流程分离铁粉和铜粉,请回答下列问题。
(1)操作1的名称为 ,该操作要用到的玻璃仪器有烧杯、 。
(2)溶液A中一定有 ,固体B加稀盐酸产生气体的化学方程式为: 。
(3)铁粉与硫酸铜溶液反应的化学方程式为: 。
(4)若不加稀盐酸也可实现铜粉和铁粉的分离,则对前一步实验的建议是 。
(5)若要利用铁和铜的物理性质将其分离,你提出的实验方案是 。
【答案】
(1)过滤 漏斗、玻璃棒
(2)硫酸亚铁(或FeSO4) Fe+2HCl FeCl2+H2↑
(3)Fe+CuSO4 FeSO4+Cu
(4)加入过量的硫酸铜溶液
(5)用磁铁吸引(合理即可)
【题型8】探究金属活动性顺序
【典例】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 C.稀盐酸
【答案】B
【解析】A项,铜不与硫酸镁溶液反应,说明铜的金属活动性比镁弱,能验证镁、铜的金属活动性顺序;B项,镁、铜均不与氯化钾溶液反应,不能验证镁、铜的金属活动性顺序;C项,镁能与稀盐酸反应生成氢气,铜不能与稀盐酸反应,说明镁的金属活动性比氢强,铜的金属活动性比氢弱,即镁>H>铜,能验证镁、铜的金属活动性顺序;D项,镁能与氯化锌溶液反应生成锌,铜不能,说明镁的金属活动性比锌强,铜的金属活动性比锌弱,即镁>锌>铜,能验证镁、铜的金属活动性顺序。
【强化训练1】下列验证Fe、Cu、Ag三种金属活动性顺序,所选的试剂错误的是( )
A.Fe、CuSO4、Ag
B.FeSO4、Cu、Ag
C.FeSO4、Cu、AgNO3
D.Fe、Cu、HCl、AgNO3
【答案】B
【解析】A项,铁能与CuSO4溶液反应置换出铜,说明了活动性铁>铜;银与CuSO4溶液不反应,说明了活动性铜>银;由此可得出三种金属活动性铁>铜>银,该方案合理;B项,Cu、Ag均不能与硫酸亚铁溶液反应,说明了活动性铁>铜,铁>银,但无法确定银和铜的活动性强弱,该方案不合理;C项,铜能与AgNO3溶液反应置换出银,说明了活动性铜>银;铜与FeSO4溶液不反应,说明了活动性铁>铜;由此可得出三种金属活动性铁>铜>银,该方案合理;D项,Fe能与稀盐酸反应生成氢气,铜不与稀盐酸反应,说明的活动性铁>氢>铜;铜能与AgNO3溶液反应置换出银,说明了活动性铜>银;由此可得出三种金属活动性铁>铜>银,该方案合理。
【强化训练2】小明为验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性强弱,下列方法可行的是( )
A.将Fe、Cu、Ag分别放入稀硫酸
B.将Fe放入稀硫酸、Cu放入AgNO3溶液
C.将Cu、Ag分别放入FeSO4溶液
D.将Cu分别放入FeCl2、AgNO3溶液
【答案】D
【解析】解:A项,铁能与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,产生气泡,说明在金属活动性顺序里,铁排在氢前,铜、银和稀硫酸不反应,无明显现象,说明在金属活动性顺序里,铜、银排在氢后,说明铁比铜、银活泼,无法探究铜、银的金属活动性顺序;B项,铁能与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,说明在金属活动性顺序里,铁排在氢前,铜与硝酸银反应生成硝酸铜和银,有银白色固体析出,说明铜比银活泼,但是无法探究铁、铜的金属活动性顺序;C项,铜、银和硫酸亚铁均不反应,均无明显现象,说明铁比铜、银活泼,但是无法探究铜、银的金属活动性顺序;D项,铜和氯化亚铁不反应,无明显现象,说明铁比铜活泼,铜能与硝酸银反应生成硝酸铜和银,有银白色固体析出,说明铜比银活泼,可以探究三种金属的活动性顺序。
【强化训练3】云南金属资源丰富,以“金属王国”而闻名。
(1)云南山区多有雷雨天气,防雷击要远离金属制品,因为金属具有 。
(2)工业上常用赤铁矿冶炼生铁,其化学原理是 (化学方程式表示)。
(3)相传战国时期,蜀军发现云南巧家县有一口哑泉,含有大量铜的化合物(如硫酸铜),为了防止人误食中毒,可以用纯铁制品放入井水中检验,若现象为 ,表示井水中含有硫酸铜,该反应属于化学基本反应类型的 。
(4)要验证Mg、Zn、Cu的金属活动性顺序,只使用下列选项给出的药品,不能达到目的的是 (填序号)。
A.Mg、Zn、Cu、稀盐酸
B.Mg、Cu、ZnSO4溶液
C.Zn、Cu、MgSO4溶液
D.Mg、ZnSO4溶液、CuSO4溶液
(5)在硝酸铜、硝酸锌的混合溶液中加入一定量的镁粉,充分反应后过滤。下列说法正确的是 (填序号)。
A.若滤液为无色,则滤渣中一定有铜,可能有镁和锌
B.若滤液为蓝色,则滤液中一定有Cu2+、Mg2+,可能有Zn2+
C.若往滤渣中加入稀盐酸有气泡产生,则滤液中一定有Mg2+、Zn2+,可能有Cu2+
(6)某铁合金含Mg、Zn、Cu中的一种或几种,现向5.6 g该合金中加入足量稀盐酸,生成0.2 gH2,则该合金的金属组合可能有 种。
【答案】(1)导电性;(2);(3)铁表面生成红色固体、溶液由蓝色变为浅绿色;置换反应;(4)CD;(5)A;(6)3。
【解析】(1)防雷击要远离金属制品,因为金属具有导电性;(2)工业上常用赤铁矿冶炼生铁,一氧化碳和氧化铁高温生成铁和二氧化碳,其化学原理是:;(3)铁会与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁,现象是:铁表面生成红色固体、溶液由蓝色变为浅绿色;反应由一种单质和一种化合价反应生成另一种单质和另一种化合物,属于置换反应;(4)镁、锌和稀盐酸反应生成气泡,且镁和稀盐酸反应更剧烈,铜不与稀盐酸反应,所以三种金属活动性镁>锌>铜,A方案合理;镁与ZnSO4溶液反应置换出锌,说明了活动性镁>锌;铜与ZnSO4溶液不反应,说明了活动性锌>铜;由此可得出三种金属活动性镁>锌>铜,B该方案合理; Zn和铜都不能与MgSO4溶液反应,锌、铜比镁弱,但锌和铜无法比较,C该方案不合理;Mg与ZnSO4溶液、CuSO4溶液都能反应,说明了活动性镁都比锌、铜强,但锌和铜无法比较,D方案不合理。(5)镁的金属活动性比锌、铜强,在硝酸铜、硝酸锌的混合溶液中加入一定量的镁粉,镁先与Cu(NO3)2反应生成硝酸镁和铜,Cu(NO3)2反应完,若还有镁粉,镁才能与Zn(NO3)2反应生成硝酸镁和锌。若滤液为无色,说明硝酸铜已完全反应,可能是镁有剩余,则滤渣中一定有铜,可能有镁和锌,A正确;若滤液为蓝色,说明滤液中含有硝酸铜,硝酸锌肯定还没反应,则滤液中一定有Cu2+、Zn2+和Mg2+,B错误;若往滤渣中加入稀盐酸有气泡产生,说明滤渣含有锌或镁,则滤液中一定没有Cu2+,C错误;
(6)若0.2 g完全由Fe产生,
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
56 2
5.6 g 0.2 g
则需要Fe的质量为5.6 g
若0.2 g完全由Mg产生,
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
24 2
2.4 g 0.2 g
则需要Mg的质量为2.4 g;
若0.2 g完全由Zn产生,
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
65 2
6.5 g 0.2 g
则需要Zn的质量为6.5 g;
合金的质量为5.6 g,则合金成分可以为Mg、Zn;Mg、Zn、Cu;Mg、Cu,则有3种组合。
【强化训练4】2022年6月17日航母“福建舰”正式下水开展系泊试验和航行试验,根据题意回答下列问题。
(1)航母飞行甲板使用的钢板表面镀有镍、铬、钛、铁、铜等金属,相关金属信息如图所示:
镍、铬属于不同元素的本质原因是 ,钛的相对原子质量为 ;铁原子失去最外层电子形成的微粒为 (填化学符号)。
(2)资料显示:镍与盐酸或稀硫酸反应,生成可溶于水的正二价镍化合物,并放出氢气。实验小组为探究Ni、Fe、Cu的三种金属活动性顺序,展开了如下探究活动:同温下,取大小、厚度相同的这三种金属薄片,用砂纸打磨后,分别投入等体积、等浓度的足量稀盐酸中,观察现象:
由此判断Ni、Fe、Cu三种金属活动性由强至弱的顺序是: 。
为了进一步验证金属镍的活动性,张同学将打磨光亮的镍片浸没在硫酸铜溶液中。请写出可能发生的化学反应方程式: 。
(3)铬是一种重要的元素,它具有多种价态,其中+6和+3价态最为常见,其化学性质与金属铝类似,请你预测金属铬具有的化学性质: 。(填字母)
A.铬与氧气反应生成Cr2O3
B.铬粉放入硫酸铜溶液后会生成CrSO4
C.铬片能慢慢溶于稀盐酸,表面有气泡产生
D.铬片放入氯化镁溶液有固体析出
【答案】(1)核内质子数不同;47.87;Fe2+。(2)Fe>Ni>Cu;Ni+CuSO4═NiSO4+Cu。(3)AC。
【解析】(1)镍、铬属于不同元素的本质原因是核内质子数不同,钛的相对原子质量为47.87;铁原子失去最外层电子形成的微粒为Fe2+。(2)镍与盐酸混合,气体产生缓慢,金属逐渐溶解,铁与盐酸混合,气体产生较快金属较快溶解,说明铁比镍活泼,铜与稀盐酸混合,无明显现象,说明铜不如镍、铁活泼,由此判断Ni、Fe、Cu三种金属活动性由强至弱的顺序是Fe>Ni>Cu。将打磨光亮的镍片浸没在硫酸铜溶液中,镍和硫酸铜反应生成硫酸镍和铜,化学反应方程式:Ni+CuSO4═NiSO4+Cu。(3)铬与氧气反应生成Cr2O3,A正确;铬粉放入硫酸铜溶液后会生成Cr2(SO4)3,B错误;铬片能慢慢溶于稀盐酸,表面有气泡产生,试液铬和盐酸反应生成氯化铬和氢气,C正确;镁比铬活泼,铬片放入氯化镁溶液没有固体析出,D错误。
【强化训练5】在探究铁、铜、锌、银的金属活动性顺序时,某小组做了如下三个实验:(所用金属的形状与大小和稀盐酸的用量均相同)
(1)在完成实验之前要将各金属片用砂纸打磨的目的________________________________________。
(2)实验Ⅰ反应的化学方程式是______________________________,反应类型为 ____________________。
(3)一段时间后,可观察到实验Ⅱ现象是______________________________。
(4)甲同学认为:通过实验Ⅰ和Ⅲ可比较出锌和铁金属活动性强弱。你认为他依据的实验现象是____________________。
(5)乙和丙两位同学认为上述三个实验不能够得出四种金属活动性顺序,原因是____________________;并在上述实验的基础上,补充了一个实验(如图所示),实现了探究目的。他们的实验:X是金属____________________,Y是__________溶液。
【答案】(1)除去金属表面的氧化物或污物
(2)Fe+2HCl===FeCl2+H2↑ 置换反应
(3)铜片表面覆盖一层银白色物质,溶液由无色逐渐变为蓝色
(4)锌片与盐酸反应比铁片与盐酸反应剧烈
(5)没有得出铁和铜的金属活动性强弱 铁 硫酸铜
【解析】(1)在完成实验之前要将各金属片用砂纸打磨的目的是:除去金属表面的氧化物或污染物;
(2)实验Ⅰ中铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,该反应的化学方程式为: Fe+2HCl===FeCl2+H2↑ ;该反应符合“一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物”的特点,属于置换反应。
(3)实验Ⅱ中铜与硝酸银反应生成硝酸铜和银,实验现象为:铜片表面覆盖一层银白色物质,溶液由无色逐渐变为蓝色;
(4)因为所用金属的形状与大小和稀盐酸的用量均相同,故锌片与盐酸反应比铁片与盐酸反应剧烈,可得出锌的金属活动性比铁强;
(5)通过实验Ⅰ和Ⅲ可比较出锌的金属活动性比铁强,通过实验Ⅱ可得出铜的金属活动性比银强,没有得出铁和铜的金属活动性强弱,故上述三个实验不能够得出四种金属活动性顺序;为了探究铁与铜的金属活动性顺序,可用铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,有红色固体析出,说明铁的金属活动性比铜强,故X是金属铁,Y是硫酸铜溶液。
【题型9】金属性质的综合
【典例】下列实验方案能达到实验目的的是( )
选项 实验目的 实验方案
A 除去铝粉中的少量铁粉 加入少量稀硫酸,过滤
B 鉴别铁粉和木炭粉 加入过量稀盐酸
C 除去硝酸铜溶液中的少量硝酸银 加入过量的铁粉
D 验证镁、铁、铜的金属活动性顺序 分别将铁片、铜片插入氯化镁溶液中
A.选项A B.选项B C.选项C D.选项D
【答案】B
【强化训练1】我国传统文化是中华民族的“文化基因”。下列说法正确的是( )
A.《华阳国志》记载“取井火煮之,一斛水得五斗盐”。该过程涉及蒸发结晶
B.《天工开物》记载“凡石灰,经火焚炼为用”。指煅烧石灰石可生成熟石灰
C.《吕氏春秋》记载“金柔锡柔,合两柔则为刚”。描述的是合金的熔点降低
D.《梦溪笔谈》记载“以磁石磨针锋,则能指南”。“磁石”主要成分是氧化铁
【答案】A
【解析】“取井火煮之,一斛水得五斗盐”,即加热蒸发,使水分挥发,获得食盐,描述的是通过蒸发结晶的方式使氯化钠晶体析出,A正确。
“凡石灰,经火焚炼为用”,石灰石的主要成分是碳酸钙,高温分解生成氧化钙和二氧化碳,是指煅烧石灰石可生成生石灰,熟石灰是氢氧化钙的俗称,B错误。
“金柔锡柔,合两柔则为刚”,描述的是合金比组成它的纯金属的硬度大,C错误。
“以磁石磨针锋,则能指南”,磁石具有磁性,主要成分是四氧化三铁,D错误。
【强化训练2】用思维导图对常温或点燃条件下能与物质M发生反应的物质进行归纳整理,如图,则M可能是( )
A.碳 B.铁 C.氧化铜 D.碳酸钙
【答案】B
【解析】
碳在点燃条件下能与氧气反应生成二氧化碳气体,但不能与硫酸铜溶液、稀盐酸、潮湿的空气反应,A选项不正确。
铁在点燃条件下能与氧气反应生成四氧化三铁,铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,铁在潮湿的空气中能与氧气、水反应生成铁锈,B选项正确。
氧化铜与氧气、硫酸铜溶液、潮湿的空气不反应,只能与稀盐酸反应生成CuCl2和水,C选项不正确。
碳酸钙与氧气、硫酸铜溶液、潮湿的空气不反应,只能与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,D选项不正确。
【强化训练3】国家非物质文化遗产“章丘铁锅”表面光滑如镜,炒菜不粘锅。制作时经过了冷锻、热锻等十二道工序,上万次捶打。兴趣小组以“章丘铁锅”为主题进行项目式学习。
任务一:认识铁料的来源
(1)自然界中的铁。因为铁的化学性质 ,所以自然界中的铁元素大多以 形式存在。
(2)炼铁。工业炼铁常用热还原法。一氧化碳在高温条件下还原氧化铁的化学方程式是 。
任务二:认识铁锅的制作
(3)裁料。在钢板上划线,沿线切出锅胚。传统工艺常用一种蓝色溶液划线,划线处会出现红色物质,该蓝色溶液可能是 (写一种物质)溶液。
(4)锻打。铁锅胚锻打成型,是利用铁具有 (性质)。
(5)淬火。将锻打好的铁锅加热,然后伸入到冷水中,铁在高温下与水蒸气反应生成一层致密的四氧化三铁,铁锅的硬度和耐磨性会显著增强,另外还生成一种气体单质。该反应的化学方程式是 。
(6)防锈。在制好的铁锅表面涂一层油防止锈蚀,其原理是 。
【答案】
(1)比较活泼 化合物
(2)
(3)硫酸铜(氯化铜 硝酸铜)
(4)延展性
(5)
(6)隔绝氧气和水
【解析】
(1)铁的化学性质比较活泼,常温下容易与水、氧气等反应;所以自然界中的铁元素大多以化合物形式存在。
(2)一氧化碳在高温条件下还原氧化铁生成铁和二氧化碳,化学方程式是;
(3)铜盐溶液显蓝色,铁可以和铜盐溶液反应生成亚铁盐溶液和铜,铜是红色固体,故传统工艺中使用的蓝色溶液可能是硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等溶液。
(4)铁锅胚锻打成型,是利用铁具有延展性 。
(5)依据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类不变,反应前有铁(Fe)、氢(H )、氧(O)元素,反应后已知生成Fe3O4(含Fe、O元素 ),所以缺失的气体单质必含氢元素,即为氢气;铁在高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,化学方程式是;
(6)在制好的铁锅表面涂一层油防止锈蚀,原理是隔绝氧气和水。
【强化训练4】青铜铸文明,文脉传千秋。四千多年前,华夏民族就能够冶炼青铜合金。
(1)《周礼考工记》中记载了春秋时期的六种青铜合金,其中两种的性质如表。
它们在古代分别用于制作礼器和兵器。用“戈戟之齐”制作兵器,利用的物理性质是 。
(2)赤铜矿中Cu2O的质量分数为72%,炼铜时发生反应Cu2O+CO2Cu+CO2,理论上1吨赤铜矿能冶炼出 吨铜。
(3)一些古老的铜器“纯青如铺翠、而莹如玉”。在自然环境中,铜器受腐蚀生成“无害锈”,不仅增加美观度还有一定的保护作用。在氯离子、氧气和潮湿环境的影响下,“无害锈”也会转化为质地疏松易脱落的“有害锈”,加快铜器腐蚀。
①根据组成预测, 和Cu2(OH)3Cl都能溶于盐酸,生成 (填化学式)溶液。
②某小组刮取少量铜器表面锈蚀物于试管中,加入足量稀盐酸,锈蚀物溶解得到蓝色溶液,并有气泡冒出,再向试管中滴加几滴硝酸银溶液,出现白色浑浊。
反思与评价:锈蚀物中含“无害锈”,依据是 ;不能确定是否含“有害锈”,理由是 。(查阅资料:Ag2CO3、AgCl均为白色固体且不溶于水)
③考古学家从海底打捞出青铜文物后,立即用蒸馏水清洗,主要目的是 。埋藏在海底的青铜文物历经多年仍保存相对完好,原因是: 。
【答案】(1)硬度大 (2)0.64 (3)①Cu2(OH)2CO3或CuO CuCl2 ②加入足量稀盐酸,锈蚀物溶解得到蓝色溶液,并有气泡冒出 与“无害锈”中的Cu2(OH)2CO3反应的稀盐酸也带入了氯离子,“Cl﹣”能与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀,且Ag2CO3、AgCl均为白色固体且不溶于水,所以无法确定白色浑浊是由“有害锈”产生的氯离子与硝酸银反应导致的 ③洗去文物表面的盐分等杂质,防止这些杂质加速文物的腐蚀 海底环境缺氧、潮湿但盐分较高形成了相对稳定的环境,减缓了铜器的氧化和腐蚀速率
【解析】(1)用“戈戟之齐”制作兵器,利用的物理性质是硬度大;
(2)设生成铜的质量为x,则:
Cu2O+CO2Cu+CO2
144 128
1t×72% x
x=0.64t。
【强化训练5】同学们在探究金属的物理性质和某些化学性质时,有如下操作:
(1)图A实验的目的是 。
(2)图C中发生反应的化学方程式为 ,若要比较铝、铜、银三种金属的活动性强弱,在图B和图C的基础上,还需补充的实验是 (写出操作方法)。
(3)图D中先向甲中加入过量稀硫酸,充分反应,甲中观察到的实验现象是 ,反应停止后打开K,甲中溶液全部进入乙中,依据乙中铜片没有发生变化的现象,可得出的结论为 。
【答案】
(1)比较合金和纯金属的硬度
(2)Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag 将铜丝放入稀硫酸中(合理即可)
(3)铁片表面有气泡产生,溶液由无色变为浅绿色 金属活动性:Fe>Cu
【强化训练6】阅读科普短文,回答下列问题。
钠是一种银白色金属,质软,密度为0.97g/cm3,熔点为97.8℃,金属钠的性质很活泼,能与许多物质发生化学反应。钠曝露在空气中,与氧气反应生成氧化钠(Na2O),钠在空气中燃烧,生成淡黄色的过氧化钠(Na2O2)。钠和钾形成的合金常温下呈液态,可用作中子反应堆的热交换剂。钠具有强还原性,可以在高温条件下与四氯化锆(ZrCl4)反应生成氯化钠和锆(Zr)。
(1)写出钠的一条物理性质: ,钠在空气中燃烧的化学方程式为 。
(2)钠和钾形成的合金的熔点 (选填“高于”“低于”或“无法判断”)金属钠的熔点。
(3)写出钠在高温条件下与四氯化锆反应的化学方程式: 。
【答案】
(1)银白色金属(或质软等,合理即可) 2Na+O2Na2O2
(2)低于
(3)4Na+ZrCl44NaCl+Zr
【题型10】铝与氧气的反应
【典例】老师告诉同学们铝合金密度小、硬度大、耐腐蚀。请你思考铝制品具有很好的抗腐蚀性的原因是( )
A.铝的密度比较小
B. 铝的硬度比较大
C.铝在常温下与氧气不发生反应
D. 铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜
【答案】D
【解析】 铝制品具有很好的抗腐蚀性的原因是,铝在常温下与空气中的氧气反应生成一层致密而坚固的氧化铝薄膜。故选D。
【强化训练1】2023年2月10日,神舟十五号航天员费仗龙、邓清明和张陆密切协同,圆满完成出舱活动全部任务,神舟十五号的飞船和火箭的主要结构用到了大量的金属材料,下列关于金属材料说法正确的是( )
A.黄铜片(铜锌合金)的硬度比纯铜片小
B.钢的含碳量比生铁高
C.铝比铁活泼,故铝制品比铁制品更容易被腐蚀
D.金属材料包括纯金属和合金
【答案】D
【解析】一般,合金的硬度大于其组成中纯金属的硬度,故黄铜片 ( 铜锌合金 ) 与纯铜片中,硬度较大是黄铜片,A错误;生铁和钢均为铁的合金,生铁的含碳量为2%~4.3%,钢的含碳量为0.03%~2%,因此生铁的含碳量比钢的含碳量高,B错误;铝的化学性质比较活泼,常温下易与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝保护膜,从而阻止了内部的铝进一步氧化,所以铝制品在空气中不易腐蚀,C错误;金属材料包括纯金属和合金,D正确。
【强化训练2】认真阅读下列信息,回答有关问题。
2023年1月1日,中国东方航空全球首架C919大型客机测试飞行。客机的制造过程中用到了大量金属材料。实验表明,大多数金属都能与氧气发生反应,但反应的难易和剧烈程度是不同的。例如,镁、铝等在常温下就能与氧气反应。铝在空气中与氧气反应,其表面生成一层致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝进一步氧化,因此,铝具有很好的抗腐蚀性能。铁、铜等在常温下几乎不与氧气反应,但在高温时能与氧气反应。“真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不与氧气反应。
(1)“真金不怕火炼”描述的是金的 性质(填“物理”或“化学”)。
(2)请用反应的文字表达式说明通常铝制品很耐腐蚀的原因 。
【答案】(1)化学;(2)铝+氧气→氧化铝。
【解析】(1)“真金不怕火炼”说的是用火烧不会发生变化,说明了金的化学性质稳定,不易与其它物质发生反应;(2)铝在空气中能与氧气反应,其表面生成一层致密的氧化铝薄膜,防止内部的铝进一步被氧化,因此铝制品抗腐蚀性强,文字表达式为铝+氧气→氧化铝。
【强化训练3】2022年北京冬奥会完美传递了“科技奥运,绿色奥运”的理念,向世人传递中国智慧。
(1)我国发行了一套冬奥会铜合金纪念币,每套该纪念币含冰上运动项目与雪上运动项目纪念币各 1枚,其使用的材料是黄铜,黄铜和纯铜相互刻画,表面没有划痕的是__________________________________。
(2)北京冬奥会向全世界传递了绿色奥运的理念,例如火种灯的灯体使用环保材料再生铝合金,耐 800 ℃以上高温。铝合金中的铝虽然化学性质活泼,但抗腐蚀性能却很好,原因是_________________(用化学方程式表示)。
【答案】(1)黄铜 (2)4Al+3O ===2Al O
【解析】黄铜为合金,黄铜的硬度大于纯铜,所以互相刻画时,纯铜表面有划痕,黄铜表面没有划痕。(2)铝能和氧气反应,在其表面生成一层致密的氧化铝薄膜,能够阻碍铝和氧气进一步反应,使其具有很好的抗腐蚀性能,该反应的化学方程式为 4Al+302═2Al O 。
【题型11】金属与氧气反应综合
【典例】关于下列实验现象,描述错误的是( )
A.铜粉在空气中加热,黑色粉末变红色
B.镁条在空气中剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体
C.铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体
D.氢气在空气中燃烧,发出淡蓝色火焰,放出大量的热
【答案】A
【解析】铜粉在空气中加热,红色粉末变黑色。故选A。
【强化训练1】下列关于金属与氧气反应的说法中,正确的是( )
A.红热的铁丝在空气中能燃烧
B.各种金属在常温下都能与氧气反应
C.根据金属与氧气反应的难易程度,可以初步比较一些金属的活动性
D.在较高温度下能与氧气反应的金属,在常温下也能与氧气反应
【答案】C
【解析】 红热的铁丝在空气中不能燃烧,只有在氧气中才会燃烧,A 错误;某些不活泼的金属,如金,在常温下不能与氧气反应,B错误;金属越活泼,越容易与氧气反应,金属越不活泼,越不容易与氧气反应,根据金属与氧气反应的难易程度,可初步比较不同金属的活动性,C 正确;在较高温度下能与氧气反应的金属,在常温下不一定能与氧气发生反应,D错误。
【强化训练2】火锅是中国独创的美食,历史悠久,老少皆宜。如图是人们常用的一种铜火锅,里面用木炭加热。关于铜火锅的使用,请结合物质的相关性质,回答下列问题:
(1)生活中木炭常作燃料,是因为其具有 。
(2)铜火锅不会因为加热熔化,是因为铜的 。用铜火锅煮熟食物主要是利用铜的 。
(3)长时间使用后,铜火锅烟囱部分会变黑,擦拭无法完全除去黑色物质,请用化学知识解释原因 。
【答案】(1)可燃性;(2)熔点较高;导热性;(3)加热的条件下,铜在空气中与氧气反应生成了氧化铜,氧化铜覆盖在铜的表面。
【解析】(1)木炭在常温下化学性质稳定,但在点燃条件下,与氧气充分反应能放出大量的热,所以生活中木炭常作燃料,是因为其具有可燃性;(2)铜的熔点较高,因此铜火锅不会因为加热而熔化。同时,铜具有良好的导热性,所以用铜火锅煮熟食物主要是利用铜的导热性 (3)长时间使用后,铜火锅烟囱部分会变黑,擦拭无法完全除去黑色物质,这是因为加热的条件下,铜在空气中与氧气反应生成了氧化铜。氧化铜覆盖在铜的表面,因此擦拭无法完全除去黑色物质。
【强化训练3】金属在国防科技、工农业生产及生活中都有着非常广泛的应用,请回答下列问题。
(1)镁被称为“国防金属”,镁粉可用于制造照明弹、燃烧弹,这是因为______________________。
(2)铝合金制造的高铁车体具有能抗击强大气流的冲击和耐受雨雪侵蚀等特点。铝具有很好的抗腐蚀性能的原因是_____________________________。
(3)黄铜(铜锌合金)外观酷似黄金,可通过加热法辨别真假黄金,依据的原理是__________________(用化学方程式表示)。
【答案】(1)镁燃烧能发出耀眼的白光 (2)铝在空气中能与氧气反应,其表面生成一层致密的氧化铝薄膜,阻止铝进一步氧化 (3)2Cu+O22CuO
【解析】(3)可通过加热法辨别真假黄金,加热时铜与氧气反应生成氧化铜,黄铜会变黑;金的化学性质稳定,加热条件下不发生反应。