2010年备考中考化学系列专题---化学考点完全解析之第五讲 金属及金属矿物(教学案)

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名称 2010年备考中考化学系列专题---化学考点完全解析之第五讲 金属及金属矿物(教学案)
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资源类型 试卷
版本资源 通用版
科目 化学
更新时间 2010-03-26 08:05:00

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2010年备考中考化学系列专题
化学考点完全解析
第一章 身边的化学物质
第五讲 金属及金属矿物
1、了解金属的物理特性,能区分常见的金属和非金属;认识几种常见的金属。
2、知道生铁和钢等重要的合金。
3、知道废弃金属对环境的污染,认识金属材料及回收金属的重要性。
4、知道常见的金属与氧气的反应;了解防止金属锈蚀的简单方法。
5、知道一些常见金属(铁、铝等)矿物;了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。
1、金属的性质,主要考查金属的物理特性、化学性质,特别是金属活动性顺序。
2、金属生锈和防锈、特别是铁的生锈和防锈是命题的热点。
3、以金属材料为背景的新情景题,新材料的应用与“合金”有关的试题。
1. 金属
大多数金属具有金属光泽,呈银白色,但铜呈红色,金呈黄色
物理特性 常温下大多为固体,但汞是液体
金属具有良好的延展性、导电性和导热性
2Mg+O22MgO
金属的性质 与氧气反应 3Fe+2O2Fe3O4
2Cu+O22CuO
4Al+3O22Al2O3
Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑
化学性质 与酸反应 Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑
Fe+2HCl==FeCl2+H2↑
2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑
Fe+CuSO4==FeSO4+Cu
与某些盐溶液反应 Cu+2AgNO3==Cu(NO3)2+2Ag
Fe+AgNO3==Fe(NO3)2+Ag
2金属资源的利用和保护
纯金属
金属材料 定义:金属和金属或非金属相互熔合具有金属特性的物质。
合金 特性:硬度增大,熔点降低
铁合金 生铁

赤铁矿含Fe2O3
铁矿石 磁铁矿含Fe3O4
金属矿石 孔雀石含Cu2(OH)2CO3
铝土矿 Al2O3
设备;高炉,平炉,转炉
炼铁 原料:铁矿石,石灰石,焦碳
原理:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
条件:与水和氧气接触
钢铁锈蚀 铁锈的成分:Fe2O3
涂油
防锈方法 喷漆
电镀
搪瓷
防止生锈
金属资源保护途径:回收应用
合理开采
考点一 常见的金属材料
1、金属元素的分布
金属元素在自然界中分布很广,除极少数不活泼的金属(如铂、金、银)外,其余大多数以化合物形态存在,即金属矿物。
2、金属的物理性质
(1)大多数金属具有金属光泽,呈银白色,但铜呈红色,金呈黄色。
(2)常温下大多为固体,但汞是液体。
(3)金属具有良好的导电性、导热性和延展性,密度和硬度较大。熔沸点较高,但这些物理性质差别较大。
3、合金
(1)概念:在一种金属中加热熔合其他金属或非金属而形成的具有金属特性的物质。 (2)特性:其很多性能与组成它们的纯金属不同,合金的强度和硬度一般比它们的纯金属大,抗腐蚀性能强,合金的熔点一般低于它们所含纯金属的熔点。
3、炼铁的原理
(1)常见的铁矿石
矿石名称 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 黄铁矿
主要成分 Fe2O3 Fe3O4 FeCO3 FeS2
(2)还原反应:含氧化合物中的氧被夺去的反应。
(3)铁的冶炼
①CO还原氧化铁的实验
a.现象:棕红色的氧化铁粉末变为银白色,澄清的石灰水变浑浊,导管口有气泡产生。 b.注意事项
操作步骤:实验开始先通一氧化碳,后加热,实验完毕先停止加热后停止通一氧化碳。 尾气处理:排放的尾气不能直接排空,应用酒精灯燃烧或气球收集处理。
②工业炼铁过程
a.原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
b.主要的反应 3CO+ Fe2O3 高温 2Fe + 3CO2
3、现在应用广、产量高的前四种金属:铁、铝、铜、钛。
4、合金:常见的合金有:不锈钢、锰钢、硅钢等;铁的合金有:生铁(含碳量为:2%~4.3%)、钢(含碳量为:0.03%~2%)。
1、结合实际考查金属和合金的物理性质。
2、考查金属的冶炼尤其是炼铁的有关命题。
【例1】(2009·淮北模拟)人们的日常生活离不开金属,高科技新材料的开发和应用也需要金属。请回答:
(1)地壳中含量最多的金属元素是 。
(2)根据下图4-2的应用实例,试说出金属具有的两点物理性质
(3)早在春秋战国时期,我国古代人民已经开始炼铁。
①写出磁铁矿(Fe3O4)与CO反应的化学方程式 。
②钢铁防腐十分重要!请写出一种防止钢铁生锈的方法

【答案】
(1) Al (或铝)
(2)导电性、延展性、导热性、金属光泽等
(3) ①Fe3O4+4CO 3 Fe+4CO2
②涂油、刷漆(或其它合理答案)
【解析】地壳中所含元素从多到少依次是氧、硅、铝、铁等所以地壳中含量最多的金属元素是铝;制造电线是利用了金属的导电性,制造金属丝是利用了金属的延展性和导电性等,制造炊具是利用金属的导热性及金属光泽等;炼铁的原理是3CO+ Fe2O3 高温 2Fe + 3CO2,防止铁制品生锈的方法是保持洁净、干燥的环境;涂一层保护膜如:刷漆、改变组织结构制成合金等。本题主要考查了金属的性质及防止生锈的方法。
【例2】(2009·桂林模拟)人类每年从自然界中提取大量的金属铁,下列关于铁的说法正确的是( )
A.钢是很纯的铁     B.生铁是含少量碳的铁合金
C.被腐蚀的铁制品属于不可回收垃圾
D.炼铁的过程是把金属铁变成氧化铁
【答案】B
【解析】:钢和生铁都是含碳量较少的铁合金,被腐蚀的铁制品回收后,可再加工,炼铁是把铁的氧化物中的氧夺走的过程。
考点二 金属的化学性质
1、金属的化学性质
(1)金属 + 氧气 → 金属氧化物
2Mg+O22MgO
3Fe+2O2Fe3O4
2Cu+O22CuO
4Al+3O22Al2O3
(2)金属+酸 → 盐 + 氢气
该反应发生的条件:金属必须排在金属活动性顺序中氢的前面;浓硫酸或硝酸除外,因为它们有强氧化性,反应后不产生H2,而生成水;
Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑
Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑
Fe+2HCl==FeCl2+H2↑
2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑
(3)金属 + 盐 → 新盐 + 新金属
(1)必须是活泼金属置换不活泼金属
反应发生的条件 (2)盐必须是可溶
(3)K、Ca、Na除外
例如:“湿法炼铜”原理Fe+CuSO4=Cu+FeSO4(用化学方程式表示),其反应现象是浸入硫酸铜溶液的铁表面覆盖着一层红色的物质 溶液由蓝色逐渐变成浅绿色
注意:铁在与酸、盐溶液发生置换反应时,一般生成亚铁盐。
2、金属活动性顺序
(1)金属活动性顺序:
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性由强逐渐减弱
(2)金属活动性顺序的重要应用:
根据金属能否与酸反应产生氢气来判断,若能与酸反应产生氢气,则在金属活动性顺序中排在氢的前面。
根据与酸反应产生氢气速度的大小来判断,产生氢气速度大的金属排在产生氢气速度小的金属的前面。
根据金属和另一种金属的盐溶液是否反应来判断,若A能从B的盐溶液中置换出B则A排在B的前面,若不能反应,则A排在B的后面。
3、置换反应
一种单质与一种化合物反应。生成另一种单质与另一种化合物的反应。
1、考查金属的化学性质(与氧气、酸、盐溶液)的命题。
2、侧重考查金属活动性顺序及应用的命题。
【例3】(2009·兰州)等质量的M、N两种金属,分别与相同质量分数的足量稀盐酸反应(已知M、N在生成物中均为+2价),生成氢气质量和反应时间的关系如右图所示,下列叙述正确的是( )
A.M、N两种金属中较活泼的是N
B.生成H2的质量M<N
C.相对原子质量较大的是N
D.产生H2的速率N>M
【答案】C
【解析】越活泼的金属在相同的时间内产生的氢气就越多,从图中可知,M、N两种金属中较活泼的是M,生成H2的质量M>N,产生H2的速率N<M。
【规律小结】本题主要考查了金属的活动性顺序及金属与酸反应中量的关系。金属与酸反应时若金属足量,酸等量则产生的氢气的质量相等,若金属等量,酸足量则产生的氢气不相等,其相对原子质量与化合价的比值越大,产生的氢气越少,比值越小,产生的氢气越大。
【例4】(2008·肇庆)某同学探究金属单质的活泼性时发现:X、Y都能与稀硫酸反应放出氢气而Z不能;Y能在X的盐溶液中置换出X。则它们的金属活动顺序为 ( )
A. X>Y>(H)>Z B. Y>X>(H)>Z C. X>Z>(H)>Y D. Y>(H)>X> Z
【答案】B
【解析】X、Y能与稀硫酸反应说明在金属活动性顺序中排在氢的前面,Z不能反应,说明排在氢的后面;Y能置换出X的盐溶液中的X,说明Y排在X的前面,所以它们的金属活动顺序为Y>X>Z。
【规律小结】金属活动性顺序在实际应用中有以下三个方面的意义:
(1)在金属活动性顺序中,金属的位置越靠前,在水溶液中就越容易失去电子变成离子,它的活动性就越强。根据金属在该顺序中的位置,可判断它的化学活动性。
(2)在金属活动性顺序中,排在氢前面的金属能置换出酸里的氢,排在氢后面的金属不能置换出酸里的氢。且位置越靠前,反应越剧烈。根据金属的位置判断能否与酸发生置换反应,产生氢气。
(3)在金属活动性顺序中,只有排在前面的金属,才能把排在后面的金属从它们的盐溶液里置换出来。根据金属单质和盐中金属离子在金属活动性顺序中的位置,判断金属单质能否跟盐溶液发生置换反应。
【例5】(2009·济南模拟)向含有AgNO3、Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后过滤,向滤出的固体中滴加稀硫酸,有气体生成,则滤出的固体一定为( )
A、Ag、Cu两种单质的混合物 B、Cu、Fe两种单质的混合物
C、Ag、Fe两种单质的混合物 D、Ag、Cu、 Fe三种单质的混合物
【答案】D
【解析】:解答此题的关键是题目中最后叙述的“向滤出的固体中滴加稀硫酸,有气体生成”这说明最终剩余的是铁。铁有剩余,又说明了AgNO3、Cu(NO3)2没有剩余,因为铁可以和AgNO3、Cu(NO3)2反应,Fe+ 2AgNO3=2Ag+Fe(NO3)2 Fe+Cu(NO3)2=Cu+Fe(NO3)2,所以原混合溶液中的AgNO3和Cu(NO3)2转化为了Ag和Cu,因此最终滤出的固体中含有Ag、Cu、 Fe。
【例6】(2008·青岛市)人类的生产生活离不开金属,下列三种金属被发现、使用的先后顺序依次为:铜、铁、铝。
(1)金属大规模被使用的先后顺序跟_____________(填序号)选项关系最大。
①地壳中金属元素的含量;②金属的导电性;③金属的活动性。
(2)为探究锰与铁的金属活动性,在相同温度下,取大小相同、表面光亮的两种金属薄片,分别投入等体积、等溶质质量分数的足量稀盐酸中(反应中Mn显+2价),请回答:
金属 铁 锰
与盐酸反应现象 放出气泡速率缓慢 放出气泡速率较快
结论 活动性铁__________(填“>”“<”)锰
除了比较与酸反应产生气体速率的快慢,请你再举出一种可比较这二种金属活动性强弱的方法(写出所需药品即可):_____________和___________。
(3)将盛有等质量、等溶质质量分数的稀盐酸的两只烧杯,放在托盘天平左右两盘上,调节至平衡,再向两只烧杯中分别放入质量相等的镁和铁,待反应停止后,请判断:
①若天平仍保持平衡,烧杯中一定没有剩余的物质是____________;
②若天平失去平衡,则指针一定偏向放_____________的一边。
【答案】(1)③ (2)< 金属锰的薄片 氯化亚铁 (3)盐酸 铁
【解析】:金属的活动性越弱,就越容易被人类发现使用;(2)金属活动性越强,在与酸反应时产生氢气的速率就越快,把金属锰放入氯化亚铁中,置换出铁,则证明了锰比铁活泼;(3)天平保持平衡,说明产生氢气的质量相同,而产生相同质量的氢气所消耗的盐酸的质量相等,消耗掉的镁的质量比铁的质量少,如果酸有剩余,则产生氢气的质量不相等,所以烧杯中一定没有剩余的是稀盐酸;天平失去平衡,说明产生氢气的质量不相等,酸就有剩余,相同质量的镁比铁产生的氢气多,所以指针会偏向加入铁的一边。
考点三 钢铁的锈蚀与防护
1、影响钢铁锈蚀的因素
钢铁锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同反应的结果,同时钢铁的纯度、环境的温度和湿度和酸碱性也是影响钢铁锈蚀的因素。铁锈是混合物,主要成分是Fe2O3 。
2、减缓钢铁锈蚀的方法
除保持钢铁制品表面的洁净、干燥外,常在钢铁表面覆盖保护层、镀上一层不易锈蚀的金属以及改变其组成和结构。
3、废旧金属的回收利用的意义
保护金属资源,节约能源,防止环境污染。有巨大的经济效益及社会效益。
1、考查钢铁锈蚀及减缓钢铁锈蚀的方法的相关命题。
2、保护金属资源的相关命题。
【例7】(2009·临沂模拟)铁画是中国工艺美术百花园中的一朵奇葩。下列关于铁画的叙述不正确的是( )
A.生锈时主要生成四氧化三铁 B.悬挂在干燥的环境中
C.经常清扫表面的灰尘可以防止生锈 D.表面涂漆以防止生锈
【答案】A
【解析】铁生锈是铁与空气中的氧气和水发生一系列的复杂的化学反应,铁锈的主要成分是三氧化二铁。干燥的环境、清扫表面的灰尘、表面涂漆都可以阻碍铁画与氧气和水的接触,达到防止生锈的目的。
【规律小结】防止铁生锈的方法虽然很多,但从根本上讲是一致的,就是破坏铁制品锈蚀的条件。
【例8】(2009·自贡模拟)据有关资料报导,现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%—40%。小雄同学为探究铁的锈蚀条件,他将一支洁净的铁钉,放入置入空气中盛有少量水的试管中(如右图所示),一段时间后,发现铁钉 (填A或B或C)处最先出现铁锈。该实验说明,钢铁常温下接触 和 时容易生锈。
【答案】3、B;氧气(或空气);水
【解析】:A处与氧气接触,C处与水接触,B处与水和氧气接触,三者形成对比,说明铁生锈离不开水和氧气。
考点四 含杂质物质的有关化学方程式的计算
化学方程式计算是依据纯净物之间发生化学变化的相互质量关系。所以再含杂质物质的计算时,先要版含杂质物质的质量换算成纯净物的质量,再将纯净物的质量代人化学方程式中计算。
1、结合炼铁考查含杂质物质的计算的命题。
【例9】(2008·甘肃兰州)学校课外活动小组为了测定某钢铁厂生铁样品中铁的质量分数,在实验室称取生铁样品5.8g放入烧杯中(烧杯的质量为30g)。然后再加入50g稀硫酸,使之充分反应后,称量,烧杯及烧杯中物质的总质量为85.6g(已知该反应中稀硫酸恰好反应完,杂质不参与反应)。请计算:
(1)产生氢气的质量是多少?
(2)该生铁样品中铁的质量分数?(精确到0.1%)
(3)反应后的溶液中溶质的质量分数?(精确到0.1%)
【答案】(1)产生氢气的质量是5.8+30+50-85.6=0.2g
(2)解:设生铁样品中铁的质量为x,生成FeSO4的质量为y
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
56 152 2
x y 0.2g
解得x=5.6g y=15.2g
生铁样品中铁的质量分数为 ×100% = 96.6%
(3)反应后溶液中溶质的质量分数为 ×100% = 27.4%
【解析】由于产生的氢气是气体,根据质量守恒定律,反应前后减少的质量就是生成的氢气的质量,所以求得氢气的质量为0.2g;根据氢气的质量,利用化学方程式可以求出样品中铁的质量和生成的FeSO4的质量,则可以得出结果。
【规律小结】纯净物的质量 = 含杂质物质的质量×a%,
a%——纯净物在含杂质物质中的质量分数
【例10】(2009·临沂模拟)小彬同学想测定黄铜(含Cu、Zn)和硬铝(含铝、铜、镁、锰)两种合金中铜的质量分数,实验室只提供了一瓶末标明溶质质量分数的稀盐酸和必要的仪器。
(1)请你判断出他能测出铜的质量分数的合金是 。
(2)小彬取该合金的粉末32.5g,与足量该盐酸充分反应后,经测定产生了0.4g气体,请你帮助他计算出该合金中铜的质量分数为多少?
(3)若盐酸恰好用完,则计算盐酸中溶质的质量分数时还需要提供和测出的数据是 (选填序号)
A.参加反应的金属质量 B.稀盐酸的质量
C.生成的气体质量 D.取用的合金质量
【答案】2、(1)Cu—Zn
(2)解:设32.5g合金中含Cu的质量为X,依题意有
Zn + 2 HCl ==== ZnCl2 + H2↑
65 2
(32.5—) 0.4g
65 :2 = (32.5—) :0.4g
解得:==19.5 g
∴铜的质量分数=×100% == 60%
答:Cu─Zn合金中铜的质量分数是60%。(其它合理解法,参照给分)
(3)A B (或BC )
一、选择题
1、(2008·眉山)金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。下列性质属于金属共性的是 ( )
A.硬度很大、熔点很高 B.有良好的导电性、传热性
C.是银白色的固体 D.易与酸反应产生氢气
2、(2009·杭州)某种新型“防盗玻璃”为多层结构,每层中间嵌有极细的金属线,当玻璃被击碎时,产生电信号,与金属线相连的警报系统就会立刻报警,这利用了金属的( )
A.延展性 B.导电性 C.弹性 D.导热性
3(2009·湖州)我市在南浔区和孚镇建立了首个垃圾发电厂,实现了生活垃圾的无害化和资源化处理。2008年4月11日从各乡镇运来了第一批垃圾,在这批垃圾中,含废铝线、一次性塑料餐具、果皮、废旧报纸等。其中属于金属的是( )
A.废铝线 B.一次性塑料餐具 C.果皮 D.废旧报纸
4、(2008·三明)将洁净的铁丝浸入含有Ag(NO3)2和Zn(NO3)2和电镀废水中,一段时间后取出,铁丝表面覆盖了一层物质,这层物质是 ( )
A. Ag、Zn B. Ag C. Zn D. Ag、Fe
5、 (2008·黄冈)如图所示是X 、Y、Z三种金属在容器中的反应现象,下列说法正确的是 ( )
A.X 、Y、Z三种金属均发生了置换反应
B.三种金属的活动性顺序是X>Y>Z
C.若Z能从金属Y的盐溶液里置换出Y,则三种金属的活动性顺序是X>Z>Y
D.若X为金属镁,则Z可能是铁
6、(2008·黄石)某学生为了验证铁、锌、铜三种金属的活动性顺序,设计了四种方案:①将Zn、Cu分别加入到FeSO4溶液中②将Fe、Cu分别加入到ZnSO4溶液中③将Zn分别加入到FeSO4、CuSO4溶液中④将Fe 分别加入到ZnSO4、CuSO4溶液中 ( )
A、①或④ B、①或② C、②或③ D、③或④
7、(2009·临沂)光亮的铁钉在下列几种情况下,最不容易生锈的是( )
8、(2009·广州)炼铁高炉中发生了下列反应:①高温下一氧化碳将铁矿石还原为铁②高温煅烧石灰石③灼热的焦炭和二氧化碳反应④焦炭充分燃烧其中属于化合反应的是( )
A.①和④ B.②和③ C.③和④ D.只有④
9、(2009·泰州)A、B、C、D是四种金属单质,A能从B的硝酸盐溶液中置换出B,但A不能与稀盐酸反应。相同条件下,C、D能与稀盐酸反应产生H2,且D比C反应剧烈。则四种金属的活动性由强到弱的顺序是( )
A.A、B、C、D B.B、A、C、D
C.D、C、A、B D.D、C、B、A
10、(2009·乐山)如右图所示,烧杯中盛有质量相等、质量分数相等的稀盐酸,天平调平后,同时向其中分别加入等质量的锌片和铁片,则从反应开始到金属完全反应的过程中,天平指针指向的变化是( )
A.向左偏 B.向右偏
C.先向左偏后向右偏 D.先向右偏后向左
二、填空题
11、(2008·烟台)置换反应是化学反应的基本类型之一。
(1)金属与盐溶液之间的置换反应,一般是活动性较强的金属可把活动性较弱的金属从其盐溶液中置换出来,如铜和硝酸银溶液反应,其化学方程式为 。
(2)非金属单质也具有类似金属与盐溶液之间的置换反应规律,即活动性较强的非金属可把活动性较弱的非金属从其盐溶液中置换出来,如在溶液中可发生下列反应:
C12+2NaBr=2NaCl+Br2 ;I2+Na2S=2NaI+S↓;Br2+2KI=2KBr+I2 由此可判断:
①S、C12、I2、Br2活动性由强到弱顺序是 。
②下列化学方程式书写错误的是 。
A. C12+2NaI=2NaCl+I2 B. I2+2KBr =2KI+Br2
C. Br2+Na2S=2NaBr +S↓ D. C12+K2S==2KCl+S↓
12、(2008·汕头)把相同体积、相同质量分数的稀盐酸,分别滴到等质量、颗粒大小相同的X、Y、Z三种较活泼金属中,生成H2的质量与反应时间的关系如右图所示。这三种金属的活动性顺序为 ;假如X、Y、Z都是+2价金属,则相对原子质量由大到小的顺序为 。
13、(2008·河北)金属材料在生产、生活中有着广泛的应用。
(1)人类每年从自然界提取大量的金属,其中提取量最大的是铁。用赤铁矿(主要成分为Fe2O3)和一氧化碳炼铁的化学方程式为 。
(2)北京奥运会用到多种材料。下列应用中使用金属材料的有 (填序号)。
①使用金、银和铜等制作奖牌 ②使用纯羊毛和聚酯纤维制作“福娃,
③使用新型钢材建造“鸟巢” ④使用聚氟乙烯制造“水立方”外层膜
(3)金属矿物的储量有限,而且不能再生,所以保护金属资源尤为重要。保护金属资源的有效途径是 (答出两条即可)。
14、(2009·达州)下表是生活中某种常见金属X的部分性质:
颜色状态 硬度 密度 熔点 导电性 导热性 延展性
银白色固体 软 7.9g/cm3 1525℃ 良好 良好 良好
将金属X投入盐酸中,有大量气泡生成。根据上述信息,回答下列问题:
(1)试推断金属X可能的一种用途 。
(2)将金属X放入硫酸铜溶液中,观察到的现象是 。
(3)请自选试剂,设计实验比较金属X与Mg的活动性强弱。完成下表:
你的一种猜想 操作 现象 结论
假设成立,金属X的活动性比镁弱
15、(2009·晋江)现有铜与另一种金属R(可能是银、镁、铁中的一种)的混合粉末。欲确定R的成分,请你一起完成:
(1)请将银、镁、铁三种金属的元素符号填写在下列金属活动性顺序表中的相应位置。
(2)取少量的金属粉末于试管中,逐滴加入稀硫酸,有气泡产生,则R不可能是 。
(3)待不再产生气泡时,再进行 (填写一种实验操作方法),得到溶液和铜。然后往溶液中加入洁净的锌片,锌片表面有金属析出,则R是 。
(4)写出金属R与稀硫酸反应的化学方程式 。该反应的基本类型属于 (选填“化合”、“分解”、“置换”或“复分解”)反应。
16、(2009·青岛)钢铁是重要的金属材料,在生产、生活中有广泛的用途。建造北京奥运会主体育场“鸟巢”,就是用了大量的钢铁。
(1)钢铁属于______________(填“纯净物”或“混合物”);
(2)每年世界上钢铁的产量很高,钢铁的锈蚀也给人类带来了巨大的损失。铁在空气中锈蚀,实际上是铁跟空气中的__________和___________共同作用的结果;
(3)为了防止钢铁锈蚀,人们常采用在其表面涂刷矿物油或镀上其他金属等覆盖保护膜的方法。这些方法都能防止锈蚀的共同原理是_________________;
(4)炼铁厂常以焦炭、赤铁矿(主要成分是氧化铁)、空气等为主要原料炼铁,反应过程如下:
焦炭 CO2 CO Fe
请写出第③步反应的化学方程式:_____________________________________;
(5)金属矿物的储量有限,而且不能再生;目前世界上已有50%以上的废钢铁得到回收利用,其目的是_____________________________(填“合理开采矿物”或“节约金属资源”)。
17、(2009·东营)化学科代表小聪与小明同学帮助实验老师整理化学药品室时,发现分别放在两个试剂瓶中的两片用砂纸磨得光亮的银白色金属,未贴标签。到底它们是哪种金属?两位同学首先对这两种金属X和Y的金属活动性顺序进行实验探究。
(1)进行猜想:
①科代表小聪猜想:活动性X大于Y。
②小明同学猜想:活动性Y大于X。
(2)设计实验方案、进行实验、获得知识。完成如下实验报告,并回答后续有关问题。
①实验步骤 ②实验现象 ③结论
  __     __   金属Y表面无明显变化,金属X的表面有气泡冒出。将燃着的木条放在装金属X的试管口,气体燃烧   __ 科代表小聪的猜想:_______ (“正确”或“不正确”)
(3)上述实验之前,实验老师只知道X、Y是银铁中的各一种,则根据实验结果说明Y就是_______。实验室急需一定量的Y粉末,科代表小聪认为可用现有的X金属粉末和Y的盐溶液、蒸馏水等药品,配以必要的仪器来制得急需的Y粉末,原因是(用反应的化学方程式表示)________________________。
(4)实验老师经实验分析得知制得的Y粉末中含有未反应完的X粉末,若用化学方法将杂质X粉末除去,两个同学经讨论、交流一致认为可选用的除杂质试剂是_________。
三、实验探究题
18、(2009·娄底)欢欢同学对金属铁的相关知识开展了研究性学习。
(1)实地调查铁制品锈蚀情况如下:
调查内容 掉漆的自行车 露天堆放的钢筋 洗净并擦干的菜刀 镀铬的铁质水龙头
铁制品锈蚀情况 长时间风吹雨淋掉漆的地方出现锈迹 时间长了钢筋表面出现锈层 菜刀放置较长时间也不生锈 龙头较长时间不生锈
由调查结果可知:铁生锈实际上是铁与 和 等发生反应的过程。
(2)她提出了保护金属资源的下列建议,正确的是 (填字母序号)。
A.防止铁制品锈蚀 B.回收利用废旧铁制品 C.任意开采铁矿石
(3) 通过进一步探究铁与硫酸铜溶液反应的实验,可以比较铁与铜的金属活动性强弱,请写出该反应的化学方程式 ,该反应类型属于 反应。
19、(2008·南京)京京同学对金属活动性顺序等知识进行了研究。
(1)根据右图中的实验现象判断,稀盐酸里的A、B、C、D四种金属中,在金属活动性顺序里,位于氢后面的金属是(填字母) 。
(2)将甲、乙两种金属片分别放入硫酸铜溶液中,乙表面析出红色固体,甲没有明显现象。判断甲、乙、铜三种金属的活动性
由强到弱的顺序为 。
(3)查阅资料:金属在活动性顺序里的位置越后,其化合物越不稳定,所以它的氧化物越容易被还原.在下列①②中各写一个化学方程式,③中写出还原金属氧化物的方法。
(4)查阅资料:在金属活动性顺序里,位于氢后面的金属Cu,在常温下虽然不能与稀盐酸、稀硫酸反应,但可以与稀硝酸反应,其化学方程式为:
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO ↑ +4H2O
反应生成的NO是无色、难溶于水的气体,在常温下与空气中的O2迅速化合生成NO2,NO2是红棕色、有刺激性气味的有毒气体。
用右图所示实验装置进行实验,可以证明铜与稀硝酸反应生成的气体是NO。
①检查装置的气密性:关闭弹簧夹,将干燥管放人带有水的烧杯中,若观察到 ,则表明该装置的气密性良好。
②按右图所示进行实验:打开弹簧夹,用注射器慢慢抽取干燥管内的气体,稀硝酸沿着干燥管慢慢上升,直到 ,停止抽拉注射器,关闭弹簧夹,观察干燥管内的现象: 。反应停止后,打开弹簧夹,用注射器抽取千燥管内的气体(事先已将注射器内原有的气体推出),关闭弹簧夹后取下注射器,并抽取一定量的空气,观察到气体变为红棕色。
③上述实验完成后,用足量NaOH溶液将气体吸收,其目的是
④下图是NO2气体和空气混合的实验示意图,观察图中A、B、D的表示方法,在C处画出相应的气体组成的粒子示意图。
四、计算题
20、(2009·常州)为测定某碳素钢样品中铁的质量分数,现取一定质量的样品粉未于质量为51.8克的烧杯中,然后逐步加入一定质量分数的稀硫酸,当加入80g稀硫酸时反应恰好完全,加入稀硫酸的质量与烧杯及烧杯内物质的总质量的关系如右图。
试通过计完成下列填空:(不能整除时,结果保留一位小数)
(1)该实验取用的样品质量为: ;
(2)样品中铁的质量分数为: ;
(3)小王不慎在反应结束后,向烧杯中多加了20g稀硫酸,此时,溶液中亚铁离子在溶液总质量中的质量分数为: ,若在上图中补绘此过程中稀硫酸的质量与烧杯及烧杯内物质的总质量的关系图,所得线段的终点位于线段AB延长线的 (填:上方、下方或线上)。
【答案】
一、选择题
1、B 解析:大多数金属的性质是质软,熔点较高,有良好的导电导热性等。本题易错选A,把日常生活中部分金属的个别性质及合金的性质理解为金属的共性,误认为金属的硬度很大。
2、B
3、A
4、B
5、C
6、A 解析:将Zn、Cu分别加入到FeSO4溶液中,Zn能置换出FeSO4溶液中的Fe,而Cu不能,说明Zn排在Fe的前面,而Cu排在Fe的后面;将Fe、Cu分别加入到ZnSO4溶液中,Fe、Cu都不能置换出Zn,说明Fe和Cu排在Zn的后面,然而无法验证Fe和Cu的活动性顺序;将Zn分别加入到FeSO4、CuSO4溶液中,Zn可以置换出Fe和Cu,说明Zn排在Fe和Cu的前面,同样无法验证Fe和Cu的活动性顺序;将Fe 分别加入到ZnSO4、CuSO4溶液中,Fe无法置换出Zn,说明Fe排在Zn的后面,然而能置换出Cu来,说明Fe排在Cu的前面,所以能验证Fe、Cu、Zn的金属活动性顺序。本题主要考查学生对于金属活动性顺序在金属与盐溶液反应中的应用。
7、B 解析:铁生锈的条件是潮湿的空气,也就是水和氧气等。
8、C
9、C 解析:A能从B的硝酸盐溶液中置换出B说明A比B活泼,A不能与稀盐酸反应,C、D能与稀盐酸反应说明A排在氢的后面,而CD排在氢的前面,D比C反应剧烈说明D不C活泼。
10、D 解析:锌比铁活泼,开始锌产生的氢气要比铁多,所以指针偏向右,等质量的锌和铁产生的氢气铁多,所以最后指针又偏向左。
11、(1)Cu+2AgNO3== Cu(NO3)2+2Ag (2)①C12>Br2>I2>S ②B
12、Y>X>Z;Z>Y>X
解析:在金属活动性顺序中,位置越靠前,化学性质越活泼,产生氢气的速率就越快;等质量的金属与足量的酸反应,如果化合价相同,则相对原子质量越小,产生的氢气就越多。
13、(1) 3CO+ Fe2O3 高温 2Fe + 3CO2 (2)①③ (3)防止金属腐蚀、回收利用废旧金属、合理有效开采矿物、寻找金属的代用品等
解析:纯羊毛和聚酯纤属于天然材料和合成材料,聚氟乙烯属于塑料;保护金属资源主要从防止锈蚀,回收利用等方面考虑。
14、(1)做锅/加工成丝/加工成片 (2)金属X表面有红色固体生成
(3)
你的一种猜想 操作 现象 结论
金属X的活动性比镁弱 取经打磨的金属X固体,放入氯化镁溶液中。 无明显现象 假设成立,金属X的活动性比镁弱
或其它合理答案。
15、(1)
(2)银(或Ag)(3)过滤;铁(或Fe)(4)Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑;置换
16、(1)混合物 (2)水蒸汽 氧气 (3)隔绝氧气(4)3CO + Fe2O3 高温 2Fe + 3CO2 (5)节约金属资源
17、(2)①将金属片X、Y分别放入两支试管中,再分别加入稀硫酸(或稀盐酸)2mL
③在金属活动顺序里,X排在氢前,Y排在氢后(或金属的活动性为X大于Y) 正确
(3)银 Fe + 2 AgNO3 === Fe(NO3)2 + 2Ag (4)盐酸(或稀硫酸)
18、水(或氧气) 氧气(或水) A、B Fe+CuSO4 =FeSO4+Cu 置换
19、(1)D (2)乙>Cu>甲
(3)①2HgO===2Hg+O2 (合理答案均可)
②C+2CuO==2Cu+CO2(合理答案均可) ·
③用一种金属还原金属氧化物(合理答案均可)
(4)①若干燥管内的液(水)面比烧杯内的液(水)面低,且过一段时间后干燥管内的液 (水)面保持不变
②充满干燥管 铜片表面有气泡产生,铜片溶解,溶液由无色变成蓝色,液面下降
③防止污染空气 ④
解析:从图中可以看出金属D与酸不反应,所以排在氢后面的金属是D;乙表面析出红色固体,说明乙能置换出铜,则乙比铜活泼,甲没有明显现象,说明甲在金属活动性顺序中排在铜的后面,不能置换中硫酸铜中的铜;从图4-12中可以看出,如果液面进入干燥管中,则气密性不好,实验开始,为了让硝酸与铜接触,必须用注射器慢慢抽取干燥管内的气体,让稀硝酸在大气压强的作用下进入干燥管,由于NO2能够污染空气所以必须用NaOH溶液除掉;当与空气混合静置后,彼此分子互相混合已经比较均匀,所以D处与C处的气体组成的粒子情况是相同的。
20、(1)17g (2)98.8% (3)14.4% 上方
考点:
1、金属的性质:这部分集中考查金属的物理性质,命题以选择填空题为主,金属的化学性质以选择探究题为主。
2、金属货动性顺序的考查,命题命题以选择探究题为主,是中考考查的重点。
预测题目
1、下列各种物质中,能够用盐酸跟金属直接反应得到的是( )
A、FeC13 B、MgCl2 C、CuC12 D、AgCl
2、有X、Y、Z三种金属,如果把X和Y分别放入稀硫酸中,X溶解并产生氢气,而Y不反应,如果把Y和Z分别放入硝酸银溶液中,过一会儿,在Y表面有银析出,而Z没有变化,根据以上实验事实,判断X、Y和Z的金属活动顺序正确的是( )
A.X>Y>Z B.X>Z>Y C.Z>Y>X D.Z>X>Y
3、物质间反应常用到金属活动性顺序表。
(1)金属活动性顺序表适用于金属与溶液的反应。
某化学探究小组为了验证铁、铜、镁、汞的金属活动性顺序,设计了如下实验方案:
Ⅰ 将大小一样的铁片和镁片分别加入到溶质质量分数相同的稀盐酸中;
Ⅱ 将铜片加入到硝酸汞溶液中,铜片上出现银白色物质;
Ⅲ 将金属片A加入到溶液B中。
①根据实验Ⅰ判断出镁的金属活动性比铁强,依据的现象是 ;
②根据实验Ⅱ的现象得出的结论是 ;
③要通过实验Ⅲ得出铁和铜的金属活动性顺序,如果B是硫酸铜溶液,则金属A是 ,如果A是铜,则溶液B是 。
④查阅资料:金属在活动性顺序里的位置越靠后,其化合物越不稳定,所以它的氧化物越容易被还原。分别以氧化铁和氧化铝为原料,用相同的还原剂还原,更易得到的金属是 。
【答案】
1、B 解析:Cu和Ag在金属获得性顺序中排在氢的后面,不能和酸反应,Fe和酸反应产生的是亚铁盐。
8、A 解析:把X和Y分别放入稀硫酸中,X溶解并产生氢气,Y不反应,说明X排在氢的前面,Y排在氢的后面,Z能置换出硝酸银溶液中的银,说明Z排在银的前面,Y不能置换出硝酸银中的银,说明Y排在银的后面。
15、(1)①镁比铁反应更剧烈
②铜比汞活动性强
③铁 硫酸亚铁或氯化亚铁
④铁

焦炭、高温

过量空气、高温
H
……
……
……
金属性由强到弱
……
……
高温
赤铁矿、高温

……
……
金属性由强到弱
……
……
……
Mg
Fe
Ag
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