1、考题分层训练(九)金属和金属材料|夯实基础|考点1金属材料1.2019襄阳下列物品主要是由合金制成的是()A.塑料水杯B.青铜铸像C.汽车轮胎D.羊毛大衣2.2019衡阳下列有关金属材料说法中,正确的是()A.地壳中含量最高的金属元素是铁B.钢的性能优良,所以钢是很纯的铁C.多数合金的抗腐蚀性能比组成它们的纯金属更好D.银的导电性最好,大多数电线都是用银作材料3.2019安徽能源与环境是社会关注的焦点。图9-2是某太阳能电池示意图,回答下列问题。图9-2(1)图中所标物质,含有的金属元素是(填一种即可),含有的有机合成材料是。(2)太阳能电池中多处使用合金,合金与纯金属相比,有许多优良性能,如
2、:(写出一条即可)。(3)铜露置在潮湿的空气中会生锈,即生成铜绿Cu2(OH)2CO3,这是铜与O2、H2O、(填化学式)反应的产物。(4)推广使用太阳能电池的意义是(写出一点即可)。考点2金属资源的利用和保护4.2019广东探究铁生锈的条件,有利于寻找防止铁制品锈蚀的方法。下列对比实验设计与所探究的条件(蒸馏水经煮沸并迅速冷却),对应关系正确的是()图9-3A.甲和乙:水B.乙和丙:空气C.甲和丙:空气D.甲和丁:水5.2019深圳改编生铁用途十分广泛。工业上利用赤铁矿(主要成分是 Fe2O3,还含少量 SiO2 等杂质)冶炼生铁的过程如下:图9-4回答下列问题。(1)生铁属于(填“合成”或
3、“金属”)材料。“高炉气体”中的(填化学式)会导致酸雨。(2)“煅烧”时,生成CO的反应之一为C+CO22CO,该反应属于(填基本反应类型)。用化学方程式表示利用 CO 炼铁的原理: 。CaCO3 和 SiO2 固体在高温条件下发生反应,生成 CO2 气体和 CaSiO3,该反应的化学方程式为 。(3)生活中铁制品锈蚀的过程,实际上是铁与空气中和发生化学反应的过程。下列措施能防止铁制品锈蚀的是(填序号)。A.涂油、喷漆B.镀耐腐蚀的铬层C.用盐水清洗D.久置于酸性环境(4)请写出一条保护金属资源的有效措施: 。6.某炼铁厂要冶炼1000 t含杂质3%的生铁,需要含Fe2O3 80%的赤铁矿石多
4、少吨? (计算结果精确至0.1)考点3金属的化学性质和活动性顺序7.2019益阳 下列四种金属中,能与稀H2SO4反应放出H2的是()A.CuB.AgC.ZnD.Hg8.2019郴州把一枚无锈铁钉放在硫酸铜溶液中,一段时间后,可出现的是()A.溶液蓝色变浅直至无色B.铁钉表面析出红色物质C.产生大量气泡D.溶液质量增加9.2019海南我国西汉时期,在淮南万毕术中记载“曾青得铁则化为铜”,意思是可溶性的铜的化合物与铁发生反应得到单质铜,此为现代湿法冶金的先驱。下列有关说法正确的是()A.由该反应可推测出铜能与稀硫酸反应B.该反应证明了铁的金属活动性比铜强C.若铁足量,溶液的颜色将逐渐变为无色D.
5、该反应属于复分解反应10.2019雅安某同学为验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性顺序,他设计了以下四种实验方案,其中能达到目的的是()A.将Fe丝、Cu丝分别放入AgNO3溶液中B.将Fe丝、Cu丝、Ag丝分别放入稀盐酸中C.将Fe丝分别放入CuSO4溶液、AgNO3溶液中D.将Fe丝、Ag丝分别放入CuSO4溶液中11.2019巴中将铁粉加入ZnSO4和CuSO4的混合溶液中,充分反应后过滤,向滤渣中滴加稀H2SO4,无气泡产生,下列有关分析错误的是() A.反应后溶液的溶质一定含有ZnSO4和FeSO4,可能含有CuSO4B .滤渣中的固体只有CuC.反应后的溶液的质量一定减少D.滤渣中
6、的固体一定有Cu,可能含有Fe12.2019铜仁金属材料包括铁、铝、铜等纯金属和合金。(1)人体中含量最高的金属元素是。(2)因性能优良,被认为是21世纪的重要金属材料是。(3)铝具有较好的抗腐蚀性能,是因为铝与空气中氧气反应,其表面生成一层致密的氧化膜,请写出该氧化膜的化学式。(4)FeCl2溶液中混有少量杂质CuCl2,简要叙述除杂的操作步骤是。除杂的化学方程式为 。13.化学实验室要从X、银、铜、锌四种金属混合物中分离某贵重金属。流程如图9-5所示。图9-5(1)四种金属的活动性顺序由强到弱是 。(2)固体丙中一定含有的金属是。(3)写出中反应的化学方程式: 。(4)为了检验滤液C中的溶
7、质成分,向其中加入稀盐酸,有白色沉淀产生,则滤液C中一定含有的阳离子是。14.2019襄阳文文想通过实验测定稀盐酸的溶质质量分数,他分四次向182.5g稀盐酸中加入含有杂质的锌粉(杂质不溶于盐酸也不与盐酸反应),记录所加锌粉质量与产生氢气的质量如下表所示。次数1234锌粉质量/g5555氢气质量/g0.150.150.10请帮文文计算稀盐酸的溶质质量分数。|能力提升|考点1金属材料1.2019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2.下列有关金属及合金的说法中正确的是()A.合
8、金是由两种或两种以上金属熔合而成的具有金属特性的物质B.在日常生活中,大量使用的常常不是纯金属,而是它们的合金C.“真金不怕火炼”说明黄金的硬度非常大D.铜的化学性质不活泼,所以铜制品不会生锈3.2019兰州 黄铜是铜与锌的合金,下列关于黄铜的说法正确的是A.比纯铜耐腐蚀B.加热不与空气反应C.硬度小于纯铜D.可以完全溶解在稀盐酸中4.生铁和足量稀盐酸充分反应后,总有一些残渣剩余,残渣的主要成分是() A.铁B.氯化铁C.氯化亚铁D.碳考点2金属资源的利用与保护5.2019泰安如图9-6是某化学兴趣小组设计的观察铁制品锈蚀的实验装置。下列相关叙述正确的是()图9-6一段时间后,铁丝会由下向上出
9、现锈蚀现象一段时间后,水面处铁丝锈蚀严重一段时间后,塑料瓶会变膨胀,因为铁生锈要放热一段时间后,塑料瓶要变瘪,因为铁生锈与空气有关A.B.C.D.6.2019长沙改编“中国制造”“一带一路”的基础建设都需要用到大量钢铁。下列有关钢铁的说法正确的是()A.钢是纯净物,生铁是混合物B.钢铁在潮湿的空气中容易生锈C.沙漠地区的铁制品锈蚀较快D.生锈的钢铁制品没有回收价值7.图9-7为实验室模拟炼铁的实验改进装置(部分夹持仪器略去)。图9-7实验步骤如下:.连接好装置,并检查装置气密性;.装好药品,先通一会儿CO,再点燃酒精喷灯;.实验结束,先撤去酒精喷灯,继续通CO直至硬质玻璃管冷却。(1)实验中可
10、看到A处硬质玻璃管内的粉末由红色逐渐变黑,说明Fe2O3转化为(填化学式);B瓶中的澄清石灰水变浑浊,该反应的化学方程式为。(2)步骤中先撤去酒精喷灯,继续通一氧化碳直到硬质玻璃管冷却的目的是_。(3)盛满石灰水的B装置在此实验中的作用有如下说法:收集多余的一氧化碳;检验并吸收反应生成的二氧化碳。上述说法中正确的是。A.只有B.只有C.是和8.2019盐城人类历史发展的不同阶段曾以不同金属材料的使用作为标志。图9-8(1)金、银在自然界有单质形式存在,说明他们的化学性质都。(2)在生产生活实践中,人类逐渐掌握了多种金属的冶炼技术。比较两种铁矿石磁铁矿(主要成分Fe3O4)和菱铁矿(主要成分Fe
11、CO3),从化学的角度分析“磁铁矿作炼铁原料更具优势”,其原因是。近代工业上采用电解熔融氧化铝(Al2O3)的方法冶炼铝,Al2O3分解后得到两种单质,该反应的化学方程式为。(3)镁铝合金被誉为“21世纪绿色金属结构材料”。一种镁铝合金Mg17Al12是特殊的储氢材料,完全吸收氢气后得到MgH2和Al,该反应的化学方程式为。(4)钛和钛合金是21世纪重要的金属材料。钛合金制品放在海水中数年,取出后仍光亮如新,是因为其_(填序号)非常好。A.可塑性B.机械性能C.抗腐蚀性能(5)铁在潮湿的空气中反应生成疏松的铁锈。已知:2FeCl3+Fe3FeCl2。铁锈的主要成分是(填化学式);将生锈的铁制品
12、放入一定量的稀盐酸中充分反应,变化过程中最多涉及种化学反应基本类型。将10 g表面生锈的铁钉(杂质已忽略)浸泡在100 g溶质质量分数为7.3%的稀盐酸中充分反应,观察到铁锈已完全消失。反应停止后,取出光亮的铁钉洗涤、干燥、称量,质量为3.6 g。则原生锈铁钉中铁元素的质量分数为。(6)利用“活泼金属”可以制得H2,H2可用作汽车能源。若推广应用于汽车产业,则需综合考虑的因素有_(填序号)。A.金属原料的成本B.生成过程中的能耗和污染C.金属的回收利用考点3金属的化学性质和活动性顺序9.把一根洁净的铁钉放入足量的盐酸中,在铁钉表面有气泡产生,溶液由无色逐渐变为浅绿色,铁钉逐渐消失,溶液质量增加
13、。以上叙述正确的是()A.B.C.D.10.下列现象和事实,不能用金属活动性作出合理解释的是()A.鉴别铝和银可分别与相同浓度的稀盐酸反应B.用硫酸铜、石灰水配制农药波尔多液时,不能用铁制容器盛放C.尽管金属的种类很多,但在自然界中,仅有少数金属(银、铂、金)有单质形式存在D.金属铝比金属锌更耐腐蚀,说明锌比铝的金属活动性强11.2019金华小丽为确认所回收易拉罐的主要成分是铝还是铁,剪取金属片打磨后,设计了如图9-9所示的两种不同方法进行检验,这样设计的依据是()图9-9A.铁、铝有不同的物理性质B.活泼金属易与氧气反应C.排在氢前的金属可以把酸中的氢置换出来D.活动性较强的金属可把活动性较
14、弱的金属从它的盐溶液中置换出来12.2019鄂尔多斯金属M与Cu(NO3)2溶液发生反应:M+Cu(NO3)2Cu+M(NO3)2,下列叙述不正确的是()A.金属M不可能是铝B.M一定能发生反应:M+AgNO32Ag+M(NO3)2C.若M为镁,恰好完全反应后,溶液质量较反应前减少D.恰好完全反应后,M表面有红色固体析出,溶液一定由蓝色变为无色13.2019孝感现有一包由6.5 g锌、5.6 g铁、6.4 g铜混合而成的粉末,把它加入一定量的硝酸银溶液中,反应结束后过滤,洗涤,烘干,测得滤渣中含有三种物质,则滤渣的质量可能是()A.49.6 gB.34.8 gC.32.7 gD.18.5 g1
15、4.2019十堰为探究金属活动性顺序,学习小组设计并进行了实验和。实验结束,将两实验的废液全部倒入一洁净烧杯中, 反应后得到溶液A和固体B,实验过程及现象如图9-10所示。图9-10据此得出以下结论:通过实验和能验证Al、Ag、Cu的金属活动性顺序;实验反应后固体B中一定含有Cu;若A是无色溶液,A中可能含有AgNO3;若A呈蓝色,溶液A中至少有两种溶质;若A呈蓝色,固体B中一定不含Cu;其中正确结论的个数有()A.1个B.2个C.3个D.4个15.金属材料在生产、生活中有着广泛的应用,人类的生产和生活都离不开金属。(1)新型材料纳米级铁粉具有广泛的用途,它比普通铁粉更易与氧气反应,其制备的主
16、要流程如图 9-11所示。高温反应器图9-11高温反应器中反应的化学方程式为。反应前需向反应器中通入氮气,目的是。(2)金属活动性顺序有重要的应用,铝、铜、铁为日常生活中常见的金属,某化学兴趣小组的同学在探究铝、铜、铁三种金属的有关性质时,进行了如图9-12的实验,在A实验中发生反应的化学方程式为。A实验结束后将试管内的物质倒入烧杯中,发现烧杯中的红色固体物质明显增多,其原因是,一段时间后过滤,滤液中的溶质一定有(填化学式)。图9-12(3)若两试管中加入的铁粉均为a g,烧杯中最后得到的固体质量一定(填“大于”“小于”或“等于”)2a g。16.2019内江内江拥有中国西南地区最大的再生资源
17、基地,可回收处理大量废旧塑料、电器及玻璃等。某品牌电器的废旧电路板中含有Fe、Cu、Ag、Ni(镍,银白色金属)等金属,如图9-13是某车间回收部分金属的工艺流程。已知:2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O。图9-13回答下列问题。(1)操作中,使用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外,还需。(2)滤渣中含有的金属是。(3)根据以上工艺流程图,可以得出Ni、Fe的金属活动性强弱顺序是Ni(填“”或“Cu,Ag不能与CuSO4溶液反应,说明了活动性CuAg,由此可得三种金属的活动性强弱顺序为FeCuAg,故D选项的方案能达到目的。11.D解析 Fe、Zn、Cu的活动性顺序是ZnFeCu,铁只能
18、与硫酸铜溶液发生置换反应生成铜和硫酸亚铁。向滤渣中加入稀硫酸,无气泡产生,说明铁已完全反应,硫酸铜可能完全反应,也可能有剩余。反应后溶液的溶质一定含有ZnSO4和FeSO4,可能含有CuSO4,故A正确;由于铁已完全反应,所以滤渣中只有铜,故B正确;铁原子质量小于铜原子质量,每一个铁原子置换出溶液中的一个铜离子后,溶液质量均减小,故C正确;滤渣中只有铜,没有铁,故D错误。12.(1)钙(2)钛和钛合金(3)Al2O3(4)向混合溶液中加入过量的铁粉,充分反应后过滤Fe+CuCl2FeCl2+Cu解析 (1)人体含量最高的金属元素是钙元素。(2)钛和钛合金的密度小、熔点高、可塑性好,特别是耐腐蚀
19、性强,广泛用于制造飞机、轮船、航天飞机等,因此,钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。(3)铝和氧气在常温下反应生成氧化铝,氧化铝中铝元素显+3价,氧元素显-2价,根据化合物中元素化合价代数和为0,可知氧化铝的化学式为Al2O3。(4)铁比铜活泼,铁和氯化铜溶液反应生成氯化亚铁和铜,因此,除去氯化亚铁溶液中少量的氯化铜,操作步骤为向混合溶液中加入过量的铁粉,充分反应后,过滤,得到的滤液即为纯净的氯化亚铁;该反应的化学方程式为Fe+CuCl2FeCl2+Cu。13.(1)Zn、X、Cu、Ag(2)Ag(3)Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag(4)Ag+、Cu2+14.解:生成氢气的质
20、量为0.15 g+0.15 g+0.1 g=0.4 g。设稀盐酸中溶质的质量为x。Zn+2HClZnCl2+H2 73 2 x0.4 g732=x0.4 gx=14.6 g所以稀盐酸的溶质质量分数为14.6 g182.5 g100%=8%。答:稀盐酸的溶质质量分数为8%。能力提升1.A解析 汞是金属,但常温下是液体。2.B解析 合金是指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。3.A解析 合金比组成它的纯金属耐腐蚀性强;黄铜中铜、锌在空气中加热均能与氧气发生反应;合金的硬度大于组成它的纯金属,因此,黄铜的硬度大于纯铜;黄铜中铜与稀盐酸不反应,锌与稀盐酸反应生成氯化锌和氢气
21、,故黄铜能部分溶解在稀盐酸中。4.D解析 生铁中含有碳,碳不与酸反应。5.B解析 铁生锈是铁与氧气和水共同作用的结果,两个条件缺一不可。在水面处铁最先生锈,所以铁丝不会由下向上出现锈蚀现象;铁生锈消耗氧气,所以塑料瓶会变瘪。6.B解析 此题主要考查钢铁合金的相关知识。钢是含碳0.03%2%的铁合金,即钢是混合物,故A错误;钢铁的主要成分是铁,铁生锈的原因是铁的化学性质比较活泼,在实际生活中,空气中含有的水分和氧气与铁作用,生成氧化铁,所以铁在潮湿的空气中易生锈,故B正确;沙漠地区空气湿度小,所以铁制品锈蚀较慢,故C错误;生锈的钢铁中含有铁元素,可以回收利用,故D错误。7.(1)FeCO2+Ca
22、(OH)2CaCO3+H2O(2)防止倒吸和高温下铁再次被氧化(3)C解析 本题考查对实验室模拟工业炼铁的探究。(1)一氧化碳和氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳,硬质玻璃管内的粉末由红色逐渐变黑,说明氧化铁转化为铁单质;澄清石灰水变浑浊,反应的化学方程式为CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2O。(2)继续通一氧化碳直到硬质玻璃管冷却的目的:一是防止发生倒吸,使硬质玻璃管炸裂;二是防止高温下的铁与空气接触重新被氧化。(3)装置B中澄清石灰水的作用是用来检验并除去二氧化碳,并收集一氧化碳。8.(1)不活泼(2)磁铁矿含铁量更高(合理即可)2Al2O3(熔融)4Al+3O2(3)Mg17Al12
23、+17H217MgH2+12Al(4)C(5)Fe2O3392%(6)ABC解析 (1)金属在自然界的存在状态与其活动性密切相关,越是活泼的金属,越不容易以单质形式存在,金、银等金属化学性质不活泼,所以能以单质形式存在于自然界中。(2)磁铁矿的主要成分是Fe3O4,而菱铁矿的主要成分是FeCO3,相比较而言,Fe3O4的含铁量远高于FeCO3,所以工业上更倾向于用磁铁矿石来炼铁;熔融的Al2O3通电分解生成两种单质,根据质量守恒定律可知,这两种单质应分别由铝元素和氧元素组成,即生成了铝单质和氧气,所以化学方程式为2Al2O3(熔融)4Al+3O2。(3)Mg17Al12完全吸氢后生成了MgH2
24、和Al,这是一个置换反应,所以该反应的化学方程式为Mg17Al12+17H217MgH2+12Al。(4)钛合金具有良好的抗腐蚀性能。(5)铁锈是铁在潮湿的空气中,与氧气和水发生缓慢氧化生成的,其主要成分为Fe2O3;根据题给信息,铁可与氯化铁反应,铁可与盐酸反应,氧化铁可与盐酸反应,所以将生锈的铁钉放入一定量的稀盐酸中,最多可以发生三个反应,且为3种基本反应类型;由题意可知,充分反应后铁锈消失且有固体剩余,说明最后剩余的固体物质全部是铁,但本题中隐含的信息就是盐酸全部反应,氯化铁全部反应,最后所得溶液中溶质全部是氯化亚铁,铁元素的质量应该是氯化亚铁中铁元素质量加上剩余的铁的质量,不能错误理解
25、地认为固体减少的质量即为Fe2O3的质量。(6)物质性质决定物质用途,但性质不是决定物质用途的唯一因素,资源、价值、成本、使用是否便利、是否易于加工、对环境的影响等诸多因素均会对物质的用途产生很大的影响。9.D10.D解析 在金属活动性顺序表中,铝排在氢之前,可以和稀盐酸反应生成氢气,银排在氢之后,不与稀盐酸反应,所以能够区分;铁能和硫酸铜溶液反应,不能用铁制容器盛放波尔多液;银、铂、金活动性较弱,不易和氧气反应,在自然界中有少数银、铂、金以单质形式存在;铝的活动性比锌强,但铝更耐腐蚀,是因为铝与空气中的氧气反应生成结构致密的氧化铝薄膜,从而对铝起保护性作用。11.D解析 活动性强的金属能把活
26、动性弱的金属从其盐溶液中置换出来,该实验是将金属片放在锌和铁的盐溶液中,其设计依据是通过金属能否将另一金属从其盐溶液中置换出来确定该金属是铝还是铁。12.D解析 由M(NO3)2可知M的化合价为+2,不可能是铝;由化学方程式可知M的活动性大于铜,可推知其活动性也大于银,则M+AgNO32Ag+M(NO3)2反应一定能发生;镁的相对原子质量小于铜,反应后溶液质量较反应前减少;不确定M是哪种金属,反应后溶液不一定为无色,如果M为铁,反应后溶液为浅绿色。13.B解析 Fe2Ag;Zn2Ag;Cu2Ag;56216 65216642165.6 g 21.6 g6.5 g 21.6 g 6.4 g21.
27、6 g4种金属的活动性强弱顺序ZnFeCuAg,所以将铁、锌、铜放入硝酸银溶液中,锌优先与硝酸银溶液反应,反应结束后过滤、洗涤、烘干,测得滤渣中含有三种物质,则这三种物质中一定有银、铜和铁,锌最活泼,说明锌完全反应。根据上述反应关系式中各物质的质量关系可知,6.5 g的锌反应生成21.6 g银,铁可能反应,也可能没有反应。金属铜一定没有反应,假设铁没有与硝酸银反应,则滤渣的质量最少为21.6 g+6.4 g+5.6 g=33.6 g32.7 g,假设铁全部反应,则滤渣质量最多为21.6 g+6.4 g+21.6 g=49.6 g。但是滤渣中含有三种固体,所以铁没有完全反应,因此滤渣的质量应小于
28、49.6 g,不小于33.6 g,故B选项符合题意。14.B15.FeCl2+H2Fe+2HCl排尽反应器中的空气,防止铁粉与氧气发生反应(或防止发生爆炸)(2)Fe+CuSO4FeSO4+Cu未反应的铁继续与硫酸铜反应FeSO4、Al2(SO4)3(3)大于16.(1)漏斗(2)Ag(3)(4)将硫酸铜中的铜全部置换出来,回收铜Fe+H2SO4FeSO4+H2(5)处理过程不污染环境,金属分类回收(合理即可)解析 (1)由流程图可知,操作后产生了滤渣和滤液,故该操作为过滤,所需玻璃仪器为烧杯、玻璃棒和漏斗。(2)由流程图可知,金属板中加入足量稀硫酸后,铁、镍两种元素进入滤液,则滤渣中含铜、银
29、两种金属;由题给信息可知,铜在通入氧气、加热的条件下能与硫酸发生反应,生成溶于水的硫酸铜,经过滤后,得到的滤渣只有银一种金属。(3)滤液加入过量的铁粉后过滤,得到金属镍和铁两种金属,说明铁能从镍的盐溶液中将镍置换出来,即铁的金属活动性比镍强。(4)工业上进行该流程的目的是回收金属,而滤液向中的溶质含有硫酸铜,因此滤液中加足量铁粉的目的是将硫酸铜中的铜全部置换出来,回收铜;固体A中除含铜外,还含有一定量的铁,为进一步提纯铜,可将固体A放入稀硫酸中,其中的铁会与硫酸发生反应,生成硫酸亚铁和氢气,发生反应的化学方程式为:Fe+H2SO4FeSO4+H2。(5)相比于直接焚烧废旧电路板回收金属,该工艺流程可将铁、镍、铜、银分类回收,且回收过程中不会对环境造成污染。