单元训练(八) 金属和金属材料
1.[2022·苏州]下列有关金属的说法正确的是 ( )
A.所有金属都呈银白色
B.常温下所有的金属都是固体
C.合金的硬度一般比各成分金属小
D.铝制品耐腐蚀是因为表面生成致密氧化膜
2.[2022·临沂]有关金属和金属材料的说法中错误的是 ( )
A.地壳和海洋中,大多数金属以化合物的形式存在
B.生铁和钢都是铁合金,但钢的含碳量比生铁的高
C.通常铝制品抗腐蚀性能比铁制品强
D.铜不能和稀盐酸发生反应
3.[郴州]现有X、Y、Z三种金属,把X、Y分别放入稀盐酸中,Y产生气体的速率比X快;把Z放入硫酸铜溶液中,一段时间后,无明显现象。根据以上事实,判断三种金属的活动性强弱,正确的是 ( )
A.X>Y>Z B.Y>Z>X
C.Y>X>Z D.Z>Y>X
4.[2016·怀化]下列物质混合能发生反应的是 ( )
A.银与稀盐酸 B.铜与硫酸锌溶液
C.铁与稀硫酸 D.锌与硫酸镁溶液
5.[长沙]2018年5月我国自主建造的第一艘航母下海,为保证航母的使用寿命,下列防锈措施不可行的是( )
A.用抗锈蚀性能优异的合金制造航母零部件
B.刷防锈漆
C.船体表面镀一层黄金
D.给某些部位涂油
6.[2022·天津]金属在生产和生活中的应用极为广泛。
(1)生铁和钢是两种含碳量 (填“相同”或“不同”)的铁合金。
(2)下列生活用品利用金属良好导热性的是 (填序号)。
A.镀铬水龙头 B.铸铁暖气片 C.黄铜钥匙
(3)我国古代很早就认识到铜盐溶液里的铜能被铁置换,这一方法是湿法冶金技术的起源。铁与硫酸铜溶液反应的化学方程式为 。
(4)焊接钢轨的反应原理是铝与氧化铁在高温条件下反应生成铁和氧化铝,该反应的化学方程式为 。
(5)已知氧化镁和氧化铝都能与酸反应生成盐和水。现有氧化镁、氧化铝和铁的混合物9.9 g,向其中加入245 g质量分数为10%的稀硫酸,恰好完全反应,得到254.8 g溶液,则原混合物中氧化镁的质量为 g。
7.[2022·大庆]某兴趣小组的同学们利用如图Z8-1所示的装置对CO还原Fe2O3粉末的实验进行探究(固定装置略)。
图Z8-1
查阅资料 CO能溶于铜液[醋酸二氨合铜(Ⅰ)和氨水的混合液]。
(1)按如图Z8-1连接装置A~E,在装入试剂前,先 。
(2)写出装置B中反应的化学方程式: 。
(3)通入CO2一段时间后,先点燃 (填“A”或“D”)处酒精喷灯。
(4)装置C中玻璃管的作用: 。
(5)反应一段时间后,能证明CO与Fe2O3反应的实验现象: ;
。写出装置D中反应的化学方程式: 。
(6)某同学认为该装置有缺陷,需在装置E后再连接装置F,其目的是 。
装置E、F的接口连接顺序:a连接 (填“b”或“c”)。
1.[2022·吉林]请结合图Z8-2分析,下列说法正确的是 ( )
图Z8-2
A.能实现转化①的金属也一定能和稀硫酸反应
B.转化②只能通过铁与硫酸铜溶液反应实现
C.通过与C或CO发生置换反应可实现转化③
D.反应④中能观察到溶液变为浅绿色
2.[2022·衢州]小科为验证锌、铜、银三种金属的活动性顺序,设计了下列四种方案,其中合理的是 ( )
图Z8-3
3.[2022·金华] 取一定质量的锌粒和铜片于同一敞口容器中,再逐渐加入稀硫酸。加入稀硫酸的质量与有关量的变化关系图正确的是 ( )
图Z8-4
4.[2022·苏州]利用铁粉、炭粉、氯化钠进行铁的锈蚀实验(装置如图Z8-5所示,装置气密性良好)。实验1 min后温度计读数上升,8 min后打开止水夹,水倒吸入锥形瓶。
实验数据如下表:
实验前的体积 实验后的体积
锥形瓶内空气(含导管内空气) 烧杯内水 烧杯内剩余水
246.0 mL 100.0 mL 51.5 mL
下列说法不合理的是 ( )
图Z8-5
A.铁的锈蚀是放热反应
B.使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀
C.此实验能推断出铁的锈蚀需要水的参与
D.计算得出空气中氧气的含量约为19.7%
5.[2022·齐齐哈尔]将一定量的锌粉加入Al(NO3)3、Fe(NO3)2、AgNO3三种物质的混合溶液中,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣。滤液呈浅绿色,则滤渣中可能含有的物质是 (写出化学式,下同),滤液中一定含有的溶质是 。
6.[2022·陕西]学习小组同学在探究Cu、Al、Ag的活动性顺序时,做了如下两个实验,并由此展开了一系列学习探究活动。
图Z8-6
学习交流
(1)实验中观察到,甲中铝丝表面附着一层 色固体,乙中溶液颜色变为 色。
(2)你认为通过上述实验 (填“能”或“不能”)得出三种金属的活动性强弱。
拓展探究 上述实验后,同学们想进行废液的处理与回收,于是将甲、乙中的溶液倒入同一烧杯中,观察到混合溶液(即废液)澄清透明。同学们认为应该先确定废液中是否含有未反应完的CuSO4和AgNO3,为此,他们进行了实验并记录如下:
序号 实验1 实验2
实验操作 取少量废液于试管中,加入 溶液 取少量废液于试管中,加入Ba(NO3)2溶液
实验现象 无明显现象 产生白色沉淀
实验结论 废液中没有AgNO3 废液中含有未反应完的CuSO4
反思评价 讨论后大家一致认为实验2所得结论不合理。你认为理由是 (用化学方程式表示)。
拓展应用 同学们尝试从废液中回收铜,将过量铝粉加入废液中,充分反应后过滤,滤液中存在的金属阳离子是
(填离子符号)。
【参考答案】
夯实基础
1.D [解析]铜呈紫红色;常温下汞是液体;合金的硬度一般比各成分金属的硬度大。
2.B [解析]生铁和钢都是铁合金,生铁的含碳量大于钢的含碳量。
3.C [解析]现有X、Y、Z三种金属,在金属活动性顺序中,位于氢前面的金属能与酸反应产生氢气,且金属的活动性越强,产生氢气的速率越快。把X、Y分别放入稀盐酸中,Y产生气体的速率比X快,说明Y的金属活动性比X强,即Y>X;把Z放入硫酸铜溶液中,一段时间后,无明显现象,说明Z的金属活动性比铜弱,即Cu>Z,则这三种金属的活动性强弱顺序为Y>X>Z。
4.C [解析]在金属活动性顺序中,银在氢之后,故银与稀盐酸不反应;在金属活动性顺序中,铜在锌之后,故铜与硫酸锌溶液不反应;在金属活动性顺序中,铁位于氢的前面,故铁能与稀硫酸反应;在金属活动性顺序中,锌在镁之后,故锌与硫酸镁溶液不反应。
5.C
6.(1)不同
(2)B
(3)Fe+CuSO4Cu+FeSO4
(4)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
(5)2
[解析](5)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,由题可知生成氢气质量为245 g+9.9 g-254.8 g=0.1 g;设铁的质量为x,与铁反应的硫酸的质量为y,则:
Fe + H2SO4FeSO4+H2↑
56 98 2
x y 0.1 g
= x=2.8 g
= y=4.9 g
故氧化镁与氧化铝的总质量为9.9 g-2.8 g=7.1 g,氧化镁与氧化铝消耗的硫酸的总质量为245 g×10%-4.9 g=19.6 g。设混合物中氧化镁的质量是m,则氧化铝的质量是(7.1 g-m),设与氧化镁反应的硫酸的质量是n,则与氧化铝反应的硫酸的质量是(19.6 g-n)。
MgO+H2SO4MgSO4+H2O
40 98
m n
= ①
Al2O3 + 3H2SO4Al2(SO4)3+3H2O
102 294
7.1 g-m 19.6 g-n
= ②
联立①②,解得m=2 g,n=4.9 g。
7.(1)检查装置的气密性
(2)CO2+2NaOHNa2CO3+H2O
(3)A (4)调节压强
(5)D中玻璃管内红色固体变成黑色 E中澄清石灰水变浑浊 3CO+Fe2O32Fe+3CO2
(6)吸收一氧化碳 c
[解析](1)按如图连接装置A~E,在装入试剂前,先检查装置的气密性。(2)B中,二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,化学方程式为CO2+2NaOHNa2CO3+H2O。(3)A中在高温的条件下,二氧化碳与碳反应生成一氧化碳,一氧化碳具有可燃性,若一氧化碳不纯加热时可能会发生爆炸,所以通入CO2一段时间后,先点燃A处酒精喷灯,让产生的一氧化碳排净装置内的空气。(4)装置C中玻璃管的作用是调节压强。(5)在高温的条件下,一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳,化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2,实验中观察到D中玻璃管内红色固体变成黑色,E中澄清石灰水变浑浊。(6)该装置没有尾气处理装置,因为尾气中含有有毒的一氧化碳气体,直接排放到空气中会造成空气污染,而CO能溶于铜液,所以可在E后连接F装置,用于吸收一氧化碳,尾气从长管进入。
拓展提升
1.A [解析]能将铁从其盐溶液中置换出来的金属一定比铁活泼,所以能实现转化①的金属也一定能和稀硫酸反应;转化②不只有通过铁与硫酸铜溶液反应实现,铁也能与稀硫酸反应生成硫酸亚铁;通过C发生置换反应可实现转化③,但CO与Fe2O3的反应不属于置换反应;氧化铁与稀盐酸反应生成氯化铁和水,氯化铁溶液呈黄色,则反应④中能观察到溶液变为黄色。
2.D [解析]锌、铜与硝酸银溶液均能反应,说明金属活动性锌>银、铜>银,不能确定锌和铜的金属活动性强弱;银不与硫酸锌溶液反应,铜能与硝酸银溶液反应,说明金属活动性锌>银、铜>银,不能确定锌和铜的金属活动性强弱;银、铜均不与硫酸锌溶液反应,说明金属活动性锌>银、锌>铜,不能确定银和铜的金属活动性强弱;锌能与硫酸铜溶液反应,铜能与硝酸银溶液反应,说明金属活动性锌>铜>银。
3.C [解析] 根据金属活动性顺序可知,铜与硫酸不反应,锌和硫酸反应生成硫酸锌和氢气。铜与硫酸不反应,随着稀硫酸的加入,铜片的质量不变,A错误;锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,随着稀硫酸的加入,锌粒的质量不断减少直至完全反应,B错误;锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,随着稀硫酸的加入,氢气的质量不断增加,当锌完全反应后,生成氢气的质量不再增加,C正确;锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,随着稀硫酸的不断加入,硫酸锌的质量不断增加,当锌完全反应后,生成硫酸锌的质量不再增加,D错误。
4.C [解析]铁的锈蚀属于缓慢氧化,是放热反应;使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀;没有做无水的对比实验,此实验不能推断出铁的锈蚀需要水的参与;此实验可计算出空气中氧气的含量是×100%≈19.7%。
5.Fe Al(NO3)3、Fe(NO3)2、Zn(NO3)2
6.学习交流(1)红 蓝 (2)能
拓展探究 NaCl(氯化钠)[或KCl(氯化钾),合理即可]
反思评价Al2(SO4)3+3Ba(NO3)23BaSO4↓+2Al(NO3)3
拓展应用Al3+
[解析]学习交流(1)甲中铝和硫酸铜反应生成硫酸铝和铜,铝丝表面附着一层红色固体;乙中铜和硝酸银反应生成硝酸铜和银,溶液颜色变为蓝色。(2)铝与硫酸铜反应生成硫酸铝和铜,有红色固体析出,说明铝比铜活泼;铜与硝酸银反应生成硝酸铜和银,有银白色固体析出,溶液由无色变为蓝色,说明铜比银活泼,能得出三种金属的活动性强弱。拓展探究实验1结论为废液中没有硝酸银,硝酸银能与氯化钠(或氯化钾)溶液反应生成氯化银白色沉淀,所以可取少量废液于试管中,加入氯化钠(或氯化钾)溶液,无明显现象,说明不含硝酸银。反思评价铝与硫酸铜反应生成硫酸铝,废液中一定含有硫酸铝,硫酸铝能与硝酸钡反应生成硫酸钡沉淀和硝酸铝,所以加入硝酸钡溶液产生白色沉淀,不能说明含有硫酸铜,化学方程式为Al2(SO4)3+3Ba(NO3)23BaSO4↓+2Al(NO3)3。拓展应用将过量的铝加入废液中,充分反应后过滤,滤液中存在的金属阳离子是Al3+。
