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1、第八单元金属和金属材料一、选择题(本题包括10小题,每小题4分,共40分)1.(2016南宁模拟)2013年12月28日12点15分,广西首列动车G530次由桂林发车,驶向首都北京。标志着广西正式步入高铁时代。下列应用在高铁列车上的材料,不属于金属材料的是()A.不锈钢B.玻璃C.铝合金D.铜线【解析】选B。金属材料包括金属及其合金,不锈钢是铁的合金,与铝合金、铜线都属于金属材料,玻璃不属于金属材料。2.下列措施中,不能防止铁制品锈蚀的是()A.喷漆B.镀一层耐腐蚀的金属C.制成不锈钢D.存放在潮湿的空气中【解析】选D。喷漆能使铁制品与水和氧气隔绝,能够防止生锈;镀一层耐腐蚀的金属能使铁制品与
2、水和氧气隔绝,能够防止生锈;制成不锈钢能够改变铁制品的结构,能够防止生锈;铁制品放在潮湿的空气中时,能够和水、氧气充分接触,容易生锈。【拓展延伸】(1)铁生锈是铁与氧气、水等物质相互作用,发生的一系列复杂化学反应的结果。该过程有氧气参加,进程缓慢,没有发光现象,放热不易察觉,所以铁生锈发生的是缓慢氧化。(2)铁锈的主要成分是氧化铁,颜色为红色,具有疏松的结构,易吸水,所以铁制品表面的铁锈如果不及时除去,会加快生锈的速度。(3)升高温度或在盐水环境中,铁生锈的速度会加快。如用过的菜刀或炒完菜的铁锅没擦干净水,过一晚会生锈,就是这个缘故。3.生铁和足量的稀盐酸充分反应后,总会有一些残渣剩余,残渣的
3、主要成分是()A.铁B.氯化铁C.氯化亚铁D.碳【解析】选D。生铁是铁与碳的合金,铁与足量的盐酸反应不会有剩余,而碳不与盐酸反应,故D正确。4.“金银铜铁锡”俗称五金,相关叙述错误的是()A.铁锅应用了铁的导热性B.金属银可与硝酸铜溶液发生置换反应C.金的化学性质最不活泼D.焊锡(锡铅合金)比锡的熔点低【解析】选B。金属银的活动性在铜的后面,不能与硫酸铜溶液发生置换反应,B的叙述不正确,其他各项的叙述都是正确的。5.把X、Y、Z三种金属片分别加入稀硫酸中,X、Y表面有气泡产生,Z无变化;把X加入Y的硫酸盐溶液中,X表面析出Y,则三种金属活动性顺序为()A.YXZB.XYZC.ZYXD.XZY【
4、解析】选B。把X、Y、Z三种金属片分别加入稀硫酸中,X、Y表面有气泡产生,说明在金属活动性顺序中X、Y排在氢前,Z无变化,说明Z排在氢后,把X加入Y的硫酸盐溶液中,X表面析出Y,即活动性XY,则三种金属的活动性顺序为XYZ,观察选项知B正确。6.(2016北京模拟)金属M与AgNO3溶液反应的化学方程式为M + 2AgNO3M(NO3)2+ 2Ag。下列说法不正确的是()A.该反应属于置换反应B.金属M可能是铝C.M的金属活动性比Ag强D.反应前后M的化合价发生改变【解析】选B。该反应是一种单质与一种化合物生成另一种单质与化合物,属于置换反应,A说法正确;铝在化合物中显+3价,而M(NO3)2
5、中M显+2价,B说法不正确;M能将Ag置换出来,M的金属活动性比Ag强,C说法正确;反应前M是单质,化合价为0,生成物中化合价为+2价,D说法正确。7.(2016无锡模拟)甲图是一氧化碳还原氧化铁的装置,乙图是炼铁高炉示意图,下列叙述中正确的是()A.乙图炼铁中原料焦炭的作用是只提供热量B.炼铁的主要原理是3CO+Fe2O32Fe+3CO2C.甲图中实验开始时应先点燃加热氧化铁的酒精喷灯D.两图中得到的铁是完全相同的【解析】选B。高炉炼铁中原料焦炭的作用是提供热量和得到还原剂一氧化碳,A叙述不正确;高炉炼铁的原理是一氧化碳还原氧化铁,B叙述正确;一氧化碳具有可燃性,与玻璃管中的空气混合受热会发
6、生爆炸,因此应先通一氧化碳排尽玻璃管中的空气,然后再点燃酒精喷灯,C叙述不正确;甲图是一氧化碳还原氧化铁,能得到纯铁,乙图是炼铁高炉,得到的是生铁,属于混合物,D叙述不正确。8.下列有关金属资源的利用和保护不合理的是()A.废旧金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一B.银是导电性最好的金属,应该全面取代铜、铝作导线C.车船表面涂油漆可防止生锈D.被腐蚀的铁制品应该加以回收利用【解析】选B。回收废旧的金属属于保护金属资源,是保护金属资源的有效途径之一,A说法正确;银的导电性最好,但造价高,B说法不正确;车船金属外壳表面喷涂油漆形成保护层,可防止金属外壳生锈,有利于保护金属资源,C说法正确;废
7、旧金属的回收不仅可以节约资源,还有利于环境的保护,D说法正确。9.在硝酸银、硝酸铜的混合溶液中加入一定量锌粉,反应停止后过滤,滤液仍为蓝色。有关判断正确的是()A.滤渣中一定有银,没有铜和锌B.滤渣中一定有银和锌,可能有铜C.滤液中一定有硝酸锌、硝酸铜、硝酸银D.滤液中一定有硝酸锌、硝酸铜,可能有硝酸银【解析】选D。反应后溶液颜色是蓝色,说明其中还含有硝酸铜,因此说明加入的锌的量不足,但是银的活动性最弱,所以固体中一定会含有Ag,但是因为溶液中仍有硝酸铜,因此固体中不一定含有铜,所以A、B错误;因为银一定会被置换,所以滤液中一定有硝酸锌,但是不一定含有硝酸银。10.(2015河北中考)等质量的
8、X、Y两种金属分别和足量同体积、同浓度的盐酸反应,产生气体的质量与时间的关系如图所示。下列说法中不正确的是()A.t1时,产生气体的质量:XYB.t2时,消耗金属的质量:XYC.t3时,消耗金属的质量:X=YD.t3时,消耗盐酸的质量:X=Y【解析】选D。由题图可看出,t1时,产生氢气的质量XY,故A正确;同样可看出,t2时,金属X已经反应完全,金属Y还没有完全反应,故t2时,消耗金属的质量XY,故B正确;再由图可知,t3时,等质量的金属X、Y已经反应完全,故t3时,消耗金属的质量X=Y,故C正确;等质量的两种金属,分别与足量的同体积、同浓度的盐酸反应,由于盐酸足量,所以金属完全反应,t3时,
9、产生氢气的质量XY,根据反应方程式可知,生成的氢气越多,反应消耗的盐酸越多,故t3时,消耗的盐酸的质量XY,故D错误。【方法归纳】坐标曲线图解题思路和关键坐标曲线图实际上是借助数学方法来分析化学现象,识图的关键是识标、明点、析线。(1)识标:理解坐标图中纵、横坐标的含义,找出纵、横坐标的关系,再结合所学知识,联系相应的知识点。(2)明点:曲线中的特殊点(起点、终点、顶点、转折点、交叉点等)表示了什么化学意义。(3)析线:曲线的走向、变化趋势。揭示各段曲线的变化趋势及其含义。根据纵、横坐标的含义可以得出:在一定范围内,随“横坐标量”的增加,“纵坐标量”逐渐增加或减小。超过一定范围后,随“横坐标量
10、”的增加,“纵坐标量”减少或增加,或者达到某种平衡状态。若为多重变化曲线坐标图,要分别揭示其变化趋势,然后对比分析,找出符合题意的曲线或者结论等。二、填空与简答题(本题包括4小题,共32分)11.(8分)材料:我国第四套人民币中的一元硬币是钢芯镀镍(Ni),镍与稀硫酸能发生下列反应:Ni+H2SO4NiSO4+H2。根据此材料及金属活动性顺序,请回答:(1)铸造硬币用到的材料是(填“合成材料”或“金属材料”);(2)写出Ni与CuSO4溶液发生置换反应的方程式 。【解析】(1)根据题干可知硬币的组成成分钢是合金,镍是金属,所以铸造以上硬币用到的材料是金属材料;(2)镍与稀硫酸能发生下列反应Ni
11、+H2SO4NiSO4+H2,说明在金属活动性顺序表中镍在氢的前面,镍的化合价为+2价,故镍的活动性比铜强,Ni与CuSO4反应生成Cu和NiSO4,反应的方程式为Ni+CuSO4Cu+NiSO4。答案:(1)金属材料(2)Ni+CuSO4Cu+NiSO412.(8分)(2016大庆模拟)铁是应用最广泛的金属。(1)为了检验铁生锈的条件,进行了如图(略去其中的夹持装置)所示三个对比实验。一段时间后,甲中铁丝发生锈蚀且试管中液面上升,乙和丙中均无明显变化。由此得出铁丝锈蚀的过程,实际上是铁丝与、发生化学反应的过程。(2)铁制品在下列情况:潮湿空气中部分浸入食盐水中干燥的空气中,最易生锈的是(填序
12、号,下同);不易生锈的是。(3)在“南海一号”打捞出来的文物中,铁器锈迹斑斑,残存很少,请你列举出一种日常生活中常用的防止铁生锈的方法。【解析】(1)甲中铁丝发生锈蚀且试管中液面上升,乙和丙中均无明显变化。由此得出铁丝锈蚀的过程,实际上是铁丝与水、氧气发生化学反应的过程;(2)铁在与水和氧气并存时易生锈,氯化钠能加速铁的锈蚀,故部分浸入食盐水中最易生锈,在干燥的空气中最不易生锈;(3)防止铁生锈的方法较多,如涂油、刷漆等。答案:(1)水氧气(2)(3)涂油(或刷漆等,合理即可)13.(8分)(2016重庆模拟)(1)人类的生产生活离不开金属,下列三种金属使用的先后顺序依次为铜、铁、铝。金属被使
13、用的先后顺序跟(填序号)选项关系最大。地壳中金属元素的含量;金属的导电性;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、等浓度的足量稀盐酸中(反应中Mn显+2价),请回答:金属铁锰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“”或“铁;根据活泼金属能将不如其活泼的金属从化合物溶液中置换出来,可以用硫酸亚铁溶液与金属锰或金属铁与硝酸锰溶液进行验证。(3)铝加入硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中,铝先与硫酸铜反应,如果铝有剩余继续与硫酸亚铁反应,向反应后的滤渣中加入盐酸,有气泡产生,可知滤渣中一定有铁,说明硫酸亚铁一定参与反
14、应,则硫酸铜一定完全反应,所以还一定含有金属铜,如果铝过量,还会有金属铝。答案:(1)(2)ac三、实验与探究题(本题包括2小题,共18分)15.(10分)(2016天门质检)2015年某电视台举办的“315”晚会,曝出某品牌金饰品掺假的事件,引起同学们的好奇。某化学兴趣小组在老师的帮助下,对几种常见金属饰品所含的金属进行了相关的探究活动。【提出问题】(1)怎样鉴别真假黄金?(2)怎样确定钯的金属活动性?【查阅资料】(1)假黄金通常是黄铜(铜锌合金);(2)钯(Pd)呈银白色,有金属光泽,可用作饰品。【实验药品】钯、铂(Pt)、稀盐酸、硝酸银溶液和氯化钯(PdCl2)溶液【实验探究】(1)鉴别
15、黄金样品的真假:取黄金样品于试管中,滴加稀盐酸后,观察到黄金样品表面有气泡产生,该气体是,说明此样品为(填“真”或“假”)黄金。(2)探究钯的金属活动性:依据生活经验,同学们猜想钯的活动性可能与银和铂相近,于是他们利用上述药品进行如下实验:实验步骤实验现象实验结论把钯浸入硝酸银溶液中_钯的金属活动性比银弱把铂浸入氯化钯溶液中无明显现象钯的金属活动性比铂_初步得出结论:钯、银、铂的金属活动性由强到弱的顺序为。【废液处理】(1)转化成沉淀:小组同学将所有液体倒入废液缸中,出现白色沉淀。写出产生该现象的化学方程式:(写出一个即可);(2)通过科学合理的方法进一步回收金属钯。【解析】本题是一道金属活动
16、性顺序的探究题,解题的关键是对金属活动性顺序表的掌握与应用,能够考查学生的知识迁移运用能力。(1)因为金在金属活动性顺序表中位于氢的后面,因此金不能与稀盐酸反应产生氢气;而锌位于氢的前面,能与稀盐酸反应产生氢气;因此观察到黄金样品表面有气泡产生,该气体是氢气,说明此样品为假黄金。(2)在金属活动性顺序中,活动性强的金属可能把活动性弱的金属从它的盐溶液中置换出来,根据结论钯的活动性比银弱,因此把钯浸入硝酸银溶液中,不会发生置换反应,表现为无现象;把铂浸入氯化钯溶液中无明显现象,说明铂的活动性比钯弱,即钯的活动性比铂强;因此三种金属的活动性顺序为银钯铂。【废液处理】(1)将所有的液体倒入废液缸中,
17、出现白色沉淀是银离子和氯离子结合产生氯化银沉淀的结果,因此反应的化学方程式可能是HCl+AgNO3AgCl+HNO3或PdCl2+2AgNO32AgCl+Pd(NO3)2。答案:【实验探究】(1)氢气(H2)假(2)无明显现象强银钯铂(或Ag、Pd、Pt)【废液处理】(1)HCl+AgNO3AgCl+HNO3或PdCl2+2AgNO32AgCl+Pd(NO3)216.(8分)早在春秋战国时期,我国就开始生产和使用铁器。工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应,某化学兴趣小组利用如图装置进行实验探究,请按要求填空:(1)写出CO还原Fe2O3的化学方程式 ;(2)实验中盛澄清石灰水的试管中可
18、观察到的现象是 ;(3)右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是 ;(4)实验开始时要先通入CO,把装置中的空气排尽后再加热,以防发生爆炸。检验装置中的空气已排尽的方法是 。【解析】本题以考查探究工业炼铁为主题,主要考查学生对工业炼铁的原理、实验步骤及实验现象的掌握能力。一氧化碳具有还原性,与氧化铁反应生成铁与二氧化碳,所以生成的气体通入澄清石灰水,会变浑浊;一氧化碳是有毒气体,排放到空气中会造成空气污染,因此装置右端点燃的酒精灯是为了燃烧多余的一氧化碳,防止造成空气污染;一氧化碳具有可燃性,点燃不纯的一氧化碳可能发生爆炸,验纯的方法是先用小试管收集一试管气体,然后靠近火焰,若发出轻微的爆鸣声,表
19、示空气已经排尽。答案:(1)3CO+Fe2O32Fe+3CO2(2)石灰水变浑浊(3)燃烧多余的CO(或消除CO对空气的污染)(4)在右端导气管口用排水法收集一试管气体,移近火焰,若发出轻微的爆鸣声,证明空气已经排尽四、计算题(本题包括1小题,共10分)17.非物质文化遗产“芜湖铁画”(镀金)含金、铁(其他成分忽略不计)。某同学取一定质量的铁画边角料加入足量稀盐酸,充分反应后,放出0.3 g H2,剩余固体质量为0.1 g。(1)求样品中铁的质量。(2)求样品中金的质量分数。【解析】根据金属的活动性顺序,金、铁合金只有铁能与稀盐酸反应,所以与足量的稀盐酸反应后,剩余的0.1 g固体是合金中金的质量,根据铁与盐酸反应的化学方程式,由生成的氢气的质量可以计算合金中铁的质量,从而可以计算样品中金的质量分数。答案:(1)设样品中铁的质量为xFe+2HClFeCl2+H2562x0.3 g562=x0.3 g 解得x=8.4 g(2)样品中金的质量分数为0.1 g8.4 g+0.1 g100%1.2%答:样品中铁的质量为8.4 g,样品中金的质量分数为1.2%。