课时训练(六)
[第6课时 金属和金属材料]
夯实基础
类型1 金属的性质和用途
1.[·成都]科学家发现一种新金属。根据表中信息推测其用途错误的是( )
A.用于焊接金属
B.制造航天飞机
C.制外科手术刀
D.用于通讯设备
类型2 合金的特性
2.[·本溪]关于金属及合金的说法错误的是( )
A.合金中至少含有两种金属元素
B.生铁和钢是常见的铁合金
C.黄铜的硬度比纯铜的硬度大
D.焊锡的熔点比纯锡的熔点低
类型3 金属活动性的实验探究
3.[·白银]年春季,在张献忠沉银现场,考古专家发现了金币、银币、铜币和银锭。还有铁刀、铁矛等兵器,金币、银币光亮如初,铁刀、铁矛锈迹斑斑。下列说法不正确的是( )
A.金、银、铜、铁都是重要的金属资源
B.金、银的化学性质比铜、铁更稳定
C.自然界中,金、银、铜、铁主要以单质的形式存在
D.可以用银、铁、硫酸铜溶液验证铜、铁、银三种金属的活动性顺序
4.[·广州]化学小组为探究铝、铜、银三种金属的活动性顺序,设计了图Z6-1所示实验方案。
图Z6-1
下列说法不正确的是( )
A.由实验甲可知金属活动性:AlCu
B.由实验乙可知金属活动性:CuAg
C.由实验甲、乙、丙可知金属活动性:AlCuAg
D.实验甲中的CuSO4改为CuCl2不能完成本实验探究
5.金属钯是稀有的贵重金属之一,金属钯制成的首饰不仅有迷人的光彩,而且经得住岁月的磨砺。现有银(Ag)、铂(Pt)、钯(Pd)三种金属制成的戒指,某实验小组利用它们来探究三种金属的活动性。
(1)把钯戒指放入稀硫酸中,戒指完好无损,可推测钯在金属活动性顺序中位于铁之 (填“前”或“后”)。
(2)如果将钯粉置于盐酸中,边通入氧气边搅拌,钯粉溶解得到二氯化钯(PdCl2)溶液,该反应的化学方程式为 。
(3)如图Z6-2所示,将银、铂戒指分别放入甲、乙两烧杯中,一段时间后取出,发现只有银戒指表面有明显变化,推测甲烧杯中还可能出现的现象是 。通过该实验判断,银、铂、钯的金属活动性由强到弱顺序为 。
图Z6-2
6.人类每年要向自然界索取大量的金属矿物资源,金属的用途与它们的物理性质和化学性质都有着密切的关系,请回答下列问题。
图Z6-3
(1)如图Z6-3所示,用坩埚钳夹取一根铜丝,放在酒精灯火焰上加热,铜丝表面会产生的现象为 。
(2)小亮同学想设计实验来比较铁、铜两种金属的活动性强弱。现有铁和铜两种金属,请你帮助他完成实验。
7.[·聊城]某化学小组的同学,为了比较金属R与铁、铜的金属活动性强弱,进行如下探究活动。
查阅资料铁的活动性比铜强。
进行猜想对三种金属的活动性顺序作出如下猜想:
猜想一:RFeCu;猜想二: ;猜想三:FeCuR。
收集证据为了验证哪一种猜想成立,甲、乙、丙三位同学分别展开实验探究。
写出铁丝在氧气中燃烧的化学方程式: 。
交流反思三位同学交流讨论后认为,比较金属活动性强弱的方法有多种。
归纳总结他们总结得出比较金属活动性强弱的常见方法有:
(1)金属与氧气反应的难易和剧烈程度;
(2)金属与酸溶液是否反应或反应的剧烈程度;
(3)金属与 是否反应。
类型4 金属的冶炼
8.某兴趣小组在实验室中利用CO气体模拟炼铁的原理,如图Z6-4所示。
图Z6-4
(1)为避免装置A中玻璃管在加热时可能发生爆炸,加热前应 。
(2)装置A玻璃管中发生反应的化学方程式是 。
(3)装置B除了吸收CO2气体外,还有 的作用。
能力提升
1.[·贵阳]人类社会发展离不开金属材料。如图Z6-5是某硬铝的主要成分。
图Z6-5
(1)硬铝属于 (填“合金”或“纯金属”)。
(2)将适量硬铝(已砂纸打磨处理)放入足量稀硫酸中,观察到现象为 ,反应的化学方程式有 、 。
(3)将足量硬铝粉末放入硝酸银溶液中,充分反应后,溶液出现蓝色,出现蓝色的原因是 ,写出此时溶液中溶质成分并说明理由: 。
2.[·包头节选](4)在托盘天平(灵敏度极高)两边各放盛有等质量、等质量分数足量稀硫酸的烧杯,天平平衡。向左烧杯中加入一定质量的金属M,同时向右烧杯中加入相同质量的金属N,观察到从反应开始至结束天平指针始终偏向右边(注:反应中都生成+2价的硫酸盐)。则:
①M、N两种金属的活动性由强到弱的顺序为 。
②M、N两种金属的相对原子质量由大到小的顺序为 。
3.[·青岛]某化工厂的废液中主要含有硝酸银、硝酸铜。取一定量的该废液样品,加入镁粉和铜粉,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣。
请填写下列空格。
(1)若滤渣中有镁粉,则滤渣中除镁粉外还含有 (填写化学式,下同)。
(2)若滤渣中有铜粉,则滤液中的溶质一定含有 ,可能含有 。
(3)若滤渣中没有铜粉,则滤液中的溶质一定含有 ,可能含有 。
(4)反应后得到滤液的质量 (填“大于”“小于”或“等于”)反应前所取废液样品的质量。
4.[·泰安]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,其制备的主要流程如图Z6-6所示。
高温反应器
图Z6-6
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。铜、铝、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Z6-7所示实验,在A实验中发生反应的化学方程式为 。
将A实验结束后①②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Z6-7
(3)某同学在一定质量的AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后,他对反应过程进行了分析,得到了以下图像(横坐标表示加入铁的质量),其中错误的是 (填序号)。
图Z6-8
5.[·眉山]合金中除含金属外,也可以含有非金属。已知某铝合金粉末除含铝、铜外,还含镁和硅中的一种或两种。小冬设计实验对该铝合金粉末进行探究。
查阅资料(1)硅不能与盐酸反应。
(2)铜、镁不能与氢氧化钠溶液反应。
(3)铝、硅能与氢氧化钠溶液反应且得到相同的气体。硅与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑,足量铝与氢氧化钠溶液反应后溶液的溶质为NaAlO2,则铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 。
提出猜想
猜想一:该粉末中除含铝、铜外,还含有镁;
猜想二:该粉末中除含铝、铜外,还含有硅;
猜想三:该粉末中除含铝、铜外,还含有 。
设计实验
实验结论猜想三正确。
6.[·杭州]小金为探究铁制品锈蚀的条件,进行如下实验:
图Z6-9
步骤1:利用图Z6-9甲所示装置,将干燥的O2从导管a通入U形管(装置气密性良好,药品如图所示);待U形管内充满O2后,在导管b处连接一活塞推至底部的注射器,收集20mLO2后在导管a处连接乳胶管并用止水夹夹紧,如图乙所示。
步骤2:一段时间后,观察U形管内的铁丝,其现象如表所示。
(1)步骤1中,检查U形管内是否已充满O2的方法是 。
(2)铁制品锈蚀的条件之一是需要O2,在此实验中能支持此条件的证据是 。
(3)通过对比实验现象,此实验还可得出铁制品锈蚀的条件是 。
参考答案
夯实基础
1.A [解析]该金属的熔点高,不能用于焊接金属。
2.A [解析]合金是指在一种金属中加热熔合了其他的金属或非金属形成的具有金属特性的物质,所以合金中至少含有一种金属元素。
3.C [解析]自然界中,金、银不易与其他物质反应,以单质形式存在,铜、铁易和其他物质反应,不能以单质的形式存在。
4.D [解析]硫酸铜、氯化铜均为可溶性铜盐,铝能与硫酸铜溶液发生置换反应,也可与氯化铜溶液反应,故可将硫酸铜溶液换成氯化铜溶液完成上述实验。
5.(1)后
(2)2Pd+O2+4HCl2PdCl2+2H2O
(3)溶液变浑浊 银、钯、铂
[解析](1)将钯戒指放入稀硫酸中,戒指完好无损,说明钯不与稀硫酸反应,即钯排在氢的后面,可推测钯在金属活动性顺序中位于铁之后。(2)如果将钯粉置于盐酸中,边通入氧气边搅拌,钯粉溶解得到二氯化钯(PdCl2)溶液,反应物有Pd、O2和HCl,生成物有PdCl2,根据质量守恒定律,反应前后原子种类和数量不变,写出化学方程式即可。(3)将银、铂戒指分别放入甲、乙两烧杯中,一段时间后取出,发现只有银戒指表面有明显变化,说明银的金属活动性比钯强,铂的金属活动性比钯弱,则银、铂、钯的金属活动性由强到弱顺序为银、钯、铂;银与PdCl2溶液反应生成氯化银白色沉淀和钯,还会观察到溶液变浑浊。
6.(1)铜丝表面变黑
(2)
[解析](1)铜在加热的条件下能与氧气反应生成黑色的氧化铜,所以把铜丝在酒精灯上加热可观察到铜丝由红色逐渐变成黑色。(2)比较两种金属活动性强弱可根据金属是否与稀盐酸或稀硫酸反应进行判断,也可以通过把一种金属放到另一种金属的化合物溶液中根据能否反应进行比较。
7.进行猜想FeRCu
收集证据R丝表面有红色物质析出 快
不能燃烧 3Fe+2O2Fe3O4
归纳总结盐溶液
[解析]进行猜想铁的金属活动性比铜强,由于不知道R是哪种金属,所以R的金属活动性可能比铁、铜强,也可能比铁、铜弱。收集证据由实验结论猜想一正确,可知R的金属活动性大于铜,所以R丝插入硫酸铜溶液中,能把铜置换出来,故可看到R丝表面有红色物质析出;因为R比Fe活泼,所以R与盐酸反应比铁与盐酸反应剧烈,产生气泡速率快;空气中氧气的浓度低,铁在空气中不能燃烧,铁可在氧气中燃烧。
8.(1)先通一氧化碳排尽玻璃管内的空气
(2)3CO+Fe2O32Fe+3CO2
(3)可收集CO,防止CO逸出而污染空气
[解析](1)一氧化碳具有可燃性,与空气混合加热可能会发生爆炸,故在加热前要先通一氧化碳以排尽玻璃管内的空气,防止一氧化碳不纯发生爆炸。(2)在高温条件下,一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳。(3)装置B内盛有氢氧化钠溶液,可以除去尾气中的二氧化碳,同时该装置可排出装置内的溶液而收集CO,防止其造成空气污染。
能力提升
1.(1)合金 (2)固体部分溶解,有气泡产生
Mg+H2SO4MgSO4+H2↑
2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑
(3)铜和硝酸银反应生成了易溶于水的硝酸铜,硝酸铜溶液呈蓝色 铜在三种金属中最不活泼,铜和硝酸银发生了反应,说明铝、镁都已经完全反应完,因此溶质有硝酸铝、硝酸镁、硝酸铜
[解析](1)硬铝是三种金属熔合而成的具有金属特性的物质,属于合金。(2)将适量硬铝(已砂纸打磨处理)放入足量稀硫酸中,稀硫酸能和镁、铝反应,不能和铜反应,因此观察到固体部分溶解,有气泡产生。(3)出现蓝色的原因是铜和硝酸银反应生成了易溶于水的硝酸铜;铜在三种金属中最不活泼,铜和硝酸银发生了反应,则铝、镁都已经完全反应,因此溶质有硝酸铝、硝酸镁、硝酸铜。
2.(4)①MN ②NM
[解析]①从反应开始至结束天平指针始终偏向右边,说明左边的金属与稀硫酸反应速率较快,生成氢气的速率较快,故左边的金属M比右边的金属N活泼,故由强到弱的顺序为MN。②最终天平仍然偏向右边,说明反应结束后,M金属与稀硫酸反应产生的氢气多。根据金属的化合价相同,产生氢气的质量与相对原子质量成反比可知,金属M的相对原子质量较小。
3.(1)Ag、Cu
(2)Mg(NO3)2 Cu(NO3)2
(3)Mg(NO3)2、Cu(NO3)2 AgNO3
(4)小于
[解析]向硝酸银、硝酸铜的混合溶液中加入镁粉和铜粉,镁粉先与硝酸银溶液反应,当硝酸银完全反应后,镁粉再与硝酸铜反应,当镁粉完全反应后,铜再与硝酸银反应。(1)若滤渣中有镁粉,说明溶液中的硝酸银和硝酸铜均被镁粉完全反应,则滤渣中有Mg、Ag、Cu。(2)若滤渣中有铜粉,说明镁粉已完全反应,有铜粉存在,溶液中硝酸银也已完全反应,硝酸铜可能没有被镁粉完全反应,则滤液中一定含有Mg(NO3)2,可能含有Cu(NO3)2。(3)若滤渣中没有铜粉,镁粉和铜粉均完全反应,硝酸银可能没有完全反应,则滤液中一定含有硝酸镁和硝酸铜,可能含有硝酸银。(4)镁原子的质量比银原子、铜原子质量小,铜原子质量比银原子质量小,镁分别置换硝酸银、硝酸铜后溶液质量均减小,铜置换硝酸银后溶液质量也减小,因此,不论是上述哪种情况,反应后得到的滤液质量都小于反应前的溶液质量。
4.(1)FeCl2+H22HCl+Fe 防止发生爆炸(或防止纳米级铁粉被氧气氧化)
(2)Fe+CuSO4Cu+FeSO4 未反应的铁粉继续与硫酸铜反应 FeSO4、Al2(SO4)3 (3)D
5.查阅资料2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
提出猜想镁和硅
设计实验
[解析]查阅资料硅、铝和氢氧化钠反应生成相同的气体,即铝和氢氧化钠溶液反应与硅和氢氧化钠溶液反应相似,反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑。
提出猜想因为铝合金中除含有铝、铜外,还含有镁、硅中的一种或者两种,故猜想三是含有镁和硅。
设计实验最终的实验结论是猜想三正确,故要验证铝合金中同时含有硅和镁,而实验一的结论是样品中还含有硅,所以应该先加入足量的盐酸或稀硫酸除去铝和镁,然后向滤渣中加入氢氧化钠溶液,若还有气体生成,则说明粉末中还含有硅;实验一中验证了硅的存在,故实验二要验证镁的存在,应该向合金中加入足量的氢氧化钠溶液将铝、硅除去,然后向滤渣中加入盐酸或稀硫酸,如果还有气体生成,则说明铝合金中还含有镁。
6.(1)将带火星的木条放在b导管口,若木条复燃,则证明U形管内已充满O2
(2)观察到注射器活塞向左移动(或注射器内O2体积减小)
(3)水分和金属内部结构
[解析]氧气有助燃性,将带火星的木条放在b导管口,如果导管口都有氧气,能让木条复燃,证明氧气已满;根据图乙,注射器内收集有20mLO2,随着实验的进行,注射器活塞会向左运动,说明注射器内氧气体积在减少,即氧气参与铁锈蚀反应被消耗。本实验中安排了纯铁丝与普通铁丝的对比实验,发现纯铁丝在潮湿的空气中也不易生锈,说明铁制品锈蚀还可能与铁的纯度或铁制品内部结构有关,因为纯铁与普通铁在纯度和内部结构上均有差异。
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