初中化学实验之金属与金属材料含答案免点

金属和金属材料 1. (13 青岛)我市某化工厂排放的废液中含有硫酸铜和硫酸亚铁。某化学兴趣小组的同学 取了适量的上述废液样品，将一定量锌粉加入样品中，充分反应后过滤，得到滤液 A 和固 体 B。 请回答下列有关问题： （1）关于滤液 A 所含溶质的猜想中，不合理的是 （填写序号） 。 猜想一：只有硫酸锌 猜想二：硫酸锌、硫酸亚铁 猜想三：硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸铜 猜想四：硫酸锌、硫酸铜 （2）设计简单实验，确定“猜想二”对应的固体 B 的成分： 。 （3）反应后析出金属的质量 （选填“一定”或“不一定” ）比参加反应的金属质量 小。 答案：（1）猜想四不正确。首先看有哪些化学反应，并写出反应方程式（要注意先后顺序） 。由金属活动性顺序知道，锌粉会与 CuSO4反应，如果 CuSO4反应完了，锌粉仍有剩余，那 么锌粉会进一步与 FeSO4反应。而猜想四认为，锌粉先与 FeSO4反应，顺序错了。 Zn + CuSO 4 = ZnSO4 + Cu Zn + FeSO 4 = ZnSO4 + Fe （2）猜想二：溶液中有 ZnSO4和 FeSO4，说明 CuSO4已经完全反应，固体 B 中一定有 铜。这时有两种可能。一：锌粉恰好与 CuSO4反应，固体 B 中只有铜。二：锌粉与 CuSO4反 应后仍有剩余，进一步与 FeSO4反应，并且硫酸亚铁没有完全反应。这时固体 B 中除了有 铜以外还会有铁。 设计实验：两种可能的情况不同之处在于固体成分中有没有铁。因此可以选用稀盐酸 或稀硫酸来确定。 简答：取一定量固体 B 于试管中，加入稀盐酸。若有气泡产生则固体 B 为 Cu 和铁，否 则为 Cu。 （3）由于 Zn 的相对原子质量比 Cu 以及 Fe 的都大。而且反应时一个锌原子置换出一 个铜原子或一个铁原子，因此生成的固体质量比生成的要小。 赏析：设计实验确定猜想的题目，有时也会这样说“写出实验操作、预期现象及结论” 首先猜想（事实上是分析，不是瞎想） ，然后根据猜想中物质的不同之处构思实验方案（用 什么物质，有什么现象） 。 书写答案时分三部分，操作（用什么物质） ，现象（有什么现象） ，结论（猜想的成分） 。 2.（13 大连）取铜、锌混合粉末，在空气中充分灼烧后，加入稀硫酸至固体恰好溶解，再 加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液。 （1）滤渣中一定有 ；滤液中溶质一定有 。 （2）设计实验方案，探究滤渣成分和与滤渣成分对应的滤液中溶质成分，写出实验操作、 预期现象及结论。 答案：（1）Cu；ZnSO 4，FeSO 4。在金属活动性顺序中，Zn 位于 Cu 之前。Cu 在空气中加热， 会生成 CuO，锌呢，更会生成 ZnO（致密的） 。如果 Zn 是块状或颗粒状的，那么表面的 ZnO 会阻止 Zn 进一步被氧化，本题目用的是铜粉与锌粉。它们会被完全氧化成 CuO 和 ZnO。 加入稀硫酸至固体恰好溶解，说明稀硫酸和 CuO 以及 ZnO 恰好完全反应。稀硫酸与 CuO 的 反应是复分解反应（盐酸、硫酸或硝酸都可以与金属氧化物发生复分解反应） （复分解反应 是两种化合物互相交换成分生成另外两种化合物的反应） 。硫酸中的 H+与 CuO 中的 Cu 互相 交换生成了 CuSO4和 H2O（当然，也是硫酸中的 SO42-与 CuO 中的 O 互相交换） 。加铁粉之前,溶 液中的溶质为 CuSO4和 ZnSO4。加入铁粉后，铁粉会与 CuSO4反应（而不与 ZnSO4反应） 。 Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4因此滤渣中一定有 Cu（如果铁粉过量还会有铁） ，滤液中的 溶质一定有 ZnSO4 ，FeSO 4（如果铁粉不足量还会有 CuSO4） 。 （2）从（1）中的分析可以知道，滤渣的成分有两种可能，一：只有 Cu；二：有 Cu 和 Fe。与第二种情况相应的滤液中的溶质只有 ZnSO4 和 FeSO4（因为 Fe 粉过量） ；与第一种 情况相对应的滤液中的溶质成分又有 A、B 两种可能。A：只有 ZnSO4 和 FeSO4（此时铁粉 恰好与 CuSO4完全反应）B:除了 ZnSO4 和 FeSO4之外还有 CuSO4（此时，铁粉量不足） 。通 过以上分析来看，设计实验时需要确定固体成分与溶液成分，第二种情况（固体为 Cu 和 Fe 的情况） ，只要固体成分一定，相应的溶液成分也就一定（因此只需确定固体成分，它 和第一种情况不同之处在于有没有 Fe 因此可以用稀盐酸） ；第一种情况，除了需要确定固 体成分，还应当确定溶液成分（两种情况不同之处在于有没有 CuSO4因此可以用铁片） 。 简答：取一定量固体与试管中，加入稀盐酸，若有气泡产生，则滤渣为 Cu 和 Fe，滤液中 溶质为 ZnSO4 和 FeSO4；若没气泡产生，则滤渣为 Cu，这时取滤液于另外一支试管中，加 入铁片，若铁片表面有红色固体析出（析出指的是有固体从溶液中出来）则滤液中溶质为 ZnSO4 、FeSO 4和 CuSO4否则为 ZnSO4 和 FeSO4。 赏析：简答时，一般先把简单的情况写出来。这样答案比较清晰。比较一下先写复杂的。 取一定量固体与试管中，加入稀盐酸，若没气泡产生，则滤渣为 Cu，这时取滤液于另外一 支试管中，加入铁片，若铁片表面有红色固体析出（析出指的是有固体从溶液中出来）则 滤液中溶质为 ZnSO4 、FeSO 4和 CuSO4否则为 ZnSO4 和 FeSO4。若第一支试管中有气泡产生， 则滤渣为 Cu 和 Fe，滤液中溶质为 ZnSO4 和 FeSO4；（注意，本题中 H2SO4恰好反应，否则 还会有 H2SO4） 3.（13 昆明）某化学兴趣小组为验证 Ag、Fe、Cu 三种金属的活动性顺序，设计了如下图 所示的实验操作。其中可以达到实验目的的组合是（ ） A B C D 答案:D 判断金属的活动性顺序，可通过用金属与酸（盐酸或稀硫酸）反应能否置换出氢气来 判断，也可通过用金属金属的盐反应能否置换出金属来判断（有时题目还会通过 金属与酸反应生成氢气的速率来判断） 。在设计实验验证金属活动性顺序时用到的 也是这两种方法。思路是首先把金属按照活动性列出来。若只有两种金属，则比 较简单，如果两种金属在金属活动顺序中位于氢两侧那么可以通过金属与酸反应 能否置换出氢气来验证。如果是在同侧，那么需要用金属盐于金属反应的方法 （可以通过活动性较弱的金属的盐与活动性较强的金属反应来确定，也可以通过 活动性较强的金属的盐不与活动性较弱的金属反应来确定） 例如验证铁和铜的金属活动性顺序：分别取适量的铁粉和铜粉于两支中，并加入稀盐 酸。加有铁粉的试管中有气泡生成，另外一支没有。证明铁的金属活动性比铜的 强。 （注意，这里铁粉和铜粉没有必要等量，稀盐酸也没有必要等量，因为它们的 反应现象与用量没有关系，只有适量即可） 如果是三种金属，常用的方法有两金夹一盐和两盐夹一金。 例如验证锌、铁、铜的金属活动性顺序：【可以用锌、铜与亚铁(Fe 2+)盐（不能用铁盐） 比如 FeSO4；也可以是锌盐、铜盐与铁，比如 ZnCl2，CuCl 2。 】 分别取适量的氯化锌溶液与氯化铜溶液于两支试管中，再向两支试管中加入铁片。加 有氯化锌的试管无明显现象；加有氯化铜的试管，铁片表面有红色固体析出。因 此可以证明 Zn、Fe、Cu 金属活动性以此减弱。 4.（13娄底）小聪发现水龙头是铜质镀铬，想探究铬（Cr）与铁、铜的活动性强弱。 【知识回放】 金属活动性顺序：K Ca Na Mg Al Zn Sn Pb(H) Hg Ag Pt Au，请在横线 上填写对应金属的元素符号。 【作出猜想】 猜想 1.CrFeCu； 猜想 2. FeCu Cr； 猜想 3.你的猜想是 。 【查阅资料】 （1）铬是银白色有光泽的金属，在空气中其表面能生成抗腐蚀的致密的氧化膜。 （2）铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO 4）溶液。 【设计与实验】 取大小相等的三种金属片，用砂纸打磨光亮；再取三支试管，分别放入等量的同种稀硫酸。 实验 试管 1 试管 2 试管 3 实验 操作 实验 现象 铁片表面产生气泡较 慢，溶液变为浅绿色 铬片表面产生气泡较 快，溶液变成为蓝色 【结论与解释】 （1）小聪得到的结论是猜想 正确。 （2）实验前用砂纸打磨金属片的目的是 。 【知识运用】 将铬片投入 FeSO4溶液中，反应 （填“能”或“不能” ）进行。若能进行，请你写出 反应的化学方程式 。 答案：金属活动性顺序：Fe，Cu 猜想 3：FeCrCu 试管 3 实验现象：无明显现象（即便不反应也不要写不反应，因为从反应现象上不 能完全确定是否反应） 结论：（1）1；（2）除去金属表面氧化膜，利于反应 知识运用：能。Cr + FeSO 4 = Fe + CrSO4（注意：生成物盐中金属元素的化合价。 在金属活动性顺序中的金属与盐酸或稀硫酸反应生成的盐，或金属与盐反应生成的 盐，金属元素所表现的化合价与歌诀中的相同。其中 Fe 表现+2 价，Cu 表现+2 价， 本题目在资料中给出了 CrSO4） 5.（安徽） “五一”假期，小兵对“锌与硫酸反应快慢的影响因素”进行了探究。 【提出问题】锌与硫酸反应的快慢受哪些因素的影响呢？ 【猜想与假设】a.可能与硫酸的质量分数有关；b.可能与锌的形状有关。 【设计并实验】小兵用不同质量分数的硫酸和不同形状的锌进行如下实验。 实验编号 硫酸的质量分数（均 取 20mL） 锌的形状（均取 1g） 氢气的体积（mL）（均收集 3 分钟） 20% 锌粒 31.7 20% 锌片 50.9 30% 锌粒 61.7 30% 锌片 79.9 （2）小兵用右图装置收集并测量氢气的体积，其中量筒的作用是_ _ ，氢气应从_（填 e 或 f 或 g）管通入。 【收集证据】 （3）要比较不同质量分数的硫酸对反应快慢的影响，应 选择的实验编号是_。 【得出结论】 （4）结论是 _。 【评价与反思】 （5）下表是小兵第组实验的详细数据。 时段（均为 1 分钟） 第 1 分钟 第 2 分钟 第 3 分钟 第 4 分钟 第 5 分钟 第 6 分钟 H2的体积 3.1mL 16.7mL 11.9mL 9.6mL 7.6mL 6.0mL 请描述锌与硫酸反应的快慢的变化并解释原因_ 。 （6）锌与硫酸反应的快慢可能还受哪些因素影响？设计实验验证。_ _ _。 答案：（2）通过测量进入量筒中水的体积来判断生成氢气的体积。f (3)或。由题知应在中找一个与中的一个进行对比。这种对比实验， 应当是，探究哪个条件就只改变那个条件（其它条件应当完全相同） 。 （4）硫酸的质量分数越大，反应速率越快；锌与硫酸的接触面积越大，反应速率越 快。 （5）第一分钟慢，因锌粒表面有氧化膜，第二分钟以后变慢是因为随着反应进行硫 酸的质量分数变小。 （6）简答：温度。分别取颗粒大小相同的等质量的锌粒于两支试管中。再向两支试 管中加入等体积等质量分数不同温度的稀硫酸。观察产生相同体积氢气所用时间。 注：影响反应速率的因素可分为两类：物质本身的理化性质；反应条件（温度，催化剂等 等） 反应物的化学性质越活泼，反应速率就越快；反应物的浓度，接触面积越大反应速率就 越快。 反应条件：温度越高反应速率越快（大概每提高 10，反应速率就会增加 24 倍） 。 催化剂，有的催化剂可以加快反应速率，有的则可以减慢。 6.（13 烟台）金属材料在我国国防建设中起着重要的作用。 （1）铝合金用于制造飞机的外壳，铝合金材质的主要优点是 、 。 （2）改装前的辽宁舰舰身锈迹斑斑，钢铁的锈蚀主要是铁与空气中的 共同 作用的结果。常用稀盐酸除去铁制品表面的铁锈，该反应化学方程式为 。 （3）为了避免轮船的钢质外壳被腐蚀，通常在轮船外壳上镶嵌比铁活动性强的金属。小明 为探究锌、铁、铜三种金属的活动性顺序，设计了如下图所示的两个实验： 实验一中，小明以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断锌、铁的活动性强弱，有 同学认为不够合理，理由是 。 实验二中，若出现 现象，可证明铁的活 动性强于铜，该反应的化学方程式为 。 （4）辽宁舰的建造耗费了大量的钢材。某兴趣小组在实验室中用下图所示装置模拟炼铁的 化学原理，并测定赤铁矿中氧化铁的质量分数（装置气密性良好，反应完全且赤铁矿中的 杂质不参加反应，称量赤铁矿样品的质量为 wg） 。 （1）装置 A 中生成铁的化学方程式为 ， 足量氢氧化钠溶液中发生反应的化学方程式为 。 （2）要测定该赤铁矿样品中氧化铁的质量分数，需要测量的数据是 或 。 （3）右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是 。 答案：（1）硬度大，耐腐蚀， （或密度小） （注意用词准确，常见描述金属或合金的物理性 质有导电性，导热性，延展性，熔点，硬度，化学性质有化学性质比较活泼或稳定， 金属活动性强或弱） （2）氧气和水蒸气 Fe 2O3 + 6HCl = FeCl3+ 3H2O（在金属氧化物与酸反应或者碱 与酸反应或者碱与酸性氧化物反应时，生成物都是盐和水，盐中的金属元素反应前 后化合价不变） （酸性氧化物指的是非金属氧化物，而且是能够与水反应生成酸的非 金属氧化物，比如 CO2,SO2等，酸性氧化物与碱反应类似与酸碱中和，生成物为盐 和水。但不是复分解反应） （3）它们所用的酸不同；铁丝表面有红色固体析出，Fe + CuSO 4 = Cu + FeSO4 （4） （1） 3 CO + Fe2O3 高温 2Fe + 3CO2（ 初 中 阶 段 ， C 或 CO 还 原 金 属 氧 化 物 时 ， 生 成 物 为 金 属 单 质 和 CO2 反 应 条 件 只 有 CO 和 CuO 是 加 热 其 余 为 高 温 ） CO2 + 2NaOH = NaCO3 + H2O (酸 性 氧 化 物 和 碱 反 应 生 成 盐 和 水 ， 比 如 CO2 和 NaOH、 Ca(OH)2、 KOH 生 成 的 盐 分 别 为 NaCO3、 CaCO3 和 K2CO3) （2）反应后装置 A 中药品的质量或反应前后装置 B 的质量（或反应前后装置 B 中药品的质量） 。化学反应中，求算质量或质量分数时，首先需要列出化学方程 式，然后写出未知数据（看化学方程式中哪个物质的数据是要求的，如果要求 质量分数，一般未知数先设出质量，再根据质量分数计算公式计算）和已知数 据（看化学方程式中哪个物质的数据可以从题目中得到） 。根据已知数据和未知 数据列出比例式，并求解。 （3）点燃尾气中的 CO，防止污染。 7.(连云港) 某研究性学习小组的同学用电解水的方法测定水的组成后，提出问题：“测定 水的组成还有其他的方法吗？”经过讨论后，得到了肯定的答案。 设计方案甲同学利用氢气还原氧化铜的原理和下图装置及药品进行实验（操作规范） 。 A 中发生反应的化学方程式为 ，洗气瓶 B 中浓硫酸的作用为 。 实验探究当玻璃管中固体由黑色转变为红色时，实验测得：装置 C 的玻璃管和其中 固体的总质量在反应后减少了 1.6g；装置 D 的干燥管和其中物质的总质量在反 应后增加了 1.82g，用此数据算得水中 H、O 元素的质量比为 ，而由水的化 学式算得 H、O 元素的质量比为 。 分析交流针对上述结果与理论值有偏差，乙同学认为：该装置存在缺陷，此观点得到 了大家的认同，你对此改进的方法是 （假 设生成的水完全被 D 中碱石灰吸收，装置内空气中的水蒸气、CO 2忽略不计） 。小组 同学用改进后的装置重新实验得到了正确结果。 意外发现丙同学不小心将反应后的少量红色固体 a 洒落到多量稀硫酸中了，发现除了 有红色固体 b 以外，溶液的颜色由无色变为蓝色。 提出问题铜与稀硫酸是不反应的，这里溶液的颜色为什么会变蓝呢？ 查阅资料CuO 被还原的过程中会有 Cu2O 生成，Cu 2O 也能被还原成 Cu； Cu 2O 固体是红色的，它与稀硫酸的反应为： Cu2O+H2SO4CuSO 4+Cu+H2O. 得出结论红色固体 a 中含有 Cu2O。 分析交流红色固体 a 中含 Cu2O 是否影响水组成的测定 （填“影响”或“不影 响” ） 。 提出猜想对红色固体 a 的成分，小组同学提出猜想是：Cu 2O 和 Cu；是： 。 拓展探究丁同学利用改进后的装置及药品重新实验，通过测量反应前后固体质量的 方法去确定哪种猜想成立，称得：玻璃管的质量；反应前红色固体 a 和玻璃管的总质量，完全反应后，还需称 质量。 教师点拨称取一定质量的红色固体 a 与足量的稀硫酸充分反应后，经过滤、洗涤、 干燥后再称量红色固体 b 的质量，也可以确定哪种猜想成立。 答案：Zn + H 2SO4 = ZnSO4 + H2；干燥 H2（或吸收水蒸汽） ；8：1.1；8：1（固体减 少的质量为氧元素的质量，等于反应后生成的水中的氧元素的质量，装置 D 中增加的质量为反应后生成水的质量，用水的质量减去氧元素的质量等 于反应后生成的水中的氢元素的质量。 ） D 之后装一个装有碱石灰的干燥管。 （通过计算发现结果氢元素含量增大，而水中氢元素和 氧元素的质量比是不会变的，应为 8：1。说明干燥管除了吸收反应生成的 水还吸收了其它物质，干燥管出气端直接与空气相通不合理，除非只用于 干燥目的，否则会吸收空气中的 CO2与水分） 不影响（因为测的是水中氧元素与氢元素质量比，而金属氧化物中失去的氧元素完全生成 了水，因此只要测出金属氧化物减少的质量与碱石灰增加的质量就能计算） 8.（东营） （2）铝、铁、铜是我们生产生活中使用比较广泛的金属如图 1 所示用品中，利用金属导 热性的是 ，延展性的是 （填字母序号） 9.（13 青岛）控制变量法是实验探究的重要方法。下图所示实验不能实现的目的是 （ ） A甲中对比可探究铁的锈蚀与植物油是否有关 B甲中对比可探究铁的锈蚀与水是否有关 C乙可探究可燃物的燃烧是否需要达到一定温度 D乙可探究可燃物的燃烧是否需要与氧气接触 答案：A。探究的是是否与空气有关。在实验中发现某种物质 A 和 B、C（甚至更 多）的混合物发生了化学反应。那么要确定 A 到底和哪一种物质发生了化学反应，需 要做对比实验（也叫做对照实验） 。对比试验至少要有两组。分为实验组和对比组；其 中对比组又分为条件对比、空白对比和相互对比。 实验组：A 和 B、C 的混合物反应叫做实验组。本题中 为实验组，、都是对比组。 构成一组对比实验，构成另一组对比实验。每一组只能改变一个条件。相 比只去掉了空气，如果仍生锈说明铁生锈与水有关，但是不能说明与空气无关。如果 仍不锈不能说明铁生锈与水有关（要说明与水无关，应当是和反应现象相同，同 时无明显现象） 。相比原理相同。如果，都不生锈说明铁生锈是，共同 条件下的结果。课本中用紫色石蕊试液浸泡过的纸花和二氧化碳以及水共同作用，发现 颜色变红。实验中也做了对比试液。通过单独喷水和单独与干燥的二氧化碳放一起对比 可以得到结论“令紫色石蕊变红的是二氧化碳和水共同作用的结果”而令石蕊变红是因 为酸中的 H+的原因。因此说明二氧化碳与水反应生成了酸。 山西近十年中考 （05）小军在一次实验中，将带有铁锈的铁片放入一定量的稀硫酸中，发现下列现象： 铁锈逐渐消失，溶液变为橙黄色；铁片表面有气泡产生，溶液由橙黄色逐渐变为浅绿色。 （1）写出现象的反应化学方程式_； （2）写出现象中产生气泡的反应化学方程式_ _； （3）为弄清溶液由橙黄色变为浅绿色原因，请设计探究方案（简写出实验内容） 答案：（1）Fe 2O3 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + H2O (金属氧化物与酸反应是复分解反应生 成盐与水，复分解反应前后各元素化合价不变) （2）Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 （3）Fe 3+形成的盐的颜色为黄色。Fe 2+形成的盐为浅绿色。本题中溶液由橙黄色 变成了浅绿色说明铁盐变成了亚铁盐。在分析是那中物质令铁盐变成了亚铁 盐时需要看反应过程有哪些物质。在反应过程中出现了氢气和铁以及水还有 Fe2(SO4)3 和 FeSO4。最终应该变成了 FeSO4。能令 Fe2(SO4)3变成 FeSO4物质 可能是氢气，水以及铁。而 Fe2(SO4)3溶液可以存在，说明 Fe2(SO4)3不会与 水反应。因此能与 Fe2(SO