中考科学培优讲义专题集训第24讲金属和金属材料试题

一岗双责落实还不到位。受事务性工作影响，对分管单位一岗双责常常落实在安排部署上、口头要求上，实际督导、检查的少，指导、推进、检查还不到位。第24讲 金属和金属材料知识梳理【复习重点】一、金属的物理性质：金属常温下一般为固态（汞为液态）,有金属光泽。大多数金属呈银白色,但铜为紫红色,金为黄色。一般具有良好的导热性、导电性、延展性和一定的韧性。二、金属的化学性质1.大多数金属可与氧气发生反应。注意：（1）虽然铝在常温下能与氧气反应,但是在铝表面生成了一层致密的氧化铝薄膜,从而阻止了反应的进行,所以铝在常温下不会被锈蚀。（2）“真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不能与氧气反应,金的化学性质极不活泼。2.金属置换酸中的氢,其置换反应的条件：金属活动性氢的活动性。3.金属与盐发生置换反应,其置换条件是参加反应的金属活动性大于化合物中金属元素的活动性,如湿法炼铜等。三、金属活动性顺序金属活动性顺序的规律小结：.“前金换后金”：金属的位置越靠前,它的活动性就越强,排在前面的金属可以置换后面的金属（除K、Ca、Na）。.位于氢前面的金属能置换出酸中的氢（不可用浓硫酸和硝酸,因其具有强氧化性）。四、金属材料1.目前世界上纯金属约有90多种,但可制得的合金已达几千种。2.合金是由一种金属与其他一种或几种金属（或金属与非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。合金是混合物。3.金属的冶炼,理解其一般原理。实验室中常用木炭、一氧化碳、氢气等还原剂还原金属氧化物。五、铁、铜材料的锈蚀与防锈1.铁生锈的条件：铁与氧气、水接触。铁锈的主要成分：Fe2O3xH2O。铜生铜绿的条件：铜与O2、H2O、CO2接触。铜绿的化学式：Cu2（OH）2CO3。2.防止铁制品生锈的措施：（1）保持铁制品表面的清洁、干燥；（2）表面涂保护膜：如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等；（3）改变铁的单一结构,制成不锈钢。3.铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝的进一步氧化,因此,铝具有很好的抗腐蚀性。【复习难点】1.金属的物理性质与用途相联系,如铜可作导体，用来散热,水银用作温度计内液体等。2.金属的化学性质,(结合金属活动性顺序)不同的金属与氧气、硫、氯气、酸等反应的剧烈程度不同,金属与盐的置换反应等。3.金属活动性强弱的进一步理解与应用,注意其中的特殊点,如：（1）K、Ca、Na等金属遇硫酸铜溶液,不是先置换出铜,而是先置换出水中的氢,产生的NaOH再与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀；（2）铁在置换反应中都呈+2价,铝只有+3价；（3）金属与盐发生置换反应,盐必须是可溶的。4.当一定质量的金属与足量的盐酸（或稀硫酸）反应时,产生的氢气质量与金属质量的关系：AlMgFeZn。当金属为+2价时,每个金属原子可置换出一个氢分子,所以金属的相对原子质量越大,产生的氢气质量越少；由于铝是+3价的,每2个铝原子能置换出3个氢分子,所以铝的产氢率排在镁之前。而当足量的金属与一定质量及质量分数的稀盐酸或稀硫酸反应时,产生的氢气质量相等。5.了解金属材料。一般来说,合金的熔点更低,但硬度更大,抗腐蚀性更好。如铁合金有生铁、碳素钢、各种合金钢等；铝合金应用广泛；钛合金与人体有很好的“相容性”,因此可用来制造人造骨等。【易考点】1.金属的用途是由其性质决定的。2.以金属活动性为基础的各种变化知识是历届中考的必考点。这部分内容可以出选择题、填空题、计算题、探究题、综合分析题等各种题型。3.以金属的化学性质或金属的还原冶炼为载体的探究题。考点一金属的性质和用途、金属活动性例1、如下表所示为生活中某种常见金属X的部分性质：将金属X投入盐酸中,有大量气泡生成。根据上述信息,回答下列问题：（1）试推断金属X可能的一种用途： 。（2）将金属X放入硫酸铜溶液中,观察到的现象是 。（3）请自选试剂,设计实验比较金属X与Mg的活动性强弱。完成下表：【解题思路】（1）因金属X有良好的导热性,故可用来制作锅子；因金属X有良好的延展性,可加工成金属丝、金属板；因金属X有良好的导电性,可用来作导线。(合理即可)（2）根据信息“将金属X投入盐酸中,有大量气泡生成”可知,金属X在金属活动性顺序中位于氢的前面,又因铜在金属活动性顺序中位于氢的后面,所以金属X的活动性大于铜的金属活动性,则金属X能与硫酸铜发生置换反应,现象为金属X表面有红色固体生成。（3）判断金属活动性顺序一般是利用金属与酸反应或金属与盐溶液反应,设计实验比较金属X与Mg活动性的强弱,可利用两种金属分别与稀盐酸反应或将金属X与氯化镁溶液反应,通过现象判断两种金属活动性的强弱。【参考答案】（1）制作锅子（2）金属X表面有红色固体生成（3）【方法归纳】按照性质决定用途思路解决第（1）小题,抓住金属活动性解决第（2）（3）小题。【易错误区】从题干信息看出,该物质可能是纯度较高的铁,铁的导电能力虽然良好,但作导线不是太理想。考点二 各种化学量的变化曲线图示例2、分析以下四种实验操作对应的曲线，正确的是（）A.某温度下,向一定量接近饱和的硝酸钾溶液中不断加入硝酸钾晶体B.向硫酸铜溶液中加入过量的氢氧化钠溶液C.向稀盐酸中滴加过量的氢氧化钠溶液D.向等质量的金属镁和铁中分别加入足量且质量分数相等的稀盐酸【解题思路】A变化曲线应该是：随着硝酸钾晶体的不断加入,溶液的质量分数先增大,饱和后不变,如下图A所示。B变化曲线表明：随着氢氧化钠溶液的加入,生成氢氧化铜沉淀的质量不断增大；至硫酸铜完全反应后,沉淀的质量不再变化,与化学反应事实相符。C变化曲线应该是：随着氢氧化钠溶液的不断加入,溶液的pH不断增大,图示与事实相反。D变化曲线应该是：随着稀盐酸的不断加入,两金属放出氢气的质量不断增加,但镁放出氢气的速度更快；至完全反应时,金属镁放出氢气的质量大于铁,如下图D所示。【参考答案】B【方法归纳】本题是化学反应中定量关系和图像相结合的题型,题目难度较大。图像的意义要抓住三点：抓住图像的起点,抓住图像的终点,抓住图像的变化过程。具体可结合解答领会。要准确解答此类题,关键要对化学反应知识熟练掌握,并能结合图像的数学意义,综合考虑,即可快速解答。【易错误区】部分同学刚开始分析这类题型时,不知道看横、纵坐标的意义,导致错选。考点三 利用金属、金属氧化物与酸的反应性质进行物质的推断例3、在混有少量CuO的铁粉中加入一定量的稀盐酸,充分反应过滤,再向滤液中放入一枚洁净的铁钉,足够时间后取出,铁钉表面无变化。下列判断中，正确的是（）A.过滤出的不溶物只有铜B.过滤出的不溶物只有铁C.过滤出的不溶物中一定含有铜,可能含有铁D.滤液中一定含有氯化亚铁,可能含有氯化铜【解题思路】根据金属活动性顺序可知，向滤液中加入薄铁片,铁片无任何变化,说明滤液中没有盐酸；由于铁的活动性比铜强,所以同时也说明滤液中没有氯化铜。滤液中没有盐酸和氯化铜,说明不溶物中一定有铜,但铁是否反应完无法确定,所以铁可能含有，也可能不含有；因为盐酸和铁参加了反应,所以滤液中一定有氯化亚铁。【参考答案】C【方法归纳】本题是一道推断知识考查题,解题的关键是对最后加入铁后无变化的分析,也就是对反应后的溶液中不会有氯化铜及盐酸的分析。【易错误区】根据铁及CuO等物质的有关化学性质，分析时若仅仅看到CuO与HCl以及Fe与HCl的反应就易解错。如果能抓住“未看到铁片有任何变化”这个条件,并结合铁的化学性质,便能正确作答。考点四 利用金属与酸的置换反应产生氢气进行质量计算例4、【湖州】镁粉、锌粉的混合物m g与一定量的稀硫酸恰好完全反应,蒸发水分后得不含结晶水的固体n g,则反应中生成的氢气的质量为（）【解题思路】不含结晶水的n g固体产物为硫酸镁和硫酸锌,减去其中的金属元素的质量，即为硫酸根离子的质量（n-m）g。根据镁和锌与硫酸反应制取氢气的化学方程式,可以找出如下关系式并求解：【参考答案】A【方法归纳】化学计算不能只停留在化学式或方程式的计算层面,要拓展思维,如本题较方便的解法就是找出硫酸根离子与H2分子的关系来进行求解。【易错误区】本题的第一个难点在于无法直接用化学方程式进行计算,而要通过找出硫酸根离子和H2分子之间的计量关系,然后进行列比例式计算。第二个难点是本题不用实际数字,而用字母来表示质量的多少,且解得的答案是一个代数式,使解题又增加了一定的难度。考点五 利用氢气还原金属的化学反应进行相关化学计算例5、氢气还原氧化铜实验得到的固体粉末为氧化铜和铜的混合物,某科学兴趣小组的同学对该粉末中单质铜的含量进行了测定。三组同学各取10g粉末样品置于烧杯中,然后加入不同质量的同浓度的稀硫酸,充分反应后,对烧杯中剩余固体进行称量。实验数据记录如下：（1）分析表中数据可知,第2组实验中的剩余固体是 （写出物质名称或符号）。（2）样品中单质铜的质量分数为 。（3）加入的稀硫酸溶质质量分数是多少？（写出计算过程）【解题思路】（1）分析表格中的数据可知：第1组实验硫酸完全反应，第2组实验硫酸可能恰好完全反应或者有剩余，第3组实验硫酸有剩余。（2）根据表格中的数据直接计算即可。（3）计算硫酸的质量分数时，因只能确定第1组实验中的硫酸是完全反应的，故需要用该组的数据计算。【参考答案】（1）Cu(或铜) (2)80%（3）根据表中数据可知,与20g稀硫酸反应的CuO质量：m（CuO）10g8.4g1.6g【方法归纳】在解决这类问题时,一定要围绕着图表数据展开分析思考,并结合所给资料解题。对比各组实验数据的异同点,确定反应中的过量物质、完全反应的物质,以确定在计算时,哪些数据能用,哪些数据不能用。【易错误区】这类题型的难点就在于学会利用表格分析出其中有用的数据。探究提升例1、【河北】某班同学做验证铁、铜、银的金属活动性顺序的实验,用到的药品有铁丝、铜丝、银丝、稀硫酸和硫酸铜溶液。实验结束后,某科学兴趣小组的同学欲对该实验的废液进行探究,请你一起参与。提出问题：废液中含有什么物质？交流表达：（1）小明通过观察,认为废液中一定含有硫酸铜。他观察到的现象是 。（2）小红通过分析,认为废液中一定含有硫酸亚铁,她的依据是 。作出猜想：小华认为废液中还可能含有硫酸。实验验证： 小华测得废液的pH小于7,证明废液中含有硫酸。用pH试纸测定溶液pH的方法是 。小明取少量废液,向其中滴加氢氧化钠溶液,也得到了相同的结论。小明的实验现象是 。通过分析与实验,同学们得出废液中含有硫酸亚铁、硫酸铜和硫酸的结论。拓展应用：若将废液中的溶质全部转化为硫酸亚铁,应向废液中加入过量的 。写出该反应过程中的一个化学方程式： 。（2）反应完全后,过滤,滤渣中的物质为 ,滤液中的溶质为硫酸亚铁。【解题思路】交流表达：（1）硫酸铜溶液是蓝色的。（2）根据金属活动性顺序及其应用可知，铁和稀硫酸反应能够生成硫酸亚铁,铁和硫酸铜反应也能生成硫酸亚铁；因此,小红通过分析,认为废液中一定含有硫酸亚铁。实验验证：测定溶液pH的最简单的方法。如果废液中存在硫酸时,向其中滴加氢氧化钠溶液,就会先发生中和反应,然后再与废液中的硫酸铜反应生成蓝色絮状沉淀（即废液中硫酸完全被消耗时,才会生成蓝色的氢氧化铜沉淀；实际上,这两个反应是同时发生的,只不过反应生成的蓝色氢氧化铜沉淀又会与废液中的硫酸发生了中和反应）。拓展应用：由于废液中含有硫酸铜,根据金属活动性顺序及其应用可知,若将废液中的溶质全部转化为硫酸亚铁,应该加入过量的铁粉,化学方程式为：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。因为该反应完全后,会生成不溶于水的金属铜,且铁是有剩余的,也不溶于水，所以过滤后滤渣中的物质为铁和铜。【参考答案】交流表达：（1）溶液显蓝色 （2）铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁实验验证：用玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上,与标准比色卡对照,可以知道溶液的酸碱度滴加一定量的氢氧化钠溶液后才出现沉淀拓展应用：铁粉 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 铁和铜【方法归纳】本题主要考查了化学方程式的书写及其物质判断等方面的内容，例如通过蓝色溶液来判断溶液含有硫酸铜等。【易错误区】小明的实验现象易写不准确,特别要指出“过量”才行。过滤后的滤渣中含有两种物质,而不能只填写一种,易将过量的铁漏写。【考点范围】与几种金属相关的化学方程式的书写及其物质的判断等。例2、【湘潭】在托盘天平的两边各放一只烧杯，调节天平至平衡，向两烧杯中分别倒入等质量、等质量分数的稀硫酸（足量），然后向右盘的烧杯中放入一定质量的铁粉，同时向左盘的烧杯中放入与铁粉等质量的锌粉，反应过程中可能出现的现象是（）A.天平最终仍然平衡B.天平指针先偏向左盘，后偏向右盘C.天平指针始终偏向右盘D.天平指针先偏向右盘，后偏向左盘【解题思路】在金属活动性顺序中，由于Zn的活动性比Fe强，所以与酸反应时，Zn产生氢气的速率更快，所以开始时左盘反应速率快，左盘质量较轻，故天平的指针先偏向右盘；等质量的Fe和Zn与足量的稀硫酸反应时，最终所产生氢气质量的多少是由两者的相对原子质量的大小来决定的，Zn的相对原子质量是65，Fe的相对原子质量是56，所以随着反应的进行，最终所产生氢气的质量是加Fe粉的右盘多一些，所以右盘质量轻，故天平指针最后偏向左盘。【参考答案】D【