【得分宝典】初中化学 专题06 金属和金属材料

用心 爱心 专心1 得分宝典得分宝典 初中化学初中化学 专题专题 0606 金属和金属材料金属和金属材料 知识结构展示 概述 本专题中考命题的热点有 1 金属的特性 金属材料在生产 生活和社会发展中的 重要作用 金属与非金属的区分 2 金属与氧气的反应 防止金属锈蚀的简单方法 3 常见的金属矿物及炼铁原理 4 合金及合金与纯金属性能的比较 5 废弃金属 对环境的污染 回收金属的重要性 6 对金属活动顺序的初步探究 7 有关化学方 程式计算中的杂质问题的计算 此外一些小知识点 如铁的用途 铁的物理性质 铁锈的 成分及颜色 铁的化合物中的化合价等 中考命题也会偶尔涉及 预计今后的中考命题同 生产 生活实际的联系会更加密切 重点考查运用所学知识分析解决实际问题的能力 如 生铁和钢性能不同的原因 各自的用途以及合金材料等知识的应用等 由于新金属材料的 不断 问世 与合金有关的试题将会成为今后中考命题的热点 由于中考命题对化学计算 的要求相对弱化 有关不纯物质的化学方程式的计算单独出现作为大题的可能性将减小 以选择题或填空题的形式出现的可能性增大 也可能与溶质质量分数的计算相结合 出现 综合计算题 知识点一 金属 考纲解读 基础巩固 1 金属的物理性质 用心 爱心 专心2 常温下 它们都是固体 除外 大多数呈现 色的金属光泽 铜 反应条件 1 必须是活泼金属置换不活泼金属 2 盐必须 3 三种金属除外 例如 湿法冶金 原理 用 化学方程式表示 其反应现象 5 金属活动顺序 K Ca Na Sn Pb H Hg Pt Au 金属活动性由 逐渐 参考答案 1 Hg 银白 紫红 电 热 导线 炊具 延展 2 3Fe 2O2 点燃 Fe3O4 2Cu O2 2CuO 3 1 H 2 浓 H2SO4 HNO3 Fe 2HCl FeCl2 H2 铁钉逐渐减少 铁钉表面 有气泡产生 溶液由无色变为浅绿色 增加 4 可溶 钾 钠 钙 Fe CuSO4 FeSO4 Cu 浸入 CuSO4溶液的铁表面产生一层红 色的物质 溶液由蓝色变成浅绿色 5 Mg Al Zn Fe Cu Ag 强 减弱 实验探究 拓展实验 魔刀杀鬼 揭秘 金属的性质 昨天的化学课上李老师表演了一个 魔刀杀鬼 的小魔术 面前放一盆蓝色的液体 说有一吸血鬼隐蔽于此 李老师手里拿着一把寒光闪闪的匕首 在水里晃来晃去 嘴里还 念念有词 天灵灵 地灵灵 魔刀在此 妖魔鬼怪拿命来 过了一会 李老师突然举起 手中血淋淋的匕首 大声说 吸血鬼已经被我杀死了 顿时同学们一片哗然 真有鬼呀 还有血呢 这究竟是怎么回事呢 李老师面带微笑地说 请同学们思考和讨论一下下面的问题 思考与交流 问题 1 我手里拿得刀就是普通的匕首 同学们你们结合生活实际想想它的主要成分 是什么 如何用符号来表示 问题 2 盆里的蓝色溶液是什么 用化学式表示蓝色溶液的溶质 问题 3 同学们你们能用化学方程式表示这个变化的过程吗 答案 用心 爱心 专心3 问题 1 铁 Fe 问题 2 硫酸铜溶液 CuSO4 问题 3 CuSO4 Fe FeSO4 Cu 这个魔术涉及到的化学知识主要是金属活动顺序和金属的化学性质 这部分知识是中 考命题的重点和热点 重点突破 一 直击考点 考点一 铁的性质 本考点主要以选择题和实验探究题的形式进行考查 思路与方法 1 使用金属活动顺序表需要注意的问题 1 最活泼的金属 K Ca Na 不但能从酸溶液中置换出氢而且可以从水中置换出氢 2 酸主要是指盐酸或稀硫酸 3 金属活动性越强 与酸反应越剧烈 4 铁与酸反应 只生成亚铁盐 2 铁元素具有可变化合价 铁元素通常具有 2 价和 3 价两种化合价 3 价铁元素较稳定 1 铁与稀酸反应 置换氢 或与不活泼金属的盐溶液反应时 生成 2 价的铁 Fe2 离子 2 铁与氧化性不太强的非金属单质 如 S 反应 也生成 Fe2 Fe S FeS 3 铁与 Cl2等非金属单质反应 生成 Fe3 例 1 2011 滨州 某化学实验小组实验结束时 将含有 CuSO4 ZnSO4 FeSO4的废 液倒在废液缸里 为回收有关金属和盐 同学们设计了如下实验方案 试回答 1 步骤 中锌粉必须过量的原因是 2 写出步骤 中任一反应的化学方程式 3 要检验步骤 中加入的稀硫酸是否足量的方法是 4 若实验过程中的物质损失可以忽略 最终所得硫酸锌的质量 填 Mn Y Ni Z 因此 A 正确 例 4 某校同学以 比较锰 铁 铜 3 种金属的活动性 为课题进行探究 提供的药品 铁片 铜片 锰片 稀盐酸 硫酸亚铁溶液 硫酸铜溶液 硫酸锰溶液 做出猜想 他们考虑到铁的活动性比铜强 对 3 种金属的活动性顺序作出如下猜想 猜想一 锰 铁 铜 猜想二 铁 铜 锰 猜想三 设计实验 为了验证猜想成立 同学们分成三组 分别针对一种猜想设计实验方案 1 第一组验证猜想一 实验方案是将锰片 铁片分别放入稀盐酸中 观察现象 2 第二组验证猜想二 实验方案是将锰片放入 中 观察现象 3 第三组验证猜想三 实验方案是 只用两个实验 实验及结论 各组通过实验和交流 确认猜想一是正确的 第一组同学的实验现象 是 拓展研究 随后同学们对探究金属活动性的方案涉及作了进一步研究 为了验证甲 乙 丙 丁 4 种金属的活动性依次减弱 某同学设计了如下方案 把 甲放入乙的盐溶液中 把乙放入丙的盐溶液中 把乙放入丁的盐溶液中 把丁放入 丙的盐溶液中 你认为哪个实验没有必要做 请说明理由 用心 爱心 专心6 解析 根据题意猜想三是铁 锰 铜 根据金属活动顺序表的应用 前面的金属能把 排在它后面的金属从它的盐溶液中置换出来的规律 实验方案是将锰片放入 CuSO4溶液中 为了验证猜想三 可以将两片锰分别放入硫酸亚铁溶液和硫酸铜溶液中 观察现象 或将 铁片和铜片分别放入硫酸锰溶液中 观察现象 或将铁片放入硫酸铜溶液中 锰片放入硫 酸铜溶液中 观察现象 或将锰片放入硫酸亚铁溶液中 铜片放入硫酸锰溶液中 观察现 象 第一组实验的现象是都有气泡产生 锰片的反应比铁片的反应剧烈 说明 Mn Fe 通 过分析比较可以得出实验 没必要作 因为实验 已可验证 4 中金属的活动性顺序 没必要进行实验 答案 作出猜想 铁 锰 铜 设计实验 2 硫酸铜溶液 3 将两片锰分别放入硫酸亚铁溶液和硫酸铜溶液中 观察现象 或将铁片和铜片分 别放入硫酸锰溶液中 观察现象 或将铁片放入硫酸亚铁溶液中 锰片放入硫酸铜溶液中 观察现象 或将锰片放入硫酸亚铁溶液中 铜片放入硫酸锰溶液中 观察现象 实现及结论 都有气泡产生 锰片的反应比铁片的反应剧烈 拓展探究 实验 实验 已可验证 4 中金属的活动性顺序 没必要进行实验 点评 本题先以熟悉的金属和金属活动顺序表中不存在的金属 即不熟悉的金属 然后是四种未知的金属 主要考查学生分析问题 解决问题的能力 二 走出误区 误区一 不能正确理解金属与酸或盐溶液的反应实质和条件 铁有两种化合价 2 3 在发生置换反应后 铁经常用 2 价 而不能用 3 价 同时如 果溶液中有 Fe3 时一般会呈现淡黄色 而有 Fe2 时常会呈现浅绿色 单质铁与稀盐酸 稀硫酸或 CuSO4溶液反应生成的都是 2 价铁的化合物 简称 亚铁 盐 而不是 3 价的铁盐 我们可见但记住下面的规律 单质铁参加的置换反应生成的是 亚铁盐 例 1 2012 盐城 某化学实验小组实验结束时 将含有 CuSO4 ZnSO4 FeSO4的废 液倒在废液缸里 为回收金属和盐 同学们设计了如下实验方案 请回答 1 滤液 A 和滤液 B 含有相同的溶质 其名称是 固体 B 的化学式为 2 写出步骤 其中一个反应的化学方程式 步骤 发生反应的化学方程式为 3 要检验步骤 中加入的稀硫酸是否足量的方法是 4 若实验过程中的物质损失可以忽略 要计算该废液中硫酸锌的质量分数 必须称 量 废液的质量和 错解 不能正确理解金属活动顺序表和没有看清楚框图中的条件 用心 爱心 专心7 原因 计算硫酸锌的质量分数的时候 需要的数据不清楚而造成错解 正解 1 硫酸锌 Fe 2 Zn CuSO4 ZnSO4 Cu 或 Zn FeSO4 ZnSO4 Fe Zn H2SO4 ZnSO4 H2 3 取步骤 的滤渣于试管中加入少量稀硫酸 若有气泡产生则酸不足量 或若无气 泡产生 则酸已足量 4 硫酸锌的质量 锌粉的质量 或硫酸锌 固体 B 固体 C 铜的质量 原因 Zn 排在 Cu 和 Fe 的前面 则 Zn 与 CuSO4反应生成 Cu 和 ZnSO4 Zn 与 FeSO4反 应生成 Fe 和 ZnSO4 则滤液 A 为 ZnSO4 磁铁吸引铁粉 则 B 为 Fe 固体 C 为 Zn 和 Cu 的 混合物 加入稀 H2SO4 Zn 和稀 H2SO4反应 Cu 不与稀 H2SO4反应 步骤 的滤渣中加入的 稀硫酸 观察是否有气泡产生 判断稀 H2SO4是否过量 误区二 不能全面分析天平平衡问题 天平平衡后再加入物质探究平衡问题 关键要看天平两边的质量增加情况 这个过程 常有气体产生 要考虑加入的固体质量减去气体质量才是增加的质量 例 2 2012 顺义十中 一定条件下 在托盘天平的左右两盘上各放一只烧杯 均加 入质量分数相同 体积相同的稀盐酸 调整天平呈平衡状态 下列实验操作 最终仍能使 天平保持平衡的是 A 向左 右两烧杯中分别加入 5 6 g Fe 和 1 8 g Al 两种金属完全溶解 B 向左 右两烧杯中分别加入质量相等的 Al Zn 两种金属完全溶解 C 向左 右两烧杯中分别加入相等质量的 Fe CuO 反应后盐酸有剩余 D 向左 右两烧杯中分别加入相等质量的 Mg Al 反应后两种金属均有剩余 错解 A B C 原因 造成错解的原因主要是因为金属和酸反应产生气体或者金属有剩余被忽略而造 成错解 正解 D 原因 选项 A 中 加入两种金属反应都产生氢气 因为金属完全溶解 用金属 Fe 和 Al 分别计算氢气的质量为 0 2 g 和 0 2 g 则两边质量增加分别是 5 6 g 0 2 g 5 4 g 和 1 8 g 0 2 g 1 6 g 两边质量增加不相等 天平不平衡 选项 B 加入两种金属全部溶 解 计算氢气应该用金属 相等质量的两种金属产生氢气的质量不相等 所以两边增加的 质量不相等 天平不平衡 选项 C 相同质量的两种物质放入后 Fe 能产生氢气 而 CuO 不能 产生气体 两边质量不相等 天平不平衡 选项 D 由题意可知两种金属均有剩余 用相同 质量的稀盐酸计算出产生氢气的质量 增加的质量相等 天平两边平衡 误区三 对金属和酸反应产生氢气的图像理解不全面 金属和酸反应产生氢气的图像 一方面考虑氢气的最终质量 首先明确要计算氢气的 质量要用金属还是酸来计算 注意分析题意用完全反应的物质来计算氢气 另一方面开始 反应时能体现反应快慢 也就是通过金属的活动性来判断开始的速度快慢 例 3 相等质量的锌 铁与足量的稀硫酸反应 生成氢气的质量 m 与反应时间 t 的 关系如图 其中合理的是 用心 爱心 专心8 原因 不能正确理解金属与酸反应速率的快慢与金属的活动性有关 同时还与金属的 相对原子质量有关 不能正确理解曲线与横轴 纵轴之间的关系 正解 B 原因 开始反应时的快慢 锌的金属活动性比较强 开始锌反应快 锌的图像在上面 最后看生成氢气的质量 因为题中用了足量的稀硫酸 计算氢气的质量应该用金属的质量 又因为铁的相对原子质量小 所以产生的氢气多 所以最后锌的图像又在下面 B 图像符 合 巩固复习 1 为探究 Fe Cu Ag 三种金属的活动性顺序 某兴趣小组设计了下图所示的四组实验方 案 你认为不可行的是 2 能用金属与稀盐酸发生置换反应制取的化合物是 A CuCl2 B AlCl3 C FeCl3 D AgCl 3 原创 四种金属 M N R Q 同时在两个烧杯内的反应情况可形象地用以下两幅卡通 画来表示 如下图所示 甲烧杯内卡通人物周围的小黑点表示反应中生成的气泡 且 小黑点的多少表示反应的剧烈程度 乙烧杯内卡通周围封闭粗线表示覆盖的金属 则 四 种金属的活动顺序由强到弱的顺序为 用心 爱心 专心9 A N M Q R B N M R Q C M N Q R D Q R N M 4 兴趣小组的同学学习了金属的性质后 在实验室找到的一种银白色金属 R 做如下探究 1 将金属 R 投入稀盐酸中 金属表面有气泡冒出 则该金属 R 在金属活动性顺序表中排 在氢的 选填 前面 或 后面 2 为了比较金属 R 与铁的活动性强弱 兴趣小组设计下列方案进行实验 请完成下表 你的一种猜想验证方法现象结论 金属 R 的活动性比 铁 将金属 R 投入 溶液中 金属 R 表面有黑色 的物质析出 猜想 选 填 正确 或 错 误 3 请根据上述的信息 标出金属 Fe R Cu 在下列金属活动性顺序表中的相应位置 提高训练 5 2012 杨镇一中 有 X Y Z 三种金属 把 Y 投入到 X NO3 2溶液中 Y 表面有 X 析 出 得到 Y NO3 2溶液的质量比 X NO3 2溶液的质量大 把 X 投入 Z NO3 2溶液中 溶 液中 Z 析出后 溶液的质量减少 下列判断错误的是 A 元素的相对原子质量可能是 Z Y X B X Y Z 可能依次是 Hg Zn Cu C 金属活动顺序是 Y X Z D X Y Z 可能依次是 Cu Zn Hg A Al Mg Fe Zn 用心 爱心 专心10 B Fe Zn Mg Al C Mg Al Zn Fe D Zn Fe Mg Al 6 同学们一起探究铝 铁 铜三种金属的活动性 小刚同学设 计了用铜丝 铁丝 铝丝和稀盐酸 只用一只试管 取一次盐酸的探究方案 请你和他 们一起完善下表的探究方案并回答有关问题 1 填表 实验步骤 观察到的现象 在试管中取少量盐酸 插入铁丝 充分作用 在 所得的溶液中 插入 充分作 用 无明显现象 在 所得的溶液中插入 充分作用 结论 金属活动性 Al Fe Cu 2 将铝丝插入前应进行的操作是 3 小华同学认为在小刚设计的方案中 只要补充一个实验 就可得出 Al Fe H Cu 的结论 小华要补充的实验是 4 小强同学认为要得到 Al Fe H Cu 的结论 不必做补充实验 只需将小刚同 学方案中插入金属的顺序调整即可 你认为调整后插入金属的顺序是 9 2012 和田实验中学模拟 京京同学对金属活动性顺序 等知识进行了研究 1 根据右图中的实验现象判断 稀盐酸里的 A B C D 四种金属中 在金属活动性顺序里 位于氢后面的金属 是 填字母 2 将甲 乙两种金属片分别放入硫酸铜溶液中 乙表面析 出 红色固体 甲没有明显现象 判断甲 乙 铜三种金属 的活动性由强到弱的顺序为 3 查阅资料 金属在活动性顺序里的位置越后 其化合物越不稳定 所以它的氧化物越容 易被还原 在下列 中各写一个化学方程式 中写出还原金属氧化物的方法 4 查阅资料 在金属活动性顺序里 位于氢后面的金属 Cu 在常温下虽然不能与稀盐酸 稀硫酸反应 但可以与稀硝酸反应 其化学方程式为 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 反应生成的 NO 是无色 难溶于水的气体 在常温下与空气中的 O2迅速化合生成 NO2 NO2是红棕色 有刺激性气味的有毒气体 用右下图所示实验装置进行实验 可以证明铜与稀硝酸反应生成的气体是 NO 检查装置的气密性 关闭弹簧夹 将干燥管放入带有水的烧杯中 若观察到 用心 爱心 专心11 则表明该装置的气密性良好 按右图所示进行实验 打开弹簧夹 用注射器慢慢抽取干燥管 内的气体 稀硝酸沿着干燥管慢慢上升 直到 停止抽拉注射器 关闭弹簧夹 观察干燥管内的现象 反应停止后 打开弹簧夹 用注射器抽取干燥管内的气体 事先已将 注射器内原有的气体推出 关闭弹簧夹后取下注射器 并抽取一定量 的空气 观察到气体变为红棕色 上述实验完成后 用足量 NaOH 溶液将气体吸收 其目的是 下图是 NO2气体和空气混合的实验示意图 观察图中 A B D 的表示方法 在 C 处 画出相应的气体组成的粒子示意图 在 3 84 g Cu 中加人 100 g 稀 HNO3溶液 如恰好完全反应 计算生成 NO 的质量 化学方程式见上 和反应前稀 HNO3溶液中溶质的质量分数 请写出计算过程 10 2012 山西师大附中 某探究小组的同学对金属的性质很感兴趣 进行了如下探究 探究金属的活泼性 取等质量的 A B 金属 分别投入溶质质量分数相同的足量的盐酸中 生成氢气的质量 m 与时间 t 的关系如下图 已知 A B 元素在生成物中的化合价相 同 由图分析 甲 乙 丙三位同学的对话正确的是 甲 时间 t1时 产生氢气的质量 A B 乙 到时间 t2时 金属均有剩余 丙 两种金属原子的相对原子质量 A B 结论 金属 A B 的活泼性 测定铜锌合金中铜的质量分数 向质量为 26 0g 的铜锌合金中滴入 10 的稀硫酸 98 0g 时 恰好完全反应不再产生氢气 求 生成氢气的质量 合金中铜的质量分数 知识点 2 金属材料 考纲解读 用心 爱心 专心12 基础巩固 1 合金 合金是 与纯金属相比 其优点是 合金的强度和硬度一般比 组成它们的纯金属更高 性能也更好 2 金属的冶炼 1 原理 在高温下 利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来 化 学反应的方程式为 2 原料 设备和产品 金属冶炼的原料为铁矿石 焦炭 石灰石和空气 常见的铁矿石有磁铁矿 主要成分是 Fe3O4 赤铁矿 主要成分是 Fe2O3 菱铁矿 主 要成分是 FeCO3 铁矿石中有难熔化的脉石 主要成份是二氧化硅 石灰石的主要作用是用来除去铁矿 石 中的脉石 石灰石与脉石的反应为 CaCO3 高温 CaO CO2 CaO SiO2 高温 CaSiO3 3 铁的锈蚀与金属的保护 1 铁生锈的条件是 主要成份是 Fe2O3 颜色为红棕色 铜生锈生成铜绿 化学式 Cu2 OH 2CO3 请你猜测铜生锈的条件可能是 其反应的化学方程式为 2 铁锈的结构疏松多孔 不能阻碍里层的铁继续与氧气 水蒸气反应 因此铁制品可以 全部被锈蚀 因而铁锈应及时除去 一般用 去除铁锈 而铝与氧气反应能生 成 从而阻止铝进一步氧化 因此 铝具有很好的抗腐蚀性 其反应的化学 方程式为 4 防止铁制品生锈的措施 方法一 方法二 方法三 5 保护金属资源的途径 用心 爱心 专心13 实验探究 拓展实验 生铁成分的探究 让我们和小婧一起走进化学实验室 共同来学习科学探究方法 问题 1 小婧在实验室用一小块生铁与稀盐酸反应 观察到生铁表面有什么出现 同 时 发现反应后的液体中有少量黑色的不溶物 提出问题 这种黑色的不溶物是什么呢 猜想与假设 这种黑色不溶物中可能含有碳 问题 2 设计方案 将黑色固体灼烧 如果黑色固体中含有碳 就会有什么气体生成 要想进一步确定这种气体 可以用什么方法来检验 进行实验 小婧按设计方案进行实验 得到了预想的结果 解释与结论 由此小婧得出结论 问题 3 生铁中含不含碳 问题 4 碳和稀盐酸能否反应 问题 5 铁和稀盐酸能否反应 参考答案 问题 1 气泡 问题 2 二氧化碳 或 CO2 澄清石灰水 问题 3 含 问题 4 不反应 问题 5 能反应 重点突破 一 直击考点 考点一 有关合金的计算 本考点主要以选择题 实验探究题和计算题的形式进行考查 思路与方法 混合物的测定的一般解题思路是利用其中物质发生化学反应 用生成物 来计算 表格的处理要注意表格熟知的变化规律 中考中经常出现带表格的计算题 解答 此类问题的关键是对表格数据进行纵 横向比较 挖掘隐含在表格中的已知条件 从中选 择有用的数据进行解答 用心 爱心 专心14 例 1 黄铜 由锌和铜形成的合金 有较强的耐磨性能 在生活中有广泛的用途 小琪同学为了测定黄铜屑样品组成 分四次取样品与稀硫酸反应 其实验数据记录如下表 次数 1234 样品质量 g 25 025 025 030 0 稀硫酸质量 g 80100120100 产生气体质量 g 0 40 50 50 5 计算 1 黄铜样品 25 0 g 中锌的质量 2 所用稀硫酸中溶质的质量分数 解析 本题是一类表格型计算题 从表格数据可知第 1 次稀硫酸完全反应 从此组 数据可以求得稀硫酸中溶质的质量分数 对比 2 3 4 次实验可知第 2 次实验 Zn 与稀硫酸 恰好完全反应 该组数据可以求得 Zn 的质量 即可求出黄铜样品中锌的质量 答案 1 解 由表格数据可知 25 0 g 黄铜产生 H2的质量为 0 5 g 设黄铜中锌 的质量为 x Zn H2SO4 ZnSO4 H2 65 2 x 0 5 g 65 x 2 0 5 g 解得 x 16 25 g 2 设参加反应的 H2SO4质量为 y Zn H2SO4 ZnSO4 H2 98 2 y 0 4 g 98 y 2 0 4 g 解得 y 19 6 g 则稀硫酸的质量分数为 19 6 g 80 g 100 24 5 点评 本题主要考查合金成分的相关计算 在解题时要注意用纯净物的质量进行计 算 考点二 金属的锈蚀 本考点主要以实验探究题的形式进行考查 思路与方法 铁生锈有氧气 水两个条件 探究铁生锈的实验可以用控制变量法 每 一次必须控制一个影响的变量 通过对比得到生锈的条件 例 2 全世界每年被腐蚀损耗的钢铁约占全世界钢铁产量的十分之一 下面是对铁 的锈蚀条件及铁锈组成的探究 问题一 探究铁生锈的条件 课本实验中 铁生锈所需要的时间较长 某实验小组设计如下改进实验 用心 爱心 专心15 1 检查装置的气密性 连接好装置 关闭分液漏斗活塞 C 导管接入到装有水的烧 杯中 微热甲装置 说明气密性良好的现象是 2 反应开始后 甲装置反应现象 MnO2的作用 3 4 分钟后观察 A 处的铁丝依然光亮 B 处的铁丝表面灰暗 D 处的铁丝依然光亮 该实验说明铁生锈主要与 和 有关 B D 处实验现象对比说明 决 定铁生锈快慢的一个重要因素是 问题二 测定铁的组成 铁锈的主要成分为 Fe2O3 H2O 还含有少量的 FeCO3 某兴趣小组用如下图所示的装置 测定生锈铁钉的组成 取一高度锈蚀的干燥铁钉 含有少量铁 称其质量为 20 08 g 在 N2氛围中 充分加热到质量不再减少 该过程中仅考虑发生 Fe2O3 H2O Fe2O3 H2O FeCO3 FeO CO2 且不需要考虑装置中空气对本实验的影 响 碱石灰成分 CaO 和 NaOH 固体混合物 物质的相对分子质量 Fe2O3 H2O 178 FeCO3 116 1 若反应前后称得 C 装置总质量分别为 100 00 g 和 102 24 g 则反应生成的 CO2 和水的总质量为 g D 装置中的碱石灰的作用是 2 仅有上述实验数据 无法计算组成 若在 B C 之间加一套装置即可 则该装置 的名称和药品为 3 经过改进后 测得 m H2O 1 80 g m CO2 0 44 g 请计算锈铁钉的组成 锈铁钉中 Fe2O3 H2O 的质量 g 锈铁钉中 FeCO3 的质量 g 锈铁钉中单质铁的质量分数 4 将 20 08 g 该锈铁钉溶于足量的稀硫酸中 充分反应后 产生的气体中是否有 H2 填 有 或 无 请通过计算说明 假设铁在 H2SO4和 Fe2 SO4 3 混合溶液中先发生反应为 Fe Fe2 SO4 3 3FeSO4 Fe2 SO4 3的相对分子质量为 400 解析 问题一 1 由于气体受热膨胀 若气密性好 则 C 导管口有气泡冒出 2 由于反应产生 O2 所以有气泡冒出 MnO2在此反应中作催化剂 3 铁生锈与水和氧气有关 通过 B D 对比 氧气浓度大 铁在水条件下生锈速率 快 问题二 1 碱石灰吸收 CO2和水 增加的质量 102 24 g 100 00 g 2 24 g 为 CO2和水的质量 2 由于 2 24 g 是 CO2和水的质量 无法根据 CO2的质量和水的质量计算 Fe2O3 H2O 和 FeCO3的质量 应在 B C 间加一个易吸收水的装置 如浓硫酸洗气瓶 这样可得到 CO2 和水的质量 3 和 4 解 设铁钉与硫酸反应生成硫酸铁的质量为 x 与硫酸铁反应的金属铁 用心 爱心 专心16 的质量为 y m Fe2O3 17 8 g 160 178 16 g m Fe 20 08 g 17 8 g 1 16 g 1 12 g Fe2O3 3H2SO4 Fe2 SO4 3 3H2O 酸 3 17 8 1 16 5 6 4 无 点评 本题是以探究题的形式考查金属生锈的条件和计算等知识 考点三 金属的冶炼 本考点主要以实验探究题的形式进行考查 思路与方法 炼铁 是一个非常重要的实用性实验 它综合性强 命题角度宽 在 把握这个实验时需要注意以下几点 1 这是一个氧化还原反应 但不是置换反应 2 记忆具体的实验操作过程 验纯 CO 通入 CO 加热 停止加热 继续通 CO 至试管 冷却 可形象比喻为 CO 早出晚归 酒精灯迟到早退 3 CO 有毒 所以尾气要进行 处理 点燃 4 产品为 生铁 而不是 纯铁 例3 2011重庆 2011年是国际化学年 IYC2011 其宗旨是 增进公众对化学重 要性的认识 鼓励青年人热爱化学 学习和研究化学 某校化学兴趣小组的同学 对课 本中一氧化碳还原氧化铁实验作了绿色化改进后制取单质铁 K1 K2是活塞 1 关闭K1 开启K2 可以验证CO还原Fe2O3的产物 这是关于气体的实验 实验前必须对装置进行 CO还原Fe2O3的化学方程式为 在e处点燃气体的目的是 2 关闭K2 开启K1 可以将d口出来的气体再从a通人装置而循环使用 c瓶中应装 填序号 A 澄清石灰水 B 水 C 石蕊溶液 D 浓硫酸 用心 爱心 专心17 反应完后 假设b瓶中NaOH全部转化为纯碱 要从b瓶中溶液得到纯碱固体 必 要的实验操作为转移 结晶 该实验这样改进的主要优点是 解析 本题主要考查金属的冶炼原理即 CO 还原氧化铁实验 实验前首先要检查装置 的气密性 CO 还原 Fe2O3的化学方程式为 3CO Fe2O3 高温 2Fe 3CO2 由于 CO 气体有 毒 为了防止污染空气 因此在 e 处用酒精灯点燃 关闭 K2 开启 K1 可以将 d 口出来的 气体再从 a 通人装置而循环使用 为了得到纯净 干燥的 CO b 装置中的 NaOH 溶液吸收产 生的 CO2气体 c 装置中应该用浓硫酸吸收反应产生的水蒸气 这样在 d 出口就可以得到干 燥的 CO 气体 反应完后 假设 b 瓶中 NaOH 全部转化为纯碱 要从 b 瓶中溶液得到纯碱固 体 将 b 瓶中的溶液进行蒸发 就可以得到 Na2CO3固体 这个实验进行了改进 其优点是 减少碳的排放 防止污染空气 提高原料利用率 发热剂需接触到空气才会发热 原因是铁要与 等物质共同作用 才会生锈 推测发热剂成分中氯化钠的作用是 2 应用金属活动性顺序能帮助我们进一步学习金属性质 已知下列各组物质间均能发生置换反应 A Fe 和 CuSO4 溶液 B Mg 和 MnSO4 溶液 C Mn 和 FeSO4 溶液 写出 Fe 和 CuSO4 溶液反应的化学方程式 Mn Fe Mg Cu 四种金属的活动性由强到弱的顺序 解析 1 根据题意 该 取暖片 中发热是利用铁生锈时会放热 因为铁要在氧 气 水存在的条件下才会生锈 而其中发热剂成分中氯化钠的作用是能起到催化剂的作用 可以加速反应的进行 更快地放出热量 2 根据题中三组物质间均能发生置换反应 可 以得出 Fe Cu Mg Mn Mn Fe 因此 Mn Fe Mg Cu 四种金属的活动性由强到弱的顺序 是 Mg Mn Fe Cu 答案 1 水 氧气 加速铁粉生锈 更快地放出热量 2 Fe CuSO4 FeSO4 Cu Mg Mn Fe Cu 方法点拨 本题以生活素材考查学生金属活动性的相关知识 激发了学生学习化学 的兴趣 起到了学以致用的目的 符合新课标对学生的要求 充分体现了化学知识来源于 生活 服务于生活 二 走出误区 用心 爱心 专心18 误区一 对含杂质物质参加反应的有关计算理解不准确 含杂质物质参加反应进行有关计算时 错误之一 是常把不纯量直接代入化学方程式 进行计算 错误之二 是常把杂质的质量分数当成纯度代入化学方程式进行有关计算 造成错误的原因是 没有真正理解和正确应用质量守恒定律 为此应明确化学方程式 中 正解 氢气的质量为 26 g 100 g 125 8 g 0 2 g 设锌的质量为 x Zn H2SO4 ZnSO4 H2 65 161 2 x y 0 2 g 65 x 2 0 2 g 解得 x 6 5 g 161 y 2 0 2 g 解得 y 16 1 g 黄铜中铜的质量分数为 26 g 6 5 g 26 g 100 75 反应后所得溶液中溶质的质量分数 16 1 g 125 8 g 26 g 6 5 g 100 15 1 答 黄铜中铜的质量分数为 75 反应后所得溶液中溶质的质量分数为 15 1 原因 根据质量守恒定律可知 物质减少的质量就是生成氢气的质量 根据化学方程 式可以进一步计算出 Zn 的质量 进而求出黄铜中铜的质量分数 根 据氢气的质量 计算出生成物硫酸锌的质量 反应后所得溶液的质 量应该是黄铜的质量与稀硫酸的质量减去生成氢气的质量 再减去 铜的质量 进一步求出所得溶液中溶质的质量分数 误区二 对金属的性质和金属资源的开发利用理解不深刻 不能认为只要活泼金属就比不活泼金属易生锈 如 Zn Al 比 Fe 活泼 但 Zn Al 不易 生锈 其原因是因为其表面有一层致密的氧化膜 阻止空气进一 步与金属 Al Zn 反应 金属资源的开发和利用应用计划 要做到 合理开发 保护金属资源的途径也是多样的 对多种途径了解不 透会造成错解 例 2 2009 年 2 月 12 日 我外交部就法国某公司拍卖我国 两件重要文物兔首和鼠首 见下图 发表严正声明 中国对其拥 有不可置疑的所有权 目前我国正在积极追讨这两件文物 兔首 和鼠首均为青铜器 铜 锡合金 表面呈绿色 这是铜器长期暴露在空气中生成了铜锈 铜 锈俗称铜绿 为了弄清铜绿的组成和铜生成铜绿的条件 某化学实验小组进行了如下探究 I 探究铜绿的组成 查阅资料 通过查阅资料知道 铜绿受热易分解 设计与实验 1 小芳从其它铜器上取下适量的干燥铜绿 按下图所示装置进行实验 用心 爱心 专心19 在实验过程中 观察到 试管口内有水珠出现 说明了铜绿中含有氢 氧元素 澄清石灰 水变浑浊 说明了铜绿中含 有 元素 2 小芳取下少量试管内反应后的剩余物 放入另一支试管中 滴入稀硫酸 充分反应后 溶液变蓝色 说明铜绿中含有 元素 实验结论 铜绿是由铜 氢 氧和碳元素组成的 II 探究铜生成铜绿的条件 查阅资料 铜绿的化学式是 Cu2 OH 2CO3 它受热会分解生成三种氧化物 铜绿分解 的化学方程式为 猜想与假设 据铜绿的组成和查阅的资料判断 铜绿可能是铜与氧气及 共同作用而形成的 设计与实验 借鉴课本 铁钉锈蚀条件的探究 实验 小梁设计了 铜片锈 蚀条件的探究 实验 实验如下图所示 所用铜片洁净 光亮 试管内的 为铜 片 实验较长时间后 发现 试管中铜片最先生锈 填试管字母编号 评价与改进 小区认为小梁设计的实验还不够完善 要得出正确的结论 还要补充 一个实验 你认为要补充的一个实验是 用图表示亦可 拓展与应用 小明发现从不同地点收集到的两个铜器 一个是纯铜做的 一个是青铜 做的 中 纯铜器的铜绿比青铜器的少 他据此分析认为青铜比纯铜易锈蚀 小明的分析是 否全面 请你说明理由 错解 按照铁生锈的原理额进行思考解题造成错解 原因 误以为铜生锈和铁生锈的原理是一样的 正解 I 1 碳 氧或 C O 2 铜或 Cu II 查阅资料 Cu2 OH 2CO3 2CuO H2O CO2 猜想与假设 水 二氧化碳或 H2O CO2 只写一个不正确 设计与实验 D 评价与改进 把铜片置于装有干燥空气 或氧气和二氧化 碳 的试管中 放置对比观察 或如右图所示 拓展与应用 不全面 因为不同地点空气成分的含量不同 无法比较 或条件不同 无法比较 原因 根据铜绿和实验和查阅资料 铜绿加热分解的化学方程式为 Cu2 OH 2CO3 2CuO H2O CO2 依据铁生锈的条件的探究 D 试管中的铜最先生锈 由此可以得出铜 用心 爱心 专心20 生锈都需要潮湿的空气 氧气和二氧化碳 根据小梁设计的实验还应该做一个把铜片放到 干燥的空气中 这样设计的实验就比较完善了 巩固复习 1 下列关于金属和金属材料的说法不正确的是 A 铁有良好的导热性 常用来制作炊具 B 铜的化学性质不活泼 在潮湿的空气中不会生锈 C 废旧电池中贡的回收可减少对环境的污染 D 铝表面易形成致密的氧化膜可阻止铝进一步被氧化 2 放在手心里就能熔化的稀有金属镓 其沸点是 2403 更奇妙的是镓熔化后在 120 仍不易凝固 在常温下几乎不与氧气和水反应 但能溶于强酸和强碱 与其他金属熔合 可改善合金性能 与硫 硒等非金属化合可生成优质的半导体材料 下列关于镓的叙述 错误的是 A 与硝酸反应制氢气 B 制作高温温度计 C 制晶体管材料 D 金与镓的合金用于镶牙 3 小彤的一副眼镜戴了一段时间后 发现铜质镜架上出现了一墨绿色物质 他想将其除掉 经查阅资料得知 铜在一定条件下会锈蚀生成一种绿色物质 其主要成分是碱式碳酸铜 俗称铜绿 于是他和几个同学按如下方案进行了实验 试填空 1 实验 是向铜绿中加入适量常见无色液体 B 再加热至沸 沉淀仍然不变色 实验 中 C 是一种常见的无色气体 B 的化学式为 为满足实验 反应所 需的外界条件 应该使用关键仪器名称是 2 写出实验 反应的化学方程式 在此过 程 中 判断铜绿没有完全反应的现象是 3 将 A 的溶液 5 9 滴滴入 5mL10 的氢氧化钠溶液中得到蓝色絮状沉淀 稍加热即变黑 色 沉淀 D 写出蓝色絮状沉淀转变为 D 的化学方程式 4 已知 2Ca HCO3 CaCO3 H2O CO2 则热稳定性 CaCO3 Ca HCO3 由此推理 上述实验中铜绿 蓝色絮状沉淀 物质 D 三种化合物热稳定性由强至弱的顺序是 均写化学式 5 经过讨论 同学们建议小彤可以用 除去镜架上的绿色物质 用心 爱心 专心21 4 原创 某化学兴趣小组用以下装置探究炼铁的原理 1 加热 Fe2O3之前要先通一会 CO 目的是 2 方框中连接的是 C 和 D 导管接口的连接顺序为 a 如果 导管连接错误 后果是 3 玻璃管 A 中发生反应的化学方程式为 用这种方法 炼 得的铁与 工业上炼出的生铁在组成上的最大区别是 提高训练 5 在中央电视台的春节晚会上 甘肃省向全国观众拜年的对联是 金银铜铁铬镍铅锌 针 对此联 下列说法正确的是 A 这八种金属单质的颜色都是相同的 B 合金的制造大大拓宽了这八种金属的应用范围和使用价值 C 这八种金属均可与稀盐酸反应产生氢气 D 这八种金属在矿物中均以单质的形式存在 6 据估计 全世界每年因生锈的钢铁 约占世界年产量的四分之一 为探究钢铁锈蚀的原 理 某兴趣小组用如下图所示装置进行实验 数天后 只有 b 处生锈明显 则下列结论 不正确的是 A 常温下 铁和氧气不易发生反应 B 常温下 铁和水不易发生反应 C 常温下 铁和氧气 水不易发生反应 D 在钢铁表面刷油漆可防止钢铁锈蚀 7 下列对现象或事实的解释不正确的是 选项现象或事实解 释 A 打开盛有浓盐酸的试剂瓶的瓶盖 瓶口出现白雾 浓盐酸挥发出的 HCl 气体跟空气中的水蒸气 结合形成盐酸小液滴 B 甲状腺肿大缺铁引起 C 铁作炊具 铜作导线利用铁 铜的物理性质 D 铝制品具有良好的抗腐蚀性 常温下 铝跟空气中的氧气反应 表面形成 一层致密的氧化铝薄膜 8 原创 目前我国年产垃圾总量约 5 亿吨 其中约 2 3 的垃圾是可以回收利用的 为了 增强我市市民的环保意识 变废为宝 节约资源 我市近期更换了一批分类垃圾箱 以 下物质应该放入不可回收垃圾箱的是 A 废旧报纸 用心 爱心 专心22 B 烂菜叶 果皮 C 铝制易拉罐 D 塑料材质饮料瓶 9 某校学生探究附近赤铁矿 Fe2O3的纯度 他们采集了 20 g 样品 加入稀 HCl 恰好完全 反应 共用去稀 HCl 309 g 过滤得到滤渣 4 g 假设杂质既不溶于水 也不溶于酸 不 考虑实验中损耗 计算 1 Fe2O3在赤铁矿中质量分数 2 反应后所得溶液中溶质的质量分数是多少 本章收尾 化学应用 金属活动顺序表的应用 金属活动顺序的判断与探究是中考考查的热点 金属的性质决定其用途 中考在考查 金属用途的同时 更加注重对活动性的比较与应用 例 1 人类的生产生活离不开金属 下列三种金属被发现 使用的先后顺序依次为 铜 铁 铝 1 金属大规模被使用的先后顺序跟 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 等溶质质量分数的足量稀盐酸中 反应中 Mn 显 2 价 请回答 金属铁锰 与盐酸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 锰 除了比较与酸反应产生气体速率的快慢 请你再举出一种可比较这二种金属活动性强 弱的方法 写出所需药品即可 和 3 将盛有等质量 等溶质质量分数的稀盐酸的两只烧杯 放在托盘天平左右两盘上 调节至平衡 再向两只烧杯中分别放入质量相等的镁和铁 待反应停止后 请判断 若天平仍保持平衡 烧杯中一定没有剩余的物质是 若天平失去平衡 则指针一定偏向放 的一边 核心考点真题回放 1 2011 湖北武汉 某工厂排放的废液中含有少量硫酸和硫酸铜 小军同学取适量废液放 入盛有一定量锌粉的烧杯中 搅拌 待充分反应后过滤 得少量滤渣和滤液 关于该实 验 下列说法正确的是 A 反应前后液体的酸性减弱 pH 变小 B 实验所得滤液是纯水 可直接排放 用心 爱心 专心23 C 滤渣中一定含铜和锌 D 发生的反应都是置换反应 2 2011 江苏南通 依据氧化铁化学式 Fe2O3 某同学做出的下列推断中错误的是 A 氧化铁由铁元素和氧元素组成 B 氧化铁中铁元素的化合价是 2 C 氧化铁的相对分子质量为 l60 D 氧化铁中铁元素的质量分数为 70 3 2011 山东烟台 下列比较金属活动性强弱的实验设计 现象和结论均正确的是 选项实验设计现象结论 金属的活动性 A 将铝丝放人硫酸铜溶液中无现象 Cu Al B 分别将相同形状的镁条和铝条点 燃放入盛氧气的集气瓶中 镁条燃烧得更剧烈 Mg Al C 分别将锌粉与铁丝放入相同浓度 的稀盐酸中 锌粉产生气泡的速率比 铁丝快 Zn Fe D 分别将铁丝与铜丝放入相同浓度 的稀盐酸中 铁丝表面产生气泡 铜 丝无现象 Fe Cu 4 2011 山东济宁 将垃圾分类回收利用 既节约资源 又防止污染 符合可持续发展的 要求 例如 破铁锅 坏车架 废弃易拉罐 旧电线和铝材下脚料等可归为一类回收 它们属于 A 金属 B 氧化物 C 盐 D 有机物 硝酸钙与碳酸铵在溶液中反应 其基本反应类型为 实验室常采用 操作进行沉淀分离 生产高纯碳酸钙时 选择 220 恒温干燥 而不选择 灼烧 的原因是 高纯氧化钙生产过程中 干燥 的主要目的是为了防止 用化 学 方程式表示 3 有机高分子材料 玉米塑料 因其可降解被广泛用来替代一次性泡沫塑料 玉米塑料 的使用可减少 污染 20 世纪 30 年代 尼龙因其抽成细丝极像蚕丝而被推 向世界 生活中可采用 方法区分尼龙和蚕丝 综合提高 一 考题预测 1 原创 今年以来 作为城市文明进程的重要一步 自贡市城区主要街 道上设置了大量的 分类垃圾箱 生活垃圾一般分为三类 可回收垃圾 适宜回收循环使用和资源再利用的 废物 不可回收垃圾 自然条件下易分解的垃圾 和有害垃圾 废电池 废荧光灯和 用心 爱心 专心24 过 期药品等 街道旁每组垃圾箱由两个分类垃圾箱并排安设组成 并分别贴有如下图的 两 个图标中的一个 请判断 A C 2CuO 2Cu CO2 B Cu 2AgNO3 Cu NO3 2 2Ag C Fe2CO3 3CO 2Fe 3CO2 D BaCl2 Na2SO4 BaSO4 2NaCl 3 2012 顺义一中 某同学为了确定 Fe Cu Hg 三种金属的活动性顺序 用铁片 铜片 硝酸汞溶液和盐酸四种试剂设计了下列实验方案 其中可行的是 A Fe HCl Cu HCl Fe Hg NO3 2 B Fe HCl Fe Hg NO3 2 Cu Hg NO3 2 C Fe HCl Cu HCl Cu Hg NO3 2 D Cu HCl Fe Hg NO3 2 Cu Hg NO3 2 4 某学生为了验证铁 锌 铜三种金属的活动性顺序 设计了四种方案 将 Zn Cu 分 别加入到 FeSO4溶液中 将 Zn Cu 分别加入到 ZnSO4溶液中 将 Zn 分别加入到 FeSO4 CuSO4溶液中 将 Fe 分别加入到 ZnSO4 CuSO4溶液中 A 或 B 或 C 或 D 或 5 原创 金属是一类重要的材料 人类的生活和生产都离不开金属 下图表示了金属活 动顺序表中铜 锡 铁和铝元素被人类大规模开发 利用的大致年限 1 根据图中数据和有关的化学知识 你认为金属大规模开发 利用的先后顺序跟下列哪 些因素有关 用心 爱心 专心25 地壳中金属元素的含量 金属的导电性 金属的活动性 金属的延展性 金 属冶炼的难易程度 2 钢铁的生产和使用是人类文明和社会进步的一个重要标志 请你写出一氧化碳在高温 条件下把铁从赤铁矿 主要成分是氧化铁 里还原出来的化学方程式 3 每年世界上钢铁的产量很高 但钢铁的锈蚀也给人带来了巨大的损失 铁在空气中锈 蚀 实际上是铁跟 等物质相互作用的结果 4 铝的活动性比铁强 但铝在空气中却表现出良好的抗蚀性 其原因是什么 回答下列问题 1 写出用 CO 还原氧化铁的化学方程式 2 实验是在澄清石灰水中观察到的现象是 3 图 a 中设计的 个酒精灯的目的是 实验时先点燃第 个酒精灯 4 图 b 与图 a 相比 它的主要优点是 7 2012 东北育才中学 置换反应是化学反应的基本类型之一 1 金属与盐溶液之间的置换反应 一般是活动性较强的金属可把活动性较弱的金属从其盐 溶液中置换出来 如铜和硝酸银溶液反应 其化学方程式为 2 非金属单质也具有类似金属与盐溶液之间的置换反应规律 即活动性较强的非金属可把 活动性较弱的非金属从其盐溶液中置换出来 如在溶液中可发生下列反应 C12 2NaBr 2NaCl Br2 I2 Na2S 2NaI S Br2 2KI 2KBr I2 由此可判断 S C12 I2 Br2活动性由强到弱顺序是 下列化学方程式书写错误的是 A C12 2NaI 2NaCl I2 B I2 2KBr 2KI Br2 C Br2 Na2S 2NaBr S D C12 K2S 2KCl S 8 2012 顺义八中 在日常生活中 我们发现切过咸菜的刀更容易生锈 而除锈用稀盐酸 比稀硫酸快 为了进一步验证上述现象 某校师生做了以下相关分组实验 请你根据自 己平时课堂学习的体