實驗 1 金屬的冶煉實驗 2 金屬銹蝕條件的探究
考點(diǎn)一 金屬材料考點(diǎn)二 金屬的化學(xué)性質(zhì)考點(diǎn)三 金屬活動性順序及其應(yīng)用考點(diǎn)四 金屬資源的利用和保護(hù)
微專項5 金屬與鹽溶液反應(yīng)的定性和定量分析微專項6 金屬與酸反應(yīng)的分析
1.金屬材料包括  和  。 2.金屬的物理性質(zhì)(1)常溫下一般為固態(tài)(  呈液態(tài)),有金屬光澤。 (2)大多數(shù)金屬呈銀白色(銅為  色,金為  色,鐵粉為  色)。 (3)金屬有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、延展性。
①地殼中含量最高的金屬元素是  。 ②人體中含量最高的金屬元素是  。 ③目前世界年產(chǎn)量最高的金屬是  。
辨析易錯易混·正誤判斷
1.合金是有機(jī)合成材料,屬于純凈物。 ( )
【分析】 合金是金屬材料,屬于混合物。
2.合金中可能含有非金屬。 ( )
【分析】 合金是在金屬中熔合其他金屬或非金屬制成的,其中可能含有非金屬。
3.赤鐵礦和氧化鐵都屬于合金。 ( )
【分析】 赤鐵礦的主要成分是氧化鐵,其和氧化鐵都不屬于合金。
1.[2020湖南益陽]國產(chǎn)飛機(jī)C919機(jī)殼采用了先進(jìn)的鋁鋰合金材料。下列有關(guān)說法錯誤的是 ( )A.鋁鋰合金密度小 B.鋁鋰合金的硬度比純鋁大 C.鋁鋰合金抗腐蝕性強(qiáng) D.鋁鋰合金是合成材料
【解析】 鋁鋰合金密度小、質(zhì)輕,A正確;合金的硬度大于其組分金屬的硬度,所以鋁鋰合金的硬度比純鋁大,B正確;合金的抗腐蝕性更強(qiáng),C正確;鋁鋰合金屬于金屬材料,D錯誤。
2.[2020山東臨沂改編]下列與金屬材料有關(guān)的說法中,正確的是 ( )A.常溫下所有的金屬都是固體B.鋼是純凈物,生鐵是混合物C.鈦合金可用來制造人造骨D.銀的導(dǎo)電性好,大多數(shù)電線都是用銀作材料
【解析】 金屬汞在常溫下呈液態(tài),A錯誤;生鐵和鋼都是鐵合金,都是混合物,B錯誤;鈦合金與人體有很好的相容性,可用來制造人造骨,C正確;銀比較貴重,大多數(shù)電線是用銅作導(dǎo)線,D錯誤。
3.青少年一定要愛護(hù)自己的眼睛,在光線不足時看書、寫字要用照明工具。如圖是一種照明用臺燈。
(1)如圖所示部件中,由金屬材料制成的是  (寫一種即可)。 (2)燈管后面的反光片由鋁箔制成,鋁塊能制成鋁箔是利用鋁的  性。 (3)廢棄的電器需分類回收,請簡述廢舊金屬回收的意義  (寫一條即可)。
鋁箔反光片(或鐵螺絲釘、銅質(zhì)插頭)
節(jié)約金屬資源(或保護(hù)環(huán)境等)
合金和組成它們的純金屬的性質(zhì)比較
1.金屬與氧氣反應(yīng)(1)反應(yīng)規(guī)律:金屬+氧氣 金屬氧化物(2)
在空氣中與氧氣反應(yīng),其表面生成一層致密的氧化鋁薄膜,阻止鋁
2.金屬與稀鹽酸(或稀硫酸)反應(yīng)(1)反應(yīng)規(guī)律:氫前金屬+稀鹽酸(或稀硫酸) 鹽+氫氣(2)常見金屬與酸的反應(yīng)
(1)濃硫酸、硝酸具有強(qiáng)氧化性,不能與活潑金屬發(fā)生置換反應(yīng)。(2)未打磨的鋁片與稀鹽酸(或稀硫酸)反應(yīng)時,為什么過一會兒才能產(chǎn)生氣泡?第一步反應(yīng):Al2O3 +6HCl 2AlCl3 + 3H2O第二步反應(yīng):2Al +6HCl 2AlCl3 + 3H2↑
3.金屬與鹽溶液反應(yīng)(1)反應(yīng)規(guī)律:金屬+鹽(溶液) 新鹽(溶液)+新金屬(2)反應(yīng)條件:金屬活動性順序靠前的金屬(除  )置換靠后的金屬(其鹽溶液必須溶于水)。 (3)常見金屬與鹽溶液的反應(yīng)
(1)K、Ca、Na的金屬活動性太強(qiáng),與鹽溶液接觸時,先與溶液中的水反應(yīng),如2Na+2H2O 2NaOH+H2↑,所以把它們放入鹽溶液中,不能將金屬置換出來。如鈉放入硫酸銅溶液中,現(xiàn)象為放出氣體,產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,而不會析出紅色固體。(2)金屬與鹽反應(yīng)時,“鹽”必須是溶液(即該鹽能溶于水),否則不能發(fā)生置換反應(yīng),如Cu和AgCl不反應(yīng)。
4.置換反應(yīng)(1)定義:由一種  與一種  反應(yīng),生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)。 (2)表達(dá)式:A+BC AC+B(3)特點(diǎn):置換反應(yīng)中一定存在化合價變化的元素。
1.鋁比鐵活潑,所以鋁更容易被腐蝕。 ( )
2.鐵與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2↑。 ( )
3.一氧化碳還原氧化鐵屬于置換反應(yīng)。 ( )
【分析】 鋁的化學(xué)性質(zhì)比較活潑,但是鋁在常溫下會和空氣中的氧氣反應(yīng),在其表面生成一層致密的氧化鋁薄膜,阻止內(nèi)部的鋁進(jìn)一步反應(yīng)。
【分析】 鐵與稀鹽酸、稀硫酸、硫酸銅溶液等發(fā)生置換反應(yīng)時生成相應(yīng)的亞鐵鹽。鐵與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式應(yīng)為Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑。
1.[2020北京]下列不能與稀鹽酸反應(yīng)的金屬是 ( )A.Cu   B.Zn   C.Al   D.Mg2.[2020湖南永州]將用砂紙打磨后的鐵絲放入CuSO4溶液中,一段時間后,下列敘述正確的是 ( )A.溶液的質(zhì)量增加B.溶液由藍(lán)色變成無色C.溶液中產(chǎn)生大量氣泡D.溶液中鐵絲表面有紅色物質(zhì)生成
3.[2020廣東深圳模擬]如圖是鐵與其他物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系(“—”表示相連物質(zhì)間能發(fā)生反應(yīng),“→”表示兩種物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系,部分物質(zhì)和反應(yīng)條件已略去),下列有關(guān)說法正確的是 ( )A.反應(yīng)①的過程中,固體的質(zhì)量逐漸減少B.反應(yīng)②中可滴加NaCl溶液檢驗過量的AgNO3C.反應(yīng)③可通過細(xì)鐵絲在空氣中燃燒實現(xiàn)D.反應(yīng)④可能是2Fe+6HCl 2FeCl3+3H2↑
常見溶液的顏色含有銅離子(Cu2+)的溶液為藍(lán)色,如CuSO4溶液、Cu(NO3)2溶液;含有亞鐵離子(Fe2+)的溶液為淺綠色,如FeSO4溶液、Fe(NO3)2溶液;含有鐵離子(Fe3+)的溶液為黃色,如FeCl3溶液、Fe(NO3)3溶液。
金屬活動性順序及其應(yīng)用
2.金屬活動性順序的判斷
金屬活動性由強(qiáng)逐漸減弱
3.金屬活動性順序的應(yīng)用(1)判斷金屬被開發(fā)利用的先后;(2)判斷某些置換反應(yīng)能否發(fā)生;(3)判斷金屬與金屬鹽溶液反應(yīng)后濾液、濾渣的成分。4.金屬活動性順序的探究(1)根據(jù)金屬能否與氧氣、稀鹽酸(或稀硫酸)、鹽溶液反應(yīng)探究金屬活動性順序。
(2)驗證三種金屬活動性順序的實驗設(shè)計方案。首先將要驗證的金屬按其活動性由強(qiáng)到弱的順序進(jìn)行排列,然后選出適當(dāng)?shù)脑噭┻M(jìn)行操作,最后得出結(jié)論。①所選試劑:a.“鹽金鹽”,即排序后,選用兩端金屬的鹽溶液和中間金屬的單質(zhì)。b.“金鹽金”,即排序后,選用兩端金屬的單質(zhì)和中間金屬的鹽溶液。c.“配酸”,即選用適當(dāng)?shù)慕饘賳钨|(zhì)、稀酸溶液和鹽溶液。②操作方法:把金屬單質(zhì)放入鹽溶液(或稀酸溶液)中,根據(jù)不同的反應(yīng)現(xiàn)象,確定金屬的活動性順序。
1.[2020甘肅平?jīng)鯹有X、Y、Z三種金屬,如果把X和Y分別放入稀硫酸中,X溶解并產(chǎn)生氣泡,Y不反應(yīng);如果把Y和Z分別放入硝酸銀溶液中,在Y表面有銀白色物質(zhì)析出,而Z沒有變化。根據(jù)以上實驗事實,判斷這三種金屬的活動性由強(qiáng)到弱的順序為 ( )               A.X、Y、Z B.Z、Y、X C.Y、X、Z D.X、Z、Y
【解析】 把X和Y分別放入稀硫酸中,X溶解并產(chǎn)生氣泡,Y不反應(yīng),說明在金屬活動性順序中X排在氫前,Y排在氫后。把Y和Z分別放入硝酸銀溶液中,Y表面有銀白色物質(zhì)析出,而Z沒有變化,說明在金屬活動性順序中Y排在銀前,Z排在銀后。故X、Y、Z三種金屬的活動性由強(qiáng)到弱的順序為X、Y、Z。
2.[2017河南B卷]下列驗證Zn、Cu、Ag 三種金屬活動性順序的試劑不正確的一組是 ( ) A.Zn(NO3)2溶液、Cu、AgNO3溶液 B.Zn、Ag、CuSO4溶液 C.Zn、Cu、H2SO4、AgNO3溶液 D.Zn、Cu、AgNO3溶液3.[2019重慶B卷]鉻(Cr)是一種重要的金屬元素,鉻的單質(zhì)及其化合物應(yīng)用廣泛。(1)重鉻酸鉀(K2Cr2O7)可用于測試酒駕,則重鉻酸鉀中鉻元素的化合價為  。 (2)鉻桶可以盛裝AlCl3溶液,不能盛裝稀硫酸,則金屬活動性Cr  Al(填“>”或“Zn?!疽族e警示】 該圖像的拐點(diǎn)不能表示金屬的活動性強(qiáng)弱,平臺越高,表示產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量越大,消耗的酸越多。若橫坐標(biāo)表示反應(yīng)時間,則可根據(jù)曲線的傾斜程度判斷金屬活動性順序,傾斜程度越大,金屬的活動性越強(qiáng)。
3.橫坐標(biāo)表示金屬質(zhì)量,縱坐標(biāo)表示氫氣的質(zhì)量
該圖像表示向足量等濃度的稀鹽酸或稀硫酸中分別加入鎂、鋁、鋅和鐵的質(zhì)量與產(chǎn)生氫氣質(zhì)量的關(guān)系。
例2 [2020山東濱州]現(xiàn)有質(zhì)量相等的甲、乙、丙三種金屬,分別放入三份溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的足量稀硫酸中,生成氫氣的質(zhì)量與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示(已知甲、乙、丙在生成物中均顯+2價)。則下列說法錯誤的是 (   )A.完全反應(yīng)所需時間:丙>甲>乙 B.生成氫氣的質(zhì)量:甲>乙>丙C.相對原子質(zhì)量:乙>丙>甲 D.消耗硫酸的質(zhì)量:甲>乙>丙
【思路分析】 甲、乙、丙三種金屬分別與三份溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的足量稀硫酸反應(yīng),金屬完全反應(yīng)。由圖示可知金屬完全反應(yīng)所需時間及生成氫氣的質(zhì)量;化合價相同的金屬,生成氫氣的質(zhì)量越大,金屬的相對原子質(zhì)量越小;金屬與酸反應(yīng)生成的氫氣中的氫元素全部來自硫酸,生成氫氣的質(zhì)量越大,消耗硫酸的質(zhì)量越大。
突破點(diǎn) 4 金屬與酸反應(yīng)的數(shù)字化實驗不同金屬的活動性不同,與酸反應(yīng)的速率不同,產(chǎn)生氫氣的體積不同,在密閉容器里若安裝壓強(qiáng)、溫度或其他感應(yīng)器,可檢測容器內(nèi)部某些物理量的變化。
例3 [2021預(yù)測]用等質(zhì)量相同表面積的鎂條,等體積不同濃度的稀鹽酸,在一定條件下反應(yīng),實驗結(jié)果如圖所示:對比a、b曲線,引起a曲線壓強(qiáng)迅速增大的因素可能有  , 。 。
a中的鹽酸濃度大,鹽酸濃度越大,反應(yīng)速率越快
鎂與鹽酸反應(yīng)為放熱反應(yīng),鹽酸濃度越大反應(yīng)越劇烈,單位時間內(nèi)放出熱量越多,生成氫氣越多,體系內(nèi)壓強(qiáng)增大越明顯
1.[2020山東濟(jì)寧] 在兩只燒杯中分別放入相同質(zhì)量的鎂、鋅兩種金屬,然后向兩只燒杯中分別倒入相同質(zhì)量、相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀硫酸,反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量與消耗硫酸的質(zhì)量關(guān)系如圖所示。綜合以上信息得到以下結(jié)論,合理的是 (  )A.從圖像可以看出,金屬鎂比金屬鋅的活動性強(qiáng)B.若兩種金屬都有剩余,二者得到的氫氣質(zhì)量相同C.若硫酸有剩余,二者得到氫氣的質(zhì)量相同D.若兩種金屬完全溶解,二者消耗硫酸的質(zhì)量相同
【解析】 A項,圖像的橫軸表示的是消耗硫酸的質(zhì)量,無法比較鎂、鋅的金屬活動性強(qiáng)弱,錯誤;B項,若金屬都有剩余,說明金屬過量、酸完全反應(yīng),則產(chǎn)生的氫氣的質(zhì)量由硫酸的質(zhì)量決定,故二者產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量相同,正確;C項,若硫酸有剩余,說明酸過量、金屬完全反應(yīng),則鎂產(chǎn)生的氫氣較多,錯誤;D項,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中,金屬與酸反應(yīng)的質(zhì)量比可知溶解質(zhì)量相同的金屬,消耗的酸的質(zhì)量不相同,錯誤。
2.[2020湖北孝感] 現(xiàn)有某鐵樣品5.6 g,含有的雜質(zhì)為鎂、鋅、銅中的兩種或三種。向其中逐漸加入溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.8%的稀硫酸,產(chǎn)生氫氣質(zhì)量與加入稀硫酸質(zhì)量的關(guān)系如圖所示。則下列結(jié)論正確的個數(shù)是 (  )①恰好完全反應(yīng)時,一定沒有固體剩余②x的值為0.2③鐵樣品中可能含有鎂④M點(diǎn)對應(yīng)的溶液中含有2種或3種溶質(zhì)A.1個 B.2個C.3個 D.4個
【解析】 由題圖可知,該 5.6 g 鐵樣品與 100 g 稀硫酸恰好完全反應(yīng),設(shè)鐵樣品的平均相對原子質(zhì)量為Ar,生成的氫氣的質(zhì)量為x,則有R + H2SO4 RSO4 + H2↑Ar 98  25.6 g100 g×9.8% x
Ar=56 x=0.2 g即鐵樣品的平均相對原子質(zhì)量為56,生成的氫氣的質(zhì)量為0.2 g,則x=0.2。鐵樣品中的雜質(zhì)為鎂、鋅、銅中的兩種或三種,鋅、銅的相對原子質(zhì)量大于56,鎂的相對原子質(zhì)量小于56,則鐵樣品中一定含有鎂,可能含有鋅和銅中的一種或兩種,反應(yīng)結(jié)束時可能有固體剩余。M點(diǎn)時稀硫酸過量,溶液中一定含有硫酸亞鐵、硫酸、硫酸鎂,可能含有硫酸鋅。只有②正確。
3.[2020浙江金華] 取一定質(zhì)量的鋅粒和銅片于同一敞口容器中, 再逐漸加入稀硫酸。加入稀硫酸的質(zhì)量與有關(guān)量的變化關(guān)系圖正確的是 (  )
【解析】 鋅是氫前金屬,能與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,鋅粒質(zhì)量逐漸減小,生成的氫氣質(zhì)量和硫酸鋅質(zhì)量逐漸增大,鋅粒完全反應(yīng)后,二者質(zhì)量不再改變,故C正確,B、D錯誤。銅是氫后金屬,不能與稀硫酸反應(yīng),銅片質(zhì)量不變,A錯誤。
4.[2020湖北襄陽] 向質(zhì)量均為m的鋅粉和鐵粉中分別滴加100 g相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀硫酸,反應(yīng)過程中產(chǎn)生氣體的質(zhì)量與所加稀硫酸的質(zhì)量關(guān)系如圖所示,下列敘述正確的是(  )A.反應(yīng)后均得到無色溶液B.反應(yīng)結(jié)束后兩種金屬均有剩余C.折線b表示的是鐵和稀硫酸反應(yīng)的情況D.反應(yīng)結(jié)束后所得溶液的質(zhì)量相等
【解析】 等質(zhì)量的鋅粉和鐵粉分別與100 g相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀硫酸反應(yīng),由題中圖像可知,金屬均完全反應(yīng),酸有剩余,B錯誤;鐵與稀硫酸反應(yīng)生成的硫酸亞鐵溶液顯淺綠色,A錯誤;每56份質(zhì)量的鐵與稀硫酸反應(yīng)生成2份質(zhì)量的氫氣,每65份質(zhì)量的鋅與稀硫酸反應(yīng)生成2份質(zhì)量的氫氣,故最終鐵與稀硫酸反應(yīng)生成的氫氣較多,則折線b表示的是鐵與稀硫酸反應(yīng)的情況,C正確;所加金屬與稀硫酸的質(zhì)量相同,金屬均完全反應(yīng),生成氫氣的質(zhì)量不相等,所以反應(yīng)后所得溶液的質(zhì)量不相等,D錯誤。
5.[2020開封一模] 用10 g含雜質(zhì)(雜質(zhì)不與酸反應(yīng),也不溶于水)的鐵與50 g稀硫酸恰好完全反應(yīng),濾去雜質(zhì),所得溶液的質(zhì)量為55.4 g,則雜質(zhì)的質(zhì)量為 (  )A.4.6 gB.4.4 gC.2.8 gD.5.6 g6.[2020湖北荊州] 現(xiàn)有一定質(zhì)量的由兩種金屬組成的混合物,加入過量的稀鹽酸,充分反應(yīng),測得生成H2 0.2 g,將反應(yīng)后的溶液蒸發(fā),得到11.1 g固體。則金屬混合物的組成不可能是 (  )A.Mg、FeB.Fe、ZnC.Zn、MgD.Al、Fe
【解析】  假設(shè)兩種金屬在化合物中的化合價均為+2,且平均相對原子質(zhì)量為x,則有
解得x=40,Fe、Zn的相對原子質(zhì)量分別為56和65,均大于40,故不可能是這二者的混合物。
7.[2020鄭州適應(yīng)性測試] 康康將未打磨的鋁片和稀鹽酸放入密閉容器中,用傳感器探究反應(yīng)過程中溫度和壓強(qiáng)的變化,變化情況如圖。(1)寫出0~50 s發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。 (2)請綜合分析60~90 s壓強(qiáng)逐漸增大的原因。
密閉容器內(nèi)的氫氣不斷增多、反應(yīng)體系溫度不斷升高。

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