第8講 金屬與礦物-全國初中化學(xué)競賽試題精編

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一、選擇題
1. （2022年江蘇省“金鑰匙”科技競賽（CESL）初賽）一般情況下，兩種活動性不同的金屬在潮濕的環(huán)境中接觸時，活動性強(qiáng)的金屬首先被腐蝕。造船工業(yè)為了避免輪船的鋼鐵外殼被腐蝕，通常在輪船外殼鑲嵌的金屬是
A. 銀塊B. 銅塊C. 鐵塊D. 鋅塊
2. （2022年湖南省衡陽縣初三五科聯(lián)賽）科學(xué)家發(fā)明了一種“碳納米管溫度計(jì)”，這種溫度計(jì)被認(rèn)定為世界上最小的溫度計(jì)。研究人員在長約10－6m，直徑為10－7m的碳納米管中充入液態(tài)的金屬鎵。當(dāng)溫度升高時，管中的鎵就會膨脹，通過電子顯微鏡就能讀取溫度值。這種溫度計(jì)測量的范圍為18℃～490℃，精確度較高，所以它可用于檢查電子線路是否異常，測定毛細(xì)血管的溫度等許多方面。根據(jù)以上信息判斷下列推測中錯誤的是
A. 碳納米管的體積在10℃至500℃之間隨溫度變化很小，可忽略不計(jì)
B. 金屬鎵的熔點(diǎn)很低，沸點(diǎn)很高
C. 金屬鎵的體積在10℃至500℃之間隨溫度變化比較均勻
D. 金屬鎵的體積在10℃至500℃之間隨溫度變化很小，可忽略不計(jì)
3. （2022年福建省龍巖市科學(xué)素養(yǎng)大賽）據(jù)《天工開物》記載，我國古代以爐甘石（主要成分是ZnCO3）來升煉倭鉛（即鋅），其原理如圖2。已知鋅的熔點(diǎn)420℃、沸點(diǎn)906℃。則下列說法不正確的是
A. 升煉倭鉛過程只發(fā)生分解反應(yīng)
B. 冶煉時鋅變?yōu)檎魵庠诙凳依淠秊楣腆w
C. “泥封”的目的是為了防止得到的鋅被氧化
D. “鋅火”是鋅蒸氣和一氧化碳在空氣燃燒
4. （2022年江西贛州市會昌縣研學(xué)監(jiān)測）下表中列出了幾種物質(zhì)的熔點(diǎn)，據(jù)此判斷以下說法正確的是
A. 銅掉入鐵水中不會熔化B. 在－216 ℃時，氧氣是固態(tài)
C. 水銀溫度計(jì)可測量－40 ℃的溫度D. 用鎢制的燈絲不易熔化
5. （2022年江蘇省“金鑰匙”科技競賽(CESL)決賽）北宋沈括在《夢溪筆談》中記載了用“苦泉水”制取銅的方法，其主要生產(chǎn)流程如下圖所示。對圖中各操作步驟的解釋合理的是
A. ①通過蒸發(fā)溶劑可獲得晶體B. ②通過復(fù)分解反應(yīng)獲得銅
C. ③所得硫酸銅溶液一定是飽和的D. ④用鐵單質(zhì)置換出銅單質(zhì)
6．La （鑭）是一種活動性比鋅強(qiáng)的金屬元素，其氧化物為 La2O3 ，對應(yīng)的堿 La(OH)3 ，難溶于水，而 LaCl3 、 La(NH3)3 都易溶于水，下列各組物質(zhì)中，不能直接反應(yīng)生成 LaCl3 的是（ ）。
A．La+HClB．La2O3+HCl
C．La（OH)3+HCl D.BaCl2+ La(ON)3
7．某溶液中含有Cu(NO3)2和AgNO3，向其中逐漸加入一定質(zhì)量的鐵粉進(jìn)行處理，并繪制加入鐵的質(zhì)量與溶液中溶質(zhì)種類的關(guān)系圖。下列說法正確的是（ ）
A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)，溶液的質(zhì)量相等
B．當(dāng)溶質(zhì)種類為1種時，金屬單質(zhì)種類可能為1種
C．當(dāng)溶質(zhì)種類為2種時，金屬單質(zhì)種類可能為2種
D．當(dāng)溶質(zhì)種類為3種時，金屬單質(zhì)的種類也為3種
8．向一定質(zhì)量的MgSO4和CuSO4的混合溶液中加入ag鐵粉，充分反應(yīng)后過濾，得到一定溫度下的濾液(不飽和溶液)和濾渣。取少許濾渣，滴入稀鹽酸，有氣體產(chǎn)生。下列有關(guān)說法中，錯誤的是（ ）
A．濾液一定為淺綠色
B．濾渣的質(zhì)量一定大于ag
C．濾液中一定含有Mg2+、Fe2+和Cu2+
D．整個過程中MgSO4的質(zhì)量一定不變
9.（湖南懷化市2020-2021下學(xué)期6月化學(xué)競賽）根據(jù)如表所列金屬的溶點(diǎn)和沸點(diǎn)的數(shù)據(jù)（其他條件均已滿足）判斷下列選項(xiàng)中不能制得的合金是
A. a-b合金B(yǎng). a-b-c合金
C. b-c-d合金D. a-d合金
二、非選擇題
10. （2022年江蘇省“金鑰匙”科技競賽(CESL)決賽）金屬的使用是人類社會文明發(fā)展的重要標(biāo)志。金屬的治煉和金屬性質(zhì)的研究是化學(xué)研究的重要組成部分。
（1）地殼中含量最豐富的金屬元素是______；從人類對自然資源利用的技術(shù)水平看，人類社會依次經(jīng)歷了石器時代、_____、鐵器時代：某金屬及其合金有很好的抗腐蝕性能，熔點(diǎn)高、密度小，被廣泛用于航空航天器和人造關(guān)節(jié)等的制造，這種金屬是______；在元素周期表中，有相鄰的17種金屬元素，被稱為“工業(yè)的維生素”，它們的性質(zhì)非常相似，這類金屬元素統(tǒng)稱為______元素。
（2）下列A-G是初中化學(xué)中常見的物質(zhì)，它們之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示(省略了部分反應(yīng)條件和物質(zhì))。其中A→B和D→E需要另加同一種反應(yīng)物，但該反應(yīng)物濃度不同：F的稀溶液呈淺綠色，且可與氯化鋇溶液反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀。請回答下列問題：
①寫出A、D的化學(xué)式A________。D________。
②寫出C與E反應(yīng)生成D的化學(xué)方程式________。
③寫出F轉(zhuǎn)化成G的化學(xué)方程式________。
（3）FeCl3溶液常用于印刷電路板的制造，反應(yīng)原理為：。向含溶質(zhì)32.5g的FeCl3溶液中慢慢加入一定量的Cu粉，反應(yīng)過程中FeCl3、CuCl2的質(zhì)量隨Cu粉質(zhì)量變化如圖所示。則X的化學(xué)式為_____，方程式中a和b的比為____，完全反應(yīng)后，生成X的質(zhì)量為_____g。
11. （2022山東省第三屆學(xué)科素養(yǎng)知識競賽）高爐煉鐵是鋼鐵生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。這種方法是由古代豎爐煉鐵發(fā)展、改進(jìn)而成的。盡管世界各國研究發(fā)展了很多新的煉鐵法，但由于高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好，工藝簡單，生產(chǎn)量大，勞動生產(chǎn)率高，能耗低，這種方法生產(chǎn)的鐵仍占世界鐵總產(chǎn)量的 95%以上。是鋼鐵的主要來源之一。部分化學(xué)工藝流程如圖：
（1）主要化學(xué)反應(yīng)原理是： ________________。（用化學(xué)方程式表示）
（2）催化反應(yīng)室的化學(xué)反應(yīng)方程式為 ________________。
（3）明朝宋應(yīng)星所著《天工開物》中我國古代煉鐵圖（如上圖）。
①《天工開物》中煉鐵的第一步與下圖的________________原理相似。
②若原料為磁鐵礦，生成“墮子鋼”的化學(xué)反應(yīng)方程式為________________。
③以下產(chǎn)物是混合物的是 _______________。（只用寫字母即可，下同）
A 鐵水 B碳的燃燒產(chǎn)物 C空氣 D生鐵 E熟鐵 F純鐵
（4）提煉銅的方法主要有火法煉銅和濕法煉銅?；鸱掋~包括熔煉、吹煉、精煉等工序。濕法煉銅是用硫酸將銅礦中的銅置換出來。提煉銅的方法有 。
A. 精煉B. 高爐C. 吹煉D. 化銅E. 置換F. 化合
12．化學(xué)興趣小組同學(xué)將鋅粒放入硫酸銅溶液中時，發(fā)現(xiàn)生成紅色固體物質(zhì)的同時有較多的氣泡放出。同學(xué)們懷疑硫酸銅溶液不純，才會有氣泡產(chǎn)生，于是決定進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。
（1）（提出猜想）放出的氣體可能是SO2、O2、H2的一種或幾種，提出猜想的依據(jù)是 。 （2）（查閱資料）SO2易溶于水，化學(xué)性質(zhì)與二氧化碳有相似之處，它能使澄清石灰水變渾濁，生成CaSO3。
（方案設(shè)計(jì)）依據(jù)上述猜想，實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如下方案：
甲同學(xué)認(rèn)為是O2，則檢驗(yàn)方法是 。經(jīng)檢驗(yàn)不是O2。
（3）實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)合作設(shè)計(jì)了如下組合實(shí)驗(yàn)方案，排除和驗(yàn)證猜想的氣體。
（實(shí)驗(yàn)探究）實(shí)驗(yàn)開始時，先將收集到的氣體從a通入一段時間后，再點(diǎn)燃C處酒精燈；這樣操作的目的是 。實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)A裝置中溶液不變渾濁，C裝置中表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色。
（4）（得出結(jié)論）鋅粒與硫酸銅溶液反應(yīng)時，產(chǎn)生的氣體是 。
（5）寫出鋅粒與硫酸銅溶液反應(yīng)化學(xué)方程式 。
（6）（思維拓展）由上述實(shí)驗(yàn)可以推出，硫酸銅溶液中可能含有 。
13．某化學(xué)興趣小組為探究鋁和銅的金屬活動性強(qiáng)弱，開展了以下探究活動。
（1）（探究實(shí)驗(yàn)）
比較實(shí)驗(yàn)乙和實(shí)驗(yàn) （選填“甲”或“丙”）可知：打磨能破壞氧化鋁薄膜。
（2）實(shí)驗(yàn)乙中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ，據(jù)此可知金屬活動性Al比Cu ；（選填“強(qiáng)”或“弱”）
（3）查閱資料得知：CuSO4溶液中有Cu2+、 SO42? 、H2O三種粒子，CuCl2溶液中有Cu2+、Cl-、H2O三種粒子。
下列是小林同學(xué)對實(shí)驗(yàn)丙的現(xiàn)象進(jìn)行的分析，你認(rèn)為下列猜想合理的是 （填字母）。
A.H2O破壞了氧化鋁薄膜
B. Cl-破壞了氧化鋁薄膜
C .Cu2+破壞了氧化鋁薄膜
D. SO42? 破壞了氧化鋁薄膜
（4）（探究實(shí)驗(yàn)二）將鋁絲和銅絲分別浸人相同質(zhì)量、相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀硫酸中，銅絲不反應(yīng)；一段時間后鋁絲的表面產(chǎn)生大量氣泡，氫氣的產(chǎn)生速度與時間的關(guān)系如圖所示。
鋁絲反應(yīng)過程中試管外壁發(fā)燙，說明該反應(yīng)會 （選填“吸收”或“放出”） 熱量。
（5）圖中0～a段未產(chǎn)生氣體的原因是 ，b點(diǎn)所對應(yīng)溶液中的溶質(zhì)有 （填化學(xué)式），c～d段產(chǎn)生氫氣的速率下降的主要原因是 。
14．銅是人類使用最早、應(yīng)用廣泛的金屬材料。某興趣小組對銅及其化合物的性質(zhì)進(jìn)行了探究。
（1）探究長期放置在空氣中的銅表面生銹，生成“銅綠”（化學(xué)式：Cu2（OH）2CO3）的原因。
【查閱資料】堿石灰能吸收二氧化碳和水蒸氣，氫氧化鈉溶液能吸收二氧化碳。
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
【得出結(jié)論】①說明銅生銹需要水的一組實(shí)驗(yàn)是 （填實(shí)驗(yàn)序號）；
②通過實(shí)驗(yàn)證明銅與H2O和 反應(yīng)產(chǎn)生“銅綠”。
③堿石灰的作用是 。
（2）探究CuO和氫氣的反應(yīng)產(chǎn)物
【查閱資料】氧化亞銅為紅色固體，溶于氨水得到藍(lán)色溶液。
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)①，如圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)并檢驗(yàn)固體產(chǎn)物。

實(shí)驗(yàn)②：稱取若干份質(zhì)量均為0.6000g的CuO，在相同條件下分別用氫氣還原，其在不同時間（t）所得固體中Cu2O的質(zhì)量（m）如圖2所示。
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】取實(shí)驗(yàn)①反應(yīng)后的紅色固體于燒杯中，加入氨水并攪拌，觀察到 ，證明固體產(chǎn)物有Cu2O。
（3）【實(shí)驗(yàn)反思】興趣小組認(rèn)為，氫氣還原氧化銅的反應(yīng)過程主要為“經(jīng)歷， 兩個反應(yīng)，且在同一條件下兩個反應(yīng)同時進(jìn)行”。請結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和計(jì)算分析，說明“在同一條件下兩個反應(yīng)能同時進(jìn)行”合理的依據(jù)： 。
（4）探究硫酸銅溶液與鋁反應(yīng)的產(chǎn)物
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】興趣小組同學(xué)在試管中進(jìn)行如圖3所示的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是： 。
實(shí)驗(yàn)過程中，小組同學(xué)驚奇的發(fā)現(xiàn)試管中鋁片表面有氣泡生成，并收集了該氣體。
【提出問題】生成的氣體是什么呢？
【猜想與假設(shè)】猜想1：可能是SO2；猜想2：可能是H2；……
【實(shí)驗(yàn)探究】甲同學(xué)用手輕的在盛有該氣體的試管口煸動，使極少量的氣體飄進(jìn)鼻孔，發(fā)現(xiàn)該氣體無氣味，認(rèn)為猜想1不成立，其原因是 。乙同學(xué)在甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，接著進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證該氣體為H2。
（5）【解釋和結(jié)論】鋁片表面生成的少量氣泡為H2，硫酸銅溶于水后，會發(fā)生如下變化：
①CuSO4在水中解離出Cu2+和SO42?；
②。
鋁片和H+會發(fā)生如下變化：
【拓展延伸】材料1：硫酸鋁溶于水也會發(fā)生類似的變化。
材料2：在一定條件下，氫氧化鋁具有吸附性，可吸附水里的懸浮雜質(zhì)。
根據(jù)以上信息，請解釋硫酸鋁也可以用來凈水的原因： 。
15. （2022江蘇鹽城市射陽縣綜合素質(zhì)能力競賽）人類的生產(chǎn)和生活都離不開金屬。
（一）金屬材料的使用作為一個時代的標(biāo)志，見證了人類文明發(fā)展的過程。歷史上人類冶煉不同金屬的大致年代如圖所示：
（1）由圖可知人類最早使用的合金是______；通過敲打可將金屬材料打制成不同的形狀，是利用了金屬的______性。
（2）北宋沈括在《夢溪筆談》中記載：“信州鉛山有苦泉，流以為澗。挹其水熬之則成膽礬 （硫酸銅晶體）。熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅”。下列敘述正確的是______（填序號）
A．“苦泉”的溶質(zhì)之一——CuSO4
B．“挹其水熬之”——蒸發(fā)溶劑
C．“熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅”——發(fā)生置換反應(yīng)
（3）鋁的利用距今100多年，現(xiàn)在鋁的年產(chǎn)量得到大幅度的提高。鋁雖然較活潑，但抗腐蝕性能好，原因是__________________（用化學(xué)方程式表示）
（二）實(shí)驗(yàn)室探究銅的冶煉
已知：H2+CuOCu+H2O。有文獻(xiàn)報(bào)道：在氫氣還原氧化銅的一些實(shí)驗(yàn)中，得到的固體產(chǎn)物是銅和氧化亞銅（Cu2O）組成的混合物。氧化亞銅為紅色固體，在空氣中溶于氨水得到藍(lán)色溶液。某興趣小組對此開展如下探究。
Ⅰ、設(shè)計(jì)如圖1實(shí)驗(yàn)裝置，開展氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)并檢驗(yàn)固體產(chǎn)物。
（1）圖1中制取氫氣的化學(xué)反應(yīng)方程式為__________________。
（2）實(shí)驗(yàn)開始時，______（填序號）
A．先向長頸漏斗中加稀硫酸后點(diǎn)酒精燈 B．先點(diǎn)燃酒精燈加熱后向長頸漏斗中加稀硫酸
（3）取反應(yīng)后的紅色固體于燒杯中，加入氨水并攪拌，觀察到__________________，證明固體產(chǎn)物有Cu2O。
Ⅱ、探究反應(yīng)生成Cu2O的變化情況。
稱取若干份質(zhì)量均為0.6000g的CuO，在相同條件下分別用氫氣還原不同時間（t），檢測所得固體中Cu2O的質(zhì)量（m），結(jié)果如圖2。
（4）由圖2可知，在氫氣還原氧化銅反應(yīng)過程中，Cu2O質(zhì)量的變化趨勢是__________________。
（5）為確保氫氣還原氧化銅所得固體產(chǎn)物不含Cu2O，應(yīng)采取的措施是__________________。
Ⅲ、探究反應(yīng)生成Cu2O的原因。
為解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果，興趣小組對氫氣還原氧化銅的反應(yīng)過程提出如下假設(shè)：
假設(shè)1：經(jīng)歷2CuO+H2?Cu2O+H2O，H2+Cu2O?2Cu+H2O兩個反應(yīng)，且在同一條件下兩個反應(yīng)同時進(jìn)行。
假設(shè)2：依次經(jīng)歷CuO+H2?Cu+H2O、Cu+CuO?Cu2O、H2+Cu2O?2Cu+H2O三個反應(yīng)。
（6）結(jié)合探究Ⅱ的結(jié)果，通過計(jì)算分析，假設(shè)1中“在同一條件下兩個反應(yīng)能同時進(jìn)行”合理的依據(jù)是____________________________________。（寫出合理的推理過程）
（三）用廢銅屑生產(chǎn)硫酸銅晶體（CuSO4?5H2O）的流程如下：
（7）“溶解”時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為__________________。
（8）“洗滌、干燥”過程中常用95%的酒精做洗滌劑，優(yōu)點(diǎn)是________________________。
（9）取10g CuSO4·5H2O，其受熱脫水過程的熱重曲線（剩余固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線）如下圖所示。則晶體CuSO4·3H2O存在的最高溫度約為______。
16.如圖是古代煉鐵郵票，它呈現(xiàn)了古代我國金屬冶煉技術(shù)。畫中是生、熟煉鐵爐，中部是古代編鐘，對圖進(jìn)行判斷和推理是化學(xué)核心素養(yǎng)中所體現(xiàn)的科學(xué)精神。請回答：
（1）編鐘一般用青銅鑄造，青銅是________合金
（2）從促進(jìn)燃燒的角度看，兩人推動風(fēng)箱，目的是__________；
（3）從泥爐中流淌出的“墮子鋼”，實(shí)際是現(xiàn)代所指的_______(填：A.純鐵；B.鋼；C.生鐵)；一人向另一方爐中撒入石灰石粉末，目的是_______________________；
（4）古代用碳和赤鐵礦直接充分反應(yīng)，方程式為______________________，鐵元素的化合價的變化是______________。物質(zhì)名稱
汞
金
銅
鐵
鎢
氧氣
熔點(diǎn)/℃
－38.3
1064
1083
1535
3410
－218
金屬
a
b
c
d
熔點(diǎn)℃
97
460
660
1080
沸點(diǎn)℃
883
1174
2200
2500
編號
甲
乙
丙
實(shí)驗(yàn)操作
將表面未打磨的鋁絲浸入CuSO4溶液中
將表面打磨后的鋁絲
浸入CuSO4液中
將表面未打磨的鋁絲浸入CuCl2液中
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
無明顯現(xiàn)象
鋁絲表面析出紅色固體
鋁絲表面析出紅色固體
序號
a
b
c
d
實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
銅片不生銹
銅片不生銹
銅片不生銹
銅片生銹