内容正文:
化学
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主题一 物质的性质与应用
(三)金属和金属矿物
专题三 金属综合题
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(多在非选择题第5题考查)
1.[2024云南]铜是重要的金属资源,它对于改善人类生活、促进人类文明
起着重要作用。
(1)铜的认识:生活中常用铜作导线,体现了铜的延展性和______性。
导电
(2)铜的冶炼:黄铜矿的主要成分是 ,根据其主要成分的组成元
素,推断用黄铜矿炼铜过程中产生形成酸雨的空气污染物是_____
(填化学式)。
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(3)铜的加工:青铜是金属冶铸史上最早的合金,其主要成分是铜和锡。
如表中的A和B分别表示铜和青铜中的一种。《吕氏春秋》记载:“金(铜)
柔锡柔,合两柔则刚”,据此判断A是____。
物质 A B
硬度
注:硬度以金刚石的硬度为10作标准,1表示很软,10表示很硬。
铜
(4)铜的锈蚀:铜在潮湿的空气中锈
蚀的反应为,
的化学式为_____。
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(5)铜的回收:某工厂的废水经预处理后得到含和 的溶液。
为了减少污染并促进废物利用,工厂设计以下流程回收和 。
①步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为__________________________;
②溶液C中的溶质是________________。
硫酸亚铁、硫酸
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2.[2024贵阳一模]我国首款具有自主知识产权的大型民用客机 使用了
大量的金属材料。
(1)用铁作炊具,利用了铁的延展性和______性。
导热
(2)铝常用于制造合金。铝有很强的抗腐蚀性,主要原因是铝的表面形
成一层致密的氧化铝薄膜,发生反应的化学方程式为__________________
_______________。
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(3)探究、和 三种金属的活动性顺序。
【设计实验】 同学们设计了如图的6
个实验(图中“ ”表示将足量金属片
加入溶液中,如③表示将 片加入
溶液中)。
完成①~⑥实验,记录实验数据。写出其中任意一个反应的实验现象及化
学方程式:__________________________________________________、
_________________________________________。
有红色固体析出,溶液由蓝色变为浅绿色(合理即可)
(与上空对应)
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【交流讨论】 甲同学做了③和④两个实验,经过观察和分析,得出结
论: 。
乙同学认为甲同学的结论不合理,理由是____________________________
__________________________________________________________。
由③可得金属活动性,由④可得金属活动性,无法判断、的金属活动性顺序
【反思结论】 为达实验目的,从①~⑥的实验中,选择必要的(不多选)
实验组合完成探究任务,正确的组合有________________________
(填实验序号)。
①④(或④⑥或②④⑤)
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(4)物质的性质决定物质的用途。由以上金属的利用和实验探究归纳出
金属的化学性质有________________________________________________
_____________。
多数金属与氧气反应、部分金属与酸反应、金属与某些盐溶液反应
(5)工业上用与赤铁矿(主要成分 )高温下反应冶炼铁,该反
应的化学方程式为____________________________。
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3.[2022贵阳]金属材料的使用与生产、生活和社会发展密切相关。
(1)金属冶炼。利用与 的反应炼铁,反应的化学方程式为
____________________________。
(2)金属材料的使用和保护。
①“贵州桥梁”闻名世界。桥梁建造中使用大量钢材作支架,钢是铁的合金,
钢的硬度比纯铁的____(填“大”或“小”)。
大
②铁制品在潮湿的空气里容易生锈,防止铁生锈的措施有______________
_____________________________________。铁也易被酸腐蚀,写出铁与
盐酸反应的化学方程式:__________________________,该反应的基本类
型是__________。
保持铁制品表面干燥、加保护膜、制造耐腐蚀的合金等
置换反应
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(3)比较、、 的金属活动性。
①将一定量的硫酸铜溶液加入锌粉和铁粉的混
合固体中,反应的示意图如图所示,分析可知,
实验中发生反应的化学方程式为_____________
_____________________,可得结论:________
_____________________。
金属活动性、
②在上述实验中继续添加一定量硫酸铜溶液,
微粒种类和数量的变化情况为_______________
_________________________________________
_____时,可得结论:金属活动性 。
铁原子数减少,铜原子数增多(或数目增多,铜原子数增多)
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4.(2024贵州12题8分)贵州蕴藏丰富的铝、锰、锌、铁、铜等矿产资源。
合理开采、充分利用这些矿产资源,可实现“富矿精开”。
Ⅰ.精准识矿
(1)金属的性质与存在形式。
①铝具有很好的抗腐蚀性,因为铝在空气中能与氧气反应形成一层致密的
氧化铝薄膜,反应的化学方程式为_____________________。
②分别在放有锰片、铜片的试管中加入稀硫酸,锰片表面有气泡产生,铜
片表面无明显变化。由此可知金属活动性:锰____(选填“强”或“弱”)于铜。
强
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③在放有锌片的试管中加入硫酸铜溶液,观察到的现象是______________
_________________________________。
多数金属的化学性质比较活泼,它们主要以化合物的形式存在于自然界。
如菱锌矿、铝土矿、菱锰矿 等。
锌片表面附着一层红色固体,溶液由蓝色变成无色
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Ⅱ.精深用矿
(2)工业上用赤铁矿炼铁,与 反应的化学方程式为
____________________________。炼铁时,加入菱锰矿可制得冶炼锰钢的
材料。锰钢用作高铁的钢轨,利用了锰钢的________________性能。
硬度大、耐腐蚀
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图1
(3)用某菱锰矿为原料制备高附加值新型电池材料 的流程如图1。
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已知:菱锰矿中除外,还有; 能与稀硫酸发生复分解反
应, 不溶于水,也不与稀硫酸反应;氨水呈碱性。
图1
①过滤器中得到的滤渣是______。
②反应器中,溶液与反应可生成锰的氧化物,如 、
、 。发生的反应之一是
, 的化学式是_______。
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图2
③时,在反应器中保持通入的 和
溶液的质量不变,只改变 溶
液的溶质质量分数,测得生成含锰元素的
固体中锰元素的质量分数与 溶液的
溶质质量分数之间的关系如图2。由图可
知,当溶液的溶质质量分数为
时,可获得高纯度的,当 溶
溶液的溶质质量分数不同,生成不同的锰的氧化物
液的溶质质量分数为其他数值时, 纯度降低,原因可能是________
_____________________________________________。
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5.[2024贵阳花溪区二模]金属材料广泛应用于生产、生活中。请回答下列
问题。
(1)2024年4月25日,我国神舟十八号飞船成功发射。飞船舱壳使用铝合
金材料,铝合金材料的优点有______________________________
(答1点即可)。
耐腐蚀(或密度小或硬度大等)
(2)铝有很好的抗腐蚀性能是因为铝在空气中与氧气反应生成一层致密
的氧化铝 薄膜,该反应的化学方程式为_____________________。
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(3)根据铁锈蚀的条件,寻找防止铁制
品锈蚀的方法。实验室探究铁锈蚀条件
的实验如图所示。由试管、、 中的现
铁与水和氧气同时接触
用完洗净擦干置于干燥处
象可知,铁锈蚀的条件是______________________。
根据试管、 中现象所得到的结论,防止铁制菜刀锈蚀的方法是________
________________。
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(4)黄铜是铜锌、 的合金,与黄金的外观相似,常有不法商贩使
用黄铜代替黄金,牟取利益。现有一块市售的黄金样品,请你利用金属的
化学性质设计实验辨别其真伪。
步骤 现象 化学原理(用化学方程
式表示)
________________________
___________________ _________________
______________ ___________________
取适量样品在空气中加热(合理即可)
样品变黑色(与上空对应)
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(5)现将一包由铜、镁、 银组成的混合粉末加到一定量的
硝酸银溶液中制备金属银。充分反应后,所得溶液为蓝色,测得剩余固体
的质量为。 的取值范围是__________________。
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【解析】现将一包由铜、镁、 银组成的混合粉末加到一定
量的硝酸银溶液中制备金属银。硝酸银溶液先和镁反应生成硝酸镁和银,
后和铜反应生成硝酸铜和银,充分反应后,所得溶液为蓝色,说明镁完全
反应,铜部分或全部反应,反应的化学方程式及其质量关系:
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如果铜没有反应, ,如果铜完全反
应,,铜已经反应, 的取值范围是
。
6.[2024安顺二模]金属在生产和生活中有广泛应用,请回答下列问题。
Ⅰ.我国正在深海、深空、深地、深蓝等领域积极抢占科技制高点。
(1)“深海勇士号”载人深潜器布放了中国第一个由钛合金打造的深海沉
船考古永久测绘基点,钛合金属于__________(填“金属材料”或“合成材
料”)。
金属材料
(2)基站的建立是深蓝网络空间领域数字基础的有力支撑。 铁塔表
面的冷喷锌涂层能隔绝__________,达到防止生锈的目的;基站配有的铅
酸蓄电池在放电时,可将______能转化为电能,确保基站设施不间断供电。
氧气和水
化学
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Ⅱ.某校化学兴趣小组利用课余时间探究金属的化学性质。
甲
(3)写出甲图中发生反应的化学方程式:
_____________________________________________
______________________________________
(写一个即可),化学小组设计甲图实验来验证铁、
[或]
把铜丝伸入盛有稀盐酸的试管中,无明显现象(合理即可)
铜、银的金属活动性顺序,针对图中的方案,请再补充一个实验,即可达
到实验目的,写出补充实验的操作及现象:__________________________
_____________________________。
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(4)向硝酸铜、硝酸银和硝酸亚铁的混合溶液中连续、缓慢地加入 锌
粉,溶液中析出固体的质量与加入锌粉质量的关系如乙图所示。
乙
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乙
【解析】根据金属活动性顺序 ,向
硝酸铜、硝酸银和硝酸亚铁的混合溶液中连续、缓慢地加
入 锌粉,锌先与硝酸银溶液反应生成硝酸锌和银,对
应 段,化学方程式为
,待硝酸银反应完全,
锌与硝酸铜溶液反应生成硝酸锌和铜,对应 段,化学方程式为
,待硝酸铜反应完全,锌与硝酸亚铁
溶液反应生成硝酸锌和铁,对应 段,化学方程式为
;
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① 段(不含两端点)反应析出的金属是____________。
铜(或)
乙
【解析】 段(不含两端点)锌与硝酸铜溶液反应生成硝酸锌和铜,反
应析出的金属是铜;
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② 点对应溶液的溶质是_____________________(填化学式)。
、
乙
【解析】点硝酸银恰好完全反应, 点硝酸铜恰好完全反应,则对应溶
液的溶质是硝酸亚铁、硝酸锌,化学式为、 ;
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③若段和 段析出的固体质量相等,且参加反应的锌粉质量分别为
和,则和 的比值为______(填最简整数比)。
乙
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乙
【解析】 段,锌先与硝酸银溶液反应生成硝酸锌和银,
化学方程式为 ,参与反
应的锌和生成的银的质量比为; 段,锌与硝酸铜
溶液反应生成硝酸锌和铜,化学方程式为
,参与反应的锌和生成
的铜的质量比为;若段和 段析出的固体质量相等,且参加反
应的锌粉质量分别为和,则有 ,则
。
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7.(2023贵州12题9分)金属材料在生产、生活中应用广泛。
(1)高铁电传输系统的材料主要含铜,是利用了铜良好的______性。
导电
(2)高铁轨道、车厢、附属设施使用大量的铁合金和铝合金。小组同学
探究合金中金属的化学性质。
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【实验一】在分别装有质量相等和外形相同的、、和 的四只烧
杯中,加入相同质量溶质质量分数为 的盐酸,如图1所示。
图1
①证明金属活动性 的实验现象是_____________________________
_________________________________,反应的化学方程式为___________
___________________________________________________________。
甲烧杯中无明显现象,乙烧杯中有气泡产生,溶液由无色变成浅绿色
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图2
②在丙、丁烧杯中,使用温度传感器,
测得反应过程中温度的变化曲线如图
2所示,据图分析可知,金属活动性
,其理由是_______________
_______________________。
镁完全反应的时间小于铝完全反应的时间
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【实验二】把一定质量的 放入刚反应结束的乙烧杯中,观察现象,得出
结论:金属活动性 。
③分析实验一和实验二,下列说法正确的是______。
A. 由实验一、二可知,金属活动性
B. 实验二,反应后所得溶液中一定有
C. 实验二充分反应后,所得溶液质量一定变小
D. 实验一,若丁中固体有剩余,则丙、丁中参加反应的盐酸的质量相等
√
√
√
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(3)某铝合金可能含有、、中的两种或三种。现提供 样品和足
量的稀盐酸,请设计实验确定该铝合金的成分,写出依据实验获取的证据
和合金可能的成分:____。
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【答案】
实验操作和实验现象 实验结论
称量盛有足量稀
盐酸的烧杯的质
量为 ,加入
该合金样品,
充分反应后称量
烧杯和剩余物质
的总质量为 固体全部溶解 该合金中含有
、
固体部分
溶解,过
滤、洗
涤、干
燥,称量
滤渣质量
为 该合金中含有
、
该合金中含有
、、
该合金中含有
、
(合理即可)
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(4)目前,铁是使用量最大的金属。写出工业上用赤铁矿(主要成分是
)和反应生成 的化学方程式:____________________________。
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拓展设问
针对第(3)小问:某铝合金只含铝和另一种金属 。为确定其成分,在实
验室将该铝合金投入稀硫酸中,发现合金完全溶解,并生成 氢气,
铝与稀硫酸反应的化学方程式为___________________________________。
若要确定该合金中金属 的相对原子质量还需要的条件是_______________
_________________________________________。
反应后金属的化合价及合金中两种金属的质量(或质量比)
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8.[2020贵阳]金属材料的应用推动了社会的发展。新型材料的研制,已成
为现代高新技术的重要物质基础。
(1)目前常用的1元硬币为钢芯镀镍合金,具有耐腐蚀、______________
________等优点。
光泽好、耐磨、硬度大
(2)镁和铝可熔炼成 镁合金,熔炼过程只能在真空中,不能在
空气中进行的原因是______________________________________________
(写其中一个化学方程式)。
(或)
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(3)某废弃物中可能含有、、、 中的一种或几种,为确定其
成分并回收金属,取样品进行如图实验。
【解析】铜和稀硫酸不反应,氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜和水,镁和
稀硫酸反应生成硫酸镁和氢气,锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气。
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①步骤Ⅱ的操作是______。
过滤
【解析】步骤Ⅱ的操作是将溶液与固体分离,是过滤操作;
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②步骤Ⅱ中产生的现象是______________
__________________________________。
步骤Ⅲ中锌和稀硫酸反应的化学方程式
为____________________________。
有红色固体析出,溶液由蓝色变成无色,有气泡产生
【解析】锌能与硫酸反应生成硫酸锌和
氢气,化学方程式为 ;锌能与硫酸铜反应
生成铜和硫酸锌,化学方程式为 ,步骤Ⅱ中
产生的现象是有红色固体析出,溶液由蓝色变成无色,有气泡产生;
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③若溶液C中只含一种溶质,则样品
的成分是________________________
_____。
、(或、、)
【解析】若溶液C中只含一种溶质,
即只有硫酸锌,也就是没有硫酸镁,
那么原固体中不含镁,步骤Ⅰ后得到
的铜可能是原固体中含有的,也可能是锌和硫酸铜反应生成的,则样品中
一定含有、,可能含有 ;
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④通过测氢气的质量,也可确定样品的成分,
则 的值为___________________
(用和 的代数式表示)。
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【解析】由质量守恒定律可知,最后得到的
铜来自氧化铜,则氧化铜的质量为
。则原样品中,含有锌和镁的质
量和为 。
若氢气全部是由锌与稀硫酸反应产生的,设生
成氢气的质量为 ,则:
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若氢气全部是由镁与稀硫酸反应产生的,设生成氢气的质量为 ,则:
则的值为 。
49
50
$$