专题06 金属和金属材料（讲义）-【上好课】2025年中考化学一轮复习讲练测（广东专用）

主题一 物质的性质与应用 专题06 金属和金属材料（4~6分） 目录 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 / 15 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 01考情透视·目标导航 02知识导图·思维引航 03考点突破·考法探究 考点一 金属材料 考点突破 题型精研 ►考向01 金属材料 ►考向02 合金 考点二 金属的化学性质 考点突破 题型精研 ►考向01 金属与盐酸和稀硫酸的反应 ►考向02 金属与盐的反应 考点三 置换反应 考点突破 题型精研 ►考向01 置换反应 ►考向02 与金属相关图像 考点四 金属活动顺序 考点突破 题型精研 ►考向01 金属活动顺序及应用 ►考向02 金属活动顺序实验探究 考点五 金属的冶炼 考点突破 题型精研 ►考向01 金属的冶炼 ►考向02 实验室模拟工业炼铁实验 考点六 金属资源的利用和保护 考点突破 题型精研 ►考向01 铁制品锈蚀的条件及探究 ►考向02 金属资源的保护 ►考向02 含杂质金属的计算及去除 跨学科实践 垃圾的分类与回收利用 04分层训练·巩固提升 考点要求 课标要求 考查频次 命题预测 金属材料 · 认识金属的物理共性个特性。 · 掌握合金的概念和特征 · 5年4考 · 2024、2023、2022、2020年 广东省考卷中，这部分的考点常以选择题、实验题、实验探究题考查。 在选择题中常见的命题点有：金属的颜色、金属之最、合金的特点、金属锈蚀条件、置换反应的判断、保护金属资源的方法等。常结合常见生活中现象、工农业生产、科学实验等以文字或图片结合的形式呈现。 在填空题中常见的命题点有：金属活动顺序的探究、钢铁锈蚀的条件、金属冶炼 金属的化学性质、金属活动顺序的探究、钢铁锈蚀的条件、金属与混合盐溶液反应后的溶质成分和滤渣成分的分析考点还可能以实验题探究题、计算题的形式进行考查。 金属的化学性质 · 掌握金属常见的化学性质。 · 掌握金属反应规律。 · 知道反应条件会影响反应产物。 · 近5年3考 · 2024、2022、2021年 置换反应 · 了解置换反应的几种类型。 · 掌握置换反应概念和特点。 · 近5年0考 金属活动顺序 · 熟记金属活动顺序表 · 掌握金属活动顺序的应用 · 能对一些常见金属进行活动顺序探究 · 近5年2考 · 2024、2023、年 金属的冶炼 · 知道一些金属矿物质及其主要成分 · 掌握生铁冶炼的原理、设备及原料 · 5年1考 · 2023年 金属资源的保护 · 知道金属锈蚀的形成的条件 · 了解防锈的措施 · 知道一些保护金属资源的方法 · 5年4考 · 2023、2022、2021、2020年 考点一 金属材料 一、金属材料 1.金属材料：包括 和 。 2.金属物理性质： （1）共性：常温下为固体，有金属光泽，大多数金属具有优良的导电性、导热性，有 （2）特性： ①多数金属呈银白色,而铜呈 色，金呈 色。 ②常温下,多数金属是固体，而 是液体。 ③各种金属的硬度、密度、熔点、导电性、导热性等物理性质差别较大。 ④有些金属处于粉末状态时，就会呈现不同的颜色；例如，粉末状的 的，这主要是由于颗粒太小，光不容易反射。 2.金属材料的发展 （1） (商代)→铁器( )→ (100多年前)→ (21世纪重要的金属材料)。 （2）目前世界上年产量居前三位的金属依次是 、铝、 。 4.金属的使用 （1）主要因素:性质决定用途。 （2）其他因素: 、资源、是否美观、使用是否 以及废料是否易于 和 等多种因素。 （3）生活中的金属： 干电池外皮→ ； “银粉”→ ；水银温度计→ ； “锡箔”纸→ ； 保温瓶内胆→ 5.金属之最： （1） ：地壳中含量最多的金属元素 （2） ：人体中含量最多的金属元素 （3） ：目前世界年产量最多的金属（铁>铝>铜） （4） ：导电、导热性最好的金属（银>铜>金>铝） （5） ：硬度最高的金属 （6） ：熔点最高的金属 （7） ：熔点最低的金属 （8） ：密度最大的金属 （9） ：密度最小的金属 二、合金 1.概念：在金属中加热融合某些金属或非金属，制得具有金属特征的合金。 ①合金是 ②形成合金的过程是 ③合金 2.合金的优点： 合金和组成其的纯金属相比较， ， ， 3.合金与纯金属的硬度比较方法： 几种重要的合金 合金 铁的合金 铜合金 焊锡 钛和钛合金 形状记忆合金 生铁 钢 黄铜 青铜 成分 含碳量 含碳量 铜锌 铜锡 铅锡合金 钛镍合金 备注 铁的合金主要含Fe、C， 区别主要是 紫铜是 熔点低 焊接金属 ， 可用于制造人造骨 具有形状记忆效应用于制成人造卫星天线 【点拨】 1.合金中一定有金属存在,但不一定都是金属与金属熔合而成,还有可能是金属与非金属,例如:生铁、钢就是铁的合金,其中含有碳元素。 2.合金中各成分是均匀熔合在一起的,在金属表面镀上一层其他金属,不属于合金。 3.合金的各种成分均以单质形式存在。 【易混易错】 （一）误认为合金就是金属单质的熔合。 合金中一定有金属存在,但不一定都是金属与金属熔合而成,还有可能是金属与非金属,例如:生铁、钢就是铁的合金,其中含有碳元素。 （二）误认为合金的熔合过程是化学变化。 合金形成过程中，几种成分是熔合在一起的，发生的是物理变化，不是化学变化。 （三）误认为在金属表面电镀一层其它金属就是合金。 合金中各成分是均匀熔合在一起的,在金属表面镀上一层其他金属,不属于合金。 ►考向01 金属材料 【例1】（2024·广东江门·三模）北京时间2024年4月25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载箭在酒泉卫星发射中心点火发射成功。火箭的制作运用了大量金属材料，下列有关金属材料的说法正确的是 A．纯金属的硬度一般比它们组成合金的硬度更高 B．钛和钛合金被广泛应用于火箭、导弹等 C．金属单质在常温下都是固体 D．合金中一定只含金属元素 【变式1-1】（2024·广东珠海·三模）《天工开物·五金》关于黄金的下列记载“凡金箔，每金七厘造方寸金一千……凡金质至重，性又柔，可屈折如枝柳……成形之后，住世永无变更”。下列说法正确的是 A．黄金可制成金箔，说明金具有良好的导电性 B．“性又柔，可屈折如枝柳”说明金的硬度小 C．18K黄金属于纯净物 D．金元素的化学性质由其原子的电子数决定 【变式1-2】（2024江苏苏州中考）苏州是历史悠久的文化名城，古今建筑交相辉映。下列建筑材料属于金属材料的是 A．旧城墙的青砖 B．古城门的铜钉 C．火车站立柱的水泥 D．博物馆天窗的玻璃 ►考向02 合金 【例2】（2024·广东·二模）“钟鸣鼎食”描述了贵族击钟奏乐、列鼎而食的奢华场面。温鼎是一件造型特别的青铜鼎，它的下层托盘可以放入烧红的木炭来加热食物，如题图。下列说法正确的是 A．青铜的强度比铜低 B．青铜的熔点比铜高 C．青铜是热的优良导体 D．青铜的耐腐蚀性比铜差 【变式2-1】（2024·广东广州九强校·一模）下列物质中不属于合金的是 A．硬铝 B．氧化铜 C．黄铜 D．生铁 【变式2-2】（2024·广东深圳·一模）下列有关高强度钢说法正确的是 A．高强度钢的含碳量比生铁高 B．钢不导电也不导热 C．高强度钢的硬度比纯铁硬度小 D．高强度钢属于合金 考点二 金属的化学性质 一、与氧气反应： 反应条件 金属 现象 化学方程式 常温 镁 打磨过的镁带在空气中表面逐渐变暗;在空气中点燃剧烈燃烧,发出 ，生成 点燃时: 2Mg+O22MgO 铝 打磨过的铝在空气中表面会逐渐变暗,生成一层 常温下：4Al+3O2=2Al2O3 点燃或加热 铁 在氧气中点燃,剧烈燃烧， ,放出大量的热，生成 在氧气中点燃: 3Fe+2O2Fe3O4 铜 在空气中加热表面变为 在空气中加热: 2Cu+O22CuO 高温 金 在空气中加热 铝具有很好的抗腐蚀性能原因：铝与空气中氧气反应，表面生成一层 ，从而阻止铝进一步氧化。 二、与稀盐酸、稀硫酸反应： 1.反应规律： 金属＋酸→盐＋H2↑ 2.注意事项： 实验前用 ，除去镁、铁等金属表面的 ，便于金属与酸接触反应。 金属 现象 反应的化学方程式 稀盐酸 稀硫酸 镁 反应剧烈，产生 Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑ 锌 反应比较剧烈，产生 Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 铁 反应缓慢，有 产生，溶液由无色变为 Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ 【方法技巧】 金属与酸反应生成氢气问题的分析方法 1.等质氢图H2质量/g t/s Zn Fe 两种金属分别与酸反应,产生的氢气质量相同,此图反映两种情况: (1)酸不足,金属过量,产生的氢气质量由酸的质量决定。 (2)酸足量,投放的两种金属分别与酸反应产生氢气的质量恰好相同,如 6.5g锌和5.6g铁分别投入足量的盐酸中,反应产生的氢气质量相同。 2.等质等价金属图 如等质量的镁、铁、锌分别与足量的酸反应,生成的金属离子都H2质量/g t/s Zn Fe Mg 带2个单位的正电荷,产生氢气的速率和质量不同。此图反映出: (1)金属越活泼,图示中反应物的线越陡,如Mg线比Zn 线陡、Zn 线比Fe线陡,说明金属活动性Mg> Zn>Fe。 (2)金属的相对原子质量越小,等质量时与足量酸反应产生的氢气 越多,曲线的拐点越高,因此,相对原子质量Zn>Fe>Mg。 可简单概括为:越陡越活,越高越小。 3.等质不等价金属图H2质量/g t/s Zn Mg Al 如等质量的铝、镁、锌分别与足量酸反应,生成的化合物中金属 元素的化合价分别为+3、+2、+2价，此图反映出等质不等价金 属与酸反应不仅产生氢气的速率不同,而且产生氢气的质量与金 属元素化合价有关。可用下式计算氢气质量: m(H2)＝ 三、金属与某些盐反应： 反应规律： 金属＋盐→新盐＋新金属 实验 铁钉+硫酸铜溶液 铝丝+硫酸铜溶液 铜丝+硝酸银溶液 现象 铁表面有 产生，溶液由 。 铝表面有 产生， 溶液由 。 铜表面有 产生， 溶液由 。 化学方程式 Fe+CuSO4 =Cu+FeSO4 2Al+3CuSO4 =Al2(SO4)3 +3Cu Cu+2AgNO3 =2Ag+Cu(NO3)2 活动性比较 铁>铜 铝＞铜 铜＞银 【点拨】 ①单质铁与稀盐酸和稀硫酸反应，均生成亚铁盐； ②现象的描述重点：金属表面生成固体的颜色，溶液颜色的变化。 【方法技巧】 金属与与混合盐溶液的反应后的溶液和滤渣成分分析 方法一：定量分析法 如将铁粉加入到硝酸铜和硝酸银的混合溶液中。 第一步：将题目中涉及的金属，按照金属的活动性由强到弱的顺序排列：如Fe、Cu、Ag。 第二步：根据金属活动性由弱到强依次加入盐溶液中的金属，其顺序为Ag、Cu、Fe。 第三步：根据加入金属的量分析，如下表： 情况 反应情况 滤液 滤渣 ①加入极少量的Fe 部分AgNO3反应 Fe2＋、Cu2＋、Ag＋ Ag ②加入少量的Fe AgNO3恰好反应 Fe2＋、Cu2＋ Ag ③加入较少量的Fe 部分Cu(NO3)2反应 Fe2＋、Cu2＋ Cu、Ag ④加入适量的Fe Cu(NO3)2恰好反应 Fe2＋ Cu、Ag ⑤加入过量的Fe 无反应 Fe2＋ Fe、Cu、Ag 方法二：优先法 判断反应发生的先后顺序的依据：远距离先置换，即金属活动性相差越大(或位置距离越远)，反应优先发生。 1. 将铁粉加入到一定量的硝酸铜和硝酸银的混合溶液中 先：Fe＋2AgNO3＝Fe(NO3)2＋2Ag 后：Fe＋Cu(NO3)2＝Fe(NO3)2＋Cu 反应情况 滤液成分 滤渣成分 ① Fe(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3 Ag ② Fe(NO3)2、Cu(NO3)2 Ag ③ Fe(NO3)2、Cu(NO3)2 Ag、Cu ④ Fe(NO3)2 Ag、Cu ⑤ Fe(NO3)2 Ag、Cu、Fe 2. 将硝酸银溶液加入到一定量铁和铜的混合物中 先：Fe＋2AgNO3 === Fe(NO3)2＋2Ag 后：Cu＋2AgNO3 === Cu(NO3)2＋2Ag 反应情况 滤液成分 滤渣成分 ① Fe(NO3)2 Fe、Cu、Ag ② Fe(NO3)2 Cu、Ag ③ Fe(NO3)2、Cu(NO3)2 Cu、Ag ④ Fe(NO3)2、Cu(NO3)2 Ag ⑤ Fe(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3 Ag ►考向01 金属与盐酸和稀硫酸的反应 【例1】（2024·广东湛江·一模）兴趣小组同学用相同形状的铁、镁、铝、锌四种金属分别和等浓度等体积的足量稀盐酸用图1所示装置进行实验，反应过程气压变化如图2所示，下列说法错误的是    A．时间为时，放出气体最多的是镁 B．图中曲线①、②对应的物质分别是铁和锌 C．根据铝对应曲线判断，在实验前可能没有完全除去铝表面致密的氧化铝 D．镁对应的气压变化与生成的气体有关，也与放热有关 【变式1-1】（2024·广东中山·一模）某学习小组利用锈蚀严重的废铜屑(铜锈的主要成分是碱式碳酸铜【Cu2(OH)2CO3】)为原料回收铜，分别采用题图的两种方案。请回答下列问题： 资料1：Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑ 资料2：回收铜的两种实验方案。 （1）方案一中步骤Ⅱ是利用了CO的 性(填“氧化”或“还原”)，生成的二氧化碳不直接排放到空气中，需要将其回收后再与碳粉作用，又可以生成CO，写出该过程的化学反应方程式： 。 （2）方案二中步骤Ⅲ、IV、V都涉及到的操作名称是 ，该操作中使用玻璃棒的作用 。 （3）方案二中步骤IV加入过量铁粉的主要目的是 ，步骤IV中发生的两个化学反应分别是： 、 （用化学方程式表示）。 【变式1-2】（2024·广东东莞·二模）科学探究 春节期间小睿同学看到长辈用“金粉”书写对联后，对“金粉”的成分产生了兴趣，并取少量样品到实验室和同学们一起进行探究。 【查阅资料】“金粉”是一种具有颜料性质的金属粉末，大多由两种或三种熟知的金属组成。 【提出问题】“金粉”的成分是什么？ 【进行猜想】 猜想1：金、银； 猜想2：铜、锌、金； 猜想3：铜、铁、锌； 猜想4：铜、锌。 【实验验证】 （1）取少量“金粉”样品于试管中，加入过量稀硫酸，观察到有气泡冒出，试管底部有未溶物，溶液呈无色。同学得出猜想 不成立。理由是 。 【继续探究】 （2）取试管底部的未溶物，在空气中灼烧，观察到 ，说明猜想2不成立。 （3）将试管中的混合物过滤，向滤液中插入足量打磨过的铝片，一段时间后，发现铝片表面有附着物，发生此现象的化学反应方程式为 。 【探究结论】猜想4成立 【反思评价】 （4）实验设计的理论依据是金属的化学性质，实验探究中涉及的金属的化学性质有金属与酸反应，金属与 反应，金属与 反应。 【拓展应用】 （5）某些不良商家以假乱真，用“假黄金”非法牟利，小睿同学为鉴定市面上某饰品是否为“真黄金”，取一小块样品放在空气中灼烧，现象是 。 ►考向02 金属与盐的反应 【例2】（2024·广东深圳·二模）为验证铜和铝的金属活动性顺序，化学小组的同学将打磨过的铝片放入CuCl2溶液中，观察到铝片表面附着有红色固体，铝片表面产生大量无色气泡，一段时间后试管底部生成了一种白色不溶物，用温度传感器测得温度时间变化曲线图。 回答问题： （1）实验前打磨铝片的目的是 。 （2）生成红色固体的化学方程式为 。 小组同学对实验过程中产生的气泡成分和产生白色沉淀的原因进行探究 【提出问题】产生的气泡成分是什么? 【猜想假设】猜想一：可能是H2 猜想二：可能是O2 猜想三：可能是N2 （3）经讨论，同学们认为猜想三不正确，理由是 。 【实验方案】 （4）收集气体进行如下实验： 实验操作 实验现象 将气体导出并验纯后，用燃着的木条靠近导管口 【实验结论】猜想一成立 【拓展交流】经查阅资料，实验中出现的白色不溶物为CuCl。大家猜测CuCl是反应生成的Cu和CuCl2溶液反应产生的。 （5）小组同学将Cu粉与CuCl2溶液混合，没有观察到白色沉淀。在老师的启发下，结合Al和CuCl溶液反应的温度-时间变化曲线图，对Cu与CuCl2溶液反应的实验进行改进，证实了大家的猜测是正确的。写出改进方法 ，该反应的化学方程式为 。 【变式2-1】（2024·广东广州·二模）苦泉水含有多种矿物质，“苦泉水熬之成胆矾（CuSO4·5H2O） ，熬胆矾铁釜久亦化为铜”，下列说法正确的是 A．苦泉水中的溶质只有 CuSO4 B．“苦泉水熬之”蒸发的溶剂是水 C．将块状的胆矾研磨成粉末状属于化学变化 D．“熬胆矾铁釜久亦化为铜”属于物理变化 【变式2-2】（2024·广东广州·三模）金属及其化合物是初中常见物质，回答下列问题。 （1）“三星堆遗址”出土了黄金画职、象牙、青铜艺术品、残存的丝织品等重要文物，其中属于金属材料的有_____(填字母)。 A．黄金面罩 B．象牙 C．青铜面具 D．丝织品 （2）如图1所示，该实验的目的是 。 （3）某化学小组用一定量溶液进行了如图实验，已知溶液甲呈蓝色。 向固体乙中滴加盐酸时 (填“有”或“没有”)气泡产生。 溶液甲中一定含有的溶质有 (填化学式)。 （4）可以应用于合成氨作催化剂，但催化过程中因部分与反应使催化剂“失效”。在一定温度下可用将其“再生”，原理如图2所示。“再生”过程中铁元素的质量分数 (填“变大”、“不变”或“变小”)。 （5）通入加热，将一定质量失效催化剂进行再生。固体质量与温度变化的关系如图3所示。下，转化为，下，转化为。则 。 (相对分子质量：72　160　232) 考点三 置换反应 一、定 义： 由一种 与一种 反应，生成 与 的反应 二、表达式： 三、置换反应类型： ①金属+酸→金属化合物+H2 ②金属+金属化合物→另一金属+另一金属化合物 ③C+金属氧化物→金属单质+CO2 ④H2+金属氧化物→金属单质+H2O 【点拨】CO+金属氧化物→金属单质+CO2 该反应不属于基本反应 【方法技巧】 分析金属与溶液反应(或固体)质量的变化方法 (1)金属与酸反应后金属质量减少，溶液质量增加。 如Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑ 65g 2g 溶液质量增加65g-2g=63g (2)对于在盐中呈相同价态的两种金属,金属与另一种金属的盐溶液反应后的质量变化分两种情况。 ①单质金属的相对原子质量<盐中金属的相对原子质量。 如：Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu 56g 64g 溶液质量减轻64g-56g=8g ②单质金属的相对原子质量>盐中金属的相对原子质量。 如：Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu 65g 64g 溶液质量减轻65g-64g=1g ►考向01 置换反应 【例1】（2024·广东广州·三模）钛金属具有硬度大、密度小、熔点高、常温下耐酸碱、耐腐蚀等优良的性能、被誉为“未来金属”，因而得到了广泛应用。我国钒钛磁铁矿床分布广泛，储量丰富，工业上用钒钛磁铁矿提取金属钛。 （1）钛铁矿是制备金属钛的主要原料，其主要成分为钛酸亚铁FeTiO3，其中钛元素的化合价为 。 （2）足量Mg在高温下还原TiCl4生成金属钛，该反应的化学方程式为 。 （3）钛的化学性质与铝相似，推测金属钛具有耐腐蚀性的原因是： 。 （4）另外，铁氧化物是釉料中常用的发色剂，含CO较多的还原焰1500-1600℃将釉料中的Fe2O3转化为FeO而形成青色，该转化的化学方程式为 。 【变式1-1】下列反应中，属于置换反应的是( ) A．CaCO3+CO2+H2O＝Ca(HCO3)2 B．CuCl2Cu+Cl2↑ C．3CO+Fe2O32Fe+3CO2 D．Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu 【变式1-2】（2024·广东惠州·二模）《西游记》中描述金箍棒：“棒是九转镔铁炼，老君亲手炉中煅。禹王求得号神珍，四海八河为定验。中间星斗暗铺陈，两头箱裹黄金片。花纹密布神鬼惊，上造龙纹与凤篆”。请回答下列问题： （1）金箍棒的原材料“镔铁”，是一种钢材料。“镔铁”属于 (填“合金”或“纯金属”)材料。 （2）金箍棒本是大禹治水时的一个定子，也叫“定海神针”。铁制品易锈蚀是与空气中的 和 有关，金箍棒在海水中不容易锈蚀的原因是 。 （3）金箍棒表面使“神鬼”惊怕的花纹是用硫酸铁来处理的。制取硫酸铁的原料有铁、稀硫酸、过氧化氢溶液，反应分两步，第一步生成硫酸亚铁和氢气，第二步是向有酸剩余的硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液，生成硫酸铁和水。 请写出第一步反应涉及的化学方程式 ；属于 (填基本反应类型)反应。 ►考向02 与金属相关图像 【例2】（2024·广东肇庆地质中学·一模）下列图像不能正确反映其对应变化关系的是 A．向一定溶质质量分数的H2SO4溶液中加水稀释 B．向等质量的块状、粉末状碳酸钙中分别加入溶质质量分数相同的稀盐酸至过量 C．向一定质量的氧化铜粉末中加入稀硫酸至过量 D．向等质量的铁粉和锌粉中分别逐滴滴加溶质质量分数相同的稀硫酸至过量 【变式2-1】（2024·广东清远·一模）下列图象中，能正确反映其对应变化关系的是 A．  加热等质量的氯酸钾制取氧气 B．  向一定质量的烧碱溶液中加稀盐酸 C．  实验室高温加热一定质量的石灰石 D．  向一定质量的硝酸银溶液中加铜粉 【变式2-2】（2024·广东深圳·二模）下列图像能正确反映其对应关系的是 A．表示常温下，向pH=3的某溶液中加水稀释 B．表示一定温度时，向不饱和的NaCl溶液中加入NaCl固体并搅拌 C．表示向质量和质量分数都相同的盐酸中分别加入锌和铁 D．表示向一定质量的氧化镁固体中逐渐加入稀盐酸 考点四 金属的冶炼 一、金属在自然界的存在 金属矿石名称 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 铝土矿 黄铜矿 辉铜矿 主要成分 Fe2O3 Fe3O4 FeCO3 Al2O3 CuFeS2 Cu2S 一、铁的冶炼 1. 一氧化碳还原氧化铁实验 ①实验原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 ②实验装置： ③实验步骤 a.检查装置 ； b.转入药品并固定装置； c.通入CO并 ； d. 装置内的 后，点燃酒精喷灯给氧化铁加热； e.当玻璃管内的 时，停止加热； f.等装置冷却后，停止通CO，熄灭酒精灯。 ④实验现象 红棕色粉末逐渐变为黑色；澄清石灰水 ；尾气燃烧时产生 。 ⑤有关的化学方程式 硬质玻璃管中： 。 试管中：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。 尾气处理：2CO+O22CO2。 2. 工业炼铁 ①炼铁的原理 在高温下，一氧化碳还原铁的氧化物（氧化铁、四氧化三铁）。 ②原料及作用 a.铁矿石：提供原料。 b.焦炭：燃烧 、 。 c.石灰石：可将矿石中二氧化硅转变为炉渣。 ③设备：高炉。 ►考向01 金属的冶炼 【例1】（2024·广东广州·一模）金属材料在人类文明的发展中起着重要作用，古代冶炼技术彰显了我国劳动人民的智慧。 （1）战国《韩非子.内储说上》提到，早期采金技术均是“沙里淘金”。金在自然界中主要以 (填“单质”或“化合物”)形式存在。 （2）明代宋应星所著的《天工开物》一书，介绍了“火法炼锌”的方法：把炉甘石(ZnCO3)和煤炭饼装入炼锌罐(如图所示)，泥封，“其底铺薪，发火煅红”“冷定毁罐取出”。 ①炉甘石(ZnCO3)加入锌罐之前，先将其粉碎的目的是 。 ②“火法炼锌”时，炉甘石(ZnCO3)在高温下分解生成一种金属氧化物和一种温室气体，请写出该反应的化学方程式 。 ③反应区中，煤炭中的碳与氧化锌发生反应：C+2ZnO2Zn+CO2↑，该反应中体现了碳的 (填“还原性”或“氧化性”)。 ④必须“冷定”后才能“毁罐”取锌，请从化学变化的角度解释其原因 。 （3）向Cu(NO3)2、AgNO3混合液中加入一定质量的铁粉，充分反应后过滤。向滤渣中加入适量稀硫酸，有气泡产生，则滤液中的溶质成分是 。 【变式1-1】（2024·广东阳江·一模）钢铁的应用非常广泛，炼铁技术的研究显得尤为重要。中国是最早发现和掌握炼铁技术的国家之一。 （1）工业炼铁所用高炉的结构如图1所示，高炉中发生的过程如图2所示。 ①过程Ⅰ主要发生在高炉的 （填“A”“B”或“C”）区域。 ②过程Ⅱ发生反应的化学方程式为 ，该反应属于 （填基本反应类型）反应。 ③过程Ⅳ通入O2主要是为了降低生铁中 元素的含量。 （2）研究人员用氢气来炼铁。 ①以氢气代替CO还原Fc2O3，其主要目的是 。 ②560℃时，在氢气的作用下，可以发生如下转化：，贝X的化学式为 。 （3）铁粉可用于一些金属的回收。向酸性含铜废水（主要含CuSO4，还有少量H2SO4）中加入过量铁粉，充分反应，过滤，将所得固体回收处理后得到产品。 ①该过程中参与反应的Cu元素的化合价 （填“升高”“降低”或“不变”）。该过程还产生一种气体，其化学式为 。 ②将从过滤所得固体中回收金属Cu的实验方案补充完整：向过滤所得的Fe和Cu的混合物中加入 ，过滤，洗涤固体。干燥得到金属Cu。 【变式1-2】（2024·广东汕头·二模）铜是人类最早使用的金属之一，炼铜工艺的发展史如图所示。 （1）火法炼钢涉及的化学反应之一为：Cu2 (OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑，该反应属于 （填基本反应类型）。 （2）北宋《梦溪笔谈》中记载了“湿法炼铜”的方法：“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。涉及的化学方程式是 。 （3）生物炼铜是先将硫化铜（CuS）在硫杆菌的作用下与空气中的 化合生成硫酸铜。 （4）电解精炼铜过程中，电能转化为 能。 铜锈赋予青铜器历史感。铜锈主要有Cu2 (OH)2CO3和Cu2 (OH)3Cl，考古界根据铜锈是否会加速铜的锈蚀分为“有害锈”和“无害锈”，其作用示意图如下： （5）据图可知Cu2 (OH)3Cl （具有填“致密”或“疏松”）结构，因此属于 （填 “有害锈”或“无害锈”）。 ►考向02 实验室模拟工业炼铁实验 【例2】（2024·广东中山·一模）钢铁产业是国民经济的重要基础产业。兴趣小组开展了与钢铁相关的探究活动。 （1）选矿：常见的铁矿石有赤铁矿，矿石入炉前进行粉碎，目的是 。 （2）炼铁：下图是模拟工业炼铁的实验，玻璃管中发生的化学反应方程式： 。 （3）图丙装置作用 。 探究：加热一段时间后玻璃管中生成的黑色固体是什么? 【查阅资料】     ①CO 与 Fe₂O₃ 反应的固体生成物与温度的关系如下表： 温度 400~500℃ 600~680℃ 700~800℃ 生成物 Fe₃O₄ FeO Fe ②FeO为一种黑色固体，Fe₃O₄和Fe都能被磁铁吸引，Fe₂O₃和FeO不能被磁铁吸引。 ③CuSO₄ 溶液不与铁的氧化物反应。 【作出猜想】 猜想 I:固体成分为 Fe 猜想Ⅱ:固体成分为Fe₃O₄ 猜想Ⅲ:固体成分为FeO 【实验探究】 （4）完成下列实验并记录 实验步骤 现象 结论 ①玻璃管冷却后，将固体 倒出，用磁铁吸引 固体全部被吸引 猜想 不正确 ②向样品中加入足量 CuSO₄溶液，充分反应。 有红色固体析出，溶液                   猜想I正确 【分析】 （5）步骤②中发生的化学反应方程式： 。 【反思应用】 （6）工业上冶炼铁的过程中，为了提高铁的产率，温度应不低于 ℃ 【变式2-1】（2024·广东茂名·一模）某化学小组围绕“金属的冶炼”开展主题学习。 I、工业炼铁 （1）铁矿石、焦炭和石灰石等固体原料在投入高炉前先粉碎处理，其目的是 。 Ⅱ、实验室模拟工业炼铁 已知：草酸钠固体（化学式为Na2C2O4）加热分解生成碳酸钠和一氧化碳，化学小组利用此反应制备一氧化碳，并用一氧化碳还原氧化铁。他们设计的实验装置如图： （2）写出该实验中制备一氧化碳的化学方程式 。 （3）L型硬质玻璃管中的现象是 ； （4）A中酒精灯上铁丝网罩的作用是 。 （5）B装置的作用是：①检验并吸收二氧化碳：② 。 Ⅲ、工业炼钛 某化工企业生产流程示意图如下： （6）标出钛酸亚铁中Ti元素化合价 。 （7）反应②化学方程式为 （氩气作保护气）。 （8）反应③中要使原料全部转化为甲醇，理论上CO和H2投料的质量比为 。 【变式2-2】（2024·广东茂名·一模）金属材料在人类发展的历史长河中起着非常重要的作用。 I、见证历史 （1）西汉海昏侯墓出土的青铜雁鱼灯造型优美设计精妙（如图）。青铜的硬度比纯铜 （填“大”或“小”）。 Ⅱ、立足当下 （2）电线是金属的一个应用实例，它利用了金属的什么性质？ （答一点即可） （3）2019年我国发行了第五套人民币硬币材质都改为钢芯镀镍。选择铸造硬币的材料不需要考虑的因素是 。 A．金属的耐腐蚀性 B．金属的耐磨 C．金属的硬度 D．金属的导热性 Ⅲ、深入研究 铁的化学性质： （4）A实验中，反应的化学方程式为 ，属于 反应（填基本反应类型）。 （5）对比B、C实验说明铁生锈需要的条件是 。 铁的冶炼： 下图是实验室模拟炼铁的装置，请回答以下问题。 （6）A装置玻璃管中发生反应的化学方程式为 。 （7）用B装置检验气体生成物，B中的液体是 。 考点五 金属活动顺序 一、金属活动顺序： 二、金属活动性顺序表的意义： 1.在金属活动性顺序里，金属的 ，它的 ； 2.在金属活动性顺序里，位于 能置换出盐酸、稀硫 ； 3.在金属活动性顺序里，位于 能把位于 从它们化合物的溶液里置换出来。 三、金属活动性顺序的应用： 1.判断金属与盐溶液能否反应 ①在金属活动性顺序表中，排在 的金属能把排在 的金属从其盐溶液中置换出来。 ②盐是可溶性盐。 ③K、Ca、Na除外(K、Ca、Na等加入到盐溶液中，先与溶液中的水反应，生成的碱再与盐反应)。 2.判断金属与酸能否反应。 ①在金属活动性顺序表中，该金属必须排在 。 ②“酸”一般指的是 。 3.根据金属活动性的相对强弱，可为 选择合适的试剂。 如Cu中混有少量的Fe，欲除去少量的Fe，可选择加入足量的硫酸铜溶液充分反应，Fe和硫酸铜溶液反应生成了Cu和硫酸亚铁，再过滤即可。 4.根据金属活动性顺序判断金属与盐溶液反应后 。 一种金属和几种盐溶液混合时，最不活泼的金属最先被置换出来，然后再依次按照活动性由弱到强的先后顺序被置换出来 5.根据金属活动性顺序判断金属与酸反应的快慢（反应速率）或根据反应速率判断金属的活动性顺序。一般金属 ，在 ，与某一酸反应的速率 。 【方法技巧】 1.探究金属活动性强弱的方法有两种 方法一: 金属与酸(稀盐酸、稀硫酸)反应。能反应的金属比H活泼,反应越剧烈,则越活泼;不反应的金属位于H之后。 方法二: 金属与盐溶液反应。若则表示该金属的活动性强于该盐中金属的活动性。 2.运用金属活动性顺序验证金属活动性强弱的实验方案设计 验证项目 实验方案 判断理由 比较两种金属的活动性强弱，如 Cu、Zn 方案一:将金属锌放入铜的盐溶液中 方案二:将金属铜放入锌的盐溶液中 方案三:将金属锌、铜分别放入稀盐酸中 方案四:将金属锌、铜同时放入金属活动性位于两者中间的一种金属的盐溶液中,如 FeSO4溶液 根据置换反应能否发生做出相应的判断 比较三种金属的活动性强弱，如 Mg、Fe、 Cu 方案一:将金属镁、铜同时放入FeSO4溶液中(两边的金属与中间金属的盐溶液) 方案二:将金属铁分别放入MgCl2,溶液和CuSO4溶液中(两边金属的盐溶液与中间的金属) 根据金属与盐溶液的置换反应能否发生作出相应判断。方案一中镁与FeSO4反应而铜与 FeSO4不不反应;方案二中Fe与CuO4反应而与MgCl2不反应,均可证明金属活动性Mg> Fe>Cu 方案三:将三种金属同时放入相同浓度的稀盐酸(或稀硫酸)中 根据金属与酸的置换反应能否发生及反应速率的快慢作出判断。Mg与酸反应速率快,Fe与酸反应速率慢,Cu与酸不反应,证明金属活动性Mg> Fe>Cu 比较多种金属的活动性强弱，如 Mg、Zn、 Cu、Ag 步骤一:先将四种金属单质同时放入相同浓度的稀盐酸或稀硫酸中 步骤二:再用比较两种金属的活动性强弱的方案比较Cu和 Ag的活动性强弱 根据能否与酸发生置换反应将四种金属分为两组。在金属活动性顺序中，排在氢前面的是 Mg和Zn,由于反应速率快慢不同,可判断出活动性Mg> Zn;排在氢后面的 Cu和Ag的验证方案见两种金属的活动性的验证方案. ►考向01 金属活动顺序及应用 【例1】（2024·广东深圳·三模）小圳同学在探究金属与酸的反应时做了如图1实验，分别将形状、体积相同的、R和M五种金属打磨后放入烧瓶中，再注入足量体积和浓度均相同的稀盐酸，利用压强传感器采集数据，得到图2所示的气压变化情况。下列有关说法错误的是 A．五种金属中Mg的金属活动性最强 B．Zn与稀盐酸反应产生速率比M快 C．Zn与稀盐酸反应后溶液质量减少 D．反应结束后消耗稀盐酸最多的金属是R 【变式1-1】（2024·广东广州·二模）化学兴趣小组对某工业废水进行实验探究，部分过程如下，下列有关说法正确的是 A．若滤液为蓝色，则滤液中一定只含有两种物质 B．向滤液中滴加稀盐酸有白色沉淀产生，则滤渣一定没有Ag C．向滤渣中滴加稀盐酸无气泡产生，则滤液中可能只含有 D．向滤液中滴加NaCl溶液无沉淀产生，则滤液中一定含有和 【变式1-2】（2024·广东东莞石碣·一模）为证明Fe、Cu、Ag三种金属的活动性强弱，下列实验方案能达到目的的是 A．将Fe、Cu、Ag分别放入稀盐酸中 B．将Cu分别放入FeCl2、AgNO3溶液中 C．将Cu、Ag分别放入FeSO4溶液中 D．将Fe放入稀盐酸、Cu放入AgNO3溶液中 ►考向02 金属活动顺序实验探究 【例2】（2024·广东中山·一模）铁制品容易生锈，但将铁加热熔入金属铬，可制成不锈钢。化学兴趣小组进行以下实验，比较铬、铁、铜的金属活动性强弱。 【查阅资料】铬是一种抗腐蚀性强的银白色金属。硫酸亚铬(CrSO4)溶液呈亮蓝色，在空气中能迅速被氧化成碱性硫酸铬[Cr(OH)SO4]，其溶液呈绿色。 【提出猜想】 （1）三种金属的活动性强弱为：猜想一：Cr>Fe>Cu，猜想二：Fe>Cr>Cu，猜想三： 。 【实验探究】 （2）步骤1：取大小相同的三种金属片，用砂纸打磨光亮。 步骤2：将三种金属片分别放入三支装有等量、等浓度稀硫酸的试管中。 序号 实验操作 实验现象 实验结论 Ⅰ 将铁片放入稀硫酸 铁片表面产生气泡较慢，溶液逐渐变为 色 猜想 成立 Ⅱ 将铬片放入稀硫酸 铬片表面产生气泡较快，铬片逐渐 ，溶液变为蓝色 Ⅲ 将铜片放入稀硫酸 无明显现象 【分析解释】 （3）请写出铬与稀硫酸反应生成CrSO4的化学方程式： 。反应后的溶液一段时间后变成绿色，其原因是： ，反应的化学方程式为：4CrSO4+O2+2X=4Cr(OH)SO4，其中X的化学式为 ，Cr(OH)SO4中的Cr化合价为 。 【反思评价】 （4）实验结束后有同学提出质疑：金属和酸反应放出的热量会对反应速率造成影响，因此上述实验结论不够科学。建议用铬片、铜片和 溶液进一步验证铬、铁、铜三种金属的活动性强弱。 【变式2-1】（2024·广东茂名茂南博雅学校·一模）小聪想要探究铬(Cr)与金属铁(Fe)、铜(Cu)的活动性强弱。 【查阅资料】铬是银白色、有光泽的金属，在空气中其表面能生成抗腐蚀的致密氧化膜。 【做出猜想】 （1）猜想1：；猜想2：；猜想3： 。 【设计与实验】 （2）小聪取大小相同的用砂纸打磨光亮的三种金属片放入三支试管中，再分别加入等量、等浓度的稀硫酸。(补充①和③的实验现象) 实验操作 ① ② ③ 实验现象 ①铁片表面产生气泡较慢，溶液由无色变为 。 ②铬片的表面产生气泡较快，溶液由无色变为蓝色。 ③ 【结论与解释】 （3）根据上述实验现象，可得出猜想 正确。实验前用砂纸打磨金属片的目的是 。 （4）已知试管②中溶液的蓝色是CrSO4溶于水形成的，请写出试管②中发生反应的化学方程式： 。 【知识运用】 （5）由上述结论可知，铬片与FeSO4溶液 (填“能”或“不能”)发生反应。 （6）除了上述实验方案外，小聪认为只选用三种药品进行实验就可以得出铬、铁、铜这三种金属的活动性顺序，这三种药品可以是 。 【变式2-2】金属材料在人类发展的历史长河中起着非常重要的作用。 （1）高炉炼铁的过程中，石灰石的作用是 。 （2）探究Mg、Fe、Cu的金属活动性顺序，下列试剂的选择方案正确的是 。 A．Mg、Cu、溶液 B．Fe、溶液、溶液 C．Mg、Fe、Cu、稀盐酸 D．Cu、溶液、溶液 （3）向溶液中加入Mg、Zn、Ag三种金属，充分反应后过滤，得到无色滤液和滤渣。一定发生反应的化学方程式为 。向滤渣中加入一定量的稀盐酸，有气泡产生，滤渣中一定有 （填化学式，下同），滤液中可能含有的溶质是 。 考点六 金属资源的利用和保护 一、铁制品锈蚀的条件的探究 实验装置 现象 铁钉生锈 铁钉不生锈 铁钉不生锈 现象分析 铁钉同时和氧气（或空气）、水接触 铁钉只和水接触 铁钉只和氧气（或空气）接触 结论 铁钉生锈的条件： 【点拨】 （1）铁制品生锈主要是铁与空气中的氧气、水蒸气等物质发生了 。 （2）铁锈的主要成分是 ，颜色为 。铁锈的结构疏松，不能阻止里层的铁继续与氧气、水的反应，铁制品会完全被腐蚀。 （3）铁制品一般 ，锈蚀的速度越快。 （4）在 存在的环境中，铁制品的锈蚀会加快。 二、防止铁制品锈蚀的原理和方法 1. 防止铁制品锈蚀的原理： 即可防止铁制品锈蚀，即防止铁制品与氧气或水接触。 2. 防止铁制品锈蚀的方法： ①保持铁制品表面 。 ②在铁制品表面覆盖一层 ，如在铁制品表面刷漆、涂油等。 ③在铁制品表面 ，如镀锌、镀铬等。 ④将铁制品 ，如不锈钢。 ⑤通过化学方法使铁制品表面形成致密的氧化膜，如“烤蓝”等。 三、金属资源的保护 1. 必要性 ①金属矿物的储量有限，且不可再生； ②废旧金属的随意丢弃不仅浪费资源还污染环境。 2. 有效途径 ①防止金属腐蚀； ②回收利用 ； ③合理有效地开采矿物； ④寻找 等。 四、含杂质的反应物(或生成物)质量的计算 1. 将含杂质的已知物质量换算为纯物质质量，其关系式为： 纯度＝×100%，纯物质质量=含杂质物质质量× 。 2. 将纯物质质量代入化学方程式进行计算。 3. 将计算得到的纯物质质量换算成含杂质物质质量：含杂质物质质量为=。 ►考向01 铁制品锈蚀的条件及探究 【例1】（2024·广东中山·三模）文物出土后，暴露在空气中，其被氧化、锈蚀等过程会加速。可用作保护气以延缓氧化、锈蚀速度的是 A．H2O B．O2 C．N2 D．CO2 【变式1-1】（2024·广东广州九强校·一模）为了探究铁制品锈蚀的条件，用普通铁钉；纯铁钉同时进行如图的四组实验，一段时间后，只在实验Ⅰ中观察到了红褐色的锈斑，其他均无明显变化。下列说法正确的是 A．I和II对比说明铁制品锈蚀需要H2O B．I和III对比说明铁制品锈蚀需要O2 C．I和IV对比说明普通铁钉比纯铁钉更容易锈蚀 D．II和III对比说明铁制品锈蚀需要O2和H2O 【变式1-2】（2024湖南中考）铁制品经常有锈蚀现象，于是某兴趣小组围绕“锈”进行一系列研究。 （1）探锈 现有洁净无锈的铁钉、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙，还可以选用其他物品。为探究铁制品锈蚀的条件，设计如下实验： ①A中玻璃仪器的名称是 。 ②一周后，观察A、B、C中的铁钉，只有A中的铁钉出现了明显锈蚀现象，由此得出铁钉锈蚀需要与 接触的结论。 （2）除锈 取出生锈的铁钉，将其放置在稀盐酸中，一段时间后发现溶液变黄，铁钉表面有少量气泡产生。产生气泡的原因是 （用化学方程式表示）。稀盐酸可用于除锈，但铁制品不可长时间浸泡其中。 （3）防锈 防止铁制品锈蚀，可以破坏其锈蚀的条件．常用的防锈方法有 （写一种即可）。兴趣小组继续通过文献研究、调研访谈，发现如何防止金属锈蚀已成为科学研究和技术领域中的重要科研课题。 ►考向02 金属资源的保护 【例2】（2024·广东河源·二模）废旧电池应投入指定的垃圾桶，这种垃圾桶的标志是 A．回收物 B．易拉罐 C．有害垃圾 D．其他垃圾 【变式2-1】垃圾分类，从我做起。下列可回收垃圾属于金属材料的是( ) A．旧报纸 B．塑料瓶 C．玻璃瓶 D．铝制易拉罐 【变式2-2】（2024·广东·二模）废旧手机电路板含有Ni、Fe、Cu、Ag等金属，回收利用既能减少环境污染还能实现资源重复利用。某兴趣小组开展了废旧手机回收大行动。 （1）收回：废旧手机电路板及手机电池应分类投放垃圾桶，其中电路板应投入如图所示的 垃圾桶中(填“有害”或“可回收物”)。 （2）溶解：往电路板中加入过量的 (填一种酸溶液)，可以去除电路板中的活泼金属得到Cu和Ag。 （3）探究：Ni、Fe、Cu三种金属的活泼性。教师提供镍片、铁片、铜片、氯化亚铁溶液、氯化铜溶液、稀盐酸等试剂。 【查阅资料】镍是银白色固体。 【提出问题】Ni、Fe、Cu三种金属的活泼性顺序是如何呢？ 【作出猜想】猜想1：Ni>Fe>Cu  猜想2： 。  猜想3：Fe>Cu>Ni 【实验探究】 实验序号 操作 现象 解释与结论 1 将镍片、铁片、铜片分别加入稀盐酸溶液中，观察现象 镍片、铁片表面产生气泡，铜无明显现象 猜想3不正确。镍与稀盐酸发生置换反应，生成显+2价的氯化镍，反应的化学方程式是 。 2 将铁片放入盛有氯化镍溶液的试管中，观察现象 。 猜想2成立 【拓展延伸】兴趣小组还可以选用上述试剂中的氯化亚铁溶液、 、氯化铜溶液进行实验能得出三种金属的活动性顺序。 【应用反思】每年的6月5日是世界环境保护日，调查小区居民在对废旧手机处理的做法中正确的是 (多选，填字母)。 A．随厨余垃圾丢弃       B．清除数据后回收 C．直接焚烧处理       D．捐赠他人二次使用 ►考向03 含杂质金属的计算及去除 【例3】（2024·广东中山·三模）纳米氧化亚铜(Cu2O)固体有优越的光催化性能被应用于废水处理，同时是制备传感器和高温超导材料。烧结法制备纳米氧化亚铜是以纯铜粉为原料，工艺如下： （1）Cu2O中铜、氧元素的质量比为 ；Cu2O中Cu元素的化合价是 。 （2）反应①是在氧气中进行灼烧，其反应的化学方程式为 。 （3）反应②是在密闭条件下进行烧结，反应的化学方程式为CuO+CuCu2O制备80kg 含Cu2O 90%的纳米氧化亚铜， 理论上需要 CuO 的质量是多少？(写出计算过程) （4）准确称取320g纯铜粉，置于充有氧气的密闭容器中加热。容器内物质恰好完全反应，得到纳米氧化亚铜。容器中固体质量如图所示，请判断：温度为700℃时，固体中含有的物质是 。 【变式3-1】（2024·广东深圳·三模）“沉睡三千年，一醒惊天下”，三星堆大批珍贵文物的出土令世人叹为观止。 （1）三星堆出土的文物以青铜器居多，青铜(铜锡合金)属于 材料(选填“合成”或“金属”)。铜锡合金的熔点和硬度随锡含量的变化如图3所示，图中表示熔点的曲线是 (选填“a”或“b”)。 （2）“青铜面具”布满锈斑，“黄金面具”仍金光闪闪，从物质性质角度分析原因是 。青铜生锈产生铜绿【Cu2(OH)2CO3】可能与环境中的氧气、水和 有关。 （3）古代劳动人民以孔雀石【主要成分为Cu2(OH)2CO3】为原料冶炼铜。化学探究小组称取25g孔雀石样品与足量的稀硫酸充分反应，产生了4.4g气体，发生反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑(该孔雀石的其他成分不与酸反应)。请计算该孔雀石中Cu2(OH)2CO3的质量分数(写出计算过程)。 【变式3-2】（2024·广东汕头·二模）铜铝双金属材料可用于降解含硝基苯的工业废水。制备该材料的流程如图。 （1）除去铝箔表面氧化物的物理方法为 。 （2）硝基苯（C6H5NO2）分子中氧、氢原子个数比为 。 （3）废水初始pH对硝基苯降解的影响如图所示，pH为 和 时效果显著。 （4）用H2可还原硝基苯为苯胺（C6H7N），反应为。制得100kg纯度为93%的苯胺，理论上消耗H2的质量是多少？（写出计算过程） （5）铜铝双金属材料中铝能还原硝基苯。100g含铜量为3.2%的铜铝双金属材料作用于废水后，该材料的含铜量变为32%，则反应消耗铝的质量为 。 跨学科实践 垃圾的分类与回收利用 1．垃圾分类就是新时尚。 （1）生活垃圾可分为可回收垃圾、餐厨垃圾、有害垃圾等。 ①空饮料瓶、废旧报纸应放置于贴有标志 （填字母序号，下同）的垃圾箱中。 ②废旧电池中含有铅、镉、汞等有害金属，如果将其随意丢弃，这些金属渗出会造成土壤及 污染，威胁健康，应将其放入废旧电池专用收集箱。 ③餐厨垃圾是生活垃圾的主要来源。下列有关说法合理的是 。 A．餐厨垃圾沥干水分后放入家用垃圾袋 B．部分餐厨垃圾可作为沼气池中发酵的原料 C．外出就餐提倡“光盘行动” （2）垃圾是“放错了地方的资源”。 （3）①塑料属于 材料，部分废旧塑料具有热塑性，可反复加工再利用。 ②某兴趣小组从工厂收集到一份金属废料，可能含有AI、Zn、Fe、Ag四种金属中的一种或几种，为测定其组成，便于回收利用，现取样向其中加入一定质量的CuSO4溶液。 I.充分反应，得到无色溶液及少量固体剩余物，且反应前后溶液的质量相等。该金属废料中一定含有 （填元素符号）。 Ⅱ.将I中少量固体剩余物置于试管中，加入足量稀盐酸充分反应， （选填“一定有”，“可能有”或“一定没有”）H2生成。 基础巩固 1．（2024·广东佛山·二模）“灌钢法”是我国古代劳动人民智慧结晶，原理是将生铁熔化灌入熟铁（含碳），再锻打成钢。下列说法错误的是 A．生铁和钢都是铁合金 B．生铁和钢的硬度都比纯铁大 C．生铁比钢的含碳量低 D．反复加热锻打目的是降低含碳量 2．（2024·广东汕头·一模）铁是应用最广泛的金属。下列有关铁的说法正确的是 A．铁是地壳中含量最多的金属元素 B．炼铁原理是将单质铁转化为氧化铁 C．铁在纯氧中燃烧得到Fe3O4 D．生铁除去大部分碳后得到的钢是纯净物 3．（2024·广东广州·二模）我国科研人员以金属钠和CCl4为原料，在700℃时制造出纳米级金刚石粉末，有关说法错误的是 A．金属钠的化学性质不活泼 B．CCl4属于化合物 C．金刚石可用于切割大理石 D．另一种产物是 NaCl 4．（2024·广东汕头·二模）下列实验设计能达到实验目的的是 A．图1：除去CO中混有的CO2 B．图2：探究反应剧烈程度与反应物浓度有关 C．图3：比较Fe、Cu、Ag的金属活动性 D．图4：测定氧气的体积 6．（2024·广东佛山·一模）龙是中华民族的图腾。石器时代的“玉龙”、秦代的“青铜龙”、唐代的“鎏金铁芯铜龙”（如图）文物的制造体现了古人的智慧。 （1）三件文物中，所含主要材质不属于金属材料的是 。 （2）铁芯外表包铜可耐腐蚀，原因是 。 （3）“取炉甘石，研之细末，和以赤铜，置炭火中煅烧。……熄火取铜，其色如金。” 赤铜为Cu2O，其铜、氧元素的质量比为 。炉甘石主要成分是ZnCO3，煅烧反应生成两种氧化物的化学方程式为 ，“熄火取铜”中所得“铜”与纯铜相比，硬度 （填“更大”“更小”或“相等”）。 （4）鎏金工艺是指在器物表面涂抹金汞齐（金汞合金），加热祛汞，冷却，器物表面形成金膜。鎏金工艺利用的知识有 （多选）。 a．汞的沸点低    b．汞被氧化变成氧化汞    c．金汞合金熔点比组分纯金属低 7．（2024·广东广州·一模）古籍中蕴含许多化学知识。 （1）王希孟的巨作《千里江山图》中的颜料都是来自天然矿石，其中的4种矿石及其主要成分如图： ①下列说法中，不合理的是 (填字母序号)。 A．孔雀石制作的颜料耐酸耐碱   B．朱砂中的汞元素属于人体的有害元素 C．赭石可以溶解在水中   D．绿松石主要成分含6种元素 ②中氢原子与氧原子的个数比为： 。 （2）我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”如图1，该方法的生产过程可用图2表示。 查阅资料：Ⅰ.潮泥灰主要成分是石灰石。Ⅱ.铁的熔点是。 根据图文回答下列问题。 ①风箱不断鼓入空气的作用是 。 ②不断翻炒液态生铁，是为了降低 元素的含量。 ③铁矿石中的Fe2O3和煤反应得到铁，化学方程式为： 。 8．（2024·广东广州·二模）金属材料在人类文明的发展中起着重要作用。《天工开物》中记载了“古法炼铁”如图1和“炒钢法”如图2。 （1）选料：炼铁的原料赤铁矿主要成分是 (填化学式)。 破碎：选好的矿石进行破碎使其变得更细小。 （2）烘干：在高温环境中烘干矿石，是为了防止高炉中生成的铁和水蒸气置换反应生成Fe3O4，其化学方程式是 。 (3)炼炉：工业上把铁矿石、焦炭和石灰石一起投入高炉可以冶炼出生铁，下列说法正确的是___________。 A．CO还原赤铁矿的反应类别是置换反应 B．焦炭的作用是提供热量和生成还原剂 C．石灰石的作用是除去矿石中二氧化硅 D．高炉尾气对环境无影响，可直接排放 （4）精炼：“炒剂法”不断翻炒液态生铁是为了降低生铁中 元素的含量。 （5）湿法冶金利用置换反应。在一定量的硫酸铜溶液中加入金属粉X和金属粉Y的混合物，完全反应前后相关微粒的数量如下表所示。 微粒 X原子 Y原子 Cu原子 Cu2+ X2+ 反应前数量(个) a b 0 0.8a 0 反应后数量(个) 0.2a b 0.8a 0 _______ ①表格的空白处对应微粒的数量为 。 ②分析可知，金属X、Y与Cu的活动性由强到弱关系为 。 9．（2024·广东深圳·三模）金属材料的使用体现了人类文明发展的过程。 铜 青铜（铜锡合金） 熔点 1083℃ 800℃ 硬度 3.0 5~6.6 （1）司母戊鼎是迄今世界上出土最重的青铜器。铜和青铜的相关性质见上表，铜冶炼过程中熔入锡形成青铜，作用是 （写一点）。 （2）铁是目前世界上年产量最高的金属。写出工业炼铁过程中CO和发生反应的化学方程式： 。 （3）高铁的迅速发展对钢轨的需求量越来越大。 ①钢轨材料含有金属锰。Mn的金属活动性介于Mg和Zn之间。若要验证Mn和Fe的金属活动性强弱，能达到实验目的的试剂组有 （填字母，可多选）。 A．Mn  溶液            B．Mn  Fe  溶液                C．Mn  Fe  溶液 ②“铝热反应”常用于焊接钢轨，其原理是：，该反应属于 反应（填基本反应类型）。若焊接钢轨需要50.4kg铁，理论上需要铝的质量是 kg。 能力提升 10．（2024·广东深圳·二模）铁生锈的原理能用于制作“暖宝宝”。某“暖宝宝”的成分为铁粉、蛭石(保温作用)和吸水性树脂、食盐、活性炭。探究小组利用左图装置进行探究，实验结果如图。下列说法错误的是 A．“暖宝宝”发热原理是Fe粉与H2O、O2反应 B．由O2浓度变化推测，Fe粉可用作食品脱氧剂 C．封装“暖宝宝”的外包装袋应选透水、透气的材料 D．“暖宝宝”能快速放热，铁钉生锈需较长时间，说明反应物状态是影响反应速率的因素之一 11．（2024·广东广州·一模）铁元素与人类关系密切。 （1）用足量一氧化碳还原10g铁矿石样品(含氧化铁80%，杂质不参加反应)。实验装置如图1。 ①实验时，图1中玻璃管内可以看到的实验现象是 。发生的化学方程式是 。 ②试管中的澄清石灰水的作用是 。 ③处理尾气的反应是 。(填化学方程式) ④样品中氧化铁的质量是 g，理论上最多可以得到铁 g。 （2）为比较金属甲和铁的活动性，用图2装置进行实验，结果如图3所示。实验中氢气的浓度越大，说明生成的氢气越多。在化合物中甲元素显+2价。 ①铁粉与稀硫酸反应的化学方程式是 。 ②金属活动性：金属甲 铁。(填“＞”“=”或“＜”)。 ③相对原子质量：甲元素 铁元素。(填“＞”“=”或“＜”)。 （3）下列环境中的铁制品最容易生锈的是_____(填标号)。 A．未擦干的铁锅 B．涂油漆的栏杆 C．盛水的不锈钢水杯 12．（2023·广东汕头·一模）人类文明与社会进步同金属材料关系密切。 I.人类对金属活动性规律的认识经历了漫长的探索过程，如图： （1）用铜、镁、铁三种金属重温格劳贝尔字验，会“消失”的金属有 。 （2）卡文迪许制取的“可燃空气”是 。 II.工业炼钢：主要工艺流程如图： （3）工业上用赤铁矿石（主要成分Fe2O3）炼铁的化学方程式 。 （4）将过量的生铁投入CuSO4溶液中，反应化学方程式 ，充分反应后反应中观察到的现象是 （填序号）。 A．固体全部溶解     B．有红色固体析出      C．溶液从蓝色变成浅绿色 Ⅲ、金属的回收利用 废旧手机的电路板中主要含有铜，还含有少量铝、铁、金等金属。为回收其中的铜、金，进行了如下实验。已知：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O。本实验条件下，金不发生反应。 （5）滤液A中的溶质除Al2(SO4)3外，还含有的溶质化学式是 、 。 （6）滤渣F的成分是 （填化学式）。 （7）反应Ⅲ中过量铁粉的目的 。 13．（2024·广东佛山·三模）同学们学习金属的化学性质后，对某品牌螺帽(如图)的金属成分展开如下的探究(其它杂质不参与下述各步反应)。 【做出猜想】 猜想1：螺帽的主要成分是铁。 猜想2：螺帽的主要成分是铁。其表面镀有锌。 猜想3：螺帽的主要成分是铁，其表面镀有镁。 【实验一】甲组先探究铁、镁、锌三种金属的活动性顺序，并设计如下实验。 实验编号 稀硫酸的体积和浓度 金属(均取2g) 收集50mL氢气所需时间/s ① 10mL10%稀硫酸 铁片 ② 10mL10%稀硫酸 镁片 ③ 10mL_____稀硫酸 锌片 (1)实验前需将金属片进行打磨，其目的是 。 (2)实验③中加入稀硫酸的浓度应为 。 (3)写出铁与稀硫酸反应的化学方程式： 。 【观察并记录时间】 【得出结论】 (4)初步判断铁、镁、锌的金属活动性由强到弱的顺序是 。 【实验二】乙组用以下方案探究螺帽的金属成分。 (5)步骤1：取一个螺帽适当打磨，称量其质量为22.4g。 步骤2： 实验操作 预测现象 预测结论 将螺帽放入硫酸锌溶液中，10分钟后取出螺帽 洗涤，在氮气流中烘干，称得质量为 若m 22.4g(选填“>”或“=”或“<”) 猜想1或2成立 若 22.4g(选填“>”或“=”或“<”) 猜想3成立 实验结论：由步骤2的实际实验现象得到猜想3不成立。 步骤3：将步骤2中烘干后的螺帽加入 (写化学式)溶液中，若观察到螺帽表面析出黑色固体，说明猜想2成立。 实验反思：步骤2中，烘干螺帽需要在氮气流中进行的原因是 。 14．（2024·广东湛江·二模）古籍《淮南万毕术》中记载了湿法炼铜技术，《大冶赋》中记载了火法炼铜技术。图1是以孔雀石【主要成分为Cu2(OH)2CO3，其他杂质不反应】为原料演绎古代两种炼铜技术。 （1）“湿法炼铜”加入铁，利用了铁的金属活动性比铜的 （填“强”或“弱”）。蓝色溶液中的溶质有：H2SO4、 （写化学式）。 （2）已知：孔雀石与稀硫酸反应：Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+CO2↑+3H2O，用25g孔雀石与过量稀硫酸反应生成4.4g的CO2，孔雀石中Cu2(OH)2CO3的质量分数是多少？ （3）据“火法炼铜”原理，将9g炭粉和80g氧化铜混合物隔绝空气高温加热，部分物质的质量变化如图2，该实验发生的化学方程式 。 $$主题一 物质的性质与应用 专题06 金属和金属材料（4~6分） 目录 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 / 15 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 01考情透视·目标导航 02知识导图·思维引航 03考点梳理·考法探究 考点一 金属材料 考点梳理 题型精研 ►考向01 金属材料 ►考向02 合金 考点二 金属的化学性质 考点梳理 题型精研 ►考向01 金属与盐酸和稀硫酸的反应 ►考向02 金属与盐的反应 考点三 置换反应 考点梳理 题型精研 ►考向01 置换反应 ►考向02 与金属相关图像 考点四 金属活动顺序 考点梳理 题型精研 ►考向01 金属活动顺序及应用 ►考向02 金属活动顺序实验探究 考点五 金属的冶炼 考点梳理 题型精研 ►考向01 金属的冶炼 ►考向02 实验室模拟工业炼铁实验 考点六 金属资源的利用和保护 考点梳理 题型精研 ►考向01 铁制品锈蚀的条件及探究 ►考向02 金属资源的保护 ►考向02 含杂质金属的计算及去除 跨学科实践 垃圾的分类与回收利用 04分层训练·巩固提升 考点要求 课标要求 考查频次 命题预测 金属材料 · 认识金属的物理共性个特性。 · 掌握合金的概念和特征 · 5年4考 · 2024、2023、2022、2020年 广东省考卷中，这部分的考点常以选择题、实验题、实验探究题考查。 在选择题中常见的命题点有：金属的颜色、金属之最、合金的特点、金属锈蚀条件、置换反应的判断、保护金属资源的方法等。常结合常见生活中现象、工农业生产、科学实验等以文字或图片结合的形式呈现。 在填空题中常见的命题点有：金属活动顺序的探究、钢铁锈蚀的条件、金属冶炼 金属的化学性质、金属活动顺序的探究、钢铁锈蚀的条件、金属与混合盐溶液反应后的溶质成分和滤渣成分的分析考点还可能以实验题探究题、计算题的形式进行考查。 金属的化学性质 · 掌握金属常见的化学性质。 · 掌握金属反应规律。 · 知道反应条件会影响反应产物。 · 近5年3考 · 2024、2022、2021年 置换反应 · 了解置换反应的几种类型。 · 掌握置换反应概念和特点。 · 近5年0考 金属活动顺序 · 熟记金属活动顺序表 · 掌握金属活动顺序的应用 · 能对一些常见金属进行活动顺序探究 · 近5年2考 · 2024、2023、年 金属的冶炼 · 知道一些金属矿物质及其主要成分 · 掌握生铁冶炼的原理、设备及原料 · 5年1考 · 2023年 金属资源的保护 · 知道金属锈蚀的形成的条件 · 了解防锈的措施 · 知道一些保护金属资源的方法 · 5年4考 · 2023、2022、2021、2020年 考点一 金属材料 一、金属材料 1.金属材料：包括纯金属(纯净物)和合金(混合物)。 2.金属物理性质： （1）共性：常温下为固体，有金属光泽，大多数金属具有优良的导电性、导热性，有延展性。 （2）特性： ①多数金属呈银白色,而铜呈紫红色,金呈黄色。 ②常温下,多数金属是固体,而汞是液体。 ③各种金属的硬度、密度、熔点、导电性、导热性等物理性质差别较大。 ④有些金属处于粉末状态时，就会呈现不同的颜色；例如，粉末状的铁粉和银粉都是呈黑色的，这主要是由于颗粒太小，光不容易反射。 2.金属材料的发展 （1）青铜器(商代)→铁器(春秋战国)→铝(100多年前)→钛和钛合金(21世纪重要的金属材料)。 （2）目前世界上年产量居前三位的金属依次是铁、铝、铜。 4.金属的使用 （1）主要因素:性质决定用途。 （2）其他因素:价格、资源、是否美观、使用是否便利以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。 （3）生活中的金属： 干电池外皮→锌/锰； “银粉”→铝；水银温度计→汞； “锡箔”纸→铝或锡； 保温瓶内胆→银 5.金属之最： （1）铝：地壳中含量最多的金属元素 （2）钙：人体中含量最多的金属元素 （3）铁：目前世界年产量最多的金属（铁>铝>铜） （4）银：导电、导热性最好的金属（银>铜>金>铝） （5）铬：硬度最高的金属 （6）钨：熔点最高的金属 （7）汞：熔点最低的金属 （8）锇：密度最大的金属 （9）锂：密度最小的金属 二、合金 1.概念：在金属中加热融合某些金属或非金属，制得具有金属特征的合金。 ①合金是混合物 ②形成合金的过程是物理变化 ③合金各成分的化学性质不变 2.合金的优点： 合金和组成其的纯金属相比较，硬度一般更大，熔点一般更低，抗腐蚀性更好 3.合金与纯金属的硬度比较方法： 几种重要的合金 合金 铁的合金 铜合金 焊锡 钛和钛合金 形状记忆合金 生铁 钢 黄铜 青铜 成分 含碳量 2%～4.3% 含碳量 0.03%～2% 铜锌 铜锡 铅锡合金 钛镍合金 备注 铁的合金主要含Fe、C， 区别主要是含碳量不同 紫铜是纯铜 熔点低 焊接金属 与人体有很好的 相容性， 可用于制造人造骨 具有形状记忆效应用于制成人造卫星天线 【点拨】 1.合金中一定有金属存在,但不一定都是金属与金属熔合而成,还有可能是金属与非金属,例如:生铁、钢就是铁的合金,其中含有碳元素。 2.合金中各成分是均匀熔合在一起的,在金属表面镀上一层其他金属,不属于合金。 3.合金的各种成分均以单质形式存在。 【易混易错】 （一）误认为合金就是金属单质的熔合。 合金中一定有金属存在,但不一定都是金属与金属熔合而成,还有可能是金属与非金属,例如:生铁、钢就是铁的合金,其中含有碳元素。 （二）误认为合金的熔合过程是化学变化。 合金形成过程中，几种成分是熔合在一起的，发生的是物理变化，不是化学变化。 （三）误认为在金属表面电镀一层其它金属就是合金。 合金中各成分是均匀熔合在一起的,在金属表面镀上一层其他金属,不属于合金。 ►考向01 金属材料 【例1】（2024·广东江门·三模）北京时间2024年4月25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载箭在酒泉卫星发射中心点火发射成功。火箭的制作运用了大量金属材料，下列有关金属材料的说法正确的是 A．纯金属的硬度一般比它们组成合金的硬度更高 B．钛和钛合金被广泛应用于火箭、导弹等 C．金属单质在常温下都是固体 D．合金中一定只含金属元素 【答案】B 【详解】A、合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大，说法错误，不符合题意； B、钛和钛合金被广泛应用于火箭、导弹等，说法正确，符合题意； C、金属单质在常温下不都是固体，如金属汞在常温下是液体，说法错误，不符合题意； D、合金是金属与金属或非金属熔合而成具有金属特征的混合物，因此合金中不一定只含金属元素，说法错误，不符合题意。 故选：B。 【变式1-1】（2024·广东珠海·三模）《天工开物·五金》关于黄金的下列记载“凡金箔，每金七厘造方寸金一千……凡金质至重，性又柔，可屈折如枝柳……成形之后，住世永无变更”。下列说法正确的是 A．黄金可制成金箔，说明金具有良好的导电性 B．“性又柔，可屈折如枝柳”说明金的硬度小 C．18K黄金属于纯净物 D．金元素的化学性质由其原子的电子数决定 【答案】B 【详解】A、黄金可制成金箔，说明金具有良好的延展性，故A错误； B、“性又柔，可屈折如枝柳”说明金的硬度小，故B正确； C、18K黄金的主要成分是金，还含有其它物质，属于混合物，故C错误； D、原子的最外层电子数决定元素的化学性质，故D错误。 故选B。 【变式1-2】（2024江苏苏州中考）苏州是历史悠久的文化名城，古今建筑交相辉映。下列建筑材料属于金属材料的是 A．旧城墙的青砖 B．古城门的铜钉 C．火车站立柱的水泥 D．博物馆天窗的玻璃 【答案】B 【详解】A、青砖是用泥土烧制而成的，属于无机非金属材料，故选项错误； B、铜钉属于金属材料，故选项正确； C、水泥的主要成分是硅酸盐，属于无机非金属材料，故选项错误； D、玻璃的主要成分是硅酸盐，属于无机非金属材料，故选项错误； 故选：B。 ►考向02 合金 【例2】（2024·广东·二模）“钟鸣鼎食”描述了贵族击钟奏乐、列鼎而食的奢华场面。温鼎是一件造型特别的青铜鼎，它的下层托盘可以放入烧红的木炭来加热食物，如题图。下列说法正确的是 A．青铜的强度比铜低 B．青铜的熔点比铜高 C．青铜是热的优良导体 D．青铜的耐腐蚀性比铜差 【答案】C 【详解】A、青铜是铜的合金，合金比组成它的纯金属硬度大，故青铜的强度比铜高，不符合题意； B、青铜是铜的合金，合金比组成它的纯金属熔点低，故青铜的熔点比铜低，不符合题意； C、青铜是铜的合金，属于金属材料，具有良好的导热性，符合题意； D、青铜是铜的合金，合金比组成它的纯金属抗腐蚀性好，不符合题意。 故选C。 【变式2-1】（2024·广东广州九强校·一模）下列物质中不属于合金的是 A．硬铝 B．氧化铜 C．黄铜 D．生铁 【答案】B 【分析】合金是一种金属与另一种或几种金属或非金属经过混合熔化，冷却凝固后得到的具有金属性质的固体产物。 【详解】A、硬铝是铝的合金，故A不符合题意； B、氧化铜是金属氧化物，不是合金，故B符合题意； C、黄铜是铜锌合金，故C不符合题意； D、生铁是铁碳合金，故D不符合题意。 故选B。 【变式2-2】（2024·广东深圳·一模）下列有关高强度钢说法正确的是 A．高强度钢的含碳量比生铁高 B．钢不导电也不导热 C．高强度钢的硬度比纯铁硬度小 D．高强度钢属于合金 【答案】D 【详解】A、高强度钢是铁的合金，含碳量比生铁低，故该选项说法错误； B、钢属于金属材料，能导电。导热，故该选项说法错误； C、合金的硬度比组成它的纯金属硬度大；高强度钢是铁的合金，所以高强度钢的硬度比纯铁硬度大，故该选项说法错误； D、高强度钢是铁的合金，属于合金，故该选项说法正确； 故选择D。 考点二 金属的化学性质 一、与氧气反应： 反应条件 金属 现象 化学方程式 常温 镁 打磨过的镁带在空气中表面逐渐变暗;在空气中点燃剧烈燃烧,发出耀眼的白光，生成白色固体 点燃时: 2Mg+O22MgO 铝 打磨过的铝在空气中表面会逐渐变暗,生成一层致密的氧化膜 常温下：4Al+3O2=2Al2O3 点燃或加热 铁 在氧气中点燃,剧烈燃烧，火星四射,放出大量的热，生成黑色固体。 在氧气中点燃: 3Fe+2O2Fe3O4 铜 在空气中加热表面变为黑色 在空气中加热: 2Cu+O22CuO 高温 金 在空气中加热不变色 铝具有很好的抗腐蚀性能原因：铝与空气中氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化。 二、与稀盐酸、稀硫酸反应： 1.反应规律： 金属＋酸→盐＋H2↑ 2.注意事项： 实验前用砂纸打磨金属，除去镁、铁等金属表面的氧化膜，便于金属与酸接触反应。 金属 现象 反应的化学方程式 稀盐酸 稀硫酸 镁 反应剧烈，产生大量气泡 Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑ 锌 反应比较剧烈，产生少量气泡 Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 铁 反应缓慢，有少量气泡产生，溶液由无色变为浅绿色 Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ 【方法技巧】 金属与酸反应生成氢气问题的分析方法 1.等质氢图H2质量/g t/s Zn Fe 两种金属分别与酸反应,产生的氢气质量相同,此图反映两种情况: (1)酸不足,金属过量,产生的氢气质量由酸的质量决定。 (2)酸足量,投放的两种金属分别与酸反应产生氢气的质量恰好相同,如 6.5g锌和5.6g铁分别投入足量的盐酸中,反应产生的氢气质量相同。 2.等质等价金属图 如等质量的镁、铁、锌分别与足量的酸反应,生成的金属离子都H2质量/g t/s Zn Fe Mg 带2个单位的正电荷,产生氢气的速率和质量不同。此图反映出: (1)金属越活泼,图示中反应物的线越陡,如Mg线比Zn 线陡、Zn 线比Fe线陡,说明金属活动性Mg> Zn>Fe。 (2)金属的相对原子质量越小,等质量时与足量酸反应产生的氢气 越多,曲线的拐点越高,因此,相对原子质量Zn>Fe>Mg。 可简单概括为:越陡越活,越高越小。 3.等质不等价金属图H2质量/g t/s Zn Mg Al 如等质量的铝、镁、锌分别与足量酸反应,生成的化合物中金属 元素的化合价分别为+3、+2、+2价，此图反映出等质不等价金 属与酸反应不仅产生氢气的速率不同,而且产生氢气的质量与金 属元素化合价有关。可用下式计算氢气质量: m(H2)＝ 三、金属与某些盐反应： 反应规律： 金属＋盐→新盐＋新金属 实验 铁钉+硫酸铜溶液 铝丝+硫酸铜溶液 铜丝+硝酸银溶液 现象 铁表面有红色固体产生，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色。 铝表面有红色固体产生， 溶液由蓝色逐渐变为无色。 铜表面有银白色固体产生， 溶液由无色逐渐变为蓝色。 化学方程式 Fe+CuSO4 =Cu+FeSO4 2Al+3CuSO4 =Al2(SO4)3 +3Cu Cu+2AgNO3 =2Ag+Cu(NO3)2 活动性比较 铁>铜 铝＞铜 铜＞银 【点拨】 ①单质铁与稀盐酸和稀硫酸反应，均生成亚铁盐； ②现象的描述重点：金属表面生成固体的颜色，溶液颜色的变化。 【方法技巧】 金属与与混合盐溶液的反应后的溶液和滤渣成分分析 方法一：定量分析法 如将铁粉加入到硝酸铜和硝酸银的混合溶液中。 第一步：将题目中涉及的金属，按照金属的活动性由强到弱的顺序排列：如Fe、Cu、Ag。 第二步：根据金属活动性由弱到强依次加入盐溶液中的金属，其顺序为Ag、Cu、Fe。 第三步：根据加入金属的量分析，如下表： 情况 反应情况 滤液 滤渣 ①加入极少量的Fe 部分AgNO3反应 Fe2＋、Cu2＋、Ag＋ Ag ②加入少量的Fe AgNO3恰好反应 Fe2＋、Cu2＋ Ag ③加入较少量的Fe 部分Cu(NO3)2反应 Fe2＋、Cu2＋ Cu、Ag ④加入适量的Fe Cu(NO3)2恰好反应 Fe2＋ Cu、Ag ⑤加入过量的Fe 无反应 Fe2＋ Fe、Cu、Ag 方法二：优先法 判断反应发生的先后顺序的依据：远距离先置换，即金属活动性相差越大(或位置距离越远)，反应优先发生。 1. 将铁粉加入到一定量的硝酸铜和硝酸银的混合溶液中 先：Fe＋2AgNO3＝Fe(NO3)2＋2Ag 后：Fe＋Cu(NO3)2＝Fe(NO3)2＋Cu 反应情况 滤液成分 滤渣成分 ① Fe(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3 Ag ② Fe(NO3)2、Cu(NO3)2 Ag ③ Fe(NO3)2、Cu(NO3)2 Ag、Cu ④ Fe(NO3)2 Ag、Cu ⑤ Fe(NO3)2 Ag、Cu、Fe 2. 将硝酸银溶液加入到一定量铁和铜的混合物中 先：Fe＋2AgNO3 === Fe(NO3)2＋2Ag 后：Cu＋2AgNO3 === Cu(NO3)2＋2Ag 反应情况 滤液成分 滤渣成分 ① Fe(NO3)2 Fe、Cu、Ag ② Fe(NO3)2 Cu、Ag ③ Fe(NO3)2、Cu(NO3)2 Cu、Ag ④ Fe(NO3)2、Cu(NO3)2 Ag ⑤ Fe(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3 Ag ►考向01 金属与盐酸和稀硫酸的反应 【例1】（2024·广东湛江·一模）兴趣小组同学用相同形状的铁、镁、铝、锌四种金属分别和等浓度等体积的足量稀盐酸用图1所示装置进行实验，反应过程气压变化如图2所示，下列说法错误的是    A．时间为时，放出气体最多的是镁 B．图中曲线①、②对应的物质分别是铁和锌 C．根据铝对应曲线判断，在实验前可能没有完全除去铝表面致密的氧化铝 D．镁对应的气压变化与生成的气体有关，也与放热有关 【答案】B 【分析】金属活动性顺序中，排在氢前面的金属，能和稀盐酸或稀硫酸反应生成盐和氢气，排在前面的金属，能把排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来，并且金属越活泼，越容易和盐反应。 【详解】A、时间为t时，放出气体最多的是镁（气压最大），该选项正确； B、锌比铁活泼，单位时间内产生气体比铁多，气压较大，图中曲线①、②对应的物质分别是锌和铁，该选项不正确； C、根据铝对应曲线判断，在实验前可能没有完全除去铝表面致密的氧化铝，该选项正确； D、镁对应的气压变化与生成的气体有关，也与放热有关，该选项正确。 故选B。 【变式1-1】（2024·广东中山·一模）某学习小组利用锈蚀严重的废铜屑(铜锈的主要成分是碱式碳酸铜【Cu2(OH)2CO3】)为原料回收铜，分别采用题图的两种方案。请回答下列问题： 资料1：Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑ 资料2：回收铜的两种实验方案。 （1）方案一中步骤Ⅱ是利用了CO的 性(填“氧化”或“还原”)，生成的二氧化碳不直接排放到空气中，需要将其回收后再与碳粉作用，又可以生成CO，写出该过程的化学反应方程式： 。 （2）方案二中步骤Ⅲ、IV、V都涉及到的操作名称是 ，该操作中使用玻璃棒的作用 。 （3）方案二中步骤IV加入过量铁粉的主要目的是 ，步骤IV中发生的两个化学反应分别是： 、 （用化学方程式表示）。 【答案】(1) 还原 (2) 过滤 引流 (3) 将溶液中的硫酸铜完全反应 Fe + CuSO4 =Fe +CuSO4 Fe + H2SO4 =FeSO4 + H2↑ 【详解】（1）铜和氧气在加热的条件下反应生成氧化铜，一氧化碳和氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，步骤Ⅱ中一氧化碳得到氧，属于还原剂，故利用了CO的还原性； 二氧化碳和碳在高温条件下生成一氧化碳，化学方程式是：； （2）方案二中步骤Ⅲ、Ⅳ、V均实现了固液分离，均涉及到的操作名称是：过滤； 玻璃棒在过滤操作中使滤液沿着玻璃棒流下以免冲破滤纸，故玻璃棒的作用是：引流 （3）根据题意碱式碳酸铜和稀硫酸反应后生成硫酸铜，由于硫酸过量，因此A中含有硫酸铜和稀硫酸，此时加入过量的铁可以使硫酸铜和硫酸完全都和铁反应从而充分的得到铜； 该过程中铁硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气，化学方程式是：；。 【变式1-2】（2024·广东东莞·二模）科学探究 春节期间小睿同学看到长辈用“金粉”书写对联后，对“金粉”的成分产生了兴趣，并取少量样品到实验室和同学们一起进行探究。 【查阅资料】“金粉”是一种具有颜料性质的金属粉末，大多由两种或三种熟知的金属组成。 【提出问题】“金粉”的成分是什么？ 【进行猜想】 猜想1：金、银； 猜想2：铜、锌、金； 猜想3：铜、铁、锌； 猜想4：铜、锌。 【实验验证】 （1）取少量“金粉”样品于试管中，加入过量稀硫酸，观察到有气泡冒出，试管底部有未溶物，溶液呈无色。同学得出猜想 不成立。理由是 。 【继续探究】 （2）取试管底部的未溶物，在空气中灼烧，观察到 ，说明猜想2不成立。 （3）将试管中的混合物过滤，向滤液中插入足量打磨过的铝片，一段时间后，发现铝片表面有附着物，发生此现象的化学反应方程式为 。 【探究结论】猜想4成立 【反思评价】 （4）实验设计的理论依据是金属的化学性质，实验探究中涉及的金属的化学性质有金属与酸反应，金属与 反应，金属与 反应。 【拓展应用】 （5）某些不良商家以假乱真，用“假黄金”非法牟利，小睿同学为鉴定市面上某饰品是否为“真黄金”，取一小块样品放在空气中灼烧，现象是 。 【答案】(1) 1 金、银与稀硫酸不反应，加入稀硫酸不会产生气泡 (2)固体全部变黑 (3) (4) 氧气 盐溶液 (5)变黑，为假黄金 【详解】（1）猜想1是金、银，金、银与稀硫酸都不反应，所以该同学根据有气泡冒出的现象得出猜想1不成立；理由是金、银与稀硫酸都不反应，加入稀硫酸无气泡产生； （2） 猜想2是铜、锌、金，由于金与氧气不反应，取试管底部的未溶物，在空气中灼烧，观察到固体全部变黑，说明没有金，即说明猜想2不成立； （3）猜想4是铜、锌，根据以上探究可知猜想4正确，过量稀硫酸与锌反应生成硫酸锌溶液，将试管中的混合物过滤，得到的滤液是稀硫酸与硫酸锌溶液的混合物，插入打磨过铝片(足量)，铝片与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，铝片与硫酸锌反应生成硫酸铝和锌，铝片表面有附着物，发生此现象的铝片与硫酸锌反应，该反应的化学方程式为：; （4）取少量“金粉”样品于试管中，加入过量稀硫酸，观察到有气泡冒出，说明金属与酸反应；取试管底部的未溶物，在空气中灼烧，观察到固体全部变黑，说明金属与氧气反应；向滤液中插入打磨过的铝片(足量)一段时间后，发现铝片表面有附着物，说明金属与金属化合物(盐)溶液反应; （5）铜锌合金中铜与氧气加热反应生成氧化铜是黑色的。取一小块样品放在空气中灼烧，变黑则为假黄金。 ►考向02 金属与盐的反应 【例2】（2024·广东深圳·二模）为验证铜和铝的金属活动性顺序，化学小组的同学将打磨过的铝片放入CuCl2溶液中，观察到铝片表面附着有红色固体，铝片表面产生大量无色气泡，一段时间后试管底部生成了一种白色不溶物，用温度传感器测得温度时间变化曲线图。 回答问题： （1）实验前打磨铝片的目的是 。 （2）生成红色固体的化学方程式为 。 小组同学对实验过程中产生的气泡成分和产生白色沉淀的原因进行探究 【提出问题】产生的气泡成分是什么? 【猜想假设】猜想一：可能是H2 猜想二：可能是O2 猜想三：可能是N2 （3）经讨论，同学们认为猜想三不正确，理由是 。 【实验方案】 （4）收集气体进行如下实验： 实验操作 实验现象 将气体导出并验纯后，用燃着的木条靠近导管口 【实验结论】猜想一成立 【拓展交流】经查阅资料，实验中出现的白色不溶物为CuCl。大家猜测CuCl是反应生成的Cu和CuCl2溶液反应产生的。 （5）小组同学将Cu粉与CuCl2溶液混合，没有观察到白色沉淀。在老师的启发下，结合Al和CuCl溶液反应的温度-时间变化曲线图，对Cu与CuCl2溶液反应的实验进行改进，证实了大家的猜测是正确的。写出改进方法 ，该反应的化学方程式为 。 【答案】(1)除去其表面的氧化物薄膜 (2) (3)反应前的物质有水、铝、氯化铜，含有的元素种类是H、O、Al、Cu、Cl，没有氮元素，故气体不可能是氮气 (4)气体燃烧，发出蓝色火焰 (5) 加热观察是否生成白色沉淀，若加热出现沉淀说明Cu与CuCl2溶液反应生成了CuCl，若不出现沉淀说明Cu与CuCl2溶液不能反应生成CuCl 【详解】（1）本实验的目的是探究铝与不同铜盐溶液的反应，铝片表面有氧化物薄膜，打磨铝片的目的是除去其表面的氧化物薄膜； （2）铝和氯化铜反应生成氯化铝和铜，化学方程式为：； （3）反应前的物质有水、铝、氯化铜，含有的元素种类是H、O、Al、Cu、Cl，没有氮元素，故气体不可能是氮气； （4）由结论可知该气体是氢气，故用燃着的小木条靠近导管口，看到的现象是气体燃烧，发出蓝色火焰； （5）铝和氯化铜溶液反应过程中有白色沉淀生成，反应过程放出大量热量，证明了Cu与CuCl2溶液反应生成CuCl，可以加热观察是否生成白色沉淀，若加热出现沉淀说明Cu与CuCl2溶液反应生成了CuCl，若不出现沉淀说明Cu与CuCl2溶液不能反应生成了CuCl； 化学方程式为：。 【变式2-1】（2024·广东广州·二模）苦泉水含有多种矿物质，“苦泉水熬之成胆矾（CuSO4·5H2O） ，熬胆矾铁釜久亦化为铜”，下列说法正确的是 A．苦泉水中的溶质只有 CuSO4 B．“苦泉水熬之”蒸发的溶剂是水 C．将块状的胆矾研磨成粉末状属于化学变化 D．“熬胆矾铁釜久亦化为铜”属于物理变化 【答案】B 【详解】A、苦泉水含有多种矿物质，苦泉水中含有多种溶质，故A不符合题意； B、“苦泉水熬之”蒸发的溶剂是水，故B符合题意； C、将块状的胆矾研磨成粉末状没有新物质生成，属于物理变化，故C不符合题意； D、“熬胆矾铁釜久亦化为铜”过程生成新物质铜，属于化学变化，故D不符合题意； 故本题选B。 【变式2-2】（2024·广东广州·三模）金属及其化合物是初中常见物质，回答下列问题。 （1）“三星堆遗址”出土了黄金画职、象牙、青铜艺术品、残存的丝织品等重要文物，其中属于金属材料的有_____(填字母)。 A．黄金面罩 B．象牙 C．青铜面具 D．丝织品 （2）如图1所示，该实验的目的是 。 （3）某化学小组用一定量溶液进行了如图实验，已知溶液甲呈蓝色。 向固体乙中滴加盐酸时 (填“有”或“没有”)气泡产生。 溶液甲中一定含有的溶质有 (填化学式)。 （4）可以应用于合成氨作催化剂，但催化过程中因部分与反应使催化剂“失效”。在一定温度下可用将其“再生”，原理如图2所示。“再生”过程中铁元素的质量分数 (填“变大”、“不变”或“变小”)。 （5）通入加热，将一定质量失效催化剂进行再生。固体质量与温度变化的关系如图3所示。下，转化为，下，转化为。则 。 (相对分子质量：72　160　232) 【答案】(1)AC (2)探究合金及其组成合金的纯金属的熔点高低 (3) 没有 Zn（NO3）2、Cu（NO3）2 (4)变小 (5)69.6 【详解】（1）金属材料包括纯金属和合金； A、黄金面罩的材料是黄金，是金属材料，符合题意； B、象牙属于天然材料，不是金属材料，不符合题意； C、青铜面具使用的青铜是合金，是金属材料，符合题意； D、丝织品不是金属材料，不符合题意； 故选：AC； （2）将锡铅合金与组成铅锡合金的纯金属铅、锡共同加热，合金的熔点比其纯金属的熔点高，所以该实验的目的是探究合金及其组成合金的纯金属的熔点高低； （3）往硝酸银溶液中加入铜粉和锌粉，根据金属活动性顺序锌＞氢＞铜＞银，所以锌先与硝酸银反应生成银和硝酸锌，其次是铜与硝酸银反应生成银和硝酸铜，充分反应后过滤得到溶液甲和固体乙，已知溶液甲呈蓝色，说明铜与硝酸银发生了反应，则溶液甲中一定含有硝酸锌、硝酸铜，可能含有硝酸银；固体乙中一定含有银，可能含有铜；由上述分析可知，固体乙中一定含有银，可能含有铜，根据金属活动性顺序氢＞铜＞银，则向固体乙中滴加盐酸时没有气泡产生；溶液甲中一定含有硝酸锌、硝酸铜，化学式为Zn（NO3）2、Cu（NO3）2； （4）由图可知，“再生”是氧化亚铁与氧气反应生成四氧化三铁，氧化亚铁中铁元素的质量分数为，四氧化三铁中铁元素的质量分数为，故该过程中铁元素的质量分数变小； （5）根据质量守恒定律可知，化学反应前后元素质量不变，则在该转化过程中铁元素的质量不变，T1℃-T2℃下，FeO转化为Fe3O4，则T2℃对应固体质量为Fe3O4的质量；T3℃- T4℃下，Fe3O4转化为Fe2O3，则T4℃对应固体质量为Fe2O3的质量，则Fe2O3的质量为72.0g，由于Fe2O3 与Fe3O4中铁元素的质量相等，所以T2℃对应固体质量M为。 考点三 置换反应 一、定 义： 由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物的反应 二、表达式： A+BC→AC+B 三、置换反应类型： ①金属+酸→金属化合物+H2 ②金属+金属化合物→另一金属+另一金属化合物 ③C+金属氧化物→金属单质+CO2 ④H2+金属氧化物→金属单质+H2O 【点拨】CO+金属氧化物→金属单质+CO2 该反应不属于基本反应 【方法技巧】 分析金属与溶液反应(或固体)质量的变化方法 (1)金属与酸反应后金属质量减少，溶液质量增加。 如Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑ 65g 2g 溶液质量增加65g-2g=63g (2)对于在盐中呈相同价态的两种金属,金属与另一种金属的盐溶液反应后的质量变化分两种情况。 ①单质金属的相对原子质量<盐中金属的相对原子质量。 如：Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu 56g 64g 溶液质量减轻64g-56g=8g ②单质金属的相对原子质量>盐中金属的相对原子质量。 如：Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu 65g 64g 溶液质量减轻65g-64g=1g ►考向01 置换反应 【例1】（2024·广东广州·三模）钛金属具有硬度大、密度小、熔点高、常温下耐酸碱、耐腐蚀等优良的性能、被誉为“未来金属”，因而得到了广泛应用。我国钒钛磁铁矿床分布广泛，储量丰富，工业上用钒钛磁铁矿提取金属钛。 （1）钛铁矿是制备金属钛的主要原料，其主要成分为钛酸亚铁FeTiO3，其中钛元素的化合价为 。 （2）足量Mg在高温下还原TiCl4生成金属钛，该反应的化学方程式为 。 （3）钛的化学性质与铝相似，推测金属钛具有耐腐蚀性的原因是： 。 （4）另外，铁氧化物是釉料中常用的发色剂，含CO较多的还原焰1500-1600℃将釉料中的Fe2O3转化为FeO而形成青色，该转化的化学方程式为 。 【答案】(1)+4 (2) (3)钛的表面易形成致密的氧化物保护膜 (4) 【详解】（1）钛酸亚铁中铁元素显+2价，氧元素显-2价，设钛元素的化合价是，根据化合物中各元素正负化合价代数和为零，可得：，，钛元素的化合价为+4价。 （2）足量Mg在高温下还原TiCl4生成金属钛，即镁在高温条件下置换出TiCl4中钛，生成钛和氯化镁，该反应化学方程式：。 （3）铝具有耐腐蚀性的原因：铝与氧气反应生成致密的氧化膜，阻止氧气与铝继续反应，钛的化学性质与铝相似，推测金属钛具有耐腐蚀性的原因是钛的表面易形成致密的氧化物保护膜。 （4）CO较多的还原焰1500-1600℃将釉料中的Fe2O3转化为FeO而形成青色，即一氧化碳与氧化铁在1500-1600℃条件下反应生成氧化亚铁和二氧化碳，该反应化学方程式：。 【变式1-1】下列反应中，属于置换反应的是( ) A．CaCO3+CO2+H2O＝Ca(HCO3)2 B．CuCl2Cu+Cl2↑ C．3CO+Fe2O32Fe+3CO2 D．Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu 【答案】D 【解析】 A、根据化学方程式，该反应是多种物质反应生成另一种物质属于化合反应，不符合题意； B、根据化学方程式，该反应是一种物质反应生成多种物质，该反应是分解反应，不符合题意； C、根据化学方程式，该反应是两种化合物反应生成一种单质和一种化合物，不属于基本反应类型，不符合题意； D、根据化学方程式，该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和化合物，属于置换反应，符合题意；故选：D。 【变式1-2】（2024·广东惠州·二模）《西游记》中描述金箍棒：“棒是九转镔铁炼，老君亲手炉中煅。禹王求得号神珍，四海八河为定验。中间星斗暗铺陈，两头箱裹黄金片。花纹密布神鬼惊，上造龙纹与凤篆”。请回答下列问题： （1）金箍棒的原材料“镔铁”，是一种钢材料。“镔铁”属于 (填“合金”或“纯金属”)材料。 （2）金箍棒本是大禹治水时的一个定子，也叫“定海神针”。铁制品易锈蚀是与空气中的 和 有关，金箍棒在海水中不容易锈蚀的原因是 。 （3）金箍棒表面使“神鬼”惊怕的花纹是用硫酸铁来处理的。制取硫酸铁的原料有铁、稀硫酸、过氧化氢溶液，反应分两步，第一步生成硫酸亚铁和氢气，第二步是向有酸剩余的硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液，生成硫酸铁和水。 请写出第一步反应涉及的化学方程式 ；属于 (填基本反应类型)反应。 【答案】(1)合金 (2) 氧气 水 海水隔绝了氧气 (3) Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ 置换反应 【知识点】置换反应、化学方程式的书写、合金的认识、钢铁的锈蚀 【详解】（1）镔铁是一种钢材料，钢是一种铁碳合金，即镔铁属于合金，故填合金。 （2）铁制品易锈蚀是与空气中的氧气和水有关，故填氧气、水； 海水隔绝了氧气，所以金箍棒在海水中不容易锈蚀，故填海水隔绝了氧气。 （3）由题文可知，第一步生成硫酸亚铁和氢气是铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，故反应的化学方程式写为：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑； 由化学方程式可知，该反应是一种单质与一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应，符合置换反应的特点，属于置换反应，故填置换反应。 ►考向02 与金属相关图像 【例2】（2024·广东肇庆地质中学·一模）下列图像不能正确反映其对应变化关系的是 A．向一定溶质质量分数的H2SO4溶液中加水稀释 B．向等质量的块状、粉末状碳酸钙中分别加入溶质质量分数相同的稀盐酸至过量 C．向一定质量的氧化铜粉末中加入稀硫酸至过量 D．向等质量的铁粉和锌粉中分别逐滴滴加溶质质量分数相同的稀硫酸至过量 【答案】D 【详解】A、向一定溶质质量分数的H2SO4溶液中加水稀释，溶液溶度减小，pH增大，但只能无限接近于7，不能超过7，A正确； B、粉末状的碳酸钙与稀盐酸的接触面积大于块状碳酸钙，故化学反应速率：粉末状的碳酸钙＞块状的碳酸钙，B正确； C、向一定质量的氧化铜粉末中加入稀硫酸至过量，氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，反应阶段溶液增加的质量等于氧化铜和稀硫酸的质量之和，反应结束后溶液增加的质量等于稀硫酸的质量，故溶液的质量先增加得快，后增加得慢，C正确； D、向等质量的铁粉和锌粉中分别逐滴滴加溶质质量分数相同的稀硫酸至过量，加入少量硫酸时，生成氢气的质量取决于硫酸的质量，故生成氢气的质量相等，加入过量的硫酸后，生成氢气的质量取决于金属，由化学方程式可知，每56份质量的铁粉可以生成2份质量的氢气，每65份质量的锌粉可以生成2份质量的氢气，故等质量的铁粉和锌粉生成的氢气的质量：铁粉＞锌粉，D错误； 故选D。 【变式2-1】（2024·广东清远·一模）下列图象中，能正确反映其对应变化关系的是 A．  加热等质量的氯酸钾制取氧气 B．  向一定质量的烧碱溶液中加稀盐酸 C．  实验室高温加热一定质量的石灰石 D．  向一定质量的硝酸银溶液中加铜粉 【答案】C 【详解】A、二氧化锰是氯酸钾分解的催化剂，催化剂只会影响反应的速率，不会影响生成氧气的多少，故A错误； B、氢氧化钠和盐酸反应生成氯化钠和水，所以溶液的质量应该逐渐的增加，不会出现不变的情况，故B错误； C、碳酸钙在高温的条件下生成氧化钙和二氧化碳，没有达到碳酸钙的分解温度，固体质量不变，然后质量逐渐减小，分解完后，固体质量不变，故C正确； D、每64份质量的铜会置换出216份质量的银，所以反应后 【变式2-2】（2024·广东深圳·二模）下列图像能正确反映其对应关系的是 A．表示常温下，向pH=3的某溶液中加水稀释 B．表示一定温度时，向不饱和的NaCl溶液中加入NaCl固体并搅拌 C．表示向质量和质量分数都相同的盐酸中分别加入锌和铁 D．表示向一定质量的氧化镁固体中逐渐加入稀盐酸 【答案】B 【详解】A、pH<7的溶液显酸性，且pH越大，酸性越弱，则向pH=3的某溶液中加水稀释，酸性会减弱，pH会接近7，但不会等于7，更不会大于7，该选项图像不正确； B、向不饱和的氯化钠溶液中加入氯化钠，开始时固体会继续溶解，溶质质量分数增大，但当溶液饱和时，固体不再继续溶解，溶质质量分数不变，该选项图像正确； C、由于最终金属过量，则消耗的盐酸的质量相同，根据氢元素守恒，则最终生成的氢气质量相同，又由于、，刚开始时消耗等质量的铁和锌，铁生成的氢气较多，该选项图像不正确； D、氧化镁和盐酸反应生成氯化镁和水，反应过程中溶液质量增大，但反应结束后，随着稀盐酸质量的增加，溶液质量继续增大，该选项图像不正确。 故选B。 考点四 金属的冶炼 一、金属在自然界的存在 金属矿石名称 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 铝土矿 黄铜矿 辉铜矿 主要成分 Fe2O3 Fe3O4 FeCO3 Al2O3 CuFeS2 Cu2S 一、铁的冶炼 1. 一氧化碳还原氧化铁实验 ①实验原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 ②实验装置： ③实验步骤 a.检查装置气密性； b.转入药品并固定装置； c.通入CO并点燃酒精灯； d.排尽装置内的空气后，点燃酒精喷灯给氧化铁加热； e.当玻璃管内的红棕色粉末变为黑色时，停止加热； f.等装置冷却后，停止通CO，熄灭酒精灯。 ④实验现象 红棕色粉末逐渐变为黑色；澄清石灰水变浑浊；尾气燃烧时产生蓝色火焰。 ⑤有关的化学方程式 硬质玻璃管中：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。 试管中：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。 尾气处理：2CO+O22CO2。 2. 工业炼铁 ①炼铁的原理 在高温下，一氧化碳还原铁的氧化物（氧化铁、四氧化三铁）。 ②原料及作用 a.铁矿石：提供原料。 b.焦炭：燃烧提供热量、产生还原剂一氧化碳。 c.石灰石：可将矿石中二氧化硅转变为炉渣。 ③设备：高炉。 ►考向01 金属的冶炼 【例1】（2024·广东广州·一模）金属材料在人类文明的发展中起着重要作用，古代冶炼技术彰显了我国劳动人民的智慧。 （1）战国《韩非子.内储说上》提到，早期采金技术均是“沙里淘金”。金在自然界中主要以 (填“单质”或“化合物”)形式存在。 （2）明代宋应星所著的《天工开物》一书，介绍了“火法炼锌”的方法：把炉甘石(ZnCO3)和煤炭饼装入炼锌罐(如图所示)，泥封，“其底铺薪，发火煅红”“冷定毁罐取出”。 ①炉甘石(ZnCO3)加入锌罐之前，先将其粉碎的目的是 。 ②“火法炼锌”时，炉甘石(ZnCO3)在高温下分解生成一种金属氧化物和一种温室气体，请写出该反应的化学方程式 。 ③反应区中，煤炭中的碳与氧化锌发生反应：C+2ZnO2Zn+CO2↑，该反应中体现了碳的 (填“还原性”或“氧化性”)。 ④必须“冷定”后才能“毁罐”取锌，请从化学变化的角度解释其原因 。 （3）向Cu(NO3)2、AgNO3混合液中加入一定质量的铁粉，充分反应后过滤。向滤渣中加入适量稀硫酸，有气泡产生，则滤液中的溶质成分是 。 【答案】(1)单质 (2) 增加反应物接触面积，使反应更快更充分 还原性 防止锌和空气中的氧气等在较高温度下发生化学反应 (3)硝酸亚铁 【详解】（1）金化学性质不活泼，在自然界中主要以单质形式存在； （2）①反应物接触面积越大，反应越快越充分，所以炉甘石粉碎的目的是增加反应物接触面积，使反应更快更充分； ②化学反应前后元素的种类不变，氧化物由两种元素组成其中一种是氧元素，二氧化碳是一种常见的温室气体，所以碳酸锌高温分解生成氧化锌和二氧化碳，化学方程式为：； ③反应中碳得到了氧，体现了碳的还原性； ④锌较活泼，加热条件下容易和空气中的氧气反应，所以“冷定”后才能“毁罐”取锌的目的是防止锌和空气中的氧气等在较高温度下发生化学反应； （3）依据金属活动性：Fe>Cu>Ag，向Cu(NO3)2、AgNO3混合液中加入一定质量的铁粉，铁先与硝酸银反应生成银和硝酸亚铁，硝酸银完全反应后，铁再与硝酸铜反应生成铜和硝酸亚铁，充分反应后，过滤，向滤渣中加入适量稀硫酸，有气泡产生，说明滤渣中含有铁，因为铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，银和铜均不与硫酸反应，说明加入的铁过量，溶液中的硝酸银和硝酸铜完全反应，则滤液中的溶质成分是硝酸亚铁。 【变式1-1】（2024·广东阳江·一模）钢铁的应用非常广泛，炼铁技术的研究显得尤为重要。中国是最早发现和掌握炼铁技术的国家之一。 （1）工业炼铁所用高炉的结构如图1所示，高炉中发生的过程如图2所示。 ①过程Ⅰ主要发生在高炉的 （填“A”“B”或“C”）区域。 ②过程Ⅱ发生反应的化学方程式为 ，该反应属于 （填基本反应类型）反应。 ③过程Ⅳ通入O2主要是为了降低生铁中 元素的含量。 （2）研究人员用氢气来炼铁。 ①以氢气代替CO还原Fc2O3，其主要目的是 。 ②560℃时，在氢气的作用下，可以发生如下转化：，贝X的化学式为 。 （3）铁粉可用于一些金属的回收。向酸性含铜废水（主要含CuSO4，还有少量H2SO4）中加入过量铁粉，充分反应，过滤，将所得固体回收处理后得到产品。 ①该过程中参与反应的Cu元素的化合价 （填“升高”“降低”或“不变”）。该过程还产生一种气体，其化学式为 。 ②将从过滤所得固体中回收金属Cu的实验方案补充完整：向过滤所得的Fe和Cu的混合物中加入 ，过滤，洗涤固体。干燥得到金属Cu。 【答案】(1) A 化合 碳/C (2) 不污染空气 H2O (3) 降低 H2 硫酸铜溶液（答案不唯一，合理即可） 【详解】（1）①由图可知，过程Ⅰ是焦炭在富氧热空气中高温生成二氧化碳，所以，该反应发生要靠近热空气，即图中A位置，故填写：A。 ②由图可知，过程Ⅱ是二氧化碳在高温下与焦炭反应，生成一氧化碳，化学方程式为：，故填写：；该反应反应物有两种，生成物有一种，符合化合反应“多变一”的特征，属于化合反应，故填写：化合。 ③生铁和钢的主要区别是含碳量不同，过程Ⅳ通入O2主要是为了使生铁中的碳元素充分反应，降低含碳量，故填写：碳或C。 （2）①CO有毒，会污染空气，而且它与氧化铁反应的生成物二氧化碳，大量排放，还会导致温室效应，因此，以氢气代替CO还原Fc2O3，还原剂和生成物都不污染空气，故填写：不污染空气。 ②根据质量守恒定律的微观实质：化学反应前后，原子种类和数目不变可知，反应前有2H、6Fe、9O，反应后有6Fe、8O，缺少2H、O，X前的化学计量系数为1，因此，X的化学式为：H2O，故填写：H2O。 （3）①铁粉与硫酸铜反应，生成硫酸亚铁和铜，该反应中参与反应的Cu元素的化合价由变为，化合价降低，故填写：降低； 铁粉与硫酸反应，生成硫酸亚铁和氢气，氢气的化学式为：H2，故填写：H2。 ②从过滤所得固体中回收金属Cu，可以向Fe和Cu的混合物中加入稀酸（稀盐酸和稀硫酸），铁与稀酸反应，生成溶于水的盐和氢气，然后再过滤，洗涤固体，最好向混合物中加入铜的盐溶液，生成溶于水的亚铁盐和铜，使回收的铜的质量增加，然后再过滤，洗涤固体，故填写：硫酸铜（答案不唯一，合理即可）。 【变式1-2】（2024·广东汕头·二模）铜是人类最早使用的金属之一，炼铜工艺的发展史如图所示。 （1）火法炼钢涉及的化学反应之一为：Cu2 (OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑，该反应属于 （填基本反应类型）。 （2）北宋《梦溪笔谈》中记载了“湿法炼铜”的方法：“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。涉及的化学方程式是 。 （3）生物炼铜是先将硫化铜（CuS）在硫杆菌的作用下与空气中的 化合生成硫酸铜。 （4）电解精炼铜过程中，电能转化为 能。 铜锈赋予青铜器历史感。铜锈主要有Cu2 (OH)2CO3和Cu2 (OH)3Cl，考古界根据铜锈是否会加速铜的锈蚀分为“有害锈”和“无害锈”，其作用示意图如下： （5）据图可知Cu2 (OH)3Cl （具有填“致密”或“疏松”）结构，因此属于 （填 “有害锈”或“无害锈”）。 【答案】(1)分解反应 (2) (3)氧气/O2 (4)化学 (5) 疏松 有害锈 【详解】（1）该反应是一种物质生成三种物质，符合“一变多”的特点，属于分解反应； （2）“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”，即硫酸铜溶液与铁反应生成硫酸亚铁和铜，化学反应方程式为：； （3）生物炼铜是先将硫化铜(CuS)在硫杆菌的作用下与空气中的氧气化合生成硫酸铜； （4）解精炼铜过程中，通电使化学反应发生，故电能转化为化学能； （5）由图可知：Cu2(OH)3Cl吸附了潮湿的空气，具有吸附性，故其具有疏松的结构； 吸附潮湿的空气会加速铜的锈蚀，故属于有害锈。 ►考向02 实验室模拟工业炼铁实验 【例2】（2024·广东中山·一模）钢铁产业是国民经济的重要基础产业。兴趣小组开展了与钢铁相关的探究活动。 （1）选矿：常见的铁矿石有赤铁矿，矿石入炉前进行粉碎，目的是 。 （2）炼铁：下图是模拟工业炼铁的实验，玻璃管中发生的化学反应方程式： 。 （3）图丙装置作用 。 探究：加热一段时间后玻璃管中生成的黑色固体是什么? 【查阅资料】     ①CO 与 Fe₂O₃ 反应的固体生成物与温度的关系如下表： 温度 400~500℃ 600~680℃ 700~800℃ 生成物 Fe₃O₄ FeO Fe ②FeO为一种黑色固体，Fe₃O₄和Fe都能被磁铁吸引，Fe₂O₃和FeO不能被磁铁吸引。 ③CuSO₄ 溶液不与铁的氧化物反应。 【作出猜想】 猜想 I:固体成分为 Fe 猜想Ⅱ:固体成分为Fe₃O₄ 猜想Ⅲ:固体成分为FeO 【实验探究】 （4）完成下列实验并记录 实验步骤 现象 结论 ①玻璃管冷却后，将固体 倒出，用磁铁吸引 固体全部被吸引 猜想 不正确 ②向样品中加入足量 CuSO₄溶液，充分反应。 有红色固体析出，溶液                   猜想I正确 【分析】 （5）步骤②中发生的化学反应方程式： 。 【反思应用】 （6）工业上冶炼铁的过程中，为了提高铁的产率，温度应不低于 ℃ 【答案】(1)增大反应物接触面积，使反应更快更充分 (2) (3)处理尾气防止空气污染 (4) Ⅲ 由蓝色变成浅绿色 (5) (6)700 【详解】（1）矿石入炉前进行粉碎，目的是：增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分； （2）一氧化碳和氧化铁高温下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为：； （3）一氧化碳有毒，未反应的一氧化碳散逸到空气中，会污染空气，一氧化碳具有可燃性，故丙装置的作用是：处理尾气，防止污染空气； （4）①玻璃管冷却后，将固体倒出，用磁铁吸引；Fe3O4和Fe能被磁铁吸引，Fe2O3和FeO不能被磁铁吸引，固体全部被吸引，故固体不可能是FeO，故猜想Ⅲ不正确； ②根据结论猜想Ⅰ正确，固体成分为铁，铁能与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，向样品中加入足量CuSO4溶液，可观察到有红色固体析出，溶液由蓝色变成浅绿色（或变成浅绿色），说明固体为铁，则猜想Ⅰ正确； （5）步骤②中铁能与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，发生的化学反应方程式为：； （6）由题干信息可知，温度在700~800℃时，一氧化碳与氧化铁反应生成铁，故为了提高铁的产率，温度应不低于700℃。 【变式2-1】（2024·广东茂名·一模）某化学小组围绕“金属的冶炼”开展主题学习。 I、工业炼铁 （1）铁矿石、焦炭和石灰石等固体原料在投入高炉前先粉碎处理，其目的是 。 Ⅱ、实验室模拟工业炼铁 已知：草酸钠固体（化学式为Na2C2O4）加热分解生成碳酸钠和一氧化碳，化学小组利用此反应制备一氧化碳，并用一氧化碳还原氧化铁。他们设计的实验装置如图： （2）写出该实验中制备一氧化碳的化学方程式 。 （3）L型硬质玻璃管中的现象是 ； （4）A中酒精灯上铁丝网罩的作用是 。 （5）B装置的作用是：①检验并吸收二氧化碳：② 。 Ⅲ、工业炼钛 某化工企业生产流程示意图如下： （6）标出钛酸亚铁中Ti元素化合价 。 （7）反应②化学方程式为 （氩气作保护气）。 （8）反应③中要使原料全部转化为甲醇，理论上CO和H2投料的质量比为 。 【答案】(1)增大接触面积，使反应快速充分 (2) (3)红棕色粉末变黑 (4)集中火焰，获得高温 (5)收集CO，防止污染空气 (6) (7) (8)7：1 【知识点】化学方程式的书写、根据化学方程式计算质量比、化合价代数和的计算与应用、一氧化碳还原氧化铁实验 【详解】（1）铁矿石、焦炭和石灰石等固体原料在投入高炉前先粉碎处理，是为了增大接触面积，使反应快速充分； （2）草酸钠固体在加热条件下分解生成碳酸钠和一氧化碳，反应的化学方程式为：； （3）L型硬质玻璃管中一氧化碳和氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，现象为红棕色粉末变黑； （4）A中酒精灯上铁丝网罩的作用是为了集中火焰，获得高温； （5）B装置中为石灰水，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，可用于检验并吸收二氧化碳气体，同时一氧化碳有毒，会污染空气，一氧化碳不溶于石灰水，可用于收集CO，防止污染空气； （6）设FeTiO3中Ti的化合价是x，FeTiO3中Fe的化合价是+2价，O的化合价是-2价，则有（+2）+x+（-2）×3=0，解得x=+4，根据元素化合价的表示方法：确定出化合物中所要标出的元素的化合价，然后在其化学式该元素的上方用正负号和数字表示，正负号在前，数字在后，数值为1时，不能省略；所以钛酸亚铁（FeTiO3）中钛元素的化合价是+4价可表示为； （7）反应②中镁和四氯化钛在800°C和氩气作保护气的条件下反应生成氯化镁和钛，反应的化学方程式为：； （8）反应③中要使原料全部转化为甲醇，即氢气和一氧化碳反应生成甲醇，化学方程式为：2H2+CO═CH3OH，由此可知一氧化碳和氢气的质量比是28：4=7：1。 【变式2-2】（2024·广东茂名·一模）金属材料在人类发展的历史长河中起着非常重要的作用。 I、见证历史 （1）西汉海昏侯墓出土的青铜雁鱼灯造型优美设计精妙（如图）。青铜的硬度比纯铜 （填“大”或“小”）。 Ⅱ、立足当下 （2）电线是金属的一个应用实例，它利用了金属的什么性质？ （答一点即可） （3）2019年我国发行了第五套人民币硬币材质都改为钢芯镀镍。选择铸造硬币的材料不需要考虑的因素是 。 A．金属的耐腐蚀性 B．金属的耐磨 C．金属的硬度 D．金属的导热性 Ⅲ、深入研究 铁的化学性质： （4）A实验中，反应的化学方程式为 ，属于 反应（填基本反应类型）。 （5）对比B、C实验说明铁生锈需要的条件是 。 铁的冶炼： 下图是实验室模拟炼铁的装置，请回答以下问题。 （6）A装置玻璃管中发生反应的化学方程式为 。 （7）用B装置检验气体生成物，B中的液体是 。 【答案】(1)大 (2)导电性 (3)D (4) 化合 (5)与水接触 (6) (7)澄清石灰水 【详解】（1）一般合金的硬度大于其组成中纯金属的硬度，则青铜的硬度比纯铜大。 （2）金属可做电线，利用了金属的导电性。 （3）根据硬币的流通特点可知：铸造出的硬币要有较强的耐腐蚀性、耐磨及硬度较大，而金属的导热性不是铸造硬币所考虑的因素，故选D。 （4）铁与氧气在点燃的条件下反应生成四氧化三铁，化学方程式为：，该反应符合“多变一”的特点，其基本反应类型属于化合反应。 （5）实验B中，铁与氧气和水同时接触，会生锈，实验C中铁只与氧气接触，不生锈，对比B、C实验说明铁生锈需要的条件是与水接触。 （6）装置玻璃管中，一氧化碳和氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：。 （7）生成的气体产物为二氧化碳气体，应用澄清石灰水来检验，澄清石灰水的主要成分是氢氧化钙，氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙和水，可观察到有白色沉淀生成。 考点五 金属活动顺序 一、金属活动顺序： 二、金属活动性顺序表的意义： 1.在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强； 2.在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢； 3.在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。 三、金属活动性顺序的应用： 1.判断金属与盐溶液能否反应 ①在金属活动性顺序表中，排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来。 ②盐是可溶性盐。 ③K、Ca、Na除外(K、Ca、Na等加入到盐溶液中，先与溶液中的水反应，生成的碱再与盐反应)。 2.判断金属与酸能否反应。 ①在金属活动性顺序表中，该金属必须排在氢的前面。 ②“酸”一般指的是稀盐酸、稀硫酸。 3.根据金属活动性的相对强弱，可为除杂选择合适的试剂。 如Cu中混有少量的Fe，欲除去少量的Fe，可选择加入足量的硫酸铜溶液充分反应，Fe和硫酸铜溶液反应生成了Cu和硫酸亚铁，再过滤即可。 4.根据金属活动性顺序判断金属与盐溶液反应后滤渣、滤液的成分。 一种金属和几种盐溶液混合时，最不活泼的金属最先被置换出来，然后再依次按照活动性由弱到强的先后顺序被置换出来 5.根据金属活动性顺序判断金属与酸反应的快慢（反应速率）或根据反应速率判断金属的活动性顺序。一般金属越活泼，在同等条件下，与某一酸反应的速率越快。 【方法技巧】 1.探究金属活动性强弱的方法有两种 方法一: 金属与酸(稀盐酸、稀硫酸)反应。能反应的金属比H活泼,反应越剧烈,则越活泼;不反应的金属位于H之后。 方法二: 金属与盐溶液反应。若则表示该金属的活动性强于该盐中金属的活动性。 2.运用金属活动性顺序验证金属活动性强弱的实验方案设计 验证项目 实验方案 判断理由 比较两种金属的活动性强弱，如 Cu、Zn 方案一:将金属锌放入铜的盐溶液中 方案二:将金属铜放入锌的盐溶液中 方案三:将金属锌、铜分别放入稀盐酸中 方案四:将金属锌、铜同时放入金属活动性位于两者中间的一种金属的盐溶液中,如 FeSO4溶液 根据置换反应能否发生做出相应的判断 比较三种金属的活动性强弱，如 Mg、Fe、 Cu 方案一:将金属镁、铜同时放入FeSO4溶液中(两边的金属与中间金属的盐溶液) 方案二:将金属铁分别放入MgCl2,溶液和CuSO4溶液中(两边金属的盐溶液与中间的金属) 根据金属与盐溶液的置换反应能否发生作出相应判断。方案一中镁与FeSO4反应而铜与 FeSO4不不反应;方案二中Fe与CuO4反应而与MgCl2不反应,均可证明金属活动性Mg> Fe>Cu 方案三:将三种金属同时放入相同浓度的稀盐酸(或稀硫酸)中 根据金属与酸的置换反应能否发生及反应速率的快慢作出判断。Mg与酸反应速率快,Fe与酸反应速率慢,Cu与酸不反应,证明金属活动性Mg> Fe>Cu 比较多种金属的活动性强弱，如 Mg、Zn、 Cu、Ag 步骤一:先将四种金属单质同时放入相同浓度的稀盐酸或稀硫酸中 步骤二:再用比较两种金属的活动性强弱的方案比较Cu和 Ag的活动性强弱 根据能否与酸发生置换反应将四种金属分为两组。在金属活动性顺序中，排在氢前面的是 Mg和Zn,由于反应速率快慢不同,可判断出活动性Mg> Zn;排在氢后面的 Cu和Ag的验证方案见两种金属的活动性的验证方案. ►考向01 金属活动顺序及应用 【例1】（2024·广东深圳·三模）小圳同学在探究金属与酸的反应时做了如图1实验，分别将形状、体积相同的、R和M五种金属打磨后放入烧瓶中，再注入足量体积和浓度均相同的稀盐酸，利用压强传感器采集数据，得到图2所示的气压变化情况。下列有关说法错误的是 A．五种金属中Mg的金属活动性最强 B．Zn与稀盐酸反应产生速率比M快 C．Zn与稀盐酸反应后溶液质量减少 D．反应结束后消耗稀盐酸最多的金属是R 【答案】C 【详解】A、由图可知，镁反应用时压强变化到最高点用时最短即最短时间反应结束，则五种金属中Mg的金属活动性最强，故A说法正确，不符合题意； B、由图可知，锌的反应速率适中，压强变化比较平稳，M与酸反应的速率较慢，则锌与酸反应的速率比M快，故B说法正确，不符合题意； C、锌与盐酸反应，65g的锌反应生成2g的氢气，根据质量守恒定律，溶液质量增加，故C说法错误，符合题意； D、根据图像可知，反应后R的压强最大，说明生成的氢气量最多，则反应消耗的盐酸最多，故D说法正确，不符合题意； 故应选C。 【变式1-1】（2024·广东广州·二模）化学兴趣小组对某工业废水进行实验探究，部分过程如下，下列有关说法正确的是 A．若滤液为蓝色，则滤液中一定只含有两种物质 B．向滤液中滴加稀盐酸有白色沉淀产生，则滤渣一定没有Ag C．向滤渣中滴加稀盐酸无气泡产生，则滤液中可能只含有 D．向滤液中滴加NaCl溶液无沉淀产生，则滤液中一定含有和 【答案】D 【分析】向Fe（NO3)2、Cu（NO3)2、AgNO3的混合溶液中加入一定量的铜粉，由金属活动性Fe＞Cu＞Ag可知，Cu与Fe（NO3)2不反应，与AgNO3反应生成Cu（NO3)2和Ag； 【详解】A、若滤液为蓝色，说明滤液中含有Cu（NO3)2，则滤液中一定含Fe（NO3)2、Cu（NO3)2，可能含AgNO3，故选项说法错误； B、向滤液中滴加稀盐酸有白色沉淀产生，则滤液中含有AgNO3，Cu与AgNO3反应生成Cu（NO3)2和Ag，则滤渣一定含有Ag，故选项说法错误； C、向滤渣中滴加稀盐酸无气泡产生，说明滤渣中没有铁，则滤液中可能含有  Fe ( NO 3 ) 2、Cu（NO3)2、AgNO3，故选项说法错误； D、氯化钠和硝酸银反应生成氯化银沉淀和硝酸钠，向滤液中滴加NaCl溶液无沉淀产生，则滤液中不含AgNO3，一定含有  Fe ( NO 3 ) 2  和  Cu ( NO 3 ) 2，故选项说法正确； 故选：D。 【变式1-2】（2024·广东东莞石碣·一模）为证明Fe、Cu、Ag三种金属的活动性强弱，下列实验方案能达到目的的是 A．将Fe、Cu、Ag分别放入稀盐酸中 B．将Cu分别放入FeCl2、AgNO3溶液中 C．将Cu、Ag分别放入FeSO4溶液中 D．将Fe放入稀盐酸、Cu放入AgNO3溶液中 【答案】B 【详解】A、将Fe、Cu、Ag分别放入稀盐酸中，只有铁与稀盐酸反应生成气体产生气泡，而铜、银都不与稀盐酸反应，只能够证明铁的金属活动性比铜、银强，但不能验证铜、银活动性的关系，选项错误； B、将Cu分别放入FeCl2、AgNO3溶液中，铜不与氯化亚铁反应，证明铜的活动性比铁弱，铜能够与硝酸银反应生成银和硝酸铜，证明铜的活动性比银强，选项正确； C、将Cu、Ag分别放入FeSO4溶液中，铜、银都不与硫酸亚铁反应，证明铜、银的活动性都比铁弱，但不能验证铜、银活动性的关系，选项错误； D、将Fe放入稀盐酸，铁与稀盐酸反应生成氢气产生气泡，证明铁位于金属活动性顺序表中氢的前面，Cu放入AgNO3溶液中反应生成硝酸铜和银，证明铜的活动性比银强，但不能验证铁与铜的活动性的关系，选项错误，故选B。 ►考向02 金属活动顺序实验探究 【例2】（2024·广东中山·一模）铁制品容易生锈，但将铁加热熔入金属铬，可制成不锈钢。化学兴趣小组进行以下实验，比较铬、铁、铜的金属活动性强弱。 【查阅资料】铬是一种抗腐蚀性强的银白色金属。硫酸亚铬(CrSO4)溶液呈亮蓝色，在空气中能迅速被氧化成碱性硫酸铬[Cr(OH)SO4]，其溶液呈绿色。 【提出猜想】 （1）三种金属的活动性强弱为：猜想一：Cr>Fe>Cu，猜想二：Fe>Cr>Cu，猜想三： 。 【实验探究】 （2）步骤1：取大小相同的三种金属片，用砂纸打磨光亮。 步骤2：将三种金属片分别放入三支装有等量、等浓度稀硫酸的试管中。 序号 实验操作 实验现象 实验结论 Ⅰ 将铁片放入稀硫酸 铁片表面产生气泡较慢，溶液逐渐变为 色 猜想 成立 Ⅱ 将铬片放入稀硫酸 铬片表面产生气泡较快，铬片逐渐 ，溶液变为蓝色 Ⅲ 将铜片放入稀硫酸 无明显现象 【分析解释】 （3）请写出铬与稀硫酸反应生成CrSO4的化学方程式： 。反应后的溶液一段时间后变成绿色，其原因是： ，反应的化学方程式为：4CrSO4+O2+2X=4Cr(OH)SO4，其中X的化学式为 ，Cr(OH)SO4中的Cr化合价为 。 【反思评价】 （4）实验结束后有同学提出质疑：金属和酸反应放出的热量会对反应速率造成影响，因此上述实验结论不够科学。建议用铬片、铜片和 溶液进一步验证铬、铁、铜三种金属的活动性强弱。 【答案】(1)Fe>Cu>Cr (2) 浅绿 溶解 一 (3) 硫酸亚铬(CrSO4)在空气中能迅速被氧化成碱性硫酸铬[Cr(OH)SO4]，其溶液呈绿色。 H2O +3价 (4)硫酸亚铁、氯化亚铁/FeSO4、FeCl2等可溶性盐（填化学式也可） 【详解】（1）由金属活动性顺序表可知，铁的金属活动性比铜强，则铬、铜、铁三种金属活动性的强弱顺序为Cr>Fe>Cu、 Fe>Cr>Cu或Fe>Cu>Cr，故填Fe>Cu>Cr。 （2）I：铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，硫酸亚铁溶于水后溶于呈浅绿色，即观察到的现象是铁片表面产生气泡较慢，溶液逐渐变为浅绿色，故填浅绿。 II：将铬片放入稀硫酸，铬片表面产生气泡较快，即铬能够与稀硫酸反应生成硫酸亚铬和氢气，观察到铬片表面产生气泡较快，铬片逐渐溶解，溶液变为蓝色，故填溶解。 实验结论：由上述可知，铁与稀硫酸反应时，铁片表面产生气泡较慢，而将铬片放入稀硫酸，铬片表面产生气泡较快，说明铬的金属活动性比铁强，则三种金属的活动性的强弱为Cr>Fe>Cu，即猜想一正确，故填一。 （3）铬与稀硫酸反应生成硫酸亚铬和氢气，故反应的化学方程式写为：Cr+H2SO4=CrSO4+H2↑； 由题文可知，硫酸亚铬溶液呈亮蓝色，在空气中能迅速被氧化成碱性硫酸铬，其溶液呈绿色，故填硫酸亚铬在空气中能迅速被氧化成碱性硫酸铬，其溶液呈绿色； 由化学方程式可知，反应前出现了4个铬原子、4个硫原子和18个氧原子，反应后出现了4个铬原子、4个硫原子、20个氧原子和4个氢原子，由质量守恒定律可知，2X中含有4个氢原子和2个氧原子，则X的化学式为，故填H2O； 氢氧根的化合价为-1价，硫酸根的化合价为-2价，根据化合物中各元素的化合价的代数和为零，则Cr(OH)SO4中的Cr化合价为+3价，故填+3价。 （4）验证金属的活动性强弱，除通过金属与酸反应来验证，还可以通过金属与盐溶液的反应来验证，所以验证铁、铬、铜的活动性强弱，可通过铬片、铜片和亚铁盐溶液，如硫酸亚铁、氯化亚铁等可溶性盐溶液进一步验证铬、铁、铜三种金属的活动性强弱，故填硫酸亚铁、氯化亚铁或FeSO4、FeCl2等可溶性盐。 【变式2-1】（2024·广东茂名茂南博雅学校·一模）小聪想要探究铬(Cr)与金属铁(Fe)、铜(Cu)的活动性强弱。 【查阅资料】铬是银白色、有光泽的金属，在空气中其表面能生成抗腐蚀的致密氧化膜。 【做出猜想】 （1）猜想1：；猜想2：；猜想3： 。 【设计与实验】 （2）小聪取大小相同的用砂纸打磨光亮的三种金属片放入三支试管中，再分别加入等量、等浓度的稀硫酸。(补充①和③的实验现象) 实验操作 ① ② ③ 实验现象 ①铁片表面产生气泡较慢，溶液由无色变为 。 ②铬片的表面产生气泡较快，溶液由无色变为蓝色。 ③ 【结论与解释】 （3）根据上述实验现象，可得出猜想 正确。实验前用砂纸打磨金属片的目的是 。 （4）已知试管②中溶液的蓝色是CrSO4溶于水形成的，请写出试管②中发生反应的化学方程式： 。 【知识运用】 （5）由上述结论可知，铬片与FeSO4溶液 (填“能”或“不能”)发生反应。 （6）除了上述实验方案外，小聪认为只选用三种药品进行实验就可以得出铬、铁、铜这三种金属的活动性顺序，这三种药品可以是 。 【答案】(1) (2) 浅绿色 无明显现象 (3) 1 除去金属表面的氧化膜 (4) (5)能 (6)溶液、Cu 【详解】（1）根据金属活动性顺序可知，铁的金属活动性比铜强，故还可猜想：Fe＞Cr＞Cu； （2）试管1中铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，故实验中铁片表面产生气泡较慢，溶液由无色变为浅绿色；试管3中，因为铜的活动性弱于氢，故不能和酸反应，无明显现象； （3）试管1中铁片表面产生气泡较慢，溶液变为浅绿色，可知金属铁在金属活动顺序中排在氢前，根据铬片表面产生气泡较快，溶液变为蓝色，可知铬也排在氢前且铬比铁活动性强，因为铜不能和稀硫酸反应生成氢气，可知铜排在氢的后面，故猜想1．Cr＞Fe＞Cu正确；实验前用砂纸打磨金属片的目的是除去铬表面的保护膜，使铬与稀硫酸反应； （4）因为“铬片表面产生气泡较快溶液变为蓝色”，可知金属铬能和硫酸反应生成硫酸铬和氢气，反应的化学方程式为：Cr+H2SO4= CrSO4+H2↑； （5）由上述结论可知，铬的金属活动性强于铁，故铬片能与FeSO4溶液发生反应； （6）选用铬片、硫酸亚铁溶液和铜片这三种药品进行实验，铬可以置换出硫酸亚铁中的铁，而铜不能置换出硫酸亚铁中的铁，可以得出Cr>Fe>Cu，从而确定这三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系。 【变式2-2】金属材料在人类发展的历史长河中起着非常重要的作用。 （1）高炉炼铁的过程中，石灰石的作用是 。 （2）探究Mg、Fe、Cu的金属活动性顺序，下列试剂的选择方案正确的是 。 A．Mg、Cu、溶液 B．Fe、溶液、溶液 C．Mg、Fe、Cu、稀盐酸 D．Cu、溶液、溶液 （3）向溶液中加入Mg、Zn、Ag三种金属，充分反应后过滤，得到无色滤液和滤渣。一定发生反应的化学方程式为 。向滤渣中加入一定量的稀盐酸，有气泡产生，滤渣中一定有 （填化学式，下同），滤液中可能含有的溶质是 。 【答案】(1)将矿石中的二氧化硅转变为炉渣 (2)ABC (3) Zn、Cu、Ag Zn(NO3)2 【详解】（1）高炉炼铁的过程中，石灰石的作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣； （2）A、镁能与硫酸亚铁反应生成硫酸镁和铁，有黑色固体析出，说明镁比铁活泼，铜与硫酸亚铁不反应，无明显现象，说明铁比铜活泼，可以探究三种金属的活动性顺序，符合题意； B、铁与硫酸镁不反应，无明显现象，说明镁比铁活泼，铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，有红色固体析出，说明铁比铜活泼，可以探究三种金属的活动性顺序，符合题意； C、镁、铁均能与稀盐酸反应生成氢气，且镁与酸反应速率较快，铁与酸反应速率较慢，说明在金属活动性顺序里，镁、铁排在氢前，且镁比铁活泼，铜与稀盐酸不反应，无明显现象，说明在金属活动性顺序里，铜排在氢后，说明铁比铜活泼，可以探究三种金属的活动性顺序，符合题意； D、铜与硫酸镁不反应，无明显现象，说明镁比铜活泼，铜与硫酸亚铁不反应，无明显现象，说明铁比铜活泼，但是无法探究镁和铁的金属活动性顺序，不符合题意。 故选ABC； （3）金属活动性：Mg＞Zn＞Cu＞Ag，向硝酸铜溶液中加入镁、锌、银三种金属，镁先与硝酸铜反应生成硝酸镁和铜，待镁完全反应后，锌和硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，银和硝酸铜不反应，充分反应后过滤，得到无色滤液和滤渣，说明硝酸铜已经完全反应。 由分析可知，一定发生的反应为镁和硝酸铜反应生成硝酸镁和铜，该反应的化学方程式为：； 向滤渣中加入一定量的稀盐酸，有气泡产生，则滤渣中一定含锌，镁一定与硝酸铜反应生成了铜，银不参与反应，则滤渣中一定有：Zn、Cu、Ag； 镁一定与硝酸铜反应生成了硝酸镁，硝酸铜完全反应，故滤液中一定含硝酸镁，一定不含硝酸铜，锌可能参与反应，也可能没有参与反应，故滤液中可能含有的溶质是：Zn(NO3)2。 考点六 金属资源的利用和保护 一、铁制品锈蚀的条件的探究 实验装置 现象 铁钉生锈 铁钉不生锈 铁钉不生锈 现象分析 铁钉同时和氧气（或空气）、水接触 铁钉只和水接触 铁钉只和氧气（或空气）接触 结论 铁钉生锈的条件：铁和氧气(或空气)、水接触同时接触 【点拨】 （1）铁制品生锈主要是铁与空气中的氧气、水蒸气等物质发生了化学反应。 （2）铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，颜色为红色。铁锈的结构疏松，不能阻止里层的铁继续与氧气、水的反应，铁制品会完全被腐蚀。 （3）铁制品一般温度越高，锈蚀的速度越快。 （4）在酸、盐存在的环境中，铁制品的锈蚀会加快。 二、防止铁制品锈蚀的原理和方法 1. 防止铁制品锈蚀的原理： 破坏铁锈蚀的条件即可防止铁制品锈蚀，即防止铁制品与氧气或水接触。 2. 防止铁制品锈蚀的方法： ①保持铁制品表面干燥和洁净。 ②在铁制品表面覆盖一层保护膜，如在铁制品表面刷漆、涂油等。 ③在铁制品表面镀上其他金属，如镀锌、镀铬等。 ④将铁制品制成合金，如不锈钢。 ⑤通过化学方法使铁制品表面形成致密的氧化膜，如“烤蓝”等。 三、金属资源的保护 1. 必要性 ①金属矿物的储量有限，且不可再生； ②废旧金属的随意丢弃不仅浪费资源还污染环境。 2. 有效途径 ①防止金属腐蚀； ②回收利用废旧金属； ③合理有效地开采矿物； ④寻找金属的代用品等。 四、含杂质的反应物(或生成物)质量的计算 1. 将含杂质的已知物质量换算为纯物质质量，其关系式为： 纯度＝×100%，纯物质质量=含杂质物质质量×纯度。 2. 将纯物质质量代入化学方程式进行计算。 3. 将计算得到的纯物质质量换算成含杂质物质质量：含杂质物质质量为=。 ►考向01 铁制品锈蚀的条件及探究 【例1】（2024·广东中山·三模）文物出土后，暴露在空气中，其被氧化、锈蚀等过程会加速。可用作保护气以延缓氧化、锈蚀速度的是 A．H2O B．O2 C．N2 D．CO2 【答案】C 【详解】铁生锈的条件是与氧气和水同时接触；铜生锈的条件是与氧气、水和二氧化碳同时接触；氮气化学性质稳定，可作保护气，该气体的化学式为N2。 故选C。 【变式1-1】（2024·广东广州九强校·一模）为了探究铁制品锈蚀的条件，用普通铁钉；纯铁钉同时进行如图的四组实验，一段时间后，只在实验Ⅰ中观察到了红褐色的锈斑，其他均无明显变化。下列说法正确的是 A．I和II对比说明铁制品锈蚀需要H2O B．I和III对比说明铁制品锈蚀需要O2 C．I和IV对比说明普通铁钉比纯铁钉更容易锈蚀 D．II和III对比说明铁制品锈蚀需要O2和H2O 【答案】C 【详解】A、I中铁钉生锈，II中铁钉不能生锈，说明铁制品锈蚀需要氧气，故A项错误； B、I中铁钉生锈，III中铁钉不能生锈，说明铁钉锈蚀需要水，故B项错误； C、I中铁钉生锈，IV中铁钉不能生锈，说明水和氧气同时存在，铁制品不一定发生锈蚀，说明普通铁钉比纯铁钉更容易锈蚀，故C项正确； D、II和III不能说明铁制品锈蚀需要氧气和水，这是因为控制变量不同，故D项错误； 答案：C。 【变式1-2】（2024湖南中考）铁制品经常有锈蚀现象，于是某兴趣小组围绕“锈”进行一系列研究。 （1）探锈 现有洁净无锈的铁钉、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙，还可以选用其他物品。为探究铁制品锈蚀的条件，设计如下实验： ①A中玻璃仪器的名称是 。 ②一周后，观察A、B、C中的铁钉，只有A中的铁钉出现了明显锈蚀现象，由此得出铁钉锈蚀需要与 接触的结论。 （2）除锈 取出生锈的铁钉，将其放置在稀盐酸中，一段时间后发现溶液变黄，铁钉表面有少量气泡产生。产生气泡的原因是 （用化学方程式表示）。稀盐酸可用于除锈，但铁制品不可长时间浸泡其中。 （3）防锈 防止铁制品锈蚀，可以破坏其锈蚀的条件．常用的防锈方法有 （写一种即可）。兴趣小组继续通过文献研究、调研访谈，发现如何防止金属锈蚀已成为科学研究和技术领域中的重要科研课题。 【答案】(1) 试管 氧气和水 (2) (3)表面刷漆、涂油等（合理即可） 【详解】（1）①A中玻璃仪器的名称是试管； ②一周后，观察A、B、C中的铁钉，A中铁钉与氧气和水同时接触，B中铁钉只与水接触，C中铁钉只与氧气接触，只有A中的铁钉出现了明显锈蚀现象，由此得出铁钉锈蚀需要与氧气和水接触的结论； （2）取出生锈的铁钉，铁锈的主要成分是氧化铁，将其放置在稀盐酸中，一段时间后发现溶液变黄，即氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，铁钉表面有少量气泡产生，产生气泡的原因是铁锈反应完全，铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，化学方程式为：；说明稀盐酸可用于除锈，但铁制品不可长时间浸泡其中； （3）铁与氧气和水通性接触会发生锈蚀，防止铁制品锈蚀，可以破坏其锈蚀的条件，常用的防锈方法有表面刷漆、涂油等（合理即可）。 ►考向02 金属资源的保护 【例2】（2024·广东河源·二模）废旧电池应投入指定的垃圾桶，这种垃圾桶的标志是 A．回收物 B．易拉罐 C．有害垃圾 D．其他垃圾 【答案】C 【详解】根据对垃圾分类的认识废旧电池对对土壤和地下水有污染，应该投入有害垃圾的垃圾桶。 故选C。 【变式2-1】垃圾分类，从我做起。下列可回收垃圾属于金属材料的是( ) A．旧报纸 B．塑料瓶 C．玻璃瓶 D．铝制易拉罐 【答案】D 【解析】 A、旧报纸属于纸张，不属于金属材料，不符合题意； B、塑料瓶是用塑料制成的，塑料属于三大合成材料，不符合题意； C、玻璃瓶是用玻璃制成的，玻璃的主要成分是硅酸盐，属于无机非金属材料，不符合题意； D、铝制易拉罐是用铝合金，属于金属材料，符合题意；答案：D。 【变式2-2】（2024·广东·二模）废旧手机电路板含有Ni、Fe、Cu、Ag等金属，回收利用既能减少环境污染还能实现资源重复利用。某兴趣小组开展了废旧手机回收大行动。 （1）收回：废旧手机电路板及手机电池应分类投放垃圾桶，其中电路板应投入如图所示的 垃圾桶中(填“有害”或“可回收物”)。 （2）溶解：往电路板中加入过量的 (填一种酸溶液)，可以去除电路板中的活泼金属得到Cu和Ag。 （3）探究：Ni、Fe、Cu三种金属的活泼性。教师提供镍片、铁片、铜片、氯化亚铁溶液、氯化铜溶液、稀盐酸等试剂。 【查阅资料】镍是银白色固体。 【提出问题】Ni、Fe、Cu三种金属的活泼性顺序是如何呢？ 【作出猜想】猜想1：Ni>Fe>Cu  猜想2： 。  猜想3：Fe>Cu>Ni 【实验探究】 实验序号 操作 现象 解释与结论 1 将镍片、铁片、铜片分别加入稀盐酸溶液中，观察现象 镍片、铁片表面产生气泡，铜无明显现象 猜想3不正确。镍与稀盐酸发生置换反应，生成显+2价的氯化镍，反应的化学方程式是 。 2 将铁片放入盛有氯化镍溶液的试管中，观察现象 。 猜想2成立 【拓展延伸】兴趣小组还可以选用上述试剂中的氯化亚铁溶液、 、氯化铜溶液进行实验能得出三种金属的活动性顺序。 【应用反思】每年的6月5日是世界环境保护日，调查小区居民在对废旧手机处理的做法中正确的是 (多选，填字母)。 A．随厨余垃圾丢弃       B．清除数据后回收 C．直接焚烧处理       D．捐赠他人二次使用 【答案】(1)可回收物 (2)稀硫酸（合理即可） (3) Fe＞Ni＞Cu 有银白色固体析出，溶液由无色变为浅绿色 镍片/Ni/镍 BD 【详解】（1）废旧手机电路板含有Ni、Fe、Cu、Ag等金属，可回收利用，故属于可回收物； （2）活泼金属能与稀硫酸反应，故可加入过量稀硫酸除去活泼金属； （3）作出猜想：在金属活动性顺序里，铁排在铜前，镍的位置未知，结合猜想1、3，故猜想2为：Fe＞Ni＞Cu； 实验探究：1、置换反应是一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，故镍与稀盐酸发生置换反应，生成显+2价的氯化镍，还应生成了氢气，该反应的化学方程式为：； 2、结论为猜想2成立，则铁比镍活泼，则将铁片放入盛有氯化镍溶液的试管中，则铁与氯化镍反应生成氯化亚铁和镍，现象为：有银白色固体析出，溶液由无色变为浅绿色； 拓展延伸：还可以选用上述试剂中的氯化亚铁溶液、镍片、氯化铜溶液进行实验能得出三种金属的活动性顺序，镍和氯化亚铁不反应，无明显现象，说明铁比镍活泼，镍和氯化铜反应生成氯化镍和铜，有红色固体析出，说明镍比铜活泼，可以得出三种金属的活动性顺序； 应用反思：A、废旧电池中的电路板中含有金属，应回收利用，不能随厨余垃圾丢弃，不符合题意； B、清除数据后回收，可以实现资源的有效利用，减少污染物的排放，保护环境，符合题意； C、直接焚烧处理，会产生大量的污染物，污染空气，不符合题意； D、捐赠他人二次使用，可以节约资源，符合题意。 故选BD。 ►考向03 含杂质金属的计算及去除 【例3】（2024·广东中山·三模）纳米氧化亚铜(Cu2O)固体有优越的光催化性能被应用于废水处理，同时是制备传感器和高温超导材料。烧结法制备纳米氧化亚铜是以纯铜粉为原料，工艺如下： （1）Cu2O中铜、氧元素的质量比为 ；Cu2O中Cu元素的化合价是 。 （2）反应①是在氧气中进行灼烧，其反应的化学方程式为 。 （3）反应②是在密闭条件下进行烧结，反应的化学方程式为CuO+CuCu2O制备80kg 含Cu2O 90%的纳米氧化亚铜， 理论上需要 CuO 的质量是多少？(写出计算过程) （4）准确称取320g纯铜粉，置于充有氧气的密闭容器中加热。容器内物质恰好完全反应，得到纳米氧化亚铜。容器中固体质量如图所示，请判断：温度为700℃时，固体中含有的物质是 。 【答案】(1) 8：1 +1 (2) (3)解：设理论上需要 CuO 的质量是x x=40kg 答：理论上需要CuO 的质量是40kg。 (4)CuO、Cu 【详解】（1）Cu2O 中铜、氧元素的质量比为：（64×2）:16=128:16=8:1；Cu2O 中氧元素显-2价，依据化合物中各元素的化合价的代数和为零，则铜元素显+1价； （2） 根据流程可知，反应①是在氧气中进行灼烧生成氧化铜，反应的化学方程式为：； （3）见答案； （4）由图可知，温度为800℃时，固体增加的质量为360g-320g=40g，增加的为氧元素的质量；则360g固体中铜元素和氧元素的质量比为：320g：40g=8：1，由（1）分析可知，所得固体为Cu2O；由反应②：氧化铜与铜在800℃~900℃时反应生成Cu2O，可确定温度为700℃时，固体中含有的物质是氧化铜和铜。 【变式3-1】（2024·广东深圳·三模）“沉睡三千年，一醒惊天下”，三星堆大批珍贵文物的出土令世人叹为观止。 （1）三星堆出土的文物以青铜器居多，青铜(铜锡合金)属于 材料(选填“合成”或“金属”)。铜锡合金的熔点和硬度随锡含量的变化如图3所示，图中表示熔点的曲线是 (选填“a”或“b”)。 （2）“青铜面具”布满锈斑，“黄金面具”仍金光闪闪，从物质性质角度分析原因是 。青铜生锈产生铜绿【Cu2(OH)2CO3】可能与环境中的氧气、水和 有关。 （3）古代劳动人民以孔雀石【主要成分为Cu2(OH)2CO3】为原料冶炼铜。化学探究小组称取25g孔雀石样品与足量的稀硫酸充分反应，产生了4.4g气体，发生反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑(该孔雀石的其他成分不与酸反应)。请计算该孔雀石中Cu2(OH)2CO3的质量分数(写出计算过程)。 【答案】(1) 金属 a (2) 铜的化学性质比金活泼或铜的金属活动性比金强 二氧化碳/CO2 (3)解：设孔雀石中Cu2(OH)3CO3的质量为x。 x=22.2g Cu2(OH)3CO3的质量分数=×100%=88.8% 答：混合物中Cu2(OH)3CO3的质量分数为88.8%。 【知识点】应用金属活动性解释相关现象、合金的认识、含杂质的化学方程式计算、用质量守恒定律确定物质组成 【详解】（1）金属材料包括合金和纯金属，青铜是铜锡合金，属于金属材料；合金的熔点比组成它的纯金属的熔点低，则铜锡合金的熔点和硬度随锡含量的变化图的是a； （2）“青铜面具”布满锈斑，“黄金面具”仍金光闪闪，是因为铜的化学性质比金活泼；青铜生锈产生铜绿[Cu2（OH）2CO3]，铜绿中含有铜、氧、氢、碳四种元素，空气的成分中二氧化碳中含有碳元素，水中含有氢元素和氧元素，根据质量守恒定律可知，可能与环境中的氧气、水和二氧化碳（CO2）有关； （3）见答案。 【变式3-2】（2024·广东汕头·二模）铜铝双金属材料可用于降解含硝基苯的工业废水。制备该材料的流程如图。 （1）除去铝箔表面氧化物的物理方法为 。 （2）硝基苯（C6H5NO2）分子中氧、氢原子个数比为 。 （3）废水初始pH对硝基苯降解的影响如图所示，pH为 和 时效果显著。 （4）用H2可还原硝基苯为苯胺（C6H7N），反应为。制得100kg纯度为93%的苯胺，理论上消耗H2的质量是多少？（写出计算过程） （5）铜铝双金属材料中铝能还原硝基苯。100g含铜量为3.2%的铜铝双金属材料作用于废水后，该材料的含铜量变为32%，则反应消耗铝的质量为 。 【答案】(1)砂纸打磨 (2)2:5 (3) 2 12 (4)解设制得100kg纯度为93%的苯胺，理论上消耗H2的质量是x 解得x=6kg 答：理论上消耗H2的质量是6kg； (5)90g/90克 【详解】（1）可用砂纸打磨铝箔除去其表面的氧化物； （2）由化学式可知，氧、氢的原子个数比为2：5； （3）由图可知pH为2或12时硝基苯降解率最高，效果显著； （4）见答案； （5） 铜铝双金属材料中铝能还原硝基苯。反应过程中铜的质量不变，因此反应后固体质量为100g×3.2%÷32%=10g，固体减轻的质量即为反应掉铝的质量，所以反应消耗铝的质量为：100g-10g=90g。 跨学科实践 垃圾的分类与回收利用 1．垃圾分类就是新时尚。 （1）生活垃圾可分为可回收垃圾、餐厨垃圾、有害垃圾等。 ①空饮料瓶、废旧报纸应放置于贴有标志 （填字母序号，下同）的垃圾箱中。 ②废旧电池中含有铅、镉、汞等有害金属，如果将其随意丢弃，这些金属渗出会造成土壤及 污染，威胁健康，应将其放入废旧电池专用收集箱。 ③餐厨垃圾是生活垃圾的主要来源。下列有关说法合理的是 。 A．餐厨垃圾沥干水分后放入家用垃圾袋 B．部分餐厨垃圾可作为沼气池中发酵的原料 C．外出就餐提倡“光盘行动” （2）垃圾是“放错了地方的资源”。 （3）①塑料属于 材料，部分废旧塑料具有热塑性，可反复加工再利用。 ②某兴趣小组从工厂收集到一份金属废料，可能含有AI、Zn、Fe、Ag四种金属中的一种或几种，为测定其组成，便于回收利用，现取样向其中加入一定质量的CuSO4溶液。 I.充分反应，得到无色溶液及少量固体剩余物，且反应前后溶液的质量相等。该金属废料中一定含有 （填元素符号）。 Ⅱ.将I中少量固体剩余物置于试管中，加入足量稀盐酸充分反应， （选填“一定有”，“可能有”或“一定没有”）H2生成。 【答案】(1) N 地下水 ABC (2) 有机合成（或有机高分子） Al和Zn 可能有 【详解】（1）①空饮料瓶、废旧报纸可以再利用，应放置于贴有标志N的垃圾箱中。 故填：N。 ②废旧电池中含有铅、镉、汞等有害金属，如果将其随意丢弃，这些金属渗出会造成土壤及地下水污染，威胁人类健康，应将其放入废旧电池专用收集箱。 故填：地下水。 ③A．餐厨垃圾沥干水分后放入家用垃圾袋，该选项说法正确； B．部分餐厨垃圾可作为沼气池中发酵的原料，该选项说法正确； C．外出就餐提倡“光盘行动”，该选项说法正确。 故填：ABC。 （2）①合成材料包括：塑料，合成纤维，合成橡胶，因此塑料属于有机合成材料，此外，塑料也是有机高分子材料； 故填：有机合成（或有机高分子） ②Ⅰ．硫酸铜和铝反应生成硫酸铝和铜，方程式为：，反应时，每54份质量的铝进入溶液，会生成192份质量的铜，因此，根据质量守恒定律，反应后溶液质量会减小，同理，硫酸铜和锌反应生成硫酸锌和铜，，反应时，每65份质量的锌进入溶液，会生成64份质量的铜，因此，根据质量守恒定律，反应后溶液质量会增大；硫酸铜和铁反应生成硫酸亚铁和铜，硫酸亚铁溶液是浅绿色溶液，由题可知，充分反应，得到无色溶液，因此金属废液中一定不含铁；又因为反应后有少量固体剩余物，且反应前后溶液的质量相等，因此该金属废料中一定含有Al、Zn。 故填：Al、Zn。 ③Ⅱ．将Ⅰ中少量固体剩余物置于试管中，加入足量稀盐酸充分反应，可能有 H2生成，例如锌过量时，锌和稀盐酸反应生成氯化锌和氢气。 故填：可能有。 基础巩固 1．（2024·广东佛山·二模）“灌钢法”是我国古代劳动人民智慧结晶，原理是将生铁熔化灌入熟铁（含碳），再锻打成钢。下列说法错误的是 A．生铁和钢都是铁合金 B．生铁和钢的硬度都比纯铁大 C．生铁比钢的含碳量低 D．反复加热锻打目的是降低含碳量 【答案】C 【详解】A、生铁和钢都是铁合金，两者的区别在于含碳量不同，选项正确； B、合金比组成它的金属硬度大，故生铁和钢的硬度都比纯铁大，选项正确； C、生铁和钢是两种含碳量不同的铁合金，生铁的含碳量在4.3%至2%之间，钢的含碳量在2%至0.03%之间，故生铁比钢的含碳量高，选项错误； D、反复加热锻打能使生铁碳与空气中的氧气反应，从而降低含碳量，选项正确； 故选C。 2．（2024·广东汕头·一模）铁是应用最广泛的金属。下列有关铁的说法正确的是 A．铁是地壳中含量最多的金属元素 B．炼铁原理是将单质铁转化为氧化铁 C．铁在纯氧中燃烧得到Fe3O4 D．生铁除去大部分碳后得到的钢是纯净物 【答案】C 【详解】A、地壳中含量居前四位的元素是：氧、硅、铝、铁，铝是地壳中含量最多的金属元素，选项A不正确； B、炼铁原理是在高温条件下，利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来，反应中铁的氧化物转化为铁，选项B不正确； C、细铁丝在氧气中燃烧反应生成黑色的Fe3O4，选项C正确； D、生铁除去大部分碳后得到的钢是混合物，因为其中除了含有铁，还含有少量碳等其它物质，选项D不正确。 故选C。 3．（2024·广东广州·二模）我国科研人员以金属钠和CCl4为原料，在700℃时制造出纳米级金刚石粉末，有关说法错误的是 A．金属钠的化学性质不活泼 B．CCl4属于化合物 C．金刚石可用于切割大理石 D．另一种产物是 NaCl 【答案】A 【详解】A、金属活动性顺序中钠排在第三位，所以金属钠的化学性质活泼。A错误； B、化合物是由两种或两种以上的元素组成的纯净物，CCl4是由碳、氯两种元素组成的纯净物，属于化合物。B正确； C、由于金刚石是天然存在的最硬物质，具有硬度大的性质，所以金刚石可用于切割大理石。C正确； D、据题意可知，金属钠和CCl4为原料，在700℃时制造出纳米级金刚石粉末和另一种产物。根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，所以另一种产物是钠元素和氯元素组成的氯化钠。即另一种产物是 NaCl。D正确。 综上所述：选择A。 4．（2024·广东汕头·二模）下列实验设计能达到实验目的的是 A．图1：除去CO中混有的CO2 B．图2：探究反应剧烈程度与反应物浓度有关 C．图3：比较Fe、Cu、Ag的金属活动性 D．图4：测定氧气的体积 【答案】B 【详解】A、在高温条件下，CO2与氧化铜不反应，CO与氧化铜反应生成铜、CO2，最终所得气体是CO2而不是目标产物CO，A选项不能达到目的； B、锌能与稀盐酸反应生成氯化锌、氢气，该实验两试管中锌粉的质量、稀盐酸的体积相等，实验变量是稀盐酸的浓度，通过观察气泡产生速率，可以探究反应剧烈程度与反应物浓度有关，B选项能达到目的； C、Cu、Ag都不能与FeSO4反应，两试管中都是无明显现象，说明Fe的金属活动性比Cu、Ag强，但无法比较Cu、Ag的金属活动性强弱，C选项不能达到目的； D、氧气不易溶于水且密度小于水，利用图中装置测定氧气的体积时，水需从长导管排出，则氧气应从短导管通入，若从长导管通入，氧气将从水底向上运动，从短导管离开，无法将水排出，所以无法测定氧气的体积，D选项不能达到目的。 故选：B。 6．（2024·广东佛山·一模）龙是中华民族的图腾。石器时代的“玉龙”、秦代的“青铜龙”、唐代的“鎏金铁芯铜龙”（如图）文物的制造体现了古人的智慧。 （1）三件文物中，所含主要材质不属于金属材料的是 。 （2）铁芯外表包铜可耐腐蚀，原因是 。 （3）“取炉甘石，研之细末，和以赤铜，置炭火中煅烧。……熄火取铜，其色如金。” 赤铜为Cu2O，其铜、氧元素的质量比为 。炉甘石主要成分是ZnCO3，煅烧反应生成两种氧化物的化学方程式为 ，“熄火取铜”中所得“铜”与纯铜相比，硬度 （填“更大”“更小”或“相等”）。 （4）鎏金工艺是指在器物表面涂抹金汞齐（金汞合金），加热祛汞，冷却，器物表面形成金膜。鎏金工艺利用的知识有 （多选）。 a．汞的沸点低    b．汞被氧化变成氧化汞    c．金汞合金熔点比组分纯金属低 【答案】(1)玉龙 (2)隔绝氧气和水 (3) 8:1 更大 【详解】（1）玉龙由玉制成，玉属于无机非金属材料；青铜龙由青铜制成，青铜是铜的合金，属于金属材料；鎏金铁芯铜龙由铁、铜、金等制成，铁、铜、金等均属于金属材料，故填：玉龙； （2）铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，铁芯外表包铜可以耐腐蚀，是因为可以隔绝氧气和水； （3）赤铜中铜、氧元素的质量比为：； 炉甘石主要成分是ZnCO3，煅烧反应生成两种氧化物，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，反应物中含Zn、C、O，故生成物中也应含Zn、C、O，故生成的两种氧化物是氧化锌和二氧化碳，该反应的化学方程式为：； “熄火取铜”中所得“铜”是铜的合金，合金比组成它的纯金属硬度大，故与纯铜相比，硬度更大； （4）a、加热祛汞，说明汞的沸点低，汞先分离出来，符合题意； b、该工艺没有利用汞被氧化变成氧化汞的知识，不符合题意； c、鎏金工艺在器物表面涂抹金汞齐（金汞合金），而不是直接涂抹金，是因为金汞合金比组成它的纯金属熔点低，符合题意。 故选ac。 7．（2024·广东广州·一模）古籍中蕴含许多化学知识。 （1）王希孟的巨作《千里江山图》中的颜料都是来自天然矿石，其中的4种矿石及其主要成分如图： ①下列说法中，不合理的是 (填字母序号)。 A．孔雀石制作的颜料耐酸耐碱   B．朱砂中的汞元素属于人体的有害元素 C．赭石可以溶解在水中   D．绿松石主要成分含6种元素 ②中氢原子与氧原子的个数比为： 。 （2）我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”如图1，该方法的生产过程可用图2表示。 查阅资料：Ⅰ.潮泥灰主要成分是石灰石。Ⅱ.铁的熔点是。 根据图文回答下列问题。 ①风箱不断鼓入空气的作用是 。 ②不断翻炒液态生铁，是为了降低 元素的含量。 ③铁矿石中的Fe2O3和煤反应得到铁，化学方程式为： 。 【答案】(1) ACD 2：5 (2) 提高炉温 碳 【详解】（1）①A.孔雀石可与酸发生反应，不能制作耐酸的颜料，故错误； B.汞属于重金属，有毒，因此朱砂中的汞元素属于人体的有害元素，故正确； C.氧化铁不溶于水，也不与水反应，因此赭石（主要成分为氧化铁）不能溶解在水中，故错误； D.绿松石中含有铜、铝、磷、氧、氢五种元素，故错误； 故选：ACD； ②Cu2（OH）2CO3中氢原子与氧原子的个数比为：2：（2+3）=2：5； （2）①风箱不断鼓入空气的作用是使碳与氧气充分反应，反应放出大量的热，以此来提高炉温； ②生铁与钢的含碳量不同，生铁中含碳量高，不断翻炒液态生铁，使碳与氧气反应生成二氧化碳，降低了碳元素的含量； ③高温下，一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为。 8．（2024·广东广州·二模）金属材料在人类文明的发展中起着重要作用。《天工开物》中记载了“古法炼铁”如图1和“炒钢法”如图2。 （1）选料：炼铁的原料赤铁矿主要成分是 (填化学式)。 破碎：选好的矿石进行破碎使其变得更细小。 （2）烘干：在高温环境中烘干矿石，是为了防止高炉中生成的铁和水蒸气置换反应生成Fe3O4，其化学方程式是 。 (3)炼炉：工业上把铁矿石、焦炭和石灰石一起投入高炉可以冶炼出生铁，下列说法正确的是___________。 A．CO还原赤铁矿的反应类别是置换反应 B．焦炭的作用是提供热量和生成还原剂 C．石灰石的作用是除去矿石中二氧化硅 D．高炉尾气对环境无影响，可直接排放 （4）精炼：“炒剂法”不断翻炒液态生铁是为了降低生铁中 元素的含量。 （5）湿法冶金利用置换反应。在一定量的硫酸铜溶液中加入金属粉X和金属粉Y的混合物，完全反应前后相关微粒的数量如下表所示。 微粒 X原子 Y原子 Cu原子 Cu2+ X2+ 反应前数量(个) a b 0 0.8a 0 反应后数量(个) 0.2a b 0.8a 0 _______ ①表格的空白处对应微粒的数量为 。 ②分析可知，金属X、Y与Cu的活动性由强到弱关系为 。 【答案】(1)Fe2O3 (2) (3)BC (4)碳 (5) 0.8a X＞Cu，X＞Y，但是无法确定Y与Cu的活动性强弱（合理即可） 【知识点】工业炼铁的原理及装置、常见金属矿石、金属与盐溶液反应、化学方程式的书写 【详解】（1）赤铁矿主要成分是氧化铁，化学式为：Fe2O3； （2）在高温下，铁和水蒸气置换反应生成Fe3O4和氢气，反应的化学方程式是：； （3）A、一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，反应物是两种化合物，不属于置换反应，故说法错误； B、原料中焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳，故说法正确； C、石灰石的作用是与铁矿石中的杂质反应形成炉渣，故说法正确； D、炼铁后产生的废气中含有一氧化碳、粉尘等有害物质，直接排放到空气中会造成空气污染，所以要处理后达标排放，故说法错误； 故选BC； （4）不断翻炒液态生铁，使碳接触氧气，碳燃烧生成二氧化碳，是为了降低生铁中碳元素的含量； （5）①根据表格数据，X原子反应前为a,反应后数量为0.2a，则参加反应的数量为a-0.2a=0.8a，X2+反应前为0，则反应后为0.8a； ②根据表格数据可知，X有剩余，Y没有参与反应，生成了Cu,故完全反应后溶液底部的金属有X、Y、Cu；在一定量的硫酸铜溶液中加入金属粉X和金属粉Y的混合物，反应前后Y不变，X与硫酸铜反应生成X2+和铜，说明X比铜活泼，X比Y活泼，由表格数据可知，X没有反应完全，铜离子反应完全，则无法确定Y与Cu的金属活动性顺序。 9．（2024·广东深圳·三模）金属材料的使用体现了人类文明发展的过程。 铜 青铜（铜锡合金） 熔点 1083℃ 800℃ 硬度 3.0 5~6.6 （1）司母戊鼎是迄今世界上出土最重的青铜器。铜和青铜的相关性质见上表，铜冶炼过程中熔入锡形成青铜，作用是 （写一点）。 （2）铁是目前世界上年产量最高的金属。写出工业炼铁过程中CO和发生反应的化学方程式： 。 （3）高铁的迅速发展对钢轨的需求量越来越大。 ①钢轨材料含有金属锰。Mn的金属活动性介于Mg和Zn之间。若要验证Mn和Fe的金属活动性强弱，能达到实验目的的试剂组有 （填字母，可多选）。 A．Mn  溶液            B．Mn  Fe  溶液                C．Mn  Fe  溶液 ②“铝热反应”常用于焊接钢轨，其原理是：，该反应属于 反应（填基本反应类型）。若焊接钢轨需要50.4kg铁，理论上需要铝的质量是 kg。 【答案】(1)降低熔点/增大硬度 (2) (3) AC 置换 21.6 【知识点】工业炼铁的原理及装置、金属与盐溶液反应、合金的认识、不含杂质的化学方程式计算 【详解】（1）向铜中溶入锡能制成青铜，青铜为铜合金，熔点比铜的低，硬度比铜的大，则能降低熔点或增大硬度。 （2）一氧化碳和氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：。 （3）①A、金属活动性强的金属能将金属活动性弱的金属置换出来，则可通过Mn、FeSO4溶液比较锰、铁的金属活动性顺序，该选项符合题意； B、镁比锌活泼，Mn的金属活动性介于Mg和Zn之间，则说明Mg>Mn>Zn，而铁也没有镁活泼，则锰、铁均不能和硫酸镁反应，则不能比较锰、铁的金属活动性顺序，该选项不符合题意； C、锰能和硫酸锌反应，但铁不能和硫酸锌反应，则说明锰比铁活泼，该选项符合题意。 故选AC。 ②该反应为一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应； 设需要铝的质量为x，则 解得x=21.6kg 则理论上需要铝的质量为21.6kg。 能力提升 10．（2024·广东深圳·二模）铁生锈的原理能用于制作“暖宝宝”。某“暖宝宝”的成分为铁粉、蛭石(保温作用)和吸水性树脂、食盐、活性炭。探究小组利用左图装置进行探究，实验结果如图。下列说法错误的是 A．“暖宝宝”发热原理是Fe粉与H2O、O2反应 B．由O2浓度变化推测，Fe粉可用作食品脱氧剂 C．封装“暖宝宝”的外包装袋应选透水、透气的材料 D．“暖宝宝”能快速放热，铁钉生锈需较长时间，说明反应物状态是影响反应速率的因素之一 【答案】C 【详解】A、铁的锈蚀是缓慢氧化，此反应过程中会放出热量，因此“暖宝宝”发热原理是Fe粉与H2O、O2反应，选项说法正确； B、由图示信息可知，装置内的氧气的浓度降至较低浓度，因此Fe粉可用作食品脱氧剂，选项说法正确； C、封装“暖宝宝”的外包装袋应选不透水、不透气的材料，这样才能保证“暖宝宝”不失效，选项说法错误； D、“暖宝宝”中的铁粉是粉末状的，能快速放热，铁钉生锈需较长时间，说明反应物的表面积是影响反应速率的因素之一，选项说法正确。 故选C。 11．（2024·广东广州·一模）铁元素与人类关系密切。 （1）用足量一氧化碳还原10g铁矿石样品(含氧化铁80%，杂质不参加反应)。实验装置如图1。 ①实验时，图1中玻璃管内可以看到的实验现象是 。发生的化学方程式是 。 ②试管中的澄清石灰水的作用是 。 ③处理尾气的反应是 。(填化学方程式) ④样品中氧化铁的质量是 g，理论上最多可以得到铁 g。 （2）为比较金属甲和铁的活动性，用图2装置进行实验，结果如图3所示。实验中氢气的浓度越大，说明生成的氢气越多。在化合物中甲元素显+2价。 ①铁粉与稀硫酸反应的化学方程式是 。 ②金属活动性：金属甲 铁。(填“＞”“=”或“＜”)。 ③相对原子质量：甲元素 铁元素。(填“＞”“=”或“＜”)。 （3）下列环境中的铁制品最容易生锈的是_____(填标号)。 A．未擦干的铁锅 B．涂油漆的栏杆 C．盛水的不锈钢水杯 【答案】(1) 红棕色粉末变为黑色 检验有二氧化碳气体生成 8 5.6 (2) ＞ ＞ (3)A 【详解】（1）①实验时，图1中玻璃管内氧化铁和一氧化碳高温下反应生成铁和二氧化碳，可以看到红棕色粉末变为黑色；发生的化学方程式是； ②生成的二氧化碳进入试管，与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀，澄清石灰水用来检验有二氧化碳生成； ③尾气中含有一氧化碳，装置后面放一酒精灯，是燃烧掉尾气中的一氧化碳，一氧化碳燃烧生成二氧化碳，所以处理尾气的反应是：； ④样品中氧化铁的质量是：10g× 80%=8g； 设反应生成铁的质量为x x=5.6g 答：理论上最多可以得到铁的质量最多为5.6g。 （2）①铁粉与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的化学方程式是：； ②由图2可知，相等时间内，金属甲与稀硫酸反应生成的氢气多，所以金属活动性：金属甲>铁； ③铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁、氢气，因为在化合物中甲元素显+2价，相等质量的金属与足量的稀硫酸反应，生成氢气越多，该金属的相对原子质量越小，由图2可知，铁与稀硫酸反应生成的氢气多，所以甲元素>铁元素； （3）铁生锈是与氧气和水共同作用的结果； A、未擦干的铁锅中含有水，与氧气接触，很容易生锈； B、栏杆涂油漆后将铁与氧气和水隔绝，不容易生锈； C、不锈钢是性能特殊的合金，不易生锈； 故选A。 12．（2023·广东汕头·一模）人类文明与社会进步同金属材料关系密切。 I.人类对金属活动性规律的认识经历了漫长的探索过程，如图： （1）用铜、镁、铁三种金属重温格劳贝尔字验，会“消失”的金属有 。 （2）卡文迪许制取的“可燃空气”是 。 II.工业炼钢：主要工艺流程如图： （3）工业上用赤铁矿石（主要成分Fe2O3）炼铁的化学方程式 。 （4）将过量的生铁投入CuSO4溶液中，反应化学方程式 ，充分反应后反应中观察到的现象是 （填序号）。 A．固体全部溶解     B．有红色固体析出      C．溶液从蓝色变成浅绿色 Ⅲ、金属的回收利用 废旧手机的电路板中主要含有铜，还含有少量铝、铁、金等金属。为回收其中的铜、金，进行了如下实验。已知：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O。本实验条件下，金不发生反应。 （5）滤液A中的溶质除Al2(SO4)3外，还含有的溶质化学式是 、 。 （6）滤渣F的成分是 （填化学式）。 （7）反应Ⅲ中过量铁粉的目的 。 【答案】(1)镁和铁 (2)氢气/H2 (3) (4) BC (5) FeSO4 H2SO4 (6)Fe、Cu (7)把滤液C中的铜完全置换出来 【详解】（1）用铜、镁、铁三种金属重温格劳贝尔字验，在金属活动性顺序里，镁、铁排在氢前，镁能与稀盐酸反应生成氯化镁和氢气，铁能与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，铜排在氢后，铜和稀盐酸不反应，故会“消失”的金属是：镁、铁； （2）金属与酸反应生成氢气，故卡文迪许制取的“可燃空气”是氢气； （3）工业上用赤铁矿石（主要成分Fe2O3）炼铁的反应为一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为：； （4）将过量的生铁投入CuSO4溶液中，生铁是铁碳合金，铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，该反应的化学方程式为：； 生铁是铁碳合金，铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，生铁过量，故硫酸铜完全反应，故现象为：有红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色，固体不会全部溶解。 故选BC； （5）废旧手机的电路板中主要含有铜，还含有少量铝、铁、金等金属，加入过量稀硫酸，铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，铜、金和稀硫酸不反应，稀硫酸过量，故滤液A中的溶质除Al2(SO4)3外，还含有的溶质化学式是：FeSO4、H2SO4； （6）滤渣B中含铜、金，向滤渣B中加入足量稀硫酸和过氧化氢溶液，铜、过氧化氢和硫酸反应生成硫酸铜和水，故滤液C中含硫酸铜、硫酸，向滤液C中加入过量铁粉，铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，铁过量，故滤渣F为Cu、Fe； （7）由以上分析可知，反应Ⅲ中过量铁粉的目的：把滤液C中的铜完全置换出来。 13．（2024·广东佛山·三模）同学们学习金属的化学性质后，对某品牌螺帽(如图)的金属成分展开如下的探究(其它杂质不参与下述各步反应)。 【做出猜想】 猜想1：螺帽的主要成分是铁。 猜想2：螺帽的主要成分是铁。其表面镀有锌。 猜想3：螺帽的主要成分是铁，其表面镀有镁。 【实验一】甲组先探究铁、镁、锌三种金属的活动性顺序，并设计如下实验。 实验编号 稀硫酸的体积和浓度 金属(均取2g) 收集50mL氢气所需时间/s ① 10mL10%稀硫酸 铁片 ② 10mL10%稀硫酸 镁片 ③ 10mL_____稀硫酸 锌片 (1)实验前需将金属片进行打磨，其目的是 。 (2)实验③中加入稀硫酸的浓度应为 。 (3)写出铁与稀硫酸反应的化学方程式： 。 【观察并记录时间】 【得出结论】 (4)初步判断铁、镁、锌的金属活动性由强到弱的顺序是 。 【实验二】乙组用以下方案探究螺帽的金属成分。 (5)步骤1：取一个螺帽适当打磨，称量其质量为22.4g。 步骤2： 实验操作 预测现象 预测结论 将螺帽放入硫酸锌溶液中，10分钟后取出螺帽 洗涤，在氮气流中烘干，称得质量为 若m 22.4g(选填“>”或“=”或“<”) 猜想1或2成立 若 22.4g(选填“>”或“=”或“<”) 猜想3成立 实验结论：由步骤2的实际实验现象得到猜想3不成立。 步骤3：将步骤2中烘干后的螺帽加入 (写化学式)溶液中，若观察到螺帽表面析出黑色固体，说明猜想2成立。 实验反思：步骤2中，烘干螺帽需要在氮气流中进行的原因是 。 【答案】(1)除去金属表面的氧化物 (2)10% (3) (4)镁＞锌＞铁 (5) = ＞ FeSO4（合理即可） 防止镁、锌、铁在加热时被空气中的氧气氧化 【详解】（1）实验前需将金属片进行打磨，其目的是：除去金属表面的氧化物，防止影响实验； （2）实验目的是探究铁、镁、锌三种金属的活动性顺序，根据控制变量法，金属的种类不同，其它因素相同，故加入稀硫酸的浓度应该相同，故实验③中加入稀硫酸的浓度应为：10%； （3）铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，该反应的化学方程式为：； （4）收集50mL氢气所需时间：t1>t3>t2，说明镁与稀硫酸反应速率最快，其次是锌，铁与稀硫酸反应速率最慢，则初步判断铁、镁、锌的金属活动性由强到弱的顺序是：镁＞锌＞铁； （5）步骤2：结论为：猜想1或2成立，则螺帽中含铁或铁、锌，将螺帽放入硫酸锌溶液中，10分钟后取出螺帽洗涤，在氮气流中烘干，称得质量为m，铁、锌均与硫酸锌不反应，故m=22.4g； 结论为：猜想3成立，则螺帽的主要成分是铁，其表面镀有镁，将螺帽放入硫酸锌溶液中，镁和硫酸锌反应生成硫酸镁和锌，即，24份质量的镁置换出65份质量的锌，固体质量增加，则10分钟后取出螺帽洗涤，在氮气流中烘干，称得质量为 m，m＞22.4g； 步骤3：由上述结论可知，猜想3不成立，则只需验证螺帽中是否含锌即可，锌能与硫酸亚铁反应生成硫酸锌和铁，故将步骤2中烘干后的螺帽加入FeSO4溶液中，若观察到螺帽表面析出黑色固体，说明猜想2成立； 实验反思：镁、锌、铁均能与空气中的氧气在加热的条件下反应，故步骤2中，烘干螺帽需要在氮气流中进行的原因是：防止镁、锌、铁在加热时被空气中的氧气氧化。 14．（2024·广东湛江·二模）古籍《淮南万毕术》中记载了湿法炼铜技术，《大冶赋》中记载了火法炼铜技术。图1是以孔雀石【主要成分为Cu2(OH)2CO3，其他杂质不反应】为原料演绎古代两种炼铜技术。 （1）“湿法炼铜”加入铁，利用了铁的金属活动性比铜的 （填“强”或“弱”）。蓝色溶液中的溶质有：H2SO4、 （写化学式）。 （2）已知：孔雀石与稀硫酸反应：Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+CO2↑+3H2O，用25g孔雀石与过量稀硫酸反应生成4.4g的CO2，孔雀石中Cu2(OH)2CO3的质量分数是多少？ （3）据“火法炼铜”原理，将9g炭粉和80g氧化铜混合物隔绝空气高温加热，部分物质的质量变化如图2，该实验发生的化学方程式 。 【答案】(1) 强 CuSO4 (2)解设孔雀石中Cu2(OH)2CO3的质量分数为x 解得x=88.8% 答：孔雀石中Cu2(OH)2CO3的质量分数为88.8%。 (3)3C+4CuO4Cu+CO2↑+2CO↑ 【详解】（1）“湿法炼铜”加入铁，利用了铁的金属活动性比铜的强，能置换出硫酸铜溶液中的铜单质； Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+CO2↑+3H2O，加入的稀硫酸是过量的，因此蓝色溶液的主要溶质成分是CuSO4、H2SO4； （2）见答案； （3）结合图示，该反应是由炭粉与氧化铜在高温条件下生成铜、二氧化碳与一氧化碳，假设氧化铜前系数为1，根据铜原子守恒，铜前系数为1，二氧化碳前系数为a，一氧化碳前系数为b，根据碳原子守恒，则碳前系数为a+b，根据氧原子守恒2a+b=1,该反应的化学方程式可写为（a+b）C+CuOCu+aCO2+bCO，，故a=，b=，故该反应的化学方程式为3C+4CuO4Cu+CO2↑+2CO↑。 $$