内容正文:
专题22 金属的化学性质
1.(2022·安徽)类推是学习化学的重要方法之一,下列类推正确的是( )
A. 氯化氢由分子构成,则氯化钠也由分子构成
B. 铁器在空气中易腐蚀,则铝制品在空气中也易腐蚀
C. 氢氧化钠溶液能使酚酞溶液变红,则氢氧化钙溶液也能使酚酞溶液变红
D. 锌片放入稀硫酸中产生氢气,则铜片放入稀硫酸中也产生氢气
【答案】C
【解析】A. 氯化氢由氯化氢分子构成,氯化钠由钠离子和氯离子构成,错误。B. 铁器在空气中易腐蚀,铝在空气中和氧气常温下反应生成一层致密的氧化铝薄膜,可以阻止铝和空气接触进一步被腐蚀,所以铝在空气中抗腐蚀。错误。C. 碱性溶液能使酚酞变红,氢氧化钠和氢氧化钙溶液均为碱性,均能使酚酞变红。正确。D. 锌活动性比氢强,锌片放入稀硫酸中产生氢气。铜活动性比氢弱,不与稀硫酸反应。错误。故选:C。
2.(2021·安徽)依据下列实验现象得出的结论,正确的是( )
选项
实验现象
结论
A
某化肥加熟石灰固体后研磨,有氨味
该化肥氯化铵
B
某金属与盐酸反应比铝与硫酸反应剧烈
该金属的活动性比铝的强
C
某无色溶液中滴加紫色石蕊试液,呈红色
该无色溶液显酸性
D
某水样中滴加肥皂水后振荡,产生大量泡沫
该水样属于硬水
【答案】C
【解析】本题考查对实验现象的认识。化肥加熟石灰后研磨,有氨味,说明该化肥是铵态氮肥,不一定是氯化铵,A错;要比较两种金属的活泼性,需要把两种金属分别放在同一种酸溶液中,由于盐酸和硫酸不同,不能比较出两种金属的活泼性,B错;能使紫色石蕊变红的溶液显酸性,C正确;加肥皂水振荡后有大量泡沫的是软水,D错。
3.(2020·安徽)下列依据证据得出的结论,错误的是( )
选项
证据
结论
A
1滴水约含1.67×1021个水分子
水分子体积很小
B
Cu与AgNO3溶液反应生成Ag和Cu(NO3)2
Cu的金属活动性比Ag的强
C
向某固体中加入稀盐酸,有气体产生
该固体一定是Na2CO3
D
白磷在热水中不燃烧,通入氧气后燃烧
氧气能支持白磷燃烧
【答案】C
【解析】A、1滴水约含1.67×1021个水分子,说明水分子的体积很小,故选项说法正确。B、Cu与AgNO3溶液反应生成Ag和Cu(NO3)2,说明Cu的金属活动性比Ag的强,故选项说法正确。C、向某固体中加入稀盐酸,有气体产生,该固体不一定是Na2CO3,也可能是活泼金属或碳酸钾等,故选项说法错误。D、白磷在热水中不燃烧,通入氧气后燃烧,说明氧气能支持白磷燃烧,故选项说法正确。故选:C。
4.(2025·安徽)纳米氧化锌是一种新型高功能材料。工业上利用锌浸出液(主要含ZnSO4、CuSO4和CdSO4等)通过水热法制备纳米氧化锌,主要流程示意图如下:
已知:金属活动性顺序为Zn>Cd(镉)>Cu。
回答下列问题:
(1)锌浸出液需先加酸调节pH,适宜加入的酸是 (填“稀盐酸”或“稀硫酸”)。
(2)锌粉除铜、镉比锌粒效果好的原因是 ,除铜反应的化学方程式为 。
(3)锌粉除铜、镉的试验结果如图所示。增加锌粉用量,铜的去除率不变,镉的去除率上升的原因是 。
(4)水热合成后,“反应器2”中的混合物经 (填操作名称)、洗涤、干燥得到产品。
【答案】(1)稀硫酸 (2)锌粉的接触面积更大,反应更充分
(3)硫酸铜已除尽,增加的锌粉仅与硫酸镉反应 (4)过滤
【解析】本题结合纳米氧化锌的制备流程考查金属的化学性质、影响化学反应速率的因素、实验基本操作等。(1)由流程图可知,进入反应器2的为ZnSO4溶液,为了不引入新的杂质,调节pH时加入的酸应选用稀硫酸。(2)与锌粒相比,锌粉与锌浸出液的接触面积更大,反应更充分,故除铜、镉效果更好;锌和硫酸铜发生置换反应生成铜和硫酸锌,反应的化学方程式为。(3)结合题图和金属活动性顺序可知,反应器1中CuSO4先于CdSO4反应完,此时由于硫酸铜已除尽,增加的锌粉仅与硫酸镉反应,所以铜的去除率不变,镉的去除率上升。(4)反应器2中的混合物经某操作后得到滤液和固体,故对应的是分离固体和液体的操作过滤。
5.(2019·安徽)某兴趣小组为探究金属活动性强弱,分别做了镁、铝、铜与稀盐酸反应的实验。
(1)比较金属活动性强弱:铝比铜______(填“强”或“弱”)。写出镁与稀盐酸反应的化学方程式:_____________________________________
(2)小芳同学做镁与稀盐酸反应的实验时,发现试管中出现灰白色沉淀,该小组同学对灰白色沉淀的成分进行如下探究:
[提出假设]假设一:含有氯化镁
假设二:含有镁粉
假设三:含有氢氧化镁
……
[查阅资料]①氯化镁易溶于水:
②在一定条件下镁可与冷水缓慢反应。
[设计并进行实验]各取少量灰白色沉淀加入2支试管中进行如下实验:
编号
实验操作
实验现象
实验1
加入适量蒸馏水、搅拌
沉淀未见减少
实验2
加入适量稀盐酸
沉淀全部溶解,没有气泡产生
[得出结论]由实验1可知,假设___不成立;由实验2可知,沉淀中不含___。
假设三__________(填“成立”或“可能成立”或“不成立”)。
[实验反思]实验后同学们请教老师得知,灰白色沉淀的主要成分是碱式氯化镁,碱式氯化镁受热易分解产生氯化氢气体。于是小芳再取少量灰白色沉淀于试管中加热,并将蘸有紫色石蕊溶液的滤纸条悬于试管口,预期的实验现象是__________________________
【附加】
(3)为探究镁与稀盐酸反应生成碱式氯化镁的条件.该小组同学进行了如下实验:在小烧杯中加入一定量的盐酸和去除氧化膜的镁带,观察实验现象,并测量溶液pH的变化。结果见下表:
时间/min
0
2
4
8
12
16
20
24
溶液pH
2.0
5.3
7.0
8.6
9.3
9.8
10.0
10.0
实验现象
-
镁带溶解较快,产生大量气泡,无沉淀生成
镁带缓慢溶解,产生气泡速率减慢,溶液变浑浊,烧杯底部有灰白色沉淀
根据表中信息回答下列问题:
①请描述溶液pH变化的规律并解释原因:____________________。
②请对生成碱式氯化镁的条件提出猜想,并设计实验证明猜想:____________________。
【答案】(1)强 Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
(2)一 镁粉 可能成立 滤纸条变红
(3)①溶液pH逐渐增大,最后呈碱性;反应前期pH变化较快,反应后期pH变化较慢,最后pH不变。因为前期盐酸浓度较大,反应较快,随着反应的进行盐酸逐渐被消耗,但镁在溶液中继续缓慢反应,生成碱性物质,最后反应完成
②猜想:金属镁过量。设计实验:取两只烧杯,各加入等量的稀盐酸,分别加入少量和过量去除氧化膜的镁带,观察现象,如果前者无沉淀而后者有沉淀,证明猜想成立(合理即可)
【解析】(1)铝的金属活动性比铜强,镁与稀盐酸反应会生成氯化镁和氢气,反应的化学方程式为Mg+2HCl=MgCl2+H2↑。(2)【得出结论】由氯化镁易溶于水和实验1中的现象可知灰白色沉淀中不含氯化镁,即假设一不成立;由于镁与稀盐酸反应会有氢气产生,因此由实验2可知沉淀中不含镁粉,即假设二不成立,因此假设三可能成立。【实验反思】由于灰白色沉淀的主要成分是碱式氯化镁,碱式氯化镁受热易分解产生氯化氢气体,氯化氢气体溶于水会形成盐酸,从而使紫色石蕊溶液变红,因此预期的实验现象是滤纸条变红。(3)①由题给表格信息可知溶液的pH逐渐增大,最后溶液由酸性变为碱性,同时可以观察到反应前期溶液pH变化较快,反应后期溶液pH变化较慢,20 min后溶液pH不变。溶液pH产生这种变化的原因是由于盐酸显酸性,刚开始时溶液pH小于7,随着反应的进行,盐酸逐渐被消耗,当盐酸恰好被消耗完时,溶液pH等于7,由题给资料信息可知,当盐酸反应完后,镁在溶液中继续与水反应,生成碱性物质,使得溶液显碱性,最后反应结束。②金属镁过量是生成碱式氯化镁的条件,设计实验时要注意控制变量。
6.(2018·安徽) 废旧电路板中主要含有塑料、铜和锡(Sn)等,为实现对其中锡的绿色回收,某工艺流程如下。
已知:Sn+SnCl4=2SnCl2。
(1)SnCl4中锡元素的化合价是_____________________。
(2)铜的金属活动性比锡的________(填“强”或“弱”),固体A中一定含有的金属元素是_______。
(3)写出步骤②发生反应的化学方程式:________________________________________。
(4)相比于直接焚烧废旧电路板回收金属,该工艺主要优点是__________________(回答一点即可)。
【答案】(1)+4
(2)弱 Cu
(3)2SnCl2Sn+SnCl4
(4)避免焚烧塑料产生污染,更加环保(或其他合理答案)
【解析】(1)SnCl4中Cl的化合价为-1,根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为零,可知SnCl4中Sn的化合价为+4。(2)在金属活动性顺序表中铜排在锡之后,因此铜的金属活动性比锡弱,由于存在反应:Sn+SnCl42SnCl2,因此向含铜、锡等的金属粉中加入SnCl4溶液后,锡参与反应,而铜的金属活动性比锡弱,铜不能与SnCl4反应,所以固体A中一定含有铜,即一定含有铜元素。(3)步骤②是电解SnCl2溶液得到Sn和SnCl4,反应的化学方程式为2SnCl2Sn+SnCl4。
7.(2016·安徽)2015年11月,我国首架大型客机C919(如下图)正式下线,实现了我国航空领域的新突破。回答下列问题:
(1)图中标示的材料中,含有金属元素的是 (写出一种即可);属于有机合成材料的是 。
(2)飞机大量使用合金材料,原因是 。
(3)铝的金属活动性比铁的 (填“强”或“弱”)。空气中,铝比铁具有更好的抗腐蚀性,原因是 (结合化学方程式解释)。
【答案】(1)铝锂合金或钛合金 橡胶
(2)合金具有更高的强度、硬度和更好的抗腐蚀性
(3)强 4Al + 3O2 ==2Al2O3,铝表面生成一层致密的氧化铝薄膜,阻止铝进一步氧化
【解析】(1)题图中标示的材料中,含有的金属元素有铝、锂和钛;飞机上所用的橡胶属于有机合成材料。
(2)飞机大量使用合金材料的原因是合金具有更高的强度、硬度和更好的抗腐蚀性。(3)依据金属活动性顺序可知,铝的金属活动性比铁强;铝能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜(4Al+3O22Al2O3),从而阻止了铝进一步被氧化,故铝比铁具有更好的抗腐蚀性。
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