4-2 常见金属单质及其化合物 同步作业 《化学（加工制造类）》同步教学 高教版

主题四 常见无机物及其应用 第二节 常见金属单质及其化合物 同步作业 一、基础题（共70分） （一）选择题（每题3分，共33分） 1. 下列金属单质中，常温下能与稀盐酸反应生成氢气的是（ ） A. Cu B. Ag C. Fe D. Au 2. 下列物质中，属于碱性氧化物的是（ ） A. Al₂O₃ B. Fe₂O₃ C. CO₂ D. Na₂O₂ 3. 加工制造中，用于电镀铜的电解质溶液是（ ） A. CuSO₄溶液 B. NaCl溶液 C. H₂SO₄溶液 D. NaOH溶液 4. 下列关于铁的化合物的说法，错误的是（ ） A. FeO是黑色固体 B. Fe₂O₃是红棕色固体 C. Fe(OH)₃是白色沉淀 D. FeCl₃溶液呈黄色 5. 常温下，铝制品具有良好抗腐蚀性的原因是（ ） A. 铝不活泼 B. 铝与氧气反应生成致密氧化膜 C. 铝不与酸反应 D. 铝不与水反应 6. 下列反应中，属于置换反应的是（ ） A. Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu B. 2FeCl₂ + Cl₂ = 2FeCl₃ C. Fe₂O₃ + 3CO △ 2Fe + 3CO₂ D. CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O 7. 加工制造中，用于焊接钢轨的反应原理是利用铝热反应，该反应的反应物是（ ） A. Al和Fe₂O₃ B. Al和CuO C. Al和MgO D. Al和ZnO 8. 下列物质中，不能与NaOH溶液反应的是（ ） A. Al B. Al₂O₃ C. Fe D. Al(OH)₃ 9. 实验室检验Fe³⁺的常用试剂是（ ） A. 稀盐酸 B. KSCN溶液 C. 酚酞溶液 D. 石蕊溶液 10. 加工制造中，用于制造电线电缆的金属单质是（ ） A. Fe B. Al C. Cu D. Zn 11. 下列关于铜及其化合物的说法，正确的是（ ） A. 铜是紫红色金属 B. 铜不与氧气反应 C. CuO是绿色固体 D. Cu(OH)₂能溶于水 （二）填空题（每空2分，共28分） 1. 常见的金属单质有______、______、______等，它们大多具有金属光泽、良好的导电性、导热性和延展性。 2. 铁在氧气中燃烧的化学方程式为______，生成的______（填化学式）是黑色固体；铁与稀硫酸反应的离子方程式为______，生成______色的FeSO₄溶液。 3. 氧化铝（Al₂O₃）是______性氧化物，既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，分别写出对应的离子方程式：______、______。 4. 加工制造中，金属化合物的应用广泛，如______（Fe₂O₃）用于制造红色颜料，（CuSO₄）用于电镀铜，（Al₂O₃）用于制造耐高温陶瓷。 5. 氢氧化亚铁（Fe(OH)₂）是______色沉淀，在空气中易被氧化，生成______色的Fe(OH)₃，反应的化学方程式为______。 6. 锌与硫酸铜溶液反应的化学方程式为______，该反应可用于验证金属活动性顺序，说明______的金属活动性强于______。 （三）判断题（每题1分，共9分，对的打“√”，错的打“×”） 1. 所有金属都能与稀盐酸反应生成氢气。（ ） 2. 铁在潮湿的空气中易生锈，铁锈的主要成分是Fe₃O₄。（ ） 3. 铝热反应是放热反应，可用于焊接金属和冶炼高熔点金属。（ ） 4. 硫酸铜溶液呈蓝色，可用于检验水分。（ ） 5. 加工制造中，黄铜（铜锌合金）的硬度比纯铜大，可用于制造机械零件。（ ） 6. Fe(OH)₃能与盐酸反应，生成FeCl₂和水。（ ） 7. 金属活动性顺序中，排在前面的金属一定能置换出后面金属的盐溶液中的金属。（ ） 8. 氧化铜是黑色固体，与氢气反应生成铜和水，体现了氢气的还原性。（ ） 9. 工业上用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝，因为氧化铝的熔点高。（ ） 二、提升题（共30分） 简答题（每题10分，共30分） 1. 结合常见金属单质及其化合物知识及加工制造专业分析：① 工业上电镀铜时，阴极和阳极的电极反应分别是什么？写出离子方程式；② 电镀液中Cu²⁺浓度过低会对镀层质量产生什么影响？如何补充Cu²⁺？③ 若电镀液中混入了Fe³⁺杂质，如何去除？写出相关离子方程式及原理；④ 电镀后的废水中含有Cu²⁺，如何处理达标排放？写出化学方程式。 2. 某加工制造企业用铁制品进行机械加工，产生的废铁屑可回收利用制备FeCl₃溶液。① 写出用废铁屑制备FeCl₃的两步反应的化学方程式（第一步生成FeCl₂，第二步氧化为FeCl₃）；② 若第一步反应中盐酸过量，对第二步氧化反应是否有影响？说明原因；③ 如何检验FeCl₃溶液的制备是否成功？写出具体操作步骤及现象；④ 若FeCl₃溶液用于蚀刻印刷电路板（Cu与FeCl₃反应），写出离子方程式及蚀刻原理。 3. 结合加工制造专业回答：① 常见金属化合物在金属表面处理（如磷化、钝化）中有何应用？举例说明（如用硫酸亚铁进行磷化）；② 工业上如何利用金属单质及其化合物制备合金材料？举例说明（如制备铝合金）；③ 设计一个实验，鉴别铁粉、铝粉和铜粉三种黑色固体，写出实验原理、主要步骤、预期现象和结论，并解释该实验在加工制造中原料筛选的意义。   参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. C 2. B 3. A 4. C 5. B 6. A 7. A 8. C 9. B 10. C 11. A （二）填空题 1. 铁（Fe）；铝（Al）；铜（Cu）（合理即可） 2. 3Fe + 2O₂ 点燃 Fe₃O₄；Fe₃O₄；Fe + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂↑；浅绿 3. 两；Al₂O₃ + 6H⁺ = 2Al³⁺ + 3H₂O；Al₂O₃ + 2OH⁻ = 2AlO₂⁻ + H₂O 4. 氧化铁；硫酸铜；氧化铝（合理即可） 5. 白；红褐；4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃ 6. Zn + CuSO₄ = ZnSO₄ + Cu；Zn；Cu （三）判断题 1. × 2. × 3. √ 4. √ 5. √ 6. × 7. × 8. √ 9. √ 二、提升题 简答题 1. ① 电镀铜的电极反应：a. 阴极（还原反应）：Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu；b. 阳极（氧化反应）：若用纯铜作阳极，Cu - 2e⁻ = Cu²⁺；若用惰性电极（如石墨），需定期补充Cu²⁺。② Cu²⁺浓度过低的影响及补充方法：a. 影响：镀层变薄、不均匀，出现针孔或条纹，附着力下降；b. 补充方法：向电镀液中加入适量的硫酸铜晶体（CuSO₄·5H₂O），搅拌溶解，维持Cu²⁺浓度稳定。③ Fe³⁺杂质的去除及原理：a. 方法：向电镀液中加入适量的氧化铜（CuO）或氢氧化铜（Cu(OH)₂），调节pH至3-4；b. 离子方程式：Fe³⁺ + 3H₂O ⇌ Fe(OH)₃↓ + 3H⁺，CuO + 2H⁺ = Cu²⁺ + H₂O；c. 原理：CuO消耗H⁺，促进Fe³⁺水解生成Fe(OH)₃沉淀，过滤去除，且不引入新杂质。④ 废水处理的化学方程式：向废水中加入适量的氢氧化钠溶液，生成Cu(OH)₂沉淀，过滤后废水达标排放；化学方程式：CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄。 2. ① 制备FeCl₃的两步反应：a. 第一步（生成FeCl₂）：Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂↑；b. 第二步（氧化为FeCl₃）：2FeCl₂ + Cl₂ = 2FeCl₃（或用H₂O₂氧化：2FeCl₂ + H₂O₂ + 2HCl = 2FeCl₃ + 2H₂O）。② 盐酸过量的影响：无负面影响；原因：盐酸过量可抑制Fe²⁺和Fe³⁺的水解，避免生成Fe(OH)₂或Fe(OH)₃沉淀，且不影响Cl₂或H₂O₂的氧化效果。③ FeCl₃溶液的检验方法：a. 操作步骤：取少量制备的溶液于试管中，滴加2-3滴KSCN溶液；b. 现象：若溶液变为血红色，证明制备成功，含有Fe³⁺。④ 蚀刻印刷电路板的离子方程式及原理：a. 离子方程式：2Fe³⁺ + Cu = 2Fe²⁺ + Cu²⁺；b. 原理：Fe³⁺具有强氧化性，能将Cu氧化为Cu²⁺，溶解铜箔，实现电路板的蚀刻，控制反应时间可得到精准的电路图案。 3. ① 金属化合物在金属表面处理的应用：以钢铁磷化处理为例，常用硫酸亚铁（FeSO₄）和磷酸（H₃PO₄）配制磷化液；a. 应用原理：Fe²⁺与PO₄³⁻反应生成Fe₃(PO₄)₂磷化膜，均匀覆盖在钢铁表面，增强耐腐蚀性和涂装附着力；b. 反应方程式：3FeSO₄ + 2H₃PO₄ = Fe₃(PO₄)₂↓ + 3H₂SO₄；c. 操作要点：控制磷化液pH为2-3，温度50-60℃，磷化时间10-15分钟。② 金属合金的制备实例：工业上制备铝合金（如6061铝合金，含Al、Mg、Si等）；a. 制备原理：将纯度99.7%以上的铝锭与镁锭、硅粉等按比例投入熔炉中，加热至700-750℃熔化，搅拌均匀，去除杂质后铸造为铝锭，再经轧制、挤压等加工为成品；b. 合金优势：铝合金密度小、强度高、耐腐蚀，可用于航空航天、汽车制造、机械加工等领域。③ 鉴别三种黑色固体的实验设计：a. 实验原理：利用金属与酸、碱的反应差异鉴别，Al能与NaOH溶液反应生成H₂，Fe能与稀盐酸反应生成H₂，Cu不与两者反应；b. 所需仪器：试管、胶头滴管、稀盐酸、NaOH溶液；c. 操作步骤：i. 取三支试管，分别加入少量三种黑色固体，编号为A、B、C；ii. 向三支试管中分别加入适量稀盐酸，有气泡产生的是Fe和Al（试管A、B），无气泡产生的是Cu（结论：C为铜粉）；iii. 向有气泡产生的两支试管中，分别滴加过量NaOH溶液，气泡继续产生且固体逐渐溶解的是Al（结论：A为铝粉），气泡消失且固体不溶解的是Fe（结论：B为铁粉）；iv. 反应方程式：Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂↑、2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑、2Al + 2NaOH + 2H₂O = 2NaAlO₂ + 3H₂↑；d. 注意事项：NaOH溶液需过量，确保Al完全溶解；实验时注意收集气体，避免氢气泄漏；e. 原料筛选意义：加工制造中，不同金属的用途不同（如Fe用于制造机械零件、Al用于制造轻质构件、Cu用于制造导电材料），通过鉴别可避免原料混用，确保产品性能，如误将Al粉当作Fe粉用于磁性部件制造，会导致产品磁性不达标。 学科网（北京）股份有限公司 $