第07讲 金属及其性质2026-2027学年初中科学浙教版中考一轮复习讲义

该初中科学讲义聚焦“金属及其性质”中考核心模块，涵盖金属材料、化学性质、冶炼、资源保护等6大知识点及8类典型题型，通过“知识点通关-考点演练-过关验收”三阶架构构建知识网络，结合考点梳理、方法指导与真题训练，助力学生突破金属活动性顺序应用、锈蚀条件探究等难点。 亮点在于融合科学思维与探究实践，如设计“两金夹一盐”实验验证金属活动性，通过定量分析金属与酸反应的氢气质量培养推理能力。设置典例精讲与变式训练，配合分层过关验收，确保高效突破考点，提升学生科学观念与问题解决能力，为教师提供系统复习方案。

第07讲 金属及其性质 内 容 导 航 知识点1 金属材料 知识点2 金属的化学性质 知识点3 金属的冶炼 知识点4 金属资源保护与利用 知识点5 金属活动性顺序的探究与应用 知识点6 金属的腐蚀与防护综合探究 题型1 金属的物理性质及用途 题型2 合金与合金的性质 题型3 金属的化学性质 题型4 金属活动性顺序及其应用 题型5 常见金属的特性及其应用 题型6 常见的金属矿物及金属的冶炼 题型7 金属锈蚀的条件及其防护 题型8 置换反应及其应用 知 识 点 通 关 知识点1 金属材料 1.金属的物理性质 （1）金属材料包括： 纯金属和合金 。日常生活中使用的金属材料大多数是 合金 。 （2）物理共性 颜色：大多数金属的颜色为 银白色 ，但金（Au）呈 金黄 色，铜（Cu）为 紫红 色。 状态：除汞（俗称水银）外，所有金属在室温下都是 固体 。 有金属光泽，密度较大，熔点较高。 大多数金属具有优良的 导电性 、 导热性 、 延展性 。 （3）某些金属特性（金属之最） 地壳中含量最高的金属元素是 铝 ；人体中含量最高的金属元素 钙 ；目前世界年产量最高的金属是 铁 ；导电、导热性最好的金属是 银 ；熔点最高的金属是 钨 等。 2.金属的性质与用途 决定物质用途的影响因素：主要因素：物质的 性质 。其他因素：价格、资源，废料是否 易于回收 和对环境的影响，以及是否美观、使用是否 便利 等。 物质的性质决定物质的用途，而物质的用途又反映出物质的性质。 3.合金的性质 （1）概念：把一种 金属 跟其他一种或几种 金属 （或 非金属 ）一起 熔合 而成的具有 金属特性 的物质，就称为合金。 理解：合金具有金属共性；合金至少含有一种金属，可能含非金属；合金是混合物； 合金中各种成分保持各自原有的化学性质； 合金为高温“熔合”而成不是简单地“混合”；合金的形成过程是物理变化。 （2）合金的性能 合金和组成其的纯金属相比较，硬度、强度一般更 大 ； 合金的熔点 低于 组成它们的成分金属； 合金的抗腐蚀性比纯金属更 好 。 （3）常见合金 合金 铁合金 铜合金 焊锡 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 钛和其他金属 钛、镍 2%～4.3% 0.03%～2% 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 知识点2 金属的化学性质 1.金属与氧气的反应 金属 反应条件 反应现象 化学方程式 镁 常温下就能与氧气反应 常温下表面形成氧化膜 2Mg+O2=2MgO 铝 常温下表面形成 致密的 氧化膜 4Al+3O2=2Al2O3 铁 常温下几乎不与氧气反应，但在高温时能与氧气反应 铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成 黑色 固体 3Fe+2O2Fe3O4 铜 红色的铜片加热后_变黑_ 2Cu+O22CuO 金 “真金不怕火炼”说明 即使在高温时金也不与氧气反应 。 结论 通过金属与氧气 能否反应 及反应的 难易程度 判断金属的活动性： 镁、铝＞铁、铜＞金。 2.金属与酸的反应 （1）金属（金属活动性在氢之前）+ 酸 → 盐 + 氢气 金属 实验现象 化学方程式 注意 镁 银白色固体逐渐溶解，有大量气泡快速冒出 Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑ 实验前金属丝要打磨光亮，除去表面氧化膜。 铝 银白色固体逐渐溶解，气泡冒出速率稍慢 2Al+6HCl = 2AlCl3+3H2↑ 2Al+3H2SO4 = Al2(SO4)3+3H2↑ 锌 银白色固体逐渐溶解，气泡冒出更慢 Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑ Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑ 铁 银白色固体逐渐溶解，气泡冒出速率很慢，溶液由无色变为浅绿色 Fe+2HCl = FeCl2+H2↑ Fe+H2SO4 = FeSO4+H2↑ 铜 无现象 无 结论 通过金属与酸能否反应或与酸反应剧烈程度判断金属活动性： 铝＞镁>锌>铜 。 （2）金属和酸反应的质量关系（ Mg、Al、Zn、Fe ） 等量金属足量酸：产生氢气的量Al＞Mg＞Fe＞Zn 等量酸足量金属：产生氢气的量相同，消耗金属的量Zn＞Fe＞Mg＞Al 3.金属与盐溶液的反应 实验操作 现象 化学方程式 铁丝浸入硫酸铜溶液中 铁丝表面出现红色固体，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu （湿法炼铜） 铜丝浸入硝酸银溶液中 铜丝表面出现银白色固体，溶液由无色逐渐变为蓝色 Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag 结论 活动性 强 的金属能把活动性 弱 的金属从其盐溶液中置换出来。 金属活动性：Fe＞Cu＞Ag 4.金属活动性顺序 （1） （2）应用 ①金属的位置越靠前，金属活动性越 强 ； ②位于 氢（H）之前 的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢，生成 氢气 ； ③位于 前面 的金属能把位于 后面 的金属从其盐溶液中置换出来 （K、Ca、Na除外，它们过于活泼先和水反应） 实质：金属活动性顺序表在某种意义上也表示了金属 得失电子 能力的强弱。 【易错易混】 当有多个置换反应都能发生时，在活动性顺序中金属之间间隔远的，反应先发生。一个置换反应结束后，另一个置换反应才会发生。如：在FeSO4和CuSO4的混合溶液中加入锌粒，锌先和CuSO4反应，反应完毕后，若锌有剩余，才和FeSO4反应。 （3）探究金属活动性顺序实验 方法 实验设计 判断逻辑 两盐夹一金 将活动性居中的金属单质，分别放入其他两种金属盐溶液中 能置换则金属活动性更强 两金夹一盐 将活动性最强和最弱的金属单质，分别放入活动性居中的金属盐溶液中 能置换则金属活动性更强 分级与酸反应法 ①先用与酸反应初步分组，观察是否反应及剧烈程度。 ②再用盐溶液法精细比较：对不能与酸反应的金属，用盐溶液法确定其强弱顺序。 ①若能反应，则排在H前；不反应则排在H后。 ②在H前的金属中，反应更剧烈的活动性更强。 ③对H后的金属，用盐溶液法比较。 知识点3 金属的冶炼 1.金属的冶炼原理 （1）金属的存在：在自然界中，仅有少数金属是以游离态（即单质）的形式存在的，如金、银等以单质形式存在。而大多数金属是以化合态的形式存在的，如赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）等。 （2）金属的冶炼原理：金属冶炼就是要把金属从化合态变成游离态。 （3）常见的金属冶炼方法 让C、CO、H2与金属氧化物在高温下反应，夺取金属氧化物中的氧，从而得到金属单质。 C、CO、H2具有还原性，做还原剂，能夺取金属氧化物中的氧元素生成金属单质。 2.金属冶炼实验 实验 氢气还原氧化铜 一氧化碳还原氧化铁 原理 H2+CuOCu+H2O 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 装置 步骤 检（检验氢气的纯度）→通（通气体）→点（点燃酒精灯）→熄（熄灭酒精灯）→冷（继续通气体，直到试管完全冷却） 现象 黑色固体逐渐变为红色，试管口出现水珠 红棕色固体逐渐变为黑色，产生的气体使澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧并产生淡蓝色火焰。 注意事项 ①实验之前先通气体后加热： 排出试管内的空气，避免空气与H2/CO混合加热时发生爆炸 ； ②实验结束时先熄灭酒精灯，继续通气体直至装置冷却： 防止生成的铜/铁在高温时被空气再次氧化 。 简记：“气体早出晚归，酒精灯迟到早退” ①试管口应略 向下 倾斜：避免反应中生成的水倒流入试管底部引起试管炸裂； ②CuO要铺在试管底部： 增大受热面积 ； ③导管插到试管 底 部的氧化铜 上 方：避免氧化铜粉末堵塞导管/把试管里的空气赶尽，避免加热时发生危险； ①尾气处理：用酒精灯点燃，使CO变成无毒的CO2；在导管末端系一个气球或用排水法将尾气收集起来。 ②酒精喷灯的作用：提供 高温条件 ，如果改用酒精灯，需加金属网罩，可以 集中火焰，提高温度 。 3.工业炼铁 （1）原料： 铁矿石（赤铁矿或磁铁矿）、焦炭、石灰石、空气 。 （2）反应原理： C+O2CO2、CO2+C2CO、3CO+Fe2O32Fe+3CO2 。 （3）焦炭的作用：① 提供热量 ； ② 生成CO（CO气体具有流动性，与铁矿石接触更充分） 。 石灰石作用：将矿石中的二氧化硅（SiO2）转变为炉渣（CaSiO3）。 注意：工业生产中炼出的铁含碳，产物是 生铁 。 （4）物质的纯度= 知识点4 金属资源保护与利用 1.金属锈蚀 （1）金属的锈蚀 ①铁生锈条件：铁与 氧气、水 共同接触时容易生锈，铁锈主要成分 Fe2O3 ； ②铜生锈条件：与 O2、CO2、H2O 共同接触，铜锈也叫铜绿，主要成分 Cu2(OH)2CO3 。 （2）铁生锈的其他影响因素：铁的锈蚀与铁内部的结构有关，环境中的某些物质（如酸、盐溶液等）会加快铁的锈蚀。 （3）铁锈特点：颜色为红棕色，结构 疏松多孔 ，不能阻止里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品表面的锈若不及时除去，铁制品会被全部锈蚀。 铝的特点：铝与氧气反应生成 致密的氧化铝薄膜 ，从而阻止铝进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性能。使用铝盆不要盛装酸性物质也不要用钢丝球擦。 2.探究铁生锈的条件实验 实验图 编号 实验条件 实验现象 实验结论 A 铁钉+空气+蒸馏水 铁钉生锈，水面附近锈蚀最严重 铁钉同时与空气和水接触，满足生锈条件 B 铁钉+蒸馏水 铁钉没有生锈 C 铁钉+空气 铁钉没有生锈 注意 ①煮沸蒸馏水： 目的是驱赶溶解在水中的空气（氧气） ； ②植物油作用： 隔绝空气中的氧气 ； ③干燥剂作用： 吸收试管内空气中的水分，创造干燥环境 。 3.金属防锈的常用方法 （1）原理：隔绝氧气和水蒸气 （2）方法：保持洁净与干燥；刷油漆、涂机油、电镀等；改变金属内部结构，如制成不锈钢等。 4.金属的污染和回收利用 污染来源 主要危害 回收利用意义 金属资源保护 ① 日常生活废弃的金属垃圾 ② 大量工业废弃的金属垃圾 ③ 工厂排出的含重金属的污水 ①浪费资源 ②破坏土壤，铝等金属在自然界中不会自行分解， ③重金属污染，污染土壤和地下水源，并通过食物链最终危害人体健康 ④具体危害：铅会伤害脑细胞，汞破坏神经系统，镉在肾脏积蓄引发病变 ①节约资源 ②减少污染 ③节约能源（回收利用废旧金属的能耗通常低于从矿石中冶炼新金属） ①防止金属腐蚀：这是保护金属资源最有效的方法之一 ②回收利用废旧金属 ③有计划、合理地开采矿物：严禁无计划地乱采滥挖 ④寻找金属的代用品 知识点5 金属活动性顺序的探究与应用 1. 核心方法梳理 金属活动性顺序是判断金属化学性质的重要依据。其核心应用可归纳为“两点一线”： 与酸反应：排在氢前面的金属能置换出酸中的氢，且位置越靠前，反应通常越剧烈。 与盐溶液反应：活动性强的金属能把活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来（钾、钙、钠等极活泼金属除外，它们会先与水剧烈反应）。 实验设计：验证三种金属的活动性顺序，常用“两边金属中间盐”或“中间金属两边盐”的思路。 2. 思维进阶：定量分析与误差判断 中考不仅考查“能否反应”，还常通过测量生成氢气的质量或反应前后溶液的质量差进行定量计算，并分析实验误差。 知识点6 金属的腐蚀与防护综合探究 本模块整合金属（尤其是铁）生锈的条件、防锈原理及其应用，引导学生从化学视角分析工程、生活问题，体现STSE理念。 1. 核心知识网络 金属腐蚀的本质是金属与周围环境（O₂、H₂O等）发生化学反应。以铁为例： 核心内容 关键点 生锈条件​ 铁与氧气、水同时接触。缺一不可。 防锈原理​ 破坏生锈条件：隔绝空气（或O₂）​ 和/或隔绝水。 常见方法 1. 物理方法：涂油、刷漆、电镀、制成合金。 2. 化学方法：铁表面形成致密氧化膜（如铝）、电化学保护法。 2. 思维进阶：多因素控制与原理应用 解决生锈与防护问题，需建立“条件-原理-方法-应用”的关联。在复杂情境中，能识别并应用最核心的化学原理。 考 点 演 练 题型1 金属的物理性质及用途 【典例1】景区用于垃圾清运和货物搬运的机械狗，其电机在运行时会产生大量热量，工程师在设计时安装了某款金属散热片，主要是利用其具有良好的（　　） A．导热性 B．导电性 C．延展性 D．抗腐蚀性 【答案】A 【解答】解：A.电机运行产生大量热量，散热片的作用是将热量快速传递出去，金属具有良好的导热性，能高效地将热量从电机传导到外界，从而实现散热，故A符合题意； B.导电性是指金属传导电流的能力，而散热片的功能是传递热量，与导电性无关，故B不符合题意； C.延展性是指金属可以被压成薄片或拉成细丝的性质，与散热片传递热量的功能没有关联，故C不符合题意； D.抗腐蚀性是指金属抵抗腐蚀的能力，散热片的核心需求是散热，并非抵抗腐蚀，因此该性质不是设计时的主要考虑因素，故D不符合题意； 故选：A。 【变式1】我国特高压输电技术已处于世界领先水平，但科研人员仍在输电线的材料、工艺等方面刻苦攻坚。下列科研项目是为了降低输电过程中能量损耗的是（　　） A．减小输电导线的密度 B．增加输电导线的导电性 C．增大输电导线的弹性 D．提高输电导线的耐腐性 【答案】B 【解答】解： A、密度只影响导线的质量、重量，和电阻大小、发热损耗无关，故A不符合题意； B、材料导电性越强，电阻就越小，电流通过时产生的热量越少，能有效降低输电能量损耗，故B符合题意； C、弹性描述的是材料受力形变的能力，与电阻、电能损耗没有关联，故C不符合题意； D、提高输电导线的耐腐性作用是延缓导线被腐蚀、延长使用寿命，无法减少输电时的能量损耗，故D不符合题意。 故选：B。 题型2 合金与合金的性质 【典例1】钛合金可用于制作眼镜架，主要是利用了钛合金以下哪个性质（　　） A．密度小 B．比热大 C．导电性强 D．导热性好 【答案】A 【解答】解：钛合金可用于制作眼镜架，主要是利用了钛合金的密度小。 故选：A。 【变式1】从夏商开始，我国古代劳动人民就开始对青铜有深入研究。《吕氏春秋》曾有这样的记录：“金柔锡柔，合两柔则刚”。后人研究发现，文中记载的“金”不是金，而是金属铜。古代铜与锡合金制品，就是青铜器。 （1）物质的性质包括物理性质和化学性质。“柔”和“刚”是物质的　 　 性质。 （2）古人误把铜当成金，是由于它们颜色相近。下面试剂中，能区分铜和金的是　　 。 A.稀硫酸 B.氢氧化钠溶液 C.氯化锌溶液 D.硝酸银溶液 （3）《考工记》记载了用不同铜锡质量比制成的各种青铜器，部分数据如表。 青铜器 斧子 戈戟 大刀 箭镞 铜镜 铜的质量 四份 三份 二份 三份 一份 锡的质量 一份 一份 一份 二份 一份 现今科学发现，当青铜器中锡的质量分数为17%～20%时，最为坚韧。上述青铜器中，最坚韧的是　 　 。 【答案】（1）物理； （2）D； （3）斧子。 【解答】解：（1）物质的性质包括物理性质和化学性质。“柔”和“刚”是物质的硬度，是物理性质。故答案为：物理； （2）A.铜和金在金属活动顺序中都排在氢后面，不能与稀硫酸反应，故不能区分铜和金； B.铜和金与氢氧化钠溶液都不反应，故无法区分铜和金； C.铜和金在金属活动顺序中都排在锌后面，不能与氯化锌溶液反应，故无法区分铜和金； D.铜和硝酸银溶液反应有银白色金属析出，金和硝酸银溶液不反应，故能区分铜和金； 故选：D； （3）现今科学发现，当青铜器中锡的质量分数为17%～20%时，最为坚韧。此时锡约占五分之一，即锡的质量一份，铜的质量四份，上述青铜器中，最坚韧的是斧子。故答案为：斧子。 题型3 金属的化学性质 【典例1】钠是一种活泼金属，常温下能与水剧烈反应，生成一种碱和一种可燃性气体。实验中，取绿豆大小的钠投入硫酸铜溶液中，充分反应后过滤，得到无色滤液和蓝色滤渣，未发现红色固体。下列有关说法错误的是（　　） A．生成的可燃性气体为氢气 B．充分反应后溶液的质量一定减少 C．滤液呈无色说明滤液中一定不存在CuSO4 D．生成蓝色滤渣的原理是2NaOH+CuSO4＝Na2SO4+Cu（OH）2↓ 【答案】B 【解答】解：A、由分析可知，钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，生成的可燃性气体为氢气，故选项说法正确。 B、由分析可知，钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，总反应的化学方程式为：2Na+2H2O+CuSO4＝Cu（OH）2↓+Na2SO4+H2↑，每46份质量的钠参与反应，进入溶液的质量为46份，析出的氢氧化铜和逸出氢气的质量为98份+2份＝100份，此时溶液质量减少100份﹣46份＝54份，但是如果钠过量，与硫酸铜反应后进入溶液的质量还大于54份，此时溶液的质量增大，故选项说法错误。 C、硫酸铜溶液呈蓝色，滤液呈无色说明滤液中一定不存在CuSO4，故选项说法正确。 D、由分析可知，生成蓝色滤渣的原理是2NaOH+CuSO4＝Na2SO4+Cu（OH）2↓，故选项说法正确。 故选：B。 【变式1】如图装置中，甲、乙两瓶分别装入等质量的铁粉与锌粉，并均加入足量的同浓度稀硫酸。反应时，导管中点P处红色液柱的移动情况是（　　） A．先向左移动，最后停在P右侧 B．先向左移动，最后停在P位置 C．先向右移动，最后停在P位置 D．先向右移动，最后停在P左侧 【答案】A 【解答】解：装置中，甲、乙两瓶分别装入等质量的铁粉与锌粉，并均加入足量的同浓度稀硫酸，锌、铁均能与稀硫酸反应，锌的金属活动性比铁强，锌粉和稀硫酸反应的速率快，单位时间内生成氢气的质量多，乙瓶内压强大，则导管中点P处红色液柱先向左移动；后稀硫酸足量，金属完全反应，由于生成物中铁、锌的化合价均为+2价，产生氢气的质量与金属的相对原子质量成反比，铁的相对原子质量比锌的小，最终铁和稀硫酸反应生成的氢气的质量多，即最终甲瓶中生成氢气的质量多，压强大，最后停在P右侧。 故选：A。 题型4 金属活动性顺序及其应用 【典例1】将铁粉和稀硫酸先后加入一定量的硫酸铜溶液中，搅拌使之充分反应，过程中加入物质的质量与烧杯中剩余固体的质量关系如图所示，下列说法不正确的是（　　） A．m＝3.2 B．a、c点对应的溶液中FeSO4的质量比为1：2 C．bc段可观察到有气泡产生 D．d点溶液为无色，溶液的pH＜7 【答案】D 【解答】解：A、据图可知，铁与硫酸铜反应，消耗2.8g铁生成mg铜，根据化学方程式： Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4 56        64 2.8g      m 可得m＝3.2g。A正确，不符合题意； B、据图可知，铁与硫酸铜反应，消耗2.8g铁生成FeSO4的质量为x，根据化学方程式 Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4 56        152 2.8g       x 可得x＝7.6g； 所以，a点对应的溶液中FeSO4的质量＝7.6g； 据图可知，bc段是铁与稀硫酸反应，消耗（6g﹣m）＝（6g﹣3.2g）＝2.8g铁生成FeSO4的质量为y。根据化学方程式 Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4 56        152 2.8g       y 可得y＝7.6g。 所以c点对应的溶液中FeSO4的质量＝7.6g+7.6g＝15.2g。即a、c点对应的溶液中FeSO4的质量比＝7.6g：15.2g＝1：2。B正确，不符合题意；； C、据图可知，bc段是铁与稀硫酸反应，生成硫酸亚铁和氢气，所以bc段可观察到有气泡产生。C正确，不符合题意；； D、据图可知，d点溶液为生成的硫酸亚铁（浅绿色）和剩余的稀硫酸。所以d点溶液为浅绿色，溶液的pH＜7。D不正确，符合题意； 故选：D。 【变式1】如图甲所示，某同学向盛有硝酸银和硝酸铜混合溶液的烧杯中加入一定质量的铁粉，充分反应后烧杯内剩余固体的质量如图乙所示。则下列推断正确的是（　　） A．反应后的溶液中有硝酸铜剩余 B．反应后的溶液中有硝酸银剩余 C．原溶液中硝酸银的质量等于硝酸铜的质量 D．原溶液中硝酸银的质量小于硝酸铜的质量 【答案】D 【解答】解：A、金属活动性顺序为Fe＞Cu＞Ag，往盛有硝酸银和硝酸铜混合溶液的烧杯中加入一定质量的铁粉，铁优先与AgNO3反应生成硝酸亚铁和银，AgNO3反应完，若还有铁粉，铁才能与Cu（NO3）2反应生成硝酸亚铁和铜。由充分反应后烧杯内剩余固体的质量图可知，剩余固体为银、铜、铁，反应后的溶液中不可能有硝酸铜剩余，故选项说法错误。 B、由充分反应后烧杯内剩余固体的质量图可知，剩余固体为银、铜、铁，反应后的溶液中不可能有硝酸银剩余，故选项说法错误。 C、由充分反应后烧杯内剩余固体的质量图可知，生成银和铜的质量相等；由Fe+2AgNO3═Fe（NO3）2+2Ag可知，每340份质量的硝酸银可置换出216份质量的银；由Fe+Cu（NO3）2═Fe（NO3）2+Cu可知，每188份质量的硝酸铜可置换出64份质量的铜，生成银和铜的质量相等，则原溶液中硝酸银的质量小于硝酸铜的质量，故选项说法错误。 D、每340份质量的硝酸银可置换出216份质量的银，每188份质量的硝酸铜可置换出64份质量的铜，生成银和铜的质量相等，则原溶液中硝酸银的质量小于硝酸铜的质量，故选项说法正确。 故选：D。 题型5 常见金属的特性及其应用 【典例1】小科为比较Fe、Cu两种金属的活动性顺序，进行了如图所示的实验。在等量的铁粉和铜粉中加入过量的稀硫酸溶液，充分反应。下列分析正确的是（　　） A．反应过程中，乙试管溶液的颜色变蓝色 B．反应过程中，甲试管溶液质量保持不变 C．反应结束后，甲试管中的固体还有剩余 D．实验说明Fe的活动性比Cu的活动性强 【答案】D 【解答】解：在金属活动性顺序中，铁排在氢之前，铜排在氢之后，铁能与稀硫酸发生置换反应，铜不能与稀硫酸发生反应，且实验中加入的稀硫酸为过量。 A.乙试管中铜粉与稀硫酸不发生反应，溶液始终为无色，不会变为蓝色，故A不正确； B.甲试管中铁与稀硫酸发生反应：Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑，每56份质量的铁参与反应，会生成2份质量的氢气，反应后溶液质量会增加，并非保持不变，故B不正确； C.实验中加入的稀硫酸过量，铁粉会完全反应，反应结束后甲试管中无固体剩余，故C不正确； D.甲试管中铁能与稀硫酸反应产生气体，乙试管中铜不能与稀硫酸反应，说明铁的金属活动性强于氢，铜的金属活动性弱于氢，可证明Fe的活动性比Cu的活动性强，故D正确。 故选：D。 【变式1】为了减少汽车油耗，科学家通过研发新型泡沫金属材料，来减轻汽车的自重。要实现减轻汽车自重的目的，泡沫金属材料应具有的性质是（　　） A．熔点低 B．密度小 C．硬度大 D．着火点高 【答案】B 【解答】解：为了减少汽车油耗，科学家通过研发新型泡沫金属材料，来减轻汽车的自重。要实现减轻汽车自重的目的，泡沫金属材料应具有的性质是密度小，质轻。 故选：B。 题型6 常见的金属矿物及金属的冶炼 【典例1】明代《天工开物》中记载的“炒钢法”，其主要过程如图表示。 （1）煤炭在炉内可夺取氧化铁中的氧，具有　　 　　 性。 （2）向方塘中撒入潮泥灰（主要成分是CaCO3）的主要作用是利用高温条件下，将生铁水中含有的SiO2杂质转变为炉渣（主要成分是CaSiO3）和一种氧化物，反应中各元素化合价都不变，请写出生成炉渣的化学反应方程式　　 　 　 。 （3）“炒钢”过程中，需反复搅拌翻炒方塘中的生铁水才能获得钢，反复搅拌的主要目的是　　 　 　 。 【答案】（1）还原。 （2）CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。 （3）使碳和氧气反应生成二氧化碳而除去。 【解答】解：（1）煤炭在高温炉内可夺取氧化铁中的氧，具有还原性。 故答案为：还原。 （2）高温条件下，碳酸钙和二氧化硅反应生成硅酸钙和二氧化碳，反应的化学反应方程式是CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。 故答案为：CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。 （3）“炒钢”过程中，需反复搅拌翻炒方塘中的生铁水才能获得钢，反复搅拌的主要目的是使碳和氧气反应生成二氧化碳而除去。 故答案为：使碳和氧气反应生成二氧化碳而除去。 【变式1】《天工开物》中记载了古代炼铁工艺：将铁矿石与煤炭加入熔炉中鼓入空气，使两者在高温下相互作用，生成的生铁水流入方塘中，反复搅拌形成熟铁。 （1）若铁矿石的主要成分是Fe2O3，铁元素的化合价为 　 　 。 （2）煤炭在高温熔炉内的作用是 　 　 （写出一点即可）。 （3）生铁水（含碳4%左右）流入方塘中反复搅拌形成熟铁（含碳1%左右），写出该过程中发生反应的化学方程式 　 。 【答案】（1）+3； （2）提供热量（或生成还原剂一氧化碳，答案不唯一）； （3）C+O2CO2。 【解答】解：（1）在Fe2O3中，氧元素的化合价为﹣2价。设铁元素的化合价为x，根据化合物中元素化合价代数和为零，则有2x+3×（﹣2）＝0，解得x＝+3，所以铁元素的化合价为+3价。 （2）煤炭在高温熔炉内的作用是提供热量（煤炭燃烧放热，为炼铁提供高温条件 ）；还可以生成还原剂（煤炭不完全燃烧、和二氧化碳反应生成一氧化碳，一氧化碳能还原铁矿石中的铁元素 ）。 （3）生铁水流入方塘中反复搅拌，碳与空气中的氧气反应生成二氧化碳，从而降低碳的含量，该过程中发生反应的化学方程式为C+O2CO2。 故答案为： （1）+3； （2）提供热量（或生成还原剂一氧化碳，答案不唯一）； （3）C+O2CO2。 题型7 金属锈蚀的条件及其防护 【典例1】一艘钢制轮船停在海面上（如图所示），则船身的三个位置发生锈蚀的顺序是（　　） A．a部位最先锈蚀 B．b部位最先锈蚀 C．c部位最先锈蚀 D．三部位同时锈蚀 【答案】B 【解答】解：铁在空气中锈蚀，实际上是铁与空气中的氧气、水共同作用的结果，一艘钢制轮船停在海面上，b部位的铁最易和氧气、水充分接触，船身的三个位置发生锈蚀的顺序是b部位最先锈蚀，其次是a部位最先锈蚀，再次是c部位。 故选：B。 【变式1】某同学用如图所示的四支试管探究铁钉生锈的条件，以下说法不正确的是（　　） A．甲、乙试管对照，可探究铁钉生锈是否需要氧气 B．乙、丙试管对照，可以得出铁钉生锈需要水 C．一段时间后，最有可能生锈的是甲中铁钉 D．丁试管的实验是多余的操作，可以去掉 【答案】B 【解答】解：A、甲中铁与水和氧气接触，铁生锈；乙是煮沸过的凉水，除去了水中溶解的氧气，有水、几乎无氧气，铁不生锈。甲、乙对照，探究生锈是否需要氧气，说法正确，故不符合题意。 B、乙试管中有水、几乎无氧气，不生锈；丙试管中有氧气、无水（干燥剂吸水），不生锈。不能对照得出铁生锈需要水的结论，说法错误，故符合题意。 C、甲中铁钉同时接触水和氧气，满足生锈条件，最容易生锈，说法正确，故不符合题意。 D、甲、乙、丙三组已经可以探究铁生锈的两个条件（水、氧气），丁中氮气环境铁钉不生锈，属于多余对照，可以去掉，说法正确，故不符合题意。 故选：B。 题型8 置换反应及其应用 【典例1】“中国芯”的核心材料是高纯度的单质硅，工业上制取粗硅的化学方程式为：SiO2+2CSi+2CO↑，下列说法正确的是（　　） A．硅元素在地壳中的含量最多 B．该反应的基本类型为置换反应 C．在此反应中硅元素的化合价不变 D．该反应体现了碳的可燃性 【答案】B 【解答】解：A、地壳含量较多的元素（前四种）按含量从高到低的排序为：氧、硅、铝、铁，硅元素在地壳中的含量比氧元素少，故选项说法错误。 B、该反应是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，故选项说法正确。 C、二氧化硅中硅元素的化合价为+4价，硅中硅元素的化合价为0，在此反应中硅元素的化合价降低了，故选项说法错误。 D、该反应中碳夺取了二氧化硅中的氧元素，体现了碳的还原性，一氧化碳是反应的生成物，故选项说法错误。 故选：B。 【变式1】铁路建设中对钢轨的缝隙进行焊接用到了化学反应Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe。该反应属于（　　） A．复分解反应 B．化合反应 C．置换反应 D．分解反应 【答案】C 【解答】解：A、复分解反应是两种化合物互相交换成分生成另外两种化合物的反应，该反应不是复分解反应；故选项错误； B、化合反应是有两种或两种以上的物质生成一种物质的化学反应，该反应不是化合反应；故选项错误； C、置换反应是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化学反应，Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe属于置换反应；故选项正确； D、分解反应是由一种物质生成两种或两种以上的物质的反应，该反应不是分解反应；故选项错误； 故选：C。 过 关 验 收 1．《天工开物》中记载了锡的冶炼方法：用木炭和锡砂（主要含SnO2）共同加热产生锡，最关键一步是“点铅勾锡”，即使锡较易熔化流出。如图所示为我国古代炼锡的过程，下列有关说法正确的是（　　） A．木炭和锡砂中的SnO2反应属于置换反应 B．木炭和锡砂中的SnO2反应是利用了碳的氧化性 C．混入少许铅使产物更易熔化是利用了合金熔点高 D．我国古代也曾用铜置换锡的方法进行湿法冶炼 【答案】A 【解答】解：A、木炭和锡砂中的SnO2反应生成锡和二氧化碳，该反应是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，属于置换反应，选项说法正确； B、木炭和锡砂中的SnO2反应中，碳夺去了SnO2中的氧元素，这是利用了碳的还原性，选项说法错误； C、混入少许铅使产物更易熔化是利用了合金熔点低，选项说法错误； D、铜不如锡活泼，因此不能用铜置换锡，选项说法错误。 故选：A。 2．烧杯中有叠放在一起的锌片和铁片（总质量为m），向其中逐渐加入一定浓 度的稀盐酸，刚开始观察到锌片不断溶解，实验测得剩余固体的质量与加入 稀盐酸的体积的关系如图所示。下列有关结论错误的是（　　） A．整个过程中发生的反应均为置换反应 B．加入V1稀盐酸后，剩余固体中不含锌 C．若V2＝2V1，则反应的锌和铁的质量比65：56 D．反应中产生氢气的质量一定大于 【答案】D 【解答】解：烧杯中盛有锌粉和铁粉的混合物mg，向其中逐渐加入一定浓度的稀盐酸，锌与稀盐酸先反应生成氯化锌和氢气，锌反应结束，然后铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气。 A、锌和盐酸反应生成氯化锌和氢气，铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，所以整个过程中发生反应均为置换反应，故A正确，故该选项不符合题意； B、加入V1mL稀盐酸时，由图像可知，锌反应结束，所以剩余固体中不含锌，故B正确，故该选项不符合题意； C、盐酸的密度相等，所以体积之比就是质量之比， Zn+2HCl＝H2↑+ZnCl2 65 73 m锌 V1ρ m锌V1ρ Fe+2HCl＝H2↑+FeCl2 56 73 m铁 （V2﹣V1）ρ m铁（V2﹣V1）ρ 若V2＝2V1，则锌、铁的质量比m锌：m铁＝65：56，C正确，故该选项不符合题意； D、假设mg全部是锌，则生成氢气质量为x。 Zn+2HCl＝H2↑+ZnCl2 65 2 mg x xgg 假设mg全部是铁，则生成氢气质量为y。 Fe+2HCl＝H2↑+FeCl2 56 2 mg y ygg 反应中产生氢气的质量一定小于g，故D错误，故该选项符合题意。 故选：D。 3．石墨烯是一层碳原子按一定结构排列形成的物质。科研团队发现，当两层石墨烯叠在一起，若彼此之间发生轻微偏移时，就会产生超导现象。 （1）石墨烯属于 　 （选填“金属”或“非金属”）。 （2）两层石墨烯叠在一起发生轻微偏移时，所体现的性质属于 　 　 （选填“物理”或“化学”）性质。 【答案】（1）非金属； （2）物理。 【解答】解：（1）石墨烯是碳单质，属于非金属，故答案为：非金属； （2）两层石墨烯叠在一起发生轻微偏移时，产生超导现象，该过程中并没有产生新物质，是物理变化，所体现的性质属于物理性质，故答案为物理。 4．为了减少汽车油耗，科研人员通过开发新型金属材料来减轻汽车的自重。要实现减轻汽车自重的目的，金属材料应具有的性质是（　　） A．熔点高 B．密度小 C．硬度大 D．导热性差 【答案】B 【解答】解：A.熔点高与减轻汽车自重并无直接关联，故A错误； B.密度小的金属材料，在相同体积下质量较小，能够实现减轻汽车自重的目的，故B正确； C.硬度大主要体现材料抵抗外力作用的能力，和减轻汽车自重关系不大，故C错误； D.导热性差与减轻汽车自重没有直接联系，故D错误； 故选：B。 5．嘉兴历史悠久，7000年前就有先民活动。嘉兴博物馆收藏的文物反映了各个历史时期的文化风貌。下列都是在本地发现的文物，其材质为金属的是（　　） A.新石器晚期玉璧 B.东汉晚期黄绿釉四系罐 C.明代云雷蟠鸠纹犀角杯 D.清末民初锡酒壶 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解答】解：A、新石器晚期玉璧是由玉石制成的，玉石是自然界中本来就有的，属于天然材料，故A不合题意； B、东汉晚期黄绿釉四系罐是一种陶瓷制品，属于无机非金属材料，故B不合题意； C、明代云雷蟠鸠纹犀角杯是由犀牛角制成的，犀牛角是自然界中本来就有的，属于天然材料，故A不合题意； D、清末民初锡酒壶是由金属锡制成的，锡属于金属材料，故D符合题意。 故选：D。 6．如图为U盘的外观和内部结构示意图，请据此回答以下问题： （1）图中含有的金属材料是 　 　 （填1种）。 （2）铜箔即很薄的铜片。将铜加工成铜箔是利用了铜有 　 　 这一物理性质。 （3）闪存芯片通常用99.99%以上纯度的Si单质做原料。工业上利用碳与SiO2反应得到粗硅，然后在粗硅中通入Cl2得到SiCl4，再将SiCl4与氢气在高温条件下反应得到高纯硅和一种化合物。据此可知，SiCl4与氢气在高温条件下反应的化学方程式为 　 　 。 【答案】（1）铜（答案不唯一）。 （2）延展性。 （3）SiCl4+2H2Si+4HCl。 【解答】解：（1）根据U盘的外观和内部结构示意图，U盘中含有的金属材料可以是铜或铝合金，故答案为：铜（答案不唯一）。 （2）将铜加工成铜箔是利用了铜的延展性。铜具有良好的延展性，可以被加工成非常薄的铜片，故答案为：延展性。 （3）工业上利用碳与SiO2反应得到粗硅，然后在粗硅中通入Cl2得到SiCl4，再将SiCl4与氢气在高温条件下反应得到高纯硅和一种化合物。SiCl4与氢气在高温条件下反应的化学方程式为：SiCl4+2H2Si+4HCl，故答案为：SiCl4+2H2Si+4HCl。 7．“金属保护一小步，资源节约一大步”，下列关于金属及金属材料防护的说法正确的是（　　） A．为了增加经济效益，应加大力度开采金属矿物资源 B．纯金属的抗腐蚀性比合金更好 C．在金属表面涂油、刷漆等可以防止金属生锈 D．废弃金属直接丢弃，无需回收利用 【答案】C 【解答】解：A.加大力度开采金属矿物资源，虽然短期内可能增加经济效益，但金属资源是有限的，过度开采会导致资源迅速枯竭，从长远看不利于可持续发展，所以不能单纯为了眼前利益加大开采，故A错误； B.合金往往是通过改变金属的组成和结构来获得更好的性能。一般情况下，合金的抗腐蚀性比纯金属更好，比如不锈钢比纯铁更耐腐蚀，故B错误； C.在金属表面涂油、刷漆等，能在金属表面形成一层保护膜，隔绝空气（氧气）和水，而金属生锈主要就是与空气中的氧气、水发生反应，所以这样可以防止金属生锈，故C正确； D.废弃金属回收利用非常重要，不仅能节约金属资源，还能减少冶炼金属时对环境的污染和能源的消耗，不能直接丢弃，故D错误； 故选：C。 8．目前世界上80%的原生铜是使用火法冶炼生产。以辉铜矿（主要成分为Cu2S）为原料，炼铜流程如图所示，下列有关叙述中错误的是（　　） A．粉碎辉铜矿的目的是增大反应物之间的接触面积，使反应更充分 B．吹炼炉中反应中只有铜元素的化合价发生变化 C．火法炼铜工艺的烟气制酸系统能减缓酸雨的形成 D．生活中常用铜丝作导线，利用的是铜丝的导电性 【答案】B 【解答】解：A．粉碎辉铜矿的目的是增大反应物之间的接触面积，使反应更充分，故A正确； B．吹炼炉中反应中硫、铜元素的化合价发生变化，二氧化硫转化成硫酸，化合价由+4价变成+6价，故B错误； C．火法炼铜工艺的烟气制酸系统能将二氧化硫转化成硫酸，可以减缓酸雨的形成，故C正确； D．生活中常用铜丝作导线，利用的是铜丝的导电性，故D正确。 故选：B。 9．含铜废水可以回收金属铜或含铜化合物等重要资源。某酸性含铜废水（主要含CuCl2，还有少量HCl）常采用如下处理方法。 Ⅰ：将废水稀释后，加入一定量的Na2CO3溶液，在70℃条件下充分反应，过滤、洗涤、干燥得到碱式碳酸铜。 （1）加入Na2CO3溶液后，废水的pH　 （选填“增大”“不变”或“减小”）。 （2）该处理流程需要加入一定量乙醇，如图为不同乙醇加入量所得产品的光学显微图，根据图像可知当乙醇加入量小于10毫升时，产品有明显的团聚，推测在流程中加入乙醇的作用可能是　 　 。 Ⅱ：向废水中加入过量铁粉，充分反应，过滤，将所得金属回收处理得到单质铜。 （3）向100千克废水中加入过量铁粉后产生了0.2千克气体，则该废水中HCl的质量分数是多少？（写出计算过程） （4）对所得固体进行处理，得到铜的一种方法是　 　 。 【答案】（1）增大； （2）防止产品团聚； （3）7.3%； （4）向固体中加足量稀盐酸，充分反应后过滤、洗涤、干燥得到铜。 【解答】解：（1）Na2CO3溶液显碱性，加入到酸性废水中，会与酸发生反应，使废水酸性减弱，pH增大； （2）由图可知，当乙醇加入量小于10mL时产品有明显团聚，当乙醇加入量合适时产品分散较好，所以推测在反应中加入乙醇的作用可能是防止碱式碳酸铜颗粒团聚，使产品颗粒更细； （3）铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，化学方程式为Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑； 设废水中HCl的质量为x。 Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑； 73 2 x 0.2kg x＝7.3kg 该废水中HCl的质量分数100%＝7.3%。 答：废水中HCl的质量分数7.3%。 （4）向固体中加入足量稀盐酸（或稀硫酸），充分反应后过滤、洗涤、干燥，得到单质铜。 故答案为：（1）增大； （2）防止产品团聚； （3）7.3%； （4）向固体中加足量稀盐酸，充分反应后过滤、洗涤、干燥得到铜。 10．用铜制作导线，是利用了它的（　　） A．有光泽 B．导热性 C．耐腐蚀性 D．导电性 【答案】D 【解答】解：导线的主要作用是传输电流。铜是一种优良的导体，其内部含有大量的自由电子，在电场的作用下能够定向移动形成电流。因此，用铜制作导线，正是充分利用了它导电性好，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选：D。 11．水果中含有果酸，因此在水果中插入电极，就可以制成水果电池。水果电池放电时（图1），两电极AB间的水果可以看出电源和电阻（R1）两部分串联而成，与电阻箱（R2）连接形成闭合电路，电路图如图2所示。水果电池的电压（即电源电压）为U，电阻R1＝3000欧。为了获得U的大小，改变R2的电阻大小，得到A、B两点电压UAB和电路中电流I的关系，如图3所示。（水果电池的电压和电阻视作不变） （1）图1中的作为电极的材料应该具有的物理性质为 　 　 。 （2）求水果电池的电压U的大小。 （3）当R2的电阻为3000欧，求此时R2的电功率P2。 【答案】（1）图一中的作为电极的材料应该具有的物理性质为 导电性能好。 （2）水果电池的电压为0.93V。 （3）此时R2的电功率P2为6.5×10﹣5W。 【解答】解：（1）图1中的作为电极的材料应该具有的物理性质为导电性能好（电阻小）。 （2）根据图3可知，设电池的内阻为r，当AB的电压为U1＝0.1V时，电流为I1＝0.25×10﹣3A 当AB的电压为U2＝0.6V时，电流为I2＝0.1×10﹣3A 由欧姆定律和串联电路电压的规律，电源电压为 U＝I1（R1+r）+U1＝I2（R1+r）+U2 即0.25×10﹣3A×（3000Ω+r）+0.1V＝0.1×10﹣3A×（3000Ω+r）+0.6V 故r； 水果电池的电压为 U＝0.25×10﹣3A×（3000Ω ）+0.1V0.93V （3）当R2的电阻为3000欧，根据电阻的串联及欧姆定律可知电路的电流为 I′； R2的电功率 P2＝I′2×R2＝（）2×3000Ω≈6.5×10﹣5W 答：（1）图一中的作为电极的材料应该具有的物理性质为 导电性能好。 （2）水果电池的电压为0.93V。 （3）此时R2的电功率P2为6.5×10﹣5W。 12．制取合金常用的方法是将两种或多种金属（也可为金属和非金属）加热到某已温度，使其全部熔化，再冷却成合金。试根据下表数据判断（其他条件均满足），下列合金不宜采用上述方法制取的是（　　） 金属 Na Mg Al Cu Fe 熔点/℃ 97.5 649 660 1083 1535 沸点/℃ 883 1090 2467 2567 2750 A．Fe﹣Cu合金 B．Mg﹣Fe合金 C．Na﹣Al合金 D．Fe﹣Al合金 【答案】B 【解答】解：制取合金常用的方法是将两种或多种金属（或非金属）加热到某一定温度，使其全部熔化，再冷却成为合金；说明两者可以同时处于熔化状态下，一种金属的熔点应低于另一种金属的沸点才能使两种金属熔合在一起。 A、当熔点较高的铁开始熔化时，铜也处于液体状态，故能采用上述方法制取。 B、铁的熔点（1535℃）比镁的沸点（1090℃）还高，当熔点较高的铁开始熔化时，镁已经处于气体状态，故不宜采用上述方法制取。 C、当熔点较高的铝开始熔化时，钠也处于液体状态，故能采用上述方法制取。 D、当熔点较高的铁开始熔化时，铝也处于液体状态，故能采用上述方法制取。 故选：B。 13．2020年11月10日，中国自主研制的“奋斗者”号全海深载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10909米，刷新中国载人深潜的新纪录。在“奋斗者”号下潜过程中的说法正确的是（　　） A．“奋斗者”号所用材料钛合金是一种新型的有机合成材料 B．“奋斗者”在水下下潜过程中所受压力与浮力都逐渐增大 C．“奋斗者”成功坐底的马里亚纳海沟是由板块张裂形成 D．“奋斗者”号采用声呐等定位导航，声波在海水中传播速度比空气中快 【答案】D 【解答】解：A.钛合金是金属，不是有机合成物，故A错误； B.“奋斗者”号浸没在海水中，潜水器在下潜过程中，体积不变，所处的深度变大，根据F浮＝ρ液gV排可知潜水器所受浮力的大小变化，根据浮力产生的原因判断出它受到海水的向上、向下压力差的变化，故压力增大，浮力不变，故B错误； C.马里亚纳海沟是由板块碰撞挤压形成，故C错误； D.声音在液体中的传播速度比在气体中的传播速度快，故D正确。 故选：D。 14．将未经打磨的铝片放入盛有过量稀盐酸的密闭容器中，测得容器中气体压强与反应时间的关系如图。从图像中获取的下列信息中，正确的是（　　） A．a点是容器中化学反应的开始点 B．b点是容器中化学反应的结束点，溶质为氯化铝 C．0～400秒内溶液的pH都在增大 D．从图像可以得出金属与稀盐酸反应放热 【答案】CD 【解答】解：A、未经打磨的铝片，铝片上含有氧化铝，稀盐酸会与氧化铝先反应，根据图像可知，a点开始压强逐渐变大，说明这时有气体出现，故a点时铝和稀盐酸开始反应产生了氢气，故0﹣a点是氧化铝和稀盐酸反应，故a点不是容器中反应的开始点，故选项不正确。 B、b点压强最大，说明此时反应结束了，氧化铝和稀盐酸反应生成氯化铝和水，铝和稀盐酸反应生成氯化铝和氢气，故溶质中一定有氯化铝、氯化氢，故选项不正确。 C、0～400s盐酸不断消耗，溶液酸性逐渐减弱，pH逐渐在增大，故选项正确。 D、b﹣c阶段压强减小，然后不变，说明是反应结束后温度逐渐恢复到初始温度，说明了反应过程中有热量放出，故选项正确。 故选：CD。 15．学习了金属的活动性顺序之后，小科用铁作为材料制作了徽章，过程如图所示。下列说法错误的是（　　） A．①中也可以换用稀盐酸进行清洁 B．⑥的作用是覆盖保护层，防止蚀刻时其他位置发生反应 C．④中铁板上会出现蓝色图案 D．⑤中塑封是为了防止徽章生锈 【答案】C 【解答】解：A、稀盐酸可以和铁锈（氧化铁）反应，能清洁铁片表面，说法正确，故不符合题意。 B、石蜡膜是保护层，蚀刻时只有刻画处铁暴露，其余位置被石蜡保护，不和硫酸铜反应，说法正确，故不符合题意。 C、④中反应：Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4，生成的铜是红色固体，不是蓝色图案，说法错误，故符合题意。 D、塑封隔绝氧气和水，防止铁制徽章生锈，说法正确，故不符合题意。 故选：C。 16．已知金属M与硫酸铜溶液反应的化学方程式为M+CuSO4＝MSO4+Cu，则下列分析正确的是（　　） A．M可能是铁 B．M的金属活动性比Hg弱 C．M可能是铝 D．反应后M的化合价降低 【答案】A 【解答】解：A、铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，反应的化学方程式是Fe+CuSO4═FeSO4+Cu，因此M可能是铁，故选项说法正确。 B、铜比汞活泼，M比铜活泼，因此M比汞活泼，故选项说法不正确。 C、铝和硫酸铜反应的化学方程式是2Al+3CuSO4═Al2（SO4）3+3Cu，因此M不是铝，故选项说法不正确。 D、反应前M的化合价是0，反应后M的化合价是+2，反应后M的化合价升高，故选项说法不正确。 故选：A。 17．小乐为了研究铁锈蚀的影响因素，设计了如图所示实验装置并进行了三组实验，三组实验的试剂及反应200s时瓶内O2的含量如表所示。则下列说法错误的是（　　） 组别 试剂 200s时瓶内O2的含量 ① 5克铁粉、0.1克炭粉、1克干燥剂 21% ② 5克铁粉、0.1克炭粉、10滴水 15% ③ 5克铁粉、0.1克炭粉、10滴水和1g食盐 8% A．②③中O2含量减少表明铁已锈蚀 B．①②证明水对铁锈蚀有影响 C．②③证明食盐能加快铁锈蚀 D．①②③证明炭粉对铁锈蚀有影响 【答案】D 【解答】解：A.在②③实验中，O2含量减少了。因为铁生锈的过程是铁与氧气发生反应的过程，所以O2含量减少表明铁已锈蚀，A正确； B.①实验中没有水，②实验中有水，其他条件相同（都有0.1g炭粉、10滴水、1.0g铁粉），②中氧气含量比①中少，这就说明水的存在对铁锈蚀产生了影响，B正确；C.②实验中有10滴水，无食盐，③实验中有10滴水和少量食盐，其他条件相同（都有0.1g炭粉、1.0g铁粉），③中氧气含量比②中少，这表明在有食盐的情况下铁锈蚀得更快，所以能证明食盐能加快铁锈蚀，C正确； D.①、②、③这三个实验中炭粉的量都是0.1g，是保持不变的，而其他试剂如水、食盐等是变量，所以不能根据这三个实验来证明炭粉对铁锈蚀有影响，D错误。 故选：D。 18．在铁生锈条件的实验中，兴趣小组对实验进行了创新，他们分别取3段光亮无锈的细铁丝绕成螺旋状，放入以下三个装置进行实验，关于该实验说法正确的是（　　） A．该实验可以观察到实验③铁丝生锈，实验①②无明显现象 B．实验③中水面上升至试管剩余体积 C．对比实验①②可以得到的结论是铁生锈需要氧气 D．实验结束后，三支试管中的细铁丝质量保持不变 【答案】A 【解答】解：A．铁生锈的条件是铁与氧气和水同时接触。实验①中，植物油隔绝了水，铁丝只与空气接触；实验②中，蒸馏水除去了氧气，铁丝只与水接触；实验③中，铁丝同时与水和空气接触，因此，只有实验③中的铁丝会生锈，实验①和②中的铁丝无明显现象，故A正确； B．实验③中，铁丝生锈消耗了试管内的氧气，氧气约占空气体积的 五分之一，所以水面上升至试管内空气体积的五分之一处，而不是五分之四，故B错误； C．实验①和实验②的变量不唯一（一个无水，一个无氧气），不能构成对比实验，无法得出铁生锈需要氧气的结论，要得出此结论，应对比实验②和实验③，故C错误； D．实验③中，铁丝生锈是铁与氧气、水反应生成了新物质铁锈，根据质量守恒定律，生成的铁锈质量大于原来铁丝的质量，所以铁丝质量增加，故D错误； 故选：A。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第07讲 金属及其性质 内 容 导 航 知识点1 金属材料 知识点2 金属的化学性质 知识点3 金属的冶炼 知识点4 金属资源保护与利用 知识点5 金属活动性顺序的探究与应用 知识点6 金属的腐蚀与防护综合探究 题型1 金属的物理性质及用途 题型2 合金与合金的性质 题型3 金属的化学性质 题型4 金属活动性顺序及其应用 题型5 常见金属的特性及其应用 题型6 常见的金属矿物及金属的冶炼 题型7 金属锈蚀的条件及其防护 题型8 置换反应及其应用 知 识 点 通 关 知识点1 金属材料 1.金属的物理性质 （1）金属材料包括： 纯金属和合金 。日常生活中使用的金属材料大多数是 合金 。 （2）物理共性 颜色：大多数金属的颜色为 银白色 ，但金（Au）呈 金黄 色，铜（Cu）为 紫红 色。 状态：除汞（俗称水银）外，所有金属在室温下都是 固体 。 有金属光泽，密度较大，熔点较高。 大多数金属具有优良的 导电性 、 导热性 、 延展性 。 （3）某些金属特性（金属之最） 地壳中含量最高的金属元素是 铝 ；人体中含量最高的金属元素 钙 ；目前世界年产量最高的金属是 铁 ；导电、导热性最好的金属是 银 ；熔点最高的金属是 钨 等。 2.金属的性质与用途 决定物质用途的影响因素：主要因素：物质的 性质 。其他因素：价格、资源，废料是否 易于回收 和对环境的影响，以及是否美观、使用是否 便利 等。 物质的性质决定物质的用途，而物质的用途又反映出物质的性质。 3.合金的性质 （1）概念：把一种 金属 跟其他一种或几种 金属 （或 非金属 ）一起 熔合 而成的具有 金属特性 的物质，就称为合金。 理解：合金具有金属共性；合金至少含有一种金属，可能含非金属；合金是混合物； 合金中各种成分保持各自原有的化学性质； 合金为高温“熔合”而成不是简单地“混合”；合金的形成过程是物理变化。 （2）合金的性能 合金和组成其的纯金属相比较，硬度、强度一般更 大 ； 合金的熔点 低于 组成它们的成分金属； 合金的抗腐蚀性比纯金属更 好 。 （3）常见合金 合金 铁合金 铜合金 焊锡 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 钛和其他金属 钛、镍 2%～4.3% 0.03%～2% 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 知识点2 金属的化学性质 1.金属与氧气的反应 金属 反应条件 反应现象 化学方程式 镁 常温下就能与氧气反应 常温下表面形成氧化膜 2Mg+O2=2MgO 铝 常温下表面形成 致密的 氧化膜 4Al+3O2=2Al2O3 铁 常温下几乎不与氧气反应，但在高温时能与氧气反应 铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成 黑色 固体 3Fe+2O2Fe3O4 铜 红色的铜片加热后_变黑_ 2Cu+O22CuO 金 “真金不怕火炼”说明 即使在高温时金也不与氧气反应 。 结论 通过金属与氧气 能否反应 及反应的 难易程度 判断金属的活动性： 镁、铝＞铁、铜＞金。 2.金属与酸的反应 （1）金属（金属活动性在氢之前）+ 酸 → 盐 + 氢气 金属 实验现象 化学方程式 注意 镁 银白色固体逐渐溶解，有大量气泡快速冒出 Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑ 实验前金属丝要打磨光亮，除去表面氧化膜。 铝 银白色固体逐渐溶解，气泡冒出速率稍慢 2Al+6HCl = 2AlCl3+3H2↑ 2Al+3H2SO4 = Al2(SO4)3+3H2↑ 锌 银白色固体逐渐溶解，气泡冒出更慢 Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑ Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑ 铁 银白色固体逐渐溶解，气泡冒出速率很慢，溶液由无色变为浅绿色 Fe+2HCl = FeCl2+H2↑ Fe+H2SO4 = FeSO4+H2↑ 铜 无现象 无 结论 通过金属与酸能否反应或与酸反应剧烈程度判断金属活动性： 铝＞镁>锌>铜 。 （2）金属和酸反应的质量关系（ Mg、Al、Zn、Fe ） 等量金属足量酸：产生氢气的量Al＞Mg＞Fe＞Zn 等量酸足量金属：产生氢气的量相同，消耗金属的量Zn＞Fe＞Mg＞Al 3.金属与盐溶液的反应 实验操作 现象 化学方程式 铁丝浸入硫酸铜溶液中 铁丝表面出现红色固体，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu （湿法炼铜） 铜丝浸入硝酸银溶液中 铜丝表面出现银白色固体，溶液由无色逐渐变为蓝色 Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag 结论 活动性 强 的金属能把活动性 弱 的金属从其盐溶液中置换出来。 金属活动性：Fe＞Cu＞Ag 4.金属活动性顺序 （1） （2）应用 ①金属的位置越靠前，金属活动性越 强 ； ②位于 氢（H）之前 的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢，生成 氢气 ； ③位于 前面 的金属能把位于 后面 的金属从其盐溶液中置换出来 （K、Ca、Na除外，它们过于活泼先和水反应） 实质：金属活动性顺序表在某种意义上也表示了金属 得失电子 能力的强弱。 【易错易混】 当有多个置换反应都能发生时，在活动性顺序中金属之间间隔远的，反应先发生。一个置换反应结束后，另一个置换反应才会发生。如：在FeSO4和CuSO4的混合溶液中加入锌粒，锌先和CuSO4反应，反应完毕后，若锌有剩余，才和FeSO4反应。 （3）探究金属活动性顺序实验 方法 实验设计 判断逻辑 两盐夹一金 将活动性居中的金属单质，分别放入其他两种金属盐溶液中 能置换则金属活动性更强 两金夹一盐 将活动性最强和最弱的金属单质，分别放入活动性居中的金属盐溶液中 能置换则金属活动性更强 分级与酸反应法 ①先用与酸反应初步分组，观察是否反应及剧烈程度。 ②再用盐溶液法精细比较：对不能与酸反应的金属，用盐溶液法确定其强弱顺序。 ①若能反应，则排在H前；不反应则排在H后。 ②在H前的金属中，反应更剧烈的活动性更强。 ③对H后的金属，用盐溶液法比较。 知识点3 金属的冶炼 1.金属的冶炼原理 （1）金属的存在：在自然界中，仅有少数金属是以游离态（即单质）的形式存在的，如金、银等以单质形式存在。而大多数金属是以化合态的形式存在的，如赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）等。 （2）金属的冶炼原理：金属冶炼就是要把金属从化合态变成游离态。 （3）常见的金属冶炼方法 让C、CO、H2与金属氧化物在高温下反应，夺取金属氧化物中的氧，从而得到金属单质。 C、CO、H2具有还原性，做还原剂，能夺取金属氧化物中的氧元素生成金属单质。 2.金属冶炼实验 实验 氢气还原氧化铜 一氧化碳还原氧化铁 原理 H2+CuOCu+H2O 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 装置 步骤 检（检验氢气的纯度）→通（通气体）→点（点燃酒精灯）→熄（熄灭酒精灯）→冷（继续通气体，直到试管完全冷却） 现象 黑色固体逐渐变为红色，试管口出现水珠 红棕色固体逐渐变为黑色，产生的气体使澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧并产生淡蓝色火焰。 注意事项 ①实验之前先通气体后加热： 排出试管内的空气，避免空气与H2/CO混合加热时发生爆炸 ； ②实验结束时先熄灭酒精灯，继续通气体直至装置冷却： 防止生成的铜/铁在高温时被空气再次氧化 。 简记：“气体早出晚归，酒精灯迟到早退” ①试管口应略 向下 倾斜：避免反应中生成的水倒流入试管底部引起试管炸裂； ②CuO要铺在试管底部： 增大受热面积 ； ③导管插到试管 底 部的氧化铜 上 方：避免氧化铜粉末堵塞导管/把试管里的空气赶尽，避免加热时发生危险； ①尾气处理：用酒精灯点燃，使CO变成无毒的CO2；在导管末端系一个气球或用排水法将尾气收集起来。 ②酒精喷灯的作用：提供 高温条件 ，如果改用酒精灯，需加金属网罩，可以 集中火焰，提高温度 。 3.工业炼铁 （1）原料： 铁矿石（赤铁矿或磁铁矿）、焦炭、石灰石、空气 。 （2）反应原理： C+O2CO2、CO2+C2CO、3CO+Fe2O32Fe+3CO2 。 （3）焦炭的作用：① 提供热量 ； ② 生成CO（CO气体具有流动性，与铁矿石接触更充分） 。 石灰石作用：将矿石中的二氧化硅（SiO2）转变为炉渣（CaSiO3）。 注意：工业生产中炼出的铁含碳，产物是 生铁 。 （4）物质的纯度= 知识点4 金属资源保护与利用 1.金属锈蚀 （1）金属的锈蚀 ①铁生锈条件：铁与 氧气、水 共同接触时容易生锈，铁锈主要成分 Fe2O3 ； ②铜生锈条件：与 O2、CO2、H2O 共同接触，铜锈也叫铜绿，主要成分 Cu2(OH)2CO3 。 （2）铁生锈的其他影响因素：铁的锈蚀与铁内部的结构有关，环境中的某些物质（如酸、盐溶液等）会加快铁的锈蚀。 （3）铁锈特点：颜色为红棕色，结构 疏松多孔 ，不能阻止里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品表面的锈若不及时除去，铁制品会被全部锈蚀。 铝的特点：铝与氧气反应生成 致密的氧化铝薄膜 ，从而阻止铝进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性能。使用铝盆不要盛装酸性物质也不要用钢丝球擦。 2.探究铁生锈的条件实验 实验图 编号 实验条件 实验现象 实验结论 A 铁钉+空气+蒸馏水 铁钉生锈，水面附近锈蚀最严重 铁钉同时与空气和水接触，满足生锈条件 B 铁钉+蒸馏水 铁钉没有生锈 C 铁钉+空气 铁钉没有生锈 注意 ①煮沸蒸馏水： 目的是驱赶溶解在水中的空气（氧气） ； ②植物油作用： 隔绝空气中的氧气 ； ③干燥剂作用： 吸收试管内空气中的水分，创造干燥环境 。 3.金属防锈的常用方法 （1）原理：隔绝氧气和水蒸气 （2）方法：保持洁净与干燥；刷油漆、涂机油、电镀等；改变金属内部结构，如制成不锈钢等。 4.金属的污染和回收利用 污染来源 主要危害 回收利用意义 金属资源保护 ① 日常生活废弃的金属垃圾 ② 大量工业废弃的金属垃圾 ③ 工厂排出的含重金属的污水 ①浪费资源 ②破坏土壤，铝等金属在自然界中不会自行分解， ③重金属污染，污染土壤和地下水源，并通过食物链最终危害人体健康 ④具体危害：铅会伤害脑细胞，汞破坏神经系统，镉在肾脏积蓄引发病变 ①节约资源 ②减少污染 ③节约能源（回收利用废旧金属的能耗通常低于从矿石中冶炼新金属） ①防止金属腐蚀：这是保护金属资源最有效的方法之一 ②回收利用废旧金属 ③有计划、合理地开采矿物：严禁无计划地乱采滥挖 ④寻找金属的代用品 知识点5 金属活动性顺序的探究与应用 1. 核心方法梳理 金属活动性顺序是判断金属化学性质的重要依据。其核心应用可归纳为“两点一线”： 与酸反应：排在氢前面的金属能置换出酸中的氢，且位置越靠前，反应通常越剧烈。 与盐溶液反应：活动性强的金属能把活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来（钾、钙、钠等极活泼金属除外，它们会先与水剧烈反应）。 实验设计：验证三种金属的活动性顺序，常用“两边金属中间盐”或“中间金属两边盐”的思路。 2. 思维进阶：定量分析与误差判断 中考不仅考查“能否反应”，还常通过测量生成氢气的质量或反应前后溶液的质量差进行定量计算，并分析实验误差。 知识点6 金属的腐蚀与防护综合探究 本模块整合金属（尤其是铁）生锈的条件、防锈原理及其应用，引导学生从化学视角分析工程、生活问题，体现STSE理念。 1. 核心知识网络 金属腐蚀的本质是金属与周围环境（O₂、H₂O等）发生化学反应。以铁为例： 核心内容 关键点 生锈条件​ 铁与氧气、水同时接触。缺一不可。 防锈原理​ 破坏生锈条件：隔绝空气（或O₂）​ 和/或隔绝水。 常见方法 1. 物理方法：涂油、刷漆、电镀、制成合金。 2. 化学方法：铁表面形成致密氧化膜（如铝）、电化学保护法。 2. 思维进阶：多因素控制与原理应用 解决生锈与防护问题，需建立“条件-原理-方法-应用”的关联。在复杂情境中，能识别并应用最核心的化学原理。 考 点 演 练 题型1 金属的物理性质及用途 【典例1】景区用于垃圾清运和货物搬运的机械狗，其电机在运行时会产生大量热量，工程师在设计时安装了某款金属散热片，主要是利用其具有良好的（　　） A．导热性 B．导电性 C．延展性 D．抗腐蚀性 【变式1】我国特高压输电技术已处于世界领先水平，但科研人员仍在输电线的材料、工艺等方面刻苦攻坚。下列科研项目是为了降低输电过程中能量损耗的是（　　） A．减小输电导线的密度 B．增加输电导线的导电性 C．增大输电导线的弹性 D．提高输电导线的耐腐性 题型2 合金与合金的性质 【典例1】钛合金可用于制作眼镜架，主要是利用了钛合金以下哪个性质（　　） A．密度小 B．比热大 C．导电性强 D．导热性好 【变式1】从夏商开始，我国古代劳动人民就开始对青铜有深入研究。《吕氏春秋》曾有这样的记录：“金柔锡柔，合两柔则刚”。后人研究发现，文中记载的“金”不是金，而是金属铜。古代铜与锡合金制品，就是青铜器。 （1）物质的性质包括物理性质和化学性质。“柔”和“刚”是物质的　 　 性质。 （2）古人误把铜当成金，是由于它们颜色相近。下面试剂中，能区分铜和金的是　　 。 A.稀硫酸 B.氢氧化钠溶液 C.氯化锌溶液 D.硝酸银溶液 （3）《考工记》记载了用不同铜锡质量比制成的各种青铜器，部分数据如表。 青铜器 斧子 戈戟 大刀 箭镞 铜镜 铜的质量 四份 三份 二份 三份 一份 锡的质量 一份 一份 一份 二份 一份 现今科学发现，当青铜器中锡的质量分数为17%～20%时，最为坚韧。上述青铜器中，最坚韧的是　 　 。 题型3 金属的化学性质 【典例1】钠是一种活泼金属，常温下能与水剧烈反应，生成一种碱和一种可燃性气体。实验中，取绿豆大小的钠投入硫酸铜溶液中，充分反应后过滤，得到无色滤液和蓝色滤渣，未发现红色固体。下列有关说法错误的是（　　） A．生成的可燃性气体为氢气 B．充分反应后溶液的质量一定减少 C．滤液呈无色说明滤液中一定不存在CuSO4 D．生成蓝色滤渣的原理是2NaOH+CuSO4＝Na2SO4+Cu（OH）2↓ 【变式1】如图装置中，甲、乙两瓶分别装入等质量的铁粉与锌粉，并均加入足量的同浓度稀硫酸。反应时，导管中点P处红色液柱的移动情况是（　　） A．先向左移动，最后停在P右侧 B．先向左移动，最后停在P位置 C．先向右移动，最后停在P位置 D．先向右移动，最后停在P左侧 题型4 金属活动性顺序及其应用 【典例1】将铁粉和稀硫酸先后加入一定量的硫酸铜溶液中，搅拌使之充分反应，过程中加入物质的质量与烧杯中剩余固体的质量关系如图所示，下列说法不正确的是（　　） A．m＝3.2 B．a、c点对应的溶液中FeSO4的质量比为1：2 C．bc段可观察到有气泡产生 D．d点溶液为无色，溶液的pH＜7 【变式1】如图甲所示，某同学向盛有硝酸银和硝酸铜混合溶液的烧杯中加入一定质量的铁粉，充分反应后烧杯内剩余固体的质量如图乙所示。则下列推断正确的是（　　） A．反应后的溶液中有硝酸铜剩余 B．反应后的溶液中有硝酸银剩余 C．原溶液中硝酸银的质量等于硝酸铜的质量 D．原溶液中硝酸银的质量小于硝酸铜的质量 题型5 常见金属的特性及其应用 【典例1】小科为比较Fe、Cu两种金属的活动性顺序，进行了如图所示的实验。在等量的铁粉和铜粉中加入过量的稀硫酸溶液，充分反应。下列分析正确的是（　　） A．反应过程中，乙试管溶液的颜色变蓝色 B．反应过程中，甲试管溶液质量保持不变 C．反应结束后，甲试管中的固体还有剩余 D．实验说明Fe的活动性比Cu的活动性强 【变式1】为了减少汽车油耗，科学家通过研发新型泡沫金属材料，来减轻汽车的自重。要实现减轻汽车自重的目的，泡沫金属材料应具有的性质是（　　） A．熔点低 B．密度小 C．硬度大 D．着火点高 题型6 常见的金属矿物及金属的冶炼 【典例1】明代《天工开物》中记载的“炒钢法”，其主要过程如图表示。 （1）煤炭在炉内可夺取氧化铁中的氧，具有　　 　　 性。 （2）向方塘中撒入潮泥灰（主要成分是CaCO3）的主要作用是利用高温条件下，将生铁水中含有的SiO2杂质转变为炉渣（主要成分是CaSiO3）和一种氧化物，反应中各元素化合价都不变，请写出生成炉渣的化学反应方程式　　 　 　 。 （3）“炒钢”过程中，需反复搅拌翻炒方塘中的生铁水才能获得钢，反复搅拌的主要目的是　　 　 　 。 【变式1】《天工开物》中记载了古代炼铁工艺：将铁矿石与煤炭加入熔炉中鼓入空气，使两者在高温下相互作用，生成的生铁水流入方塘中，反复搅拌形成熟铁。 （1）若铁矿石的主要成分是Fe2O3，铁元素的化合价为 　 　 。 （2）煤炭在高温熔炉内的作用是 　 　 （写出一点即可）。 （3）生铁水（含碳4%左右）流入方塘中反复搅拌形成熟铁（含碳1%左右），写出该过程中发生反应的化学方程式 　 。 题型7 金属锈蚀的条件及其防护 【典例1】一艘钢制轮船停在海面上（如图所示），则船身的三个位置发生锈蚀的顺序是（　　） A．a部位最先锈蚀 B．b部位最先锈蚀 C．c部位最先锈蚀 D．三部位同时锈蚀 【变式1】某同学用如图所示的四支试管探究铁钉生锈的条件，以下说法不正确的是（　　） A．甲、乙试管对照，可探究铁钉生锈是否需要氧气 B．乙、丙试管对照，可以得出铁钉生锈需要水 C．一段时间后，最有可能生锈的是甲中铁钉 D．丁试管的实验是多余的操作，可以去掉 题型8 置换反应及其应用 【典例1】“中国芯”的核心材料是高纯度的单质硅，工业上制取粗硅的化学方程式为：SiO2+2CSi+2CO↑，下列说法正确的是（　　） A．硅元素在地壳中的含量最多 B．该反应的基本类型为置换反应 C．在此反应中硅元素的化合价不变 D．该反应体现了碳的可燃性 【变式1】铁路建设中对钢轨的缝隙进行焊接用到了化学反应Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe。该反应属于（　　） A．复分解反应 B．化合反应 C．置换反应 D．分解反应 过 关 验 收 1．《天工开物》中记载了锡的冶炼方法：用木炭和锡砂（主要含SnO2）共同加热产生锡，最关键一步是“点铅勾锡”，即使锡较易熔化流出。如图所示为我国古代炼锡的过程，下列有关说法正确的是（　　） A．木炭和锡砂中的SnO2反应属于置换反应 B．木炭和锡砂中的SnO2反应是利用了碳的氧化性 C．混入少许铅使产物更易熔化是利用了合金熔点高 D．我国古代也曾用铜置换锡的方法进行湿法冶炼 2．烧杯中有叠放在一起的锌片和铁片（总质量为m），向其中逐渐加入一定浓 度的稀盐酸，刚开始观察到锌片不断溶解，实验测得剩余固体的质量与加入 稀盐酸的体积的关系如图所示。下列有关结论错误的是（　　） A．整个过程中发生的反应均为置换反应 B．加入V1稀盐酸后，剩余固体中不含锌 C．若V2＝2V1，则反应的锌和铁的质量比65：56 D．反应中产生氢气的质量一定大于 3．石墨烯是一层碳原子按一定结构排列形成的物质。科研团队发现，当两层石墨烯叠在一起，若彼此之间发生轻微偏移时，就会产生超导现象。 （1）石墨烯属于 　 （选填“金属”或“非金属”）。 （2）两层石墨烯叠在一起发生轻微偏移时，所体现的性质属于 　 　 （选填“物理”或“化学”）性质。 4．为了减少汽车油耗，科研人员通过开发新型金属材料来减轻汽车的自重。要实现减轻汽车自重的目的，金属材料应具有的性质是（　　） A．熔点高 B．密度小 C．硬度大 D．导热性差 5．嘉兴历史悠久，7000年前就有先民活动。嘉兴博物馆收藏的文物反映了各个历史时期的文化风貌。下列都是在本地发现的文物，其材质为金属的是（　　） A.新石器晚期玉璧 B.东汉晚期黄绿釉四系罐 C.明代云雷蟠鸠纹犀角杯 D.清末民初锡酒壶 A．A B．B C．C D．D 6．如图为U盘的外观和内部结构示意图，请据此回答以下问题： （1）图中含有的金属材料是 　 　 （填1种）。 （2）铜箔即很薄的铜片。将铜加工成铜箔是利用了铜有 　 　 这一物理性质。 （3）闪存芯片通常用99.99%以上纯度的Si单质做原料。工业上利用碳与SiO2反应得到粗硅，然后在粗硅中通入Cl2得到SiCl4，再将SiCl4与氢气在高温条件下反应得到高纯硅和一种化合物。据此可知，SiCl4与氢气在高温条件下反应的化学方程式为 　 　 。 7．“金属保护一小步，资源节约一大步”，下列关于金属及金属材料防护的说法正确的是（　　） A．为了增加经济效益，应加大力度开采金属矿物资源 B．纯金属的抗腐蚀性比合金更好 C．在金属表面涂油、刷漆等可以防止金属生锈 D．废弃金属直接丢弃，无需回收利用 8．目前世界上80%的原生铜是使用火法冶炼生产。以辉铜矿（主要成分为Cu2S）为原料，炼铜流程如图所示，下列有关叙述中错误的是（　　） A．粉碎辉铜矿的目的是增大反应物之间的接触面积，使反应更充分 B．吹炼炉中反应中只有铜元素的化合价发生变化 C．火法炼铜工艺的烟气制酸系统能减缓酸雨的形成 D．生活中常用铜丝作导线，利用的是铜丝的导电性 9．含铜废水可以回收金属铜或含铜化合物等重要资源。某酸性含铜废水（主要含CuCl2，还有少量HCl）常采用如下处理方法。 Ⅰ：将废水稀释后，加入一定量的Na2CO3溶液，在70℃条件下充分反应，过滤、洗涤、干燥得到碱式碳酸铜。 （1）加入Na2CO3溶液后，废水的pH　 （选填“增大”“不变”或“减小”）。 （2）该处理流程需要加入一定量乙醇，如图为不同乙醇加入量所得产品的光学显微图，根据图像可知当乙醇加入量小于10毫升时，产品有明显的团聚，推测在流程中加入乙醇的作用可能是　 　 。 Ⅱ：向废水中加入过量铁粉，充分反应，过滤，将所得金属回收处理得到单质铜。 （3）向100千克废水中加入过量铁粉后产生了0.2千克气体，则该废水中HCl的质量分数是多少？（写出计算过程） （4）对所得固体进行处理，得到铜的一种方法是　 　 。 10．用铜制作导线，是利用了它的（　　） A．有光泽 B．导热性 C．耐腐蚀性 D．导电性 11．水果中含有果酸，因此在水果中插入电极，就可以制成水果电池。水果电池放电时（图1），两电极AB间的水果可以看出电源和电阻（R1）两部分串联而成，与电阻箱（R2）连接形成闭合电路，电路图如图2所示。水果电池的电压（即电源电压）为U，电阻R1＝3000欧。为了获得U的大小，改变R2的电阻大小，得到A、B两点电压UAB和电路中电流I的关系，如图3所示。（水果电池的电压和电阻视作不变） （1）图1中的作为电极的材料应该具有的物理性质为 　 　 。 （2）求水果电池的电压U的大小。 （3）当R2的电阻为3000欧，求此时R2的电功率P2。 12．制取合金常用的方法是将两种或多种金属（也可为金属和非金属）加热到某已温度，使其全部熔化，再冷却成合金。试根据下表数据判断（其他条件均满足），下列合金不宜采用上述方法制取的是（　　） 金属 Na Mg Al Cu Fe 熔点/℃ 97.5 649 660 1083 1535 沸点/℃ 883 1090 2467 2567 2750 A．Fe﹣Cu合金 B．Mg﹣Fe合金 C．Na﹣Al合金 D．Fe﹣Al合金 13．2020年11月10日，中国自主研制的“奋斗者”号全海深载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10909米，刷新中国载人深潜的新纪录。在“奋斗者”号下潜过程中的说法正确的是（　　） A．“奋斗者”号所用材料钛合金是一种新型的有机合成材料 B．“奋斗者”在水下下潜过程中所受压力与浮力都逐渐增大 C．“奋斗者”成功坐底的马里亚纳海沟是由板块张裂形成 D．“奋斗者”号采用声呐等定位导航，声波在海水中传播速度比空气中快 14．将未经打磨的铝片放入盛有过量稀盐酸的密闭容器中，测得容器中气体压强与反应时间的关系如图。从图像中获取的下列信息中，正确的是（　　） A．a点是容器中化学反应的开始点 B．b点是容器中化学反应的结束点，溶质为氯化铝 C．0～400秒内溶液的pH都在增大 D．从图像可以得出金属与稀盐酸反应放热 15．学习了金属的活动性顺序之后，小科用铁作为材料制作了徽章，过程如图所示。下列说法错误的是（　　） A．①中也可以换用稀盐酸进行清洁 B．⑥的作用是覆盖保护层，防止蚀刻时其他位置发生反应 C．④中铁板上会出现蓝色图案 D．⑤中塑封是为了防止徽章生锈 16．已知金属M与硫酸铜溶液反应的化学方程式为M+CuSO4＝MSO4+Cu，则下列分析正确的是（　　） A．M可能是铁 B．M的金属活动性比Hg弱 C．M可能是铝 D．反应后M的化合价降低 17．小乐为了研究铁锈蚀的影响因素，设计了如图所示实验装置并进行了三组实验，三组实验的试剂及反应200s时瓶内O2的含量如表所示。则下列说法错误的是（　　） 组别 试剂 200s时瓶内O2的含量 ① 5克铁粉、0.1克炭粉、1克干燥剂 21% ② 5克铁粉、0.1克炭粉、10滴水 15% ③ 5克铁粉、0.1克炭粉、10滴水和1g食盐 8% A．②③中O2含量减少表明铁已锈蚀 B．①②证明水对铁锈蚀有影响 C．②③证明食盐能加快铁锈蚀 D．①②③证明炭粉对铁锈蚀有影响 18．在铁生锈条件的实验中，兴趣小组对实验进行了创新，他们分别取3段光亮无锈的细铁丝绕成螺旋状，放入以下三个装置进行实验，关于该实验说法正确的是（　　） A．该实验可以观察到实验③铁丝生锈，实验①②无明显现象 B．实验③中水面上升至试管剩余体积 C．对比实验①②可以得到的结论是铁生锈需要氧气 D．实验结束后，三支试管中的细铁丝质量保持不变 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