第1章 材料及其利用 单元复习-复习讲义（举一反三）科学新教材浙教版九年级下册

第1章 材料及其利用 【新教材浙教版】 【知识精讲（10个知识归纳+9个题型）】 模块一 知识精讲 知识归纳 【知识点1 金属材料】 1．金属材料 金属材料包括纯金属和它们的合金。 几种重要的金属材料使用顺序：青铜器时代→铁器时代→铝器时代。 2．金属的物理性质 (1)大多数金属呈银白色，但铜呈紫红色，金呈黄色。 (2)常温下大多为固体，但汞为液体。 (3)具有良好的导电性、导热性、延展性，但这些物理性质差异很大。 3．金属的用途 金属的性质在很大程度上决定了物质的用途，还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利，以及废料是否易回收和对环境的影响等多种因素。 4．合金 (1)概念：在金属中加热熔合金属或非金属就可制得具有金属特性的物质。 如：生铁和钢是含碳量不同的铁的两种合金，其中生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%。 (2)性质特征：合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性更好，熔点比组成它的纯金属的熔点低。 【知识点2 金属的化学性质】 (1)金属与氧气的反应 铝、镁、铁、铜各与氧气反应(写化学方程式)： ①4Al＋3O22Al2O3；在氧气中加热比较薄的铝片（巧克力中那么薄的），剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，同时生成白色固体 ②2Mg＋O22MgO；镁条在空气中燃烧就能发出耀眼的强光,放出大量热量,生成白色固体 ③3Fe＋2O2Fe3O4；铁在空气中只能加热到发红；而在氧气中剧烈燃烧,火星四射,放出大量热,生成黑色固体. ④2Cu＋O22CuO。铜在空气或氧气中加热,生成黑色固体,放热 (2)与酸溶液反应 铁钉放入稀盐酸中，其反应现象为铁钉表面有气泡冒出，溶液由无色变为浅绿色。反应的化学方程式为Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，反应后溶液质量变大。 (3)金属与某些化合物(盐)溶液的反应 ①铝丝浸入CuSO4溶液中，铝丝表面有紫红色物质生成，溶液由蓝色变为无色。反应的化学方程式：2Al＋3CuSO4===3Cu＋Al2(SO4)3，且反应后溶液质量变小。 ②铜丝浸入AgNO3溶液中，铜丝表面有银白色物质生成，溶液由无色变为蓝色。反应的化学方程式为Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2，且反应后溶液质量变小。 【知识点3 金属活动性顺序及其应用】 (1)金属活动性顺序 经过许多实验，人们总结出一些金属的活动性顺序如下： K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag、Pt、Au 金属活动性由强逐渐减弱 金属活动性顺序的应用规律： ①金属跟酸反应：在金属活动性顺序中，只有排在氢前面的金属可以把酸中的氢置换出来。 ②金属跟盐溶液的反应：在金属活动性顺序中，只有一种活动性较强的金属才能把另一种活动性较弱的金属从它的盐溶液中置换出来。 (2)置换反应： ①由一种单质跟一种化合物起反应生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。 ②通式： A ＋ BC ＝＝＝＝ AC ＋ B (单质) (化合物) (生成) (另一种化合物) (另一种单质) 指组成化合物的某种元素被组成单质的元素所替代 (3)置换反应与氧化还原反应的关系 ①在反应物之间电子发生转移的反应称为氧化还原反应。 或：在化学反应前后，相关元素的化合价发生改变发生升降的变化，均为氧化还原反应。 ②判断氧化还原反应的最基本的方法：判断反应前后同一元素的化合价是否发生升降变化。 ③所有置换反应都是氧化还原反应。 (4)置换反应的原则 ①一种金属可以置换出没有它活泼的金属(在非金属单质中也可使用这一原则)； ②活动性在氢之前的金属元素，其单质可与强酸发生置换反应，之后的不可反应(另：在金属活泼性前3的金属可直接与水反应)； ③化学元素的活泼性，是指元素与其他物质反应的难易程度。越易和别的物质反应，元素越活泼。越难与其他物质反应，元素越不活泼，即越稳定； ④铁与酸和盐发生置换反应，生成铁的化合物中铁元素的化合价都是+2价。 (5)置换反应的分类 ①金属与酸的置换反应：金属单质 + 酸 → 盐 + 氢气 a．锌和稀硫酸反应：Zn + H2SO4 ==ZnSO4 + H2↑ b．镁和稀硫酸反应：Zn + 2HCl == ZnCl2 + H2↑ ②金属与盐溶液的置换反应：金属单质 + 盐(溶液)→另一种金属 + 另一种盐 a．铁与硫酸铜反应：Fe + CuSO4 == FeSO4 + Cu 现象：铁条表面覆盖一层红色的物质，溶液由蓝色变成浅绿色。(湿法制铜) b．锌片放入硫酸铜溶液中：Zn + CuSO4 == ZnSO4 + Cu 现象：锌片表面覆盖一层红色的物质，溶液由蓝色变成无色。 c．铜片放入硝酸银溶液中：Cu + AgNO3 == Cu(NO3)2 + Ag 现象：铜片表面覆盖一层银白色的物质，溶液由无色变成蓝色。 【知识点4 制取H2常见的考点】 ①相同条件下，金属Mg、Al、Zn、Fe与足量的稀盐酸反应，产生H2的速度由快到慢的是 Mg＞Al＞Zn＞Fe 。 ②过量的金属Mg、Al、Zn、Fe与等质量等浓度的稀盐酸反应制取的H2的质量比为 1：1：1：1 。 拓展：产生1gH2所需要的四种金属的质量分别是 Mg：12g；Al:9g；Zn：32.5g；Fe：28g 。 画出图像1：(X-时间，Y-H2的质量) ③等质量的金属Mg、Al、Zn、Fe与足量的稀盐酸反应制取的H2，产生H2的量由多到少的是 Al＞Mg＞Fe＞Zn 。 画出图像1:(X-时间，Y-H2的质量) 图像2：(X-HCl的质量，Y- H2的质量) 拓展：如何判断金属产生H2量的多少？ 金属的相对原子质量/化合价 越小，等质量时产生的H2的量越多。 ④等质量金属与Mg、Al、Zn、Fe与足量的稀盐酸反应后，溶液质量增加量由大到小的是 Zn＜Fe＜Mg＜Al 。 ⑤生成相同化合价的金属(假设X、Y均为+2价)，产生H2的量越小，相对分子量 越大 。 【知识点5 防止金属腐蚀的常用方法】 金属的锈蚀既与周围环境里水、空气等物质的作用有关，也与金属内部的结构有关。根据金属锈蚀的条件，人们采取了一系列措施以防止金属生锈。常用的防治锈蚀的方法有： ①改变金属的内部结构。例如，把铬、镍加入普通钢中制成不锈钢。 ②在金属表面覆盖保护层。例如，在金属表面涂漆、电镀或用化学方法形成致密耐腐蚀的氧化膜等。 【知识点6 物质的转化规律】 1、非金属单质——化合物 S+ O2SO2 （刺激性，有毒，污染空气） 4P+5O22P2O5 （除去空气中少量氧气） C+O2CO2 （氧气充足） 2C+ O2==2CO （氧气不充足） 2、某些非金属氧化物+H2O——酸 CO2+H2O=H2CO3 （CO2通入紫色石蕊实验变红色，加热又变紫色） SO2+ H2O=H2SO3 SO3+ H2O=H2SO4 3、金属单质——化合物 2Mg+O22MgO （发出耀眼强光，生成白色固体） 2Cu+O22CuO （红色的铜在空气中加热变黑色） 2Fe+2O2Fe3O4 （火星四射，生成黑色固体） 4、某些金属氧化物+H2O——碱 CaO+ H2O=Ca(OH)2 K2O+ H2O=2KOH CuO、Fe2O3不能，因为对应的碱不溶 5、金属单质+非金属单质——盐或金属氧化物 Fe+SFeS 2Fe+3Cl22FeCl3 【知识点7 金属的还原】 常见还原剂：C、CO、H2 C+2CuO2Cu+CO2↑ H2+CuOCu+H2O 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 C：黑色固体逐渐变为红色，澄清石灰水变浑浊 H2：试管内黑色粉末变红色，试管口出现水珠 步骤：实验开始时先通入H2, 一段时间后再加热（防止氢气与空气混合加热时试管爆裂）； 实验结束后，先熄灭酒精灯，继续通入H2， 直到试管冷却为止（防止灼热的铜被空气中的氧气氧化成氧化铜） 提示：试管口要略低于试管底，防止反应生成的水倒流。导管贴试管上壁伸入试管底部 CO：最好在通风橱中进行。实验时应该先通一会CO，以排除试管中的空气，防止CO 与空气混合加热时引起爆炸。多余的CO不能直接排到空气中，应对着火焰烧掉（实验装置末端设置点燃的酒精灯燃烧尾气） 有关纯度问题的计算 ①由混合物质量及纯度，计算纯净物质量：纯净物质量=混合物质量×纯度 ②根据纯净物的质量，求出其中组成元素的质量分数。组成元素的质量分数=×100％ ③求产品中的含杂质的物质的质量(即混合物质量)：混合物质量= 【知识点8 化合物间相互转化规律】 *任何酸和碱都能发生中和反应 *任何碳酸盐和酸都能反应生成CO2↑ *盐+盐、盐+碱的反应中，反应物必须可溶，且要满足复分解反应的条件（生成物种有气体，水或沉淀） *盐+金属的反应中，反应的盐必须是可溶的。因此一些非常活泼能够跟水发生发应的金属（K、Ca、Na等）不符合要求 【知识点9 简单的有机物】 （一）有机物的概念 含碳的化合物(碳的氧化物、碳酸、碳酸盐等除外)叫有机化合物，简称有机物，大多含有C、H、O、N等元素。有机物是有机化合物的简称，所有的有机物都含有碳元素。但并非所有含碳的化合物都是有机化合物，如CO、CO2、H2CO3、CaCO3等，它们虽然含有碳元素，但由于它们在结构、组成、性质上都跟无机化合物相似，所以通常把它们归为无机物。 （二）甲烷 最简单的有机物，化学式为CH4。稻草及动物粪便经过发酵会产生大量的沼气，农村里常用作燃料供热。沼气、瓦斯、天然气的主要成分都是甲烷。火星的大气层中也发现有很多的甲烷。 (1)结构：1个甲烷分子是由1个碳原子和4个氢原子构成的，如图所示。 (2)物理性质：通常状况下，甲烷是无色无味的气体，密度比空气小，极难溶于水。 (3)化学性质：甲烷具有可燃性，纯净的甲烷在空气中燃烧时产生蓝色火焰，生成水和二氧化碳，如图所示，烧杯内壁产生一层白膜。燃烧的化学方程式为CH4+2O2点燃CO2+2H2O 由于甲烷气体与空气或氧气混合点燃时，易发生爆炸，故点燃甲烷前要检验甲烷气体的纯度。在家庭中使用招气或天然气作燃料时要注意安全。 （三）丁烷 打火机内液体的主要成分，化学式为C4H10家用液化气的主要成分也是丁烷。气态的丁烷经压缩后变成液态，灌装在容器中贮存，使用时经减压，使液态丁烷汽化。丁烷容易被液化，具有可燃性，燃烧的化学方程式为2C4H10 + 13O2 点燃 8CO2+ 10H2O。 （四）乙炔 化学式为C2H2，具有可燃性，在氧气中燃烧时能产生3 000 ℃以上的高温，可以用于焊接和切割金属，燃烧的化学方程式2C2H2+5O2点燃4CO2+2H2O （五）有机物特性 (1)大部分有机物熔点较低，受热易分解，易挥发，易燃烧，不易导电等。所以保存时一定要密封，做实验时一定要远离明火，防止着火或爆炸。 (2)绝大多数有机物难溶于水，易溶于汽油酒精、苯等有机溶剂。 (3)许多有机物，如酒精、汽油、乙醚、苯、氯仿等都是常见的、很好的溶剂。如衣服沾上油渍时，常用汽油来清洗，就是利用这些有机物是很好的溶剂这一特性。 题型1金属材料 【例1】预制菜产品直接加热后即可食用，因此常选择铝箔包装。这是由于铝箔具有（　　） A．较小的硬度 B．较小的密度 C．良好的导电性 D．良好的导热性 【变式1-1】国产“手撕钢”在世界领先的基础上再次突破极限，将厚度降到了0.015毫米!“百炼钢做成了绕指柔”，这是习总书记对国产“手撕钢”的称赞。“百炼钢做成了绕指柔”主要利用了金属的（　　） A．硬度大 B．导热性 C．导电性 D．延展性 【变式1-2】为了解决交通拥堵问题，“飞行汽车”不断涌现。某款飞行汽车主要参数如表。 自身质量 450千克 轮胎与地面总接触面积 0.12米2 满载总质量 600千克 预设飞行高度 100米 地面行驶速度 120千米/时 续航时长 3～4小时 飞行巡航最大速度 180千米/时 外部材料密度 碳纤维：1.8克/厘米3 钛合金：4.5克/厘米3 请回答： （1）该飞行汽车外部材料用碳纤维和钛合金替代钢铁，其主要原因是 。 （2）当飞行汽车满载静止在水平地面时，对地面的压强为多大？ （3）若巡航距离为162千米，该款飞行汽车以巡航最大速度飞行，需用时多少？ 【变式1-3】如图所示的机械狗主要用于泰山景区的垃圾清运和货物搬运，其相关示数如表所示。 空载重量 60kg（整机，含电池） 最大移动速度 6m/s 最大站立负载 120kg 持续行走负载 40kg 工作温度 ﹣20℃～55℃ （1）机械狗的电机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，这是由于金属的 。 （2）机械狗以最大负载站立时，四只脚掌与地面的总接触面积为0.012m2，求机械狗对地面的压强？（写出计算过程） （3）在一次运输任务中，机械狗需要往返运送货物（返程时空载返回），单程距离为3000m。如果空载时以最大移动速度行进，负载货物时以4m/s的速度行进，往返一次需要多长时间？（不计装卸货物时间） 题型2金属的化学性质 【例2】如图所示的装置，甲、乙两个相同的瓶内分别装有等质量的铁粉和锌粉，同时加入等量相同质量分数的稀硫酸。请回答： （1）甲瓶内发生的实验现象有 。 （2）写出乙瓶内的化学方程式： 。 （3）若反应结束后金属均有剩余，则原先处于导管中点P的红色液柱最终的停留位置在 （填字母）。 A．P点左侧 B．P点右侧 C．P点 【变式2-1】如图，将足量的等质量的锌和铁分别放入左、右试管中，加入等质量、等质量分数的稀盐酸，充分反应后，冷却到室温，（U型管内为水，初始液面相平，反应过程中装置气密性良好）下列说法正确的是（　　） A．U型管中液面最终保持相平 B．两试管中所得溶液的质量相等 C．右试管中溶液由无色变成黄色 D．右试管比左试管中产生气泡的速率快 【变式2-2】纳米铁粉在空气中不易自燃，但稍加热即可剧烈燃烧，如图是纳米铁粉在锥形瓶中燃烧的实验。下列说法正确的是（　　） A．锥形瓶中加水可防止瓶底炸裂 B．实验中可观察到气球一直膨胀变大 C．激光手电照射使纳米铁粉的着火点降低 D．纳米铁粉燃烧生成的化合物中铁元素化合价为+3价 【变式2-3】小敏用如图装置测定铜锌合金中锌的质量分数。主要实验步骤如下（必要的固定装置已略去）： ①连接装置并检查装置气密性； ②加入药品和水； ③上下移动D，使C中液面0刻度线和D的液面相同（C为带有刻度的玻璃管）； ④由A向B中滴加试剂至过量； ⑤待B中不再有气体产生并恢复至室温后，再次上下移动D，使C中新液面和D的液面相平，读出气体的体积为毫升（常压下，该气体密度为ρg/mL）； ⑥将B中剩余固体过滤、洗涤、干燥称重，称得剩余固体质量为Wg。 （1）检验该装置气密性：提高D管，静止片刻后，C、D液面仍存在高度差，则气密性 （填“好”或“不好”）。 （2）A和B之间连接导管的作用是： 。 （3）C管是收集气体从而量出氢气的气体体积，要求在实验前后收集气体后，C和D的液面必须相平，原因是 。C管0刻度线上方原有的空气，对本实验测量氢气的体积是否有影响？ 。 （4）用上述实验中的已知数据（V、ρ、W）计算出合金中锌的质量分数，计算结果是 。 题型3金属活动性顺序的判断 【例3】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 【变式3-1】小柯同学通过实验探究某种金属X的金属活动性强弱，并根据实验现象编制检索表如图所示。根据检索表可知，金属X的活动性强弱排序正确的是（　　） A．Fe＞Al＞H＞Sn＞X＞Ag B．Al＞Fe＞Sn＞H＞X＞Ag C．Fe＞Sn＞Al＞H＞X＞Ag D．Fe＞Sn＞Al＞H＞Ag＞X 【变式3-2】向AgNO3和Al（NO3）3溶液中加入一定量Zn粉和Cu粉，充分反应后过滤，得到滤渣和蓝色滤液。关于该滤渣和滤液说法正确的是（　　） A．向滤渣中加入稀盐酸，可能有气泡产生 B．向滤液中加入稀盐酸，一定有白色沉淀产生 C．滤渣中一定有Ag，可能有Cu和Zn D．滤液中一定有Cu（NO3）2、Al（NO3）3和Zn（NO3）2 【变式3-3】小虞学习了伏打电堆的工作原理后，尝试用铜环和锌环各10枚依次堆叠，用浸有食盐溶液的小纸片置于各铜环和锌环之间（如图所示）。闭合开关，电流表正常工作。则以下说法正确的是（　　） A．每一组铜环、小纸片、锌环构成一节小电池 B．在该电路的导线中，电子从铜环流向锌环 C．流过电流表的电流大于流过小灯泡的电流 D．浸小纸片的食盐溶液可以换成纯净水 题型4金属置换反应滤液滤渣的分析判断 【例4】在培养皿中放入用金属盐溶液润湿的滤纸，将金属片放在滤纸上，观察到置换出的金属沿着滤纸像树枝一样“生长”，得到形态优美的“金属树”。小科同学进行了如下实验： （1）实验B中有“铜树”生成，产生“铜树”的原理是 （用化学方程式表示）。 （2）若要验证锌、铁、铜三种金属的活动性顺序，还需补充一组实验： 。 （3）实验中能观察到金属树“生长”的微观本质是：金属活动性强的金属原子 （填“得到”或“失去”）电子变成阳离子，溶液中的金属阳离子转化为金属原子。 【变式4-1】为探究金属活动性顺序，小塘按以下步骤开展探究： 步骤一：在编号为A、B、C、D的4支空试管中各注入5mL稀盐酸。 步骤二：用砂纸打磨大小相同的镁片、铜片、锌片和银片，同一时间分别投入A、B、C、D试管中，再立即将带有相同气球的橡皮塞塞紧。观察试管中的现象。 步骤三：将砂纸打磨后的铜片投入E试管，注入5mL浓度为10%的硝酸银溶液，观察实验现象，进一步探究铜和银的金属活动性顺序。 请回答： （1）用砂纸打磨金属表面的目的是 。 （2）A～D中，能与酸反应的金属是 （填金属名称）。 （3）观察试管E，可看到的现象是 。 （4）为探究E试管反应后的溶液质量变化，小塘向试管中加入质量为m1的硝酸银溶液，然后放入铜片反应一段时间，得到反应后的溶液质量为m2，则反应前后溶液质量大小关系为m1 m2。 【变式4-2】金属与人类的生活和生产密切相关。请你结合相关信息回答下列问题： （1）如图1所示，同一圆圈上的物质中铁元素的化合价相同，同一直线上的物质类别相同，下列说法错误的是 。 A．a物质属于碱 B．Fe与稀盐酸反应生成FeCl3 C．Fe在潮湿空气中容易发生锈蚀生成Fe2O3 D．用等质量FeO和Fe2O3炼铁，FeO生成的铁更多 （2）某同学为探究相关金属的化学性质，做了如图2实验。实验C中物质充分反应后溶液呈无色，过滤所得滤渣的成分可能的组成有 （有多种可能性，请写全）。 AB C （3）在工业炼铁中要得到224t铁，理论上需要含Fe2O380%的赤铁矿石多少吨？ 【变式4-3】向Zn（NO3）2和Cu（NO3）2混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后，过滤。向滤渣中再加入稀盐酸，没有气体放出。下列说法正确的是（　　） A．滤渣中一定有铜，可能有锌 B．所得溶液中一定有Cu2+、Fe2+ C．所得溶液中一定有Cu2+，可能有Zn2+ D．所得溶液中一定有Fe2+，可能有Cu2+ 题型5金属与酸反应的氢气图像分析 【例5】两个烧杯中装有等质量的金属锌和镁，然后分别逐渐加入同浓度的稀硫酸，产生氢气的质量与加入硫酸的质量关系如图所示，下列说法正确的是（　　） A．a点时，两个烧杯中的酸都恰好完全反应 B．b点时，两个烧杯中产生氢气的质量相同 C．c点时，两个烧杯中都有金属剩余 D．该图反映出镁比锌的金属活动性强 【变式5-1】将等质量的甲、乙金属分别与足量的稀硫酸反应，产生的氢气的量与反应时间的关系如图。则甲、乙两金属分别可能是（　　） A．铁、锌 B．铁、铜 C．镁、铁 D．锌、铁 【变式5-2】现有某铁样品5.6g，含有的杂质为镁、锌、铜中的两种或三种。向其中逐渐加入溶质质量分数为9.8%的稀硫酸，产生氢气质量与加入稀硫酸质量的关系如图所示。则下列结论正确的个数是（　　） ①恰好完全反应时，一定没有固体剩余 ②x的值为0.2 ③铁样品中可能含有镁 ④M点对应的溶液中含有2种或3种溶质 A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 【变式5-3】将等量的Mg、Fe、Zn三种金属分别放入质量和溶质质量分数均相同的三份稀硫酸中，反应完成后，生成氢气的质量关系不可能的是（　　） A． B． C． D． 题型6金属的防护 【例6】下列关于金属资源的说法中，不正确的是（　　） A．自然界中除少数不活泼的金属如金、银等以单质的形式存在外，其余大多数都是以化合物的形式存在 B．自然界中的金属是取之不尽的 C．防止金属锈蚀，回收利用废旧金属可以保护金属资源和环境 D．合理开发矿物，寻找金属代用品都是保护金属资源的有效途径 【变式6-1】同学们设计了如图1所示实验，进行影响铁生锈因素的探究。一周后，试管A中铁钉几乎没有生锈，试管B中铁钉稍有生锈，试管C中铁钉明显生锈，试管D中的铁钉严重生锈。 （1）试管B中使用“煮沸并冷却的蒸馏水”，目的是 。 （2）对比A、C试管，可得出的结论是 。 （3）对比 （填字母）试管实验现象，可知NaCl的存在会加速铁的生锈。 【变式6-2】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 【变式6-3】小玉发现菜刀长时间不用会生锈，金属在什么情况下容易被锈蚀？小玉设计了如图所示实验，放置2～3天，发现只有丙瓶中的铁钉生锈了。下列分析错误的是（　　） A．本实验的对照组是甲 B．乙瓶中用凉开水的目的是保证瓶内没有氧气 C．铁钉在潮湿的空气中容易生锈 D．为防止菜刀生锈，可将菜刀表面保持干燥 题型7金属的还原实验 【例7】中国古今对金属的冶炼和铸造做出巨大的贡献。 （1）《周礼•考工记》中记载了铸造各类青铜器的配方和特性。铜和青铜的相关性质见下表，推断铜冶炼过程中熔入锡的作用有 。（写出一点） 铜 青铜（含25%的锡） 熔点 1085℃ 800℃ 硬度 3.0 5～6.6 （2）中国宝武首套百万吨级氢基竖炉点火投产。氢冶金以氢气为燃料和还原剂，与传统的CO还原Fe2O3炼铁相比，氢冶金技术的优点是 。（写一条） （3）现代湿法炼铜常产生酸性废水，含有的CuSO4、ZnSO4可用铁炭混合物（铁粉和活性炭的混合物）除去。其他条件不变，废水pH对Cu2+、Zn2+去除率的影响如图所示。 ①pH＜3时，铁炭混合物表面有大量气泡产生，该气体为 。 ②相同pH条件下，Cu2+的去除率远高于Zn2+，原因可能是 。 【变式7-1】铜是人类历史上使用最早的金属。在船舶、车辆和家庭用具中广泛使用。小科为了体验“工业冶炼金属的过程”，在实验室做了一氧化碳还原氧化铜的实验，他称得氧化铜样品质量为m，用如图实验装置进行实验后得到表中两组数据（杂质不参与反应）。 反应前 反应后 甲组 试管和氧化铜样品的质量m1 试管和固体物质的质量m2 乙组 烧杯和澄清石灰水的质量m3 烧杯和试管中物质的质量m4 （1）你认为小科应该选用 （填“甲”或“乙”）组数据来计算氧化铜固体的质量。 （2）若试管中氧化铜全部还原为铜，则氧化铜样品中氧化铜的质量分数为 ，（用表格中的字母表示）。 （3）此装置是否存在不足之处？若有请加以改进： 。 【变式7-2】金属材料在人类文明的发展中起着重要作用，古代冶金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）北宋沈括所著的《梦溪笔谈》中记载了“湿法炼铜”的方法：“繁胆矾铁釜，久之亦化为铜”。即在“铁釜”中加入硫酸铜溶液，则可得到铜。写出“铁釜”中发生反应的化学方程式： 。 （3）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反应区中，炉甘石（ZnCO3）在高温下分解生成氧化锌，煤炭中的碳与氧化锌反应生成锌和二氧化碳，该反应中体现了碳的 （填“还原性”或“氧化性”）。 ③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： 。 【变式7-3】实验室可用如图装置模拟工业炼铁。 （1）装置图末端的导气管口放一盏燃着的酒精灯，这样做的目的是 。 （2）被加热的长直玻璃管中的现象是 。 （3）若工厂用100吨含Fe2O3的质量分数为80%的铁矿石炼铁，可提炼出含铁的质量分数为96%的生铁多少吨？（计算结果保留一位小数） 题型8化合物间的转化 【例8】我国科研团队研发出一种钙基气凝胶隔热材料，其制备过程涉及CaO、Ca（OH）2、稀盐酸等物质的转化。如图所示的物质关系中，“﹣”表示两端的物质能发生化学反应，“→”表示物质的转化方向。 （1）反应①中CaO与水反应会 热量（填“放出”或“吸收”）。 （2）写出反应②的化学方程式 。 （3）若反应③恰好完全反应，反应后滴入酚酞试液，溶液呈 色。 【变式8-1】人类常利用化学反应得到所需要的物质。如图是Mg（OH）2、MgCl2、Mg（NO3）2三种物质间的转化关系，根据所学知识判断，下列说法正确的是（　　） A．通过加入氯化铜溶液或稀盐酸可实现①的转化 B．通过一步反应无法实现②的转化 C．通过一步反应可实现Mg（NO3）2向MgCl2的转化 D．通过加入氢氧化钠等可溶性碱可实现③的转化 【变式8-2】某学习小组同学为了快速记忆酸与碱的化学性质，采用类似成语接龙的方法与大家玩游戏．游戏规则是：上家报出一种物质，下家接的物质能与上家的物质发生反应，游戏就能进行下去．如图表示的是他们玩的一轮游戏：甲是出题组长报的物质，即：“龙头”，ABCD是组员“接龙”的物质． （1）如果本轮每人都能接上，则四位组员接龙的顺序是（填序号）： 甲﹣C﹣ ﹣ ﹣ （三空全对才能得2分） （2）如果不考虑后面组员能否接上，则除C外，还可以选择 （填序号）与甲接龙． 【变式8-3】以下是一些初中学习中常见的氧化物和单质，它们之间可以发生如下图所示的反应： 其中，氧化物（Ⅰ）是红棕色固体，氧化物（Ⅱ）、（Ⅲ）、（Ⅵ）在反应条件下都是气体． （1）氧化物（Ⅰ）的化学式是 ；单质（Ⅱ）的化学式是 ． （2）反应①的化学方程式是 ．反应③的化学方程式是 ． 题型9有机物 【例9】科技进步促进材料的发展，材料的发展不断改善我们的生活。 （1）牙刷的使用可以追溯到远古时代，近代制作牙刷丝的材质从马鬃、猪鬓变为尼龙（一种合成纤维），马鬃灼烧后有烧焦羽毛气味，证明其成分为： （选填“糖类”、“蛋白质”或“脂肪”）。 （2）制作牙刷柄的材质由骨棒、木棒发展为聚丙烯塑料，再转变为在自然界中易降解的聚乳酸塑料[化学式可表示为（C3H4O2）n]。聚乳酸塑料属于 。 A.无机合成材料 B.有机合成材料 C.新型金属材料 （3）铝制易拉罐主要由铝合金制成，除铝外，还含有锌、铜、硅等。根据实际需求，罐盖硬度应大于罐体硬度。结合图分析，生产易拉罐时，罐盖中铜元素的含量应 （选填“大于”“小于”或“等于”）罐体中铜元素的含量。 【变式9-1】在一支试管中放入少量聚乙烯塑料碎片，用酒精灯缓缓加热，聚乙烯塑料变软熔为液体，经冷却后又变为固体。 （1）通过实验可知，聚乙烯塑料属于 （填“热塑性”或“热固性”）性塑料。装食品用的聚乙烯塑料袋应如何封口？ 。 （2）用聚乙烯制作的矿泉水塑料瓶子，采用的成型工艺是 成型（选填字母）。 A．注射 B．模压 C．浇铸 D．挤出 【变式9-2】2024年4月25日，神舟十八号载人飞船成功发射。飞船逃逸燃料使用复合材料联氨（N2H4）和四氧化二氮（N2O4）。回答下列问题： （1）宇航服的主体部分是特殊高强度涤纶，涤纶属于 （填“天然”或“合成”）材料，具有优异的耐磨、耐酸碱、耐高温等性能。 （2）联氨（N2H4）和四氧化二氮（N2O4）反应产物为氮气和水，具有反应释放能量多、动力强、易于储存等优点，还具有的优点是 。（答出一点即可） 【变式9-3】社会发展让人们的出行更加方便，汽车逐渐走进寻常百姓家。回答有关问题： （1）如图汽车的部件中主要由有机合成材料制成的是 。 （2）化石燃料的大量使用，带来了环境的污染和资源的枯竭等问题。我市自2018年开始推广使用车用乙醇汽油，到2019年实现全市全覆盖。乙醇（C2H5OH）燃烧的化学方程式是 。 （3）在实验室中探究铝、铜的金属活动性顺序，除铝、铜外，还需要用到的试剂是 。（填一种即可） 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1章 材料及其利用 【新教材浙教版】 【知识精讲（10个知识归纳+9个题型）】 模块一 知识精讲 知识归纳 【知识点1 金属材料】 1．金属材料 金属材料包括纯金属和它们的合金。 几种重要的金属材料使用顺序：青铜器时代→铁器时代→铝器时代。 2．金属的物理性质 (1)大多数金属呈银白色，但铜呈紫红色，金呈黄色。 (2)常温下大多为固体，但汞为液体。 (3)具有良好的导电性、导热性、延展性，但这些物理性质差异很大。 3．金属的用途 金属的性质在很大程度上决定了物质的用途，还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利，以及废料是否易回收和对环境的影响等多种因素。 4．合金 (1)概念：在金属中加热熔合金属或非金属就可制得具有金属特性的物质。 如：生铁和钢是含碳量不同的铁的两种合金，其中生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%。 (2)性质特征：合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性更好，熔点比组成它的纯金属的熔点低。 【知识点2 金属的化学性质】 (1)金属与氧气的反应 铝、镁、铁、铜各与氧气反应(写化学方程式)： ①4Al＋3O22Al2O3；在氧气中加热比较薄的铝片（巧克力中那么薄的），剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，同时生成白色固体 ②2Mg＋O22MgO；镁条在空气中燃烧就能发出耀眼的强光,放出大量热量,生成白色固体 ③3Fe＋2O2Fe3O4；铁在空气中只能加热到发红；而在氧气中剧烈燃烧,火星四射,放出大量热,生成黑色固体. ④2Cu＋O22CuO。铜在空气或氧气中加热,生成黑色固体,放热 (2)与酸溶液反应 铁钉放入稀盐酸中，其反应现象为铁钉表面有气泡冒出，溶液由无色变为浅绿色。反应的化学方程式为Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，反应后溶液质量变大。 (3)金属与某些化合物(盐)溶液的反应 ①铝丝浸入CuSO4溶液中，铝丝表面有紫红色物质生成，溶液由蓝色变为无色。反应的化学方程式：2Al＋3CuSO4===3Cu＋Al2(SO4)3，且反应后溶液质量变小。 ②铜丝浸入AgNO3溶液中，铜丝表面有银白色物质生成，溶液由无色变为蓝色。反应的化学方程式为Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2，且反应后溶液质量变小。 【知识点3 金属活动性顺序及其应用】 (1)金属活动性顺序 经过许多实验，人们总结出一些金属的活动性顺序如下： K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag、Pt、Au 金属活动性由强逐渐减弱 金属活动性顺序的应用规律： ①金属跟酸反应：在金属活动性顺序中，只有排在氢前面的金属可以把酸中的氢置换出来。 ②金属跟盐溶液的反应：在金属活动性顺序中，只有一种活动性较强的金属才能把另一种活动性较弱的金属从它的盐溶液中置换出来。 (2)置换反应： ①由一种单质跟一种化合物起反应生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。 ②通式： A ＋ BC ＝＝＝＝ AC ＋ B (单质) (化合物) (生成) (另一种化合物) (另一种单质) 指组成化合物的某种元素被组成单质的元素所替代 (3)置换反应与氧化还原反应的关系 ①在反应物之间电子发生转移的反应称为氧化还原反应。 或：在化学反应前后，相关元素的化合价发生改变发生升降的变化，均为氧化还原反应。 ②判断氧化还原反应的最基本的方法：判断反应前后同一元素的化合价是否发生升降变化。 ③所有置换反应都是氧化还原反应。 (4)置换反应的原则 ①一种金属可以置换出没有它活泼的金属(在非金属单质中也可使用这一原则)； ②活动性在氢之前的金属元素，其单质可与强酸发生置换反应，之后的不可反应(另：在金属活泼性前3的金属可直接与水反应)； ③化学元素的活泼性，是指元素与其他物质反应的难易程度。越易和别的物质反应，元素越活泼。越难与其他物质反应，元素越不活泼，即越稳定； ④铁与酸和盐发生置换反应，生成铁的化合物中铁元素的化合价都是+2价。 (5)置换反应的分类 ①金属与酸的置换反应：金属单质 + 酸 → 盐 + 氢气 a．锌和稀硫酸反应：Zn + H2SO4 ==ZnSO4 + H2↑ b．镁和稀硫酸反应：Zn + 2HCl == ZnCl2 + H2↑ ②金属与盐溶液的置换反应：金属单质 + 盐(溶液)→另一种金属 + 另一种盐 a．铁与硫酸铜反应：Fe + CuSO4 == FeSO4 + Cu 现象：铁条表面覆盖一层红色的物质，溶液由蓝色变成浅绿色。(湿法制铜) b．锌片放入硫酸铜溶液中：Zn + CuSO4 == ZnSO4 + Cu 现象：锌片表面覆盖一层红色的物质，溶液由蓝色变成无色。 c．铜片放入硝酸银溶液中：Cu + AgNO3 == Cu(NO3)2 + Ag 现象：铜片表面覆盖一层银白色的物质，溶液由无色变成蓝色。 【知识点4 制取H2常见的考点】 ①相同条件下，金属Mg、Al、Zn、Fe与足量的稀盐酸反应，产生H2的速度由快到慢的是 Mg＞Al＞Zn＞Fe 。 ②过量的金属Mg、Al、Zn、Fe与等质量等浓度的稀盐酸反应制取的H2的质量比为 1：1：1：1 。 拓展：产生1gH2所需要的四种金属的质量分别是 Mg：12g；Al:9g；Zn：32.5g；Fe：28g 。 画出图像1：(X-时间，Y-H2的质量) ③等质量的金属Mg、Al、Zn、Fe与足量的稀盐酸反应制取的H2，产生H2的量由多到少的是 Al＞Mg＞Fe＞Zn 。 画出图像1:(X-时间，Y-H2的质量) 图像2：(X-HCl的质量，Y- H2的质量) 拓展：如何判断金属产生H2量的多少？ 金属的相对原子质量/化合价 越小，等质量时产生的H2的量越多。 ④等质量金属与Mg、Al、Zn、Fe与足量的稀盐酸反应后，溶液质量增加量由大到小的是 Zn＜Fe＜Mg＜Al 。 ⑤生成相同化合价的金属(假设X、Y均为+2价)，产生H2的量越小，相对分子量 越大 。 【知识点5 防止金属腐蚀的常用方法】 金属的锈蚀既与周围环境里水、空气等物质的作用有关，也与金属内部的结构有关。根据金属锈蚀的条件，人们采取了一系列措施以防止金属生锈。常用的防治锈蚀的方法有： ①改变金属的内部结构。例如，把铬、镍加入普通钢中制成不锈钢。 ②在金属表面覆盖保护层。例如，在金属表面涂漆、电镀或用化学方法形成致密耐腐蚀的氧化膜等。 【知识点6 物质的转化规律】 1、非金属单质——化合物 S+ O2SO2 （刺激性，有毒，污染空气） 4P+5O22P2O5 （除去空气中少量氧气） C+O2CO2 （氧气充足） 2C+ O2==2CO （氧气不充足） 2、某些非金属氧化物+H2O——酸 CO2+H2O=H2CO3 （CO2通入紫色石蕊实验变红色，加热又变紫色） SO2+ H2O=H2SO3 SO3+ H2O=H2SO4 3、金属单质——化合物 2Mg+O22MgO （发出耀眼强光，生成白色固体） 2Cu+O22CuO （红色的铜在空气中加热变黑色） 2Fe+2O2Fe3O4 （火星四射，生成黑色固体） 4、某些金属氧化物+H2O——碱 CaO+ H2O=Ca(OH)2 K2O+ H2O=2KOH CuO、Fe2O3不能，因为对应的碱不溶 5、金属单质+非金属单质——盐或金属氧化物 Fe+SFeS 2Fe+3Cl22FeCl3 【知识点7 金属的还原】 常见还原剂：C、CO、H2 C+2CuO2Cu+CO2↑ H2+CuOCu+H2O 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 C：黑色固体逐渐变为红色，澄清石灰水变浑浊 H2：试管内黑色粉末变红色，试管口出现水珠 步骤：实验开始时先通入H2, 一段时间后再加热（防止氢气与空气混合加热时试管爆裂）； 实验结束后，先熄灭酒精灯，继续通入H2， 直到试管冷却为止（防止灼热的铜被空气中的氧气氧化成氧化铜） 提示：试管口要略低于试管底，防止反应生成的水倒流。导管贴试管上壁伸入试管底部 CO：最好在通风橱中进行。实验时应该先通一会CO，以排除试管中的空气，防止CO 与空气混合加热时引起爆炸。多余的CO不能直接排到空气中，应对着火焰烧掉（实验装置末端设置点燃的酒精灯燃烧尾气） 有关纯度问题的计算 ①由混合物质量及纯度，计算纯净物质量：纯净物质量=混合物质量×纯度 ②根据纯净物的质量，求出其中组成元素的质量分数。组成元素的质量分数=×100％ ③求产品中的含杂质的物质的质量(即混合物质量)：混合物质量= 【知识点8 化合物间相互转化规律】 *任何酸和碱都能发生中和反应 *任何碳酸盐和酸都能反应生成CO2↑ *盐+盐、盐+碱的反应中，反应物必须可溶，且要满足复分解反应的条件（生成物种有气体，水或沉淀） *盐+金属的反应中，反应的盐必须是可溶的。因此一些非常活泼能够跟水发生发应的金属（K、Ca、Na等）不符合要求 【知识点9 简单的有机物】 （一）有机物的概念 含碳的化合物(碳的氧化物、碳酸、碳酸盐等除外)叫有机化合物，简称有机物，大多含有C、H、O、N等元素。有机物是有机化合物的简称，所有的有机物都含有碳元素。但并非所有含碳的化合物都是有机化合物，如CO、CO2、H2CO3、CaCO3等，它们虽然含有碳元素，但由于它们在结构、组成、性质上都跟无机化合物相似，所以通常把它们归为无机物。 （二）甲烷 最简单的有机物，化学式为CH4。稻草及动物粪便经过发酵会产生大量的沼气，农村里常用作燃料供热。沼气、瓦斯、天然气的主要成分都是甲烷。火星的大气层中也发现有很多的甲烷。 (1)结构：1个甲烷分子是由1个碳原子和4个氢原子构成的，如图所示。 (2)物理性质：通常状况下，甲烷是无色无味的气体，密度比空气小，极难溶于水。 (3)化学性质：甲烷具有可燃性，纯净的甲烷在空气中燃烧时产生蓝色火焰，生成水和二氧化碳，如图所示，烧杯内壁产生一层白膜。燃烧的化学方程式为CH4+2O2点燃CO2+2H2O 由于甲烷气体与空气或氧气混合点燃时，易发生爆炸，故点燃甲烷前要检验甲烷气体的纯度。在家庭中使用招气或天然气作燃料时要注意安全。 （三）丁烷 打火机内液体的主要成分，化学式为C4H10家用液化气的主要成分也是丁烷。气态的丁烷经压缩后变成液态，灌装在容器中贮存，使用时经减压，使液态丁烷汽化。丁烷容易被液化，具有可燃性，燃烧的化学方程式为2C4H10 + 13O2 点燃 8CO2+ 10H2O。 （四）乙炔 化学式为C2H2，具有可燃性，在氧气中燃烧时能产生3 000 ℃以上的高温，可以用于焊接和切割金属，燃烧的化学方程式2C2H2+5O2点燃4CO2+2H2O （五）有机物特性 (1)大部分有机物熔点较低，受热易分解，易挥发，易燃烧，不易导电等。所以保存时一定要密封，做实验时一定要远离明火，防止着火或爆炸。 (2)绝大多数有机物难溶于水，易溶于汽油酒精、苯等有机溶剂。 (3)许多有机物，如酒精、汽油、乙醚、苯、氯仿等都是常见的、很好的溶剂。如衣服沾上油渍时，常用汽油来清洗，就是利用这些有机物是很好的溶剂这一特性。 题型1金属材料 【例1】预制菜产品直接加热后即可食用，因此常选择铝箔包装。这是由于铝箔具有（　　） A．较小的硬度 B．较小的密度 C．良好的导电性 D．良好的导热性 【答案】D 【解答】解：预制菜用铝箔包装并可直接加热，核心原因是铝箔具有良好的导热性，能让食物快速、均匀受热，缩短加热时间，适配多种加热方式。其他选项与该用途无关：较小硬度、较小密度并非其作为加热包装的关键特性，良好导电性在此场景中也无应用需求。故D符合题意，ABC不符合题意。 故选：D。 【变式1-1】国产“手撕钢”在世界领先的基础上再次突破极限，将厚度降到了0.015毫米!“百炼钢做成了绕指柔”，这是习总书记对国产“手撕钢”的称赞。“百炼钢做成了绕指柔”主要利用了金属的（　　） A．硬度大 B．导热性 C．导电性 D．延展性 【答案】D 【解答】解：国产“手撕钢”在世界领先的基础上再次突破极限，将厚度降到了0.015毫米!“百炼钢做成了绕指柔”，柔韧得可以绕指头，主要利用了金属的延展性。 故选：D。 【变式1-2】为了解决交通拥堵问题，“飞行汽车”不断涌现。某款飞行汽车主要参数如表。 自身质量 450千克 轮胎与地面总接触面积 0.12米2 满载总质量 600千克 预设飞行高度 100米 地面行驶速度 120千米/时 续航时长 3～4小时 飞行巡航最大速度 180千米/时 外部材料密度 碳纤维：1.8克/厘米3 钛合金：4.5克/厘米3 请回答： （1）该飞行汽车外部材料用碳纤维和钛合金替代钢铁，其主要原因是 。 （2）当飞行汽车满载静止在水平地面时，对地面的压强为多大？ （3）若巡航距离为162千米，该款飞行汽车以巡航最大速度飞行，需用时多少？ 【答案】（1）减轻汽车的质量，同时碳纤维和钛合金耐腐蚀； （2）汽车对地面的压强为5×104Pa； （3）需用时0.9h。 【解答】解：（1）碳纤维和钛合金的密度小于钢铁的密度，因此该飞行汽车外部材料用碳纤维和钛合金替代钢铁可以减轻汽车的质量，同时碳纤维和钛合金耐腐蚀； （2）当飞行汽车满载静止在水平地面时，对地面的压力等于自身的重力，即F＝G＝mg＝600kg×10N/kg＝6000N， 则当飞行汽车满载静止在水平地面时，对地面的压强为： p5×104Pa； （3）由v得，t0.9h。 【变式1-3】如图所示的机械狗主要用于泰山景区的垃圾清运和货物搬运，其相关示数如表所示。 空载重量 60kg（整机，含电池） 最大移动速度 6m/s 最大站立负载 120kg 持续行走负载 40kg 工作温度 ﹣20℃～55℃ （1）机械狗的电机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，这是由于金属的 。 （2）机械狗以最大负载站立时，四只脚掌与地面的总接触面积为0.012m2，求机械狗对地面的压强？（写出计算过程） （3）在一次运输任务中，机械狗需要往返运送货物（返程时空载返回），单程距离为3000m。如果空载时以最大移动速度行进，负载货物时以4m/s的速度行进，往返一次需要多长时间？（不计装卸货物时间） 【答案】（1）导热性好； （2）机械狗对地面的压强为1.5×105Pa； （3）往返一次需要的时间为1250s。 【解答】解：（1）工程师在设计时安装了某款金属散热片，这是由于金属的导热性好； （2）机械狗站立在水平地面上，对地面的压力大小等于机械狗与负载货物的总重力大小，即： F＝G总＝m总g＝（120kg+60kg）×10N/kg＝1800N， 机械狗对地面的压强：p1.5×105Pa； （3）根据v可得，往返一次需要的时间： t＝t往+t返1250s。 题型2金属的化学性质 【例2】如图所示的装置，甲、乙两个相同的瓶内分别装有等质量的铁粉和锌粉，同时加入等量相同质量分数的稀硫酸。请回答： （1）甲瓶内发生的实验现象有 。 （2）写出乙瓶内的化学方程式： 。 （3）若反应结束后金属均有剩余，则原先处于导管中点P的红色液柱最终的停留位置在 （填字母）。 A．P点左侧 B．P点右侧 C．P点 【答案】（1）铁粉逐渐溶解，产生无色气泡，溶液由无色变为浅绿色； （2）Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑； （3）C。 【解答】解：（1）铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，甲瓶内发生的实验现象是铁粉逐渐溶解，产生无色气泡，溶液由无色变为浅绿色。 （2）乙瓶内锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑。 （3）若反应结束后金属均有剩余，酸完全反应，由质量守恒定律可知，氢气中的氢元素来自于酸，氢气中的氢元素来自于酸，参与反应的酸一样多，则产生的氢气的量也一样多，产生的氢气相同，两边压强相同，可知红色液柱将停留在P点。 【变式2-1】如图，将足量的等质量的锌和铁分别放入左、右试管中，加入等质量、等质量分数的稀盐酸，充分反应后，冷却到室温，（U型管内为水，初始液面相平，反应过程中装置气密性良好）下列说法正确的是（　　） A．U型管中液面最终保持相平 B．两试管中所得溶液的质量相等 C．右试管中溶液由无色变成黄色 D．右试管比左试管中产生气泡的速率快 【答案】A 【解答】解：A、锌、铁会与盐酸反应生成氢气，金属足量，所以盐酸全部反应，生成的氢气质量相等，最终U形管两端的气体体积变化相等，所以U型管中液面最终保持相平。该选项正确。 B、反应生成的氢气质量相等，金属足量且等质量，置换相同质量的氢气，所用的铁和锌的质量不等，所以两试管中所得溶液的质量不相等，该选项不正确。 C、铁和盐酸反应会生成氯化亚铁和氢气，亚铁盐溶液显浅绿色，所以反应后右试管中溶液为浅绿色。该选项不正确。 D、在金属活动性顺序中，锌排在铁的前面，锌比铁活泼，锌与盐酸反应产生氢气的速率比铁与盐酸反应产生氢气的速率快，所以左试管比右试管中产生气泡的速率快。该选项不正确。 故选：A。 【变式2-2】纳米铁粉在空气中不易自燃，但稍加热即可剧烈燃烧，如图是纳米铁粉在锥形瓶中燃烧的实验。下列说法正确的是（　　） A．锥形瓶中加水可防止瓶底炸裂 B．实验中可观察到气球一直膨胀变大 C．激光手电照射使纳米铁粉的着火点降低 D．纳米铁粉燃烧生成的化合物中铁元素化合价为+3价 【答案】A 【解答】解：A、该反应放出大量的热，会使生成物熔化溅落下来，水可防止生成物溅落炸裂瓶底，故选项说法正确。 B、纳米铁粉稍加热即可剧烈燃烧，用激光手电照射，纳米铁粉燃烧，放出大量的热，完全反应后温度逐渐恢复至室温，会观察到气球先变大后又变小，故选项说法错误。 C、激光手电照射能产生热量，为反应提供所需温度，而不是使纳米铁粉的着火点降低，故选项说法错误。 D、铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，纳米铁粉燃烧生成的化合物中铁元素化合价不为+3价，故选项说法错误。 故选：A。 【变式2-3】小敏用如图装置测定铜锌合金中锌的质量分数。主要实验步骤如下（必要的固定装置已略去）： ①连接装置并检查装置气密性； ②加入药品和水； ③上下移动D，使C中液面0刻度线和D的液面相同（C为带有刻度的玻璃管）； ④由A向B中滴加试剂至过量； ⑤待B中不再有气体产生并恢复至室温后，再次上下移动D，使C中新液面和D的液面相平，读出气体的体积为毫升（常压下，该气体密度为ρg/mL）； ⑥将B中剩余固体过滤、洗涤、干燥称重，称得剩余固体质量为Wg。 （1）检验该装置气密性：提高D管，静止片刻后，C、D液面仍存在高度差，则气密性 （填“好”或“不好”）。 （2）A和B之间连接导管的作用是： 。 （3）C管是收集气体从而量出氢气的气体体积，要求在实验前后收集气体后，C和D的液面必须相平，原因是 。C管0刻度线上方原有的空气，对本实验测量氢气的体积是否有影响？ 。 （4）用上述实验中的已知数据（V、ρ、W）计算出合金中锌的质量分数，计算结果是 。 【答案】（1）好。 （2）使A中的液体顺利流下；保持A、B中的压强相等。 （3）确保反应前后C中的压强相等；否。 （4）100%。 【解答】解：（1）检验该装置气密性：提高D管，静止片刻后，C、D液面仍存在高度差，则气密性好。 故答案为：好。 （2）A和B之间连接导管的作用是使A中的液体顺利流下；保持A、B中的压强相等。 故答案为：使A中的液体顺利流下；保持A、B中的压强相等。 （3）C管是收集气体从而量出氢气的气体体积，要求在实验前后收集气体后，C和D的液面必须相平，原因是确保反应前后C中的压强相等。C管0刻度线上方原有的空气，对本实验测量氢气的体积没有影响，是因为生成多少体积的氢气，C中液体就下降多少体积。 故答案为：确保反应前后C中的压强相等；否。 （4）反应生成氢气质量：mL×ρg/mLVρg。 设锌质量是x。 Zn﹣H2 65 2 x Vρg 65：2＝x：Vρg x＝Vρg 将B中剩余固体过滤、洗涤、干燥称重，称得剩余固体质量为Wg，说明铜的质量是Wg，合金中锌的质量分数：100%100%。 故答案为：100%。 题型3金属活动性顺序的判断 【例3】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。 【变式3-1】小柯同学通过实验探究某种金属X的金属活动性强弱，并根据实验现象编制检索表如图所示。根据检索表可知，金属X的活动性强弱排序正确的是（　　） A．Fe＞Al＞H＞Sn＞X＞Ag B．Al＞Fe＞Sn＞H＞X＞Ag C．Fe＞Sn＞Al＞H＞X＞Ag D．Fe＞Sn＞Al＞H＞Ag＞X 【答案】B 【解答】解：铝能与硫酸亚铁反应，说明铝比铁活泼，2指代的金属是不与硫酸亚铁反应，说明1b的位置排在铁的后面，即铁比1b位置的活泼；3指代的金属不能与稀盐酸反应，说明2b的位置排在氢的后面，即氢＞2b，锡能与稀盐酸反应，说明锡的位置排在氢的前面，锡＞氢；X指代的金属能与硝酸银溶液反应，说明3a中金属的位置排在银的前面，因此金属X的活动性强弱排序为：Al＞Fe＞Sn＞H＞X＞Ag。 故选：B。 【变式3-2】向AgNO3和Al（NO3）3溶液中加入一定量Zn粉和Cu粉，充分反应后过滤，得到滤渣和蓝色滤液。关于该滤渣和滤液说法正确的是（　　） A．向滤渣中加入稀盐酸，可能有气泡产生 B．向滤液中加入稀盐酸，一定有白色沉淀产生 C．滤渣中一定有Ag，可能有Cu和Zn D．滤液中一定有Cu（NO3）2、Al（NO3）3和Zn（NO3）2 【答案】D 【解答】解：金属活动性：Al＞Zn＞Cu＞Ag，向AgNO3和Al（NO3）3溶液中加入一定量Zn粉和Cu粉，锌先与硝酸银反应生成硝酸锌和银，待锌完全反应后，铜与硝酸银反应生成硝酸铜和银，锌、铜均与硝酸铝不反应，充分反应后过滤，得到滤渣和蓝色滤液，说明滤液中含硝酸铜，则铜与硝酸银发生了反应，则锌已经完全反应。 A、由以上分析可知，锌、铜一定与硝酸银反应生成了银，锌完全反应，铜是否完全反应无法确定，锌、铜与硝酸铝不反应，故滤渣中一定含银，可能含铜，向滤渣中加入稀盐酸，铜、银均与稀盐酸不反应，故一定没有气泡产生，故选项不符合题意； B、由分析可知，锌与硝酸银反应生成了硝酸锌，铜与硝酸银反应生成了硝酸铜，硝酸铝不参与反应，硝酸银是否完全反应无法确定，故滤液中一定含硝酸铝、硝酸锌、硝酸铜，可能含硝酸银，硝酸银能与稀盐酸反应生成氯化银和硝酸，硝酸铜、硝酸锌、硝酸铝与稀盐酸不反应，故向滤液中加入稀盐酸，不一定有白色沉淀产生，故选项不符合题意； C、由以上分析可知，滤渣中一定含银，可能含铜，一定不含锌，故选项不符合题意； D、由以上分析可知，滤液中一定含硝酸铝、硝酸锌、硝酸铜，可能含硝酸银，故选项符合题意。 故选：D。 【变式3-3】小虞学习了伏打电堆的工作原理后，尝试用铜环和锌环各10枚依次堆叠，用浸有食盐溶液的小纸片置于各铜环和锌环之间（如图所示）。闭合开关，电流表正常工作。则以下说法正确的是（　　） A．每一组铜环、小纸片、锌环构成一节小电池 B．在该电路的导线中，电子从铜环流向锌环 C．流过电流表的电流大于流过小灯泡的电流 D．浸小纸片的食盐溶液可以换成纯净水 【答案】A 【解答】解：A、每一组铜环、小纸片、锌环构成一节小电池，故A正确； B、在该电路的导线中，电子从锌环（负极）流向铜环（正极），故B错误； C、流过电流表的电流等于流过小灯泡的电流（串联电路电流处处相等），故C错误； D、浸有小纸片的食盐溶液能导电，换成纯净水则不能导电，故D错误； 故选：A。 题型4金属置换反应滤液滤渣的分析判断 【例4】在培养皿中放入用金属盐溶液润湿的滤纸，将金属片放在滤纸上，观察到置换出的金属沿着滤纸像树枝一样“生长”，得到形态优美的“金属树”。小科同学进行了如下实验： （1）实验B中有“铜树”生成，产生“铜树”的原理是 （用化学方程式表示）。 （2）若要验证锌、铁、铜三种金属的活动性顺序，还需补充一组实验： 。 （3）实验中能观察到金属树“生长”的微观本质是：金属活动性强的金属原子 （填“得到”或“失去”）电子变成阳离子，溶液中的金属阳离子转化为金属原子。 【答案】（1）Zn+Cu（NO3）2＝Zn（NO3）2+Cu； （2）将铁片放入Cu（NO3）2溶液中，析出红色固体，溶液由蓝色变成浅绿色，说明铁和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜，证明铁比铜活泼； （3）失去。 【解答】解：（1）实验B中有“铜树”生成，产生“铜树”的原理是锌和硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，反应的化学方程式为：Zn+Cu（NO3）2＝Zn（NO3）2+Cu。 （2）上述实验中，锌和硝酸亚铁反应生成硝酸锌和铁，锌和硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，说明锌的活动性比铁和铜都强，不能比较铁和铜的活动性顺序，证明铁和铜活动性顺序的实验方案：将铁片放入Cu（NO3）2溶液中，析出红色固体，溶液由蓝色变成浅绿色，说明铁和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜，证明铁比铜活泼。 （3）金属活动性强的金属原子在置换反应中会失去电子变成阳离子，而溶液中的金属阳离子得到电子转化为金属原子，从而形成“金属树”。 【变式4-1】为探究金属活动性顺序，小塘按以下步骤开展探究： 步骤一：在编号为A、B、C、D的4支空试管中各注入5mL稀盐酸。 步骤二：用砂纸打磨大小相同的镁片、铜片、锌片和银片，同一时间分别投入A、B、C、D试管中，再立即将带有相同气球的橡皮塞塞紧。观察试管中的现象。 步骤三：将砂纸打磨后的铜片投入E试管，注入5mL浓度为10%的硝酸银溶液，观察实验现象，进一步探究铜和银的金属活动性顺序。 请回答： （1）用砂纸打磨金属表面的目的是 。 （2）A～D中，能与酸反应的金属是 （填金属名称）。 （3）观察试管E，可看到的现象是 。 （4）为探究E试管反应后的溶液质量变化，小塘向试管中加入质量为m1的硝酸银溶液，然后放入铜片反应一段时间，得到反应后的溶液质量为m2，则反应前后溶液质量大小关系为m1 m2。 【答案】（1）除去金属表面的氧化膜（或污物）； （2）镁、锌； （3）铜片表面有银白色固体析出，溶液由无色逐渐变为蓝色； （4）＞。 【解答】解：（1）用砂纸打磨金属表面的目的是除去金属表面的氧化膜（或污物），防止其影响反应。故答案为：除去金属表面的氧化膜（或污物）； （2）在金属活动性顺序中，镁、锌排在氢前，能与稀盐酸反应；铜、银排在氢后，不能与稀盐酸反应。所以A～D中，能与酸反应的金属是镁、锌。故答案为：镁、锌； （3）铜的金属活动性比银强，能与硝酸银发生置换反应生成硝酸铜和银，因此观察到的现象是：铜片表面有银白色固体析出，溶液由无色逐渐变为蓝色。故答案为：铜片表面有银白色固体析出，溶液由无色逐渐变为蓝色； （4）铜与硝酸银反应的化学方程式为Cu+2AgNO3＝Cu（NO3）2+2Ag，每64份质量的铜参加反应，会析出216份质量的银，溶液质量会减小，因此m1＞m2。故答案为：＞。 【变式4-2】金属与人类的生活和生产密切相关。请你结合相关信息回答下列问题： （1）如图1所示，同一圆圈上的物质中铁元素的化合价相同，同一直线上的物质类别相同，下列说法错误的是 。 A．a物质属于碱 B．Fe与稀盐酸反应生成FeCl3 C．Fe在潮湿空气中容易发生锈蚀生成Fe2O3 D．用等质量FeO和Fe2O3炼铁，FeO生成的铁更多 （2）某同学为探究相关金属的化学性质，做了如图2实验。实验C中物质充分反应后溶液呈无色，过滤所得滤渣的成分可能的组成有 （有多种可能性，请写全）。 AB C （3）在工业炼铁中要得到224t铁，理论上需要含Fe2O380%的赤铁矿石多少吨？ 【答案】（1）B； （2）Cu、Ag或Cu、Ag、Zn； （3）400t。 【解答】解：（1）A、Fe（OH）3在水溶液中电离出的阴离子全部是氢氧根离子，属于碱，同一直线上的物质类别相同，a物质与Fe（OH）3都属于碱，故说法正确。 B、Fe与稀盐酸反应生成FeCl2和H2，而不是FeCl3，故说法错误。 C、Fe在潮湿空气中容易发生锈蚀，铁锈的主要成分是Fe2O3，故说法正确。 D、设FeO和Fe2O3的质量都为m。 FeO中铁元素的质量分数为，那么m克FeO中铁元素质量为m×77.8%。 Fe2O3中铁元素的质量分数为，那么m克Fe2O3中铁元素质量为m×70%。 m×77.8%＞m×70%，所以FeO生成的铁更多，故说法正确。 故选：B。 （2）金属性：Zn＞Cu＞Ag，向硝酸铜和硝酸银的混合液中加入锌片，锌先与硝酸银反应生成硝酸锌和银，待硝酸银完全反应后，锌和硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，充分反应后，溶液呈无色，说明硝酸铜已经完全反应，则滤渣中一定含有铜和银，可能含锌；滤渣的成分可能的组成有Cu、Ag 或者Cu、Ag、Zn；故答案为：Cu、Ag或Cu、Ag、Zn； （3）设理论上需要含Fe2O380%的赤铁矿石的质量为x。 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 160 112 x×80% 224t 解得x＝400t。 答：理论上需要含Fe2O380%的赤铁矿石的质量为400t。 故答案为：400t。 【变式4-3】向Zn（NO3）2和Cu（NO3）2混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后，过滤。向滤渣中再加入稀盐酸，没有气体放出。下列说法正确的是（　　） A．滤渣中一定有铜，可能有锌 B．所得溶液中一定有Cu2+、Fe2+ C．所得溶液中一定有Cu2+，可能有Zn2+ D．所得溶液中一定有Fe2+，可能有Cu2+ 【答案】D 【解答】解：向Zn（NO3）2和Cu（NO3）2混合溶液中加入一定量的铁粉，由于锌比铁活泼，因此铁不能和硝酸锌反应，由于铁比铜活泼，因此铁能和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜，充分反应后，过滤。向滤渣中再加入稀盐酸，没有气体放出，说明滤渣中不含有铁，即铁完全反应，硝酸铜部分或全部反应。 A、滤渣中一定有铜，一定没有锌，故选项说法不正确。 B、所得溶液中一定有Zn2+、Fe2+，可能含有Cu2+，例如硝酸铜部分反应时，故选项说法不正确。 C、所得溶液中不一定有Cu2+，一定有Zn2+，故选项说法不正确。 D、所得溶液中一定有Fe2+，可能有Cu2+，例如硝酸铜部分反应时，故选项说法正确。 故选：D。 题型5金属与酸反应的氢气图像分析 【例5】两个烧杯中装有等质量的金属锌和镁，然后分别逐渐加入同浓度的稀硫酸，产生氢气的质量与加入硫酸的质量关系如图所示，下列说法正确的是（　　） A．a点时，两个烧杯中的酸都恰好完全反应 B．b点时，两个烧杯中产生氢气的质量相同 C．c点时，两个烧杯中都有金属剩余 D．该图反映出镁比锌的金属活动性强 【答案】C 【解答】解：A、a点时，镁与稀硫酸恰好完全反应，锌的金属活动性比镁弱，锌未反应完，故A错误； B、b点时，镁产生的氢气多，锌产生的氢气质量少，故B错误； C、c点时，锌与镁均还没有完全反应，两个烧杯中都有金属剩余，故C正确； D、由产生氢气的质量与加入硫酸的质量关系图，镁产生的氢气质量多，但无法得出镁与锌的金属活动性的关系，故D错误。 故选：C。 【变式5-1】将等质量的甲、乙金属分别与足量的稀硫酸反应，产生的氢气的量与反应时间的关系如图。则甲、乙两金属分别可能是（　　） A．铁、锌 B．铁、铜 C．镁、铁 D．锌、铁 【答案】C 【解答】解：A、等质量的铁、锌完全反应后，铁反应生成的氢气多，锌比铁活泼，反应时间较短，该选项错误。 B、铜不能和稀硫酸反应，该选项不正确。 C、等质量的镁、铁完全反应后，镁反应生成的氢气较多，并且镁比铁活泼，反应时间较短，该选项正确。 D、等质量的铁、锌完全反应后，铁反应生成的氢气多，锌比铁活泼，反应时间较短，该选项不正确。 故选：C。 【变式5-2】现有某铁样品5.6g，含有的杂质为镁、锌、铜中的两种或三种。向其中逐渐加入溶质质量分数为9.8%的稀硫酸，产生氢气质量与加入稀硫酸质量的关系如图所示。则下列结论正确的个数是（　　） ①恰好完全反应时，一定没有固体剩余 ②x的值为0.2 ③铁样品中可能含有镁 ④M点对应的溶液中含有2种或3种溶质 A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 【答案】A 【解答】解：生成xg的氢气时，参加反应的稀硫酸的质量为100g， ①5.6g的铁生成的氢气质量为0.2g，5.6g的锌生成的氢气质量小于0.2g，5.6g的铜生成的氢气质量为0，5.6g的镁生成的氢气质量大于0.2g，铁样品5.6g中含有的杂质为镁、锌、铜中的两种或三种，杂质可能是镁、锌，可能是镁、铜，可能是镁、锌、铜，所以恰好完全反应时，可能有固体剩余，故①错误； ②x的值为100g×9.8%0.2g，故②正确； ③5.6g的铁生成的氢气质量为0.2g，5.6g的锌生成的氢气质量小于0.2g，5.6g的铜生成的氢气质量为0，5.6g的镁生成的氢气质量大于0.2g，铁样品5.6g中含有的杂质为镁、锌、铜中的两种或三种，所以铁样品中一定含有镁，可能含有铜、锌，故③错误； ④M点硫酸是过量的，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁，锌和硫酸反应生成硫酸锌，镁和硫酸反应生成硫酸镁，所以对应的溶液中含有4种溶质，杂质是镁、铜时，滤液中的溶质只含有3种，故④错误。 故选：A。 【变式5-3】将等量的Mg、Fe、Zn三种金属分别放入质量和溶质质量分数均相同的三份稀硫酸中，反应完成后，生成氢气的质量关系不可能的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解答】解：A、如果稀硫酸都不足，生成氢气质量决定于硫酸，即稀硫酸不足时生成氢气质量相等，该选项对应关系有可能； B、如果稀硫酸都过量，生成氢气质量决定于金属单质，镁、铁、锌与稀硫酸反应的化学方程式及其质量关系： Mg+H2SO4═MgSO4+H2↑， 24 98 2 Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑ 56 98 2 Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑， 65 98 2 由以上质量关系可知，等质量的金属单质完全反应时，镁反应生成氢气质量最大，锌反应生成氢气质量最小，该选项对应关系有可能； C、假如稀硫酸恰好和镁反应，那么铁过量，铁、镁消耗硫酸质量相同，产生氢气质量相同；而锌与稀硫酸反应时，稀硫酸过量，实际消耗硫酸质量小，产生氢气质量小，该选项对应关系有可能。 D、无论金属单质质量、稀硫酸质量是多少，不能出现镁反应生成氢气质量最大，铁和锌反应生成氢气质量相等的情况，该选项对应关系没有可能； 故选：D。 题型6金属的防护 【例6】下列关于金属资源的说法中，不正确的是（　　） A．自然界中除少数不活泼的金属如金、银等以单质的形式存在外，其余大多数都是以化合物的形式存在 B．自然界中的金属是取之不尽的 C．防止金属锈蚀，回收利用废旧金属可以保护金属资源和环境 D．合理开发矿物，寻找金属代用品都是保护金属资源的有效途径 【答案】B 【解答】解：A、在金属活动顺序表中，金、银等金属的活动性极弱，在常温或高温时不与氧气反应，它们以单质形式存在于地壳中，故A正确。 B、矿物的贮存有限，而且不能再生，所以不是取之不尽用之不竭的，故B错误。 C、每年因腐蚀而报废的金属材料相当于年产量的20%﹣40%，所以防止金属腐蚀可以保护金属。废旧电池中含有汞等重金属，如果将废旧电池任意丢弃，汞等重金属渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。如果将汞等重金属回收利用，不仅可以节约金属资源，还可以减少对环境的污染，故C正确。 D、随着科学技术的发展，新材料层出不穷，如用塑料代替钢等，可以减少金属的使用，故D正确。 故选：B。 【变式6-1】同学们设计了如图1所示实验，进行影响铁生锈因素的探究。一周后，试管A中铁钉几乎没有生锈，试管B中铁钉稍有生锈，试管C中铁钉明显生锈，试管D中的铁钉严重生锈。 （1）试管B中使用“煮沸并冷却的蒸馏水”，目的是 。 （2）对比A、C试管，可得出的结论是 。 （3）对比 （填字母）试管实验现象，可知NaCl的存在会加速铁的生锈。 【答案】（1）除去蒸馏水中溶解的氧气，防止水中溶有的氧气干扰实验； （2）铁生锈需要水； （3）CD。 【解答】解：（1）气体的溶解度随温度升高而减小。将蒸馏水煮沸可以排尽水中溶解的氧气，冷却后使用且上层覆盖植物油，能防止空气中的氧气重新溶入，从而确保B试管中的铁钉只与水接触而缺少氧气，排除水中溶解氧对实验的干扰； （2）对比A、C试管：A试管内有干燥剂，铁钉处于干燥空气中，只接触氧气几乎不接触水，结果几乎不生锈；C试管中铁钉同时接触水和空气，结果明显生锈。两组实验的唯一变量是“是否有水”，由此可得出的结论是铁生锈需要水； （3）要探究NaCl对铁生锈的影响，需遵循单一变量原则，即控制其他条件相同，仅改变“是否有氯化钠”，C试管（蒸馏水）和D试管（食盐水）的环境基本相同，对比C中“明显生锈”和D中“严重生锈”的现象，即可说明NaCl的存在会加速铁的生锈； 【变式6-2】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。 【变式6-3】小玉发现菜刀长时间不用会生锈，金属在什么情况下容易被锈蚀？小玉设计了如图所示实验，放置2～3天，发现只有丙瓶中的铁钉生锈了。下列分析错误的是（　　） A．本实验的对照组是甲 B．乙瓶中用凉开水的目的是保证瓶内没有氧气 C．铁钉在潮湿的空气中容易生锈 D．为防止菜刀生锈，可将菜刀表面保持干燥 【答案】A 【解答】解：A、甲中的铁钉只能与干燥的空气接触，乙管中的铁钉只能与水接触，丙管中的铁钉能与氧气、水充分接触，放置2～3天，发现只有丙瓶中的铁钉生锈了，对比甲、丙中的铁钉，说明铁生锈需要与水接触；对比乙、丙中的铁钉，说明铁生锈需要与水接触，本实验的对照组是丙，故选项说法错误。 B、乙瓶中用凉开水的目的是保证瓶内没有氧气，故选项说法正确。 C、由A选项的分析，铁与氧气、水充分接触容易生锈，铁钉在潮湿的空气中容易生锈，故选项说法正确。 D、铁与氧气、水充分接触时容易生锈，为防止菜刀生锈，可将菜刀放在干燥通风处，故选项说法正确。 故选：A。 题型7金属的还原实验 【例7】中国古今对金属的冶炼和铸造做出巨大的贡献。 （1）《周礼•考工记》中记载了铸造各类青铜器的配方和特性。铜和青铜的相关性质见下表，推断铜冶炼过程中熔入锡的作用有 。（写出一点） 铜 青铜（含25%的锡） 熔点 1085℃ 800℃ 硬度 3.0 5～6.6 （2）中国宝武首套百万吨级氢基竖炉点火投产。氢冶金以氢气为燃料和还原剂，与传统的CO还原Fe2O3炼铁相比，氢冶金技术的优点是 。（写一条） （3）现代湿法炼铜常产生酸性废水，含有的CuSO4、ZnSO4可用铁炭混合物（铁粉和活性炭的混合物）除去。其他条件不变，废水pH对Cu2+、Zn2+去除率的影响如图所示。 ①pH＜3时，铁炭混合物表面有大量气泡产生，该气体为 。 ②相同pH条件下，Cu2+的去除率远高于Zn2+，原因可能是 。 【答案】（1）降低熔点（或提高硬度）； （2）反应产物是水，对环境无污染； （3）①氢气（或H2 ）； ②锌的活动性更活泼，铁能置换出铜却不能置换出锌。 【解答】解：（1）一般，合金的硬度大于其组成中纯金属的硬度，熔点低于其组成中纯金属的熔点，则铜冶炼过程中熔入锡的作用有降低熔点，提高硬度； （2）氢气与金属氧化物反应生成金属单质与水，对环境无污染； （3）①pH＜3时，铁炭混合物表面有大量气泡产生，这是因为铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，因此该气体为H2； ②相同pH条件下，Cu2+的去除率远高于Zn2+的原因可能是锌的活动性更活泼，铁能置换出铜却不能置换出锌。 【变式7-1】铜是人类历史上使用最早的金属。在船舶、车辆和家庭用具中广泛使用。小科为了体验“工业冶炼金属的过程”，在实验室做了一氧化碳还原氧化铜的实验，他称得氧化铜样品质量为m，用如图实验装置进行实验后得到表中两组数据（杂质不参与反应）。 反应前 反应后 甲组 试管和氧化铜样品的质量m1 试管和固体物质的质量m2 乙组 烧杯和澄清石灰水的质量m3 烧杯和试管中物质的质量m4 （1）你认为小科应该选用 （填“甲”或“乙”）组数据来计算氧化铜固体的质量。 （2）若试管中氧化铜全部还原为铜，则氧化铜样品中氧化铜的质量分数为 ，（用表格中的字母表示）。 （3）此装置是否存在不足之处？若有请加以改进： 。 【答案】（1）甲； （2）%； （3）是，增加尾气处理装置。 【解答】解：（1）从理论上分析，玻璃管中固体减少的质量即为氧化铜中氧元素的质量，烧杯中石灰水增重的质量为反应生成二氧化碳的质量，利用这两个数据都可以计算出样品中氧化铜的质量分数，但是氢氧化钙为微溶物，澄清石灰水的浓度很小，很难将二氧化碳完全吸收，则若用石灰水增重计算，结果可能会不准确，故应该选用甲组数据来计算氧化铜固体的质量； （2）因为反应前试管和氧化铜样品的质量m1，反应结束后试管和固体物质的质量m2，质量减少m1﹣m2， 设反应中参加反应的氧化铜质量为x， CO+CuOCu+CO2固体质量减轻 80 64 80﹣64＝16 x m1﹣m2 x＝5（m1﹣m2） 则氧化铜样品中氧化铜的质量分数为100%%； （3）一氧化碳有毒，排放到空气中会污染空气，没有进行尾气处理，则此装置是存在不足之处，需要增加增加尾气处理装置。 【变式7-2】金属材料在人类文明的发展中起着重要作用，古代冶金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）北宋沈括所著的《梦溪笔谈》中记载了“湿法炼铜”的方法：“繁胆矾铁釜，久之亦化为铜”。即在“铁釜”中加入硫酸铜溶液，则可得到铜。写出“铁釜”中发生反应的化学方程式： 。 （3）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反应区中，炉甘石（ZnCO3）在高温下分解生成氧化锌，煤炭中的碳与氧化锌反应生成锌和二氧化碳，该反应中体现了碳的 （填“还原性”或“氧化性”）。 ③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： 。 【答案】（1）单质； （2）Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu； （3）①增大反应物的接触面积，使反应更快更充分； ②还原性； ③防止生成的锌在较高的温度下重新被氧化。 【解答】解：（1）金的化学性质很不活泼，在自然界中主要以单质形式存在。 （2）在“铁釜”中加入硫酸铜溶液，则可得到铜。则“铁釜”中发生的反应是铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，反应的化学方程式为：Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu。 （3）①炉甘石（ZnCO3）加入锌罐之前，先将其粉碎的目的是：增大反应物的接触面积，使反应更快更充分。 ②反应区中，炉甘石（ZnCO3）在高温下分解生成氧化锌，煤炭中的碳与氧化锌反应生成锌和二氧化碳，该反应中碳夺取了氧化锌中的氧，体现了碳的还原性。 ③必须“冷定”后才能“毁罐”取锌，从化学变化的角度解释其原因是：防止生成的锌在较高的温度下重新被氧化。 【变式7-3】实验室可用如图装置模拟工业炼铁。 （1）装置图末端的导气管口放一盏燃着的酒精灯，这样做的目的是 。 （2）被加热的长直玻璃管中的现象是 。 （3）若工厂用100吨含Fe2O3的质量分数为80%的铁矿石炼铁，可提炼出含铁的质量分数为96%的生铁多少吨？（计算结果保留一位小数） 【答案】（1）处理尾气； （2）红棕色粉末变黑色； （3）58.3t。 【解答】解：（1）一氧化碳有毒，直接排放会污染空气，而一氧化碳燃烧生成二氧化碳，所以装置图末端的导气管口放一盏燃着的酒精灯，这样做的目的是处理尾气。 （2）被加热的长直玻璃管中发生的反应是一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，现象是红棕色粉末变黑色。 （3）100吨含Fe2O3的质量分数为80%的铁矿石中，氧化铁的质量为：100t×80%＝80t； 设可提炼出含铁的质量分数为96%的生铁的质量为x。 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 160 112 80t 96%x x≈58.3t 答：提炼出的生铁质量约为58.3t。 题型8化合物间的转化 【例8】我国科研团队研发出一种钙基气凝胶隔热材料，其制备过程涉及CaO、Ca（OH）2、稀盐酸等物质的转化。如图所示的物质关系中，“﹣”表示两端的物质能发生化学反应，“→”表示物质的转化方向。 （1）反应①中CaO与水反应会 热量（填“放出”或“吸收”）。 （2）写出反应②的化学方程式 。 （3）若反应③恰好完全反应，反应后滴入酚酞试液，溶液呈 色。 【答案】（1）放出； （2）2HCl+Ca（OH）2＝CaCl2+2H2O； （3）红。 【解答】解：（1）反应①中CaO与水反应生成氢氧化钙，该反应会放出热量。 （2）由图可知，反应②是盐酸和氢氧化钙反应生成氯化钙和水，反应的化学方程式为：2HCl+Ca（OH）2＝CaCl2+2H2O。 （3）反应③是碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，若反应③恰好完全反应，反应后溶液显碱性，而无色酚酞遇碱性溶液变红，所以滴入酚酞试液，溶液呈红色。 【变式8-1】人类常利用化学反应得到所需要的物质。如图是Mg（OH）2、MgCl2、Mg（NO3）2三种物质间的转化关系，根据所学知识判断，下列说法正确的是（　　） A．通过加入氯化铜溶液或稀盐酸可实现①的转化 B．通过一步反应无法实现②的转化 C．通过一步反应可实现Mg（NO3）2向MgCl2的转化 D．通过加入氢氧化钠等可溶性碱可实现③的转化 【答案】D 【解答】解：A、氢氧化镁难溶于水，不能与氯化铜溶液反应，故选项说法错误。 B、氯化镁能与硝酸银溶液反应生成氯化银沉淀和硝酸镁，通过一步反应能实现②的转化，故选项说法错误。 C、Mg（NO3）2转化为MgCl2，假设能行，对应的生成物是硝酸盐和氯化镁，硝酸盐和氯化镁均易溶于水，不能发生复分解反应，故选项说法错误。 D、氢氧化钠能与硝酸镁溶液反应生成氢氧化镁沉淀和硝酸钠，通过加氢氧化钠等可溶性碱可实现③的转化，故选项说法正确。 故选：D。 【变式8-2】某学习小组同学为了快速记忆酸与碱的化学性质，采用类似成语接龙的方法与大家玩游戏．游戏规则是：上家报出一种物质，下家接的物质能与上家的物质发生反应，游戏就能进行下去．如图表示的是他们玩的一轮游戏：甲是出题组长报的物质，即：“龙头”，ABCD是组员“接龙”的物质． （1）如果本轮每人都能接上，则四位组员接龙的顺序是（填序号）： 甲﹣C﹣ ﹣ ﹣ （三空全对才能得2分） （2）如果不考虑后面组员能否接上，则除C外，还可以选择 （填序号）与甲接龙． 【答案】A；D；B；D 【解答】解：（1）盐酸与锌反应生成氯化锌和氢气，锌与硫酸铜反应生成铜和硫酸锌，氢氧化钙与硫酸铜反应生成硫酸钙和氢氧化铜，氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙和水，所以顺序是：甲→C→A→D→B；故填：A； D； B； （2）根据酸碱可以发生中和反应，故甲还可以与氢氧化钙反应，该反应是两种化合物相互交换成分生成两种新的化合物的反应复分解反应．故填：D． 【变式8-3】以下是一些初中学习中常见的氧化物和单质，它们之间可以发生如下图所示的反应： 其中，氧化物（Ⅰ）是红棕色固体，氧化物（Ⅱ）、（Ⅲ）、（Ⅵ）在反应条件下都是气体． （1）氧化物（Ⅰ）的化学式是 ；单质（Ⅱ）的化学式是 ． （2）反应①的化学方程式是 ．反应③的化学方程式是 ． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）氧化物（Ⅰ）是红棕色固体，所以Ⅰ是氧化铁，氧化物（Ⅱ）、（Ⅲ）、（Ⅵ）在反应条件下都是气体，氧化物Ⅱ、Ⅵ都是气体，所以Ⅱ是一氧化碳，一氧化碳和氧化铁高温生成铁和二氧化碳，所以Ⅰ是铁，Ⅵ是二氧化碳，一氧化碳和氧化铜在加热的条件下生成铜和二氧化碳，所以单质Ⅱ是铜，氧化物Ⅲ是氧化铜，氧化铜和单质Ⅲ高温生成铜和一氧化碳，所以单质Ⅲ是碳，经过验证，推导正确，所以氧化物（Ⅰ）的化学式是Fe2O3，单质（Ⅱ）的化学式是：Cu； （2）反应①是一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，化学方程式是：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，反应③是氧化铜和碳在高温的条件下生成铜和一氧化碳，化学方程式是：CuO+CCu+CO↑． 故答案为：（1）Fe2O3，Cu； （2）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，CuO+CCu+CO↑． 题型9有机物 【例9】科技进步促进材料的发展，材料的发展不断改善我们的生活。 （1）牙刷的使用可以追溯到远古时代，近代制作牙刷丝的材质从马鬃、猪鬓变为尼龙（一种合成纤维），马鬃灼烧后有烧焦羽毛气味，证明其成分为： （选填“糖类”、“蛋白质”或“脂肪”）。 （2）制作牙刷柄的材质由骨棒、木棒发展为聚丙烯塑料，再转变为在自然界中易降解的聚乳酸塑料[化学式可表示为（C3H4O2）n]。聚乳酸塑料属于 。 A.无机合成材料 B.有机合成材料 C.新型金属材料 （3）铝制易拉罐主要由铝合金制成，除铝外，还含有锌、铜、硅等。根据实际需求，罐盖硬度应大于罐体硬度。结合图分析，生产易拉罐时，罐盖中铜元素的含量应 （选填“大于”“小于”或“等于”）罐体中铜元素的含量。 【答案】（1）蛋白质； （2）B； （3）大于。 【解答】解：（1）马鬃灼烧后有烧焦羽毛气味，这是蛋白质灼烧的典型特征，证明其成分为蛋白质； （2）聚乳酸塑料化学式可表示为（C3H4O2）n，含有碳元素，属于有机化合物，且为人工合成的材料，故聚乳酸塑料属于B（有机合成材料）； （3）铝制易拉罐主要由铝合金制成，除铝外还含有锌、铜、硅等。根据实际需求，罐盖硬度应大于罐体硬度。结合图示分析，横坐标为Cu%含量，纵坐标为合金硬度（HB），随着铜元素含量的增加，合金硬度逐渐增大。要使罐盖硬度大于罐体硬度，则罐盖中铜元素的含量应大于罐体中铜元素的含量。 【变式9-1】在一支试管中放入少量聚乙烯塑料碎片，用酒精灯缓缓加热，聚乙烯塑料变软熔为液体，经冷却后又变为固体。 （1）通过实验可知，聚乙烯塑料属于 （填“热塑性”或“热固性”）性塑料。装食品用的聚乙烯塑料袋应如何封口？ 。 （2）用聚乙烯制作的矿泉水塑料瓶子，采用的成型工艺是 成型（选填字母）。 A．注射 B．模压 C．浇铸 D．挤出 【答案】（ 1 ）热塑性；用小钢锯在火焰上加热，待温度升高后在封口处按压一下即可； （2）A。 【解答】解：（1）在一支试管中放入少量聚乙烯塑料碎片，用酒精灯缓缓加热，聚乙烯塑料变软熔为液体，经冷却后又变为固体，据此可知，聚乙烯塑料属于热塑性塑料。装食品的聚乙烯塑料袋封口的方法：用小钢锯在火焰上加热，待温度升高后在封口处按压一下即可。 （2）用聚乙烯制作的矿泉水塑料瓶子，采用的成型工艺是注射吹塑，故A正确，而BCD错误。 【变式9-2】2024年4月25日，神舟十八号载人飞船成功发射。飞船逃逸燃料使用复合材料联氨（N2H4）和四氧化二氮（N2O4）。回答下列问题： （1）宇航服的主体部分是特殊高强度涤纶，涤纶属于 （填“天然”或“合成”）材料，具有优异的耐磨、耐酸碱、耐高温等性能。 （2）联氨（N2H4）和四氧化二氮（N2O4）反应产物为氮气和水，具有反应释放能量多、动力强、易于储存等优点，还具有的优点是 。（答出一点即可） 【答案】（1）合成； （2）产物无污染或环保。 【解答】解：（1）合成材料包括塑料、合成纤维和合成橡胶。涤纶是通过化学合成方法制成的，并非自然界中天然存在的材料，是一种合成纤维，所以涤纶属于合成材料。 （2）联氨（N2H4）和四氧化二氮（N2O4）反应产物为氮气和水。氮气和水对环境无污染，所以该反应还具有的优点是 产物无污染、环保。 【变式9-3】社会发展让人们的出行更加方便，汽车逐渐走进寻常百姓家。回答有关问题： （1）如图汽车的部件中主要由有机合成材料制成的是 。 （2）化石燃料的大量使用，带来了环境的污染和资源的枯竭等问题。我市自2018年开始推广使用车用乙醇汽油，到2019年实现全市全覆盖。乙醇（C2H5OH）燃烧的化学方程式是 。 （3）在实验室中探究铝、铜的金属活动性顺序，除铝、铜外，还需要用到的试剂是 。（填一种即可） 【答案】（1）轮胎、塑料保险杠； （2）C2H5OH+3O22CO2+3H2O； （3）硫酸铜溶液（或稀硫酸或稀盐酸或硫酸亚铁溶液）（合理即可）。 【解答】解：（1）汽车的部件中轮胎主要是由合成橡胶制成，合成橡胶属于有机合成材料；塑料保险杠是由塑料制成，塑料属于有机合成材料；铝合金轮毂是由铝合金制成，铝合金属于金属材料；钢架车门是钢制成，钢属于金属材料；主要由有机合成材料制成是轮胎、塑料保险杠； （2）乙醇完全燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为：C2H5OH+3O22CO2+3H2O； （3）铝能与硫酸铜反应，说明铝的活动性强于铜；铝能与稀盐酸或稀硫酸反应，铜不能，说明铝活动性强于氢，氢的活动性强于铜；铁能与硫酸亚铁反应，铜不能与硫酸亚铁反应，铝活动性强于铁，铁的活动性强于铜；在实验室中探究铝、铜的金属活动性顺序，除铝、铜外，还需要用到的试剂是硫酸铜溶液（稀硫酸、稀盐酸、硫酸亚铁溶液等）。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $