中考化学常见金属材料及其化学性质和应用解题策略

中考化学常见金属材料及其化学性质和应用解题策略

中考化学常见金属材料及其化学性质和应用解题策略 一、基本考点 考点1 几种重要的金属及合金 ‎（1）金属的物理特性：常温下除汞（液体）外都是固体，有金属光泽，大多数为电和热的优良导体，有延展性、密度较大、熔点较高。‎ ‎（2）几种常见金属的比较（见表8-18-1）：‎ 表8-18-1‎ 金属 物理性质 用 途 铁 纯铁具有银白色金属光泽、质软，有良好的延展性，密度7.86g/cm3，熔点1535℃，沸点2750℃，是电和热的良导体 电器、建筑、工业材料，如：制造桥梁、铁轨、舰船、车辆和各种机械等 铜 紫红色金属，密度8.92g/cm3，熔点1083℃，沸点2595℃，具有良好的延展性、导电性、导热性 电线、电缆和各种电器，铜合金可用于制造各种零件等 铝 银白色金属，密度2.70g/cm3，熔点660℃，沸点2467℃，具有良好的延展性、导电性、导热性 冶炼金属，做电线、电缆，铝合金用于制造门窗、飞机等 ‎（3）合金：①概念：在一种金属中加热熔合其他金属或非金属，而形成的具有金属特性的物质称为合金。②合金的性质能：合金的很多性能与组成它们的纯金属不同，使合金更易适合不同的用途，日常生活中使用的金属材料，大多数为合金。③重要的铁合金：生铁和钢都是铁的合金，其区别是含碳量不同。④生铁的含铁量为2%~4.3%，钢的含碳量为0.03%~2%。‎ 考点2 金属与氧气的反应 大多数金属都能与氧气反应，但反应的难易和剧烈程度不同，越活泼的金属，越容易与氧气发生化学反应，反应越剧烈。‎ ‎（1）镁、铝与氧气的反应：①在常温下，镁条在空气中发生缓慢氧化而生成白色固体——氧化镁，但在点燃条件下，镁条能在空气中剧烈燃烧，生成白色固钵。②在常温下，铝在空气中发生缓慢氧化，在其表面生成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止内部的铝进一步氧化，因此，铝具有较好的抗腐蚀性；在点燃的条件下，铝在氧气中剧烈燃烧生成白色固体——氧化铝（Al2O3）。‎ ‎（2）铁与氧气的反应：①常温下，铁在干燥的空气中很难与氧气反应；②常温下，铁在潮湿的空气中易生锈；③在点燃的条件下，铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体物质——四氧化三铁。‎ ‎（3）铜与氧气的反应：①常温下，铜在干燥的空气中几乎不与氧气反应；②铜在空气中加热时，表面会逐渐生成黑色物质——氧化铜；③铜在潮湿的空气中易形成铜绿（碱式碳酸铜）。‎ ‎（4）金、铂即使在高温下也不与氧气反应。‎ 考点3 金属活动性顺序及置换反应 ‎（1）金属活动性顺序：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H） Cu Hg Ag Pt Au ‎（2）金属活动性顺序的作用：①判断金属与酸的反应：a. 一般说来，排在氢前面的金属能置换出酸中的氢，排在氢后面的金属不能置换出酸中的氢；b. 酸不包括浓硫酸和硝酸，因为它们有很强的氧化性，与金属反应不能生成氢气，而生成水。②判断金属与盐溶液反应。在金属活动性顺序里，只有排在前面的金属，才能把排在后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。③判断金属活动性强弱：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。④判断金属跟混合盐溶液反应的次序。‎ ‎（3）置换反应：由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叫做置换反应。‎ 可用式子表示：A+BC = B+AC；‎ 例如：Fe+2HCl = FeCl2+H2↑，Cu+2AgAO3 = Cu（NO3）2+2Ag。‎ 二、能力与综合考点 考点4 金属的化学性质及其应用（学科内综合考点）‎ ‎（1）金属的化学性质：①金属与氧气发生化合反应生成金属氧化物；②活泼金属（金属活动性顺序中氢之前的金属）与稀盐酸、稀硫酸发生置换反应生成盐和氢气；③金属与盐溶液发生置换反应生成另一种盐和另一种金属。‎ ‎（2）金属化学性质的应用：金属与酸的反应、金属与盐溶液的反应，常结合化学方程式的计算、溶液的有关计算来分析溶液质量的变化，天平的平衡、不纯金属中杂质的判断以及溶液中溶质的判断和剩余金属的判断等。‎ 考点5 利用金属与盐溶液的反应解决实际问题（实际应用考点）‎ 随着工农业生产的进一步发展，环境污染越来越严重，造成环境污染的污染源之一就是重金属污染，如铜、汞、铅等重金属。‎ 由金属活动性顺序可知，排在前面的金属能将排在后面的金属从其盐溶液中置换出来，因此向废液中加入一些无毒金属，这样既可解决环境污染问题，又可回收利用金属，提高了经济效益。‎ 三、例题解析 例1 金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。下列性质属于金属共性的是（ ）‎ A.硬度很大、熔点很高 B.有良好的导电性、传热性 C.是银白色的固体 D.易与酸反应产生氢气 例2 为验证镁、铁、铜三种金属的活动性顺序，可选用的一组物质是（ ）‎ A.铜、氯化亚铁溶液、氯化镁溶液 B.铁、铜、氯化镁溶液 C.镁、氯化铜溶液、硫酸亚铁溶液 D.铁、硫酸铜溶液、氯化镁溶液 例3 日常生活中，化学无处不在。根据你所掌握的化学知识判断，下列作法中不正确的是（ ）‎ A.用木炭除冰箱异味 B.用肥皂区分硬水和软水 C.将用过的铁锅洗净擦干以防生锈 D.经常将用过的铝锅或铝壶擦试得光亮如新 例4 北京2008年奥运会火炬“祥云”（如下图），外体用轻薄高品质铝合金和优质有机材料加工而成，内部使用的燃料是丙烷（C3H8）。下列有关“祥云”中使用材料的说法错误的是（ ）‎ A.燃料丙烷完全燃烧生成二氧化碳和水，体现了“绿色奥运”的理念 B.铝合金比钝铝的硬度小 C.铝合金质轻且延展性好 D.火炬外体的制作材料均为可回收的环保材料 例5 为验证镁、铁、铜三种金属的活动性顺序，可选用的一组物质是（ ）‎ A.铜、氯化亚铁溶液、氯化镁溶液 B.铁、铜、氯化镁溶液 C.镁、氯化铜溶液、硫酸亚铁溶液 D.铁、硫酸铜溶液、氯化镁溶液 例6 在下列各种情况下，埋在地下的输油铸铁管道被腐蚀的速度最快的是（ ）‎ A.在潮湿、疏松、透气的土壤中 B.在含铁元素较多的酸性土壤中 C.在干燥、致密、不透气的土壤中 D.在含沙粒较多、潮湿透气的中性土壤中 例7 可由金属与盐酸起置换反应制得的物质是（ ）‎ A.CuCl2 B.FeCl3 C.AgCl D.A1C13‎ 例8 已知A、B、C、D四种物质之间存在以下转化关系。其中C是单质，D是相对分子质量最小的氧化物。‎ 试回答：‎ ‎（1）写出A、C、D三种物质的化学式：A 、C 、D 。浅绿色溶液B中溶质的化学式： 。‎ ‎（2）写出C→D的化学方程式： 。‎ 例9 将一个塑料小球放入盛有硫酸铜溶液的烧杯中，小球漂浮于液面，将足量的铁粉投入烧杯中，充分反应后，观察到铁粉表面有 色物质析出，有关的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　；若溶液体积变化忽略不计，则塑料小球浸入液体中的体积跟原来相比 　　　 （填“变大”或“变小”或“不变”）‎ 例10 为了研究炼铁原理，我市某校九年级综合实践活动小组按如图所示装置，用一氧化碳与氧化铁反应进行实验，现请你一起参与。‎ ‎（1）该实验开始时，要先通一会儿一氧化碳再加热，其目的是 。‎ ‎（2）硬质玻璃管发生反应的化学方程式是 。‎ ‎（3）反应停止后，同学们对冷却后玻璃管内固体物质的组成成分产生了兴趣，大家纷纷 提出自 己的猜想。请将你的猜想写出来。‎ 猜想一： 。‎ 猜想二： 。‎ 例11 钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志，下图是模拟炼铁的实验装置图。‎ ‎（1）请你写出冶炼生铁的化学方程式： 。‎ ‎（2）请写出—种证明产物中含铁粉的方法： 。‎ ‎（3）此装置有不完善的地方，请写出其中一种改进的方法： 。‎ 例12 学校课外活动小组为了测定某钢铁厂铁样品中铁的质量分数，在实验室中称取生 铁样品5.8 g放入烧杯中（烧杯的质量为30 g）。然后再加入50 g稀硫酸，使之充分反 应后，称量，烧杯及烧杯中物质的总质量为85.6 g（已知该反应中稀硫酸恰好反应完，杂质不参与反应）请计算：‎ ‎（1）产生氢气的质量是多少?‎ ‎（2）该生铁样品中铁的质量分数是多少?（精确到0.1％）‎ ‎（3）反应后的溶液中溶质的质量分数是多少?（精确到0.1％）‎ 例13 （1）“嫦娥一号”另一个目标是探测下列14种元素的含量和分布：K、Th（钍）、U（铀）、O、Si、Mg、Al、Ca、Fe、Ti（钛）、Na、Mn、Cr（铬）、Gd（钆）。其中属于金属元素的有 种。‎ ‎（2）月球表面富含钛铁矿，钛因其硬度大、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”。我国四川省有大型钒钛磁铁矿，由钒钛磁铁矿提取金属钛的主要工艺过程如下：‎ ‎①钛铁矿的主要成分是FeTiO3（钛酸亚铁），其中钛的化合价为 价。‎ ‎②TiCl4在高温下与足量Mg反应生成金属Ti，该反应属于 （填反应类型）。‎ ‎③上述生产过程中得到的金属钛中混有少量金属杂质，可加入 除去。‎ 例14 某溶液中仅含有AgNO3和Cu（NO3）2两种溶质，某校课外活动小组的同学将溶液分为A、B、C三份，各加入一定量的铁粉，充分反应后过滤、洗涤，分别得到滤渣和滤液。‎ ‎（1）若将A得到的滤渣加入到稀盐酸中有气泡产生，则其滤液中的溶质是 ；‎ ‎（2）若将B得到的滤渣加入到稀盐酸中没有气泡产生，则此滤渣中一定有 ；‎ ‎（3）若向C得到的滤液中滴加稀盐酸，有白色沉淀生成，则此滤液中含有的溶质是 。‎ 四、考点专练 一、选择题 ‎1.铝合金因具有坚固、轻巧、美观、易于加工等优点而成为多数现代家庭封闭阳台时的首选材料。这与铝合金的下列物理性质无关的是（ ）‎ A.较小的密度　　　 B.较大的硬度 C.良好的导电性 D.较好的延展性 ‎2.下列说法正确的是（ ）‎ A.铁在潮湿的空气中容易生锈 B.金属的活动性：Zn＞Ag＞Cu C.合金属于纯净物 D.铝是地壳中含量最多的元素 ‎3.金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。下列性质属于金属共性的是（ ）‎ A.硬度很大，熔点很高 B.有良好的导电性、传热性 C.是银白色的固体 D.易与酸反应产生氢气 ‎4.分别用铁、铝、锌与稀H2SO4反应制得等质量的氢气，则消耗的三种金属的原子个数比为（ ）‎ A.1∶1∶1 B.2∶3∶2 C.3∶2∶3 D.6∶3∶2‎ ‎5.出土的古文物中，金器保存完好，铜器表面有锈迹，而铁器锈迹斑斑。这表明金、铜、铁的金属活动性从强到弱的顺序是（ ）‎ A.金、铜、铁 B.铁、金、铜 C.铁、铜、金 D.铜、金、铁 ‎6.据中央电视台报道，继“食盐加碘”之后，我国又将启动“酱油加铁”工程。其意义是（ ）‎ ‎①补充人体需要的铁元素　②预防缺铁性贫血病　③改善酱油味道　④增加黑色素 ‎⑤减少厨房污染物　⑥提高人类健康水平 A.①②③ B.④⑤⑥ C.③④⑤ D.①②⑥‎ ‎7.将铁片浸入到下列溶液中一段时间后，铁片质量减少而溶液质量增加的是（ ）‎ A.稀硫酸 B.硫酸铜溶液 C.盐酸 D.硫酸亚铁溶液 ‎8.向CuCl2、Mg粉和Fe粉的混合物中，加入一定量的盐酸，反应停止后，过滤，若滤出的不溶物中含有Fe，则下列结果正确的是（ ）‎ A.滤渣中必定含有Fe、Cu，可能含有Mg B.滤渣中必定含有Fe、Mg，可能含有Cu C.滤液中必定含有Mg2＋，可能含有Fe2＋‎ D.滤液中必定含有Mg2＋、Fe2＋，可能含有Cu2＋‎ ‎9.用下列式子表示铁的有关化学性质，其中化学方程式书写正确的是（ ）‎ A.2Fe＋6HCl===2FeCl3＋3H2↑ B.4Fe＋3O22Fe2O3‎ C.Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu D.3Fe＋2O2===Fe3O4‎ ‎10.北京2008年奥运会火炬“祥云”（如图15-1），外体用轻薄高品质铝合金和优质有机材料加工而成，内部使用的燃料是丙烷（C3H8），下列有关“祥云”中使 用材料的说法错误的是（ ）‎ A.燃料丙烷完全燃烧生成二氧化碳和水，体现了“绿色奥运”的理念 B.铝合金比纯铝的硬度小 C.铝合金质轻且延展性好 D.火炬外体的制作材料均为可回收的环保材料图 15-1‎ 二、填空题 ‎11.把一小包铁粉放入一定量的硝酸铜溶液中，使其充分反应后，过滤、洗涤、干燥，得到固体。请你对固体的成分进行探究。‎ ‎（1）猜想：固体的成分可能是________________________________________________。‎ ‎（2）实验：请设计实验验证你的猜想。说明实验过程、现象和结论。‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎12.一氧化碳和二氧化碳的混合气体依次通过足量灼热的氧化铁粉末、少量的炭粉后，剩余的气体是________，发生反应的化学方程式为 ‎（1）________________________________________________________________________。‎ ‎（2）________________________________________________________________________。‎ ‎13.把铁棒放入CuSO4溶液中，过一会儿取出，看到铁棒表面附有一层________色的物质，溶液由________色变为________色，铁棒的质量变________。‎ ‎14.铜在潮湿的空气中，表面会慢慢地生成一层铜锈[Cu2（OH）2CO3]，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎15.锯条、枪管、大炮上的烤蓝成分是________，这是一层________薄膜，目的是________________________________________________________________________。‎ ‎16.利用图15-2所示的实验装置，测定某氧化铁试样中氧化铁的质量分数。‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）如果采用稀硫酸代替盐酸，你认为能否省去B装置________（填“能”或“不能”），原因是________________________________________________________________________。‎ ‎（2）假设试样中杂质不发生反应，且B、C、E装置吸收是完全的。若试样为10 g，完全反应后，E装置的质量增加了2.7 g，则试样中氧化铁的质量分数为________。‎ ‎（3）若（2）中实际所得数据是B、C装置颠倒后测出的，那么计算出的结果比实验试样中氧化铁的质量分数________（填“偏大”或“偏小”）；如果通过称量反应后________的质量进行计算，可以避免偏差。‎ ‎17.在调整好零点的天平两边的托盘里，各放质量相同的烧杯，分别盛放溶质质量分数相同的等质量的稀硫酸，向左边烧杯中加m g锌，向右边烧杯中加m g铁，如图15-3所示，试回答：‎ ‎（1）若天平保持平衡，且指针仍在0点，则：‎ A.反应物中一定没有剩余的是________。B.一定有剩余的物质是________。C.可能有剩余的物质是________。‎ ‎（2）若天平失去平衡，则一定是盛放________的托盘下沉。‎ 参考答案 ‎1.C　2.A　3.B ‎4.C　一个铁原子置换2个H原子，一个Al原子置换3个H原子，一个Zn原子置换2个H原子，因为氢气质量相等，即氢原子个数相等，所以铁、铝、锌的原子个数比为3∶2∶3。‎ ‎5.C　6.D ‎7.AC　该题是从量的角度分析铁参加的化学变化。即通过利用化学方程式计算各物质的质量比，来分析反应前后各物质质量的变化。‎ 首先看A中铁与稀硫酸反应 Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑‎ ‎56 98 152 2‎ Fe（固体）和稀硫酸（溶液）反应，生成硫酸亚铁（溶解在水中）和氢气（逸出）。即反应过程中，Fe片不断溶解，氢气不断逸出，最后得到硫酸亚铁溶液，反应后溶液质量是否增加呢？Fe与H2的质量比为56∶2。即每溶解56份质量的铁，就会放出2份质量的H2。由于进入溶液的铁的质量大于放出的H2的质量，因而使反应后溶液质量增加。‎ C项中盐酸情况与上述相同。‎ Fe＋2HCl = FeCl2＋H2↑‎ ‎56 2‎ 由于溶解的铁的质量大于放出的氢气的质量，反应后溶液质量也增加。‎ B项中硫酸铜溶液 Fe＋CuSO4 = FeSO4＋Cu ‎56 160 152 64‎ 反应后生成硫酸亚铁溶液和金属铜，即反应过程中，铁片不断溶解，金属铜单质不断从溶液中析出，Fe和Cu的质量比为56∶64，即每溶解56份质量的Fe，就会析出64份质量的Cu，即溶解的量小于析出的量，造成反应后溶液质量减少。‎ D项中硫酸亚铁溶液与铁不发生反应。铁与某些溶液发生反应，如铁能置换出硫酸中的氢，置换出硫酸铜中的铜，同时生成硫酸亚铁。实验事实本身说明铁与硫酸亚铁可共存，它们之间不发生化学反应，溶液质量不变。‎ ‎8.AC　在Mg、CuCl2、Fe混合物中加入一定量HCl，首先反应的为Mg，其次是Fe；当反应停止后，过滤得固体中含有Fe时，说明混合物中的Mg、Fe已部分与盐酸、CuCl2反应并生成了相应的Mg2＋（Fe2＋），同时所得固体应为Mg（Fe）置换出的部分铜（或全部Cu），即固体（滤渣）中一定含有Cu。由于滤渣中含有 Fe，所以滤液中一定不含H＋及Cu2＋（Fe与CuCl2或HCl均可反应，不共存）。由于HCl及CuCl2的量未知，因此Fe可能参加反应，也可能根本没反应，则滤液中可能含有Fe2＋（不是一定含有），而Mg则一定 与HCl、CuCl2反应，无论是否有 Mg剩余（都有可能）其滤液中一定含Mg2＋，滤渣中可能含有Mg。‎ 本题关键要以Fe为标准对参加反应的HCl、CuCl2的量作三种假设。（1）Mg只部分反应；（2）Mg恰好反应；（3）Fe部分参加反应（Mg已耗尽）。其共同点为：滤液中一定含Mg2＋，但固体中不一定含Mg，故B错，滤液中也不一定含Fe2＋，故D错。（也可由 Fe有剩余，滤液中必无Cu2＋来证明D错）‎ ‎9.C　书写化学方程式是否正确，要看是否遵守书写化学方程式的两个原则：一是必须以客观事实为基础，写出事实上存在的化学反应；二是遵守质量守恒定律。‎ 点评　当铁在溶液中发生置换反应时，一般生成＋2价铁的化合物，而在选项A中，铁与盐酸反应生成了＋3价铁盐，不正确。在选项C中，铁与硫酸铜溶液反应生成了硫酸亚铁和铜，符合客观事实。‎ 当铁在纯氧气中点燃时，能剧烈燃烧生成四氧化三铁，选项B不符合客观事实；铁在干燥的空气中，或在纯氧气中，化学性质比较稳定，在常温下与氧气不可能发生反应，选项D也不符合客观事实。‎ ‎10.B ‎11.（1）铜（或铁和铜的混合物）‎ ‎（2）向固体中加入适量的稀盐酸，固体不溶解，原来的固体是铜。（或向固体中加入过量的稀盐酸，固体部分溶解，且有气泡产生，则原来的固体是铁和铜的混合物。）‎ ‎12.CO、CO2‎ ‎（1）Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2‎ ‎（2）CO2＋C2CO ‎13.红　　　蓝　　　浅绿　　　大 ‎14.2Cu＋H2O＋O2＋CO2===Cu2（OH）2CO3‎ ‎15.Fe3O4　　致密的氧化物　　防止生锈 ‎16.（1）能　B装置中NaOH溶液是为吸收盐酸挥发出的HCl气体而设置的，而稀硫酸难挥发，所以可以省去　 （2）80%　（3）偏大　D装置中硬质玻璃管内固体剩余物 提示　（1）用锌粒与盐酸反应制氢气时，由于盐酸具有挥发性，氢气流中混有少量的氯化氢气体，而B装置中盛NaOH溶液，其作用是与氯化氢反应：‎ HCl＋NaOH===NaCl＋H2O而除去HCl。若采用稀硫酸，由于稀硫酸无挥发性，所以氢气流中除含水蒸气外，基本不含其他气体，故B装置可以不要 。‎ ‎（2）由于进入盛Fe2O3粉末的玻璃管内的氢气是经过浓H2SO4干燥了的，不再含有蒸气，所以E中无水硫酸铜增加的质量应为H2与 Fe2O3反应所产生的H2O的质量。设试样中氧化铁的质量分数为x Fe2O3＋3H22Fe＋3H2O ‎160 3×18‎ ‎10 g×x 2.7 g ＝ x＝0.8＝80%‎ ‎（3）若 （2）中B、C装置颠倒后测出上述数据，则氢气经过NaOH溶液后直接进入盛Fe2O3粉末的玻璃管中，氢气流中含有的水蒸气没有去掉，必然导致E装置测出的水的质量偏大，导致Fe2O3的质量分数偏大。在这种情况下，如果称量D装置中硬质玻璃管内固体剩余物的质量，用差量法求出反应前后固体减少的质量（即Fe2O3中氧元素的质量），作为已知条件求出Fe2O3的质量，则可以避免偏差。‎ ‎17.（1）稀硫酸　铁　锌　（2）锌