1、第八单元第八单元 金属和金属材料金属和金属材料 第二板块第二板块 2021 内 容 索 引 01 02 03 安徽真题体验安徽真题体验 考点必备梳理考点必备梳理 考法必研突破考法必研突破 04 实验实验 金属活动性顺序的探究金属活动性顺序的探究 安徽真题体验安徽真题体验 命题点命题点1 1 金属材料和金属的锈蚀与保护金属材料和金属的锈蚀与保护 1.(2019 安徽中考,11,5分)(社会责任)能源与环境是社会关注的焦点。下图 是某太阳能电池示意图,回答下列问题: (1)图中所标物质,含有的金属元素是 (填1种即可),含有的有机 合成材料是 。 (2)太阳能电池中多处使用合金,合金与纯金属相比,
2、有许多优良性能,如: (写出1条即可)。 (3)铜暴露在潮湿的空气中会生锈,即生成铜锈Cu2(OH)2CO3,这是铜与O2、 H2O、 (填化学式)反应的产物。 (4)推广使用太阳能电池的意义是 (写出1点即 可)。 答案 (1)铁(或铝、铜,写元素符号亦可) 塑料 (2)耐腐蚀(合理即可) (3)CO2 (4)减缓化石能源的消耗(合理即可) 解析 (1)铜丝导线中含有铜元素,铝合金中含有铝元素,合金钢中含有铁元 素,铜、铝和铁元素都属于金属元素;塑料属于有机合成材料。(2)合金与 纯金属相比具有很多优良的性能如硬度大、熔点低、抗腐蚀性能更好。 (3)由铜锈Cu2(OH)2CO3中含有碳元素可
3、知铜生锈是铜与空气中的氧气、 水和二氧化碳反应的产物,二氧化碳的化学式为CO2。(4)使用太阳能电池 一方面可以减缓化石能源的消耗,另一方面可以减少环境污染。 2.(2018 安徽中考,11(1)(3),3分)材料有着广泛的应用,根据下列信息回答问 题。 应用 “蛟龙号” 深潜器 “神舟”五号宇 航员航天服 新型水处理剂 用到的材料 特种钢 高强度涤纶 纳米铁粉 (1)上述材料中属于合金的是 。 (2)纳米铁粉还能去除废水中的重金属离子(如铜离子),写出铁粉与含硫酸 铜的废水反应的化学方程式: 。 答案 (1)特种钢 (2)Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 解析 (1)特种钢属于铁的一种合金
4、;(2)铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁, 反应的化学方程式为Fe+CuSO4=Cu+FeSO4。 3.(2017 安徽中考,11,6分)近年我省多地纷纷开展文明城市创建工作,垃圾 分类回收是其中一项重要举措。某地街头垃圾桶如右图所示,回答下列问 题。 (1)图中标示的物质中,属于金属材料的是 (写出1种即可,下 同),属于有机合成材料的是 。 (2)塑料矿泉水瓶应放入 (填“可回收”或“不可回收”)桶中。 (3)使用铝合金做内筒的优点是 (写出1点即可)。 (4)为比较铝和铁的金属活动性,某同学设计实验方案:将铝和铁分别放入 盐酸中,比较反应的剧烈程度。你认为该方案 (填“合理”或“不合 理”
5、),理由是 。 答案 (1)铝合金(或铁) 塑料(或油漆) (2)可回收 (3)铝合金耐腐蚀,经久耐用(其他合理答案均可) (4)不合理 方案中未说明控制其他变量不变 解析 (1)金属材料包括纯金属和合金,因此图中标示的物质中铝合金和铁 属于金属材料;有机合成材料包括塑料、合成纤维和合成橡胶,因此图中标 示的物质中塑料和油漆属于有机合成材料。(2)塑料属于可回收物品。(3) 合金的硬度和抗腐蚀性较好,因此使用铝合金做内筒的优点是硬度大和抗 腐蚀性强。(4)利用金属与酸反应比较金属的活动性一定要控制变量,如要 控制金属的表面积大小相同、纯度相同以及酸的浓度相同等。由于铝和 铁与盐酸反应时没有控制
6、铝和铁的表面积大小和盐酸的浓度相同,因此无 法比较铝和铁的活动性,实验方案不合理。 命题点命题点2 2 影响金属锈蚀快慢的因素影响金属锈蚀快慢的因素 4.(2020 安徽中考,16,9分)金属防腐是科学研究中的重大课题。某校学习 小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。 【认识铁的腐蚀】 (1)下列环境中的铁制品最容易生锈的是 (填字母序号)。 A.未擦干的铁锅 B.涂油漆的栏杆 C.盛水的不锈钢水杯 (2)铁锈的主要成分是Fe2O3 xH2O,其中铁元素的化合价是 。 【探究铁的腐蚀】 (3)该小组用如图甲装置进行实验,起始时量筒内水面处于50 mL刻度处,之 后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约
7、 (填“40”或“10”) mL刻度 处,原因是 。 【拓展探究】 (4)小强同学进行如下实验:取铁钉用砂纸打磨,称其质量,按如图乙安装装 置,放置3天,再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验,得到铁钉质量 增加情况如下表。 温度/ 10 20 30 40 50 60 70 铁钉质 量增加/g 0.02 0.04 0.08 0.16 0.18 0.18 0.18 小强同学的实验是探究 因素对铁钉腐蚀快慢的影响,结论 是 。 (5)有同学认为小强的实验未能真实反映50 以后铁钉腐蚀的快慢,理由 是50 以后铁钉质量没有变化。请分析铁钉质量没有变化的原 因: ;改进实验方案 证明你的分析: 。
8、答案 (1)A (2)+3 (3)40 铁腐蚀消耗O2,且空气中的氧气含量约占 (4)温度 温度越高,铁腐蚀越快(其他合理答案均可) (5)50 以后,试管中的氧气耗尽,铁钉的腐蚀停止(其他合理答案均可) 用 容积较大的容器代替装置乙中的试管,分别在50 、60 、70 下重复 上述实验(其他合理答案均可) 1 5 解析 (1)铁生锈是铁与氧气、水共同作用的结果。故隔绝氧气(空气)、水 就可以有效防止生锈,也可以将铁制成合金,改变其内部结构,提高其抗腐蚀 能力。故选项B、C都不易生锈。而A选项条件下最易生锈(既有水,又接触 空气)。(2)在计算铁锈中铁的化合价时,可不考虑后面的结晶水。Fe2O
9、3中, 氧的化合价为-2,根据化合物中元素的正、负化合价代数和为零,计算即可 求得,铁的化合价为+3。(3)铁丝绒的锈蚀,能消耗空气中的氧气。氧气约占 空气体积的五分之一,故反应结束后,量筒内气体减少五分之一,即10 mL。 故最终液面停留在40 mL刻度处。(4)该实验是在不同温度条件下进行的对 比实验,故该实验是为了探究温度对铁的锈蚀的影响。分析数据可知,在其 他条件不变时,随着温度的升高,铁锈蚀的速率越来越大。(5)50 以后铁钉 质量不再变化,说明试管内的氧气全部耗尽。此时可将试管换成体积更大 的仪器,如锥形瓶、广口瓶等,使得氧气的量增加,然后将铁钉放入其中。然 后分别在50 、60
10、、70 重复上述实验,比较铁钉质量是否发生变化。 5.(2017 安徽中考,14,7分)某研究小组为探究“影响铁制品锈蚀快慢的因 素”,取同浓度的稀氨水和稀醋酸用右图装置完成表中实验,回答下列问题。 实验序号 实验温度/ 25 25 70 70 试剂 稀氨水 稀醋酸 稀氨水 稀醋酸 出现铁锈 所需时间 1天未见 锈蚀 5分钟 1天未见锈蚀 1分钟 (1)铁锈的主要成分是 (填化学式)。 (2)实验和可探究 因素对铁制品锈蚀快慢的影响;欲探究试剂 酸碱性对铁制品锈蚀快慢的影响,应选择的实验是 (填实验序 号)。 (3)根据表中实验现象得出的结论是 (写出1点 即可)。 (4)影响铁制品锈蚀快慢除
11、上述因素外,还有 (写出1 点即可),请设计实验方案 。 答案 (1)Fe2O3 xH2O (2)温度 和(或和) (3)在相同温度下,酸性环境中铁生锈更快(其他合理答案均可) (4)试剂浓度(其他合理答案均可) 同温下,将相同的铁钉放入等体积不同 浓度的稀醋酸中,观察铁锈出现的时间(其他合理答案均可) 解析 (1)铁生锈是铁与氧气和水共同作用的结果,铁锈的主要成分是 Fe2O3 xH2O。(2)实验和的实验温度不同,所用试剂都是稀醋酸,因此实 验和是探究温度对铁制品锈蚀速率的影响;稀氨水是碱溶液,显碱性, 稀醋酸是酸溶液,显酸性,欲探究试剂酸碱性对铁制品锈蚀速率的影响,要 在同一温度下,所以
12、应选择实验或实验。(3)根据在不同条件下铁 制品出现铁锈所需时间可知相同条件下,在酸性环境下铁制品锈蚀速率较 快,温度越高铁制品锈蚀速率越快等。(4)酸的浓度以及氧气浓度等因素也 会影响铁制品锈蚀的快慢。若要探究铁制品锈蚀快慢的影响因素时一定 要控制变量,如若要探究酸的浓度对铁制品锈蚀快慢的影响,可设计的实验 方案是在25 (或70 )时,分别取不同浓度的稀醋酸于两支试管中,然后 分别加入两根打磨后的洁净无锈的铁钉,最后比较铁钉出现铁锈所需时间 (合理即可)。 命题点命题点3 3 金属的化学性质金属的化学性质 6.(2019 安徽中考,15,7分)(科学探究)某兴趣小组为探究金属活动性强弱,
13、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】氯化镁易溶于水; 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
14、,假设 不成立;由实验2可知,沉淀中不 含 。假设三 (填“成立”“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 。 (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稀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
15、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,产生气泡速度减慢,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: 请描述溶液pH变化的规律并解释原 因: 。 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)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 猜想:金属镁过量。设
16、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【查阅资料】可知氯化镁易溶于水,实验1中向灰白色 沉淀中加入适量蒸馏水、搅拌,沉淀未见减少,说明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有氢气产生,因此实验2加入适量 稀盐酸,沉淀全部溶解,没有气泡产生,说明沉淀中不含镁粉,假设一、二均 不成立,因此假设三可能会成立。【实验反思】氯化氢气体溶
17、于水会形成 盐酸,使紫色石蕊溶液变红。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,由灰白色沉淀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,可知预期的实验现象是滤纸条变红。 (3)在小烧杯中加入一定量的盐酸和去除氧化膜的镁带,由表格可知溶液 的pH逐渐增大,最后溶液由酸性变为碱性,同时可以看到反应前期溶液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,溶液一开始pH小于7,同时刚开始盐酸 浓度较大,镁与盐酸反应较快,随着反应的进行盐酸逐渐被消耗,当盐酸恰 好被消耗完溶液pH等于7,由【
18、查阅资料】在一定条件下,镁可与冷水缓慢 反应可知,当盐酸反应完之后,镁在溶液中继续与水反应,生成碱性物质,使 得溶液显碱性,最后反应完成。金属镁是否过量会是生成碱式氯化镁的 条件,设计实验时要注意控制变量。可取两只烧杯,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(或镁带的长度等,合理即可)。 7.(2018 安徽中考,13,6分)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
19、“强”或“弱”),固体A中一定含有的金 属元素是 。 (3)写出步骤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,该工艺主要的优点是 (回答一点即可)。 答案 (1)+4 (2)弱 Cu (3)2SnCl2 Sn+SnCl4 (4)避免焚烧塑料产生污染,更加环保(其他合理答案均可) 解析 (1)SnCl4中Cl的化合价为-1,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 Sn+SnCl4=2SnCl2,因此向含铜、锡等金属粉中加入SnCl4溶液后锡被反应, 又因为铜的金属活动性比锡弱,铜不能与SnCl4反应
20、,所以固体A中一定含有 铜,则一定含有铜元素。(3)步骤是SnCl2电解得到Sn和SnCl4,反应的化学 方程式为2SnCl2 Sn+SnCl4。(4)废旧电路板中含有塑料,焚烧废旧电路 板会污染环境,因此相比于直接焚烧废旧电路板回收金属,该工艺主要优点 是避免焚烧塑料产生污染,更加环保。 考点必备梳理考点必备梳理 考点一考点一 金属材料金属材料 1.金属材料的分类 金属材料 纯金属 合金 2.金属的物理性质 物理性质 共性 有光泽,具有良好的 、导热性、延展性 特 性 颜色 铁、铝等大多数金属都呈银白色,但铜却呈 色,金呈 色, 铁粉呈 色 状态 常温下,铁、铝、铜等大多数金属都是固体,但汞
21、为液体。不同 金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度不同 导电性 紫红 黄 黑 特别提醒地壳中含量最高的金属元素铝 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铁 导电、导热性最好的金属银 硬度最高的金属铬 熔点最高的金属钨 熔点最低的金属汞 密度最小的金属锂 3.合金 概念 在金属中加热熔合某些 或 ,就可以 制得具有 特征的合金 优良性能 合金的硬度更 ,合金的抗腐蚀性更 ,合金的熔点 更 常见的合 金 铁合金,如生铁和钢,其区别在于 不同,生铁的 含碳量为2%4.3%,钢的含碳量为0.03%2%;铝合金、 钛合金等 易错警示(1)不锈钢属于合金,金刚石属于非金属单质。 (2)合金
22、中一定有金属存在,但不一定都是由金属与金属熔合而成,还可能 是金属与非金属熔合而成。 金属 非金属 金属 大 强 低 含碳量 4.物质的用途是由哪些因素决定的 物质的性质在很大程度上决定了物质的用途,但这不是唯一的决定因素。 在考虑物质的用途时,还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利, 以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。如银的导电性比铜 好,但导线一般用铜制而不用银制就是因为银的价格高。 答案 1.不锈钢勺子 2.含碳量不同 3.C+O2 CO2 4.大 考点二考点二 金属的化学性质金属的化学性质 (高频考点高频考点) (1)规律:金属+氧气金属氧化物 (2)活泼金属常温下即
23、能与O2反应,活动性次之的金属与O2反应则需点燃、 加热或高温等条件,不活泼的金属在高温下也不与O2反应。 (3)常见金属与氧气的反应 金属 反应条件 反应现象 化学方程式 镁 在空气中点燃 发出耀眼白光,放出大 量的热,生成白色固体 铝 常温下在空气 中缓慢反应(或 在氧气中点燃) 缓慢氧化,放出热量,不 易察觉 铁 在氧气中点燃 剧烈燃烧,火星四射,放 出大量的热,生成黑色 固体 2Mg+O2 2MgO 4Al+3O2=2Al2O3 (或4Al+3O2 2Al2O3) 3Fe+2O2 Fe3O4 金属 反应条件 反应现象 化学方程式 铜 在空气中加热(在 空气中或氧气中 均不能燃烧) 生成
24、黑色物质 金 即使在高温下也不与氧气反应 结论 以上五种金属, 、 比较活泼, 、 次之, 最不活 泼 特别提醒铝在空气中与氧气反应,在其表面形成一层致密的保护膜(Al2O3), 阻止了铝的进一步氧化,故铝有很好的抗腐蚀性能。 2Cu+O2 2CuO 镁 铝 铁 铜 金 2.金属与盐酸、稀硫酸的反应 (1)通式:金属+酸盐+氢气。 (2)反应发生的条件:金属的活动性必须排在 之前。 (3)镁、锌、铁分别与酸反应的现象及化学方程式 金属 现象 反应的化学方程式 盐酸 稀硫酸 镁 反应剧烈,产生大量气泡,反应后溶 液仍为无色 锌 反应较剧烈,产生气泡,反应后溶液 仍为无色 氢 Mg+2HCl=Mg
25、Cl2+H2、 Mg+H2SO4=MgSO4+H2 Zn+2HCl=ZnCl2+H2、 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 金属 现象 反应的化学方程式 盐酸 稀硫酸 铁 反应缓慢,有气泡生成,溶液由无色逐渐 变成浅绿色 铜 无明显现象 结论 以上四种金属由强到弱的活动性顺序为 ; 多数金属能与盐酸和稀硫酸反应并放出 ,但反应的难易 程度不同,越活泼的金属越 与盐酸或稀硫酸反应 Fe+2HCl=FeCl2+H2、 Fe+H2SO4=FeSO4+H2 不反应 镁、锌、铁、铜 氢气 容易 易错易混金属铝、铁与酸反应生成氢气的化学方程式的书写的错误 金属与酸的反应中,我们经常遇到的是Mg、Al、Zn
26、、Fe四种金属与稀盐 酸(或稀硫酸)的反应。 (1)铝与稀盐酸(或稀硫酸)反应得到的含铝产物中,铝元素的化合价为+3价, 而在书写化学方程式时经常会把它与Mg、Zn等混淆,把含铝产物中铝元 素的化合价误认为是+2价,造成铝与稀盐酸(或稀硫酸)反应的化学方程式 书写错误。 (2)铁与稀盐酸(或稀硫酸)反应得到的含铁产物中,铁元素的化合价为+2价, 而经常把它的化合价误认为是+3价,造成铁与稀盐酸(或稀硫酸)反应的化 学方程式书写错误。 答案 设计方法角度:小明的实验方案中未控制金属的纯度、盐酸的浓度 等相关变量相同; 操作可行性角度:操作中难以做到铝片和锌粒的表面积相同。 考点三考点三 金属和盐
27、溶液的反应金属和盐溶液的反应 1.通式:金属+盐新盐+新金属 2.反应发生的条件 必须是活动性强的金属把活动性弱的金属从它们的盐溶液里置换出来 (K、Ca、Na除外)。反应中盐必须可溶于水。可简记为:“前置后,盐可 溶”。 3.常见金属与盐溶液的反应 实验操作 现 象 化学方程式 铁丝浸入到硫 酸铜溶液中 铁丝表面覆盖一层紫红色 的物质,溶液由蓝色逐渐变 为浅绿色 铝丝浸入到硫 酸铜溶液中 铝丝表面覆盖一层红色的 物质,溶液由蓝色逐渐变为 无色 铜丝浸入到硝 酸银溶液中 铜丝表面覆盖一层银白色 的物质,溶液由无色逐渐变 为蓝色 Cu+2AgNO3 =Cu(NO3)2+2Ag 铁丝浸入到硫 酸铝
28、溶液中 不反应,无明显现象 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3 +3Cu 结论:利用金属能否与其他金属的盐溶液反应可以比较金属的活动性强弱。 其他条件相同时,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。上述四种金属的活动性强弱的顺序为AlFeCuAg。 易错提醒(1)金属与盐溶液的反应,盐必须能溶于水,不溶性的盐与金属不 反应,如AgCl难溶于水,Fe和AgCl不反应。 (2)不能用活泼的金属K、Ca、Na与盐溶液反应,因为K、Ca、Na活动性太 强,与水即可发生反应,如钠放入硫酸铜溶液中,钠先与水反应生成氢氧化 钠,生成的氢氧化钠再与硫酸
29、铜溶液反应生成氢氧化铜蓝色沉淀;K、Ca、 Na与酸反应时,先发生的是与酸的反应,之后发生的是与水的反应。 考点四考点四 置换反应置换反应 (高频考点高频考点) 置换反应:由一种 和一种 反应,生成另一种 和 另一种 的反应是置换反应。如金属与酸的反应、金属与盐 溶液的反应、氢气或木炭还原氧化铜的反应等。 特别提醒当铁单质参加溶液中的置换反应时,生成物中的铁元素呈+2价,而 不是+3价。 单质 化合物 单质 化合物 考点五考点五 金属活动性顺序金属活动性顺序 (高频考点高频考点) 常见金属 的活动性 顺序 KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu 金属活动性逐渐 金属活动
30、性顺序的 意义 金属的位置越靠前,它的活动性就 位于 前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸里的 位于 的金属能把 的金属从它们的盐溶液里置 换出来 减弱 强 氢 氢 前面 后面 金属活 动性顺 序的应 用 判断某些 置换反应 能否发生 判断金属与酸能否反应: 条件 金属必须排在氢前面 酸一般指盐酸或稀硫酸 判 断 金 属 与 盐 溶 液 能 否 反 应 : 条 件 单质金属必须在盐中金属的前面 盐必须可溶于水 金属不包括 K、Ca、Na 解决一些除杂问题 根据金属与盐溶液的反应判断滤液、滤渣的成分 根据金属活动性顺序判断金属与酸反应的速率或根据反应速率 判断金属的活动性顺序 利用金属活动性顺序研究金
31、属冶炼的历史 答案(1)铁的金属活动性比铜强,能与硫酸铜溶液发生置换反应 (2)Cu(NO3)2 考点六考点六 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 1.地球上金属元素的存在形式 除少数很不活泼金属如金、银以单质形式存在,其余都以化合物的形式存 在。 2.常见的金属矿石 赤铁矿(主要成分为Fe2O3)、磁铁矿(主要成分为Fe3O4)、黄铁矿(主要成分 为FeS2)、菱铁矿(主要成分为FeCO3)、铝土矿(主要成分为Al2O3)、黄铜 矿(主要成分为CuFeS2)、辉铜矿(主要成分为Cu2S)等。 3.铁的冶炼 (1)实验室模拟工业炼铁 原理:在高温条件下,利用一氧化碳将铁从氧化铁中还原出来
32、,反应的化学 方程式为 。 装置:如下图所示 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 步骤:检查装置的气密性;装入药品并固定;点燃酒精灯;先向玻璃 管中通入CO一段时间;点燃酒精喷灯给Fe2O3加热;停止加热,继续通 CO直至装置冷却;停止通CO;熄灭酒精灯。 实验现象:玻璃管中 色的Fe2O3粉末逐渐变为 色(有铁粉生成), 试管里澄清石灰水 (有CO2生成),酒精灯处尾气燃烧产生蓝 色火焰。 红棕 黑 变浑浊 特别提醒实验开始应先通CO排尽玻璃管中的空气,以免加热时发生爆 炸;实验结束时应先停止加热,等装置冷却后再停止通CO,防止生成的铁 粉在高温时重新被空气氧化;CO有毒,实验时要进行尾气
33、处理,防止其污 染空气。 速记口诀一氧化碳早出晚归;酒精灯迟到早退;前者颠倒会爆炸;后者颠倒 要氧化。 (2)工业炼铁 设备:高炉(如图所示) 炼铁高炉及炉内化学反应过程示意图 原料:铁矿石(赤铁矿或磁铁矿)、焦炭、石灰石、空气。 反应原理:在高温下,利用焦炭与氧气反应生成还原剂CO,CO将铁从铁矿石 中还原出来。反应的化学方程式为: C+O2CO2、CO2+C2CO、3CO+Fe2O32Fe+3CO2。 特别提醒石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅(SiO2)转变为炉渣 (CaSiO3)。 工业炼铁得到的是含有碳的生铁,不是纯铁。 4.金属的锈蚀与防护(高频考点) (1)铁生锈的条件:铁与
34、、 接触(铁锈的主要成分 为 )。 (2)防止铁制品生锈的措施 保持铁制品表面的 、 。 表面涂 :如油漆、搪瓷、镀其他金属等。 制成 :如不锈钢等。 铁锈很 ,会导致里层的铁继续与氧气、水蒸气反应,因此铁制品可 以全部被锈蚀。因而铁锈应及时除去。而铝与氧气反应生成致密 的 ,从而阻止铝进一步氧化,因此,铝具有很好的抗腐蚀性。 氧气 水 Fe2O3 xH2O 清洁 干燥 保护层 合金 疏松 氧化铝薄膜 (3)金属资源的保护和利用途径 ; ; ; 。 防止金属腐蚀 金属的回收利用 有计划合理地开采矿物 寻找金属的代用品 考法必研突破考法必研突破 考法考法1 1 金属材料和金属资源的利用和保护金属
35、材料和金属资源的利用和保护 考法解读金属材料和金属资源的利用和保护是安徽中考高频考点,常结合 日常生活中常见的材料在填空题第11题中考查,考查的要点主要有金属材 料与合成材料的判断,金属的物理性质,合金的特性及判断,金属的用途,金 属的锈蚀与防护,回收废旧金属的意义等。 典例1(2020 湖南益阳中考)国产飞机C919机壳采用了先进的铝锂合金材 料。下列有关说法错误的是( ) A.铝锂合金密度小 B.铝锂合金的硬度比纯铝大 C.铝锂合金抗腐蚀性强 D.铝锂合金是合成材料 答案 D 解析 飞机在天空中飞行,重量要轻,因此铝锂合金密度小,故A选项正确;合 金的硬度比组成它的纯金属的硬度大,抗腐蚀性
36、更强,故B、C选项正确;合 金属于金属材料,所以铝锂合金属于金属材料,故D选项错误。 规律总结金属材料和合成材料的区分 材料种类 分类 金属材料 纯金属 合金 有机高分 子材料 天然有机高分子材料 棉花、羊毛、蚕丝、天然橡胶等 合成有机高分子材料(简 称合成材料) 塑料 合成纤维 合成橡胶 对应练1(2020 四川成都中考)下列成都出土的文物中,不属于金属材料的 是( ) 答案 A 对应练2(2020 安徽合肥二模)如图是某电风扇的结构图,请据图回答下列 问题: (1)电风扇材料中属于有机合成材料的是 ;含有的金属元素 是 (填一种元素符号即可)。 (2)铁质底座表面通常采用刷漆来防止生锈,其
37、防锈原理 是 。 (3)生锈报废的电风扇可以拆解回收处理,请写出一个利用生锈底座为原料 重新生产金属铁的化学反应方程 式 。 (4)相比直接丢弃,对报废电风扇拆解回收处理的优点 是 。 答案 (1)塑料扇叶 Fe(或Cu等) (2)隔绝空气和水 (3)Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 (4)节约资源,防止环境污染 考法考法2 2 金属的化学性质金属的化学性质 考法解读金属的化学性质是安徽中考的必考点,也是高频考点,常在选择题 或填空题和实验探究题中进行考查,考查的内容主要是:金属与氧气反应; 金属与酸反应(影响金属与酸反应快慢的因素);金属与某些盐溶液反 应;金属活动性的比较等。 典例2(
38、2020 山东济宁中考)小雨同学为验证镁、铁、锌三种金属的活动性, 进行了如图所示实验: (三种金属表面积相同) (1)实验中,小雨观察到的现象是 , 由此得出三种金属的活动性:镁锌铁; (2)小明还补充了铁片与硫酸铜溶液反应的实验,实验中观察到的现象 是 ,有关 反应的化学方程式为 。 由此得出铁、铜两种金属的活动性:铁 (填“”“=”或“锌铁 铁片表 面有红色固体析出,溶液由蓝色逐渐变成浅绿色 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 解析 (1)镁比锌活泼,锌比铁活泼,镁、铁、锌三种金属都能和稀硫酸反应 生成硫酸盐和氢气,实验中,可以看到三种金属表面都有气泡冒出,冒出气 泡的速率:镁锌铁;(2
39、)铁能置换出硫酸铜中的铜,实验中观察到的实验现 象是铁片表面有红色固体析出,溶液由蓝色逐渐变成浅绿色,发生反应的化 学方程式为Fe+CuSO4=FeSO4+Cu,可得出金属活动性铁大于铜。 方法总结利用金属与酸或盐溶液之间的置换反应是否发生,通过具体的实 验及其现象的分析,反过来可以反推金属的活动性顺序。具体的推断方法 是这样的: 1.利用金属与酸能否发生置换反应,来反推金属的活动性顺序,金属与酸反 应越容易,反应越剧烈,金属的活动性越强。例如,把铁和铜分别放在稀盐 酸中时,铁的表面上有气泡冒出,这说明铁位居金属活动性顺序中氢的前面; 而铜的表面无明显的现象,这说明铜位居金属活动性顺序中氢的后
40、面。由 此可推得铁活动性比铜的要强。 2.利用金属与盐溶液能否发生置换反应,来反推金属的活动性顺序,活动性 强的金属可以把活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来。例如,把铁钉放 在硫酸铜溶液中,过一会儿,发现铁钉表面上出现了一层红色物质(即铜)。 由此可推得铁活动性比铜的要强。 对应练3(2020 山东济宁中考)在两只烧杯中分别放入相同质量的镁、锌两 种金属,然后向两只烧杯中分别倒入相同质量、相同质量分数的稀硫酸,反 应产生氢气的质量与消耗硫酸的质量关系见图。综合以上信息得到以下 结论,合理的是( ) A.从图像可以看出,金属镁比金属锌的活动性强 B.若两种金属都有剩余,二者得到的氢气质量相同 C
41、.若硫酸有剩余,二者得到氢气的质量相同 D.若两种金属完全溶解,二者消耗硫酸的质量相同 答案 B 解析 A项,图中是反应产生氢气的质量与消耗硫酸的质量关系,不能判断 镁和锌的活动性,不正确;B项,若两种金属都有剩余,说明硫酸不足,生成氢 气的质量决定于反应的硫酸质量,两只烧杯中分别倒入的是相同质量、相 同质量分数的稀硫酸,说明硫酸质量相等,因此二者得到的氢气质量相同, 正确;C项,稀硫酸和镁、锌反应的化学方程式及其质量关系: Mg+H2SO4=MgSO4+H2 24 98 2 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 65 98 2 由以上质量关系可知,若硫酸有剩余,说明硫酸过量,生成氢气质量决定于
42、 金属质量,相等质量的镁、锌完全反应时,镁反应生成的氢气多,因此二者 得到氢气的质量不相同,不正确;D项,由以上质量关系可知,若两种金属完 全溶解,二者消耗硫酸的质量不相同,即镁消耗的硫酸多,不正确。 对应练4(2020 安徽安庆一模)某金属冶炼厂的工业废渣中含有铜、锌,还 含有少部分硫。现欲回收铜、锌,并对硫进行处理,主要流程如图所示。 (1)反应1需要在加热条件下进行,则气体的化学式是 。 (2)写出反应2中有溶液颜色改变的化学方程 式 ,该反应的基本类型 是 。 (3)溶液A中含有的溶质有 种,操作1中玻璃棒的作用是 。 (4)已知在一个化学反应中,如果有元素化合价升高,同时就有元素化合
43、价 降低。反应4是对B溶液进行电解,该反应除了得到锌,还生成了一种单质 气体,该气体是 。 答案 (1)SO2 (2)H2SO4+CuO=CuSO4+H2O 复分解反应 (3)3 引流 (4)氧气 解析 (1)硫在空气中加热生成二氧化硫气体,气体的化学式是SO2。(2)锌、 铜与空气中的氧气在加热条件下生成氧化锌、氧化铜,氧化锌、氧化铜分 别能与稀硫酸反应,分别生成硫酸锌和水、硫酸铜和水,生成的硫酸铜溶液 显蓝色,反应2中有溶液颜色改变的化学方程式为 H2SO4+CuO=CuSO4+H2O;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,属于复分解反应。(3)溶液A是硫酸锌、硫酸铜、
44、过量硫 酸的混合溶液,溶液A中含有的溶质有3种;操作1是过滤操作,玻璃棒的作用 是引流。(4)已知在一个化学反应中,如果有元素化合价升高,同时就有元素 化合价降低,B溶液是硫酸锌溶液,反应4是对B溶液进行电解,该反应除了得 到锌,还生成了一种单质气体,由硫酸锌生成锌,锌元素的化合价降低,则得 有元素化合价升高,氧元素的化合价能由-2价变为0价,则单质气体是氧气。 考法考法3 3 置换反应置换反应 典例3(2020 湖南湘西州中考)下列化学反应中不属于置换反应的是( ) A.Fe+H2SO4=FeSO4+H2 B.CO+CuO Cu+CO2 C.Cl2+2NaI=2NaCl+I2 D.Fe+Cu
45、SO4=FeSO4+Cu 答案 B 解析 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 合物的反应,Fe+H2SO4=FeSO4+H2、Cl2+2NaI=2NaCl+I2、 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu三个反应都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;CO+CuO Cu+CO2,该 反应的反应物均为化合物,不属于置换反应。 方法总结置换反应是指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,它是四大基本反应类型之一,可以用通式简明地表示 为:A+BCB+AC。其特点是单质与化合物反应生成单质与化合物,可以 简记为:“单
46、化变单化”。在判定置换反应时,一定要抓住它的特点,结合它 的概念和通式,以及单质和化合物的判定方法来判定。碳和氢气等还原剂 与金属氧化物的反应,金属与金属盐的溶液的反应,金属与酸的反应等都属 于置换反应,如C+2CuO 2Cu+CO2,Fe+2HCl=FeCl2+H2等。 对应练5(2019 广西梧桐中考)明代宋应星所著的天工开物中记载的炼 锡方法,用化学方程式表示为SnO2+2C Sn+2CO,该反应属于( ) A.置换反应 B.分解反应 C.化合反应 D.复分解反应 答案 A 实验实验 金属活动性顺序的探究金属活动性顺序的探究 一、探究金属活动性顺序的主要方法 判断依据 实验设计 判断方法 金属能否与氧气 反应 将金属与氧气反应 金属与氧气越容易反应,则 金属的活动性越强 金属能否与酸反 应 将金属放入稀酸(稀硫 酸或稀盐酸)溶液中 金属越容易与酸反应,反应 越剧烈,金属的活动性越强 金属能否与另一 种金属的盐溶液
