第十单元 金属
第2课时 金属的化学性质
夯基提能作业
一、选择题
1.(2018四川成都中考)探究锌、铜、镁的金属活动性时,下列现象、分析或结论正确的是( )
A.盐酸的浓度可以不同 B.铜片表面有气泡
C.镁片的试管发烫 D.活动性:Cu>Zn>Mg
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2.(2018新疆中考)如图是探究铁和铜金属活动性的实验,关于此实验说法错误的是( )
A.铁丝需要砂纸打磨
B.溶液由蓝色变为无色
C.金属活动性强弱:Fe>Cu
D.化学反应方程式为:Fe+CuSO4 Cu+FeSO4
3.(2018山西中考)验证镁、铜的金属活动性顺序,下列试剂不能选用的是( )
A.MgSO4溶液 B.KCl溶液
C.稀盐酸 D.ZnCl2溶液
二、填空题
4.(2018北京中考)炼铁的主要原料是赤铁矿石(主要成分为Fe2O3)、焦炭、空气等,转化过程如下:
焦炭二氧化碳一氧化碳铁
(1)②中,反应为CO2+C 2CO,其中化合价发生改变的元素是 。
(2)③中,CO与Fe2O3反应的化学方程式为 。
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5.(2018福建中考)以某矿山酸性废水(主要含硫酸、硫酸铁、硫酸铜和硫酸锌等)为原料,通过下述流程可将废水中的铁、铜和锌分步沉淀,实现回收利用。
(1)步骤①中,加入Ca(OH)2有两个作用。
一是中和废水中的硫酸,该反应的化学方程式为 。
二是将硫酸铁转化为Fe(OH)3,该反应属于 (填基本反应类型)。
(2)步骤③中,锌泥中最主要的含锌化合物的化学式为 。
(3)为分步回收铁、铜、锌等金属资源且直接得到铜单质,只需改变上述流程中的某步骤加入的试剂即可。该步骤和应加入的试剂分别是 。
6.(2018贵州贵阳中考)人类社会发展离不开金属材料。下图是某硬铝的主要成分。
硬铝
含Al、Mg、Cu
(不考虑杂质)
(1)硬铝属于 (填“合金”或“纯金属”)。
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(2)将适量硬铝(已用砂纸打磨处理)放入足量稀硫酸中,观察到的现象为 ,反应的化学方程式有 。
(3)将足量硬铝粉末放入硝酸银溶液中,充分反应后,溶液出现蓝色。出现蓝色的原因是 ,写出此时溶液中溶质成分并说明理由 。
7.(2018辽宁沈阳中考)世界上每年都有将近总产量十分之一的钢铁锈蚀,造成了巨大的经济损失。为探究铁锈蚀的原因,分别取3枚洁净无锈的铁钉放入试管中,进行如下实验:
(1)进行实验一时,老师指导同学们先向迅速冷却后的沸水中,放入一截打磨光亮的略长于铁钉的镁带,几分钟后再放入铁钉。镁带的作用是 。
(2)大多数同学都观察到了实验一、实验二中铁钉无锈,实验三中铁钉生锈的现象,得出铁生锈的条件是 。某同学却发现本组实验二中的铁钉表面出现了少量铁锈,经仔细检查后发现胶塞已塞紧,产生这种现象的原因可能是 。
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(3)工业上用锈蚀的废旧铁制品可以回炉炼铁,原理是 (用化学方程式表示)。在生活中人们对废旧金属合理的处理方法通常有 (写一种)。
8.(2018安徽中考)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+SnCl42SnCl2
(1)SnCl4中锡元素的化合价是 。
(2)铜的金属活动性比锡的 (填“强”或“弱”),固体A中一定含有的金属元素是 。
(3)写出步骤②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,该工艺主要优点是 (回答一点即可)。
9.(2018天津中考)金属材料广泛应用于生产生活中。
(1)常温下大多数金属都是固体,但体温计中的金属却是液体,该金属是 。
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(2)铝在空气中与氧气反应,其表面生成一层致密的氧化物薄膜,从而阻止铝进一步氧化。这种氧化物的化学式为 。
(3)向含有氯化铜、氯化锌、稀盐酸的混合溶液中加入过量铁粉,充分反应后过滤,滤液中含有的溶质是 (写化学式)。
(4)铁矿石有多种,如赤铁矿(主要成分Fe2O3)和磁铁矿(主要成分Fe3O4)等。
①写出赤铁矿石中的主要成分与一氧化碳反应的化学方程式 。
②冶炼2 900 t含四氧化三铁80%的磁铁矿石,理论上能得到含杂质2%的生铁的质量是 t(结果精确到0.1)。
(5)含有锌粉6.5 g、铁粉5.6 g、铜粉3.2 g、铝粉1.8 g的混合物与一定质量的稀硫酸充分反应,反应停止后,有6 g固体剩余。则生成氢气的质量为 g。
10.(2018云南中考)金属在生产生活中有广泛应用。
(1)“共享单车”作为代步工具,既轻便灵活,又环保。下图是一款自行车的图片,所标材料中,车架主要含有的金属元素是 ,为防止车架生锈,可以采取的防锈措施是 ,铝合金与纯铝相比,其硬度更 (填“大”或“小”)。
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(2)赤铁矿(主要成分Fe2O3)是炼铁的一种矿石,Fe2O3属于 (填“单质”或“氧化物”)。我国是使用“水法冶铜”最早的国家,请写出铁和硫酸铜溶液反应的化学方程式 。
(3)为了验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性顺序,下列选用的药品可行的是 (填序号)。
①Fe、CuSO4溶液、Ag
②FeSO4溶液、Cu、Ag
③FeSO4溶液、Cu、AgNO3溶液
④FeSO4溶液、CuSO4溶液、Ag
(4)由两种元素组成的某合金6 g与足量的稀硫酸充分反应后,生成0.2 g氢气。下列说法不合理的是 (填字母代号)。
A.合金中的元素可能是Fe和Cu
B.所得溶液中的溶质可能是硫酸镁和硫酸
C.合金中的元素可能是Zn和Fe
D.所得溶液中的溶质可能是硫酸铝和硫酸
E.合金中的元素可能是Zn和Ag
F.所得溶液中的溶质可能是硫酸镁、硫酸铝和硫酸
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三、计算题
11.(2018山西中考)黄铜(铜锌合金)的外观与黄金极为相似,容易以假乱真。小红同学想测定黄铜中锌的含量。她称取20 g黄铜样品放入烧杯中,加入足量稀硫酸充分反应后,测得生成氢气的质量为0.2 g。
(1)该反应属于 (填基本反应类型)。
(2)求黄铜中锌的质量分数。(写计算过程)
答案精解精析
第2课时 金属的化学性质
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1.C 探究镁、锌、铜金属活动性顺序时,要控制其他变量相同,如盐酸浓度、体积以及金属的表面积等,A错误;铜与盐酸不反应,看不到气泡,B错误;镁片与盐酸反应剧烈,放出大量的热,试管发烫,C正确;活动性Mg>Zn>Cu,D错误。
2.B 铁丝表面容易产生铁锈,实验前应用砂纸打磨除去表面的铁锈,A正确;铁和硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜,溶液由蓝色变成浅绿色,B不正确;铁能和硫酸铜溶液反应置换出铜,说明铁的金属活动性比铜强,C正确;铁和硫酸铜溶液反应的化学方程式为Fe+CuSO4Cu+FeSO4,D正确。
3.B 金属活动性顺序中,镁在铜的前面,将铜放入MgSO4溶液中无现象,说明镁的活动性大于铜,A可以选用;镁和铜都在钾的后面,放入KCl溶液中都不反应,无法比较镁和铜的活动性,B不能选用;镁在氢前,铜在氢后,分别放入稀盐酸中,镁与酸反应产生气泡,铜与稀盐酸不反应,说明镁的活动性大于铜,C可以选用;镁在锌前,铜在锌后,分别放入氯化锌溶液中,镁与氯化锌反应,铜不反应,说明镁的活动性大于铜,D可以选用。
4.答案 (1)碳 (2)3CO+Fe2O32Fe+3CO2
解析 (1)题述反应的反应物CO2中,碳元素的化合价为+4,氧元素的化合价为-2;C单质中,碳元素的化合价为0;生成物CO中,碳元素的化合价为+2,氧元素的化合价为-2,所以化合价发生改变的元素是碳。(2)一氧化碳还原氧化铁时生成铁和二氧化碳,注意需标明反应条件“高温”。
5.答案 (1)H2SO4+Ca(OH)2CaSO4+2H2O 复分解反应
(2)Zn(OH)2
(3)步骤②、锌(或其他合理答案)
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解析 (1)加入氢氧化钙的作用一是中和废水中的硫酸生成硫酸钙和水,该反应的化学方程式为H2SO4+Ca(OH)2CaSO4+2H2O;二是与硫酸铁反应使其转化为氢氧化铁,该反应是两种化合物相互交换成分生成另外两种化合物的反应,属于复分解反应。
(2)溶液2的主要成分是硫酸锌,加入氢氧化钙后,硫酸锌与氢氧化钙反应生成氢氧化锌沉淀和硫酸钙,故锌泥中最主要的含锌化合物的化学式为Zn(OH)2。
(3)只需改变步骤②,将Na2S换成锌,即可直接得到铜单质。
6.答案 (1)合金
(2)有气泡冒出,固体减少
Mg+H2SO4MgSO4+H2↑、2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑
(3)有硝酸铜生成,硝酸铜溶液呈蓝色
由于溶液出现蓝色,根据金属的活动性:Mg>Al>Cu>Ag,说明Mg、Al、Cu均与硝酸银发生反应,由于硬铝粉末足量,所以溶液中无硝酸银。溶质只有硝酸镁、硝酸铝、硝酸铜
解析 (1)硬铝中含有铝、镁、铜,因此是铝的合金;(2)硬铝中含有两种活泼金属:铝和镁,它们都能与稀硫酸反应产生氢气,因此观察到有气泡产生,固体逐渐减少;(3)溶液呈蓝色,说明铜参加了反应,由于金属活动性:Mg>Al>Cu>Ag,说明Mg、Al、Cu均发生了反应,此时溶液中的溶质成分是硝酸镁、硝酸铝、硝酸铜。
7.答案 (1)除去水中的氧气
(2)铁与氧气和水共同作用 生石灰的量不足;生石灰已失效;铁钉与生石灰直接接触(其他合理答案均可)
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(3)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 投放到可回收垃圾桶;卖给废品回收站等(其他合理答案均可)
解析 (1)镁带的作用是除去水中的氧气,使铁钉不与氧气接触。(2)实验一中铁钉只与水接触没有生锈;实验二中铁钉只与氧气接触没有生锈;实验三中铁钉同时接触水和氧气发生锈蚀,故铁生锈的条件是与氧气和水共同作用。生石灰若已经失效或生石灰的量不足等,会导致试管中的空气不干燥,使实验二中的铁钉表面出现少量铁锈。(3)铁锈的主要成分是氧化铁,用其进行回炉炼铁的原理是氧化铁与一氧化碳在高温下反应生成铁和二氧化碳;在生活中人们对废旧金属合理的处理方法通常有投放到可回收垃圾桶、卖给废品回收站等。
8.答案 (1)+4 (2)弱 Cu (3)2SnCl2Sn+SnCl4
(4)避免焚烧塑料产生污染,更加环保(其他合理答案均给分)
解析 (1)SnCl4中氯元素化合价为-1,根据化合物中各元素化合价代数和为零,可计算出锡元素的化合价为+4。(2)根据金属活动性顺序可知铜的活动性比锡弱,锡与四氯化锡能反应生成二氯化锡,铜比锡活动性弱,故固体A中一定含铜,可能含锡。(3)根据流程图可知步骤②发生反应的化学方程式为2SnCl2SnCl4+Sn。(4)直接焚烧废旧电路板,塑料的燃烧产物会污染环境,题中工艺更加环保,且电解产生的SnCl4可以循环利用。
9.答案 (1)汞 (2)Al2O3 (3)ZnCl2和FeCl2
(4)①Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 ②1714.3 (5)0.5
解析 (1)常温下为液态的金属是汞。(2)铝的氧化物是氧化铝,化学式是Al2O3。(3)向含有氯化铜、氯化锌、稀盐酸的混合溶液中加入过量铁粉,发生反应:Fe+2HClFeCl2+H2↑、Fe+CuCl2Cu+FeCl2,所以充分反应后过滤,滤液中含有的溶质是生成的FeCl2
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和没参与反应的ZnCl2。(4)①赤铁矿的主要成分是Fe2O3,Fe2O3与一氧化碳反应的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。②冶炼2900t 含四氧化三铁80%的磁铁矿石,设理论上能得到含杂质2%的生铁的质量是x。
Fe3O4+4CO3Fe+4CO2
232 168
2900t×80% x×(1-2%)
=,解得x≈1714.3t。(5)铜不与硫酸反应,所以剩余的6g固体中有3.2g的铜,根据“远距离先置换”的原则可知,另外的2.8g金属是铁,所以与硫酸反应的金属是6.5g锌粉、2.8g铁粉、1.8g 铝粉,6.5g锌粉与硫酸反应生成0.2g氢气、2.8g铁粉与硫酸反应生成0.1g氢气、1.8g铝粉与硫酸反应生成0.2g氢气,所以生成氢气的总质量是0.2g+0.1g+0.2g=0.5g。
10.答案 (1)铁(或Fe) 刷漆(合理答案均给分) 大
(2)氧化物 Fe+CuSO4Cu+FeSO4(化学方程式全对2分,化学式错误不得分,其他因素“反应条件、等号、↑、↓、未配平”不全扣1分,以下化学方程式给分标准相同)
(3)①③(多选、少选不给分)
(4)E、F(多选、少选不给分)
解析 (1)车架的主要成分是钢,钢是铁的合金,所以车架主要含有的金属元素是铁。
(2)Fe2O3由两种元素组成,其中一种是氧元素,属于氧化物;铁和硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸亚铁。
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(3)①将银放入硫酸铜溶液中,不发生反应,证明银的活动性比铜弱;将铁放入硫酸铜溶液中,能够发生化学反应,证明铁的活动性比铜强,可以验证三种金属的活动性。②铜和银与硫酸亚铁溶液均不发生化学反应,无法验证三种金属的活动性。③将铜放入硫酸亚铁溶液中,不发生反应,证明铁的活动性比铜强;将铜放入硝酸银溶液中,发生化学反应,证明铜的活动性比银强,可以验证三种金属的活动性。④银和硫酸亚铁、硫酸铜溶液均不发生化学反应,无法验证三种金属的活动性。
(4)锌的相对原子质量是65,铁的相对原子质量是56,根据Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑、Fe+H2SO4FeSO4+H2↑可知,均生成0.2g 氢气时,消耗锌的质量是6.5g,消耗铁的质量是5.6g,铜不和稀硫酸发生化学反应。5.6g的铁和0.4g的铜组合可以生成0.2g的氢气,故A正确;如果铁和锌按照一定的比例组合成6g时,生成氢气的质量可能是0.2g,故C正确;生成0.2g氢气时,消耗锌的质量是6.5g,银不和稀硫酸发生化学反应,故E错误;镁的相对原子质量是24,铝的相对原子质量是27,由Mg+H2SO4MgSO4+H2↑、2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑可知,均生成0.2g氢气时,消耗镁的质量是2.4g,消耗铝的质量是1.8g,故合金可以是金属镁与不活泼金属或非金属的混合物,也可以是金属铝与不活泼金属或非金属的混合物,但不能是镁和铝的混合物,故B、D正确,F错误。
11.答案 (1)置换反应
(2)解:设黄铜样品中锌的质量为x。
Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
65 2
x 0.2g
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=
x=6.5g
黄铜中锌的质量分数=×100%=32.5%
答:黄铜中锌的质量分数为32.5%。
解析 (1)锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,该反应属于置换反应。(2)金属活动性顺序中,锌排在氢前面,能与稀硫酸反应,铜排在氢后面,不与稀硫酸反应;根据锌与稀硫酸反应的化学方程式,已知氢气的质量可求出锌的质量,锌的质量分数=×100%。
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