《金属和金属材料》单元测试
一、单选题
1.下列金属能与对应的盐溶液发生置换反应的是( )
A． 铁＋硫酸锌B． 锌＋硫酸铜
C． 铜＋氯化银D． 钠＋硫酸铜
2.下列有关说法错误的是( )
A． 回收废旧金属是保护金属资源的重要途径
B． 人呼出的气体主要成分是二氧化碳，只能用向上排空气法收集
C． 自然界中的水经过沉降、过滤、吸附等净化处理后，硬度不会明显降低
D． 天然气的主要成分是甲烷
3.下列建设地铁过程中使用的材料属于合金的是( )
A． 锰钢B． 水泥C． 玻璃D． 塑料
4.等臂杠杆两端各系一只质量相等的铁球，将杠杆调节平衡后，将球分别浸没在等质量、等密度的稀硫酸和硫酸铜溶液里，如图所示，一段时间后杠杆将会( )
A． 左端上翘B． 右端上翘C． 仍然平衡D． 无法确定
5.下列反应中属于置换反应的是( )
A． Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2OB． H2＋Cl22HCl
C． Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2D． 2H2O22H2O＋O2↑
6.炼铁高炉中发生了下列反应：①高温下一氧化碳将铁矿石还原为铁 ②高温煅烧石灰石 ③灼热的焦炭和二氧化碳反应 ④焦炭充分燃烧。其中属于化合反应的是( )
A． ①④B． ②③C． ③④D． ④
7.钨用来制造灯丝，因为钨具有导电性且( )
A． 密度大B． 熔点高C． 硬度大D． 延展性好
8.现有X、Y、Z三种金属，已知：①X＋YCl2===XCl2＋Y，②把Y、Z两种金属分别放入稀硫酸中，只有Y和稀硫酸反应。这三种金属的活动性由强到弱的顺序是( )
A． X>Z>YB． Z>Y>XC． Y>Z>XD． X>Y>Z
9.小红同学为研究金属腐蚀的条件，用细尼龙线将三根大小相同的铁钉分别固定在如图所示的三个液面高度相同的相同装置中，放置一星期后观察现象。下列描述错误的是
10
( )
A． 装置Ⅰ的铁钉一侧的液面一定会上升
B． 装置Ⅰ、Ⅱ中的铁钉都被腐蚀
C． 比较铁钉一侧的液面，装置Ⅱ比装置Ⅰ的高
D． 装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
10.将过量的铁粉放入含Zn(NO3)2和AgNO3的混合溶液中，搅拌，使其充分反应后，过滤，滤纸上留下的金属是( )
A． AgB． Fe、AgC． Zn、FeD． Fe、Zn、Ag
11.在隔绝空气下，用木炭还原氧化铜，下列叙述正确的是( )
A． 反应前后固体中氧原子数目不变
B． 反应前后固体减少的质量就是氧化铜中氧元素的质量
C． 反应中消耗氧化铜的质量和碳的质量一定相等
D． 反应中铜元素在固体中的质量分数逐渐变大
12.在围绕太阳运行的行星中，地球称为“蓝色星球”，而火星称为“红色星球”，火星表面的土壤和岩石多为红褐色，据此可推测火星表面的土壤和岩石中含有大量的( )
A． 氧化铜B． 氧化铝C． 四氧化三铁D． 氧化铁
13.工业上把铁划为黑色金属，纯铁片呈( )
A． 黑色B． 银白色C． 金黄色D． 紫红色
14.铜、铁、铝是人类生活生产中使用较多的金属，下列对这三种金属描述不正确的是( )
A． 铜常用来做导线
B． 铝是地壳中含量最多的金属元素
C． 铝与硫酸铜溶液不反应
D． 铁在潮湿的空气中容易生锈
15.“下列有关实验操作先后顺序的说法，正确的是( )
A． 稀释浓硫酸先加水，后加酸
B． 测定溶液pH值先用水润湿pH试纸，后测pH值
C． 制取气体先装药品，后检查气密性
D． 一氧化碳还原氧化铁先加热，后通一氧化碳
10
二、填空题
16.某化学兴趣小组的同学在探究Mg、Cu、Fe三种金属的有关性质时进行了如下实验：
(1)实验一：发生反应的化学方程式________________________________________________，
该实验可得出三种金属的活动性由强到弱的顺序为______________________。
(2)实验二：将实验一后①、②试管内的物质倒入烧杯中，发现烧杯内的红色固体明显增多，一段时间后过滤。滤渣中一定含有的物质是________________，可能含有的物质是________________，为了进一步确定可能有的物质是否存在，同学们设计了如下方案：
滤液中含有的金属离子可能是____________。
①Mg2＋ ②Mg2＋、Fe2＋ ③Mg2＋、Fe3＋ ④Cu2＋、Fe2＋ ⑤Mg2＋、Fe2＋、Cu2＋
三、实验与探究
17.某化学小组利用下图所示装置测定铜锌合金样品中锌的质量分数(图中固定装置已略去)。
探究过程如下：
Ⅰ.连接实验装置并检查装置气密性；
Ⅱ.向B中加入质量为m的铜锌合金粉末，由注射器A向B缓缓加入稀硫酸，待B中不再有气体产生气体时，夹紧弹簧夹，立即移出D中导管，准确读取并记录量筒内水的体积；
Ⅲ.经过滤等操作，准确称量并记录B中剩余固体物质的质量；
Ⅳ.该小组的甲同学根据反应前后B中固体物质的质量计算样品中锌的质量分数；乙同学认定量筒内测得水的体积即为反应生成气体的体积，并利用该气体在常温下的密度，根据化学方程式进行相关计算，得到样品中锌的质量分数。
10
请回答下列问题：
(1)B中发生反应的化学方程式为________________________________________________。
(2)Ⅲ中，正确的操作顺序是：过滤、________、________、称量。
(3)通过误差分析，化学小组发现乙同学所用数据不可靠。造成该数据不可靠的原因及其对计算结果的影响是：_____________________________________________________________。
①Ⅱ中，移出D中的导管内留存有水，导致计算结果偏________(填“大”或“小”或“无法确定”)。
②________________________________________________________________________
_____________________________________________________________导致计算结果偏大。
18.小明对铁的锈蚀进行如下探究，室温时，将包有样品的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上，迅速塞紧，装置如图，观察到量筒内水沿导管慢慢进入广口瓶(净容积为146 mL)。当温度恢复至室温，且量筒内水面高度不变时读数(此时瓶内氧气含量近似为零)。记录起始和最终量筒的读数以及所需时间如表
(1)实验①和②说明NaCl可以________铁锈蚀的速率。
(2)实验开始后，广口瓶内温度有所上升，说明铁的锈蚀过程是________(填“放热”或“吸热”)过程。
(3)实验结束后取出滤纸包，观察到有红棕色物质生成，该物质的化学式是__________。
10
(4)已知碳能够加快铁的生锈速度，小明想通过实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响，请在表格空白处填写实验③的样品组成。
(5)该装置还可用于测量空气中氧气的含量，根据上述数据计算氧气的体积含量是________(小数点后保留1位)。
四、计算题
19.钢铁厂购进含氧化铁80%的赤铁矿1 000 t，可以炼取含杂质4%的生铁多少？
20.某同学模拟工业炼铁原理，用如图所示装置进行实验。取8 g氧化铁，通入足量一氧化碳，充分反应后，冷却，将玻璃管中的固体移入盛有49 g硫酸溶液的烧杯中，恰好完全反应。
(1)该同学首先按如图所示装配好仪器，检查了气密性并装好仪器，接下来的操作是________________________________________________________________________(只写一步即可)。
(2)计算硫酸溶液的溶质质量分数(要求写出计算推理过程)。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
21.欲测定Cu—Zn合金及Cu—Ag合金中铜的质量分数，实验室只提供一瓶未标明质量分数的稀硫酸和必要的仪器。
(1)你认为能测出铜的质量分数的是__________合金。
(2)取该合金的粉末26 g加入该硫酸充分反应，所加稀硫酸与生成气体的质量关系如图所示。
①生成气体的质量为__________g。
②请计算该合金中铜的质量分数。
22.用1 000 t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以冶炼出含铁96%的生铁多少？
10
答案解析
1.【答案】B
【解析】在金属活动性顺序中，位于前边的金属能把位于其后的金属从他的盐溶液中置换出来，其中钾、钙、钠除外。题中涉及到的金属的活动性顺序为钠>锌>铁>铜>银。A项，铁在锌之后，不反应；B项，锌在铜之前，硫酸铜可溶，可发生置换反应；C项，铜在银之前，但氯化银不可溶，不反应；D项，钠除外。故选B。
2.【答案】B
【解析】A项，回收废旧金属是保护金属资源的重要途径。B项，人呼出的气体主要成分是二氧化碳，由于二氧化碳能溶于水，我们一般用向上排空气法来收集。若非要用排水法收集亦可，因为逸出速率大于溶解速率，只是这样收集的速率就会大大减慢。C项，自然界中的水经过沉降、过滤、吸附等净化处理后，硬度不会明显降低，因为没有除掉可溶性的钙盐、镁盐。D项，天然气的主要成分是甲烷。故B错误。
3.【答案】A
【解析】A项，锰钢属于铁的合金，其中含有铁、锰等，属于合金，正确；B项，水泥主要成分：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙，无金属单质，不属于合金，错误；C项，玻璃是混合物，不含有金属单质，错误；D项，塑料是一种人工合成的具有良好的成膜性、绝缘性、耐腐蚀性能特点的高分子材料，不属于合金，错误。故选A。
4.【答案】A
【解析】铁能与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，使金属球质量减小；能与硫酸铜反应，生成铜和硫酸亚铁，生成的铜附着在铁球表面，每56份质量的铁参加反应，就会生成64份质量的铜，使金属球质量增加。故左端上翘，选A。
5.【答案】C
【解析】置换反应是单质与化合物反应生成另一种单质与另一种化合物的化学变化。故选C。
6.【答案】C
【解析】化合反应是指两种或两种以上的物质反应生成一种物质的化学变化。其特征是“多变一”。①的生成物中有铁和二氧化碳两种，不符合条件；②生成氧化钙和二氧化碳，是分解反应；③生成一氧化碳，是化合反应；④生成二氧化碳，是化合反应。故选C。
7.【答案】B
【解析】做灯丝的材料不但要求能导电，而且要求熔点高，若熔点不够高则灯丝寿命不长，钨是所有金属中熔点最高的，最适合做灯丝。故选B。
8.【答案】D
【解析】X能与Y的盐溶液反应，说明X的活动性比Y强；Y可与稀硫酸反应，而Z不与稀硫酸反
10
应，说明Y的活动性比Z强，所以XYZ三种金属的活动性顺序为X>Y>Z。故选D。
9.【答案】C
【解析】A项，装置Ⅰ的铁钉一侧的液面一定会上升，因为铁钉生锈消耗了氧气，从而使得气体的压强小于外界大气压，所以此描述正确，故不选A；B项，装置Ⅰ、Ⅱ中的铁钉都被腐蚀，因为铁钉都与水和氧气接触，并且盐溶液、酸溶液能够加快铁的生锈速率，所以此描述正确，故不选B；C项，比较铁钉一侧的液面，装置Ⅱ比装置Ⅰ的低，因为浓盐酸挥发出来的氯化氢气体和水蒸气与铁反应生成氢气，使得压强增大，所以此描述不正确，故选C；D项，因为浓硫酸能够吸收水蒸气，使得铁不能与水充分接触，不容易生锈，所以此描述正确。故不选D。
10.【答案】B
【解析】在金属活动性顺序中，位置靠前的金属能把位于其后的金属从它的盐溶液中置换出来。金属活动性强弱Zn>Fe>Ag，所以加入的铁粉只能与硝酸银反应，置换出其中的银，而不能与硝酸锌反应，故固体中只有反应生成的银和过量的铁。故选B。
11.【答案】D
【解析】木炭和氧化铜反应生成铜和二氧化碳气体。A项，氧原子从氧化铜固体到二氧化碳气体中，总数不变，但固体中数目减少；B项，反应前后固体减少的质量是参加反应的木炭和氧化铜中氧元素的质量总和；C项，根据化学方程式计算可知，反应中消耗氧化铜的质量和碳的质量之比为160∶12，不相等；D项，因为铜元素的质量不变，反应过程中固体质量在逐渐变小，所以反应中铜元素在固体中的质量分数逐渐变大。故选D。
12.【答案】D
【解析】A项，氧化铜为黑色；B项，氧化铝为白色；C项，四氧化三铁为黑色；D项，氧化铁为红色。故选D。
13.【答案】B
【解析】四氧化三铁和铁粉是黑色的，黄金是金黄色，铜和氧化铁是红色，其他金属，包括纯铁片都是银白色的。所以答案选B。
14.【答案】C
【解析】铝能与硫酸铜溶液发生反应。故选C。
15.【答案】A
【解析】B项，测定溶液pH值不能用水润湿pH试纸；C项，制取气体先检查气密性，后装药品；D项，一氧化碳还原氧化铁先通一氧化碳，后加热。故选A。
16.【答案】(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu Mg、Fe、Cu (2)Cu Fe 稀盐酸 滤渣中没有铁 ②⑤
【解析】(1)实验一中铁只能与硫酸铜反应，反应的化学方程式为Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu；铁能与硫酸铜反应说明铁排在了铜的前面，铁不能与硫酸镁反应，说明铁排在了镁的后面，故三种金属
10
的活动性顺序为Mg、Fe、Cu。(2)将实验一后①、②试管内的物质倒入烧杯中，发现烧杯内的红色固体明显增多，说明铁能继续和硫酸铜反应，即②中铁粉有剩余，至于混合之后能否完全反应，无法确定。所以滤渣中一定含有的物质是铜，可能有的物质就是铁；由于铁能与盐酸反应生成氢气，所以取少量滤渣于试管中，向其中滴加稀盐酸，有气泡说明含有铁，否则没有铁；由于铁与硫酸镁不反应，所以滤液中一定含有镁离子，又因为通过检验发现铁没有剩余，说明铁参加了反应，在溶液中以亚铁离子的形式存在，铜离子有没有不能确定，可能有也可能没有，所以滤液中含有的金属离子可能是Mg2＋、Fe2＋或Mg2＋、Fe2＋、Cu2＋。
17.【答案】(1)Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑(2)洗涤 干燥 (3)小 未冷却到室温就夹紧弹簧夹
【解析】(1)由于铜排在了氢的后面，所以与酸不反应，反应物是锌和硫酸，反应的化学方程式为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。(2)从铜和硫酸锌溶液的混合物中得到铜，先进行过滤，得到带有硫酸锌溶液的铜，进行洗涤除去表面的硫酸锌，再进行干燥除去水即可称量。(3)移出D中的导管内留存有水，那么从量筒中读出的示数就应该是由于生成氢气而排出的水再减去导管中留存的水，所以会误认为得到的氢气少，导致计算结果偏小；由于锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气时，放出热量，如果没等冷却到室温，根据热涨冷缩的原理可知进入量筒中水偏多，所以误认为得到的氢气多，计算的结果就偏大。
18.【答案】(1)加快 (2)放热 (3)Fe2O3·xH2O (4)1 g铁粉、10滴水 (5)20.5%
【解析】(1)实验①和②之间唯一的变量为是否有NaCl，根据含有NaCl的②组实验，反应所需的时间较短，得到NaCl能加快铁锈蚀的速率。(2)通过温度升高，可以直接得出铁锈蚀的过程是放热的过程。(3)根据题干“小明对铁的锈蚀进行如下探究”及“红棕色物质生成”，我们可以判定此物质为铁锈，主要成分为Fe2O3·xH2O。(4)“实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响”，所以该对照组间唯一的变量应为是否含有碳，因为实验①含有碳，则实验③不含碳，而其他的因素应完全相同，所以实验③的样品组成为1 g铁粉、10滴水。(5)因为量筒内液体减少的体积即为广口瓶内所含有的全部氧气的体积，所以氧气的体积含量：30 mL/146 mL×100%≈20.5%。
19.【答案】解：氧化铁的质量为1 000 t×80%＝800 t
设炼出纯铁的质量为x
＝
解得x＝560 t
生铁的质量为560 t÷(1－4%)≈583 t
10
答：理论上可以冶炼出含铁96%的生铁583 t。
【解析】根据化学方程式求解，要注意用的是纯净物的质量。
20.【答案】(1)先通CO
(2)设8 g氧化铁完全反应后生成铁的质量为x。
＝
x＝5.6 g
设5.6 g铁消耗硫酸的质量为y。
＝
y＝9.8 g
硫酸溶液的溶质质量分数为(9.8 g/49 g)×100%＝20%
答：硫酸溶液的溶质质量分数为20%。
【解析】(1)一氧化碳具有可燃性，不纯时加热会发生爆炸，先通CO的目的就是排出试管内的空气。(2)据题意可知需要两个反应的化学方程式：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑根据提供氧化铁的质量，找到氧化铁与铁、铁与硫酸的质量关系来求算。
21.【答案】(1)Cu—Zn (2)①0.2 g
②设：合金中锌的质量为x
＝
x＝6.5 g
合金中铜的质量为：26 g－6.5 g＝19.5 g
合金中铜的质量分数＝×100%＝75%
10
答：合金中铜的质量分数为75%。
【解析】(1)铜的活动性比氢弱，不与稀硫酸发生反应，锌的活动性比氢强，能与稀硫酸发生反应，因而铜锌合金能根据剩余金属的质量测定出铜的质量分数；而银的活动性比氢弱，也不与稀硫酸发生反应，因而铜银合金不能测定出铜的质量分数。(2)从图像中可知生成氢气的质量为0.2 g；根据产生的氢气的质量可利用化学方程式计算出锌的质量，进而算出铜的质量分数。
22.【答案】解：氧化铁的质量为1 000 t×80%＝800 t
设需要纯铁的质量为x
＝
解得x＝560 t
生铁的质量为560 t÷96%≈583 t
答：理论上可以冶炼出含铁96%的生铁583 t。
【解析】根据化学方程式求解，要注意用的是纯净物的质量。
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