第一部分身边的化学物质专题5 金属 金属材料(训练时间：60分钟 分值：100分)一、选择题(每题3分，共39分)1．金属不具有的物理通性是( )A．银白色光泽B．导热性C．延展性D．导电性【解析】如铁是黑色，铜是紫红色。【答案】A2．下列有关金属的说法错误的是( )A．金属具有金属光泽，常温下金属都是固体B．生铁和钢是含碳量不同的铁合金，其中生铁的含碳量大于钢的含碳量C．炒完菜后，应及时除掉锅底的水，这样可以防止铁锅生锈D．金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一【解析】金属汞常温下为液体。故A错，B、C、D说法正确。【答案】A3．铝在一百多年里产量得到大幅度的提高，并被广泛地使用，原因之一就是铝的抗腐蚀性能好。铝具有良好抗腐蚀性能的原因是( )A．铝的化学性质不活泼B．铝不与酸、碱反应C．铝常温下不与氧气反应D．铝表面生成一层致密的氧化铝保护膜【解析】铝表面生成一层致密的氧化铝保护膜，防止铝进一步被腐蚀。【答案】D4．正在上海举行的世博会上，中国馆——“东方之冠”给人强烈的视觉冲击，它的主体结构为四根巨型的钢筋混凝土制成的核心筒。其中的钢属于( )A．合成材料B．天然材料C．隐身材料D．金属材料【解析】钢是铁的合金，属于金属材料。【答案】D5．向一定质量的稀硫酸中加入锌粉至过量，下列图像合理的是( )【解析】此题考查金属与酸反应的相关知识。锌粉与稀硫酸反应的化学方程式为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。稀硫酸显酸性，随着反应的进行溶液的酸性减弱，pH应从小于7逐渐增大至接近于7，则A错；根据化学方程式可知，每向稀硫酸中加入65份质量的Zn，就从溶液中逸出2份质量的H2，即溶液质量逐渐增加，当稀硫酸消耗完时，溶液质量达到最大值，不再增加了，但反应开始时稀硫酸溶液质量并不是零，故B错；随着反应的进行，生成H2和ZnSO46\n的质量都逐渐增加，当稀硫酸消耗完时，便都不再增加了，显然，C正确，D错误。【答案】C6．金属活动性顺序在工农业生产和科学研究中有重要应用，常见金属在溶液中的活动性由强至弱的顺序及元素名称、符号均正确的一组是( )A．金Au>银Ag>铜CuB．钾K>钙Ca>钠NaC．锌Zn>铁Fe>贡HgD．铝Cl>镁Mg>锌Zn【解析】A项应为：金Au<银Ag<铜Cu；C项应为：锌Zn>铁Fe>汞Hg；D项应为：镁Mg>铝Al>锌Zn。【答案】B7．将甲、乙两种金属片分别放入硫酸铜溶液中，甲表面覆盖一层红色物质，乙没有明显现象。据此推断三种金属的活动性顺序是( )A．甲>乙>铜B．铜>甲>乙C．甲>铜>乙D．乙>铜>甲【解析】甲表面覆盖一层红色物质，说明甲能置换出铜，即活动性顺序甲>Cu；乙没有明显变化，说明活动性顺序乙<Cu，即甲>Cu>乙，C正确。【答案】C8．根据右图甲、乙、丙三种物质的转化关系，推测甲为( )A．铜B．碳酸钠C．氧化铜D．氢氧化钡【解析】首先用排除法排除A，因为金属铜不与硫酸反应；碳酸钠、氢氧化钡与稀硫酸反应的生成物(即乙)均不与单质铁反应。【答案】C9．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下图所示的三个液面高度相同的装置中，放置一星期后观察现象。下列描述错误的是( )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【解析】装置Ⅰ中，铁钉会和氧气、水反应生成铁锈，故铁钉一侧液面上升，A正确；装置Ⅱ中，铁钉会和挥发的浓盐酸反应生成氢气，故铁钉一侧液面会下降，C错；Ⅰ、Ⅱ中铁钉都被腐蚀，而Ⅲ中浓硫酸和铁钉不接触，无法反应，故B、D正确。【答案】C10．在下列各种情况下，埋在地下的输油铸铁管被腐蚀的速度最快的是( )A．潮湿、疏松、透气的土壤中B．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【解析】在含铁元素较多的酸性土壤中，容易和铸铁形成原电池，加速管道的腐蚀。【答案】B11．钛和钛合金是21世纪的重要金属材料。它们具有优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、机械性能好、抗腐蚀能力强，钛合金还与人体有很好的“相容性”。根据它们的主要性能，不合实际的用途是( )A．用于核潜艇设备的制造B．用于制造航天设备C．用来作保险丝6\nD．用来制造人造骨【解析】钛和钛合金具有较高的熔点，不能用来作保险丝，故C错；用来做核潜艇和航天设备主要利用了它们密度小、可塑性好、机械性能好、抗腐蚀能力强的特点，故A、B正确；又可利用它们与人们很好的“相溶性”来制造人造骨。【答案】C12．向Cu(NO3)2溶液中加入一定量的铁粉充分反应，下列情况中可能出现的是( )①溶液中有Fe2＋、Cu2＋、不溶物为Cu②溶液中有Fe2＋、Cu2＋、不溶物为Fe③溶液中只有Cu2＋、不溶物为Fe④溶液中只有Fe2＋’不溶物为Fe、CuA．①③B．①④C．②③D．③④【解析】本题考查金属的活动性。Cu(NO3)2中加入铁粉，若铁粉不足，则溶液中Cu2＋与Fe2＋并存，固体中只有Cu；若铁粉过量，则溶液中只有Fe2＋，固体中有Cu和Fe，若恰好完全反应，则溶液中只有Fe2＋，固体中只有Cu。【答案】B13．将等质量的镁、铁、锌，分别放入三份溶质质量分数相同的稀盐酸中，反应生成的H2质量与反应时间的关系如图所示。根据图中的信息，下列作出的判断不正确的是( )A．图线X表示镁的反应情况B．铁消耗的稀盐酸质量最大C．锌一定过量D．镁一定过量【解析】根据金属活动性可知，X为Mg，Y为Zn，Z为Fe，相同质量的三种金属Mg消耗的HCl最多，Fe次之，Zn最少。题目中Mg和Zn产生的H2一样多，说明Mg一定过量，但Zn我们却无法确定，故C项错误。【答案】C二、填空题(共43分)1．(12分)锁是日常生活中常用的工具，其中铁锁经常会生锈。(1)铁锁在哪种情况下使用易生锈？______________________________________(2)铁锁的各个部分通常采取了怎样的防锈措施？(列举两个不同部分的不同措施)______________________________________(3)铁锁锁身生锈可用化学试剂除去，试写出除锈的反应方程式_____________________(4)锁芯因生锈转动不灵活，可向其中加______________________________________使其润滑而转动灵活。【答案】(1)雨淋(或在潮湿空气中，或接触酸碱盐的溶液等)(2锁芯通常是铜制的；锁身通常喷漆；锁钩通常是不锈钢或镀铬镍(3)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O(4)铅笔芯粉末(或石墨粉、植物油、汽油等，其他答案合理也可)2．(19分)已知某金属X有下列相关信息：①它的主要矿物的化学成分是X2O3；②它主要通过热还原法冶炼而成；③它的年产量位于金属之首。(1)据此推断X是____(填选项字母)。A．钛 B．铁 C．铝 D．铜(2)在高炉中用含X2O3的矿物冶炼该金属的原理是____________________________(用化学方程式表示)。(3)同学们设计了如下实验方案测定该矿物中X2O3的质量分数(装置气密性良好；矿物中的杂质不参加反应；假设矿物样品中的X2O3完全反应)：6\n①取矿物样品并称量该样品的质量；②测出反应前广口瓶和瓶内物质总质量；③测出反应后广口瓶和瓶内物质总质量；④计算得出矿物样品中X2O3的质量分数。你认为，该实验方案____________(填“一定”或“不一定”)能准确测出矿物中X2O3的质量分数，理由是________________________________。不改变装置和药品，你还可以通过测定哪些数据，再通过计算得出矿物中X2O3的质量分数：________________________________________________________________。从环保角度看，该装置的不足之处是__________________________________________。【答案】(1)B(2)X2O3＋3CO2X＋3CO2(或Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2)(3)不一定生成的二氧化碳气体不一定被石灰水完全吸收(或石灰水可能吸收空气中的二氧化碳)分别测出反应前玻璃管和矿物样品的总质量、反应后玻璃管和剩余固体总质量。没有尾气处理装置，未完全反应的CO会污染空气。3．(12分)某工厂欲从只含有CuSO4的废液中回收金属铜，并得到工业原料硫酸亚铁，其工业流程如下：（1）操作a、b的名称分别是________、_______。（2）写出流程中有关反应的化学方程式：___________________________、_______________。以上两个反应能够发生的原因是___________________________。【解析】工业流程利用过量铁将CuSO4置换得到固体Cu和FeSO4，过滤(a)得到的固体中含有Cu和Fe(过量)，再加入适量稀H2SO4(B)，利用铁与H2SO4反应除去固体中过量的铁，从而得到纯净的Cu；将滤液蒸发结晶得到FeSO4晶体。【答案】（1）过滤蒸发（2）Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑在金属活动性顺序中，铁位于铜、氢之前。三、实验题(共18分)小彬同学家新买了水龙头，从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬的。他想起在学习金属性质时用到的金属活动性顺序中没有铬，为了了解铬与常见金属铝、铜在金属活动性顺序中的相对位置关系，进行如下探究活动。【查阅资料】铬(Cr)是银白色有光泽的金属，在空气中表面能生成抗腐蚀性的致密氧化膜。铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬(CrSO4)溶液……铝是银白色有光泽的金属，能与稀硫酸反应，生成无色的硫酸铝溶液……【预测】三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系：①CrAlCu②AlCrCu③AlCuCr【实验过程】取大小相同的三种金属薄片，用砂纸打磨光亮。实验一实验二实验三6\n实验方案实验现象铬片表面产生气泡缓慢，溶液变蓝色。_______________________铝片表面产生气泡较快。结论铬能和稀硫酸发生反应，反应速率较慢。铜不与稀硫酸反应_______________________三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系是__________________________【回答问题】(1)用砂纸打磨金属片的目的是_____________________。(2)实验一所发生反应的化学方程式是____________________________。(3)小东提出用硫酸铜溶液代替上述实验中的稀硫酸也能得出三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系，小燕认为不可行，理由是__________________。(4)小清认为只要选用三种药品进行实验就可以得出三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系，这三种药品可以是________________。【归纳】比较金属活动性强弱的方法有①_____________②___________。【解析】【实验过程】实验二中铜排在氢的后面，不与稀硫酸反应；实验三中铝与稀硫酸发生反应，产生气泡较快，说明反应速率较快，得出三种金属的活动性顺序由强到弱是Al、Cr、Cu。【回答问题】金属铝表面极易与氧气反应生成一层致密氧化膜，用砂纸打磨掉氧化膜；Cr与稀H2SO4反应生成CrSO4和H2；因为Al和Cr都与CuSO4溶液反应，只能说明Al>Cu，Cr<Cu，但Al和Cr两种金属的活动性顺序没有实验去验证；根据所查阅资料，知Cr可与稀H2SO4反应可选用CrSO4溶液，再选用Al和Cu，利用Al与CrSO4反应，而Cu不与CrSO4反应，验证三种金属的活动性顺序。【归纳】可根据金属与酸反应和金属与盐溶液反应判断金属活动性强弱。【答案】实验现象：无现象结论：铝能与稀硫酸发生反应，反应速率较快Al Cr Cu(或“②”)回答问题：(1)除去金属表面氧化物(或污物)(2)Cr+H2SO4＝CrSO4+H2↑(3)无法比较铬和铝的金属活动性强弱(合理答案均可得分)(4)A1、CrSO4溶液、Cu(合理答案均可得分)归纳：①通过金属与酸反应判断金属活动性强弱②通过金属与盐溶液反应判断金属活动性强弱(合理答案均可得分)☆能力拓展☆1．全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的1/4。某学生想探究铁生锈的条件，他将干净的铁钉分别同时放入A、B、C三支试管中进行研究。(1)请你帮助该学生完成下列实验设计的内容：编号操作方法实验目的A探究铁在干燥空气中的生锈情况B放入铁钉，注入蒸馏水浸没铁钉，并用植物油液封C探究铁在有空气和水封时的生锈情况6\n(2)一周后，编号为________的试管中的铁钉最易生锈。(3)用相同材料制作，经过相同时间防锈处理的铁栏杆，安装在南方比安装在北方更易生锈，其原因是________________________________。(4)在焊接铁管时，为了使接口更加牢固，常用稀盐酸清洗接口处的铁锈，该反应的化学方程式为________________________________。【解析】金属生锈与氧气和水都有关系，在两者同时存在时锈蚀速度会更快，据此可解答(1)(2)(3)题，据铁锈成分主要为Fe2O3可写出其与盐酸反应的方程式。【答案】(1)加热烘干试管，小心放入铁钉，塞上塞子探究铁在有水而无空气(氧气)时的生锈情况小心放入铁钉，注入蒸馏水，使铁钉部分浸入水中(2)C(3)南方比北方天气潮湿，铁更易生锈(4)Fe2O3+6HCl====2FeCl3+3H2O2．铜锈的主要成分是铜绿〔Cu2(OH)2CO3〕，某同学为了探究铜在空气中生锈的条件，利用如图所示的装置进行实验，经过近一个月的观察，该同学发现B中的铜丝生锈而A、C中铜丝无明显变化。由此该同学得出结论：铜生锈的主要原因是铜与空气中氧气和水相互作用的结果。试完成下列问题：图1图2(1)该同学得出的结论正确吗？(2)你认为参与铜生锈的物质还可能有________，理由是___________________________。(3)为验证你的判断，可用图2所示的装置进行实验，其中NaOH溶液的作用是_______________________。经过近一个月的观察，D中铜丝基本无变化。由此可认为：铜在__________的条件下难生锈，故参与铜生锈反应的物质有___________________________。【解析】分析实验条件和铜绿所含的元素，可初步确定参加反应的物质，通过与D中铜丝比较，进一步断定有O2、CO2、H2O与Cu发生反应生成铜绿。【答案】(1)不正确(2)CO2由铜绿化学式可知它是由Cu、O、H、C四种元素组成，故应还有一种含碳的物质参与铜的生锈反应。(3)除去空气中CO2O2和水的共同作用铜与O2、CO2和H2O6
