08.第八单元 金属和金属材料练习题

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第八单元　金属和金属材料
基础题
1. (2021南京)常温下为紫红色固体的是(　　)
A. 锌 B. 铁 C. 铜 D. 银
2. [热点信息]世界卫生组织5月7日宣布，由我国研发的新冠病毒灭活疫苗正式通过世卫组织紧急使用认证。接种新冠疫苗使用到的材料中，属于金属材料的是(　　)
A. 玻璃瓶身 B. 纸质标签
C. 瓶盖表层的铝板 D. 塑料针帽
3. (2021扬州)金可制成金箔，拉成金丝，说明金具有良好的(　　)
A. 导电性 B. 延展性
C. 导热性 D. 抗腐蚀性
4. (2021长沙)金属活动性顺序在工农业生产和科学研究中有重要作用。下列金属中活动性最强的是(　　)
A．镁(Mg) B．铝(Al) C．铁(Fe) D．铜(Cu)
5. [中国科技](2021连云港)2021年5月15日祝融号火星车成功着陆。该车使用了新型镁锂合金，下列说法正确的是(　　)
A. 镁锂合金属于金属材料
B. 锂属于非金属元素
C. 镁是地壳中含量最高的金属元素
D. 镁锂合金的硬度比镁的小
6. (2021许昌一模改编)下列关于金属的说法正确的是(　　)
A. 金属铝耐腐蚀，因为铝的化学性质稳定
B. “真金不怕火炼”仅仅是因为黄金的熔点高
C. 常温下，大多数金属为固态，而汞呈液态
D. 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 Fe3O4
7. [一题多设问](2021黄石)将足量X、Y、Z、M四种金属分别投入等质量、等质量分数的稀盐酸中(反应关系如下图甲)，把金属Y、Z分别投入硝酸银溶液中(反应关系如下图乙)，据此判断X、Y、Z、M的金属活动性顺序是(　　)

A. M>X>Y>Z B. M>X>Z>Y
C. X>M>Z>Y D. X>M>Y>Z
拓展设问
(1)四种金属消耗盐酸的质量关系是________________。
(2)四种金属与酸反应速率的关系是________________。
8. (2021平顶山二模改编)为验证铁、铜、银三种金属的活动性顺序，以下所选试剂不正确的是(　　)
A. Fe、CuSO4溶液、Ag
B. Fe(NO3)2溶液、Cu、AgNO3溶液
C. Fe、Cu、稀盐酸、AgNO3溶液
D. Fe、CuSO4溶液、AgNO3溶液
9. 向CuCl2、ZnCl2、HCl混合溶液中加入一定量的Fe粉，反应后的溶液中一定含有(　　)
A. ZnCl2、FeCl2 B. FeCl2、CuCl2
C. CuCl2、HCl D. ZnCl2、HCl
10. (2021河师大附中一模)将质量相等的A、B、C三种金属，同时分别放入三份溶质质量分数相同且足量的稀盐酸中，反应生成H2的质量与反应时间的关系如图所示。根据图中所提供的信息，得出的结论正确的是(已知：A、B、C在生成物中均为＋2价)(　　)

A. 放出H2的质量是B＞A＞C B. 金属活动性顺序是A＞B＞C
C. 反应速率最大的是A D. 相对原子质量是C＞B＞A
11. (2021苏州)利用铁粉、炭粉、氯化钠进行铁的锈蚀实验(装置如下图所示，装置气密性良好)。实验1 min后温度计读数上升，8 min后打开止水夹，水倒吸入锥形瓶。实验数据如下表：


实验前的体积
实验后的体积
锥形瓶内空气(含导管内空气)
烧杯内水
烧杯内剩余水
246.0 mL
100.0 mL
51.5 mL
下列说法不合理的是(　　)
A. 铁的锈蚀是放热反应
B. 使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀
C. 此实验能推断出铁的锈蚀需要水的参与
D. 计算得出空气中氧气的含量约为19.7%
12. 如图是工业上高炉炼铁过程中的物质转化流程图。下列叙述不合理的是(　　)

A. 体现焦炭作用的转化是①、②
B. 图中②、③步转化是吸热反应
C. 图中A、B分别是CO、CO2
D. ③的反应为3CO＋Fe2O3 2Fe＋3CO2
13. (2021郑州一检)根据如图所示实验，下列说法错误的是(　　)

A. 因为加了网罩，所以不用给试管预热
B. 实验结束，若立即倒出粉末则红色粉末变黑
C. 澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成
D. 本实验说明木炭具有还原性
14. [一题多设问](2021甘肃)A、B、C、D、E为初中化学常见的物质，其中A、C为金属单质，E为非金属单质，下图是它们之间的相互转化关系。请回答：

(1)反应①的基本反应类型是____________。
(2)写出反应②的化学方程式________________________。
(3)E的化学式是________，产生无色气体E的原因是________________________________________________
__________________________________。
(4) 金属C在____________________的条件下容易生锈；保护金属资源的有效途径是_____________________
__________(只写一条)。
拓展设问
(5)反应③能发生的原因是______________________________________________________。
15. (2021连云港改编)一种以“氢能炼钢”替代“焦炭炼钢”的工艺流程如图所示。

(1)高温下，用H2炼铁时反应的化学方程式为________________________________________。
(2)跟“焦炭炼钢”工艺相比，“氢能炼钢”的主要优点有_________________________________________。
(3)从物质组成的角度，说明向炼钢炉中加入废钢的目的：____________________________________________
___________________________________________。
16. (2021嘉兴)人类对科学规律的认识常需经历漫长的探索过程，对金属活动性规律的认识也是如此。
(1)1625年格劳贝尔发现将金属放入稀盐酸中会“消失”，这为发现金属活动性顺序奠定了基础，小嘉选用锡、铜、锌三种金属重温实验，则会“消失”的金属有________。
(2)1766年卡文迪许用金属与酸反应制取了一种可燃性气体，他称之为“可燃空气”，其实该气体就是________。从此为探索金属活动性打开了新思路。
(3)1865年贝开托夫经过大量的实验得出了金属活动性规律。小嘉运用该规律开展实验，向硝酸铜和硝酸银的混合溶液中逐渐加入铁粉，溶液质量变化如图所示，则B点时溶液中所含的金属阳离子有____________。

17. [中国科技](2021东营节选)2020年12月，“嫦娥五号”返回器携带的月球土壤样品，对于全面科学探测月球地质、资源等方面的信息有重要意义。
(1)地球和月球上都有单质形式存在的金、银，说明它们的化学性质________________。
(2)月球上存在天然的铁、铝等金属颗粒而地球上没有的原因是________________。
(3)从金、银、铁、铝混合金属中回收金、银。将混合金属放入一定量的硝酸银溶液中充分反应后过滤，得到滤渣和浅绿色溶液，向滤渣中加入一定量稀盐酸，有气泡产生。
①滤渣中一定含有的金属是____________。
②硝酸银溶液和铁反应的化学方程式为____________________。
18. 传统的五金制品指金、银、铜、铁、锡五种金属。金属及其化合物的性质是化学的重要研究内容。
(1)古装电视剧中经常会看到演员咬一下银子来鉴别银子的真假，能留下印迹的银子纯度较高。你认为这样做的理论依据是什么？

(2)焊接铁制品时， 通常先用稀盐酸除去表面的铁锈，反应的化学方程式为_____________________________。
(3)如图1是某同学为探究铁、铜、银的金属活动性所做的实验。

图1　　
通过上述实验尚不能验证________的金属活动性顺序，若要达到实验目的，需要补做实验的试剂组合是__________________。
(4)某同学用如图2装置，进行CO还原Fe2O3的实验。

图2
①写出玻璃管中Fe2O3发生反应的化学方程式。


②有同学认为该装置需要增加尾气处理装置，你认为是否需要并说明理由。

③实验结束后，请设计实验检验装置E中溶液的溶质成分(简要写出实验步骤、现象和结论)。


(5)为了测定某黄铜(铜锌合金)中铜的质量分数，向20 g黄铜样品中逐渐加入稀硫酸至固体不再减少，共用去100 g稀硫酸，剩余物质的质量为119.8 g，计算黄铜中铜的质量分数。





拔高题
19. [对比计算]现有一定质量的两种金属组成的混合物，加入适量的稀硫酸，恰好完全反应，测得生成氢气0.2 g，将反应后的溶液蒸发，得到13.6 g固体。则金属混合物的组成不可能是(　　)
A. Mg、Fe B. Al、Fe
C. Zn、Mg D. Fe、Zn
20. (2021泰安)某工厂废液中含有氯化钠、氯化铜和氯化亚铁。某课外小组要从废液中回收铜并得到铁红(主要成分Fe2O3)，要求全过程不引入其他金属元素。设计实验方案如下图所示：

请回答下列问题：
(1)工厂废液中加入过量A反应的化学方程式为________________________。
(2)用化学式表示固体甲的成分__________。
(3)溶液甲中的金属离子是________(用离子符号表示)。
(4)完成步骤④的化学方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2________=== 4Fe(OH)3。
21. [数字化实验](2021成都改编)某学习小组对铁锈蚀进行探究。
【提出问题】铁锈蚀与哪些因素有关？
【查阅资料】1. 氯化钙固体可作干燥剂。
2. 一定条件下，碳可加快铁的锈蚀，但碳本身不参加反应。
【设计与实验】实验一：定性探究铁锈蚀的因素
取四枚相同的洁净无锈铁钉分别放入试管，进行图1实验，现象如表1。

图1
试管
一周后现象
A
铁钉表面有一层铁锈
B
铁钉表面无明显变化
C
铁钉表面无明显变化
D
铁钉表面有较厚铁锈
表1
(1)对比A、B、C试管中实验现象，说明铁锈蚀主要是与空气中的______________发生化学反应。
(2)对比A、D试管中实验现象，说明铁锈蚀还与____________有关。
(3)铁锈蚀后应及时除锈的原因是__________________________________________________。
实验二：定量探究铁锈蚀的因素
小组设计了图2装置，检查气密性，将5 g铁粉和2 g碳粉加入三颈烧瓶，t1时刻加入2 mL饱和NaCl溶液后，再将一只装有5 mL稀盐酸的注射器插到烧瓶上，采集数据。

图2 图3 图4
(5) 根据图3，t2时刻后反应并未停止温度却开始降低，原因是_________________________________________
_______________________________________________。
(6) 根据图4，对比AB段和BC段说明______________________，分析t3时刻压强突然变大的原因是________
___________________________________________________________。
22. (2021解析与检测改编)金属在人类的生活和生产中起着重要的作用。
(1)钢铁的锈蚀给人类带来了巨大的损失，请写出一种防止铁锅生锈的方法：________________________________________________________________________。
(2)将一定量的生铁投入盛有足量稀盐酸的烧杯中，完全反应后，发现烧杯底部留有黑色固体，其成分主要是________。
A. Fe B. C C. FeCl2 D. Fe3O4
(3)某同学向一定量硝酸银和硝酸铜的混合溶液中逐渐加入锌粉。溶液中溶质的种类与加入锌粉的质量关系如图所示。

①写出在a点时发生反应的化学方程式。


②b点对应的溶液中含有的溶质有哪些？


③若c点时溶液的质量与放入锌粉前溶液的质量相等，请解释原因。



(4)下图装置可做一氧化碳还原氧化铁的实验，并检验生成的气体产物。

①实验结束时，先关闭阀门后熄灭酒精喷灯可能会造成什么后果？

②写出装置B中有关反应的化学方程式。

③某同学用足量的一氧化碳还原100 g含氧化铁80%的赤铁矿，充分反应后， 请计算理论上生成铁的质量。


























第八单元　金属和金属材料
1. C　2. D　3. B　4. A　5. A　6. C
7. A　【解析】分析图像可知，M、X能和稀盐酸反应，并且M和稀盐酸反应速率较快，说明M比X活泼，Y、Z不能和稀盐酸反应，说明Y、Z不如M、X活泼，Y能和硝酸银溶液反应，Z不和硝酸银溶液反应，说明Y比Z活泼，因此四种金属的活动性顺序为M>X>Y>Z。
【拓展设问】(1)M＝X>Y＝Z　(2)M>X>Y＝Z
8. D　9. A　10. D
11. C　【解析】根据题意可知，实验后温度计读数上升，说明反应放热，即铁的锈蚀是放热反应，A正确；使用氯化钠溶液可加快铁的锈蚀，B正确；由于没有对比实验，不能推断出铁的锈蚀需要水的参与，C错误；结合反应前后数据可知烧杯内减少的水的体积为100.0 mL－51.5 mL＝48.5 mL，根据烧杯中水进入锥形瓶内的体积为锥形瓶中氧气的体积，可知空气中氧气含量为×100%≈19.7%，D正确。
12. C　13. A
14. (1)化合反应　(2)CuO＋H2SO4=== CuSO4＋H2O　(3)H2　Fe与过量的稀硫酸反应生成氢气　(4)与氧气、水同时接触　防止金属锈蚀(或回收利用废旧金属，寻找金属代用品，合理且有计划地开采金属矿物等)
【拓展设问】(5)金属活动性顺序中，铁位于氢和铜之前
【解析】A为红色金属单质，可知A是铜，A与氧气在加热条件下反应生成B，可知B是氧化铜。氧化铜与过量稀硫酸反应得到X溶液，可知X溶液是硫酸铜与硫酸的混合溶液。C与X溶液反应得到A、浅绿色溶液D和无色气体E，E为非金属单质，C为金属单质，可知D是硫酸亚铁、C是铁、E是氢气。(1)反应①符合“多变一”的特点，属于化合反应。(2)反应②为氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜和水。(3)E是氢气，活泼金属与酸反应生成氢气。(4)铁在与氧气、水同时接触的条件下容易生锈。防止金属锈蚀、回收利用废旧金属、寻找金属代用品、合理且有计划地开采金属矿物等，均为保护金属资源的有效途径。
15. (1)3H2＋Fe2O3 2Fe＋3H2O　(2)不排放CO2、无污染　(3)调节钢中的含碳量
【解析】(1)氢能炼铁是在高温条件下，氢气与氧化铁反应生成铁和水，反应的化学方程式为3H2＋Fe2O3 2Fe＋3H2O。(2)焦炭炼钢过程中产生二氧化碳和一氧化碳气体，会加剧温室效应对环境造成污染，而氢能炼钢产物是水，对环境没有污染。(3)钢中含碳量比生铁中的低，炼钢的本质就是降低生铁的含碳量，因此向炼钢炉中加入废钢是为了调节钢的含碳量。
16. (1)锌、锡(或Zn、Sn)　(2)氢气(或H2)　(3) Fe2＋、Cu2＋
【解析】(1)在金属活动性顺序中，锌和锡排在氢前，能与稀盐酸反应，而铜排在氢后，与稀盐酸不反应。(2)金属能与酸反应生成氢气，故该气体是氢气。(3)三种金属活动性由强到弱是Fe＞Cu＞Ag，向硝酸铜和硝酸银的混合溶液中逐渐加入铁粉，铁先与硝酸银反应生成硝酸亚铁和银(AB段)，待硝酸银完全反应后，铁再与硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜(BC段)，B点时，铁和硝酸银恰好完全反应，故溶液中的溶质为硝酸亚铁、硝酸铜，所含的金属阳离子为Fe2＋、Cu2＋。
17. (1)非常稳定(或不活泼等合理均可)
(2)地球上有氧气(合理即可)
(3)①金、银、铁(或Au、Ag、Fe)
②Fe＋2AgNO3 === Fe(NO3)2＋2Ag
【解析】(1)地球和月球都有单质形式存在的金、银，说明它们化学性质不活泼。(2)铁、铝等易与氧气发生反应，月球上没有足量的氧气与铁、铝等发生反应，所以存在天然的铁、铝等金属颗粒。(3)①将金、银、铁、铝混合物放入硝酸银溶液中，铝先与硝酸银溶液反应，铝反应完后铁与硝酸银溶液反应，金、银不能与硝酸银溶液反应，反应后得到滤渣和浅绿色溶液，则铁参加了反应、铝完全反应，向滤渣中加入稀盐酸有气泡产生，说明固体中一定有金、银、铁，一定没有铝；②硝酸银与铁反应的化学方程式为Fe＋2AgNO3=== Fe(NO3)2＋2Ag。
18. (1)纯金属的硬度小。
(2)Fe2O3＋6HCl === 2FeCl3＋3H2O
(3)铁和铜(或Fe和Cu)　铁丝、硫酸铜溶液(或铜丝、硫酸亚铁溶液等，合理即可)
(4)①Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
②不需要，尾气会被收集到装置D中。
③取装置E中少量溶液于试管中，加入过量氯化钡溶液，产生白色沉淀，静置，向上层清液中滴加无色酚酞溶液，若溶液变红，说明溶液中溶质成分为碳酸钠和氢氧化钠，若溶液不变色，说明溶质成分为碳酸钠(合理即可)。
(5)解：反应生成氢气的质量为20 g＋100 g－119.8 g＝0.2 g
设参加反应的锌质量为x
Zn＋H2SO4 === ZnSO4＋H2↑
65 2
x 0.2 g
＝　x＝6.5 g
黄铜中铜的质量分数为×100%＝67.5%
答：黄铜中铜的质量分数为67.5%。
【解析】(2)铁锈的主要成分是氧化铁，氧化铁与稀盐酸反应生成氯化铁和水。(3)图中实验只能验证三种金属中银最不活泼，无法进一步验证铜、铁的金属活动性顺序，因此不能达到实验目的。需补做实验验证铜、铁的金属活动性顺序，所需试剂组合为铁丝、硫酸铜溶液或铜丝、硫酸亚铁溶液等。(4)①分析图示信息，可知玻璃管内碳与二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，生成的一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，据此写出反应的化学方程式。②图示装置不需增加尾气处理装置，因为尾气进入D装置后，尾气中的二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收，尾气中的一氧化碳被收集在D装置中，不会逸散到空气中造成污染。③E中溶液一定含有二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成的碳酸钠，可能含有未参加反应的氢氧化钠。碳酸钠、氢氧化钠溶液均显碱性，均可使无色酚酞溶液变红，要检验溶质成分，需先除去碳酸钠，以免对氢氧化钠的检验造成干扰，所以应取少量E中溶液于试管中，加入过量氯化钡或氯化钙等溶液，产生白色沉淀，检验并彻底除去碳酸钠，再向上层清液中滴加无色酚酞溶液，若溶液变红，说明溶液中溶质为碳酸钠、氢氧化钠，若溶液不变色，说明溶液中溶质为碳酸钠。
19. D　【解析】方法一：金属混合物与稀硫酸反应，生成氢气0.2 g，生成氢气的质量等于参加反应的硫酸中氢元素的质量，硫酸中氢元素和硫酸根的质量比为2∶96，所以硫酸根的质量为9.6 g，将反应后的溶液蒸发，得到13.6 g固体，则金属混合物的质量为13.6 g－9.6 g＝4 g。Zn、Mg、Fe、Al四种金属与硫酸反应的化学方程式及相应物质的质量关系如下：
Zn＋H2SO4 === ZnSO4＋H2↑
65 2
6.5 g 0.2 g
Mg＋H2SO4 === MgSO4＋H2↑
24 2
2.4 g 0.2 g
Fe＋H2SO4 === FeSO4＋H2↑
56 2
5.6 g 0.2 g
2Al＋3H2SO4 === Al2(SO4)3＋3H2↑
54 6
1.8 g 0.2 g
根据平均值法，4 g Fe、Zn混合物生成氢气的质量一定小于0.2 g，D符合题意。
方法二：Zn、Mg、Fe、Al四种金属与硫酸反应的化学方程式及相应物质的质量关系如下：
Zn＋H2SO4 === ZnSO4＋H2↑
161 2
16.1 g 0.2 g
Mg＋H2SO4 === MgSO4＋H2↑
120 2
12.0 g 0.2 g
Fe＋H2SO4 === FeSO4＋H2↑
152 2
15.2 g 0.2 g
2Al＋3H2SO4 === Al2(SO4)3＋3H2↑
342 6
11.4 g 0.2 g
根据平均值法可知Fe、Zn的混合物与适量稀硫酸恰好完全反应后生成0.2 g氢气，其所得溶液蒸发，得到的固体质量一定大于13.6 g，D符合题意。
20. (1)Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu　(2)Fe、Cu　
(3)Na＋、Fe2＋　(4)H2O
【解析】(1)金属活动性顺序中铁排在铜前面，加入过量的铁可以将氯化铜中的铜置换出来，同时生成氯化亚铁，没有引入新的金属元素，所以A是铁，铁和氯化铜反应生成氯化亚铁和铜，反应的化学方程式为Fe＋CuCl2=== FeCl2＋Cu。(2)铁和氯化铜反应生成氯化亚铁和铜，又因为铁过量，所以固体甲的成分是铜和铁。(3)溶液甲是向废液加入过量的铁充分反应后得到的，铁将氯化铜全部反应生成铜和氯化亚铁，铁不能和氯化钠溶液反应，因此溶液甲中含有氯化亚铁和氯化钠，故溶液甲中的金属离子是Na＋、Fe2＋。(4)从化学方程式中可知，反应后Fe、O、H的原子个数分别是4、12、12，已知反应物中Fe、O、H三种原子的个数分别是4、10、8，根据化学反应前后原子的种类和数目都不变，可知未知物质的2个分子中含有O、H两种原子的个数分别是2、4，因此该物质的一个分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的，故填H2O。
21. (1)氧气和水蒸气(或O2和H2O)　(2)氯化钠溶液(或NaCl溶液)　(3)铁锈疏松多孔，能吸附氧气和水蒸气，会加快铁的锈蚀　(4)铁生锈放出的热量小于装置散失的热量　(5)加氯化钠溶液前，铁锈蚀较慢　铁锈蚀消耗氧气，装置内压强减小，注射器内盐酸被吸入烧瓶，反应产生较多氢气
【解析】(1)A中洁净无锈铁钉在与空气和水同时接触时生锈，而只与水接触或只与空气接触时不生锈，说明铁生锈是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用发生缓慢氧化的结果。(2)铁与空气、水同时接触时生锈，与空气、氯化钠溶液同时接触时生锈更严重，说明铁生锈还与氯化钠等盐溶液的存在有关。(3)由于铁锈具有疏松多孔的结构，能吸附空气中的氧气和水蒸气，会加快内部铁的锈蚀，因此铁锈蚀后要及时除去铁锈。(4)图3中，t2时刻后反应未停止，但温度却开始降低，说明此时铁生锈放出的热量小于装置散失的热量。(5)由图4可以看出，在加氯化钠溶液前，铁锈蚀较慢，因此图4中AB段压强缓慢降低；在加入氯化钠溶液后，铁锈蚀的速率明显加快，装置内压强迅速降低，说明氯化钠溶液能加快铁的锈蚀速率；t3时刻装置内压强突然变大是由于铁锈蚀消耗氧气导致装置内压强减小，注射器内稀盐酸被吸入烧瓶，与铁粉发生置换反应产生较多氢气，导致装置内气压迅速增大。
22. (1)用完及时清洗擦干(合理即可)　(2)B　
(3)①Zn＋2AgNO3=== Zn(NO3)2＋2Ag　
②Zn(NO3)2、Cu(NO3)2
③锌与硝酸银溶液反应使溶液的质量减小，锌与硝酸铜溶液反应使溶液的质量增大，当溶液减小的质量与增大的质量相等时，溶液质量不变。
(4)①Ca(OH)2溶液回流进入热的玻璃管中，使玻璃管炸裂。
②CO2＋Ca(OH)2=== CaCO3↓＋H2O
③解：设理论上生成铁的质量为x
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
160　　　　　 　112
100 g×80%　　　 x
＝
x＝56 g
答：理论上生成铁的质量为56 g。