【化学】金属和金属材料测试题-2023-2024学年九年级化学人教版下册

第八单元金属和金属材料测试题一、选择题1．下列措施有利于防止铁制品锈蚀的是A．自行车链条上的铁锈不及时除去B．切过咸菜的菜刀不及时清洗C．工地上的钢管堆放在潮湿的地方D．家用剪刀不用时，涂上油并放在干燥处2．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3．金属材料包括铁、铝、铜等纯金属以及它们的合金。下列有关说法错误的是A．铝在空气中具有很好的抗腐蚀性能B．铁钉浸没在植物油中比在潮湿空气中更易生锈C．黄铜片(铜锌合金)的硬度大于铜片的硬度D．室温下铜与稀盐酸不反应，可判断铜的金属活动性比铝弱4．联合国决议将每年的4月22日定为“世界地球日”。活动旨在唤起人类爱护地球、保护家园的意识。以促进资源开发与环境保护的协调发展，近而改善地球的整体环境。下列不符合该，主旨的做法是：A．垃圾分类回收处理，保护自然生态环境B．禁止使用化石燃料，以减少雾霾的形成C．合理开采和利用稀土资源，保障科学发展D．促进生态文明，共建美丽中国5．将铁片放入下列溶液中充分反应，反应后溶液的质量比反应前减少的是A．H2SO4 B．ZnCl2 C．FeSO4 D．CuSO46．为创建“国家环保模范城市”，今年某市将原来的垃圾桶撤换成分类型垃圾收集箱。下图是国家颁布的“城市生活垃圾分类标志”。废旧电池投入的垃圾收集箱上应贴有的标志是（）A．金属Metal B．有害垃圾HarmfulwasteC．可燃垃圾combustible D．玻璃Glass7．“绿箱子环保计划——废弃手机及配件回收联合行动”已在全国40个重点城市中开展了几年。下列有关废弃手机中的金属材料及配件回收利用的说法不正确的是A．回收废弃手机中的金属材料没有任何价值B．“绿箱子”上的“”是回收标志C．可以节约冶炼相关金属所消耗的能源D．回收废电池主要是为了利用废电池外壳的金属材料，不仅可以节约金属资源，而且可以减少环境污染，有利于人类健康8．下列除杂实验(括号内为杂质)所选择的试剂及操作方法均正确的是A．铜粉(木炭)：将混合物在空气中灼烧B．Zn粉(Fe)：用溶液浸泡，过滤C．硫酸镁溶液(硫酸铜)：加入适量的镁粉，过滤D．一氧化碳(二氧化碳)：将混合气体通过灼热的氧化铜9．我国古代将炉甘石(ZnCO3)、赤铜(Cu2O)和木炭混合加热至800℃，得到一种外观似黄金的锌铜合金（俗称黄铜）。下列说法不正确的是A．观察颜色的方法不能鉴别黄金与黄铜B．黄铜熔点比铜、锌的熔点都低C．Cu2O中铜的化合价为+1价D．该变化过程中发生有复分解反应10．如图所示，是实验室用还原氧化铁的装置，关于该实验，下列说法正确的是（）

A．实验开始前应先加热，然后再通COB．实验中能观察到玻璃管中红棕色粉末逐渐变成银白色C．玻璃管内发生反应的化学方程式为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2↑D．该装置的缺点是没有尾气处理装置11．用某金属颗粒与足量的稀盐酸反应，如生成氢气的质量（以纵坐标表示，单位：g）与所用金属的质量（以横坐标表示，单位：g）之间的关系如图，该金属颗粒可能是：

A．纯净的锌B．含铜的锌C．含有不与酸反应的杂质的铁D．含有不与酸反应的杂质的锌12．化学学习的有效途径是实验。下列实验设计不合理的是A．测定空气中氧气含量 B．分子运动现象C．探究铁生锈的条件 D．探究可燃物燃烧的条件13．下列应用的原理(用化学方程式表示)及基本反应类型均正确的是（

）A．用红磷测定空气中氧气含量：4P+5O22P2O5氧化反应B．用赤铁矿高炉炼铁：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

置换反应C．硫酸厂污水可用熟石灰中和处理：H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+H2O

复分解反应D．加热高锰酸钾制取氧气：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑

分解反应14．下列有关金属材料的叙述错误的是A．铝块能制成铝箔是利用了铝的延展性B．生铁可以完全溶解在足量的稀盐酸中C．合金硬度一般比组成它的纯金属大D．回收利用废金属可减少对环境的污染15．钛和钛合金是重要金属材料。工业上用钛酸亚铁（FeTiO3）冶炼钛（Ti）的过程是：①②在氩气环境中：下列判断不正确的是A．反应①中生成的气体对环境有污染B．反应②基本反应类型是置换反应C．反应②中氩气作为保护气不参加反应D．反应①、②中钛元素的化合价都改变16．某同学将镁和金属X的混合物共2.4g加入足量的稀硫酸，充分反应后得到0.22gH2，则金属X可能是（）A．A1 B．Zn C．Fe D．Cu二、实验题17．根据以下课本实验图，回答下列问题：

（1）A实验中红墨水向移动；（2）B实验燃烧匙慢慢伸入集气瓶会导致实验结果（选填“偏大”或“偏小”）；（3）C实验中得到二氧化碳的化学性质是；（4）从D实验中可以得到铁生锈的条件是。18．请你参与探究，联想到工业上用铁矿石冶炼铁，某兴趣小组在实验室模拟工业炼铁反应原理的装置如图，请回答下列问题：（a）A装置中反应的化学方程式为。（b）E装置中的现象是，发生反应的化学方程式为，其中氧化剂是。（c）实验中应先点燃E装置的酒精喷灯还是G装置的酒精灯。（用E或G填空）（d）G装置的作用是。19．利用下图所示实验装置进行相关实验，请回答有关问题。(1)甲是某同学用高锰酸钾制取氧气的发生装置和收集装置。仪器a的名称为；实验过程中发现水槽里的水变红，若重新实验，解决的办法是；排水法收集氧气时，说明氧气已收集满的现象是。(2)根据铜绿的成分Cu2（OH）2CO3设计了乙图实验，图中4个试管一段时间后只有①试管中的铜生锈，并得出了铜生锈的条件，则x是；铜生锈的条件是。三、填空与简答20．金属是日常生活中常见的材料。（1）生铁是常见的合金，生铁属于（选填“纯净物”或“混合物”）。（2）实验室模拟工业炼铁的装置如图所示，硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为，硬质玻璃管及试管中的现象是。（3）现有铜与另一种金属M的混合物（M可能是Al、Fe或Ag），在该混合物中加入足量的稀硫酸有气泡产生，则M不可能是（填化学式，下同），充分反应后过滤，得到铜和滤液，在滤液中放入锌片，一段时间后，其表面析出一层黑色物质，则M是。取一定量的原混合物投入到一定量的AgNO3溶液中，充分反应后过滤，向滤渣中滴加稀盐酸，有气泡产生，则滤渣的成分为滤液的成分为。21．金属钛（Ti）是航空、宇航、化工等方面的重要金属材料，被称为“21世纪的金属”。在工业，上可用镁在高温下与TiC14反应制取金属钛，反应的化学方程式为。此反应说明金属镁的活动性钛（填“>”或“<”）；在TiCl4中钛元素的化合价为。22．俄国化学家门捷列夫在公布元素周期表时，就预言了当时还未发现的相对原子质量约为68的元素的存在，且性质与铝相似，称为“类铝”。如图是元素周期表中“类铝”元素镓的相关信息，请回答下列问题：（1）镓原子核外电子数为。（2）金属镓与稀硫酸反应，产物中Ga的化合价为+3，反应的化学方程式是。（3）高纯氧化镓广泛用于生产半导体材料，其一种制备方法如下：步骤I：向含有硫酸的硫酸镓溶液中通入氨气（NH3），冷却，生成Ga(NH4)(SO4)2固体。步骤II：在一定条件下灼烧Ga(NH4)(SO4)2固体，制得高纯氧化镓。①Ga(NH4)(SO4)2中含有的带电的原子团（根）是（填化学符号）。②请配平步骤I反应的化学方程式Ga2(SO4)3+NH3+H2SO4=Ga(NH4)(SO4)2。（4）请计算Ga2(SO4)3中镓元素质量分数。23．金属材料在生产、生活中有着广泛的应用，人类的生产和生活都离不开金属。（1）新型材料纳米级铁粉具有广泛的用途，它比普通铁粉更易与氧气反应，其制备的主要流程如下图所示。高温反应器中反应的化学方程式为。反应前需向反应器中通入氮气，目的是。（2）根据如下图金属应用实例推断，金属具有的物理性质有，（至少答两点）。（3）生铁和钢都是铁的合金，二者性能不同的原因是。（4）为探究铝、铜的金属活动性顺序，某同学选用了下列药品进行实验，其中可行的是（填字母）。A．铝丝、铜丝、氯化镁溶液B．铝丝、铜丝、硫酸铜溶液24．某兴趣小组欲探究Zn、Cu、Ag、R四种金属的活动性顺序（R为未知金属），进行了如下实验：（1）如图1所示，将四根金属丝同时插入烧杯中，则甲中的现象为。乙中发生反应的化学方程式为。（2）一段时间后，将烧杯中四根金属丝依次替换为R、Ag、R、Cu，如图2所示。①若甲中出现气泡，乙中无明显现象，则烧杯乙中的溶质是（填名称）。可得出Zn、Cu、Ag、R的活动性顺序由强到弱为。②若甲中无明显现象，乙中R表面出现红色固体，则不能推出的结论是（填序号）。aR＞Ag

bR＞Cu

cR＜H参考答案：1．D【详解】A、铁锈是一种疏松多孔的物质，如果不及时除去会加快铁的生锈速率。故选项错误；B、切过咸菜的菜刀不及时清洗会促进铁生锈。故选项错误；C、钢管堆放在潮湿的地方会促进铁生锈。故选项错误；D、剪刀不用时涂上油并放在干燥处有利于防止铁制品锈蚀。故选项正确。故选：D。2．A【详解】A、金属都具有一定的金属光泽，一般都呈银白色，而少量金属呈现特殊的颜色，例如，金是黄色、铜是红色等，故银白色光泽不是金属的通性，故A正确；B、金属具有导热性，例如制造铁锅、铝锅等，导热性是金属的物理通性，故B错误；C、金属具有延展性，其中金的延展性最好，可将金打成金箔贴在器物上等，延展性是金属的物理通性，故C错误；D、金属具有导电性，其中导电性的强弱次序：银＞铜＞铝，导电性是金属的物理通性，故D错误。故选A。3．B【详解】A、铝能够与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝薄膜隔绝氧气，对铝起到保护作用，所以铝在空气中具有很好的抗腐蚀性能，选项正确；B、铁钉浸没在植物油中能够隔绝铁与空气中的水分和氧气的接触，能够减缓铁的锈蚀，所以铁钉浸没在植物油中不易生锈，选项错误；C、合金的硬度大于纯金属的硬度，所以黄铜片的硬度大于铜片的硬度，选项正确；D、室温下铜与稀盐酸不反应，而铝能够与稀盐酸反应生成氢气，可判断铜的金属活动性比铝弱，选项正确；故选B。4．B【详解】A.垃圾分类回收处理，保护自然生态环境符合该主旨；B.禁止使用化石燃料，可以减少雾霾的形成，但会严重影响人类的正常生产生活，不符合该主旨；C.合理开采和利用稀土资源，保障科学发展符合该主旨；D.促进生态文明，共建美丽中国符合该主旨；故选B。5．D【分析】根据质量守恒定律，参加反应的各物质的质量和等于反应生成的各物质的质量和，若溶液中有沉淀或气体生成时会使溶液的质量减小，若反应前和反应后有固体，可根据其质量差来判断。【详解】A、Fe跟稀H2SO4反应生成氢气和硫酸亚铁，每消耗56份质量的铁，生成2份质量的氢气，因此溶液的质量增加，故选项A错误；B、由金属活动性顺序可知；FeZn，所以Fe与ZnCl2溶液不反应，因此溶液的质量不变，故选项B错误；C、Fe与FeSO4溶液不反应，因此溶液的质量不变，故选项C错误；D、Fe跟CuSO4溶液的反应生成硫酸亚铁和铜，每消耗56份质量的铁，生成64份质量的铜，因此溶液的质量减少，故选项D正确。故选：D。6．B【详解】A项，回收各种废弃金属及金属制品；B项，回收会造成环境污染或危害人体健康的物质，多指定为废电池、废日光灯管、废体温表等含汞的废物，也有将镉－镍电池及其他含有害物质的废弃物定为有害垃圾类；C项，回收各种具有可燃性的物质；D项，回收废弃玻璃及玻璃制品。故选B。7．A【详解】试题分析：A、废旧金属的回收利用可以减少对环境的污染，错误；B、“绿箱子”上的“”是回收标志，正确；C．可以节约冶炼相关金属所消耗的能源，正确；D．回收废电池主要是为了利用废电池外壳的金属材料，不仅可以节约金属资源，而且可以减少环境污染，有利于人类健康，正确。故选A。考点：金属的回收利用。8．C【详解】A、木炭、铜粉在空气中灼烧分别生成二氧化碳气体、氧化铜，不但能把杂质除去，也会把原物质除去，不符合除杂原则，故选项错误；B、Zn粉能与FeCl2溶液反应生成氯化锌溶液和铁，反而会把原物质除去，不符合除杂原则，故选项错误；C、镁粉能与硫酸铜溶液反应生成硫酸镁溶液和铜，再过滤，能除去杂质且没有引入新的杂质，符合除杂原则，故选项正确；D、一氧化碳和与灼热的氧化铜反应产生铜和二氧化碳，反而会把原物质除去，不符合除杂原则，故选项错误；故选C。9．D【分析】A、据题意，得到一种外观似黄金的锌铜合金，进行分析判断。B、合金的性质，进行分析判断。C、化合物中正负化合价代数和为零，进行分析判断。D、据题意，我国古代将炉甘石（ZnCO3）、赤铜（Cu2O）和木炭混合加热至800℃，进行分析判断。【详解】A、由题意，得到一种外观似黄金的锌铜合金，用观察颜色的方法不能鉴别黄金与黄铜，故选项说法正确。B、合金的熔点比组成它的纯金属的熔点低，黄铜熔点比铜、锌的熔点都低，故选项说法正确。C、氧元素显-2价，设铜元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：2x+（-2）=0，则x=+1价，故选项说法正确。D、我国古代将炉甘石（ZnCO3）、赤铜（Cu2O）和木炭混合加热至800℃，发生了碳酸锌高温分解生成氧化锌和二氧化碳，木炭与氧化锌反应生成锌和二氧化碳，木炭与赤铜反应生成铜和二氧化碳，没有发生复分解反应，故选项说法错误。故选D。【点睛】复分解反应是指在溶液中，两种化合物相互交换成分生成另外两种化合物的反应，生成物中要有气体或水或沉淀生成时，复分解反应才可以发生。10．D【详解】A、一氧化碳有可燃性，加热或点燃一氧化碳和空气或氧气的混合物可能发生爆炸，故一氧化碳还原氧化铁实验开始要先通入纯净的一氧化碳，排净装置内的空气，然后再点燃酒精灯，故此选项错误；B、一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，故看到的现象为玻璃管中红色固体变为黑色（Fe的颜色），故此选项错误；C、玻璃管内的一氧化碳和氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，反应的方程式为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2，反应物有气体（气体不用标），生成物也不用标，故此选项错误；D、尾气中可能有一氧化碳，一氧化碳有毒，会污染空气，所以一定要进行尾气处理，故此选项正确。故选D。【点睛】本题通过一氧化碳还原氧化铁考查常见物质的性质，增加了学生分析问题的思维跨度，强调了学生整合知识的能力。11．C【详解】试题分析：金属与酸反应的条件：在金属活动性顺序表里排在氢前面的金属能置换酸中的氢（除去活动性太强的K、Ca、Na），铜排在氢的后面，所以不会跟酸反应，根据生成氢气的质量（以纵坐标表示，单位：g）与所用金属的质量（以横坐标表示，单位：g）之间的关系图，可知当生成氢气0．2g时，消耗的金属质量为6g，A、纯净的锌：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑，根据锌与氢气的质量关系65：2=x：0．2，要生成0．2g氢气，需要锌的质量应该为6．5g，故错误，B、要生成0．2g氢气需要纯净的锌6．5g，若含有不与酸反应的铜，那6g金属就更不可能生成0．2g氢气了，错误，C、铁与酸反应：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，根据铁与氢气的质量关系56：2=x：0．2，要生成0．2g氢气，只需要铁的质量应该为5．6g，故可以含有0．4g不与酸反应的杂质，正确，D、根据锌与氢气的质量关系65：2=x：0．2，要生成0．2g氢气，需要锌的质量应该为6．5g，本身质量就不够，所以不可能含有其他的杂质，不正确，故选C考点：金属与酸反应的化学性质，有关化学方程式的计算12．C【详解】A、该实验中，红磷燃烧消耗氧气，且生成物是固体，待完全反应后，逐渐冷却至室温，由于消耗了氧气，装置内压强减小，打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，进入水的体积就是消耗氧气的体积，进入水的体积约占集气瓶内空气体积的，说明氧气约占空气体积的，不符合题意；B、该实验中，浓氨水和酚酞溶液没有直接接触，一段时间后，大烧杯中的酚酞溶液变红，说明分子在不断运动，当氨分子运动到大烧杯中的酚酞溶液中时，氨气溶于水形成氨水，氨水显碱性，能使无色酚酞试液变红，不符合题意；C、该实验中，左边试管中的铁钉与氧气和水接触，铁钉生锈，右边试管中的铁钉只与水接触，不生锈，说明铁钉生锈需要与氧气接触，无法探究铁生锈需要与水接触，符合题意；D、该实验中，铜片上的白磷与氧气接触，温度达到了着火点，燃烧，铜片上的红磷与氧气接触，温度没有达到着火点，不燃烧，说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点；铜片上的白磷与氧气接触，温度达到了着火点，燃烧，水中的白磷温度达到了着火点，但是隔绝氧气，不燃烧，说明可燃物燃烧需要与氧气接触，不符合题意。故选C。13．D【分析】本题主要考查化学方程式和基本反应类型，基本反应类型包括化合反应（A+B+……=C）、分解反应（A=B+C+……）、置换反应（A+BC=AC+B）和复分解反应(AB+CD=AD+CB)。【详解】A.测定空气中氧气含量的实验药品就是红磷，利用红磷燃烧消耗装置中的氧气，从而产生压强差，水进入集气瓶的体积就是消耗的氧气体积，方程式就是红磷燃烧的方程式：4P+5O22P2O5，但是该方程式的基本反应类型是化合反应，氧化反应不属于基本反应类型，故A选项不符合题意；B.赤铁矿的主要成分就是氧化铁，高炉炼铁的方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，该反应不属于四种基本反应类型中的任何一种，置换反应是基本反应类型之一，故B选项不符合题意；C.硫酸厂污水主要含有溶质是H2SO4，熟石灰主要成分是Ca(OH)2，硫酸厂污水中加入熟石灰利用酸碱中和反应原理处理污水，发生反应方程式就是：H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H2O，这两种化合物H2SO4和Ca(OH)2在溶液中反应时，互换了阴阳离子生成另外两种化合物CaSO4和H2O，符合复分解反应的特点：两种化合物在溶液中相互交换阴阳离子，生成另外两种化合物。而C选项中方程式没有配平，故C选项不符合题意；D.高锰酸钾在加热条件下制取氧气，反应的方程式：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑是正确的，该反应属于分解反应，故D选项符合题意。故选：D。【点睛】本题解答时要注意两点：一、方程式是否正确；二、方程式是否符合基本反应类型。14．B【详解】A、铝块能制成铝箔是利用了铝的延展性，故A正确，不符合题意；B、生铁是铁和碳的合金，碳不会与盐酸反应，故生铁不可以完全溶解在足量的稀盐酸中，故B错误，符合题意；C、合金硬度一般比组成它的纯金属大，故C正确，不符合题意；D、回收利用废金属可减少对环境的污染，D正确，不符合题意。故选B。15．D【详解】A、反应①中生成了一氧化碳，一氧化碳有毒，会污染环境，故选项A正确；B、反应②是镁与四氯化钛反应生成钛与氯化镁，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，是置换反应，故选项B正确；C、反应②中氩气作为保护气，利用氩气的化学性质不活泼，防止生成的钛与氧气反应，故选项C正确；D、反应①中钛元素在反应前后的化合价都是+4价，没有改变；②中钛元素反应前的化合价是+4价，反应后的化合价是0，发生改变，故选项D不正确。故选D。16．A【详解】假设该金属全部是镁，2.4g镁与硫酸反应产生氢气的质量为X，则：解得：X=0.2g因为收集到0.22gH2，所以另一种金属产生氢气的质量必须比同质量的镁产生氢气质量多，铝产生的氢气都比相同质量的镁产生氢气多，铁、锌产生的氢气都比相同质量的镁产生氢气少，而铜不与酸反应，所以可能是铝；故选A。【点睛】等质量的金属与足量酸反应产生氢气的质量与成正比。17．左偏大二氧化碳一般不燃烧也不支持燃烧铁生锈的条件是与空气中的氧气、水蒸气反应（铁在潮湿的空气中与氧气反应）【详解】（1）A实验中，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下反应生成氧气，导致装置内的压强增大，气球变小，球内气体受压向上运动，使红墨水向左移动；（2）B实验燃烧匙慢慢伸入集气瓶，燃烧释放的热量会使瓶内气体受热膨胀逸出，造成瓶内减少的不仅是消耗的氧气，还逸出其他气体，故最后冷却后打开止水夹进入瓶内水的体积大于消耗的氧气的体积，导致实验结果偏大；（3）C实验中，蜡烛熄灭，说明二氧化碳的化学性质是既不燃烧也不支持燃烧；（4）D实验中，试管一中铁钉生锈，试管二、三中铁钉没有生锈。比较试管一、二可得生锈需要氧气；比较试管一、三可得生锈需要水，故可以得到铁生锈的条件是与空气中的氧气、水蒸气反应（铁在潮湿的空气中与氧气反应）。18．红棕色粉末逐渐变成黑色氧化铁G点燃尾气，防止CO污染空气【详解】（a）在实验室中，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：；（b）在高温的条件下，一氧化碳能将红棕色的氧化铁粉末还原为黑的铁粉，同时生成二氧化碳，其中一氧化碳是还原剂，氧化铁是氧化剂，化学方程式为：；（c）为了排净装置内的空气，以免点燃酒精灯发生爆炸，所以要先通入一氧化碳气体，而一氧化碳有毒，不能直接排放到空气中，应将其点燃处理，所以要先点燃G处的酒精灯；（d）排放到尾气中含有有毒的一氧化碳气体，为了防止造成空气的污染，所以要在G处将其点燃。【点睛】本题考查了炼铁的原理，完成此题，可以依据已有的知识进行，要求同学们加强基础知识的储备，以便灵活应用。19．(1)酒精灯在管口放一团棉花当瓶口有大气泡冒出时（或瓶内的水完全排出）(2)氧气/O2铜与氧气、二氧化碳和水同时接触【详解】（1）仪器a的名称为酒精灯；实验过程中发现水槽里的水变红，若重新实验，解决的办法是在管口放一团棉花，可防止试管内的固体通过导管进入水槽，使水槽里的水变红；排水法收集氧气时，说明氧气已收集满的现象是当瓶口有大气泡冒出时（或瓶内的水完全排出）；（2）①中铜与水、氧气和二氧化碳同时接触时，铜生锈；②中铜仅与二氧化碳和水接触，铜不生锈；③铜仅与氧气和二氧化碳接触，不生锈；根据控制变量的原理，④中通过铜与氧气和水接触，铜不生锈，与①对比确定铜生锈是否与二氧化碳有关，因此X是氧气（或O2）；通过①②对比可知，铜生锈与氧气有关，通过①③对比可知，铜生锈与水有关，通过①④对比可知，铜生锈与二氧化碳有关，铜生锈的条件是铜与氧气、二氧化碳和水同时接触。20．混合物红棕色粉末逐渐变黑，澄清石灰水变浑浊AgFeFe、Cu、AgFe（NO3）2【详解】（1）生铁是常用的合金，生铁中含有铁和碳等物质，属于混合物；（2）一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，所以硬质玻璃管和试管内产生的现象：红棕色粉末逐渐变黑、澄清石灰水变浑浊；硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为：；（3）铜与另一种金属M的混合粉末能与稀硫酸反应放出氢气，可判断金属M能与酸反应产生氢气，所以金属M不可能是金属银；由于滤液的盐能与锌反应，可判断盐中金属活动性比锌弱，而金属铝的活动性比锌强，所以金属M应为铁；金属混合物铁和铜的活动性比银强，所以都会发生置换反应，活动性强的铁先和硝酸银反应置换出银，得到硝酸亚铁溶液；铁反应完，若还有硝酸银剩余，则铜会和硝酸银反应，取一定量的原混合物投入到一定量的AgNO3溶液中，充分反应后过滤，向滤渣中滴加稀盐酸，有气泡产生，说明铁剩余，则滤渣一定含有：Fe、Cu、Ag；滤液中只有硝酸亚铁。21．>+4【详解】镁能把四氯化钛中钛置换出来，说明镁的活动性比钛强；TiCl4中Cl元素化合价为-1，设Ti化合价为x，则x+（-1）×4=0，解之得x=+4；故答案为：>；+4。22．312Ga+3H2SO4=Ga2(SO4)3+3H2↑、121232.7%【详解】（1）元素周期表信息示意图中，左上角的数字为该元素的原子序数，故镓原子序数为31，原子序数在数值上等于原子内的质子数等于