第八单元 金属和金属材料 【考题猜想】（23大题型）（解析版）

第八单元金属和金属材料考点一金属材料【题型1】金属材料的判断【题型2】选择金属材料的依据【题型3】金属的物理共性和用途【题型4】合金及其优点【题型5】几种常见合金【题型6】关于合金的说法【题型7】合金的使用考点二金属的化学性质【题型1】金属与氧气的反应【题型2】金属与酸反应的原理【题型3】混合金属与酸反应的计算【题型4】金属与酸反应的图像【题型5】根据实验现象判断金属活动性强弱【题型6】设计实验方案证明金属活动性强弱【题型7】反应后滤渣和滤液成分及质量的变化【题型8】金属回收的流程题【题型9】探究金属的活动性强弱的综合实验考点三金属资源的利用和保护【题型1】高炉炼铁原料、原理、产品等【题型2】一氧化碳还原氧化铁【题型3】金属冶炼的相关计算【题型4】探究铁生锈的条件【题型5】防锈的方法和措施【题型6】金属资源的现状及保护【题型7】金属资源综合利用题考点一金属材料01金属材料的判断【例1】（2022上·新疆昌吉·九年级校考期末）下列物质不属于金属材料的是A．青铜 B．铁矿石 C．钢 D．铝【答案】B【详解】A、青铜是铜的合金，属于金属材料，故A不符合题意；B、铁矿石属于含有金属元素的矿石，不属于金属材料，故B符合题意；C、钢是合金，属于金属材料，故C不符合题意；D、铝属于金属材料，故D不符合题意；故选B。【变式1-1】（2023上·重庆大渡口·九年级校考期末）金属材料在日常生活中广泛的应用。下列说法正确的是A．含金属元素的材料就是金属材料 B．合金的硬度比纯金属小C．生铁的含碳量比钢低 D．钛合金与人体有很好的“相容性”【答案】D【详解】A、金属材料包括合金和纯金属，所以说金属材料中一定含有金属元素，但是含金属元素的材料不一定是金属材料，例如金属化合物中含有金属元素，但是不属于金属材料，故A说法不正确；B、合金是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质，一般来说，合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大，故B说法不正确；C、生铁的含碳量在2%~4.3%之间，钢的含碳量在0.03~2%之间，故生铁的含碳量比钢高，故C说法不正确；D、钛合金与人体有很好的“相容性”，可用与制成人造骨骼，故D说法正确；故选D。【变式1-2】（2023上·福建泉州·九年级统考期末）日常生活中，用得较多的材料是金属材料。下列不属于金属材料的是A．硬铝 B．生铁 C．氧化铜 D．武德合金【答案】C【分析】金属材料包括纯金属和合金。【详解】A、硬铝是合金，属于金属材料；B、生铁是合金，属于金属材料；C、氧化铜是由铜、氧2种元素组成的氧化物，虽含有金属元素，但氧化铜不是纯金属，也不是合金，不属于金属材料；D、武德合金是合金，属于金属材料；故选C。02选择金属材料的依据【例2】（2021·江苏淮安·统考一模）在抗击新型冠状病毒过程中，无人机的使用就派上了非常大的用处，如起到监控、人员疏导等作用。无人机的组成包括：飞控主板、定位模块、电子调速器、电机、螺旋桨、电池、机载云台等。（1）无人机制造常使用玻璃钢、塑料、铝合金等材料，其中所用的铝合金属于（填字母）。A．合成材料B．复合材料C．金属材料D．无机材料（2）制作螺旋桨的材料应具有的优良性能是（填字母）。A．易加工B．可塑性好C．耐腐蚀（3）无人机用锂电池作为能量来源，无人机工作时锂电池中的能量转化形式为。【答案】（1）CD（2）ABC（3）化学能转化为电能【详解】（1）合成材料包括塑料、合成橡胶、合成纤维；复合材料是把多种材料复合在一起得到的一种具有特别性能的材料；金属材料包括金属单质与合金，所以铝合金属于金属材料，且铝合金属于无机材料中金属材料；故选：CD。（2）制作螺旋桨的材料应具有的优良性能是：易加工、可塑性好、强度高、耐腐蚀，故选：ABC。（3）化学电池充电时是将电能转化为化学能，化学电池工作时是将化学能转化为电能。所以，无人机工作时锂电池中的能量转化形式是化学能转化为电能；故填：化学能转化为电能。【变式2-1】（2022·江西九江·九年级统考期末）天宫二号空间实验室于2016年9月15日22时04分09秒在酒泉卫星发射中心发射成功。主要开展地球观测和空间地球系统科学，空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验。未来货运飞船与“天宫二号”对接。请回答：（1）航天发射任务“拈轻怕重”，天宫二号必将轻装上阵，你认为下列材料最适合“天宫二号”的是（填字母）A硬铝B钛合金C不锈钢D黄铜（2）太阳能电池芯片的常用材料“单品硅”常用氢气在高温下置换三氯氢硅（SiHCl3，此物质中氢、氯元素的化合价相同）制得，该反应的化学方程式为，反应前后硅元素的化合价分别为。（3）运载“天宫二号”的长征五号乙火箭芯级发动机为液氢一液氧，而不使用含碳量较高的煤油（主要含碳、氢两种元素），这样做不仅是因为氢气的热值比较高，而且还可以减少、等污染物的排放，更加绿色，环保。【答案】（1）B（2）+4价，0价（3）未燃烧的碳氢化合物一氧化碳、炭黑（或炭粒）等（任写两个即可）【详解】（1）根据题目中航天任务发射时“拈轻怕重“说明使用的金属材料密度小，而且在太空飞行要求材料熔点要较高，据此分析钛合金符合这两点要求，故选B。（2）氢气在高温下置换三氯氢硅制得硅和氯化氢，该反应的化学方程式为：，反应前SiHCl3中氢显-1价，氯显-1价，所以硅显+4价，在生成物中硅是单质，在单质中元素化合价为0价。（3）煤油中含有碳元素和氢元素，故不完全燃烧过程中会有未完全燃烧的碳氢化合物、一氧化碳、炭等生成。【变式2-2】（2022·安徽合肥·九年级统考期末）2019年12月26日合肥地铁3号线正式开通，让合肥交通正式迈入线网时代，如图为地铁列车图。回答下列问题:（1）图中标识物质属于金属材料的有(填序号);（2）铝制品耐腐蚀的原因:。（3）由地铁列车材料的使用，你得到的启示是:。【答案】（1）②③（2）铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，起到保护内部铝的作用（3）合金比纯金属应用更广【详解】（1）金属材料包括纯金属与合金，所以不锈钢、铝合金属于金属材料；（2）铝制品耐腐蚀的原因：铝表面被氧气氧化成氧化铝，氧化铝是一层致密的氧化膜，起到保护内部铝的作用；（3）由地铁列车材料的使用，我们可以看出合金比纯金属应用更广（合理即可）。03金属的物理共性和用途【例3】（2022上·福建莆田·九年级校考期末）下列金属制品中，利用金属导热性的是A．黄金首饰 B．铁锅C．铜导线 D．铝质易拉罐【答案】B【详解】A、黄金首饰是利用黄金具有金属光泽，此选项不符合题意；

B、铁锅是利用铁具有良好导热性的性质，此选项符合题意；C、铜导线是利用铜具有良好导电性的物理性质，此选项不符合题意；

D、铝制易拉罐是利用铝易加工、延展性好的特点，此选项不符合题意。故选B。【变式3-1】（2023上·吉林·九年级校考期末）有关金属的说法，错误的是A．镁片、铝片、铁片是银白色的，铜是紫红色的B．将铜片和黄铜片互相刻画，在铜片上留有划痕，说明铜比黄铜硬度大C．将镁条、铁片、铜片分别接入串联电路灯泡发光，说明这些金属有导电性D．手拿金属铜片的一端，在酒精灯火焰上烘烤另一端，手有热感，说明铜能导热【答案】B【详解】A、镁片、铝片、铁片是银白色的，铜是紫红色的，故选项说法正确；B、将铜片和黄铜片互相刻画，在铜片上留有划痕，说明铜比黄铜硬度小，故选项说法不正确；C、将镁条、铁片、铜片分别接入串联电路灯泡发光，说明这些金属有导电性，故选项说法正确；D、手拿金属铜片的一端，在酒精灯火焰上烘烤另一端，手有热感，说明铜能导热，故选项说法正确。故选B。【变式3-2】（2022上·黑龙江牡丹江·九年级统考期末）下列关于金属材料的说法，正确的是A．因为钢比生铁含碳量高，所以钢比生铁硬度大B．因为银的导电性最强，所以我们通常用银做导线C．因为合金比纯金属熔点高，所以焊锡熔点高于组成它的锡和铅的熔点D．因为钨的熔点很高，所以用钨做灯丝【答案】D【详解】A、生铁的含碳量2%～4.3%，钢的含碳量0.03%～2%，即钢比生铁含碳量低，故选项说法不正确；B、银的导电性最强，但银价格高，强度小，且导线用量大，从资源和价格考虑，不能用银做导线，故选项说法不正确；C、合金比纯金属熔点低，所以焊锡熔点低于组成它的锡和铅的熔点，故选项说法不正确；D、因为钨的熔点很高，所以用钨做灯丝，故选项说法正确。故选D。04合金及其优点【例4】（2022下·黑龙江绥化·八年级统考期末）6月5日，神舟十四号载人飞船发射成功。飞船由返回舱、轨道舱、推进舱和附加段构成，其中用到了大量的合金。下列关于合金的说法中正确的是A．合金不属于金属材料 B．合金的抗腐蚀性能一般比各成分金属强C．合金属于金属单质 D．多数合金的熔点高于组成它的成分金【答案】B【详解】A、金属材料包括纯金属和合金两类，所以合金属于金属材料，故选项A不正确；B、合金的性质之一有合金的抗腐蚀性能一般比各成分金属强，故选项B正确；C、合金是金属与金属或非金属熔合而成具有金属特征的混合物，故选项C不正确；D、多数合金的熔点低于组成它的成分金属，故选项D不正确。故选B。【变式4-1】（2023上·辽宁沈阳·九年级统考期末）下列物质属于合金的是A．水银 B．硬铝 C．氧化铁 D．金刚石【答案】B【详解】A、水银是汞单质，不是合金，故选项A不符合题意；B、硬铝是铝的一种合金，主要成分是铝，含有碳、硅、锰等杂质，故选项B符合题意；C、氧化铁是氧化物，不属于合金，故选项C不符合题意；D、金刚石是碳的单质，不是合金，故选项D不符合题意；故选：B。【变式4-2】（2023上·广西贵港·九年级校考期末）下列有关金属或合金的说法正确的是①合金中至少含两种金属②合金中的元素以化合物形式存在③合金中一定含有金属④黄金具有非常好的延展性，但由于非常稀缺，所以不可能大量应用于产品包装⑤合金的强度和硬度一般比组成它的纯金属更高，抗腐蚀性能等也更好⑥常温下汞是液体，所以汞应该属于非金属A．①②③⑤ B．①②④⑥C．①③④⑤ D．③④⑤【答案】D【详解】①合金是指在金属中熔合某些金属或非金属而制得的具有金属特性的物质，合金中至少含一种金属，故①错误；②合金中的元素以单质形式存在，故②错误；③合金中一定含有金属，故③正确；④黄金具有非常好的延展性，但由于非常稀缺，所以不可能大量应用于产品包装，故④正确；⑤合金的强度和硬度一般比组成它的纯金属更高，抗腐蚀性能等也更好，故⑤正确；⑥常温下汞是液体，汞属于金属，故⑥错误。说法正确的是③④⑤，故选：D。05几种常见合金【例5】（2022·天津河西·九年级期末）下列物质不属于合金的是A．生铁 B．汞 C．硬铝 D．黄铜【答案】B【详解】A、生铁是铁和碳融合而成的合金，不符合题意；B、汞是金属单质，不属于合金，符合题意；C、硬铝是铝、铜、镁、硅融合而成的合金，不符合题意；D、黄铜是铜锌合金，不符合题意；故选B。【变式5-1】（2023·甘肃酒泉·九年级统考期末）合金具有许多优良的性能，下列材料不属于合金的是A．生铁 B．焊锡 C．四氧化三铁 D．18K金【答案】C【分析】合金是指由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。【详解】A、生铁是常见的铁合金。B、焊锡是铅锡合金。C、四氧化三铁不是合金。D、18K金是金、银、铜合金。故选C。【变式5-2】（2023上·山东泰安·九年级校考期末）下列所涉及的物质不属于合金的是A．制作窗框的硬铝 B．建构“鸟巢”的新型钢材C．用作钻探机钻头的金刚石 D．用于制备机器零件的黄铜【答案】C【详解】A、硬铝属于铝合金，铝合金属于合金，不符合题意；B、新型钢材是一种铁合金，铁合金属于合金不符合题意；C、金刚石是碳元素组成的单质，不属于合金，属于无机非金属材料，符合题意；D、黄铜是一种铜合金，铜合金属于合金，不符合题意；故选C。06关于合金的说法【例6】（2023·江苏南通·三模）合金的应用和发展印证了人类文明的进步。下列有关合金的说法正确的是A．合金属于合成材料B．生铁的含碳量比钢的高C．焊锡(锡铅合金)的熔点比锡的高D．纯铜比铜合金更适合用于制作耐磨齿轮【答案】B【详解】A.合金属于金属材料，错误；B.生铁的含碳量为2-4.3%，比钢含碳量0.03-2%的高，正确；C.合金的熔点低于其成分金属，所以焊锡(锡铅合金)的熔点比锡的低，错误；D.铜合金比纯铜更适合用于制作耐磨齿轮，因为其耐腐蚀性，硬度更高，错误。故选：B。【变式6-1】（2023上·海南海口·九年级校考期末）关于2008年北京奥运会“祥云”火炬中使用的铝合金叙述不正确的是A．铝合金属于金属材料B．铝合金是人类历史上使用最早的合金C．铝合金中可能含有非金属元素D．铝合金可以导电导热【答案】B【详解】A、金属材料包括金属和合金，铝合金属于合金所以也属于金属材料，A选项正确；B、人类历史上使用最早的合金是青铜属于铜锡合金，B选项错误；C、合金是指金属中加热融合其它金属或非金属而形成的具有金属特性的物质，所以铝合金中可能含有非金属元素，C选项正确；D、铝合金中含有铝，铝具有导电性和导热性，所以铝合金也具有导电性和导热性，D选项正确。故选：B。【变式6-2】（2023·辽宁沈阳·统考三模）2023年5月，我国北方首条跨海沉管隧道一大连湾海底隧道和光明路延伸工程正式通车了，建设大连湾海底隧道需要用到大量钢铁材料。下列有关说法正确的是A．钢是人类最早使用的合金B．生锈的钢材属于不可回收垃圾C．生铁和钢都是铁的合金，两者含碳量不同D．纯铁比生铁硬度大，纯铁比不锈钢更耐腐蚀【答案】C【详解】A、青铜是人类最早使用的合金，故A错误；B、生锈的钢材属于可回收垃圾，故B错误；C、生铁生铁是含碳量大于2%的铁碳合金，钢是含碳量在0.04%~2.3%之间的铁碳合金，生铁和钢都是铁的合金，两者含碳量不同，故C正确；D、合金的强度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性能也更好，硬度更大，因此生铁比纯铁硬度大，不锈钢比纯铁更耐腐蚀，故D错误；故选C。07合金的使用【例7】（2023上·山西长治·九年级统考期末）过去10年来，中国产煤大省山西正不断提高发展的“含绿量”，奋力推进山西高质量转型发展。太钢集团研发的手撕钢是目前最薄的不锈钢，其厚度仅有0.015mm，说明其具有良好的，手撕钢属于材料。与生铁相比，手撕钢的含碳量更(填“高”或“低”)。【答案】延展性金属低【详解】手撕钢是目前最薄的不锈钢，其厚度仅有0.015mm，说明其具有良好的延展性；手撕钢是铁的合金，属于金属材料；生铁的含碳量为2%-4.3%，钢的含碳量为0.03%-2%，故与生铁相比，手撕钢的含碳量更低。【变式7-1】（2022上·黑龙江哈尔滨·九年级统考期末）“绿水青山就是金山银山”，我们必须加强环境的治理与生态的修复。2022年中国新能源汽车保有量突破1000万辆，新能源汽车的使用有利于改善环境。请回答问题：

（1）制造汽车车体的主要材料是硬铝，硬铝属于材料。用硬铝制造汽车车体，主要利用其具有(填字母)等物理性质。A．熔点高、密度大

B．抗腐蚀性好

C．硬度大、强度高（2）与燃油汽车相比，新能源汽车的使用可以减少(填一种即可)等污染物的排放。（3）金属铝与水蒸气在加热条件下能发生反应生成一种碱和最理想的燃料，请写出该反应的化学方程式，将其中一种生成物称之为“最理想的燃料”主要是因为其热值高、本身无毒、燃烧产物不。【答案】（1）金属C（2）氮的氧化物（合理即可）（3）污染空气【详解】（1）硬铝是铝的合金，属于金属材料；A、硬铝密度小，故可作汽车车体，不符合题意；B、硬铝抗腐蚀性好，故可作汽车车体，但是抗腐蚀性需要通过化学变化才能表现出来，属于化学性质，不符合题意；C、硬铝硬度大，强度高，故可作汽车车体，且硬度、强度均不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，符合题意。故选C；（2）与燃油汽车相比，新能源汽车的使用，可以减少化石燃料的使用，减少氮的氧化物等污染物的排放；（3）金属铝与水蒸气在加热条件下能发生反应生成一种碱和最理想的燃料，最理想的燃料是氢气，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，反应物中含Al，故生成的碱是氢氧化铝，该反应的化学方程式为：；氢气被称为“最理想的燃料”，是因为氢气热值高，本身无毒，且氢气燃烧产物只有水，燃烧产物不污染空气。【变式7-2】（2022上·陕西商洛·九年级统考期末）我国的“蛟龙”号载人潜水器创造了我国载人深潜新纪录，实现了我国深海技术发展的重大跨越。（1）“蛟龙”号身披能抗超高压的钛合金“龙甲”，钛合金属于材料，它的硬度（填“小于”或“大于”）金属钛的硬度。（2）下潜时，载人舱里的气体与外界空气相同，其中氧气的体积分数约为%。（3）深海潜航中可观察海底的“热液”与“冷泉”现象，形成原因之一是海底天然气的溢出，天然气的主要成分是甲烷，完全燃烧生成二氧化碳和水，写出该反应的化学方程式：。【答案】（1）金属大于（2）21（3）CH4+2O2CO2+2H2O【详解】（1）金属材料包括纯金属单质以及它们的合金，钛合金属于金属材料，金属制成合金后硬度变大，所以钛合金的硬度大于金属钛的硬度。（2）空气中氧气的体积含量为21%，下潜时，载人舱里的气体与外界空气相同，则其中氧气的体积分数约为21%。（3）天然气的主要成分是甲烷，甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：CH4+2O2CO2+2H2O。考点二金属的化学性质01金属与氧气的反应【例1】（2023·湖北十堰·九年级统考期末）从化学的角度对下列诗句、成语等进行解释，其中不正确的是A．“一杯醇酒香满堂”——分子在不停地运动B．“点石成金”——化学反应改变了元素种类C．“真金不怕火炼”——金（Au）的化学性质不活泼D．“钻木取火”——摩擦生热，使可燃物的温度达到着火点【答案】B【详解】A、分子在不停地运动，酒中的分子运动到了空气中，产生了“一杯醇酒香满堂”现象，选项说法正确；B、化学反应前后，元素种类不变，石头中不含金元素，不可能点石成金，选项说法不正确；C、真金不怕火炼，是因为金的化学性质稳定，高温下，也与氧气不反应，选项说法正确；D、燃烧条件：可燃物；氧气（或空气）；达到燃烧所需的最低温度（也叫着火点）。钻木取火是由于摩擦生热，使温度达到可燃物的着火点，选项说法正确。故选B【变式1-1】（2023·辽宁阜新·校考一模）小兰家收藏一件清末铝制佛像，该佛像至今仍保存完好，该佛像未锈蚀的主要原因是A．铝不易发生化学反应 B．铝的氧化物容易在空气中生成铝C．铝不易在空气中氧化 D．铝表面生成的氧化膜阻止了进一步氧化【答案】D【详解】常温下铝易与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜，该佛像未锈蚀的主要原因是铝表面致密的氧化膜阻止铝进一步氧化；故答案为：D【点睛】本题难度不大，掌握铝的化学性质（具有良好的抗腐蚀性）是正确解答本题的关键。【变式1-2】（2023·安徽安庆·校联考一模）2022年北京冬奥会火种灯的外形设计灵感来自河北博物院的“长信宫灯”。下列说法错误的是

A．青铜的硬度小于纯铜B．世界上最大的青铜器是后母戊鼎（原名为司母戊鼎）C．铝合金表面氧化物薄膜可以保护内部金属不被腐蚀D．丙烷充分燃烧后的产物为和【答案】A【详解】A、青铜属于合金，一般来说合金的硬度大于纯金属的硬度，因此青铜的硬度大于纯铜，A选项错误；B、司母戊鼎高133厘米、口长110厘米、口宽78厘米、重832.84千克，四足中空，用陶范铸造，鼎体浑铸，是我国发现世界上最大的青铜器，B选项正确；C、铝合金表面氧化物薄膜是致密的氧化膜，因此可以保护内部金属不被腐蚀，C选项正确；D、丙烷含C、H两种元素，因此其充分燃烧后的产物为二氧化碳和水，D选项正确。故选：A。02金属与酸反应的原理【例2】（2023·湖南衡阳·校考一模）下列化学方程式书写正确的是A．硫在空气中燃烧：B．加热氯酸钾制取氧气：C．锌与稀硫酸反应：D．铁与稀盐酸反应：【答案】C【详解】A、硫与氧气燃烧生成二氧化硫，化学反应方程式为S+O2SO2，故选项书写错误；B、氯酸钾在二氧化锰催化及加热的条件下分解产生氯化钾与氧气，化学反应方程式为2KClO32KCl+3O2↑，故选项书写错误；C、锌与稀硫酸反应生成硫酸锌与氢气，化学反应方程式为，故选项书写正确；D、铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁与氢气，化学反应方程式为Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，故选项书写错误。故选C。【变式2-1】（2022上·河南商丘·九年级统考期末）在三支试管中，分别加入等质量的镁、铁、锌三种金属，再分别加入足量的稀硫酸，其中铁溶于稀硫酸后，溶液呈色；产生气体最少的是；产生气体速度最快的发生反应的化学方程式。【答案】浅绿色锌/Zn【详解】铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，溶液中含有亚铁离子时显浅绿色；由于、、，由于生成等量的氢气时，消耗的锌的质量最多，则等量的金属与酸反应时，锌产生的氢气最小；由于金属活动性顺序：镁>锌>铁，则镁与硫酸反应最快，反应的化学方程式为。【变式2-2】（2023·河南平顶山·统考一模）如图所示，将盐酸注入盛有镁的试管中。请回答：（1）写出装置内发生反应的化学方程式。（2）观察到U形管处左端液面下降，写出产生此现象的原因：。【答案】（1）（2）该反应放热，使容器内压强变大【详解】（1）镁与盐酸反应生成氯化镁和氢气，反应的化学方程式为。（2）U形管处左端液面下降，说明该反应放热，使装置中的压强增大。03混合金属与酸反应的计算【例3】（2023下·河南周口·九年级校联考阶段练习）向一定质量的由两种金属组成的混合物中加入过量的稀盐酸，充分反应后，产生氢气的质量为0.4g，将反应后的溶液蒸干，得到18.2g固体。则金属混合物的组成可能是A．Mg、Fe B．Fe、Zn C．Al、Mg D．Cu、Fe【答案】C【分析】向一定质量的由两种金属组成的混合物中加入过量的稀盐酸，充分反应后，产生氢气的质量为0.4g，生成氢气的质量等于参加反应的盐酸中氢元素的质量，H~Cl，氢和氯的质量比为1：35.5，所以氯元素的质量为0.4g×35.5=14.2g，将反应后的溶液蒸干，得到18.2g固体，则金属混合物的质量为：18.2g-14.2g=4g，则两种金属生成的氢气质量应该是一种大于0.4g，一种小于0.4g，那么4g的金属混合物才有可能生成0.4g的氢气。【详解】A、若4g金属为镁，镁与盐酸反应生成氯化镁和氢气，设生成氢气的质量为x，则有：，，x≈0.33g＜0.4g；若4g金属为铁，铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，设生成氢气的质量为y，则有，，y≈0.14g＜0.4g，不符合题意；B、若4g金属为铁，铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，生成氢气的质量约为0.14g＜0.4g；若4g金属为锌，锌与盐酸反应生成氯化锌和氢气，设生成氢气的质量为z，则有，，z≈0.12g＜0.4g，不符合题意；D、若4g金属为铝，铝与盐酸反应生成氯化铝和氢气，设生成氢气的质量为w，则有，，w≈0.44g＞0.4g；若4g金属为镁，镁与盐酸反应生成氯化镁和氢气，生成氢气的质量约为0.33g＜0.4g，符合题意；D、铜与盐酸不反应，若4g金属为铜，生成氢气的质量为0＜0.4g，若4g金属为铁，铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，生成氢气的质量约为0.14g＜0.4g，不符合题意；故选C。【变式3-1】（2023·河南洛阳·统考一模）Mg、Al、Fe的固体混合物21.4g加入一定量的H2SO4恰好完全反应，反应后的溶液质量增加了21.2g，将反应后溶液蒸干得到固体的质量为A．21.6g B．31.0g C．38.5g D．42.4g【答案】B【详解】Mg、Al、Fe的固体混合物21.4g加入一定量的H2SO4恰好完全反应，反应后的溶液质量增加了21.2g，则生成氢气的质量为21.4g-21.2g=0.2g，根据质量守恒定律可知：反应前后元素的质量相等，所以产生氢气中的氢元素的质量等于反应掉的硫酸中氢元素的质量，则硫酸中氢元素的质量为0.2g，且硫酸（H2SO4）中氢元素的质量与硫酸根离子的质量的质量比为2：96=1：48，则硫酸根的质量为：0.2g×48=9.6g，所以将反应后溶液蒸发结晶、干燥，Mg、Al、Fe完全反应完后转化为MgSO4、Al2(SO4)3、FeSO4，故获得固体质量为9.6g+21.4g=31.0g，故选B。【变式3-2】（2023·河南商丘·统考一模）一包Fe粉样品中含有两种杂质，取2.3g样品与足量稀硫酸反应，得到0.25g氢气，则此样品中的杂质可能是A．Cu和Zn B．Al和Zn C．Mg和Cu D．Mg和Zn【答案】B【详解】根据金属活动性顺序可知，Cu不与酸反应，即与酸接触后产生氢气质量为0；假如2.3g样品是某种纯净金属Fe、Zn、Mg、Al，计算产生氢气质量分别设为x1、x2、x3、x4，x1=0.08gx2=0.07gx3=0.19gx4=0.256g所以2.3g样品混合物反应后要得到0.25g氢气，必须有铝。故选B。04金属与酸反应的图像【例4】（2022·四川乐山·校考二模）相同质量的Mg、Fe、Zn三种金属，分别与足量的、质量相同、质量分数相同的稀硫酸充分反应，生成氢气与消耗稀硫酸的质量关系如图，分析图像所得的结论中，不正确的是

A．三种金属与稀硫酸反应后溶液的质量Mg﹤Fe﹤ZnB．三种金属的相对原子质量Mg﹤Fe﹤ZnC．三种金属消耗稀硫酸的的质量Mg﹥Fe﹥ZnD．三种金属的活动性顺序Mg﹥Zn﹥Fe【答案】D【详解】A.根据题意假设Mg、Fe、Zn三种金属的质量都为1g，生成氢气的质量分别为生成氢气的质量为，溶液减少的质量为Mg﹥Fe﹥Zn，所以三种金属与稀硫酸反应后溶液的质量Mg﹤Fe﹤Zn，A正确；B.Mg、Fe、Zn三种金属的相对原子质量分别为24、56、65，所以三种金属的相对原子质量Mg﹤Fe﹤Zn，B正确；C.根据质量守恒定律反应中生成氢气的质量等于反应物硫酸中氢元素的质量，即生成的氢气越多，消耗的稀硫酸越多，根据A的计算可知生成氢气的质量为，所以三种金属消耗稀硫酸的的质量Mg﹥Fe﹥Zn，C正确；D.根据图示无法得知金属与酸反应的速率，所以不能得出三种金属的活动性顺序，D错误；故选D。【变式4-1】（2023·山东威海·统考一模）小明取等质量的铁片和铁粉分别放入两支试管中，分别加入相同体积、相同浓度的足量稀盐酸。下列示意图中，与实验结果相符的是A． B． C． D．【答案】D【详解】取等质量的铁片和铁粉放入两支试管中，分别加入相同体积、相同浓度的稀盐酸，铁粉与盐酸的接触面积比铁片大，反应速率更快；又由于铁片和铁粉的质量相等，盐酸足量，因此最终生成氢气质量相等。故选D。【变式4-2】（2023上·山东济宁·九年级校考期末）现有等质量甲、乙、丙三种金属，分别放入三份溶质质量分数相同的足量稀硫酸中，产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示，（甲、乙、丙在生成物中均为+2价）请按照三种金属的各种大小关系在短线上填写正确的选项。A．乙>甲>丙

B．甲>乙>丙

C．丙>乙>甲

D．甲>丙>乙（1）金属活动性由强到弱：。（2）生成氢气的质量关系由大到小：。（3）消耗酸的质量关系由大到小：。（4）相对原子质量由大到小：。（5）反应速率由快到慢：。【答案】（1）A（2）B（3）B（4）C（5）A【详解】（1）等时间内产生氢气越多，金属活动性越强，由图像可知，等时间产生氢气的大小关系：乙>甲>丙，所以金属活动性乙>甲>丙，选A；（2）由图像可知，产生氢气的大小关系甲>乙>丙，选B；（3）根据质量守恒定律可知，消耗稀硫酸的质量与生成氢气的质量成正比，即，产生氢气的大小关系甲>乙>丙，所以消耗稀硫酸的质量甲>乙>丙，选B；（4）氢气的质量=，所以金属化合价和质量都相等，完全反应放出氢气的质量与金属的相对原子质量成反比，即产生氢气多的相对原子质量越小，则相对原子质量由大到小丙>乙>甲，选C；（5）由图像可知，等时间产生氢气的大小关系：乙>甲>丙，所以反应速率由快到慢乙>甲>丙，选A；【变式4-3】（2023·广东汕头·统考一模）某实验小组在相同条件下探究金属与酸反应的放热情况，实验装置如图1，实验所用药品如下表，溶液温度随反应时间变化如图2。实验编组等质量稀硫酸金属粉末质量①含H2SO49.8g6.5g铁②含H2SO49.8g6.5g锌③含H2SO49.8g6.5g镁下列分析正确的是A．实验①对应图2中曲线aB．反应结束后，实验①和②有金属粉末剩余C．实验③能产生0.2g氢气D．上述对比实验说明相同条件下，产生的氢气越多的放出热量越大【答案】C【详解】A、在相同条件下，不同金属与相同的酸反应，金属活动性越强，反应速率越快，金属活动性：Mg＞Zn＞Fe，故实验①对应图2中曲线c，不符合题意；B、9.8g硫酸消耗铁的质量为：9.8g硫酸消耗锌的质量为：9.8g硫酸消耗镁的质量为：，故反应结束后，实验①和③有金属粉末剩余，不符合题意；C、实验③能产生氢气的质量为：，符合题意；D、由图2可知，三种金属与硫酸反应放出的热量不同，由以上分析可知，三种金属与相同的硫酸反应，锌和硫酸恰好完全反应，镁、铁过量，即硫酸完全反应，最后生成氢气的质量相同，不符合题意。故选C。05根据实验现象判断金属活动性强弱【例5】（2023·青海海西·校考一模）氢气是一种清洁高能的燃料，将X、Y放入稀盐酸中，Y溶解并产生氢气，X不反应，如果把X和Z分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在X表面有银析出，而Z没有变化。根据以上实验事实，判断X、Y、Z金属活动性由强到弱的顺序是A．X、Y、Z B．Y、X、Z C．Z、Y、X D．X、Z、Y【答案】B【详解】由题干可知，将X、Y放入稀盐酸中，Y溶解并产生氢气，X不反应，根据“金属活动性顺序氢元素前面的金属和稀酸反应，产生氢气，氢后金属不反应”可知，X的金属活动性比Y弱，而把X和Z分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在X表面有银析出，而Z没有变化，根据“金属活动性强的金属能把金属活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来”可知，X、Ag、Z的金属活动性由强到弱的顺序是：X、Ag、Z，因此，X、Y、Z金属活动性由强到弱的顺序是Y、X、Z，故选B。【变式5-1】（2023·山东聊城·统考二模）A、B、C、D是四种金属单质，能发生如下反应：A+2HCl=盐+H2↑；C+2HCl=盐+H2↑；B+D(NO3)2=B(NO3)2+D；B+HCl→不反应，且相同条件下A比C反应剧烈。则四种金属的活动性由强到弱的顺序是A．A＞C＞D＞B B．B＞A＞C＞D C．A＞B＞C＞D D．A＞C＞B＞D【答案】D【分析】在金属活动性顺序中，位于氢前面的金属能置换出酸中的氢，位于前面的金属能把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来。【详解】A+2HCl=盐+H2↑、C+2HCl=盐+H2↑，且相同条件下A比C反应剧烈，则A、C、H的活动性：A＞C＞H；B+D(NO3)2=B(NO3)2+D，则B、D的活动性：B＞D；B+HCl→不反应，则B排在氢元素的后面，综合以上的分析可知，四种金属的活动性由强到弱的顺序是A＞C＞B＞D，故选D。【变式5-2】（2023·四川成都·成都实外校考一模）小美做了如下实验探究铜、锌、X三种金属的活动性，则它们的活动性由强到弱的是实验操作现象产生气泡无明显现象X丝表面析出红色固体A．锌

铜

X B．X

锌

铜C．锌

X

铜 D．铜

X

锌【答案】C【详解】X和稀硫酸反应产生气泡，说明X的金属活动性在氢前面，X和硫酸锌反应，无明显现象，说明锌的金属活动性强于X，X和硫酸铜反应，X丝表面析出红色固体，说明X的金属活动性强于铜，则铜、锌、X三种金属的活动性由强到弱为锌、X、铜，故选C。06设计实验方案证明金属活动性强弱【例6】（2023·河南漯河·统考一模）某同学想要验证锌、铜、银三种金属的活动性顺序，下列试剂组合达不到该目的的是A．Zn、CuSO4溶液、Ag B．Ag、Cu、ZnSO4溶液、HCl溶液C．Zn、Cu、AgNO3溶液、HCl溶液 D．Cu、Zn(NO3)2溶液、AgNO3溶液【答案】B【详解】A、锌放入硫酸铜溶液中会析出红色固体，说明锌的活动性强于铜，银放入硫酸铜溶液中没有现象，说明银的活动性比铜弱，故使用锌、硫酸铜溶液和银能验证三种金属的活动性顺序为锌＞铜＞银，故A能达到目的，不符合题意；B、银和铜放入硫酸锌溶液中都没有现象，说明银和铜的活动性比锌都弱，银和铜放入稀盐酸中也没有现象，不能证明铜和银的活动性强弱，故B不能达到目的，符合题意；C、锌和铜放入稀盐酸中，锌表面产生气泡，铜表面没有现象，说明锌的活动性强于铜，将铜放入硝酸银溶液中表面析出银白色的固体，说明铜的活动性强于银，故使用锌、铜和硝酸银溶液、稀盐酸能证明三种金属的活动性顺序为锌＞铜＞银，故C能达到目的，不符合题意；D、铜放入硫酸锌溶液中没有现象，说明的铜的活动性比锌弱，将铜放入硝酸银溶液中表面析出银白色的固体，说明铜的活动性强于银，故使用铜、硫酸锌溶液和硝酸银溶液能证明三种金属的活动性顺序为锌＞铜＞银，故D能达到目的，不符合题意；故选：B。【变式6-1】（2023·江苏徐州·校考一模）下列各组合能验证Mg、Fe、Cu三种金属活动性强弱的是①稀盐酸、镁粉、铁粉、铜粉

②MgSO4溶液、Fe、Cu③Mg、FeSO4溶液、Cu

④MgSO4溶液、Fe、Cu(NO3)2溶液A．①③④ B．②③ C．③④ D．①②③④【答案】A【详解】①将镁粉、铁粉、铜粉分别放入稀盐酸中，镁粉比铁粉反应速率快，说明镁的金属活动性比铁强，铜无明显现象，说明铜的金属活动性最弱，可得出金属的活动性Mg＞Fe＞Cu；②将Fe、Cu分别放入MgSO4溶液中，均无明显现象，即铁、铜都不能与硫酸镁反应，说明镁的金属活动性比铁、铜都强，但不能比较铁、铜金属活动性的强弱；③将Mg、Cu分别放入FeSO4溶液中，镁表面出现银白色固体，说明镁的活动性比铁强，铜表面无变化，说明铁的活动性比铜，可得出三种金属的活动性由强到弱的顺序为Mg＞Fe＞Cu；④将Fe分别放入MgSO4溶液、Cu(NO3)2溶液中，硫酸镁溶液中的铁无变化，说明铁的活动性比镁弱，硫酸铜溶液中的铁表面出现红色固体，说明铁的活动性比铜强，可得出三种金属的活动性由强到弱的顺序为Mg＞Fe＞Cu；故选A。【变式6-2】（2023·山东临沂·统考一模）下列各组物质不能验证Zn、Fe、Cu三种金属活动性强弱的是A．稀硫酸、Zn、Fe、Cu B．ZnSO4溶液、Fe、CuSO4溶液C．Zn、FeSO4溶液、Cu D．Zn、FeSO4溶液、CuSO4溶液【答案】D【详解】A、将Zn、Fe、Cu分别加入稀硫酸中，观察到Cu不能与稀硫酸反应，则证明金属活动性H＞Cu，Zn、Fe均能与稀硫酸反应产生气泡，且Zn反应较剧烈，产生气泡的速率较快，则证明金属活动性Zn＞Fe＞H，综上得出金属活动性Zn＞Fe＞Cu，故选项实验可以证明；B、将Fe分别加入ZnSO4、CuSO4溶液中，实验中观察到Fe不能与ZnSO4反应，则证明金属活动性Zn＞Fe，Fe加入CuSO4溶液中能观察到铁表面有红色固体析出，则Fe能置换出铜，则证明金属活动性Fe＞Cu，综上得出金属活动性Zn＞Fe＞Cu，故选项实验可以证明；C、将Zn、Cu分别加入FeSO4溶液中，实验中可以观察到Cu与FeSO4不反应，则证明金属活动性Fe＞Cu；可以观察到Zn可以与FeSO4反应，则证明金属活动性Zn＞Fe，综上得出金属活动性Zn＞Fe＞Cu，故选项实验可以证明；D、将Zn分别加入FeSO4溶液、CuSO4溶液中，实验中观察到Zn能与FeSO4反应，也能与CuSO4反应，则可以证明金属活动性Zn＞Fe，Zn＞Cu，无法比较Fe、Cu的金属活动性，则无法比较得出Zn、Fe、Cu的金属活动性，故选项实验无法证明。故选D。07反应后滤渣和滤液成分及质量的变化【例7】（2023·山东临沂·统考二模）某化学兴趣小组将一定质量的锌粉加入到硝酸银和硝酸铜的混合溶液中，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣，向滤渣中滴加稀盐酸有气泡产生。则该小组同学的下列判断中，正确的是A．滤液中一定含硝酸锌，可能含硝酸银和硝酸铜B．滤液中一定含有硝酸银和硝酸铜C．滤渣中一定含有铜和银，可能含有锌D．滤渣中一定含有锌、铜和银【答案】D【详解】在金属活动性顺序中，锌>铜>银，则将一定质量的锌粉加入到硝酸银和硝酸铜的混合溶液中，锌先与硝酸银反应生成银和硝酸锌，后与硝酸铜反应生成铜和硝酸锌，向滤渣中滴加稀盐酸有气泡产生，而锌能与稀盐酸反应，则说明锌过量，则滤渣中含有银、铜、锌，滤液中只含有硝酸银。结合各选项，故选D。【变式7-1】（2023·广西柳州·统考一模）向一定质量的Mg(NO3)2和Cu(NO3)2混合溶液中加入ag锌粉和铁粉的混合物，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣，将滤渣洗涤、干燥后再称量，得到的固体质量仍为ag。下列分析合理的是A．滤渣中可能有铜B．向滤渣中加稀盐酸，可能有气泡产生C．滤液中一定有Zn(NO3)2和Mg(NO3)2，可能有Fe(NO3)2D．若忽略过滤操作中溶液损失，滤液中溶质的质量一定大于原混合溶液中溶质的质量【答案】B【分析】硝酸镁不参与反应，硝酸铜先和锌反应生成硝酸锌和铜，反应的关系式为，65份质量的锌生成64份质量的铜，反应后固体质量减小，然后铁和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜，反应的关系式为，56份质量的铁生成64份质量的铜，反应后固体质量增加，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣，将滤渣洗涤、干燥后再称量，得到的固体质量仍为ag，说明锌反应完全，铁部分反应或全部反应。【详解】A、由分析可知，反应生成铜，滤渣中一定有铜，故A不正确；B、当铁过量时，向滤渣中加稀盐酸，铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，有气泡产生，故B正确；C、滤液中一定有不反应的硝酸镁，反应生成的硝酸锌、硝酸亚铁，可能含有硝酸铜，故C不正确；D、加入ag锌粉和铁粉的混合物，得到的固体质量仍为ag，则若忽略过滤操作中溶液损失，滤液中溶质的质量一定等于原混合溶液中溶质的质量，故D不正确。故选B。【变式7-2】（2023·安徽蚌埠·统考一模）向一定质量AgNO3和Cu(NO2)2的混合溶液中加入过量的Zn粉，溶液质量随反应时间变化的情况如图所示，下列说法正确的是

A．a点溶液中不含AgNO3B．bc段溶液质量增加的原因是Zn与Cu(NO2)2溶液反应C．c点和d点溶质种类不同，金属单质的种类也不同D．b点时溶液中的金属离子有Zn2+、Cu2+，金属单质有Zn、Cu、Ag【答案】B【分析】金属活动性顺序：锌>铜>银，则向硝酸银和硝酸铜的混合溶液中加入过量的锌，锌先与硝酸银反应生成银和硝酸锌，后与硝酸铜反应生成铜和硝酸锌。【详解】A、a点表示锌与硝酸银反应，但硝酸银没有反应完，则此时溶液中仍含有硝酸银，该选项说法不正确；B、结合前面分析可知，bc段发生的反应为锌和硝酸铜的反应，该选项说法正确；C、c点表示锌和硝酸铜恰好反应，d点表示锌过量，c、d点溶液中的溶质种类相同，但金属单质的种类不同，该选项说法不正确；D、b点表示锌和硝酸银恰好反应，此时溶液中的溶质为硝酸铜和硝酸锌，即金属离子为锌离子和铜离子，但金属单质只有银，该选项说法不正确。故选B。08金属回收的流程题【例8】（2023·辽宁大连·二模）废旧易拉罐主要成分是铝、铁，还含有少量镁、锰，为实现对铝的回收，设计如图工艺流程：

资料：①锰呈+2价，金属锰可以和酸反应。②锰质活性滤膜只允许锰离子通过。（1）切碎的作用是：。（2）固体A的主要成分（用化学符号表示）。液体B中一定有的溶质（除水外，用化学符号表示）。（3）步骤1中发生的化学反应方程式是，基本反应类型是。【答案】（1）增大反应物的接触面积，使反应更充分（2）Al、Mg、MnAlCl3、MgCl2、HCl（3）、置换反应【详解】（1）切碎的作用是增大反应物的接触面积，使反应更充分；（2）易拉罐切碎得到金属屑和塑料屑，金属屑中含有铝、铁、镁、锰，由于铁可以被磁铁吸引，铝、镁、锰均不能被磁铁吸引，金属屑经过磁选，得到固体B为铁，固体A为铝、镁和锰，化学符号表示为Al、Mg、Mn，加入过量的稀盐酸，铝和盐酸反应生成氯化铝和氢气，镁和盐酸反应生成氯化镁和氢气，锰和盐酸反应生成氯化锰和氢气，得到液体A中含有氯化铝、氯化镁、氯化锰和过量的盐酸，由于锰质活性滤膜只允许锰离子通过，所以液体A经过锰质活性滤膜，得到的液体B加入适量的镁粉，可以得到金属铝，则得到液体C应为氯化锰溶液，得到液体B中的溶质为氯化铝、氯化镁和盐酸，化学符号表示为AlCl3、MgCl2、HCl；（3）由（2）可知，液体B中的溶质为氯化铝、氯化镁和盐酸，经过步骤1加入适量的镁粉，根据金属活动性顺序镁＞铝＞氢，则镁和盐酸反应生成氯化镁和氢气，镁和氯化铝反应生成氯化镁和铝，化学方程式分别为：、；上述反应均为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的反应，属于置换反应。【变式8-1】（2023·河北邢台·二模）废旧金属的回收利用是保护金属资源的有效途径。从废旧电器的某些部件中回收铜和银的过程如图所示（假设每一步都恰好完全反应），其中A～F是初中化学常见的物质。请回答下列问题。

（1）回收金属1的名称是。（2）上述过程中进行“操作”的目的的是。（3）反应①的基本反应类型为。（4）反应③的化学方程式为。【答案】（1）银（2）将金属从溶液中分离出来（3）置换反应（4）【分析】由于金属活动性顺序：Fe>(H)>Cu>Ag，则铁能与酸反应，但铜、银不能，而则A可为盐酸或硫酸，B为氯化亚铁或硫酸亚铁溶液，固体混合物为银、铜混合物；又由于铜能与硝酸银反应生成银和硝酸铜，则C可为硝酸银，D为硝酸铜，回收金属1为银；又由于铜前金属能把铜从其化合物中置换出来，则E可为铜前金属，如锌，回收金属2为铜，F为硝酸锌等。【详解】（1）结合分析可知，金属1的名称为银。（2）结合前面分析可知，通过“操作”可将金属从其溶液中分离出来，则“操作”名称为过量，目的为将金属从溶液中分离出来。（3）反应①为铁和盐酸或硫酸反应生成氯化亚铁或硫酸亚铁和氢气，该反应为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的反应，属于置换反应。（4）若E为锌，则反应③为锌和硝酸铜反应生成铜和硝酸锌，反应的化学方程式为。【变式8-2】（2023·安徽阜阳·统考二模）某化学兴趣小组的同学想从含有、的废液中回收金属铜，设计了下图所示的实验流程。请回答下列问题。

（1）操作a的名称是，该操作所用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和。（2）步骤I中发生的反应的基本反应类型是。（3）溶液B中的溶质是（填化学式）。（4）步骤II中发生反应的化学方程式为。【答案】（1）过滤玻璃棒（2）置换反应（3）、（4）【详解】（1）经过操作a得到固体和溶液，所以操作a的名称为过滤，进行该操作需要用到的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒。（2）向废液中加入过量的铁粉，铁粉和硫酸铜发生反应生成硫酸亚铁和铜，该反应为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，属于置换反应。（3）硫酸铜和铁粉反应生成硫酸亚铁，原溶液中硫酸铝没有参与反应，因此溶液B中所含的溶质是Al2(SO4)3、FeSO4。（4）铁的金属活动性在氢之前，铜的金属活动性在氢之后，所以步骤II中发生的反应为铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和铜，化学方程式为。09探究金属的活动性强弱的综合实验【例9】（2023上·江苏淮安·九年级统考期末）图为某小组探究金属活动性强弱所设计的两组实验。实验Ⅰ实验Ⅱ（1）实验Ⅰ中以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断锌、铁的活动性强弱，有同学认为不够合理，理由是。（2）为了探究锌、铁、铜金属活动性强弱，某同学设计了实验Ⅱ，回答如下问题：①写出实验Ⅱ中c试管内发生反应的实验现象，该反应属于（填基本反应类型）反应。②实验Ⅱ能得出的金属活动性顺序为。【答案】（1）实验I中所使用的酸不同（2）铁丝表面有红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色置换Fe【详解】（1）实验I中所使用的酸不同，则不能以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断锌、铁的活动性强弱。（2）①c试管中铁能与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，反应的现象为铁丝表面有红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色；该反应为一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，属于置换反应。②a试管中锌能与硫酸铜反应，说明锌比铜活泼，b试管中铁不能与锌反应，说明锌比铁活泼，c试管中铁能与硫酸铜反应，说明铁比铜活泼，则对比可得金属活动性顺序：锌>铁>铜。【变式9-1】（2022上·辽宁·九年级统考期末）化学兴趣小组在老师的指导下进行如下实验。【实验一】探究常见金属的活动性顺序。（1）图中实验能否验证出铝、铁、铜、银的活动性顺序？简述理由：。（2）B试管中若硫酸铜无剩余，实验中可观察到的现象为。（3）当C中有明显现象时取出铜丝，剩余溶液中溶质成分的可能情况为。【实验二】测定氧化铜与铜的混合粉末中单质铜的质量。将质量为a的混合粉末放在陶土网上灼烧，边加热边用玻璃棒搅拌，完全反应后，冷却，称量剩余粉末的质量为b。（4）灼烧时发生反应的化学方程式为，完全反应的标志是。原混合物中单质铜的质量可表示为。【答案】（1）不能，因为A能证明铁的活动性比铜强，B能证明铝的活动性比铜强，C能证明铜的活动性比银强，不能证明铝和铁的活动性强弱（2）铝丝表面覆盖一层红色固体，溶液由蓝色变无色（3）硝酸铜和硝酸银或硝酸铜（4）混合物中的红色粉末全部变黑4（b-a）【详解】（1）A中铜与硫酸亚铁不反应，证明铁的活动性比铜强；B中铝能与硫酸铜反应，证明铝的活动性比铜强；C中铜能与硝酸银反应，证明铜的活动性比银强，但是不能证明铝和铁的活动性强弱，所以图中实验不能验证出铝、铁、铜、银的活动性顺序，故填：不能，因为A能证明铁的活动性比铜强，B能证明铝的活动性比铜强，C能证明铜的活动性比银强，不能证明铝和铁的活动性强弱。（2）B试管中铝与硫酸铜反应生成硫酸铝和铜，若硫酸铜无剩余，实验中可观察到的现象为铝丝表面覆盖一层红色固体，溶液由蓝色变无色，故填：铝丝表面覆盖一层红色固体，溶液由蓝色变无色。（3）C中的反应是铜与硝酸银反应生成硝酸铜和银，当C中有明显现象时取出铜丝，此时硝酸银可能有剩余，也可能完全反应，则剩余溶液中溶质成分可能为生成的硝酸铜和剩余的硝酸银，也可能只有生成的硝酸铜，故填：硝酸铜和硝酸银或硝酸铜。（4）①氧化铜与铜的混合物在空气中灼烧时，铜与氧气加热时反应生成氧化铜，反应的化学方程式为：，故填：。②铜与氧气加热时反应生成黑色氧化铜，当混合物中的红色粉末全部变黑时，说明铜已完全反应，故填：混合物中的红色粉末全部变黑。③设：原混合物中单质铜的质量为x故填：4（b-a）。【变式9-2】（2023·山东烟台·统考一模）M是生活中常见的金属，学习了金属的化学性质后，某化学兴趣小组的同学进行了下图M金属性质的相关实验。【查阅资料：MSO4溶液是无色液体】【实验一】M、铜和铝的金属活动性顺序比较。（1）如图1所示，甲组同学取M丝、铜丝、铝丝分别放入盛有体积和溶质质量分数均相同的稀硫酸中，实验记录如下表。实验操作M丝铜丝铝丝实验结论刚开始的现象有少量气泡产生无气泡无气泡M、铜、铝的金属活动性顺序是。几分钟后的现象有少量气泡产生无气泡有大量气泡产生（2）同学们对同一实验出现两种不同的现象进行了讨论，实验刚开始时试管C中无气泡，是因为铝表面易形成一层致密的氧化膜，其形成的原因是（用化学方程式表示）。【实验二】尝试从不同的角度探究三种金属的活动性顺序。乙组同学们取粗细相同，打磨干净的M丝，铝丝及相关溶液，进行了图2所示实验。（3）打磨的目的是。（4）试管B中观察到的现象是。【拓展探究】在图2实验后，小桥同学将两支试管中的物质倒入同一废液缸中，充分反应后，将混合物过滤；得滤渣X和滤液Y，小桥同学对所得滤渣X和滤液Y的成分进行探究。【实验探究】设计实验如图3所示，向滤液Y中插入M丝，观察到M丝表面无明显现象。【评价交流】同组三位同学得出结论。小强的结论：滤液Y中一定含Al2（SO4）3、MSO4和CuSO4小虹的结论；滤液Y中一定含Al2（SO4）3，一定不含MSO4和CuSO4小桥的结论：滤液Y中一定含Al2（SO4）3、可能含有MSO4，一定不含CuSO4（5）你认为以上三位同学中，（填“小强”“小虹”或“小桥”）的结论是正确的。结合上述实验最终确定滤渣X中一定含有（填化学式）。【答案】（1）Cu<M<Al/Al＞M＞Cu（2）4Al+3O2＝2Al2O3（3）除去金属表面的氧化物（4）M丝表面有红色固体析出，溶液由蓝色变成无色（5）小桥Cu【详解】（1）M一直都有少量气泡产生说明金属性较强，铝丝一开始因为表面有氧化铝膜所以无气泡，几分钟后有大量气泡产生说明金属性最强，而铜丝一直都无气泡说明金属性最弱，所以三种金属的活性性关系为Al＞M＞Cu。（2）实验刚开始时试管C中无气泡，是因为铝表面易形成一层致密的氧化铝膜，其形成的原因是铝和氧气常温下反应生成氧化铝，对应化学方程式为4Al+3O2＝2Al2O3。（3）部分金属常温下就能与氧气反应生成金属氧化物，所以打磨的目的是除去金属表面的氧化物。（4）实验一已经知道了金属性：M＞Cu，所以M就能与硫酸铜反应生成铜和MSO4，看到的实验现象为M丝表面有红色固体析出，溶液由蓝色变成无色。（5）金属性：Al＞M＞Cu，所以铝会与MSO4反应生成M和硫酸铝，M会和硫酸铜反应生成铜和MSO4，接着将两支试管混合充分反应，有可能铝过量接着会与反应生成的MSO4反应生成M和硫酸铝；过滤之后加入M丝，观察到M丝表面无明显现象，说明前面试管中的硫酸铜已经被完全反应，所以溶液中一定没有硫酸铜，一定含有硫酸铝，有可能含有MSO4，所以小桥的结论是正确的。滤渣X中一定含有的是铜，对应化学式为Cu。考点三金属资源的利用和保护01高炉炼铁原料、原理、产品等【例1】（2023上·河南漯河·九年级统考期末）铁是冶金工业年产量最高的金属。下列表述不正确的是A．炼出的生铁和钢是含碳量不同的铁的合金B．高炉炼铁加入焦炭的作用是提供热量和产生一氧化碳C．赤铁矿炼铁的反应为D．将尾气点燃或收集可防止CO污染空气【答案】C【详解】A、生铁含碳量较高，钢的含碳量较低，炼出的生铁和钢是含碳量不同的铁的合金，选项正确；B、焦炭的主要成分是碳，碳燃烧生成二氧化碳，同时放出大量热，二氧化碳和碳在高温下生成一氧化碳，一氧化碳作还原剂，所以高炉炼铁中加入焦炭的作用是提供热量和产生一氧化碳，选项正确；C、赤铁矿炼铁是氧化铁和一氧化碳在高温的条件下生成铁和二氧化碳，化学方程式为，选项错误；D、一氧化碳有毒，未反应完的一氧化碳需要收集起来或点燃，防止污染空气，选项正确。故选：C【变式1-1】（2021·贵州贵阳·统考一模）云岩区已迈入“双地铁”时代，钢铁的使用作出了重要贡献。（1）如图是高炉炼铁的示意图及相关反应。

①图中的物质X是。②写出Y与氧化铁反应的化学方程式。该反应中的还原剂是（填化学式）。③炼铁过程中焦炭的作用是。（2）请设计实验验证铁和锰的金属活动性强弱。（3）将足量的等质量等浓度的两杯稀盐酸放在托盘天平两端，天平保持平衡。向烧杯中分别放入等质量的金属M（左）和N（右），天平指针先向左倾斜，最后向右倾斜，由此现象判断M、N金属可能是_____。A．Zn、Fe B．Fe、Zn C．Fe、Cu D．Al、Mg（4）现有一包由铜粉和锌粉混合而成的粉末，将它加入到一定量的硝酸银溶液中，完全反应后得到的金属有a种，溶液中的溶质有b种。则a+b的值为。【答案】（1）二氧化碳/CO2CO提供热量和还原剂（2）将锰放在硫酸亚铁溶液中，若能置换出铁，则锰比铁活泼，反之，则铁比锰活泼（3）BD（4）3或4【详解】（1）①焦炭燃烧生成二氧化碳，则Z为碳，X为二氧化碳。②二氧化碳和碳反应生成一氧化碳，则Y为一氧化碳，一氧化碳和氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为；在该反应中，氧化铁中的氧被铁夺走，则还原剂为一氧化碳，化学式为CO。③结合前面分析可知，在该反应中焦炭燃烧提供热量，同时与二氧化碳反应生成一氧化碳，提供了还原剂。（2）活动性强的金属能把活动性弱的金属从其化合物溶液中置换出来，则若想验证铁和锰的金属活动性强弱，可将锰放在硫酸亚铁溶液中，若能置换出铁，则锰比铁活泼，反之，则铁比锰活泼。（3）天平指针先向左倾斜，最后向右倾斜，则说明右边金属反应速率快，即右边金属比左边活泼，即N比M活泼。又由于最后向右倾斜，则说明左边产生氢气质量较大。A、锌比铁活泼，不符合该N比M活泼，选项不符合题意；B、由于、，即等质量的铁和锌反应，铁产生氢气较多，该选项符合题意；C、铁比铜活泼，不符合该N比M活泼，选项不符合题意；D、铝比镁活泼，且、，则等质量的铝和镁与足量盐酸反应时，铝产生氢气较多，该选项符合题意。故选BD。（4）将铜和锌加入一定量的硝酸银中，锌先与硝酸银反应生成银和硝酸锌，然后铜再与硝酸银反应生成银和硝酸铜，则充分反应后，若部分锌与硝酸银反应，则金属为银、铜、锌，溶液中只含有硝酸锌，则a+b=4；若锌恰好与硝酸银反应，则金属有银和铜，溶液中含有硝酸锌，则a+b=3；若硝酸银与锌、部分铜反应，则金属中含有银和铜，溶液中含有硝酸铜和硝酸锌，则a+b=4；若铜与硝酸银恰好反应，则金属中有银，溶液中有硝酸锌和硝酸铜，则a+b=3；若硝酸银过量，则金属中只有银，溶液中有硝酸银、硝酸铜和硝酸锌，则a+b=4；则a+b的值为3或4。【变式1-2】（2023·湖北随州·一模）高炉炼铁所需的原料有铁矿石、焦炭、石灰石等，其过程可用如图简要表示：

已知：气体①、气体②和固体③均属于氧化物。（1）气体②的化学式为。（2）反应Ⅲ是生成铁单质的反应，该反应(填“属于”或“不属于”)置换反应。（3）炼铁高炉底部通过不同高度的出口分离铁水与炉渣(如图2所示)，能实现渣铁分离的原因是因为炉渣具有的性质。【答案】（1）CO（2）不属于（3）熔点高，密度比铁水小【详解】（1）焦炭燃烧生成二氧化碳，二氧化碳与焦炭在高温条件下生成一氧化碳，气体②的化学式为CO；（2）置换反应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的反应，反应Ⅲ是生成铁单质的反应，即一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，该反应的反应物是两种化合物，不属于置换反应；（3）炼铁高炉底部通过不同高度的出口分离铁水与炉渣，炉渣的出口在上方，铁水的出口在下方，能实现渣铁分离的原因是因为炉渣具有熔点高，密度比铁水小的性质。02一氧化碳还原氧化铁【例2】（2023上·山东泰安·九年级校考期末）铁是自然界里分布最广的金属元素之一，在地壳中的质量约占5%。铁矿石的种类很多，重要的有磁铁矿石(主要成分是Fe3O4)、赤铁矿石(主要成分是Fe2O3)等，兴趣小组的同学利用如图所示装置在课堂中模拟炼铁的实验。

（1）写出图中标有序号的仪器名称①；②。（2）实验过程中，先要进行的是(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，原因是。Ⅰ.加热

Ⅱ.通一氧化碳（3）A中反应现象是，B中反应的化学方程式是，B中观察到的现象是。（4）该装置的不足之处是，改进措施是。【答案】（1）铁架台试管（2）Ⅱ排尽装置内的空气，防止气体不纯爆炸（3）红色固体变为黑色澄清石灰水变浑浊（4）没有尾气处理装置在b处放一个点燃的酒精灯【详解】（1）仪器名称①铁架台；②试管。（2）一氧化碳不纯加热会发生爆炸，所以需要先排尽装置内的空气，在点燃酒精灯。所以实验过程中，先要进行的是Ⅱ通一氧化碳。（3）A中一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，所以反应现象是红色固体变为黑色，B中二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和二氧化碳，对应反应的化学方程式是，B中观察到的现象是澄清石灰水变浑浊。（4）一氧化碳有毒会污染空气，所以该装置的不足之处是没有尾气处理装置，一氧化碳和氧气反应生成无毒的二氧化碳，所以改进措施是在b处放一个点燃的酒精灯，将一氧化碳转化为二氧化碳。【变式2-1】（2022上·广东韶关·九年级校考期末）用下图装置模拟炼铁

（1）请补充正确的实验步骤顺序是①⑤②。①检查装置气密性；②停止通入CO；③给氧化铁加热；④通入纯净的CO⑤停止加热；⑥装入药品并固定。（2）玻璃管中发生的现象，澄清石灰水中的发生化学反应的化学方程式为。（3）验证玻璃管中有铁生成可以用磁铁外，还可以用（填名称），写出对应的反应现象是。（4）右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是。【答案】（1）⑥④③（2）红色粉末逐渐变成黑色CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O（3）稀盐酸/稀硫酸有气泡产生，溶液变浅绿色（4）点燃尾气，防止一氧化碳污染空气【详解】（1）实验室中用一氧化碳还原氧化铁的步骤是：检查装置气密性；装入药品并固定；通入纯净的CO，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸；给氧化铁加热；待试管内的红色粉末全部变黑后停止加热；继续通入一氧化碳，防止生成的铁被氧化，因此正确的实验步骤顺序是①⑥④③⑤②，故填：⑥④③；（2）玻璃管中一氧化碳与氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，可观察到红色粉末逐渐变成黑色，生成的二氧化碳与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O，故填：红色粉末逐渐变成黑色；CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；（3）铁能与稀盐酸或稀硫酸反应生成氢气，验证玻璃管中有铁生成，可以取黑色生成物样品少许于试管中，加入稀盐酸或稀硫酸，如果观察到有气泡产生，则一定有铁生成，故填：稀盐酸或稀硫酸；有气泡产生，溶液变浅绿色；（4）一氧化碳有毒，直接排放会污染空气，右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是点燃尾气，防止一氧化碳污染空气，故填：点燃尾气，防止一氧化碳污染空气。【变式2-2】（2023上·江苏淮安·九年级统考期末）某校化学兴趣小组针对CO与Fe2O3的反应实验设计了如图实验装置：

实验说明：①W形管中部凸起部分要比两端高，防止左边产生的气体较快、较多，使液体溢出到右边。②利用“水量法”，事先测算出D装置左边所有装置的容积为130mL，并在装满足量澄清石灰水的集气瓶外侧表面划线标出上部容积130mL所在位置。③A处发生的反应：。（1）与用酒精灯直接加热相比，A处加热方式的优点是。（2）B处Fe2O3发生反应的化学方程式。（3）装置C的作用是。（4）DE装置组合在整个实验中的作用：①检验并吸收生成的CO2；②。（5）请结合D中的现象说明何时点燃B处酒精灯？。【答案】（1）受热均匀，且容易控制温度（2）（3）作安全瓶（防止澄清石灰水倒吸，使W形管炸裂）（4）收集尾气，防止污染空气（5）当D中石灰水液面低于130mL刻度线时，说明装置中空气被排尽，可点燃B处酒精灯【详解】（1）A装置的加热方式为水浴加热，水浴加热受热均匀，且容易控制温度。（2）B中发生反应为一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为：。（3）装置C是安全瓶，作用是防止D中的澄清石灰水倒吸使W形管发生炸裂。（4）一氧化碳难溶于水且不和澄清石灰水反应，所以没有被反应完全的一氧化碳进入装置D中，装置D内的压强增大，使液体进入E装置中，D装置收集一氧化碳，起到收集尾气，防止污染空气的作用。（5）一氧化碳具有可燃性，混有一定量的空气，遇到明火，容易发生爆炸，故应将装置内空气排尽，然后点燃酒精灯，故：当D中石灰水液面低于130mL刻度线时，说明装置中空气被排尽，可点燃B处酒精灯。03金属冶炼的相关计算【例3】（2023上·海南海口·九年级校考期末）某工厂用海南石碌铁矿含杂质15%的铁矿石（主要成分是Fe2O3）炼铁，（反应的化学方程式3CO+Fe2O32Fe+3CO2）若日产生铁中含铁的质量为224t，则每天要消耗铁矿石多少t？（已知杂质中不含铁元素）【答案】设需消耗铁矿石的质量为x，x=376.47t答：每天要消耗铁矿石376.47t。【详解】见答案。【变式3-1】（2023上·辽宁抚顺·九年级期末）工业上用2900t含四氧化三铁80%的磁铁矿石冶炼生铁。请计算。（1）该铁矿石含四氧化铁的质量为t。（2）理论上可以冶炼出含铁97%的生铁多少t。(假设铁矿石中杂质不含铁元素，要求用化学方程式计算，结果精确到1t)【答案】（1）2320（2）解：设可炼出Fe的质量为xx=1680t则可炼出含铁97%的生铁的质量：；答：理论上可以冶炼出含铁97%的生铁1732t。【详解】（1）该铁矿石含四氧化铁的质量为2900t×80%=2320t；（2）见答案。【变式3-2】（2023上·河北保定·九年级统考期末）改革开放以来，我国钢铁工业飞速发展，近年来钢铁产量已稳居世界首位。工业上通常利用赤铁矿石冶炼金属铁。现有含氧化铁80%的赤铁矿300t。请计算：（1）这些赤铁矿中含氧化铁的质量为t；（2）理论上利用这些赤铁矿可以炼成含铁96%的生铁的质量是多少？【答案】（1）240（2）175t解：设可以炼成含铁96%的生铁的质量为x，答：可以炼成含铁96%的生铁的质量是175t。【详解】（1）赤铁矿中含氧化铁的质量为300t×80%=240t，故填：240；（2）见答案。04探究铁生锈的条件【例4】（2023上·河北唐山·九年级统考期末）某学习小组用相同的光亮铁钉探究铁生锈与哪些因素有关，设计的实验如图所示：（1）一周后观察：试管①和③中的铁钉无明显变化，试管②中的铁钉明显生锈。探究发现铁生锈的主要条件是铁与和直接接触，其中试管②中铁钉的A、B、C三处中处锈蚀最严重。（2）试管①中加入的蒸馏水要事先煮沸，其目的是。（3）沙漠地区的铁制品锈蚀较慢的原因是；（4）防止炒菜铁锅生锈常采用的方法是；学校车棚的铁架防生锈方法是等。【答案】（1）水氧气B（2）除去水中溶解的氧气（3）空气干燥，水蒸气含量少（4）保持洁净干燥（合理即可）刷漆（合理即可）【详解】（1）一周后观察：试管①和③中的铁钉无明显变化，试管②中的铁钉明显生锈。探究发现铁生锈的主要条件是铁与水和氧气直接接触，试管②铁钉中的A、B、C三处中，B处与水和氧气同时接触，锈蚀最严重。（2）试管①中加入的蒸馏水要事先煮沸，因为温度升高，气体溶解度减小，故其目的是除去溶解在水中的氧气。（3）沙漠地区的空气干燥，缺少铁生锈的必要条件水，所以锈蚀较慢。（4）防止铁制品生锈的原理是隔绝氧气或水，故防止炒菜铁锅生锈常采用的方法是保持洁净干燥；学校车棚的铁架防生锈方法是刷漆等。【点睛】本题考查铁生锈的条件，难度不大