第6讲金属及其性质(一)(原卷版+解析)

第6讲金属及其性质（一）【衔接导入】镓2014年9月23日，美国北卡罗来纳州一个科研团队日前研发出一种可进行自我修复的变形液态金属，距离打造“终结者”变形机器人的目标更进一步。科学家们使用镓和铟合金合成液态金属，形成一种固溶合金，在室温下就可以成为液态，表面张力为每米500毫牛顿。这意味着，在不受外力情况下，当这种合金被放在平坦桌面上时会保持一个几乎完美的圆球不变。当通过少量电流刺激后，球体表面张力会降低，金属会在桌面上伸展。这一过程是可逆的：如果电荷从正转负，液态金属就会重新成为球状。更改电压大小还可以调整金属表面张力和金属块粘度，从而令其变为不同结构。北卡罗来纳州立大学副教授迈克尔·迪基（MichaelDickey）说：“只需要不到一伏特的电压就可改变金属表面张力，这种改变是相当了不起的。我们可以利用这种技术控制液态金属的活动，从而改变天线形状、连接或断开电路等。”此外，这项研究还可以用于帮助修复人类切断的神经，以避免长期残疾。研究人员宣称，该突破有助于建造更好的电路、自我修复式结构，甚至有一天可用来制造《终结者》中的T-1000机器人。【知识新授】一、金属材料1．金属材料金属材料包括纯金属和它们的合金。几种重要的金属材料使用顺序：青铜器时代→铁器时代→铝器时代。2．金属的物理性质(1)大多数金属呈银白色，但铜呈紫红色，金呈黄色。(2)常温下大多为固体，但汞为液体。(3)具有良好的导电性、导热性、延展性，但这些物理性质差异很大。3．金属的用途金属的性质在很大程度上决定了物质的用途，还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利，以及废料是否易回收和对环境的影响等多种因素。4．合金(1)概念：在金属中加热熔合金属或非金属就可制得具有金属特性的物质。如：生铁和钢是含碳量不同的铁的两种合金，其中生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%。(2)性质特征：合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性更好，熔点比组成它的纯金属的熔点低。二、金属的化学性质(1)金属与氧气的反应铝、镁、铁、铜各与氧气反应(写化学方程式)：①4Al＋3O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2Al2O3；在氧气中加热比较薄的铝片（巧克力中那么薄的），剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，同时生成白色固体②2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO；镁条在空气中燃烧就能发出耀眼的强光,放出大量热量,生成白色固体③3Fe＋2O2eq\o(=,\s\up7(点燃))Fe3O4；铁在空气中只能加热到发红；而在氧气中剧烈燃烧,火星四射,放出大量热,生成黑色固体.④2Cu＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CuO。铜在空气或氧气中加热,生成黑色固体,放热(2)与酸溶液反应铁钉放入稀盐酸中，其反应现象为铁钉表面有气泡冒出，溶液由无色变为浅绿色。反应的化学方程式为Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑，反应后溶液质量增加。(3)金属与某些化合物(盐)溶液的反应①铝丝浸入CuSO4溶液中，铝丝表面有紫红色物质生成，溶液由蓝色变为无色。反应的化学方程式：2Al＋3CuSO4=3Cu＋Al2(SO4)3，且反应后溶液质量减少。②铜丝浸入AgNO3溶液中，铜丝表面有银白色物质生成，溶液由无色变为蓝色。反应的化学方程式为Cu＋2AgNO3=2Ag＋Cu(NO3)2，且反应后溶液质量减少。【例题分析】例1．2020年11月10日，我国全海深载人潜水器“奋斗者”号在马里亚纳海沟深度10909米处成功坐底，并进行一系列的深海探测科考活动。如图是研究团队研发的钛合金深海潜水器球舱。以下说法不正确的是（）A．合金的熔点一般比其纯金属低 B．合金的硬度一般比其纯金属大 C．合金的抗腐蚀性一般比其纯金属强 D．所用的主要材料有钛合金，合金至少含两种金属元素例2．有一种在古籍里称为鋈的银白色铜合金，是古代云南、四川地区的特产，其主要成分是铜、锌、镍等金属单质。炼制时需要黑铜矿（主要成分是CuO）、硫化镍矿（主要成分是Ni2S3）等多种矿物。下列有关说法不正确的是（）A．鋈属于金属材料 B．铜合金比单质铜更加坚硬 C．合金一定都是混合物 D．黑铜矿是一种铜合金例3．某化学学习小组用传感器探究钠与水的反应，得到如图图象，其中图1是反应过程中溶液温度与时间的关系图像，图2是反应过程中溶液pH与时间的关系图象，下列说法正确的是（）A．钠与水的反应需要吸收大量的热 B．钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应属于复分解反应 C．钠与水反应后溶液的质量会减少（不考虑蒸发） D．将少量金属钠投入稀的硫酸铜溶液中，会得到蓝色沉淀例4．如图所示为今年在三星堆遗址中发现的金面具残片，经测定该面具含金量约为85%。下列有关说法正确的是（）A．金的元素符号为aU B．金容易被锈蚀 C．金单质由金原子构成 D．金的相对原子质量为197g例5．小敏研究影响锌与盐酸反应快慢的因素。序号盐酸溶液浓度2分钟内产生氢气的体积15%10mL215%28mL（1）写出该反应的化学方程式。（2）图中A、B仪器可以组装一套测量气体体积的装置，利用该装置时A中的（a或b）管接c。（3）他选用2克完全相同的锌片分别和同体积5%、15%的稀盐酸进行实验。获得表格数据。由此推断实验是通过来体现反应快慢的。（4）小敏分析数据得到如下结论：锌与盐酸反应快慢与盐酸浓度有关，盐酸浓度越大反应越快。其他同学认为结论不可靠，他们的依据是：。（5）实验中小敏发现锌与盐酸反应时，一开始产生氢气速度并没有随盐酸浓度的减少而减慢，查阅资料得知化学反应中往往伴随着能量变化。由此作出猜想：锌与盐酸反应快慢还与有关。例6．从杭州市锦绣中学到杭州东南中学路程大约为25公里。（1）小应的汽车使用无铅汽油，我国部分地区使用乙醇汽油。请写出乙醇（C2H5OH）在足量的氧气中完全燃烧生成CO2和H2O的化学方程式。（2）如果小应坐地铁去杭州东南中学，地铁的铁轨通常是由锰钢制成的，锰钢属于。A、合成材料B、金属材料C、复合材料D、无机非金属材料例7．2021年5月15日，中国“天问”一号探测器成功着陆火星，火星拥有丰富的金属矿物和一些资源。火星低层大气的主要成分如表。气体成分二氧化碳氮气氩气氧气其他体积分数/%95.330.25（1）根据上表判断火星大气属于（填“纯净物”或“混合物”）（2）为鉴别一瓶模拟“火星底层大气”组成的气体和一瓶氧气，可选用的试剂是。（3）化学家提出“镁粉在火星上可以扮演地球上煤的角色”，结合火星低层大气成分推测Mg一定还能在气体中燃烧。例8．金属与盐溶液发生反应时一般会引起溶液密度变化，科学兴趣小组决定设计实验来验证铜块与硝酸银溶液反应时密度变化情况。如图1甲所示，弹簧测力计下方挂一银块A，烧杯中盛有硝酸银溶液B，杯底放入一铜块C（实验中溶液体积变化忽略不计）。请回答：（1）写出铜和硝酸银溶液反应的化学方程式。（2）该实验设计原理是：当溶液密度发生变化时，发生变化，从而引起弹簧测力计示数的变化。（3）小组同学将反应过程中弹簧测力计的示数变化描绘成图2所示，其中正确的是（填字母编号）。（4）小科同学认为该实验方案可以简化，在弹簧测力计下方直接挂一铜块C，放入盛有硝酸银溶液B的烧杯中（如图1乙所示），观察弹簧测力计的示数变化就可知道溶液的密度变化。你认为小科的设计是否合理，并说明理由：。【巩固提高】一．选择题（共11小题）1．小科将未经砂布打磨的铝条放入盛有稀盐酸温的密闭容器中，用传感器测得容器内温度的变化，如图所示。下列分析中正确的是（）A．密闭容器内物质反应后质量减少 B．50秒时，溶液中的溶质为AlCl3 C．0～50秒内，发生的反应是2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑ D．100秒～150秒内，温度降低说明反应已停止2．“类推”是科学学习过程中常用的思维方法。下列类推结果中，正确的是（）A．因为浓盐酸具有挥发性，所以浓硫酸也具有挥发性 B．因为金属铝与盐酸反应生成AlCl3和H2，所以金属铁与盐酸反应生成FeCl3和H2 C．因为离子是带电荷的粒子，所以带电荷的粒子一定是离子 D．因为蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，所以蜡烛中一定含有碳元素和氢元素3．将质量相等的锌、铁两种金属，同时分别放入质量分数相同且等质量的稀盐酸中，反应生成的氢气与反应时间的关系如图所示。根据图中所提供的信息，得出的结论错误的是（）A．折线X表示锌的反应情况 B．锌和铁都已被完全反应 C．生成氢气的质量相等 D．盐酸都已被完全反应4．“愚人金”实为铜锌合金，外观与黄金极为相似，常被不法商贩冒充黄金牟取暴利，下列关于鉴别“愚人金”与黄金的实验方案，合理的是（）①比较质量，质量大的是“愚人金”②灼烧，表面变色的是“愚人金”③浸没在稀硫酸中，表面有气泡的是“愚人金”④浸没在硫酸锌溶液中，表面附着红色物质的是“愚人金”A．②③ B．②④ C．①③ D．①④5．已知A、B、C三种金属在生成物中均为+2价，将质量相等的A、B、C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．以下结论不正确的是（）A．放出H2的质量：A＞B＞C B．相对原子质量：C＞B＞A C．反应速率：A＞B＞C D．金属活动性顺序：B＞A＞C6．在托盘天平的两个托盘上各放一只烧杯，分别注入相同质量分数、相同质量的稀盐酸，天平平衡。向左边的烧杯中加入10g金属锌，向右边的烧杯中加入10g金属镁。当反应停止后，金属都有剩余，天平指针的指向是（）A．分度盘的左边 B．分度盘的中间 C．分度盘的右边 D．3种情况都有可能7．纳米铁粉在空气中不易自燃，但稍加热即可剧烈燃烧，如图是纳米铁粉在锥形瓶中燃烧的实验。下列说法错误的是（）A．纳米铁粉和普通铁粉的化学性质相同 B．反应过程随着瓶中氧气逐渐被消耗，气球体积逐渐变小 C．激光手电照射不会使纳米铁粉的着火点降低 D．锥形瓶中加水可防止瓶底炸裂8．在柠檬中插入铜片和锌片，并用导线连接起来，就可使二极管发光，如图。在该电路中，相当于电池的是（）A．二极管 B．柠檬 C．铜片和锌片 D．铜片和锌片及柠檬9．为研究某一镁铝合金的成分，进行甲、乙、丙三组实验。三组各取30mL同浓度的盐酸溶液，加入该种镁铝合金粉末。每组实验加入合金质量和产生气体质量的有关数据如下：实验序号甲乙丙合金质量（g）0.1530.2550.385气体质量（g）0.0150.0250.03根据表中的数据可判断（）A．甲组盐酸不足量 B．乙组盐酸不足量 C．丙组盐酸不足量 D．甲、乙、丙三组均盐酸过量10．金属钠在氯气中燃烧，生成氯化钠固体，现象如图，则（）A．发生剧烈反应产生大量白雾 B．氯化钠是由钠离子和氯离子构成的 C．氯原子在反应中失去电子形成带负电荷的氯离子 D．钠原子和钠离子的差别在于质子数不同11．小乐将铁粉和硫粉以适当的质量比混合，堆放在石棉网上，然后用烧红的玻璃棒一端接触混合物，等部分混合物迅速变红热状态后，撤离玻璃棒，反应能继续进行，直至全部混合物都呈红热的状态，冷却后得到一种黑色固态物质，下列分析正确的是（）A．参与反应的铁和硫都属于金属单质，生成的黑色固体物质属于盐 B．混合物有红热现象，可作为此变化是化学变化的证据 C．反应需要用红热的玻璃棒加热，说明此反应为吸热反应 D．用磁铁吸引可以证实反应中铁已从游离态变成化合态二．实验探究题（共1小题）12．某学习小组用如图所示装置测定锌铜合金中锌、铜的质量分数．（1）实验操作步骤有：检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，再进行的操作还有：①记录C的液面位置；②将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥、称重；③待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C的液面位置；④由A向B滴加足量试剂；⑤检查气密性．上述再进行的操作的顺序是（填序号）；记录C的液面位置时，除视线平视外，还应使D和C的液面相平，请说明理由；（3）若实验用锌铜合金的质量为ag，与酸充分反应后，测得氢气体积为VL，为求出合金中锌、铜的质量分数，还缺少的一个数据是．A．反应前加入稀酸的体积B．实验条件下氢气的密度C．实验前反应装置中空气的体积D．反应前加入稀酸的质量分数（3）在实验过程中，如果利用测量产生气体的多少来测定锌的质量分数，那么存在装置中原有的空气对于测量结果有什么影响？（填“变大”、“变小”或“没有影响”）三．计算题（共1小题）13．在托盘天平的两边各放一只烧杯，调节天平至平衡，向两烧杯中分别注入等质量、等质量分数的稀硫酸（足量），然后同时向左盘和右盘的烧杯中放入等质量的Zn粉与Fe粉，。（1）如果纵坐标表示的是氢气的质量，则横坐标可以是：。A、反应时间tB、反应的稀硫酸的质量mC、参加反应的金属的质量m（2）整个反应过程中天平指针偏转的情况是：。请说明理由。A．天平最终仍然平衡B．天平指针先偏向左盘，后偏向右盘C．天平指针始终偏向右盘D．天平指针先偏向右盘，后偏向左盘四．推断题（共1小题）14．构建知识框架是学习科学的重要方法，如图是初中科学金属的冶炼框架图（反应条件已省去）。已知甲、丁是最常见的固体金属，乙是常见的非金属固体，“→”表示反应的方向，请回答下列问题：（1）单质乙是；（2）“单质甲→单质丁”表示湿法炼铜，请写出其化学方程式；（3）在冶炼金属丁的过程中，乙、丙的共同性质是。第6讲金属及其性质（一）【衔接导入】镓2014年9月23日，美国北卡罗来纳州一个科研团队日前研发出一种可进行自我修复的变形液态金属，距离打造“终结者”变形机器人的目标更进一步。科学家们使用镓和铟合金合成液态金属，形成一种固溶合金，在室温下就可以成为液态，表面张力为每米500毫牛顿。这意味着，在不受外力情况下，当这种合金被放在平坦桌面上时会保持一个几乎完美的圆球不变。当通过少量电流刺激后，球体表面张力会降低，金属会在桌面上伸展。这一过程是可逆的：如果电荷从正转负，液态金属就会重新成为球状。更改电压大小还可以调整金属表面张力和金属块粘度，从而令其变为不同结构。北卡罗来纳州立大学副教授迈克尔·迪基（MichaelDickey）说：“只需要不到一伏特的电压就可改变金属表面张力，这种改变是相当了不起的。我们可以利用这种技术控制液态金属的活动，从而改变天线形状、连接或断开电路等。”此外，这项研究还可以用于帮助修复人类切断的神经，以避免长期残疾。研究人员宣称，该突破有助于建造更好的电路、自我修复式结构，甚至有一天可用来制造《终结者》中的T-1000机器人。【知识新授】一、金属材料1．金属材料金属材料包括纯金属和它们的合金。几种重要的金属材料使用顺序：青铜器时代→铁器时代→铝器时代。2．金属的物理性质(1)大多数金属呈银白色，但铜呈紫红色，金呈黄色。(2)常温下大多为固体，但汞为液体。(3)具有良好的导电性、导热性、延展性，但这些物理性质差异很大。3．金属的用途金属的性质在很大程度上决定了物质的用途，还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利，以及废料是否易回收和对环境的影响等多种因素。4．合金(1)概念：在金属中加热熔合金属或非金属就可制得具有金属特性的物质。如：生铁和钢是含碳量不同的铁的两种合金，其中生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%。(2)性质特征：合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性更好，熔点比组成它的纯金属的熔点低。二、金属的化学性质(1)金属与氧气的反应铝、镁、铁、铜各与氧气反应(写化学方程式)：①4Al＋3O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2Al2O3；在氧气中加热比较薄的铝片（巧克力中那么薄的），剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，同时生成白色固体②2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO；镁条在空气中燃烧就能发出耀眼的强光,放出大量热量,生成白色固体③3Fe＋2O2eq\o(=,\s\up7(点燃))Fe3O4；铁在空气中只能加热到发红；而在氧气中剧烈燃烧,火星四射,放出大量热,生成黑色固体.④2Cu＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CuO。铜在空气或氧气中加热,生成黑色固体,放热(2)与酸溶液反应铁钉放入稀盐酸中，其反应现象为铁钉表面有气泡冒出，溶液由无色变为浅绿色。反应的化学方程式为Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑，反应后溶液质量增加。(3)金属与某些化合物(盐)溶液的反应①铝丝浸入CuSO4溶液中，铝丝表面有紫红色物质生成，溶液由蓝色变为无色。反应的化学方程式：2Al＋3CuSO4=3Cu＋Al2(SO4)3，且反应后溶液质量减少。②铜丝浸入AgNO3溶液中，铜丝表面有银白色物质生成，溶液由无色变为蓝色。反应的化学方程式为Cu＋2AgNO3=2Ag＋Cu(NO3)2，且反应后溶液质量减少。【例题分析】例1．2020年11月10日，我国全海深载人潜水器“奋斗者”号在马里亚纳海沟深度10909米处成功坐底，并进行一系列的深海探测科考活动。如图是研究团队研发的钛合金深海潜水器球舱。以下说法不正确的是（）A．合金的熔点一般比其纯金属低 B．合金的硬度一般比其纯金属大 C．合金的抗腐蚀性一般比其纯金属强 D．所用的主要材料有钛合金，合金至少含两种金属元素【解答】解：A．合金的熔点一般比它的成分金属低，故A正确；B．故合金的硬度一般比它的成分金属大，故B正确；C．合金的抗腐蚀性一般比其纯金属强，故C正确；D、所用的主要材料有钛合金，合金至少含一种金属元素，故D错误。故选：D。例2．有一种在古籍里称为鋈的银白色铜合金，是古代云南、四川地区的特产，其主要成分是铜、锌、镍等金属单质。炼制时需要黑铜矿（主要成分是CuO）、硫化镍矿（主要成分是Ni2S3）等多种矿物。下列有关说法不正确的是（）A．鋈属于金属材料 B．铜合金比单质铜更加坚硬 C．合金一定都是混合物 D．黑铜矿是一种铜合金【解答】解：A、金属材料包括纯金属以及它们的合金，鋈是银白色铜合金，属于金属材料，故选项说法正确。B、合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大，铜合金比单质铜更加坚硬，故选项说法正确。C、合金是指在一种金属中加热熔合其它金属或非金属而形成的具有金属特性的物质，合金一定都是混合物，故选项说法正确。D、黑铜矿主要成分是CuO，不符合合金的特征，不属于合金，故选项说法错误。故选：D。例3．某化学学习小组用传感器探究钠与水的反应，得到如图图象，其中图1是反应过程中溶液温度与时间的关系图像，图2是反应过程中溶液pH与时间的关系图象，下列说法正确的是（）A．钠与水的反应需要吸收大量的热 B．钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应属于复分解反应 C．钠与水反应后溶液的质量会减少（不考虑蒸发） D．将少量金属钠投入稀的硫酸铜溶液中，会得到蓝色沉淀【解答】解：A、由图1是反应过程中溶液温度与时间的关系图像，钠与水的反应放热，故选项说法错误。B、钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该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，属于置换反应，故选项说法错误。C、钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，参加反应的钠的质量大于生成氢气的质量，溶液的质量会增加，故选项说法错误。D、将少量金属钠投入稀的硫酸铜溶液中，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，生成的氢氧化钠与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，会得到蓝色沉淀，故选项说法正确。故选：D。例4．如图所示为今年在三星堆遗址中发现的金面具残片，经测定该面具含金量约为85%。下列有关说法正确的是（）A．金的元素符号为aU B．金容易被锈蚀 C．金单质由金原子构成 D．金的相对原子质量为197g【解答】解：A、书写元素符号注意“一大二小”，金的元素符号是Au，故选项说法错误。B、金的化学性质稳定，不易被锈蚀，故选项说法错误。C、金属是由原子直接构成的，金单质是由金原子构成的，故选项说法正确。D、相对原子质量单位是“1”，不是“克”，金的相对原子质量为197，故选项说法错误。故选：C。例5．小敏研究影响锌与盐酸反应快慢的因素。序号盐酸溶液浓度2分钟内产生氢气的体积15%10mL215%28mL（1）写出该反应的化学方程式Zn+2HCl═ZnCl2+H2↑。（2）图中A、B仪器可以组装一套测量气体体积的装置，利用该装置时A中的b（a或b）管接c。（3）他选用2克完全相同的锌片分别和同体积5%、15%的稀盐酸进行实验。获得表格数据。由此推断实验是通过相同时间内排入量筒中水的体积来体现反应快慢的。（4）小敏分析数据得到如下结论：锌与盐酸反应快慢与盐酸浓度有关，盐酸浓度越大反应越快。其他同学认为结论不可靠，他们的依据是：没有换用不同浓度盐酸多次实验等。（5）实验中小敏发现锌与盐酸反应时，一开始产生氢气速度并没有随盐酸浓度的减少而减慢，查阅资料得知化学反应中往往伴随着能量变化。由此作出猜想：锌与盐酸反应快慢还与温度有关。【解答】解：（1）锌和盐酸反应生成氯化锌和氢气，该反应的化学方程式为：Zn+2HCl═ZnCl2+H2↑。故填：Zn+2HCl═ZnCl2+H2↑。（2）图中A、B仪器可以组装一套测量气体体积的装置，利用该装置时A中的b管接c，排入量筒中水的体积即为收集的气体体积。故填：b。3）由此推断实验是通过相同时间内排入量筒中水的体积来体现反应快慢的。故填：相同时间内排入量筒中水的体积。（4）其他同学认为结论不可靠，他们的依据是没有换用不同浓度盐酸多次实验等。故填：没有换用不同浓度盐酸多次实验等。（5）锌和盐酸反应放热，由此作出猜想：锌与盐酸反应快慢还与温度有关，即温度越高，反应速率越快。故填：温度。例6．从杭州市锦绣中学到杭州东南中学路程大约为25公里。（1）小应的汽车使用无铅汽油，我国部分地区使用乙醇汽油。请写出乙醇（C2H5OH）在足量的氧气中完全燃烧生成CO2和H2O的化学方程式C2H5OH+3O2点燃¯2CO2+3H2O（2）如果小应坐地铁去杭州东南中学，地铁的铁轨通常是由锰钢制成的，锰钢属于B。A、合成材料B、金属材料C、复合材料D、无机非金属材料【解答】解：（1）乙醇（C2H5OH）在足量的氧气中完全燃烧生成CO2和H2O，反应的化学方程式为C2H5OH+3O2点燃¯2CO2+3H2O；故答案为：C2H5OH+3O2点燃¯2CO2+3H（2）锰钢是一种铁合金，属于金属材料；故答案为：B。例7．2021年5月15日，中国“天问”一号探测器成功着陆火星，火星拥有丰富的金属矿物和一些资源。火星低层大气的主要成分如表。气体成分二氧化碳氮气氩气氧气其他体积分数/%95.330.25（1）根据上表判断火星大气属于混合物（填“纯净物”或“混合物”）（2）为鉴别一瓶模拟“火星底层大气”组成的气体和一瓶氧气，可选用的试剂是带火星的木条或澄清石灰水。（3）化学家提出“镁粉在火星上可以扮演地球上煤的角色”，结合火星低层大气成分推测Mg一定还能在二氧化碳气体中燃烧。【解答】解：（1）根据上表判断火星大气是由二氧化碳、氮气、氩气、氧气等组成的，属于混合物；（2）为鉴别一瓶模拟“火星底层大气”组成的气体和一瓶氧气，可选用的试剂是：带火星的木条或澄清石灰水；（3）化学家提出“镁粉在火星上可以扮演地球上煤的角色”，火星上的大气中二氧化碳含量较高，推测Mg一定还能在二氧化碳气体中燃烧。故答案为：（1）混合物；（2）带火星的木条或澄清石灰水；（3）二氧化碳。例8．金属与盐溶液发生反应时一般会引起溶液密度变化，科学兴趣小组决定设计实验来验证铜块与硝酸银溶液反应时密度变化情况。如图1甲所示，弹簧测力计下方挂一银块A，烧杯中盛有硝酸银溶液B，杯底放入一铜块C（实验中溶液体积变化忽略不计）。请回答：（1）写出铜和硝酸银溶液反应的化学方程式Cu+2AgNO3＝Cu（NO3）2+2Ag。（2）该实验设计原理是：当溶液密度发生变化时，银块A受到的浮力发生变化，从而引起弹簧测力计示数的变化。（3）小组同学将反应过程中弹簧测力计的示数变化描绘成图2所示，其中正确的是A（填字母编号）。（4）小科同学认为该实验方案可以简化，在弹簧测力计下方直接挂一铜块C，放入盛有硝酸银溶液B的烧杯中（如图1乙所示），观察弹簧测力计的示数变化就可知道溶液的密度变化。你认为小科的设计是否合理，并说明理由：不合理，铜和硝酸银反应生成的银会附在铜块表面，影响弹簧测力计示数。【解答】解：（1）铜与硝酸银反应生成银和硝酸铜，化学方程式为：Cu+2AgNO3＝Cu（NO3）2+2Ag；（2）科学兴趣小组实验设计的原理是：当溶液密度发生变化时，银块A受到的浮力发生变化，从而引起弹簧测力计示数的变化；（3）如图1所示，C为铜块，B为硝酸银溶液，二者发生反应，其反应的化学方程式为：Cu+2AgNO3＝Cu（NO3）2+2Ag；由化学方程式可得：每64份质量的铜可置换出216份质量的银，而溶液的质量则减小，根据ρ液＝m/v；由于质量变小，体积不变，故ρ液变小；根据F浮＝ρ液gV，由于溶液的密度变小，所以A所受的浮力变小，由于重力变不变，据公式：F＝G﹣F浮，可知弹簧测力计的示数会变大，反应结束后示数不再改变．一开始浮力大于重力，弹簧测力计的示数不为零，故图中正确反映弹簧测力计示数变化的是A；（4）铜和硝酸银反应生成的银会附在铜块表面，影响弹簧测力计示数，则小科的设计不科学。故答案为：（1）Cu+2AgNO3＝Cu（NO3）2+2Ag；（2）银块A受到的浮力；（3）A；（4）不合理，铜和硝酸银反应生成的银会附在铜块表面，影响弹簧测力计示数。【巩固提高】一．选择题（共11小题）1．小科将未经砂布打磨的铝条放入盛有稀盐酸温的密闭容器中，用传感器测得容器内温度的变化，如图所示。下列分析中正确的是（）A．密闭容器内物质反应后质量减少 B．50秒时，溶液中的溶质为AlCl3 C．0～50秒内，发生的反应是2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑ D．100秒～150秒内，温度降低说明反应已停止【解答】解：铝的化学性质比较活泼，在空气中形成一层致密的氧化铝薄膜，将未经砂布打磨的铝条放入盛有稀盐酸的密闭容器中，氧化铝先和稀盐酸反应，没有气体生产，所以压强不变；当氧化铝反应完，铝与盐酸反应生成氢气，压强增大；A、由质量守恒定律可知，密闭容器反应前后总质量不变，故A错误；B、50s时，氧化铝已完全发生，溶液中溶质为AlCl3、HCl，故B错误；C、0～50s，发生的化学反应是：Al2O3+6HCl═2AlCl3+3H2O，故C错误；D、100～150s，温度降低说明反应停止并逐渐冷却，导致压强减小，故D正确。故选：D。2．“类推”是科学学习过程中常用的思维方法。下列类推结果中，正确的是（）A．因为浓盐酸具有挥发性，所以浓硫酸也具有挥发性 B．因为金属铝与盐酸反应生成AlCl3和H2，所以金属铁与盐酸反应生成FeCl3和H2 C．因为离子是带电荷的粒子，所以带电荷的粒子一定是离子 D．因为蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，所以蜡烛中一定含有碳元素和氢元素【解答】解：A、浓盐酸具有挥发性，但浓硫酸不具有挥发性，故选项推理错误。B、金属铝与盐酸反应生成AlCl3和H2，但金属铁与盐酸反应生成FeCl2和H2，故选项推理错误。C、离子是带电荷的微粒，但带电荷的微粒不一定是离子，也可能是质子、电子等，故选项推理错误。D、蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，CO2和H2O两种物质中含有碳、氢、氧三种元素，根据质量守恒定律，反应前后，元素种类不变，反应物氧气中只含有氧元素，则蜡烛中一定含有碳、氢两种元素，可能含有氧元素，故选项推理正确。故选：D。3．将质量相等的锌、铁两种金属，同时分别放入质量分数相同且等质量的稀盐酸中，反应生成的氢气与反应时间的关系如图所示。根据图中所提供的信息，得出的结论错误的是（）A．折线X表示锌的反应情况 B．锌和铁都已被完全反应 C．生成氢气的质量相等 D．盐酸都已被完全反应【解答】解：A、因为锌最活泼，反应时间少，则图线X表示锌的反应情况，故正确；B、因为2种金属生成的氢气质量相等，结合生成的氢气质量=金属的化合价C、由图象可知生成氢气的质量相等，故正确；D、由图象可知最终锌、铁2种金属生成的氢气质量相等，因为参加反应的稀盐酸的质量是相等的，所以盐酸都已完全反应，故正确；故选：B。4．“愚人金”实为铜锌合金，外观与黄金极为相似，常被不法商贩冒充黄金牟取暴利，下列关于鉴别“愚人金”与黄金的实验方案，合理的是（）①比较质量，质量大的是“愚人金”②灼烧，表面变色的是“愚人金”③浸没在稀硫酸中，表面有气泡的是“愚人金”④浸没在硫酸锌溶液中，表面附着红色物质的是“愚人金”A．②③ B．②④ C．①③ D．①④【解答】解：①由于没有说明体积，比较质量，质量大的是不一定是“愚人金”，不能鉴别。②灼烧，铜能够和氧气反应产生氧化铜，表面变黑色的是“愚人金”，无明显变化的是黄金，可以鉴别。③浸没在稀硫酸中，锌能够和稀硫酸反应产生氢气，表面有气泡产生的是“愚人金”，无明显变化的是黄金，可以鉴别。④浸没在硫酸锌溶液中，铜、锌、金均不能与硫酸锌溶液反应，不能鉴别。故②③鉴别的实验方案合理。故选：A。5．已知A、B、C三种金属在生成物中均为+2价，将质量相等的A、B、C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．以下结论不正确的是（）A．放出H2的质量：A＞B＞C B．相对原子质量：C＞B＞A C．反应速率：A＞B＞C D．金属活动性顺序：B＞A＞C【解答】解：A、根据反应生成H2的质量与反应时间的关系图所示，在三种金属完全反应后，放出H2的质量是A＞B＞C；故A正确；B、三种金属的化合价、金属的质量都相等，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小；根据反应生成H2的质量与反应时间的关系图所示，在三种金属完全反应后，放出H2的质量是A＞B＞C；因此可判断相对原子质量是C＞B＞A；故B正确；C、根据反应生成H2的质量与反应时间的关系图所示，等质量的三种金属B最先完全反应，因此反应速度最大的是B而不是A；故C不正确；D、根据反应生成H2的质量与反应时间的关系图所示，当三种金属都在发生反应时，相同时间内B放出氢气的质量大于A、大于C，可判断三种金属中B的活动性最强；故D正确；故选：C。6．在托盘天平的两个托盘上各放一只烧杯，分别注入相同质量分数、相同质量的稀盐酸，天平平衡。向左边的烧杯中加入10g金属锌，向右边的烧杯中加入10g金属镁。当反应停止后，金属都有剩余，天平指针的指向是（）A．分度盘的左边 B．分度盘的中间 C．分度盘的右边 D．3种情况都有可能【解答】解：当反应停止后，金属都有剩余，说明酸完全反应，因为注入相同质量分数、相同质量的稀盐酸提供的氢元素质量相等，因此产生的氢气质量相等，则天平最后保持平衡，故选：B。7．纳米铁粉在空气中不易自燃，但稍加热即可剧烈燃烧，如图是纳米铁粉在锥形瓶中燃烧的实验。下列说法错误的是（）A．纳米铁粉和普通铁粉的化学性质相同 B．反应过程随着瓶中氧气逐渐被消耗，气球体积逐渐变小 C．激光手电照射不会使纳米铁粉的着火点降低 D．锥形瓶中加水可防止瓶底炸裂【解答】解：A、纳米铁粉和普通铁粉都是由铁制成的，它们的化学性质相同，故A正确；B、纳米铁粉燃烧放出大量的热，锥形瓶内的压强增大，气球膨胀；装置冷却后由于消耗氧气，气球又变小，故B错误；C、物质的着火点是一定的，不会降低，故C正确；D、锥形瓶底放水的原因是防止溅落的熔化物炸裂瓶底，故D正确；故选：B。8．在柠檬中插入铜片和锌片，并用导线连接起来，就可使二极管发光，如图。在该电路中，相当于电池的是（）A．二极管 B．柠檬 C．铜片和锌片 D．铜片和锌片及柠檬【解答】要使二极管工作，电路中必须有电极，柠檬在电路中有化学能，能将化学能转化为电能，铜片做电源正极，锌片做负极。故选：D。9．为研究某一镁铝合金的成分，进行甲、乙、丙三组实验。三组各取30mL同浓度的盐酸溶液，加入该种镁铝合金粉末。每组实验加入合金质量和产生气体质量的有关数据如下：实验序号甲乙丙合金质量（g）0.1530.2550.385气体质量（g）0.0150.0250.03根据表中的数据可判断（）A．甲组盐酸不足量 B．乙组盐酸不足量 C．丙组盐酸不足量 D．甲、乙、丙三组均盐酸过量【解答】解：三组各取相同的盐酸溶液的质量相等，比较甲、乙两组数据可知，加入更多的合金，产生更多的气体，说明甲组盐酸足量；比较乙、丙两组数据可知，加入更多的合金，产生更多的气体，说明乙组盐酸足量；比较甲、丙两组数据可知，产生气体0.015g气体消耗的合金的质量为0.153g，则产生0.03g气体消耗的合金的质量为0.306g，而丙中合金的质量为0.385g，说明合金有剩余，丙组盐酸不足量。故选：C。10．金属钠在氯气中燃烧，生成氯化钠固体，现象如图，则（）A．发生剧烈反应产生大量白雾 B．氯化钠是由钠离子和氯离子构成的 C．氯原子在反应中失去电子形成带负电荷的氯离子 D．钠原子和钠离子的差别在于质子数不同【解答】解：A、金属钠在氯气中燃烧，生成氯化钠固体，发生剧烈反应产生大量白烟，故A错误；B、氯化钠是由钠离子和氯离子构成的，故B正确；C、氯原子在反应中得到电子形成带负电荷的氯离子，故C错误；D、钠原子和钠离子的差别在于核外电子数不同，故D错误。故选：B。11．小乐将铁粉和硫粉以适当的质量比混合，堆放在石棉网上，然后用烧红的玻璃棒一端接触混合物，等部分混合物迅速变红热状态后，撤离玻璃棒，反应能继续进行，直至全部混合物都呈红热的状态，冷却后得到一种黑色固态物质，下列分析正确的是（）A．参与反应的铁和硫都属于金属单质，生成的黑色固体物质属于盐 B．混合物有红热现象，可作为此变化是化学变化的证据 C．反应需要用红热的玻璃棒加热，说明此反应为吸热反应 D．用磁铁吸引可以证实反应中铁已从游离态变成化合态【解答】解：A、根据质量守恒定律可知该黑色无磁性的物质是硫化亚铁，是由金属离子和酸根离子组成的化合物，属于盐，但铁和硫都属于金属单质是错误的，硫属于非金属单质，故A错；B、化学变化是指有新物质生成的变化，混合物有红热现象并不能说明有新物质生成，不能说明是化学变化，故B错；C、根据反应现象“撤离玻璃棒后，反应继续进行，直至全部混合物都呈红热的状态”可知该化学反应是放热的，故C错；D、铁与