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文档简介
专题03金属材料及其化学性质一、单选题1.有等质量的镁和铁,镁放入质量分数为10%的稀盐酸中,铁放入质量分数为10%的稀硫酸中,产生氢气的质量随反应时间变化曲线如图所示。下列结果可能的是(
)①反应后镁有剩余
②反应后铁有剩余③反应后稀硫酸有剩余
④反应后稀盐酸有剩余⑤消耗的铁和镁的质量相等⑥消耗的稀硫酸和稀盐酸质量相等A.
①③⑤
B.
①②③
C.
①②④
D.
②③⑥【答案】B【解析】【分析】根据图像中镁与铁反应产生等量氢气代入方程式分析,通过产生等量氢气计算出消耗的镁和铁、硫酸和盐酸的质量关系进行判断。【解答】由图像可知,镁反应速率比铁快,但最终产生氢气相等,①等质量金属完全反应时镁产生氢气多,而产生氢气一样多时,则镁消耗质量少于铁,所以反应后镁有剩余,正确;②反应后铁可能有剩余,也可能刚好完全反应,正确;③产生等质量氢气可能铁全部反应,则稀硫酸可能剩余,正确;④因反应后镁有剩余,则盐酸不能有剩余,错误;⑤消耗的铁和镁的质量一定不相等,错误;⑥因最终氢气质量相等,而等质量氢元素时稀硫酸和稀盐酸质量一定不相等,错误。
故答案为:B。2.已知钠、钾都是活泼金属,都能与水反应生成氢气和对应的碱.将一定质量的钠、钾分别投入质量相等的足量的纯水中,产生氢气的质量随时间变化的曲线如图所示.下列说法错误的是(
)A.
曲线a表示钾与水反应的图象,曲线b表示钠与水反应的图象
B.
参加反应的钠的质量小于钾的质量
C.
参加反应的水的质量相等
D.
反应后NaOH溶液的溶质质量分数大于KOH溶液的溶质质量分数【答案】D【解析】【分析】(1)金属的活动性越强,化学反应越剧烈;
(2)根据钠、钾和氧气反应的化学方程式,利用氢气质量相等比较参加反应的二者质量大小关系;
(3)根据化学方程式和氢气质量相等,分析比较参加反应的水的质量大小;
(4)根据反应的化学方程式分析生成的氢氧化钠和氢氧化钾的质量大小,然后根据溶质质量分数的计算公式进行比较即可。
【解答】A.根据金属活动性顺序表可知,钾的活动性要大于钠,因此钾反应的速度要快,那么曲线a表示钾与水反应的图象,曲线b表示钠与水反应的图象,故A正确不合题意;
B.由化学方程式:
2Na+2H2O═2NaOH+H2↑;
46
2
2K+2H2O═2KOH+H2↑;
78
2
可知:产生2份质量的氢气,参加反应的Na消耗46份,钾78份,即参加反应的钠的质量小于钾,故B正确不合题意;
C.由化学方程式:
2Na+2H2O═2NaOH+H2↑;
36
2
2K+2H2O═2KOH+H2↑;
36
2
可知,产生2份质量的氢气,都需要消耗36份的水,因此参加反应的水的质量相等,故C正确不合题意;
D.由化学方程式:
2Na+2H2O═2NaOH+H2↑;
36
80
2
2K+2H2O═2KOH+H2↑;
36
112
2
可知,产生相同质量的氢气时,参加反应的水的质量相等,则剩余的水的质量也是相等的,而同时生成的氢氧化钠的质量小于氢氧化钾的质量。根据公式质量分数=溶质质量溶液质量×100%可知,溶剂质量相同,溶质越多,溶质的质量分数越大,所以可知反应后NaOH溶液的溶质质量分数小于KOH溶液的溶质质量分数,故D错误符合题意。3.已知一铜、锌合金粉末,加入到AgNO3溶液中,如果过滤后得到的固体中物质的种类为a,滤液中溶质的种类为b,则下列说法正确的是(
)A.
若a+b=3,则滤液中可能不含AgNO3
B.
若a+b=4,则滤纸上一定有Ag和Cu,滤液中一定含有Zn(NO3)2和Cu(NO3)2。
C.
若溶液呈蓝色,则a=1
D.
若向固体中滴加稀盐酸,有气泡产生,则a+b=4【答案】D【解析】【分析】(1)在金属活动性顺序表中,排在前面的金属能够将后面的金属从它的盐溶液中置换出来;
(2)如果一种金属的盐溶液中有两种以上单质金属且都在该金属的前面,那么排在最前面的先反应,后面的依次反应;
(3)假设固体a的数值从1~3,结合硝酸银是否过量,对各个选项描述的情形进行判断即可。【解答】由金属活动性顺序表可知,金属的活动性Zn>Cu>Ag,
向AgNO3溶液中加入一定质量的Zn和Cu的混合粉末,Zn首先与硝酸银溶液反应,Zn反应完成时,Cu再与硝酸银反应,化学方程式为:
①Zn+2AgNO3__2Ag+Zn(NO3)2;
②Cu+2AgNO3__2Ag+Cu(NO3)2;
当a=1时,得到的金属为银,Cu和Zn全部反应,硝酸银溶液足量,恰好反应时,溶液中的溶质为硝酸铜和硝酸锌,此时b=2,即a+b=3,则一定没有硝酸银,故A不符合题意;
结合A的分析,若硝酸银过量时,溶液中的溶质为硝酸铜、硝酸锌和硝酸银,此时b=3,则a+b=4,故B不符合题意;
若溶液呈蓝色,说明铜和硝酸银发生反应产生硝酸铜溶液,则滤渣一定含有银,一定没有锌,可能含有铜,因此可能a=1或2,故C不符合题意;4.某化学小组在AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定质量的锌粉,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣。他们对所得滤液和滤渣有如下描述①滤液中一定含有Zn(NO3)2②滤渣中一定含有单质Ag③若滤液呈蓝色,则向滤渣中滴加稀盐酸无明显现象④若向滤渣中滴加稀盐酸有气泡产生,则滤液中一定没有AgNO3和Cu(NO3)2上述四种描述中正确的个数为(
)A.
4个
B.
3个
C.
2个
D.
1个【答案】A【解析】【分析】根据金属活动性顺序中排在前面的金属能与排在后面的金属的盐溶液反应分析,且两金属活动性相差越多则越先反应。
【解答】在AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定质量的锌粉,锌先与硝酸银溶液反应,然后再与硝酸铜溶液反应,①滤液中一定含有Zn(NO3)2,正确;②滤渣中一定含有单质Ag,正确;③若滤液呈蓝色,滤液中一定有硝酸铜,滤渣中一定有银,可能有铜,一定没有锌,向滤渣中滴加稀盐酸无明显现象,正确;④若向滤渣中滴加稀盐酸有气泡产生,则锌有剩余,滤液中一定没有能与锌反应的AgNO3和Cu(NO3)2,正确;
故答案为:A。5.Mg和Al分别与过量的稀H2SO4反应,产生氢气的质量(m)与反应时间(t)关系如图,下列说法中正确的是(
)A.
I线表示Al与稀H2SO4反应
B.
Mg和Al参与反应的质量之比为3:4
C.
Mg和Al与过量稀H2SO4完全反应所需时间不相等
D.
Mg和Al与过量稀H2SO4完全反应产生H2的质量之比为4:3【答案】C【解析】【分析】(1)金属越活泼,与酸反应生成氢气的速度越快;
(2)根据图像可知,产生氢气的质量相等,根据化学方程式分别计算出参加反应的镁和铝的质量,然后作比即可;
(3)根据图像判断完全反应的时间是否相同;
(4)根据图像判断产生氢气的质量之比。
【解答】A.根据图像可知,产生相同质量的氢气,Ⅰ线表示的物质与稀硫酸反应需要的时间短,说明该物质与稀硫酸反应的速率快,因此表示的是Mg与稀H2SO4反应,故A错误;
B.生成的氢气质量相等m,设参与反应的Mg的质量为x,Al的质量为y,
Mg+H2SO4═MgSO4+H2↑
24
2
x
m
242=xm
解得:x=12m;
2Al+3H2SO4═Al2(SO4)3+3H2↑
54
6
y
m
546=ym
解得:y=9m;
那么Mg和Al参与反应的质量之比为:12m:9m=4:3.故B错误;
C.Mg和Al与过量稀H2SO4完全反应所需时间不相等,故C正确;
D.Mg和Al与过量稀H6.将铁粉加入到一定量的硝酸银、硝酸铜及硝酸锌的混合溶液中。待充分反应后过滤,再在滤渣中加入稀盐酸,没有气体产生,则在滤液中()A.
只有硝酸锌和水
B.
如果没有硝酸铜,一定没有硝酸银
C.
一定没有硝酸银
D.
一定有硝酸银和硝酸亚铁【答案】B【解析】【分析】根据金属与盐的混合溶液混合时,按金属活动性顺序中强换弱进行反应,且活动性差距越大的金属越先反应分析。【解答】将铁粉加入到一定量的硝酸银、硝酸铜及硝酸锌的混合溶液中,铁先与硝酸银反应,若过量,再与硝酸铜反应,不能与硝酸锌反应,待充分反应后过滤,再在滤渣中加入稀盐酸,没有气体产生,说明没有铁剩余,则滤液中成分中一定有生成硝酸亚铁和不能参与反应的硝酸锌,若铁刚好与硝酸银反应,则无硝酸银,有硝酸铜,若铁少量,即硝酸银未完全反应,则还一定有硝酸银和硝酸铜。
故答案为:B。7.将铁分别放入下列溶液中充分反应,反应后溶液质量增加的是()A.
ZnSO4
B.
CuSO4
C.
HCl
D.
AgNO3【答案】C【解析】【解答】A、铁和硫酸锌不会反应,所以溶液质量不变,故错误;
B、铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,每56份质量的铁会置换出64份质量的铜,所以溶液质量减轻,故错误;
C、铁与盐酸反应后,生成氯化亚铁溶液,且每反应一个铁原子则置换出一个氢分子,也就是质量56份的铁原子会置换出2份质量的氢分子,所以溶液质量增加,故正确;
D、铁和硝酸银反应,生成硝酸亚铁和银,且每反应一个铁原子则置换出两个银原子,也就是质量56份的铁原子会置换出216份质量的银,所以溶液质量减少,故错误;
故选:C.
【分析】根据题意知,铁和溶液中的溶质反应,导致铁片溶解,溶液质量增加且有气体生成,说明铁和溶液反应时是和酸反应,或能置换出比铁的相对原子质量大的金属单质.根据铁的性质进行分析.8.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【答案】A【解析】【解答】设该金属全部是镁,2.4g镁与硫酸反应产生氢气的质量为y,则:Mg+H2SO4═MgSO4+H2↑24
22.4g
y根据:242=2.4g故选:A.【分析】假设该金属全部是镁计算出产生氢气质量为0.2g,因为实际产生氢气0.22g,所以另一种金属与镁相比,相同质量时必需产生氢气比锌多.9.下图表示Fe、Zn、Mg、Al分别跟稀盐酸反应制取氢气的质量(m)与所用的金属质量(M)之间的关系图,其中正确的是()A.
B.
C.
D.
【答案】D【解析】【解答】假设等质量的四种金属的质量为m,与酸完全反应放出氢气质量为:铝完全反应放出氢气质量=327×m=铁完全反应放出氢气质量=256×m=则关系图中四条线从上到下的顺序为:Al、Mg、Fe、Zn;故选D.【分析】根据等质量的四种金属与酸完全反应放出氢气质量的大小,判断关系图中四条线与金属的对应关系.10.下列对金属和金属材料的认识中,不正确的是()A.
不锈钢是永不生锈的铁合金
B.
铁在潮湿的空气中容易生锈
C.
赤铁矿的主要成分是Fe2O3
D.
回收废旧金属有利于节约金属资源【答案】A【解析】【解答】A、达到了不锈钢生锈的条件,会生锈,错误;B、铁在潮湿的空气中与水和氧气并存容易生锈,正确;C、赤铁矿的主要成分是Fe2O3,正确;D、回收废旧金属有利于节约金属资源,正确;故选A.【分析】A、根据不锈钢的性质解答;B、根据铁生锈的原因解答;C、根据铁矿石的成分解答;D、根据回收废旧金属的意义解答.11.
a、b、c三种酸分别与足量的金属Mg充分反应,生成等质量的H2,反应消耗a、b、c的分子数目之比为3:6:2.下列关于a、b、c的推理合理的是(HX、H2Y、H3Z分别表示三种酸)()A.
a、b、c三种酸溶液中的H原子数目:c>a>b
B.
a、b、c与金属Mg反应的速率:b>a>c
C.
a、b、c的相对分子质量:b<a<c
D.
a、b、c可能分别为H2Y、HX、H3Z【答案】D【解析】【解答】2HX+Mg=MgX2+H2↑,H2Y+Mg=MgY+H2↑,2H3Z+3Mg=Mg3Z2+3H2↑,生成氢气相等,说明消耗的氢原子的个数相等,假设产生的氢原子的个数都是6个,则消耗的HX的分子6个,消耗H2Y的分子个数为3,消耗H3Z的分子个数为2个,因此反应消耗a、b、c的分子数目之比为3:6:2,相对于的酸及分子个数关系是3H2Y、6HX、2H3Z,因此:A、反应消耗a、b、c的分子数目之比为3:6:2,相对于的酸及分子个数关系是3H2Y、6HX、2H3Z,对应的原子个数相等,故选项错误;B、同种金属与不同的酸无法比较反应速率,故选项错误;C、不同的酸的酸根不同,无法比较相对原子质量,因此无法比较相对分子质量,故选项错误;D、通过以上分析,a、b、c分别为H2Y、HX、H3Z,故选项正确;故选:D.【分析】根据三种酸分别与镁反应的方程式,结合反应的酸的分子数目之比分析酸的种类结合选项进行分析得出正确的结论.12.
下列现象或事实不能用金属活动性顺序合理解释的是()A.
实验室不能用铜和稀硫酸反应制取氢气
B.
金属铝比金属锌更耐腐蚀,说明锌比铝的金属活动性强
C.
铜能将银从硝酸银溶液中置换出来
D.
锌粉、铁粉分别与溶质的质量分数相同的稀盐酸反应,前者产生气泡速率较快,说明锌比铁的金属活动性强【答案】B【解析】【解答】解:A、在金属活动性顺序表中,铜排在氢的后面,铜与稀硫酸不能反应.故不符合题意;
B、铝的活动性大于锌,但铝易于与空气中氧气反应在其表面生成一层致密的氧化铝薄膜,使内部的铝不易被进一步氧化,与金属活动性强弱顺序无关,故选项正确;
C、铜的活动性大于银,因此铜可以与硝酸银溶液反应置换出银,故不符合题意;
D、锌粉、铁粉都能与盐酸反应,反应时活动性强的镁比活动性弱的锌铁反应剧烈,能用金属活动性强弱顺序加以解释,故不符合题意;
故选:B.
【分析】根据金属活动性顺序表的应用分析:排在氢前面的金属可置换出酸中的氢元素,且金属的活动性越强,反应速度越快;排在前面的金属能把排在后面的金属从它们的盐溶液中置换出来.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),然后向右盘的烧杯中放入一定质量的Fe粉,同时向左盘的烧杯中放入与Fe粉等质量的Zn粉,反应过程中可能出现的现象是()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【答案】D【解析】【分析】金属活动性的强弱决定了化学反应的快慢,而等质量的Fe和Zn与足量的稀硫酸反应时,所产生氢气质量的多少是由金属的相对原子质量的大小来决定的,相对原子质量越大,最后所产生氢气的质量越少,反之就越多。【解答】在金属活动性顺序中,由于Zn的活动性比Fe强,所以与酸反应时,产生氢气的速率快,所以开始时左盘质量轻,故天平的指针先偏向右盘;
等质量的Fe和Zn与足量的稀硫酸反应时,最终所产生氢气质量的多少是由金属的相对原子质量的大小来决定的,相对原子质量越大,最后所产生氢气的质量越少,反之就越多。Zn的相对原子质量是65,而铁的相对原子质量是56,所以随着反应的进行,最终所产生氢气的质量是右盘多一些,所以右盘质量轻,故天平指针最后偏向左盘。故答案为:D14.
某黑色固体粉末可能是Fe、FeO、CuO、C中一种或几种.为了探究其成分,小明同学按照如图所示流程进行了实验.关于该实验有以下说法:①若溶液甲呈浅绿色,则原黑色固体粉末中一定含有Fe;②若步骤Ⅱ中无明显现象,则固体乙中最多只能有四种物质;③若步骤Ⅱ中有气泡产生,则固体乙一定是C;④若步骤Ⅱ中有红色固体析出,则固体乙中一定无CuO;⑤固体乙呈红色,则原固体中一定含有Fe和CuO.以上说法中正确的个数是()A.
1个
B.
2个
C.
3个
D.
4个【答案】A【解析】【解答】由于C不与稀硫酸反应;氧化铜可以与稀硫酸反应,生成的Cu2+在水溶液中显蓝色;Fe可以与稀硫酸反应生成气体;Fe、FeO与硫酸反应生成的Fe2+在水溶液中显浅绿色;铁的活动性大于铜,能将铜从其盐溶液中置换出来.①若溶液甲呈浅绿色,则原黑色固体粉末中不一定含有Fe,FeO也可以与稀硫酸反应生成的Fe2+在水溶液中显浅绿色;故①错误;②若步骤Ⅱ中无明显现象,说明了溶液中无硫酸铜,没有剩余的硫酸,如果硫酸的量不足,则固体乙中最多可以有Fe、FeO、CuO、C、Cu五种物质,故②错误;③若步骤Ⅱ中有气泡产生,说明了硫酸是过量的,则固体乙可能含有铜,不一定是碳,故③错误;④若步骤Ⅱ中有红色固体析出,说明了溶液中含有硫酸铜,能判断黑色粉末中含有CuO,不能判断固体乙中是否有CuO,故④错误;⑤固体乙呈红色,说明有铁置换出的铜,则原固体中一定含有Fe和CuO.故⑤正确.综合以上分析可知,A正确.故选A.【分析】根据C不与稀硫酸反应;氧化铜可以与稀硫酸反应,生成的Cu2+在水溶液中显蓝色;Fe可以与稀硫酸反应生成气体;Fe、FeO与硫酸反应生成的Fe2+在水溶液中显浅绿色;铁的活动性大于铜,能将铜从其盐溶液中置换出来,据此分析判断有关的说法.15.某合金由两种金属元素组成,取该合金60g投入足量稀硫酸中,反应完全后,测得生成H23g,则合金的组成不可能是()A.
Fe与Zn
B.
Mg与Cu
C.
Na与Al
D.
Al与Fe【答案】A【解析】【分析】首先判断金属能否与酸反应,然后从金属与酸反应生成氢气的质量关系考虑。根据化学方程式,可得出如下金属与氢气的质量关系:Mg-H2:36-3
Al-H2:27-3
Fe-H2:84-3Zn-H2:97.5-3;特殊地,钠的活动性很强,能与水反应放出氢气,所以要生成3g氢气,需要钠的质量为69g,利用平均值法来判断即可得出正确的答案。【解答】根据化学方程式已知金属与氢气的质量关系:Mg-H2:24g-2g,即24g镁完全反应生成2g氢气,则36g-3g,即36g镁完全反应生成3g氢气;同理可知:Al-H2:27g-3g;
Fe-H2:56g-2g,84g-3g;Zn-H2:65g-2g,则97.5g-3g;Na-H2:46g-2g,则69g-3g;利用平均值法得知要生成3克氢气,合金的质量应该符合:金属A的数值<60g<金属B的数值。
A、84g和97.5g均大于60g,所以合金的组成不可能,故A正确;
B、36g小于60g,Cu不与酸反应,不产生氢气,所以合金的组成可能,故B错误;
C、27g<60g<69g,所以合金的组成可能,故C错误;
D、27g<60g<84g,所以合金的组成可能,故D错误。故答案为:A16.
在氯化亚铁和氯化镁的混合溶液中加入一定量的锌粉,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液.下列说法正确的是()A.
滤渣中一定含有铁,一定没有镁、锌
B.
得到的滤液一定是无色的
C.
滤渣中一定含有铁和锌,一定没有镁
D.
滤液中一定含有锌离子和镁离子【答案】D【解析】【解答】由金属活动性顺序可知,几种金属的活动性顺序为:镁>锌>铁,加入一定量的锌粉,锌不会置换出氯化镁中的镁,锌会置换出氯化亚铁中的铁,所以
A、锌能够和氯化亚铁反应产生氯化锌和铁,因此滤渣中一定含有铁,可能含有锌,一定没有镁,故A错误;
B、若锌的量较少,不能把氯化亚铁完全置换出来,溶液则为浅绿色,故B错误;
C、若锌的量较少,不能把氯化亚铁完全置换出来,则滤渣中只有铁,没有锌,故C错误;
D、锌能够和氯化亚铁反应产生氯化锌和铁,和氯化镁不反应,因此滤液中一定含有氯化锌和氯化镁,含有的阳离子为锌离子和镁离子,故D正确.
故选:D.
【分析】根据金属活动性顺序可知,几种金属的活动性顺序为:镁>锌>铁,加入一定量的锌粉,锌不会置换出氯化镁中的镁,锌会置换出氯化亚铁中的铁等知识进行分析.17.
有X、Y、Z三种金属,如果把X和Y分别放入稀硫酸中,X溶解并产生气泡,Y不反应;如果把Y和Z分别放入硝酸银溶液中,在Y表面有银白色物质析出,而Z没有变化.根据以上实验事实,判断这三种金属的活动性由强到弱的顺序为()A.
X、Y、Z
B.
Z、Y、X
C.
Y、X、Z
D.
X、Z、Y【答案】A【解析】【解答】有X、Y、Z三种金属,如果把X和Y分别放入稀硫酸中,X溶解并产生气泡,Y不反应,说明X的金属活动性比氢强,Y的金属活动性比氢弱,即动性X>H>Y.如果把Y和Z分别放入硝酸银溶液中,在Y表面有银白色物质析出,而Z没有变化,说明Y的金属活动性比银强,Z的金属活动性比银弱,即动性Y>Ag>Z.则X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序X>Y>Z.故选:A.【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,据此判断能否发生反应,进而可确定三种金属活动性由强到弱的顺序.18.
某同学设计了探究Fe、Cu、Ag三种金属活动性顺序的实验方案,仅用组内试剂,无法完成的是()A.
Fe、Cu、Ag、稀硫酸
B.
Cu、FeSO4溶液、AgNO3溶液
C.
Fe、Ag、CuSO4溶液
D.
Fe、Cu、稀硫酸、AgNO3溶液【答案】A【解析】【解答】在欲探究的三种金属铁、铜、银活动性为铁>铜>银.所以我们在实验设计时可以设计的最简单的就是三种药品的方法:
①取中间的金属对应的可溶性的盐溶液,其余两种都用单质,本题就是Fe、CuSO4溶液(其他可溶性铜盐也可以)、Ag.具体操作是取两只试管,分别加入Fe和Ag单质后滴加几滴铜的盐溶液,观察实验现象.铁的表面变红,得出:Fe>Cu;而Ag的表面无明显现象,得出Cu>Ag.所以Fe>Cu>Ag.这就是对应的C方案.所以C正确.
②取中间的金属的单质,另外两种取对应盐溶液.本题就是铁盐、铜片、银盐.具体操作:将亚铁盐和银盐分别滴加到打磨后的铜片上(分开),观察实验现象.滴加亚铁盐处无明显变化,说明Fe>Cu;滴加银盐处颜色变成白色,说明Cu>Ag.在上面的两类方案中,②在操作起来更方便快捷,现象对比更明显.
A、Cu、Ag、Fe、稀硫酸.将稀硫酸分别滴加到Cu、Ag、Fe金属上,只有Fe表面有气泡生成,证明Fe>H;其余均无明显现象,得出H>Cu,H>Ag.这样可以得出Fe>Cu,Fe>Ag.至于Cu和Ag哪个更活泼,实验无法下结论.错误.
B、Cu、FeSO4溶液、AgNO3溶液.可以进行的实验时将铜粉或者铜丝分别插入(或加入)到FeSO4溶液和AgNO3溶液,铜丝遇到FeSO4溶液无明显现象,得出Fe>Cu;遇到AgNO3溶液表面变成白色,溶液也变成蓝色,得出Cu>Ag.所以得出Fe>Cu>Ag.正确.
D、Fe、Cu、AgNO3溶液、稀硫酸.具体实验为Fe、Cu先后分别滴加硝酸银和稀硫酸溶液,观察现象.Fe和Cu都能够和硝酸银反应,得出:Fe>Ag和Cu>Ag,而Fe和稀硫酸反应,Cu和稀硫酸不反应,则得出:Fe>Cu.所以得出Fe>Cu>Ag.正确.
故选:A.【分析】在金属活动性顺序中,氢前的金属能与酸反应生成氢气,位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来.据此来分析.19.
某金属加工厂生产过程中产生的废液,含有少量硝酸银和硝酸铜.为回收利用资源和防止污染,该厂向废液中加入一定量的铁粉,反应停止后过滤.向滤液中加入少量的稀盐酸,无沉淀产生;向滤渣中加入稀盐酸,无气体放出.则下列说法正确的是()A.
滤出的固体中一定含有银和铁,也可能含有铜
B.
滤出的固体中一定含有银和铜,一定不含铁
C.
滤液中一定含有硝酸亚铁,一定没有硝酸银
D.
滤液中一定含有硝酸亚铁,可能含有硝酸银和硝酸铜【答案】C【解析】【解答】由题意可知,在金属活动性顺序中,铁排在铜和银的前边,可以和硝酸银及硝酸铜溶液反应,生成银和铜以及硝酸亚铁.向滤液中加入少量的稀盐酸,无沉淀产生,说明滤液中一定没有硝酸银.滤出的固体中一定有银,滤液中一定有硝酸亚铁;向滤渣中加入少量的稀盐酸,无气泡产生,说明滤渣中一定没有铁、一定有银、可能有铜,滤液中一定有硝酸亚铁,可能含有硝酸铜,由以上分析可知:A、滤出的固体中一定含有银,一定没有铁,可能有铜.故A说法错误;B、滤出的固体中一定含有银,可能含有铜.故B说法错误;C、滤液中一定有硝酸亚铁,一定没有硝酸银.故C说法正确;D、滤液中一定有硝酸亚铁,一定没有硝酸银,可能含有硝酸铜.故D说法错误.故选:C.【分析】在金属活动性顺序中,铁排在铜和银的前边,可以和硝酸银及硝酸铜溶液反应,生成银和铜以及硝酸亚铁,向滤液中加入少量的稀盐酸,无沉淀产生,说明滤液中没有硝酸银;向滤渣中加入少量的稀盐酸,无气泡产生,说明滤渣中没有铁.据此分析.20.
钛铁合金是生产链条钢、锚链钢等的重要原料,如果要比较钛(Ti)和铁的金属活动顺序,以下方法不能达到目的是()A.
查阅初中化学课本上的金属活动顺序表
B.
利用金属钛和FeCl2溶液进行实验
C.
利用金属铁和TiSO4溶液进行实验
D.
利用金属钛、金属铁与稀硫酸进行实验【答案】A【解析】【解答】A、初中化学课本上的金属活动顺序表中,不包含钛,故选项方法不能达到目的;B、利用金属钛和FeCl2溶液进行实验,根据反应是否能发生,能比较钛和铁的金属活动顺序,故选项方法能达到目的;C、利用金属铁和TiSO4溶液进行实验,根据反应是否能发生,能比较钛和铁的金属活动顺序,故选项方法能达到目的;D、利用金属钛、金属铁与稀硫酸进行实验,根据反应是否能发生以及反应的剧烈程度,能比较钛和铁的金属活动顺序,故选项方法能达到目的;故选:A.【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,据此判断能否发生反应,进而可确定金属活动性由强到弱的顺序.二、填空题21.我们知道,在金属活动顺序中,金属越靠前,越容易把后面的金属从它们的盐溶液中置换出来.现把铁片和铜片同时放入盛有硝酸银溶液的试管中充分反应后过滤,在滤纸上留下少量的金属.然后在滤液里滴入盐酸,用化学符号回答:(1)若滴加盐酸后产生白色沉淀,则滤纸上的金属是________,(2)若滴加盐酸后没有沉淀产生,则滤纸上一定有的金属是________可能有的金属是________(3)滴加盐酸后无论有没有沉淀产生,滤液中都一定有的金属离子是________【答案】(1)Ag(2)Ag;Cu(3)Fe2+【解析】【分析】将铜和铁放入硝酸银的溶液中,铁先与硝酸银反应,当铁完全反应后,铜才能与硝酸银反应置换出铜,分析即可。
【解答】(1)向滤液中滴加稀盐酸产生白色沉淀,说明溶液中硝酸银溶液有剩余,这时铁和铜全部反应,故滤纸上的金属只有Ag;
(2)向滤液中滴加盐酸后没有沉淀产生,说明滤液中没有硝酸银,则硝酸银完全反应,这时滤纸上一定含有被置换出来的银;但不能确定铜是否与生成的硝酸银完全反应,可能含有的金属是铜;
(3)滤纸上出现少量的金属,肯定有银生成,因此铁片肯定硝酸银反应,那么滴加盐酸后无论有没有沉淀产生,滤液中都一定有的金属离子是Fe2+。22.某校化学实验室废液桶中收集了溶解大量FeSO4、CuSO4的废水,若直接排放到下水道不仅造成重金属污染而且造成浪费.初三(2)班的同学,准备运用刚学到的“常见金属活动性顺序表”结合其他有关化学知识对废水进行处理.(1)复习常见金属活动顺序表,在下表空格中分别填入对应的元素符号________、________、________.(2)设计除去铜离子,回收硫酸亚铁晶体和铜的实验方案,讨论有关问题:①废水在加入金属X前需进行过滤,目的是将其中________性杂质除去.进行过滤的操作所需的仪器有:________、________、________、________。(请从下图中选择合适仪器,并用仪器名称填写).②金属X是________,其加入废水后发生反应的化学方程为________;溶液Y是________,利用其除去铜中杂质,有关反应的化学方程式为________.③从滤液中获取硫酸亚铁晶体的操作方法是________【答案】(1)Na;Zn;Ag(2)不溶;铁架台;漏斗;烧杯;玻璃棒;Fe;Cu+CuSO4═FeSO4+Cu;稀硫酸;Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑;结晶【解析】【分析】(1)根据金属活动性顺序表的内容进行解答;
(2)①过滤操作可以将不溶性固体从溶液中分离出来;进行过滤操作时,用烧杯盛放液体,铁架台做支架,上放漏斗和滤纸,在将液体倒入漏斗时要用玻璃棒引流,据此确定所需器材;
②为了置换出溶液中的Cu2+,必须加入活动性在铜前面的金属,且为了不引入新的杂质,只能向废液中加入过量的铁粉与硫酸铜发生置换反应,因此金属X是Fe;铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,据此写出反应的化学方程式;
由于加入的铁粉过量,所以在置换出的铜里面肯定含有铁。因为铜不与硫酸反应,而铁可以,所以为把金属混合物放入足量的稀硫酸并过滤即可,溶液Y是H2SO4;铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,据此写出反应的化学方程式;
③从溶液中获取晶体的方法叫结晶。
【解答】(1)由金属活动性顺序表的内容为:K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb(H)、CuHg、Ag、Pt、Au,因此空格中对应的元素符号应该是:Na、Zn、Ag:
(2)①水在加入金属X前需进行过滤,目的是将其中不溶性杂质除去.进行过滤的操作所需的仪器有:铁架台、漏斗、烧杯和玻璃棒;
②金属X是Fe,其加入废水后发生反应的化学方程为:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu;溶液Y是稀硫酸,利用其除去铜中杂质,有关反应的化学方程式为Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑。
③要从滤液中获取硫酸亚铁晶体,需要采取蒸发结晶或降温结晶,使硫酸亚铁从溶液中结晶析出。23.如图所示,R是滑动变阻器,它的金属滑片垂直固定在等臂金属杠杆的中央且可以随杠杆左右移动。杠杆两端分别悬挂100g等体积的Mg金属球和Fe金属球,此时杠杆平衡。再将两球同时分别浸没到100g质量分数为9.8%的稀硫酸中,反应过程中金属球排开液体的体积及杯内液体密度变化忽略不计。则可观察到:(1)反应过程中溶液变色的是________(填“左边”或“右边”)的烧杯。(2)从反应开始到结束,灯泡L的亮暗情况为________。【答案】(1)右(2)先变亮再变暗【解析】【分析】常见金属能与氧气反应,也能与盐酸,硫酸及盐溶液反应.
【解答】(1)铁能和稀硫酸溶液反应生成硫酸亚铁,硫酸亚铁颜色为绿色,故右边烧杯溶液变色;
(2)开始镁反应快,铁反应慢,故右边质量大,杠杆右端下沉,滑片向右移动,电阻减小,电流增大,灯泡变亮;
100克镁和铁与100克质量分数9.8%稀硫酸反应,镁只需要2.4克,铁只需5.6克,故镁剩余的多,导致左边质量大,滑片向左移动,电阻变大,电流变小,灯泡变暗。
故答案为:(1)右;(2)先变亮再变暗24.化学小组探究镁、铁、铜三种金属的活动性顺序,设计了下图所示实验方案.
(1)试管乙中观察到的现象是________,反应的化学方程式为________
.
(2)同学们经讨论后认为该方案可以优化,________试管的实验是多余的.
(3)去掉多余的实验,同学们将另两只试管中反应后的物质倒入同一大烧杯中,一段时间后过滤,
向滤渣中加入稀硫酸,有气泡产生,则滤渣的成分可能是________
.
【答案】溶液有蓝色变为浅绿色,生成红色固体;Fe+CuSO4=FeSO4+Cu;丙;Cu、Fe;Cu、Fe、Mg【解析】【分析】(1)根据金属与盐溶液能否反应来比较金属的活泼性,根据反应写出反应的方程式;
(2)根据实验甲乙已经判断出金属的活动性顺序,所以丙实验多余;
(3)根据金属活动性顺序判断.
【解答】(1)乙中,若铁丝表面出现红色物质,溶液由蓝色变成浅绿色,可证明铁的活动性强于铜,该反应的化学方程式为:Fe+CuSO4═FeSO4+Cu;
(2)实验甲乙已经判断出金属的活动性顺序,所以丙实验多余;
(3)将另两只试管中反应后的物质倒入同一大烧杯中,一段时间后过滤,向滤渣中加入稀硫酸,有气泡产生,说明有活泼金属存在所以滤渣中一定有铁或铁、镁.故答案为:(1)溶液有蓝色变为浅绿色,生成红色固体;Fe+CuSO4=FeSO4+Cu;(2)丙;(3)Cu、Fe;Cu、Fe、Mg.25.请运用化学知识回答以下问题(1)生铁和钢的主要成分是________
,炼铁的主要设备是________
.(2)已知试管内的镁条和铁片表面均被打磨洁净,且形状、大小均相同;同时加入两支试管中的稀盐酸的质量和质量分数均相等.两支长颈漏斗中产生的现象的不同之处是________
.若实验所用的金属均过量,则甲装置中产生的H2比乙装置中产生的H2质量________
(填“多”、“少”或“相等”).(3)衣服上的油污用汽油洗比用水洗效果更好,原因是________
,但若在水中加入洗涤剂,也会有很好的洗涤效果,原因是洗涤剂可以起到________作用.【答案】(1)铁;高炉(2)甲的长颈漏斗中液面上升的比乙中高;相等(3)油脂易溶于汽油;乳化【解析】【解答】(1)生铁是含碳量为2%~4.3%的铁合金,而钢是含碳量为0.03%~2%的铁合金,生铁和钢主要成分都是铁,工业炼铁在高炉中进行,故填:铁;高炉;(2)从装置图看出,都是密闭的系统,为了观察水被压入漏斗中的量,因此是比较相同时间内镁、铁与稀盐酸反应放出热量的多少的;因为镁和酸反应快,放出的热量多,所以甲装置长颈漏斗中的液面比乙装置中的高;如金属过量,生成氢气的多少就由酸的量决定,酸的量是相同的,因此放出的氢气质量也相等,故填:甲的长颈漏斗中液面上升的比乙中高;相等;(3)油污不溶于水,而易溶于汽油等有机溶剂;洗涤剂具有乳化作用,可以使油污乳化.故填:油脂易溶于汽油;乳化.【分析】(1)根据生铁和钢都是铁的合金,以及炼铁的设备来分析;(2)从提供的药品和装置的特点来分析实验目的.活动性强的金属与酸反应剧烈,单位时间内放出的热量多,由此可推知反应现象.如金属过量,生成氢气的多少就由酸的量决定;(3)根据油污在水和汽油中溶解性不同、洗涤剂去油污的原理进行分析解答即可.26.
金属材料与人类的生产和生活密切相关.请回答:
(1)下列用品中,主要利用金属导电性的是________
(填字母).
A.铂金饰品
B.铁锅
C.铝导线
(2)为了验证铝、铜、银三种金属的活动性顺序,设计了下列四种方案,其中可行的是________
(填序号).①将铝、银分别浸入到硫酸铜溶液中
②将银分别浸入到硫酸铝、硫酸铜溶液中③将铜、银分别浸入到硫酸铝溶液中
④将铜分别浸入到硫酸铝、硝酸银溶液中
(3)在氯化铜和氯化亚铁的混合溶液中加入一定量的镁粉,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液.①滤液中一定含有的溶质是________
(填化学式);②向滤渣中滴加稀盐酸,有气泡产生,则滤渣中一定含有的物质是________
(填化学式).
(4)某钢铁厂每天需消耗4900t含Fe2O376%的赤铁矿石,该厂理论上可日产含Fe98%的生铁的质量是________
t.【答案】C;①④;MgCl2;Fe、Cu;2660【解析】【解答】(1)在常见的金属材料用品中,铝导线主要利用金属导电性;
(2)①、铝与硫酸铜反应,可验证铝的活动性比铜强.银与硫酸铜不反应,可知银的活动性比铜弱,可验证铝、铜、银三种金属的活动性顺序.故①是可行的方案;
②、银与硫酸铝、硫酸铜都不反应反应,可验证铝、铜的活动性比银强.与但不能验证铝、铜的活动性,不可验证铝、铜、银三种金属的活动性顺序,故②是不可行的方案;
③、铜、银与硫酸铝都不反应反应,可验证铝的活动性比铜、银强.但不能验证铜、银的活动性,不可验证铝、铜、银三种金属的活动性顺序,故③是不可行的方案;
④铜与硫酸铝不反应,可知铜的活动性比铝弱;铜与硝酸银反应,可验证铜的活动性比银强,可验证铝、铜、银三种金属的活动性顺序,故④是可行的方案;
(3)在氯化铜和氯化亚铁的混合溶液中加入一定量的镁粉,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液,①由于镁的活泼性大于同和铜、铁,能与氯化铜和氯化亚铁反应,则滤液中一定含有的溶质是MgCl2,不能确定氯化铜和氯化亚铁的存在;②若向滤渣中滴加稀盐酸,有气泡产生,则滤渣中一定含有的物质是Fe,还有置换出的Cu,Mg不能确定是否存在;
(4)设日产含Fe98%的生铁的质量为x
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160
112
4900t×76%
x×98%
160112=4900t×76%x×98%
解得:x=2660t
故答案为:(1)C;(2)①④;(3)①MgCl2;②Fe、Cu;(4)2660.
【分析】(1)根据金属材料的性质和用途分析回答;
(2)在金属活动顺序表中,前边的金属可以把后边的金属从其盐溶液中置换出来,所以可以选择相应的金属和盐溶液进行反应来证明这三种金属的活动性强弱;
三、实验探究题27.为了比较甲、乙两种金属的活动性强弱和相对原子质量大小,小吴设计了一套实验装置(如图)。他取两种金属(表面积相同)各m克,分别加入足量的稀硫酸(相同质量和质量分数)进行反应。在相同条件下测定不同时间内收集到的气体体积,实验记录如下表:反应时间(秒)20406080100120140收集到的气体体积(毫升)甲金属256095130160170170乙金属3075120150150150150(1)由实验结果可知:金属活动性较强的是________。(2)为使得到的实验数据准确,小吴开始收集气体的时间点应该是________。A.
导管口一有气泡冒出时
B.
冒出气泡连续且均匀时
C.
检验产生的气体纯净时(3)根据已有实验数据,要比较甲、乙两种金属的相对原子质量大小,还需知道_______。A.
参加反应的硫酸质量
B.
生成物中金属元素的化合价【答案】(1)乙(2)A(3)B【解析】【分析】可以根据相同的时间产生气体的多少来比较金属的活泼性。【解答】(1)由图表格中的数据可以看出:最后甲生成的氢气的质量比乙大,但是乙在单位时间内产生的氢气却比甲多,所有由此判断乙的金属活动性较强。
(2)为使得到的实验数据准确,应该在有气泡冒出时就应该收集。
(3)根据金属与酸反应生成氢气的质量=金属的化合价金属的相对原子质量×金属的质量,所28.小乐利用长、宽和厚度均相同的锌片、铁片与铜完成了以下实验:(1)验证锌、铁、铜的金属活动性顺序①用砂纸打磨金属片,除去金属表面的氧化膜;②根据实验目的设计了实验Ⅰ、Ⅱ两种合理的方案,如图甲所示。若X、Y是两种不同的试剂,则X、Y中溶质的化学式依次为________;(2)利用锌片和铜片制作电池①小乐从课本中得知,将一块锌片和一块铜片插入稀硫酸,就可以组成一个电池,铜片和锌片是电池的两个电极,且溶液中部分离子移动的方向和电极上电子移动的方向如图乙所示。此电池的能量转化是________;若要用电压表测此电池的电压,则电压表的负接线柱应与________相连(填“铜片”或“锌片”);②小乐从课本中还知道,若在水果中插入锌片和铜片可以制得水果电池,于是她完成了如下实验:编号电极材料水果品种电极间距/cm电压/mV1锌铜菠萝39002锌铜苹果36503铁铜苹果3450通过上述实验得出,水果电池电压大小研究的结论:________。(写一条)【答案】(1)HCl和硫酸亚铁
(2)化学能转化为电能;锌片;当水果品种相同,电极间距相同时,水果电池电压大小与电极金属活动性差异有关,差异性越大,电压越大【解析】【分析】根据金属活动顺序,结合前金置后金,活动性差别越大,越容易被置换的特点进行分析即可。
【解答】(1)②根据实验目的设计了实验Ⅰ、Ⅱ两种合理的方案,如图甲所示。实验Ⅰ中给定三种金属,因此可以与酸混合,锌和铁均能与酸反应产生气泡,且锌反应比铁更剧烈,而铜则无现象,则可得到金属性锌>铁>铜;实验
Ⅱ中给定两种金属,且X、Y是两种不同的试剂,则可以选择和中间金属的盐溶液混合,锌能与该盐溶液反应,可证明锌的金属性较强,铜不能与该盐溶液反应,则可说明铜金属性较弱。因此可选择的试剂是稀盐酸和硫酸亚铁溶液。
(2)
①小乐从课本中得知,将一块锌片和一块铜片插入稀硫酸,就可以组成一个电池,铜片和锌片是电池的两个电极,且溶液中部分离子移动的方向和电极上电子移动的方向如图乙所示。该原理是使其发生化学反应从而产生可转移的电子,此电池的能量转化是化学能转化为电能。从图乙中可看出锌片失去电子,由于电流方向与电子转移方向相反,则锌片作负极,电压表的负接线柱应与锌片相连。
②从表格中的数据可得出结论:当水果品种相同,电极间距相同时,水果电池电压大小与电极金属活动性差异有关,差异性越大,电压越大。
故答案为:(1)②HCl
、FeSO4
(2)①化学能转化为电能;锌片
(3)当水果品种相同,电极间距相同时,水果电池电压大小与电极金属活动性差异有关,差异性越大,电压越大29.镁是一种活泼金属,除了能与氧气反应,还可以和氮气、二氧化碳反应。而锡在空气中加热只和氧气反应生成白色的二氧化锡固体。(1)镁与氮气反应,生成黄色的氮化镁固体,在物质分类上氮化镁属于纯净物中的________。(2)镁与二氧化碳在点燃的条件下生成碳单质和氧化镁,写出镁与二氧化碳反应的化学方程式:________。(3)以下是俄国化学家罗蒙诺索夫为测定质量守恒定律曾开展的实验:①称量一定量的金属锡粉,放在如图所示装置的电热板上(电热板不与容器内任何物质反应),称量装置总质量。②通电使锡粉完全反应,生成白色固体。③打开密封塞听到了“咝咝的声响”,这是空气进入容器所发出的。称量白色固体比原金属锡
粉质量增加为Δm1。④把白色固体放回原容器里(容器中空气组成恢复到初始状态),重新称量装置的总质量,比反应开始前质量增加为Δm2。⑤分析数据发现Δm1=Δm2。在下列关于实验的说法中正确的是
。A.
金属锡粉不足量结论仍成立B.
用镁粉代替锡粉结论仍成立C.
实验过程中没有密封塞结论仍成立【答案】(1)化合物(2)2Mg+CO22MgO+C(3)A,B,C【解析】【分析】(1)根据化合物定义分析;(2)根据方程式书写方法分析;(3)根据实验原理分析。【解答】(1)氮化镁由两种元素组成,属于化合物;
(2)镁与二氧化碳在点燃的条件下生成碳单质和氧化镁,反应方程式为2Mg+CO22MgO+C;
(3)因该实验是利用锡粉增重质量为反应的锡与氧气反应时氧气的质量,所以锡不足量结论仍成立,A正确;镁也能与空气中成分发生化学反应,也可测定质量守恒定律,B正确;由该实验原理与操作分析可知,装置不用密封,C正确;
故答案为:(1)化合物;(2)2Mg+CO22MgO+C;(3)ABC。30.金属材料中铜是人类应用比较广泛的金属之一,某学习小组欲测定铜的相对原子质量,设计如下实验方案,步骤如下:①连接好装置;②检查装置气密性;③装入药品;④
;⑤D中黑色固体完全反应变成红色后,停止加热;⑥待D中玻璃管冷却至室温,关闭分液漏斗活塞;⑦数据处理。(1)实验步骤④的正确操作是
(填序号)
A.
先点燃酒精灯加热,一段时间后再打开分液漏斗活塞,滴加盐酸
B.
先打开分液漏斗活塞,滴加稀盐酸;一段时间后点燃酒精灯加热
C.
打开活塞滴加盐酸和点燃酒精灯加热,谁先谁后都可以(2)B装置中水的作用________,装置B中长玻璃管的作用是使装置气压平衡。(3)已知:CuO样品质量为m1克,E中增重为m2克,D中反应后的固体质量为m3克,A中反应产生氢气的质量为m4克,以下数据中能计算铜的相对原子质量的是(
)A.
m1、m2
B.
m2、m3
C.
m1、m3
D.
m2、m4(4)若使制取氢气是装置随开随用,随关随停,可选用下列装置中的________【答案】(1)B(2)吸收HCl气体(3)A,B,C(4)ABC【解析】【分析】该题是氢气还原氧化铜的综合实验题;【解答】(1)装入药品之后,要开始混合药品,因此要开始滴加HCl;氢气还原氧化铜中因为氢气是可燃性气体,因此要通气体一段时间后再加热;故答案为:B;
(2)HCl具有挥发性,氢气中会混有HCl气体,会影响实验结果,而HCl是易溶于水的,故答案为:吸收HCl气体;
(3)A、CuO+H2=Cu+H2O
x+16
18
m1
m2
故A可以;
B、CuO+H2=Cu+H2O
x
18
m3
m2
故B可以;
C、CuO+H2=Cu+H2O
x+16
x
m1
m3
故C可以;
D、氢气的量是过量的,参与反应的氢气质量未知,因此不可以直接用产生的氢气质量来计算;故D不可以;故答案为:ABC;(4)要实现随开随用,随关随停,一定要实现气压的改变及固液分离即可;故ABC都可以;故答案为:(1)B;(2)吸收HCl气体;(3)ABC;(4)ABC。31.
不锈钢材料中含有的金属铬(Cr)能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性.为了解金属铬与常见金属铝、铜在金属活动性顺序中的相对位置关系,小娟与小涛进行了如下探究活动.(1)【猜想和假设】根据所学知识,猜想三种金属在金属活动顺序中的相对位置关系:
猜想一:Cr
Al
Cu
猜想二:Al
Cr
Cu
猜想三:________
.(2)【实验和探究】
(1)小娟的实验:取大小相同的铝、铬、铜三种金属片(用砂纸打磨光亮)实验步骤实验现象解释与结论分别取三支试管,向其中入
等质量、等浓度的稀硫酸然
后将铝、铬、铜三种金属分
别插入三支试管中.铝片表面产生的气泡较快;
铬片表面产生气泡较缓慢,
溶液变蓝色;
铜片无明显现象.猜想________成立.
铬与稀硫酸反应生成蓝色的
硫酸亚铬(CrSO4)溶液,该反应的化学方程式为________
.(2)小涛的实验:
小涛只选用了三种药品进行实验,也得出了三种金属在金属活动顺序中的相对位置关系.则他选用的三种药品可能是________
.
【总结与归纳】由上述实验得出比较金属活动性强弱的方法有:①________;②________.【答案】(1)Al、Cu、Cr(2)二;Cr+H2SO4=CrSO4+H2↑;Al、CrSO4溶液、Cu(其他合理答案也可);通过金属与酸反应比较;通过金属与盐溶液反应比较(其他合理答案也可)【解析】【解答】(1)【猜想和假设】铝和铜的金属活动性铝的强,再将铬加入出现三种情况:(1)Cr>Al>Cu;(2)Al>Cr>Cu;(3)Al>Cu>Cr;
【实验和探究】根据实验现象:铝片表面产生的气泡较快;铬片表面产生气泡较缓慢,可知猜想二正确;
由题中信息可知,铬能与稀硫酸反应,生成蓝色的硫酸亚铬(CrSO4)溶液,结合实验一有气泡产生,应该是氢气,根据质量守恒定律配平为:Cr+H2SO4═CrSO4+H2↑;
(2)如果已知三种金属的活动性顺序,用活动性位于中间的金属与另两种金属的盐溶液反应;或用活动性位于中间的金属的盐溶液与另两种金属反应,都可以验证三种金属的活动性顺序.故可选择:Al、CrSO4、Cu或Al2(SO4)3、Cr、CuSO4等;
【总结与归纳】由上述实验得出比较金属活动性强弱的方法有①通过金属与酸反应比较;②通过金属与盐溶液反应比较.
故答案为:
【猜想和假设】Al、Cu、Cr;
【实验与探究】(1)二;Cr+H2SO4=CrSO4+H2↑;
(2)Al、CrSO4溶液、Cu(其他合理答案也可);
【总结与归纳】
①通过金属与酸反应比较;
②通过金属与盐溶液反应比较(其他合理答案也可).
【分析】【猜想和假设】根据铝和铜的金属活动性铝的强,再将铬加入出现三种情况:(1)Cr、Al、Cu;(2)Al、Cr、Cu;(3)Al、Cu、Cr解答.
【实验和探究】根据所学金属活动顺序可知铜不能与硫酸反应,铝可以与硫酸反应,进而解决问题.根据题中现象,写化学方程式进行.
(2)根据三种金属的活动性顺序选择药品,可选择两头金属中间盐,中间金属两头盐.
【归纳】根据金属和酸反应产生气泡的快慢、金属和盐溶液的反应判断金属性强弱.32.
某学习小组在完成教材“实验探究9﹣3比较不同金属与酸反应的剧烈程度”时发现,铝片与稀盐酸反应比与稀硫酸反应明显剧烈得多.(1)铝与盐酸反应的化学方程式为________
.(2)【提出问题】是否因为酸的组成不同或反应条件不同,从而导致反应剧烈程度明显不同呢?
【查阅资料】
①参加反应的物质的性质越活泼,反应越剧烈.
②温度越高,反应物浓度越大,反应物间接触面积越大,反应越剧烈.
③稀盐酸由H+、Cl﹣和H2O组成,稀硫酸由H+、SO42﹣和H2O组成.
【实验探究】在常温下,取两片质量、形状相同的铝片(均去掉氧化膜),分别加入到盛有体积相同、pH相同的稀硫酸和稀盐酸的两支大小相同的试管中,铝片在稀盐酸中反应比在稀硫酸中反应明显剧烈.
【猜想与假设】出现上述现象的可能原因是:
假设①SO42﹣对铝与酸的反应有抑制作用.
假设②________
.
【实验验证】设计实验对上述假设进行验证:
①向上述稀盐酸中加入少量________
等可溶性硫酸盐,如果反应变缓,则假设①成立.
②向上述稀硫酸中加入少量氯化钠等可溶性氧化物,如果反应更剧烈,则假设②成立.
【分析与应用】
(1)稀盐酸、稀硫酸能与铝反应的原因是它们的溶液中都含有________
;反应剧烈程度明显不同,是因为含有的阴离子不同.
(2)如果上述假设都成立,要使上述稀硫酸与铝反应的剧烈程度加大,可以采取的措施有:
①加入可溶性氯化物,②________
,③________
,④将铝片改换成铝丝.【答案】(1)2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑(2)Cl﹣对促进铝和盐酸的反应有促进作用;硫酸钠等;氢离子;增加H+浓度;加热【解析】【解答】(1)铝与盐酸反应生成氯化铝和氢气,方程式为2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑;
(2)【猜想与假设】可能Cl﹣能促进铝和盐酸的反应,也可能SO42﹣能抑制铝和盐酸的反应;
【实验验证】稀盐酸中加入少量硫酸钠、硫酸镁等可溶性硫酸盐,如果反应变缓,则假设①成立.
【分析与应用】稀盐酸、稀硫酸都可电离出氢离子,所以有共同的性质;
使稀硫酸与铝反应的剧烈程度加大,
如果上述假设都成立,要使上述稀硫酸与铝反应产生氢气的速率加快,可加入氯化物、增大浓度、升高温度,增大固体表面积等.
故答案为:(1)2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑;
(2)【猜想与假设】Cl﹣对促进铝和盐酸的反应有促进作用;
【实验验证】硫酸钠等;
【分析与应用】(1)氢离子;
(1)增加H+浓度;加热.
【分析】(1)铝与盐酸反应生成氯化铝和氢气;
(2)【猜想与假设】从微观角度分析得出,H+浓度相同的盐酸、硫酸中,只是所含酸根离子不同.从酸根离子考虑设计实验方案.
【实验验证】
可溶性的硫酸盐可以电离出硫酸根离子;
【分析与应用】稀盐酸、稀硫酸都可电离出氢离子,所以有共同的性质;根据影响反应速率的因素分析.四、解答题33.某合金是由铜与镁、锌两种金属中的一种组成的,现欲测定其组成,进行如下实验:取该合金样品30g放入烧杯中,然后将200g溶质质量分数为19.6%的稀硫酸平均分四份依次加入该烧杯中,每次均充分反应,实验数据如下:请计算:(1)该合金中铜的质量分数为多少?(2)通过计算确定:该合金除铜外另一种金属是镁、锌中的哪一种?(3)第三次加入稀硫酸充分反应后,所得溶液中溶质质量分数为多少?(精确到0.1%)【答案】(1)由图中信息可以知道,在前三次加入稀硫酸时,固体质量均减少6.5g,但是第四次加入稀硫酸固体质量只减少了1.5g,说明第四次中稀硫酸有剩余,所以固体中铜的质量为9.0g,所以铜的质量分数为:9.0g/30g/×100%=30%;
(2)6.5g金属和50g稀硫酸恰好完全反应,其中硫酸的质量为:50g×19.6%=镁和锌在发生置换反应时都生成+2价的硫酸盐,故设金属的相对原子质量为X,则:M+H2SO4═MSO4+H2↑X986.5g9.8gX/98=6.5g/9.8g解得:X=65,所以该金属为锌;
(3)第三次加入稀硫酸充分反应后,生成硫酸锌的质量为y,氢气的质量为z,则:Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑9816129.8g×3yz98/29.4g=161/y=2/z解得:y=48.3g,z=0.6g;所得溶液中溶质的质量分数为:48.3g19.5g+150g-0.6g×100%=28.6%答:第三次加入稀硫酸充分反应后,所得溶液中溶质的质量分数为28.6%.故答案为:(1)30%;(2)锌;(3)28.6%【解析】【分析】(1)根据图中信息可知,在前三次加入稀硫酸时,每次加入50g稀盐酸是,固体质量均减少6.5g,但是第四次加入稀硫酸固体质量只减少了1.5g,说明第四次中稀硫酸有剩余,而其中的锌或镁已经完全反应,即剩余固体的质量就是铜的质量,根据铜的质量样品质量×100%计算即可;
(2)根据图片数据可知,每50g稀盐酸正好和6.5g的金属完全反应,根据反应的化学方程式计算出这种金属的相对原子质量,进而确定元素种类即可;
(3)第三次加入稀盐酸后,其中HCl的质量为:50g×19.6%×3,根据锌与稀硫酸反应的化学方程式计算出硫酸锌的质量和生成氢气的质量;此时固体剩余10.5g,那么参加反应的锌的质量为30g-10.5g=19.5g,将锌的质量+稀硫酸的质量-氢气质量计算溶液的质量,最后根据34.某兴趣小组用15g镁条与溶质质量分数为49%的稀硫酸反应,测得产生氢气的质量与稀硫酸的质量关系如图(假设镁条中除表面含有氧化镁外,还有其它难溶性杂质且不与稀硫酸反应),试分析回答:
(1)当稀硫酸质量为90g时,取出部分溶液加入碳酸钡粉末,则会产生的现象是________。(2)稀硫酸质量在0~20g范围内,试用化学方程式解释未产生气体的原因________。(3)求出P的值。(4)当稀硫酸质量为70g时,所得溶液中溶质质量分数是多少?【答案】(1)冒气泡同时产生白色沉淀(2)MgO+H2SO4=MgSO4+H2O
(3)解:Mg+H2SO4=MgSO4
+H2↑24981202X50g×49%ap
X=6g
a=30g
p=0.5g
(4)解:MgO+H2SO4=MgSO4+H2O4098120Y20g×49%bY=4g
b=12g
MgSO4%=42g/(10+70-0.5)=52.8%【解析】【分析】金属与酸反应生成盐和氢气;金属氧化物与酸反应生成盐和水;
【解答】(1)当稀硫酸质量为90g时,由图像可知,酸过量,取出部分溶液加入碳酸钡粉末,由于碳酸钡可溶于酸,故可以观察到有气泡生成,并生成新的沉淀;故答案为:固体溶解,有气泡产生且有沉淀产生;(2)镁是活泼的金属,所以表面有金属氧化物生成;所以酸先跟氧化镁反应,无气体出
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