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文档简介
专题07金属和金属材料
型梳
A题型01金属材料
A题型02金属的化学性质
A题型03实验验证金属的活动性顺序
A题型04滤渣滤液成分的分析
A题型05工业炼铁
A题型06金属冶炼的相关计算(含杂质的计算)
A题型07金属资源的保护
A题型08金属锈蚀的探究
举一反三
A题型01金属材料
♦:♦知识积累
1.金属材料:包括和它们的。
2.金属的物理性质:常温下一般为固态(汞为液态),有金属光泽。大多数呈____色(铜为—色,金为
色),有良好的导热性、性、延展性。
3.合金的特性:合金比组成它的金属、、。
4.常见合金:
铁的合金有和—,区别是不同。生铁含碳量________,钢的含碳量_________o
【典例1】2024年10月30日,"神舟十九号”的成功发射彰显了中国航天的力量。在航天科技中会用到大
量金属材料。下列有关金属材料的说法错误的是
A.黄铜的硬度比纯铜的大
B.生铁的含碳量比钢的高
C.青铜的熔点比纯铜高
D.铝合金被广泛用于火箭、轮船等制造业
【变式1-1](2024•江苏苏州•中考真题)苏州是历史悠久的文化名城,古今建筑交相辉映。下列建筑材料
属于金属材料的是
A.旧城墙的青砖B.古城门的铜钉
C.火车站立柱的水泥D.博物馆天窗的玻璃
【变式1-2](2024•江苏镇江•中考真题)下列物质的用途主要与化学性质有关的是
A.用镁粉制作照明弹B.用活性炭除冰箱异味
C.用铜制作电线电缆D.用干冰进行人工降雨
【变式1-3](2024・重庆・中考真题)2024年4月,淮南武王墩墓考古有重大发现。墓中出土了写有文字的
竹简、陶瓷、青铜和金银器皿等文物。
(1)不属于金属材料的文物是(填序号)。
A.竹简B.陶瓷C.青铜和金银器皿
(2)竹简上用墨书写的文字能保留至今,其原因是。
⑶铜能形成多种合金,其中黄铜的硬度(填"大于"或"小于")纯铜的硬度。黄铜(主要成分为Zn
和Cu)外观与黄金相似,可通过灼烧来鉴别它们,写出鉴别它们的化学方程式o
A题型02金属的化学性质
云如欣祈盛
1.金属的化学性质
(1)金属+氧气f金属氧化物
①Al、Zn在空气中表面生成致密氧化膜,可防锈
②铝具有很好的抗腐蚀性能原因:铝与空气中氧气反应,表面生成一层,从而阻止铝进一步氧化。
③“真金不怕火炼”说明o
(2)金属+酸一盐+H?t(条件:位于氢前的金属)
镁与稀盐酸反应:Mg+2HC1=MgCl2+H2f
锌与稀硫酸反应:__________________
铁与稀盐酸反应:_____________________
铁与稀盐酸和稀硫酸反应生成的铁的化合物中,铁化合价为___价。含有Fe?+的溶液为____色。
(3)金属+盐一新金属+新盐(条件:“前换后,盐可溶”)
铁钉与硫酸铜溶液反应:;(铁表面有____固体产生,溶液由____色逐渐变为
色。)
铝丝与硫酸铜溶液反应:2A1+3CUS04=A12(S04)3+3CU;铝表面有固体产生,溶液由____色逐渐变为
色。
铜丝与硝酸银溶液反应:;铜表面有—固体产生,溶液由—色逐渐变为—色。
【典例2】下列有关金属的说法不正确的是
A.铜常用作导线,说明铜具有良好的导电性
B."真金不怕火炼"说明金的化学性质不活泼
C.生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金
D.铝制品具有很好的抗腐蚀性,说明铝的金属活动性比较弱
【变式2-1](2024•四川德阳•中考真题)室温时,利用压强传感器研究质量相同的一块镁片和一块锌片分
别与等浓度、等质量的稀盐酸反应的实验如图甲,压强传感器测得装置内压强随时间的变化关系如图乙。
下列说法正确的是
A.根据压强变化推测两个反应都有热量放出
B.曲线①的压强上升比曲线②高,说明①产生也总量更多
C.曲线②是Mg与稀盐酸反应的压强变化曲线
D.反应结束后Zn一定有剩余
【变式2-2】锦(Mn)在钢铁、电池等领域有广泛应用,其金属活动性介于锌和铁之间。以下对金属锦化
学性质的预测,不合理的是
A.能在氧气中燃烧B.能与氢氧化钠溶液反应
C.能与稀盐酸反应D.能与硫酸铜溶液反应
【变式2-3](2023•湖南湘潭•中考真题)将光亮的铜丝插入下列溶液中,有明显现象的是
A.氢氧化钠溶液B.硝酸银溶液C.硫酸铝溶液D.稀盐酸
A题型03实验验证金属的活动性顺序
,如夜讯臬一—
1.金属活动性顺序
KCaNaZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu
------------------------------------------►
金属活动性由强逐渐减弱
2.金属活动性顺序的应用:
(1)在金属活动性顺序表里,金属的位置越靠前,它的活动性就越—o
(2)在金属活动性顺序表里,只有位于氢之前的金属才能置换出盐酸和稀硫酸中的—o
(3)在金属活动性顺序表里,只有位于—的金属能把位于—的金属从它们的化合物溶液中置换出来。
3.金属活动性顺序的验证
(1)两种金属活动性顺序验证:一种金属和另一种金属的
(2)三种金属活动性顺序验证:两金夹盐或两盐夹金
①两金夹盐:金属活动性最强和最弱的金属与活动性在中间的金属的盐溶液
如验证Fe、Cu、Ag的金属活动性顺序,选择:
②两盐夹金:金属活动性最强和最弱的金属的盐溶液与活动性在中间的金属
如验证Fe、Cu、Ag的金属活动性顺序,选择:
【典例3】(2024•江苏徐州•中考真题)人类开发利用金属的时间和金属的活动性有关。为探究金属的活动
性强弱,用如图装置进行实验。下列说法不正确的是
A.实验前需要打磨金属片,除去表面的氧化膜
B.若向甲、乙试管加入稀盐酸,只有锌片表面能产生气泡
C.若向乙试管加入ZnSO4溶液,能得出锌的金属活动性比铜强
D.若向甲、乙试管加入AgNOs溶液,能得出三种金属的活动性:Zn>Cu>Ag
【变式3-1](2023•辽宁•统考中考真题)现有铝、铜、银三种金属,另选一种试剂就可验证它们的金属活
动性强弱,该试剂是
A.稀硫酸B.硝酸镁溶液C.硝酸铜溶液D.硝酸铝溶液
【变式3-2】金属及其制品是现代生活中不可缺少的材料和工具。请完成下列问题:
⑴铜经常用作导线,这是利用了铜的性。
(2)铝的化学性质很活泼,通常铝制品却很耐腐蚀,原因是o
⑶如图是探究铜、铝、银三种金属活动性顺序的实验。
ab
①实验b中发生反应的化学方程式是。
②通过实验a、b得出三种金属活动性由强到弱的顺序是0
【变式3-3](2024•甘肃临夏•中考真题)金属银在制造钱币、不锈钢、催化剂等方面有着广泛的应用。为
探究保(Ni)、锌、铜的金属活动性顺序,小明做了如图所示的实验,发现A试管中镶丝表面无现象,B试
管中银丝表面出现红色物质,则三种金属活动性由强到弱的顺序是
AB
A.Ni、Zn>CuB.Zn、Cu>NiC.Zn>Ni、CuD.Cu>Ni>Zn
A题型04滤渣滤液成分的分析
♦:♦知识积累
1.一种金属与两种盐溶液反应
以Zn粉加入到CU(NC>3)2和AgNO3的混合溶液中为例:
反应进行的程度滤渣成分滤液成分
①Zn只与部分AgNO3反应
②Zn恰好与全部AgNO3反应
③Zn与全部AgNO3>部分CU(NO3)2反应
@Zn恰好与全部AgNO3和CU(NO3)2反应
i⑤Zn与全部AgNC)3和Cu(NC>3)2反应后有剩余
i....................................................................................
2.两种金属与一种盐溶液反应
以“AgNCh溶液加入Zn粉和Cu粉的混合物中”为例:
反应进行的程度滤渣成分滤液成分
①AgNCh只与部分Zn反应
②AgNO3恰好与全部Zn反应
③AgNO3与全部Zn、部分Cu反应
④AgNO3恰好与全部Zn和Cu反应
⑤AgNO3与全部Zn和Cu反应后有剩余
【典例4】(2024•黑龙江齐齐哈尔•中考真题)将一定质量的铁粉放入硝酸锌和硝酸银的混合溶液中,充分
反应后过滤,得到滤渣和滤液。下列说法正确的是
A.若滤液呈浅绿色,则滤液中只含有硝酸亚铁
B.若滤渣中的成分能被磁铁吸引,则滤渣中一定含有两种金属
C.若向滤液中加入锌片,有固体析出,则滤液中一定含有硝酸银
D.将所得滤渣洗涤、干燥后称量,质量可能与所加铁粉的质量相等
【变式4-1]将一定量的锌粉加入盛有AgNO3溶液的烧杯中,不断搅拌,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液。
向滤渣中加入足量稀盐酸,搅拌,滤渣部分溶解,有气泡产生。下列说法错误的是
A.滤渣中有Zn和AgB.金属活动性:Zn>Ag
C,滤液中含Zn(NO3)2和AgNC)3D.上述过程中只发生置换反应
【变式4-2](2024•四川广元•中考真题)向一定量CudFeCI2的混合溶液中加入一定量锌粉,充分反应后
过滤,得到滤液和滤渣。下列说法正确的是
A.若滤渣中只有一种金属,则滤液中溶质一定有三种
B.若滤渣中有两种金属,则滤液中溶质一定有两种
C.若滤液中只有一种溶质,则向滤渣中加入稀硫酸一定有气泡产生
D.若滤液中有两种溶质,则向滤渣中加入稀硫酸不可能有气泡产生
【变式4-3】向盛有AgNOs、CU(NO3)4DA1(NC>3)3混合溶液的试管中加入一定量铁粉,充分反应后过滤,
向滤渣中加入稀盐酸,有气泡产生。下列说法正确的是
A.滤渣中一定有铁、铜、银B.滤液中一定含有Fe(NC>3)2,可能含有Al(NOj
C.滤液的质量一定比原溶液的质量大D.滤液有可能呈蓝色
A题型05工业炼铁
♦:♦知识积累
I.原理:在高温下,利用焦炭与氧气反应生成的还原剂(CO)将铁从铁矿石里还原出来。
化学方程式:___________________
2.原料:和热空气。常见的铁矿石:赤铁矿(主要成分是)o
(1)焦炭的作用:①;②
(2)石灰石的作用:将矿石中的二氧化硅变为炉渣。
3.设备:
【典例5】高炉炼铁所需的原料有铁矿石、焦炭、石灰石、空气等,其过程可用下图简要表示:
已知气体①、气体②和固体③均属于氧化物。
空'铁矿石
I焦炭於2。3、SiO)»仔■.年
焦於T反%IHI__-j2厂同炉―
气体Q|反应n广体应I反jvi铁水
石灰石一»反应v|—
-----------炉渣出铁0-
固体③
图1图2
⑴如图1中反应III,铁矿石还原成铁的化学方程式为:反应II是反应(填"放热"或"吸
热”)。
⑵通过炼铁高炉底部不同高度的出口,分离铁水与炉渣(如图2)的原因是:因为炉渣具有的性
质(写一条即可)。
⑶焦炭的作用除了提供热量外,另一作用是;石灰石在炼铁中的作用是o
⑷高炉气体中含有多种成分,其中含量最高(占55%〜60%)的是(填化学式),还含有一种可
燃性气体(占25%〜30%)(填化学式)。
【变式57]炼铁的主要原料是赤铁矿(主要成分是FezQ)、焦炭、空气、石灰石,转化过程如图:
焦炭空弁温二氧化碳|焦需温一氧化碳|赤铁婆/高温,生铁
------①----------②----------③------
⑴赤铁矿石在进入高炉前要粉碎,其目的是O
(2)③中发生反应的化学方程式是,高炉炼铁时出铁口比出渣口(选填"高"或"低")。
⑶世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于其年产量的20%~40%,请你写出一种防止铁制品锈蚀
的方法:o
⑷转化过程①②的基本反应类型均为o
【变式5-2](2023•湖南株洲•中考真题)生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金。我国粗钢产量自1996年开
始已经连续27年位居全球第一。
⑴含碳量比较:生铁(填"大于"或"小于")钢。
⑵炼钢的基础是炼铁。工业上炼铁是把铁矿石(如赤铁矿FezS、磁铁矿Fe3()4等)、焦炭和石灰石一起加
入锅炉,在高温下,利用炉内反应生成的CO把铁从铁矿石里还原出来。请写出在高温下CO还原Fex8的
化学方程式:。
【变式5-3】《天工开物》记载的“生铁、熟铁连续生成工艺”,处于当时世界领先地位,是现代冶金工艺的
雏形。其流程图如图所示。下列说法不正确的是
空气氧气
木炭黑色湿泥
A.熔炼过程中氧化铁被一氧化碳夺去氧
B.选择足量的硫酸可证明生铁是混合物
C.生铁中通入氧气的主要目的是将铁氧化
D.因表面有油隔绝空气,所以切肉的钢刀不易生锈
A题型06金属冶炼的相关计算(含杂质的计算)
3如夜祺累
1.在实际生产时,炼铁用的原料和产品都含有杂质,计算用料和产量时需考虑杂质。
2.计算式:
(1)纯度=_______________________________
(2)纯物质的质量=__________________
Fe2O3的质量=赤铁矿石的质量X赤铁矿石中Fe2O3的质量分数;
Fe的质量=生铁的质量X生铁中Fe的质量分数
Fe的质量=生铁的质量义(1-生铁中杂质的质量分数)
(3)不纯物质的质量=
赤铁矿石的质量=Fe2O3的质量+赤铁矿石中Fe2O3的质量分数;
生铁的质量=Fe的质量+生铁中铁的质量分数
生铁的质量=Fe的质量+(1-生铁中杂质的质量分数)
【典例6】(2024・江苏盐城•中考真题)2024年5月17日,中国一汽盐城分公司首款新能源汽车“奔腾小马"
投产下线,顺利实现新能源汽车转型升级。生产汽车还需要使用大量的金属铁。若用iooot含氧化铁
(Fe2Q)80%的赤铁矿石,理论上可以炼出纯铁的质量为(写出计算过程)。
【变式67](2023・四川绵阳•中考真题)工业上用1200t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可以炼出含铁
96%的生铁的质量是
A.700tB.778tC.672tD.645t
【变式6-2](2023•四川眉山,中考真题)磁铁矿石(主要成分为FesOj是常用的炼铁原料,工业上可通过如
高温
下反应:Fe3O4+4CO-3Fe+4CO2将其中的Fe3O4转化为Fe.
(l)Fe3C)4中铁、氧的微观粒子数目之比为0
(2)假设炼铁过程中铁没有损耗,用含348吨Fe3O4的磁铁矿石理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少
(写出计算过程)?
【变式6-3](2023•四川凉山•统考中考真题)2022年12月,西昌至成都的城际动车组列车正式运行。高
铁钢轨的制造需要大量铁矿石炼铁。现有含Fe2O3为80%的磁铁矿石29003求理论上可炼制纯铁的质量为
多少?
高温
(提示:化学方程式为Fe2O3+3CO-2Fe+3CO2)
A题型07金属资源的保护
砺砺羡
1.防止铁制品生锈的措施:
(1)保持铁制品表面的
(2)表面涂:如涂油、烧制搪瓷、刷漆、镀耐腐蚀的金属、烤蓝等
(3)改变内部结构:制成0
2.保护金属资源
(1)途径:①②③合理开采矿物⑷寻找金属的代用品
(2)意义:节约金属资源,减少环境污染
【典例7】(2024•江苏扬州•二模)下列有关铁的锈蚀与保护措施的说法正确的是
A.Fe在潮湿的空气中易生锈生成Fe3C)4
B.防止菜刀生锈的好方法是表面涂油保护
C.铁生锈产生的铁锈能阻止铁继续被锈蚀
D.同样的铁制品在潮湿多雨的地区比在干燥的地区更易锈蚀
【变式77】世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的20%~40%。下列做法不能有
效防止钢铁生锈的是
A.表面刷漆B.清洗锈迹C.制成不锈钢D.镀耐腐蚀的铭
【变式7-2】青藏高原有丰富的金属矿产资源。下列有关金属资源的利用和保护不正确的是
A.将铁制品放在潮湿的空气里
B.在钢铁表面涂油、刷漆都能防止生锈
C.废旧金属回收利用可以节约金属资源
D.有计划、合理地开采矿物是保护金属资源的有效途径
【变式7-3】钢铁是使用最多的金属材料。
⑴汽车外壳中使用铁合金而不用纯铁,是因为铁合金比纯铁(填"软"或"硬")。工业上利用一氧化碳
将铁从赤铁矿中冶炼出来,反应的化学方程式为=
(2)喷漆可以防止汽车的钢铁外壳的锈蚀,其原理是隔绝和。回收利用报废汽车中的金属材料的
目的之一是o
A题型08金属锈蚀的探究
♦:♦知识积累
铁生锈条件的探究:
1.铁锈的主要成分:
2.铁生锈的条件是:铁与和同时接触。
3.铁生锈的条件实验探究
实验方案铁生锈条件的探究
现象分析结论
#-棉花和干0剂
植物海
试管铁钉_____铁与________同时接触一镁生锈的痴石一
煮沸后迅A
铁钉铁钉速冷却的
,蒸饵水铁钉铁与__________
试管B铁钉无明显变化铁只与水接触
同时接触发生反应
AC
试管C铁钉无明显变化铁只与氧气接触
【典例飒探究铁生锈的条件,如图二所示。
除去
气
氧
空
的
气
食
盐X
水
⑤
图二
(1)通过对比实验①③。探究铁生锈的条件与.有关。
(2)为进一步探究不同种类的溶液对铁生锈的影响,小组同学补充⑤⑥实验,利用数字化实验分别检测盛有
盐溶液和酸溶液的试管内氧气含量随时间的变化关系,如图三所示。酸溶液X可以为(填字母序号)。
A.苏打水B.食醋C.肥皂水
结合图三,分析该实验可获得的结论是o
【变式87]在探究“铁生锈的条件"实验中,某小组同学利用如图装置(装置气密性良好)进行创新实验。实
验时,先向铁粉中滴入水,观察一段时间后,发现无明显现象;然后滴入NaCI溶液,几分钟后观察到注射
器活塞向左移动。下列相关说法错误的是
A.活塞向左移动是因为铁生锈消耗氧气
B.若铁粉过量,注射器活塞最终停在约4mL处
C.此实验能推断出铁的锈蚀需要水的参与
D.对比现象可知加入氯化钠溶液能加快铁的锈蚀
【变式8-2】不锈钢保温杯在日常生活中被广泛使用,其结构如图所示
S'
最外层保护层
|।11—IWJ真空隔热层
不锈钢外层!Il—内层外镀铜层
卜不锈钢内层
不锈钢是含有两种或两种以上金属的合金。保温杯的不锈钢内层主要由铁Fe)、铭(Cr>18%)和银
(Ni>8%)等金属组成。在金属活动性顺序表中,铁、铭、镶元素均位于氢元素之前。
⑴根据已学知识预测不锈钢中含有的金属银单质可能具有的化学性质:(答出一条即可)
⑵不锈钢保温杯内层外面镀铜,目的是通过反射热辐射以提高保温杯的保温效果。选择所镀金属时,还需
要考虑该金属的活动性。请你写出能说明铜的金属活动性比铁的弱的一个化学方程式o
(3广不锈钢是真的不生锈,还是不容易生锈?"针对这一问题,某化学兴趣小组的同
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