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密度最大的金属;
⑨锂:
密度最小的金属。
4、合金:
由一种金属跟其他一种或几种金属(或金属与非金属)一起熔合
而成的具有金属特性的物质。
*一般说来,合金的熔点比各成分低,硬度比各成分大,抗腐蚀性能更好。
不过,实际应用中还应考虑金属材料的价格、资源、是否美观、使用是否便利,以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。
合金
铁的合金
铜合金
焊锡
钛和钛合金
形状记忆金属
生铁
钢
黄铜
青铜:
成分
含碳量
2%~4.3%
0.03%~2%
铜锌
铜锡
铅锡
见注释
钛镍合金
备注
不锈钢:
含铬、镍的钢具有抗腐蚀性能
紫铜为纯铜
熔点低
注:
钛和钛合金:
被认为是21世纪的重要金属材料,钛合金与人体有很
好的“相容性”,因此可用来制造人造骨等。
优点
(1)熔点高、密度小
(2)可塑性好、易于加工、机械性能(3)抗腐蚀性能好
二、金属的化学性质
1、常见金属活动性顺序:
KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu
金属活动性由强逐渐减弱
在金属活动性顺序里:
①金属的位置越靠前,它的活动性就越强;
②位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢(不可用浓硫酸、硝酸);
③位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。
(除K、Ca、Na)
2、大多数金属可与氧气的反应
3、金属+酸→盐+H2↑
4、金属+盐→另一金属+另一盐(条件:
“前换后,盐可溶”)
Fe+CuSO4==Cu+FeSO4(“湿法冶金”原理)
四、金属资源的保护和利用
1、铁的冶炼
(1)工业炼铁的基本知识:
炼铁的原料是铁矿石[常见的铁矿石有磁铁矿(主要成分是Fe3O4)和赤铁矿(主要成分是Fe2O3)]、焦炭、石灰石和空气,主要设备是高炉。
炼铁的基本原理是:
在高温条件下,利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。
3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2
(2)一氧化碳还原氧化铁的实验:
a、装置图:
见右图。
b、实验主要现象:
红色粉末变为黑色时,澄清的石灰水变浑浊,尾气点燃产生淡蓝色火焰。
c、实验注意事项:
①先通入一氧化碳气体,排尽装置内的空气,防止一氧化碳与空气混合加热后,发生爆炸;
②实验完毕后要继续通入一氧化碳气体,直到玻璃管冷却,防止高温下的铁与空气接触,被氧化为氧化铁。
同时,实验过程中还可防止澄清石灰水被倒吸;
③尾气中含有一氧化碳,一氧化碳有毒,所以尾气要收集或点燃,直接排放会污染空气;
④若实验中没有酒精喷灯,也可用酒精灯代替,不过要在火焰上加一个金属网罩,使火力更加集中,提高温度。
2、铁的锈蚀
(1)铁生锈的条件是:
铁与O2、水接触(铁锈的主要成分:
Fe2O3·
XH2O)
(铜生铜绿的条件:
铜与O2、水、CO2接触。
铜绿的化学式:
Cu2(OH)2CO3)
(2)防止铁制品生锈的措施:
①保持铁制品表面的清洁、干燥
②表面涂保护膜:
如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等
③制成不锈钢
(3)铁锈很疏松,不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应,因此铁制品可以全部被锈蚀。
因而铁锈应及时除去。
(4)而铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝进一步氧化,因此,铝具有很好的抗腐蚀性能。
3、金属资源的保护和利用:
①防止金属腐蚀;
②回收利用废旧金属;
③合理开采矿物;
④寻找金属的代用。
试题
1下列家庭小实验中,铁钉被腐蚀速度最慢的是()
2为了验证铁、铜两种金属的活动性差异,如右图所示取2支试管分别进行有关实验,若要观察到现象的显著差异,所用液体合理的是()
A.蒸馏水B.稀盐酸
C.酒精水溶液D.硫酸钠溶液
3把A、B、C三种金属片分别加入稀硫酸中,A、B表面有气泡产生,C无变化;
把A加入B的硫酸盐溶液中,A表面析出B。
则这三种金属的活动性顺序为()
A.B>A>CB.A>B>CC.C>B>AD.A>C>B
4有甲、乙、丙三种金属,如果将甲、乙、丙分别投入到CuSO4溶液中,一段时间后,甲、丙表面出现红色物质,乙没有明显现象;
再将大小相同的甲、丙分别放到相同的盐酸中,甲、丙均产生气泡,但甲产生气泡的速度明显快于丙,则甲、乙、丙三种金属的活动性顺序是()
A.甲>
丙>
乙B.丙>
乙>
甲 C.甲>
丙 D.丙>
甲>
乙
5用实验比较铜、锌、银的金属活动性,最好的方法是选用下列试剂中的()
A.ZnSO4溶液B.NaOH溶液C.稀硫酸D.CuSO4溶液
6某化学兴趣小组为验证Ag、Fe、Cu三种金属的活动性顺序,设计了如下图所示的实验操作。
其中可以达到实验目的的组合是()
A.①③B.②④C.④⑤D.②③
7某不纯的铁5.6g与足量的稀硫酸充分反应,生成0.21g氢气,则铁中混有的金属可能是()
A、ZnB、CuC、MgD、Ag
8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ZnB、Mg与CuC、Na与AlD、Al与Fe
9将金属X置于氯化铝溶液中,Y表面无固体析出;
而将其置于硝酸银溶液中,会发生反应:
X+2AgNO3===X(NO3)2+2Ag。
由此可判断X、Al、Ag的金属活动性顺序为()
A.Al﹥Ag﹥XB.Ag﹥X﹥AlC.Al﹥X﹥AgD.X﹥Al﹥Ag
10某金属加工厂生产过程中的废液含有少量的硝酸银和硝酸铜,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,则下列有关说法中正确的是()
A.滤出的固体中一定含有银,可能含有铜
B.滤出的固体中一定含有银和铜,一定不含有铁
C.滤液中一定含有硝酸亚铁,一定没有硝酸银
D.滤液中一定含有有硝酸亚铁,可能含有硝酸银和硝酸铜
11小明为探究金属与盐的反应,将一定质量的某种金属M的粉末放入AgNO3与Cu(NO3)2的混合溶液中,充分反应后发现,溶液呈现无色,溶液底部有少量固体粉末;
过滤后在滤渣和滤液中分别加入适量稀盐酸,滤渣中有无色气体产生,滤液中无沉淀产生。
结合实际现象判断,小明得出的以下结论错误的是( )
A.滤液中一定没有银离子B.滤渣中一定含有金属单质MC.滤渣中一定含有单质铜D.加入的金属M可能是单质铁
12现有等质量的X、Y两种金属,分别放入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右图所示(已知X、Y在生成物中化合价均为+2价)。
则下列说法中不正确的是()
A.生成氢气的质量:
X﹥Y
B.相对原子质量:
C.金属活动性:
Y﹥X
D.消耗硫酸的质量:
13把等质量的X、Y、Z、M四种金属分别加入到同体积、同浓度的足量稀盐酸中。
再把X加入到Z(NO3)2溶液中,M加入到YNO3溶液中。
反应关系如图2所示。
据此判断四种金属的活动性顺序为()
A.Z>X>M>YB.X>Z>M>YC.X>Z>Y>MD.Y>M>Z>X
14随着人们生活水平的不断提高,汽车已走进千家万户。
制造汽车要用到含铜、铁、铝等成分的多种金属材料。
(1)在汽车电路中,经常用铜作导线,这是利用了铜的性。
(2)车体多用钢材制造。
其表面喷漆不仅美观,而且可有效防止与接触而生锈。
(3)工业上用CO还原赤铁矿冶炼金属铁的化学方程式为。
(4)在实验室中探究铝、铜的金属活动性顺序,除铝、铜外,还需要用到的试剂是。
(填一种即可)
15(5分)取铜、锌混合粉末,在空气中充分灼烧后,加入稀硫酸至固体恰好溶解,再加入一定量的铁粉,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液。
(1)滤渣中一定有;
滤液中溶质一定有。
(2)设计实验方案,探究滤渣成分和与滤渣成分对应的滤液中溶质成分,写出实验操作、预期现象及结论。
16学习了金属的化学性质后,某兴趣小组进行了如下实验:
将足量镁条加入到氯化铁溶液中,观察到镁条表面有气泡产生,一段时间后,有黑色固体粉末生成。
【提出问题】产生气体是什么物质?
【作出猜想】猜想一:
可能是氯气;
猜想二:
可能是氢气;
猜想三:
可能是二氧化碳。
【交流讨论】大家思考后,一致认为猜想三不合理,其理由是____________________________。
【实验与结论】
实验步骤
现象
结论
①先用试管收集该气体,再将带火星
的木条伸入试管
__________________________________
猜想一不成立
②用尖嘴导管将气体导出并引燃,同
时在上方放一块干冷的玻璃片
该气体能燃烧,且玻璃片上有______出现
猜想二成立
【继续探究】用pH试纸测得氯化铁溶液pH约为2,说明氯化铁溶液中含有较多的________离子。
17A、B、C、D为金属活动顺序表中常见的四种金属。
已知:
①A+BSO4=ASO4+B②C+H2SO4=CSO4+H2↑③B+2DNO3=B(NO3)2+2D请完成以下填空:
(1)金属C在金属活动顺序表中排在氢(填“前面”或“后面”)。
(2)根据上述反应能判断出其中三种金属的活动性,其金属活动性由强到弱的顺序是____(用字母填写)。
(3)若A、B、C、D分别为锌、铁、铜、银中的一种,金属C与H2SO4反应后所得溶液呈浅绿色,则金属A为,反应③的化学方程式为。
18向铁粉和氧化铜的混合物中加入一定量的稀硫酸,微热,充分反应后过滤,向滤液中插入铁片,有气泡产生,则滤渣中一定含有;
氧化铜与稀硫酸反应的化学反应方程式为。
实验室用浓硫酸配制一定量的稀硫酸,正确操作是将,并不断搅拌。
19早在春秋战国时期,我国就开始生产和使用铁器.工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应.某化学兴趣小组利用下图装置进行实验探究,请按要求填空:
ABC
(1)A中观察到的现象是。
写出CO还原Fe2O3的化学方程式 ;
(2)实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是 ;
(3)右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是。
20.2013年中央电视台举办的“3.15”晚会,曝出某品牌金饰品掺假的事件,引起同学们的好奇。
某化学兴趣小组在老师的帮助下,对几种常见金属饰品所含的金属进行了相关的探究活动。
【提出问题】
(1)怎样鉴别真假黄金?
(2)怎样确定钯的金属活动性?
【查阅资料】
(1)假黄金通常是黄铜(Cu-Zn合金);
(2)钯(Pd)呈银白色,有金属光泽,可用作饰品。
【实验药品】
钯、铂(Pt)、稀盐酸、硝酸银溶液和氯化钯(PdCl2)溶液
【实验探究】
(1)鉴别黄金样品的真假
取黄金样品于试管中,滴加稀盐酸后,观察到黄金样品表面有气泡产生,该气体是 ,说明此样品为 .(选填“真”或“假”)黄金。
(2)探究钯的金属活动性
依据生活经验,同学们猜想钯的活动性可能与银和铂相近,于是他们利用上述药品进行如下实验:
实验现象
实验结论
把钯浸入硝酸银溶液中
.
钯的活动性比银弱
把铂浸入氯化钯溶液中
无明显现象
钯的活动性比铂 .
初步得出结论:
钯、银、铂的金属活动性由强到弱的顺序为 。
【废液处理】
(1)转化成沉淀。
小组同学将所有液体倒入废液缸中,出现白色沉淀。
写出产生该现象的化学方程式 .(写出一个即可);
(2)通过科学合理的方法进一步回收金属钯。
21某研究性学习小组的同学用电解水的方法测定水的组成后,提出问题:
“测定水的组成还有其他的方法吗?
”经过讨论后,得到了肯定的答案,邀请你一起对此展开探究。
[设计方案]甲同学利用氢气还原氧化铜的原理和下图装置及药品进行实验(操作规范)。
装置A中发生反应的化学方程式为,洗气瓶B中浓硫酸的作用为
[实验探究]当玻璃管中固体由黑色转变为红色时,实验测得:
①装置C的玻璃管和其中固体的总质量在反应后减少了1.6g;
②装置D的干燥管和其中物质的总质量在反应后增加了1.82g,用此数据算得水中H、O元素的质量比为,而由水的化学式算得H、O元素的质量比为。
[分析交流]针对上述结果与理论值有偏差,乙同学认为:
该装置存在缺陷,此观点得到了大家的认同,你对此改进的方法是(假设生成的水完全被D中碱石灰吸收,装置内空气中的水蒸气、CO2忽略不计)。
小组同学用改进后的装置重新实验得到了正确结果。
[意外发现]丙同学不小心将反应后的少量红色固体a洒落到多量稀硫酸中了,发现除了有红色固体b以外,溶液的颜色由无色变为蓝色。
[提出问题]铜与稀硫酸是不反应的,这里溶液的颜色为什么会变蓝呢?
[查阅资料]①CuO被还原的过程中会有Cu2O生成,Cu2O也能被还原在Cu;
②Cu2O固体是红色的,它一稀硫酸的反应为:
Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O.
[得出结论]红色固体a中含有Cu2O。
[分析交流]红色固体a中含有Cu2O是否会影响水组成的测定结果(填“影响”或“不影响”)。
[提出猜想]针对红色固体a的成分,小组同学提出猜想①是:
Cu2O和Cu;
猜想②是:
。
[拓展探究]丁同学利用改进后的装置及药品重新实验,通过测量反应前后固体质量的方法去确定哪种猜想成立,他已称得:
①玻璃管的质量;
②反应前红色固体a和玻璃管的总质量,完全反应后,你认为他还需要称量的质量。
[教师点拨]称取一定质量的红色固体a与足量的稀硫酸充分反应后,经过滤、洗涤、干燥后再称量红色固体b的质量,也可以确定哪种猜想成立。
[定量分析]小组同学再次实验,他们开始称取质量为3.6g的红色固体a,与足量的稀硫酸完全反应后得到红色固体b为2g。
假如3.6g红色固体a都是Cu2O,请你计算出生成铜的质量(利用Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O.进行计算,写出计算过程);
然后,通过与实际得到的固体2g进行比较,判断猜想成立(填①或②)。
22将炉甘石(ZnCO3)、赤铜(Cu2O)和木炭粉混合后加热到约800℃,得到一种锌和铜的合金——黄铜,外观似黄金但质地坚硬。
(提示:
ZnCO3ZnO+CO2↑)
(1)黄铜是金属材料吗?
___________(填“是”或“不是”)。
(2)写出其中赤铜和木炭粉反应的化学方程式_____________________________________。
(3)若原料中含25吨ZnCO3,充分反应后,理论上所得黄铜中锌的质量为_________吨。
23小聪同学家新换了水龙头,从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬。
好奇的小聪想探
究铬(Cr)与常见金属铁、铜的活动性强弱,邀请你一同参加。
【知识回放】
金属活动性顺序:
KCaNaMgAlZnSnPb(H)HgAgPtAu,请你在横线上填写对应金属的元素符号。
【作出猜想】
猜想1.Cr>
Fe>
Cu;
猜想2.Fe>
Cu>
Cr;
猜想3.你的猜想是。
(1)铬是银白色有光泽的金属,在空气中其表面能生成抗腐蚀的致密的氧化膜。
(2)铬能与稀硫酸反应,生成蓝色的硫酸亚铬(CrSO4)溶液。
【设计与实验】
小聪同学取大小相等的三种金属片,用砂纸打磨光亮;
再取三支试管,分别放入等量的同种稀硫酸。
实验
试管1
试管2
试管3
操作
铁片表面产生气泡较慢,溶液变为浅绿色
铬片表面产生气泡较快,溶液变成为蓝色
【结论与解释】
(1)小聪得到的结论是猜想正确。
(2)实验前用砂纸打磨金属片的目的是。
【知识运用】
将铬片投入FeSO4溶液中,反应(填“能”或“不能”)进行。
若能进行,请你写出反应的化学方程式。
24我市某化工厂排放的废液中含有硫酸铜和硫酸亚铁。
某化学兴趣小组的同学取了适量的上述废液样品,将一定量锌粉加入样品中,充分反应后过滤,得到滤液A和固体B。
请回答下列有关问题:
(1)关于滤液A所含溶质的猜想中,不合理的是(填写序号)。
①猜想一:
只有硫酸锌②猜想二:
硫酸锌、硫酸亚铁
③猜想三:
硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸铜④猜想四:
硫酸锌、硫酸铜
(2)设计简单实验,确定“猜想二”对应的固体B的成分:
(3)反应后析出金属的质量(选填“一定”或“不一定”)比参加反应的金属质量小。
25“五一”假期,小兵对“锌与硫酸反应快慢的影响因素”进行了探究。
【提出问题】锌与硫酸反应的快慢受哪些因素的影响呢?
【猜想与假设】a.可能与硫酸的质量分数有关;
b.可能与锌的形状有关。
【设计并实验】小兵用不同质量分数的硫酸和不同形状的锌进行如下实验。
实验编号
硫酸的质量分数(均取20mL)
锌的形状(均取1g)
氢气的体积(mL)(均收集3分钟)
①
20%
锌粒
31.7
②
锌片
50.9
③
61.7
④
30%
79.9
(1)写出稀硫酸与锌反应的化学方程式___________________________________________。
(2)小兵用右图装置收集并测量氢气的体积,其中量筒的作用是_______________________,氢气应从________(填e或f或g)管通入。
【收集证据】
(3)要比较不同质量分数的硫酸对反应快慢的影响,应选择的实验编号是____________。
【得出结论】
(4)结论是________________________________
____________________________________________________________________________。
【评价与反思】
(注意:
若答对(5)(6)两小题奖励4分,化学试卷总分不超过60分)
(5)下表是小兵第①组实验的详细数据。
时段(均为1分钟)
第1分钟
第2分钟
第3分钟
第4分钟
第5分钟
第6分钟
H2的体积
3.1mL
16.7mL
11.9mL
9.6mL
7.6mL
6.0mL
请描述锌与硫酸反应的快慢的变化并解释原因______________________________________
_____________________________________________________________________________。
(6)锌与硫酸反应的快慢可能还受哪些因素影响?
设计实验验证。
___________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
26化学材料的发展和应用,推动了社会的进步。
铁、铜、铝、棉花、聚乙烯塑料等都是人们生活和生产中常见的材料。
(1)上述材料中,属于天然有机高分子的是;
(2)铝表面易形成一层致密的保护膜,其成分是;
(3)为了防止水龙头生锈,其表面常镀一层铬,其防锈的原理是:
。
27(7分)以黄铁矿为原料(主要成分是FeS2)为原料,生产硫酸的简要流程图如下:
(1)写出流程图中一种氧化物的名称___________。
(2)将黄铁矿粉碎,目的是_______________________________________________。
(3)流程中SO2转化为SO3的化学方程式为_________________________________。
(4)实验室稀释浓硫酸应注意什么?
____________________________________________________________________________________________________________________________。
(5)炉渣(Fe2O3)在工业上可用来_____________________________________________。
28用金属铁制备自来水的新型消毒、净水剂K2FeO4的流程如下:
请回答下列问题:
⑴固体B的成分是(用符号表示);
⑵操作I的名称是;
操作I所需要的仪器和用品:
铁架台、玻璃仪器、试剂、(填一种实验物品名称)。
⑶反应①、②、③中没有涉及到的化学反应类型是(填字母代号)
A.化合反应 B.分解反应 C.置换反应 D.复分解反应
⑷请书写下列反应的化学方程式:
反应②;
反应③。
29银、铁、铜是日常生活中经常接触到的三种金属。
对Ag、Fe、Cu三种金属活动性顺序的探究,下列所选试剂组不可行的是。
①Fe、Ag、CuSO4溶液②Cu、Ag、FeSO4溶液③Cu、FeSO4溶液、AgNO3溶液
在你认为可行的试剂组中,写出其中发生反应的化学方程式(若可行的试剂不只一组,请任选其中一组)。
30金属钛(Ti)的合金具有耐高温、耐腐蚀、强度高等性能,所以,钛合金广泛用于航空、航天工业及化学工业。
工业上冶炼金属钛的过程是以钛矿石(主要成分为钛酸亚铁,化学式为FeTiO3)、焦炭、氯气为原料,在高温条件下制取TiCl4,其反应的化学方程式为:
2FeTiO3+6C+7Cl2
2TiCl4+2X+6CO。
然后用镁与TiCl4,在高温条件下反应生成金属钛和氯化镁。
请根据以上信息回答下列问题:
(1)FeTiO3中钛元素的化合价为。
(2)在制备TiCl4的反应中,X的化学式为。
(3)镁与TiCl4反应的化学方程式为。
31人类的生产生活离不开金属材料.
(1)人们习惯上把金、银、铜、铁、锡五种金属统称为“五金”,在“五金”顺序中把金属 的位置移到最后,正好符合由弱到强的 顺序.
(2)铝、铁、铜是我们生产生活中使用比较广泛的金属.如图1所示用品中,利用金属导热性的是 ,延展性的是 (填字母序号).
(3)铜也容易生锈,铜锈的主要成分是
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