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主题五 金属与金属矿物
金属材料金属的性质
1.真题组合。
（1）［2024贵阳11（2）①题1分］“贵州桥梁”闻名世界。桥梁建造中使用大量钢材作支架，钢是铁的合金，钢的硬度比纯铁的 （填“大”或“小”）。
（2）［2023省卷12（1）题1分］高铁电传输系统的材料主要含铜，是利用了铜良好的 性。
（3）［2024省卷12（1）①题1分］铝具有很好的抗腐蚀性，因为铝在空气中能与氧气反应形成一层致密的氧化铝薄膜，反应的化学方程式为 。
（4）［2024省卷12（2）题1分］在放有锌片的试管中加入硫酸铜溶液，观察到的现象是 。
2.（2023贵阳11题改编3分）同学们按图1所示研究金属的性质。
（1）若试管中液体为稀盐酸，反应的化学方程式为 ，该反应属于 反应（填基本反应类型）。
（2）实验中镁与稀盐酸反应的试管外壁发烫，结合图2分析，镁与稀盐酸反应产生氢气的速率随时间变化的原因： 。
3.（2024遵义16题8分）金属材料被广泛应用于生活生产中。
（1）下列物质不属于金属材料的是 。
A.钨丝 B.不锈钢 C.青铜 D.赤铁矿
（2）铜用作导线主要利用铜良好的延展性和 性。
（3）已知钠钾合金在室温下为液态，其熔点为-11 ℃，钠的熔点为97.8 ℃，钾的熔点为63.5 ℃。比较钠钾合金与钠、钾熔点的差异，可得出的合理结论是 。
（4）普通黄铜是由铜、锌两种金属制成的合金。欲验证黄铜中铜、锌的化学性质未发生改变（不考虑其他杂质），某兴趣小组进行了以下实验。
①取打磨过的20 g含锌量为32.5%的黄铜样品，加入 ，产生气泡，溶液呈无色，并测得反应后的气体质量为0.2 g和剩余的紫红色固体质量为13.5 g，由此可验证黄铜中锌的化学性质未改变；
②取黄铜样品在酒精灯上灼烧，固体表面变黑，由此验证黄铜中铜的化学性质未改变。经讨论，仅根据固体表面变黑就得出结论，证据不充分，还需补充的实验方案是 。（资料：氧化锌为白色固体，酒精的化学式为C2H6O）
（5）我国是世界上最早使用湿法炼铜的国家，其主要原理是将铁放入硫酸铜溶液中把铜置换出来，该反应的化学方程式为 。当铁与硫酸铜恰好完全反应时，反应前后溶液中除水分子外未发生改变的主要微粒是 。
金属的冶炼金属的锈蚀与防护
4.［2024省卷12（2）题2分］工业上用赤铁矿（Fe2O3）炼铁，CO与Fe2O3反应的化学方程式为 。炼铁时，加入菱锰矿可制得冶炼锰钢的材料。锰钢用作高铁的钢轨，利用了锰钢的 性质。
5.（2024贵阳11题节选4分）金属材料的使用与生产、生活和社会发展密切相关。
（1）金属冶炼。利用CO与Fe2O3的反应炼铁，反应的化学方程式为 。
（2）铁制品在潮湿的空气里容易生锈，防止铁生锈的措施有 。铁也易被酸腐蚀，写出铁与盐酸反应的化学方程式： ，该反应的基本类型是 。
【补充设问】
（3）铁因在空气中生成的铁锈较疏松而会严重锈蚀，铁锈的主要成分是Fe2O3（填化学式）。
（4）生活中的铁门常用刷油漆的方法来防锈，其防锈原理是隔绝氧气与水。
（5）工业上常用稀硫酸除铁锈，反应的现象是 ，但除铁锈时间不宜过长，否则就会产生气泡，写出产生气泡的化学方程式： ，该反应的基本反应类型是 。
金属活动性顺序的探究
6.［2024省卷12（1）②题1分］分别在放有锰片、铜片的试管中加入稀硫酸，锰片表面有气泡产生，铜片表面无明显变化。由此可知金属活动性：锰 （填“强”或“弱”）于铜。
7.［2023省卷12（2）题4分］金属材料在生产生活中应用广泛。
高铁轨道、车厢、附属设施使用大量的铁合金和铝合金。小组同学探究合金中金属的化学性质。
【实验一】在分别装有质量相等和外形相同的Cu、Fe、Al和Mg的四只烧杯中，加入相同质量溶质质量分数为7.3%的盐酸，如图1所示。
（1）证明金属活动性Fe＞Cu的实验现象是 ，反应的化学方程式为 。
（2）在丙、丁烧杯中，使用温度传感器，测得反应过程中温度的变化曲线如图2所示，据图分析可知，金属活动性Mg＞Al，其理由是 。
【实验二】把一定质量的Al放入刚反应结束的乙烧杯中，观察现象，得出结论：金属活动性Al＞Fe。
（3）分析实验一和实验二，下列说法正确的是 （填字母）。
A.由实验一、二可知，金属活动性 Mg＞Al＞Fe＞Cu
B.实验二中，反应后所得溶液中一定有 AlCl3
C.实验二充分反应后，所得溶液质量一定变小
D.实验一中，若丁中固体有剩余，则丙、丁中参加反应的盐酸的质量相等
8.［2024贵阳11（3）题3分］比较Zn、Fe、Cu的金属活动性。
（1）将一定量的硫酸铜溶液加入锌粉和铁粉的混合固体中，反应前后的粒子数量示意图如图所示，分析可知，实验中发生反应的化学方程式为 ，可得结论： 。
（2）在上述实验中继续添加一定量硫酸铜溶液，微粒种类和数量的变化情况为锌原子完全转化为 ，可得结论：金属活动性为Zn＞Fe＞Cu。
金属综合题
9.［2024省卷12（3）题3分］用某菱锰矿为原料制备高附加值新型电池材料Mn3O4的流程如图1。
图1
已知：菱锰矿中除MnCO3外，还有SiO2；MnCO3能与稀硫酸发生复分解反应，SiO2不溶于水也不与稀硫酸反应；氨水呈碱性。
（1）过滤器中得到的滤渣是 。
（2）反应器中，MnSO4溶液与O2反应可生成锰的氧化物，如MnO2、Mn2O3、Mn3O4。发生的反应之一是6MnSO4+6H2O+O2═2Mn3O4↓+6X，X的化学式是 。
（3）70 ℃时，在反应器中保持通入的O2和MnSO4溶液的质量不变，只改变MnSO4溶液的溶质质量分数，测得生成含锰元素的固体中锰元素的质量分数与MnSO4溶液的溶质质量分数之间的关系如图2。由图可知，当MnSO4溶液的溶质质量分数为5.1%时，可获得高纯度的Mn3O4，当MnSO4溶液的溶质质量分数为其他数值时，Mn3O4纯度降低，原因可能是 。
图2
1．（2024广西改编）《梦溪笔谈》中“古人以剂钢为刃，柔铁为茎干”“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”记录了古代铁器生产、使用的情形。
（1）“剂钢”指的是合金钢，钢的硬度比纯铁的 （填“大”或“小”）。每年有大量的钢铁被锈蚀，请提出一条钢铁防锈的措施 。
（2）人类对铁的利用比铜晚了1 500多年，这是因为铁的金属活动性比铜的 （填“强”或“弱”）。
（3）用废铜生产硫酸铜的过程中，涉及反应：CuO+H2SO4═CuSO4+H2O，该反应的实验现象：黑色固体逐渐溶解， 。
2.（2024达州中考）金属材料性能优良，已成为社会发展的重要物质之一。
（1）广汉三星堆遗址出土的黄金面具，是利用黄金具有良好的 性，将黄金锤成极薄的薄片贴在面具上制成的。
（2）钢铁是容易锈蚀的金属材料。实验室用稀盐酸除铁锈的化学方程式为Fe2O3+6HCl2═FeCl3+3H2O。
（3）金属与盐溶液反应可用于金属的回收和提纯。将一定量的锌粉投入到含有AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中，充分反应后过滤，得到滤渣和无色滤液。下列说法正确的是 （填字母）。
A.滤渣中一定含有Ag、Cu和Zn
B.向滤渣中加入稀盐酸，一定有气泡产生
C.向滤液中加入稀盐酸，一定没有沉淀产生
D.滤液中一定不含Cu(NO3)2，可能含有AgNO3和Zn(NO3)2
3．（2024云南中考）铜是重要的金属资源，它对于改善人类生活、促进人类文明起着重要作用。
（1）铜的认识：生活中常用铜作导线，体现了铜的延展性和 性。
（2）铜的冶炼：黄铜矿的主要成分是CuFeS2，根据其主要成分的组成元素，推断用黄铜矿炼铜过程中产生形成酸雨的空气污染物是 填化学式）。
（3）铜的加工：青铜是金属冶铸史上最早的合金，其主要成分是铜和锡。如表中的A和B分别表示铜和青铜中的一种。《吕氏春秋》记载：“金（铜）柔锡柔，合两柔则刚”，据此判断A是 。
物质 A B
硬度 2.5～3 5～6.6
注：硬度以金刚石的硬度为10作标准，1表示很软，10表示很硬。
（4）铜的锈蚀：铜在潮湿的空气中锈蚀的反应为2Cu+O2+H2O+X═Cu2(OH)2CO3，X的化学式为CO2。
（5）铜的回收：某工厂的废水经预处理后得到含FeSO4和CuSO4的溶液。为了减少污染并促进废物利用，工厂设计以下流程回收Cu和FeSO4。
步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为 ；
②溶液C中的溶质是 。主题五 金属与金属矿物
金属材料金属的性质
1.真题组合。
（1）［2024贵阳11（2）①题1分］“贵州桥梁”闻名世界。桥梁建造中使用大量钢材作支架，钢是铁的合金，钢的硬度比纯铁的大（填“大”或“小”）。
（2）［2023省卷12（1）题1分］高铁电传输系统的材料主要含铜，是利用了铜良好的导电性。
（3）［2024省卷12（1）①题1分］铝具有很好的抗腐蚀性，因为铝在空气中能与氧气反应形成一层致密的氧化铝薄膜，反应的化学方程式为4Al+3O2═2Al2O3。
（4）［2024省卷12（2）题1分］在放有锌片的试管中加入硫酸铜溶液，观察到的现象是锌片表面附着一层红色固体，溶液由蓝色变成无色。
2.（2023贵阳11题改编3分）同学们按图1所示研究金属的性质。
（1）若试管中液体为稀盐酸，反应的化学方程式为Fe+2HCl═FeCl2+H2↑，该反应属于置换反应（填基本反应类型）。
（2）实验中镁与稀盐酸反应的试管外壁发烫，结合图2分析，镁与稀盐酸反应产生氢气的速率随时间变化的原因：t2之前，因为反应放热，温度升高，反应速率加快，t2之后，因为稀盐酸浓度逐渐变小，反应速率逐渐减慢。
3.（2024遵义16题8分）金属材料被广泛应用于生活生产中。
（1）下列物质不属于金属材料的是D。
A.钨丝 B.不锈钢 C.青铜 D.赤铁矿
（2）铜用作导线主要利用铜良好的延展性和导电性。
（3）已知钠钾合金在室温下为液态，其熔点为-11 ℃，钠的熔点为97.8 ℃，钾的熔点为63.5 ℃。比较钠钾合金与钠、钾熔点的差异，可得出的合理结论是合金的熔点比其组成金属低。
（4）普通黄铜是由铜、锌两种金属制成的合金。欲验证黄铜中铜、锌的化学性质未发生改变（不考虑其他杂质），某兴趣小组进行了以下实验。
①取打磨过的20 g含锌量为32.5%的黄铜样品，加入稀盐酸（或稀硫酸），产生气泡，溶液呈无色，并测得反应后的气体质量为0.2 g和剩余的紫红色固体质量为13.5 g，由此可验证黄铜中锌的化学性质未改变；
②取黄铜样品在酒精灯上灼烧，固体表面变黑，由此验证黄铜中铜的化学性质未改变。经讨论，仅根据固体表面变黑就得出结论，证据不充分，还需补充的实验方案是取变黑的黄铜样品，放入盛有足量稀盐酸的试管中，观察现象；若黑色物质完全溶解，溶液变蓝色，说明黑色物质是氧化铜，即黄铜中铜的化学性质未改变。（资料：氧化锌为白色固体，酒精的化学式为C2H6O）
（5）我国是世界上最早使用湿法炼铜的国家，其主要原理是将铁放入硫酸铜溶液中把铜置换出来，该反应的化学方程式为Fe+CuSO4═FeSO4+Cu。当铁与硫酸铜恰好完全反应时，反应前后溶液中除水分子外未发生改变的主要微粒是硫酸根离子。
金属的冶炼金属的锈蚀与防护
4.［2024省卷12（2）题2分］工业上用赤铁矿（Fe2O3）炼铁，CO与Fe2O3反应的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。炼铁时，加入菱锰矿可制得冶炼锰钢的材料。锰钢用作高铁的钢轨，利用了锰钢的硬度大、耐腐蚀性质。
5.（2024贵阳11题节选4分）金属材料的使用与生产、生活和社会发展密切相关。
（1）金属冶炼。利用CO与Fe2O3的反应炼铁，反应的化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
（2）铁制品在潮湿的空气里容易生锈，防止铁生锈的措施有刷漆、涂油等。铁也易被酸腐蚀，写出铁与盐酸反应的化学方程式：Fe+2HCl═FeCl2+H2↑，该反应的基本类型是置换反应。
【补充设问】
（3）铁因在空气中生成的铁锈较疏松而会严重锈蚀，铁锈的主要成分是Fe2O3（填化学式）。
（4）生活中的铁门常用刷油漆的方法来防锈，其防锈原理是隔绝氧气与水。
（5）工业上常用稀硫酸除铁锈，反应的现象是铁锈溶解，溶液变为淡黄色，但除铁锈时间不宜过长，否则就会产生气泡，写出产生气泡的化学方程式：Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑，该反应的基本反应类型是置换反应。
金属活动性顺序的探究
6.［2024省卷12（1）②题1分］分别在放有锰片、铜片的试管中加入稀硫酸，锰片表面有气泡产生，铜片表面无明显变化。由此可知金属活动性：锰强（填“强”或“弱”）于铜。
7.［2023省卷12（2）题4分］金属材料在生产生活中应用广泛。
高铁轨道、车厢、附属设施使用大量的铁合金和铝合金。小组同学探究合金中金属的化学性质。
【实验一】在分别装有质量相等和外形相同的Cu、Fe、Al和Mg的四只烧杯中，加入相同质量溶质质量分数为7.3%的盐酸，如图1所示。
（1）证明金属活动性Fe＞Cu的实验现象是甲烧杯中无明显现象，乙烧杯中有气泡产生，溶液由无色变成浅绿色，反应的化学方程式为Fe+2HCl═FeCl2+H2↑。
（2）在丙、丁烧杯中，使用温度传感器，测得反应过程中温度的变化曲线如图2所示，据图分析可知，金属活动性Mg＞Al，其理由是与酸反应，镁完全反应的时间小于铝完全反应的时间，镁短时间内放出大量的热，说明反应程度更剧烈。
【实验二】把一定质量的Al放入刚反应结束的乙烧杯中，观察现象，得出结论：金属活动性Al＞Fe。
（3）分析实验一和实验二，下列说法正确的是ABD（填字母）。
A.由实验一、二可知，金属活动性 Mg＞Al＞Fe＞Cu
B.实验二中，反应后所得溶液中一定有 AlCl3
C.实验二充分反应后，所得溶液质量一定变小
D.实验一中，若丁中固体有剩余，则丙、丁中参加反应的盐酸的质量相等
8.［2024贵阳11（3）题3分］比较Zn、Fe、Cu的金属活动性。
（1）将一定量的硫酸铜溶液加入锌粉和铁粉的混合固体中，反应前后的粒子数量示意图如图所示，分析可知，实验中发生反应的化学方程式为Zn+CuSO4═ZnSO4+Cu，可得结论：金属活动性：Zn>Cu，Zn>Fe。
（2）在上述实验中继续添加一定量硫酸铜溶液，微粒种类和数量的变化情况为锌原子完全转化为锌离子后，铁原子数目减少，生成亚铁离子，铜离子数目减少，铜原子数目增多时，可得结论：金属活动性为Zn＞Fe＞Cu。
金属综合题
9.［2024省卷12（3）题3分］用某菱锰矿为原料制备高附加值新型电池材料Mn3O4的流程如图1。
图1
已知：菱锰矿中除MnCO3外，还有SiO2；MnCO3能与稀硫酸发生复分解反应，SiO2不溶于水也不与稀硫酸反应；氨水呈碱性。
（1）过滤器中得到的滤渣是SiO2。
（2）反应器中，MnSO4溶液与O2反应可生成锰的氧化物，如MnO2、Mn2O3、Mn3O4。发生的反应之一是6MnSO4+6H2O+O2═2Mn3O4↓+6X，X的化学式是H2SO4。
（3）70 ℃时，在反应器中保持通入的O2和MnSO4溶液的质量不变，只改变MnSO4溶液的溶质质量分数，测得生成含锰元素的固体中锰元素的质量分数与MnSO4溶液的溶质质量分数之间的关系如图2。由图可知，当MnSO4溶液的溶质质量分数为5.1%时，可获得高纯度的Mn3O4，当MnSO4溶液的溶质质量分数为其他数值时，Mn3O4纯度降低，原因可能是MnSO4溶液的溶质质量分数不同，生成不同的锰的氧化物。
图2
1．（2024广西改编）《梦溪笔谈》中“古人以剂钢为刃，柔铁为茎干”“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”记录了古代铁器生产、使用的情形。
（1）“剂钢”指的是合金钢，钢的硬度比纯铁的大（填“大”或“小”）。每年有大量的钢铁被锈蚀，请提出一条钢铁防锈的措施喷漆（合理即可）。
（2）人类对铁的利用比铜晚了1 500多年，这是因为铁的金属活动性比铜的强（填“强”或“弱”）。
（3）用废铜生产硫酸铜的过程中，涉及反应：CuO+H2SO4═CuSO4+H2O，该反应的实验现象：黑色固体逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色。
2.（2024达州中考）金属材料性能优良，已成为社会发展的重要物质之一。
（1）广汉三星堆遗址出土的黄金面具，是利用黄金具有良好的延展性，将黄金锤成极薄的薄片贴在面具上制成的。
（2）钢铁是容易锈蚀的金属材料。实验室用稀盐酸除铁锈的化学方程式为Fe2O3+6HCl2═FeCl3+3H2O。
（3）金属与盐溶液反应可用于金属的回收和提纯。将一定量的锌粉投入到含有AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中，充分反应后过滤，得到滤渣和无色滤液。下列说法正确的是C（填字母）。
A.滤渣中一定含有Ag、Cu和Zn
B.向滤渣中加入稀盐酸，一定有气泡产生
C.向滤液中加入稀盐酸，一定没有沉淀产生
D.滤液中一定不含Cu(NO3)2，可能含有AgNO3和Zn(NO3)2
3．（2024云南中考）铜是重要的金属资源，它对于改善人类生活、促进人类文明起着重要作用。
（1）铜的认识：生活中常用铜作导线，体现了铜的延展性和导电性。
（2）铜的冶炼：黄铜矿的主要成分是CuFeS2，根据其主要成分的组成元素，推断用黄铜矿炼铜过程中产生形成酸雨的空气污染物是SO2（填化学式）。
（3）铜的加工：青铜是金属冶铸史上最早的合金，其主要成分是铜和锡。如表中的A和B分别表示铜和青铜中的一种。《吕氏春秋》记载：“金（铜）柔锡柔，合两柔则刚”，据此判断A是铜。
物质 A B
硬度 2.5～3 5～6.6
注：硬度以金刚石的硬度为10作标准，1表示很软，10表示很硬。
（4）铜的锈蚀：铜在潮湿的空气中锈蚀的反应为2Cu+O2+H2O+X═Cu2(OH)2CO3，X的化学式为CO2。
（5）铜的回收：某工厂的废水经预处理后得到含FeSO4和CuSO4的溶液。为了减少污染并促进废物利用，工厂设计以下流程回收Cu和FeSO4。
步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为Fe+CuSO4═FeSO4+Cu；
②溶液C中的溶质是硫酸亚铁、硫酸。

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