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金属和金属材料
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 。
【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 。
(3)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(主要成分为和)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 。
题型02金属的化学性质
知识积累
1. 金属的化学性质
（1）金属+氧气→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 。
（2）金属 + 酸 → 盐 + H2↑ （条件：位于氢前的金属）
镁与稀盐酸反应：Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
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Fe2＋的溶液为 色。
（3）金属 + 盐 → 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：2Al+3CuSO4 =Al2(SO4)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H2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】锰（）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。以下对金属锰化学性质的预测，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
题型03实验验证金属的活动性顺序
知识积累
1.金属活动性顺序
K Ca Na Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au
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 。
（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 。
（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AgNO3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：
(1)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 。
(3)如图是探究铜、铝、银三种金属活动性顺序的实验。

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 。
【变式3-3】（2024·甘肃临夏·中考真题）金属镍在制造钱币、不锈钢、催化剂等方面有着广泛的应用。为探究镍（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试管中镍丝表面无现象，B试管中镍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
A．Ni、Zn、Cu B．Zn、Cu、Ni C．Zn、Ni、Cu D．Cu、Ni、Zn
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(NO3)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
④Zn恰好与全部AgNO3和Cu(NO3)2反应
⑤Zn与全部AgNO3和Cu(NO3)2反应后有剩余
2．两种金属与一种盐溶液反应
以“AgNO3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
① AgNO3只与部分Zn反应
② AgNO3恰好与全部Zn反应
③ AgNO3与全部Zn、部分Cu反应
④ AgNO3恰好与全部Zn和Cu反应
⑤ AgNO3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Ag B．金属活动性：Zn>Ag
C．滤液中含Zn(NO3)2和AgNO3 D．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CuCl2、FeCl2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】向盛有和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，可能含有
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
题型05工业炼铁
知识积累
1.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 ）。
（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。
(1)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”）。
(2)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）。
(3)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 。
(4)高炉气体中含有多种成分，其中含量最高（占）的是 （填化学式），还含有一种可燃性气体（占） （填化学式）。
【变式5-1】炼铁的主要原料是赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、焦炭、空气、石灰石，转化过程如图：
(1)赤铁矿石在进入高炉前要粉碎，其目的是 。
(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”)。
(3)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： 。
(4)转化过程①②的基本反应类型均为 。
【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。
(1)含碳量比较：生铁 （填“大于”或“小于”）钢。
(2)炼钢的基础是炼铁。工业上炼铁是把铁矿石（如赤铁矿Fe2O3、磁铁矿Fe3O4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FexOy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
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
题型06金属冶炼的相关计算（含杂质的计算）
知识积累
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×赤铁矿石中Fe2O3的质量分数；
Fe的质量=生铁的质量×生铁中Fe的质量分数
Fe的质量=生铁的质量×（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1000t含氧化铁（）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6-1】（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．700t B．778t C．672t D．645t
【变式6-2】（2023·四川眉山·中考真题）磁铁矿石(主要成分为)是常用的炼铁原料，工业上可通过如下反应：将其中的Fe3O4转化为Fe．
(1)Fe3O4中铁、氧的微观粒子数目之比为 。
(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2900t，求理论上可炼制纯铁的质量为多少？
(提示：化学方程式为)
题型07金属资源的保护
知识积累
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 。
2．保护金属资源
（1）途径：① ② ③合理开采矿物④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Fe3O4
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7-1】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．镀耐腐蚀的铬
【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。
(1)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 。
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
A B C 现象 分析 结论
试管A 铁钉 铁与 同时接触 铁生锈的条件：铁与 同时接触发生反应
试管B 铁钉无明显变化 铁只与水接触
试管C 铁钉无明显变化 铁只与氧气接触
【典例8】探究铁生锈的条件，如图二所示。
(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 。
【变式8-1】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NaCl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
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）、铬（）和镍（）等金属组成。在金属活动性顺序表中，铁、铬、镍元素均位于氢元素之前。
(1)根据已学知识预测不锈钢中含有的金属镍单质可能具有的化学性质： （答出一条即可）
(2)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 。
(3)“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学选择一种不锈钢材料进行探究实验，实验方案和观察到的现象如表所示。
实验 A B C
实验方案
实验现象 放置较长时间，观察到不锈钢片表面出现铁锈 放置与实验A相同的时间，观察不到不锈钢片发生明显变化 放置与实验A相同的时间，观察不到不锈钢片发生明显变化
①实验方案C中食盐水上方的植物油的作用是： 。
②根据上述实验探究的结果，可以得到的结论是： 。
③根据上述实验，请为合理使用不锈钢器皿提一条建议： 。
【变式8-3】为完成“探究铁锈蚀条件”实践活动，某学习小组利用图示装置开展如图活动，回答下列问题。
(1)仪器a的名称 。小组同学用如图装置(气密性良好)进行实验：将二氧化锰水泥小球放入仪器a中，该实验制备氧气的化学方程式为 。
(2)完成实验并记录现象如表：
试管编号 药品 铁丝生锈情况
1 6cm铁丝+10mL水+植物油 铁丝未生锈
2 6cm铁丝+6mL水 8分50秒，铁丝锈蚀
3 6cm铁丝+2g氯化钙干燥剂 铁丝少量生锈
4 ？ 5分10秒，铁丝明显锈蚀
①对比试管1和2得出铁生锈需要的条件是 。
②试管3内铁丝少量生锈的可能原因是 。
③为得出“相同条件下，铁在氯化钠溶液中锈蚀速率更快"的结论，4号试管中的药品是 。
答案和解析
题型01 金属材料
知识积累
1．金属材料：包括纯金属和它们的合金。
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。大多数呈银白色（铜为红色，金为黄色），有良好的导热性、导电性、延展性。
3．合金的特性：合金比组成它的金属熔点低、硬度大、耐腐蚀性强。
4．常见合金：
铁的合金有生铁和钢，区别是含碳量不同。生铁含碳量0.03%~2%，钢的含碳量2%~4.3%。
【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
【答案】C
【详解】A、一般合金的硬度大于其组成中纯金属的硬度，黄铜的硬度比纯铜的大，故A不符合题意；
B、生铁是含碳量为2%~4.3%的铁合金，钢是含碳量为0.03%~2%的铁合金，生铁的含碳量比钢高，故B不符合题意；
C、合金的熔点小于其组成中纯金属的熔点，则青铜的熔点比纯铜低，故C符合题意；
D、铝合金硬度大、耐腐蚀性强，被广泛用于火箭、轮船等制造业，故D不符合题意。
故选C。
【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
【答案】B
【详解】A、青砖是用泥土烧制而成的，属于无机非金属材料，故选项错误；
B、铜钉属于金属材料，故选项正确；
C、水泥的主要成分是硅酸盐，属于无机非金属材料，故选项错误；
D、玻璃的主要成分是硅酸盐，属于无机非金属材料，故选项错误；
故选：B。
【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
【答案】A
【详解】A、用镁粉制作照明弹，是因为镁燃烧发出耀眼白光，需要通过化学变化才能表现出来，利用的是其化学性质，符合题意；
B、用活性炭除冰箱异味，是因为活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，吸附性不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意；
C、用铜制作电线电缆，是因为铜具有良好的导电性，导电性不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意；
D、用干冰进行人工降雨，是因为干冰升华吸热，能使周围温度降低，不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意。
故选A。
【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 。
(3)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(主要成分为和)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 。
【答案】(1)AB
(2)常温下，碳单质化学性质稳定
(3) 大于
【详解】（1）A、竹简用竹子做成，属于天然材料，符合题意；
B、陶瓷属于无机非金属材料，符合题意；
C、青铜属于合金，金银器皿是金属，均属于金属材料，不符合题意；
故填：AB；
（2）墨的主要成分是碳，碳在常温下化学性质稳定，有利于长期保存，故填：常温下，碳单质化学性质稳定；
（3）合金相比组成金属，硬度增大，熔点降低，黄铜硬度大于纯铜硬度，故填：大于；
灼烧过程中，黄铜中锌和铜能够与氧气反应，铜和氧气反应生成黑色的氧化铜，金灼烧不与氧气反应，故填：。
题型02金属的化学性质
知识积累
2. 金属的化学性质
（1）金属+氧气→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，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化。
③“真金不怕火炼”说明金即使在高温时不能与氧气反应。
（2）金属 + 酸 → 盐 + H2↑ （条件：位于氢前的金属）
镁与稀盐酸反应：Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
锌与稀硫酸反应：Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
铁与稀盐酸反应：Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
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＋2价。含有Fe2＋的溶液为浅绿色。
（3）金属 + 盐 → 新金属 + 新盐（条件：“前换后 ，盐可溶 ”）
铁钉与硫酸铜溶液反应：Fe+CuSO4 =Cu+FeSO4；（ 铁表面有红色固体产生，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色。）
铝丝与硫酸铜溶液反应：2Al+3CuSO4 =Al2(SO4)3 +3Cu；铝表面有红色固体产生，溶液由蓝色逐渐变为无色。
铜丝与硝酸银溶液反应：Cu+2AgNO3 =2Ag+Cu(NO3)2；铜表面有银白色固体产生，溶液由无色逐渐变为蓝色。
【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
【答案】D
【详解】A.铜常用作导线，说明铜具有良好的导电性，正确。
B.“真金不怕火炼”说明金的化学性质不活泼，高温条件下都不会与氧气反应，正确。
C.生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金，生铁含碳量2-4.3%，钢的含碳量0.03-2%，正确。
D.铝制品具有很好的抗腐蚀性，不是说明铝的金属活动性比较弱，是因为铝在常温下就能与氧气反应生成致密的氧化铝膜，选项错误。
故选：D。
【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H2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
【答案】A
【详解】A、镁、锌都能与稀盐酸反应生成氢气，根据图乙随着反应的进行，曲线①、曲线②的压强都是先增大，后小幅下降，可推测两个反应过程中都有热量放出，故选项说法正确；
B、根据图乙，曲线①、曲线②最后压强相等，说明两者产生的氢气质量相等，故选项说法不正确；
C、镁的活动性比锌强，则曲线①是镁与稀盐酸反应的压强变化曲线，故选项说法不正确；
D、最终压强相等，说明反应后生成氢气质量相等，生成氢气质量相等时，消耗镁、锌的质量比是24:65，因此镁片一定有剩余，而锌片不一定有剩余，故选项说法不正确；
故选A。
【变式2-2】锰（）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。以下对金属锰化学性质的预测，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
【答案】B
【详解】A、锰（ Mn ）的金属活动性介于锌和铁之间，铁能在氧气中燃烧，所以推测锰能在氧气中燃烧，故A合理；
B、锰（ Mn ）的金属活动性介于锌和铁之间，铁和锌都不能与氢氧化钠溶液反应，所以锰不能与氢氧化钠溶液反应，故B不合理；
C、在金属活动性顺序中，排在氢前面的金属能与稀盐酸反应，锰（ Mn ）的金属活动性介于锌和铁之间，锰也能与稀盐酸反应，故C合理；
D、在金属活动性顺序中，位置排在铜前面的金属，能与硫酸铜溶液反应，锰（ Mn ）的金属活动性介于锌和铁之间，锰能与硫酸铜溶液反应，故D合理；
故选B。
【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
【答案】B
【详解】A、铜丝不能与氢氧化钠反应，无明显现象，故错误；
B、金属活动性铜＞银，铜与硝酸银反应生成硝酸铜和银，溶液由无色变为蓝色，铜表面有银白色物质出现，故正确；
C、金属活动性铝＞铜，铜与硫酸铝不反应，无明显现象，故错误；
D、金属活动性铜位于氢后面，不能与稀盐酸反应，无明显现象，故错误。
故选B。
题型03实验验证金属的活动性顺序
知识积累
1.金属活动性顺序
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au
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，它的活动性就越强。
（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氢。
（3）在金属活动性顺序表里，只有位于前面的金属能把位于后面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盐溶液
（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：Fe、CuSO4溶液、Ag
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：FeSO4溶液、Cu、AgNO3溶液
【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AgNO3溶液，能得出三种金属的活动性：Zn＞Cu＞Ag
【答案】D
【详解】A、实验前需要打磨金属片，是为了除去表面的氧化膜，从而防止氧化膜阻碍反应的进行，故选项说法正确；
B、由金属活动性：锌＞氢＞铜可知，若向甲、乙试管加入稀盐酸，只有锌片表面能产生气泡，故选项说法正确；
C、若向乙试管加入ZnSO4溶液，无明显现象，说明铜不与硫酸锌溶液反应，即铜的活动性比锌弱，锌的金属活动性比铜强，故选项说法正确；
D、由金属活动性锌＞铜＞银可知，若向甲、乙试管加入AgNO3溶液，锌和铜都能与硝酸银反应置换出银，能得出金属的活动性：Zn＞Ag，Cu＞Ag，但无法比较锌和铜的金属活动性，故选项说法错误；
故选：D。
【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
【答案】C
【详解】A、铜、铝、银三种金属单质只有铝与稀硫酸反应，只能验证铝的活动性强于氢，铜、银的活动弱于氢，无法验证铜、银的活动性强弱，使用稀硫酸不能完成比较铜、铝、银的金属活动性强弱的实验目的，错误；
B、铜、铝、银三种金属单质都不能与硝酸镁溶液反应，使用硝酸镁溶液不能完成比较铜、铝、银的金属活动性强弱的实验目的，错误；
C、硝酸铜为可溶性盐，铝能与硝酸铜反应置换出铜，能验证铝的活动性强于铜，银与硝酸铜溶液不反应，能验证铜的活动性强于银，从而可以得出铝、铜、银的活动性顺序，正确；
D、铜、铝、银三种金属单质都不能与硝酸铝溶液反应，使用硝酸铝溶液不能完成比较铜、铝、银的金属活动性强弱的实验目的，错误。
故选C。
【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：
(1)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 。
(3)如图是探究铜、铝、银三种金属活动性顺序的实验。

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 。
【答案】(1)导电
(2)在常温下铝与氧气反应生成一层致密的氧化铝保护膜，阻止内部铝的进一步氧化
(3)
铝＞铜＞银
【详解】（1）铜具有导电性，经常用作导线；
（2）铝的化学性质很活泼，通常铝制品却很耐腐蚀，是因为在常温下铝与氧气反应生成一层致密的氧化铝保护膜，阻止内部铝的进一步氧化；
（3）①试管b中铜与硝酸银反应生成硝酸铜和银，该反应的化学方程式为：；
②试管a中铜不能与硝酸铝溶液反应，说明铝比铜活泼，试管b中铜与硝酸银溶液反应，说明铜比银活泼，故通过实验a、b得出三种金属活动性由强到弱的顺序是铝＞铜＞银。
【变式3-3】（2024·甘肃临夏·中考真题）金属镍在制造钱币、不锈钢、催化剂等方面有着广泛的应用。为探究镍（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试管中镍丝表面无现象，B试管中镍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
A．Ni、Zn、Cu B．Zn、Cu、Ni C．Zn、Ni、Cu D．Cu、Ni、Zn
【答案】C
【详解】根据金属活动性顺序的应用可知，排在金属活动性顺序中前面的金属可以把排在后面的金属从其盐溶液里置换出来。据图可知，A试管中镍丝表面无现象，说明镍没有置换出硫酸锌溶液中的锌，镍不如锌活泼；B试管中镍丝表面出现红色物质，说明镍置换出硫酸铜溶液中的铜，镍比铜活泼。所以三种金属活动性由强到弱的顺序是Zn、Ni、Cu。
综上所述：选择C。
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(NO3)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 Ag Zn(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3
②Zn恰好与全部AgNO3反应 Ag Zn(NO3)2、Cu(NO3)2
③Zn与全部AgNO3、部分Cu(NO3)2反应 Ag、Cu Zn(NO3)2、Cu(NO3)2
④Zn恰好与全部AgNO3和Cu(NO3)2反应 Ag、Cu Zn(NO3)2
⑤Zn与全部AgNO3和Cu(NO3)2反应后有剩余 Ag、Cu、Zn Zn(NO3)2
2．两种金属与一种盐溶液反应
以“AgNO3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
① AgNO3只与部分Zn反应 Ag、Cu 、Zn Zn(NO3)2
② AgNO3恰好与全部Zn反应 Ag、Cu Zn(NO3)2
③ AgNO3与全部Zn、部分Cu反应 Ag、Cu Zn(NO3)2、Cu(NO3)2
④ AgNO3恰好与全部Zn和Cu反应 Ag Zn(NO3)2、Cu(NO3)2
⑤ AgNO3与全部Zn和Cu反应后有剩余 Ag Zn(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3
【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
【答案】B
【详解】A、若滤液呈浅绿色，但由于不确定硝酸银是否完全反应，则滤液中一定含有硝酸锌和硝酸亚铁，可能含有硝酸银，该选项说法不正确；
B、若滤渣中的成分能被磁铁吸引，则说明铁过量，则滤渣中含有银和铁，该选项说法正确；
C、由于锌能和硝酸亚铁反应生成铁和硝酸锌，则向滤液中加入锌片，一定有固体析出，则不能说明滤液中是否含有硝酸银，该选项说法不正确；
D、由于，反应后固体质量增大，则所得滤渣的质量比所加铁粉质量大，该选项说法不正确。
故选B。
【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Ag B．金属活动性：Zn>Ag
C．滤液中含Zn(NO3)2和AgNO3 D．上述过程中只发生置换反应
【答案】C
【详解】在金属活动性顺序中，锌＞H＞银，锌能与硝酸银反应生成硝酸锌和银，锌能和酸反应，银不与酸反应。锌粉加入盛有AgNO3溶液的烧杯中，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，滤渣部分溶解，有气泡产生，说明锌过量，已经把硝酸银完全反应，滤液只有硝酸锌，滤渣是锌和银。
A、向滤渣中加入盐酸，有气泡产生，说明滤渣中一定有锌，而硝酸银完全反应，说明滤渣是锌和银，正确；
B、锌能与硝酸银反应生成硝酸锌和银，则金属活动性：Zn>Ag，正确；
C、锌过量，滤液中一定含有硝酸锌，不含有硝酸银，错误；
D、锌能与硝酸银反应生成硝酸锌和银，锌和盐酸反应产生氯化锌和氢气，都是由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物的反应是置换反应，正确；
故选：C。
【变式4-2】（2024·四川广元·中考真题）向一定量CuCl2、FeCl2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
【答案】C
【详解】金属活动性顺序为Zn>Fe>Cu，向一定量CuCl2、FeCl2的混合溶液中加入一定量锌粉，锌先与CuCl2反应生成氯化锌和铜，CuCl2反应完，若还有锌粉，锌才能与FeCl2反应生成氯化锌和铁。
A、若滤渣中只有一种金属，该金属是铜，滤液中溶质不一定有三种，也可能是锌和氯化铜恰好完全反应，此时滤液中溶质有氯化亚铁、氯化锌两种，故选项说法错误；
B、若滤渣中有两种金属，滤液中溶质不一定有两种，也可能是锌和氯化亚铁恰好完全反应，此时滤液中溶质只有氯化锌一种，故选项说法错误；
C、若滤液中只有一种溶质，滤渣中一定含有铁，此时向滤渣中加入稀硫酸，一定有气泡产生，故选项说法正确；
D、若滤液中有两种溶质，说明溶质是氯化锌、氯化亚铁，若氯化亚铁部分参加了反应，滤渣中含有铜、铁，铁能与稀硫酸反应生成氢气，则向滤渣中加入稀硫酸有气泡产生，故选项说法错误。
故选C。
【变式4-3】向盛有和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，可能含有
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
【答案】A
【详解】铁粉加入以后会先与硝酸银反应生成硝酸亚铁和银，接着才会与硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜，铁活性弱于铝，所以不会与硝酸铝反应，向滤渣中加入稀盐酸，有气泡产生，说明有氢前金属，所以铁一定过量。
A.滤渣中一定有铁(过量的)、铜和银(都是反应生成的)，正确；
B.滤液中一定含有反应生成的和未反应的，错误；
C.由方程式分析可知，，铁与硝酸银和硝酸铜反应都会使溶液质量减小，错误；
D.滤液不可能呈蓝色，因为硝酸铜已经被完全反应，错误。
故选：A。
题型05工业炼铁
知识积累
1.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：Fe2O3+3CO ( http: / / img.blog. / photo / rhf4jL3651HoryhaZ5lONw== / 2265029137591313382.jpg )2Fe+3CO2
2.原料：铁矿石、焦炭、石灰石和热空气。常见的铁矿石：赤铁矿（主要成分是Fe2O3 ）。
（1）焦炭的作用：①提供热量；②生成还原剂CO
（2）石灰石的作用：将矿石中的二氧化硅变为炉渣。
3.设备：高炉
【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。
(1)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”）。
(2)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）。
(3)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 。
(4)高炉气体中含有多种成分，其中含量最高（占）的是 （填化学式），还含有一种可燃性气体（占） （填化学式）。
【答案】(1) 吸热
(2)熔点高、密度比铁水小
(3) 生成还原剂一氧化碳 将矿石中的二氧化硅转化为炉渣
(4)
【详解】（1）图1中反应Ⅲ，铁矿石还原成铁的原理是一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为；
反应Ⅱ是二氧化碳与焦炭在高温条件下反应生成一氧化碳，该反应为吸热反应；
（2）通过炼铁高炉底部不同高度的出口，分离铁水与炉渣的原因是：炉渣具有熔点高、密度比铁水小的性质；
（3）焦炭的作用除了燃烧时提供热量外，另一作用是与二氧化碳在高温条件下反应生成还原剂一氧化碳；
石灰石在炼铁中的作用是将矿石中的二氧化硅转化为炉渣；
（4）高炉气体中含有多种成分，其中含量最高的是空气中不参与反应的氮气，其化学式为；还含有一种可燃性气体是一氧化碳，其化学式为。
【变式5-1】炼铁的主要原料是赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、焦炭、空气、石灰石，转化过程如图：
(1)赤铁矿石在进入高炉前要粉碎，其目的是 。
(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”)。
(3)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： 。
(4)转化过程①②的基本反应类型均为 。
【答案】(1)增大反应物的接触面积，加快反应速率
(2) 低
(3)刷漆（合理即可）
(4)化合反应
【详解】（1）反应物的接触面积越大，反应速率越快。赤铁矿石在进入高炉前要粉碎，其目的是：增大反应物的接触面积，加快反应速率。
（2）根据流程图，反应③是一氧化碳与赤铁矿石（主要成分是Fe2O3）在高温条件下反应生成铁单质、二氧化碳，化学方程式为：。
由于铁的密度大于渣（主要含有石灰石分解产生的CaO）的密度，所以在炉缸中铁是处于底部的。因此，高炉炼铁时出铁口要低于出渣口才能顺利地排出铁水。
（3）防止铁制品锈蚀的方法有：刷漆、涂油、制成不锈钢、搪瓷、镀锌、镀铬等。
（4）根据流程图，反应①是焦炭与氧气在高温条件下反应生成二氧化碳，反应②是二氧化碳与焦炭在高温条件下反应生成一氧化碳，这两个反应都是由两种物质反应生成一种物质，属于基本反应类型中的化合反应。
【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。
(1)含碳量比较：生铁 （填“大于”或“小于”）钢。
(2)炼钢的基础是炼铁。工业上炼铁是把铁矿石（如赤铁矿Fe2O3、磁铁矿Fe3O4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FexOy的化学方程式： 。
【答案】(1)大于
(2)FexOy+yCOxFe+yCO2
【详解】（1）生铁中的含碳量为2%～4.3%，钢中的含碳量为0.03%～2%，故生铁的含碳量大于钢。
（2）发生的反应为在高温下一氧化碳和FexOy生成二氧化碳和铁，化学方程式为：FexOy+yCOxFe+yCO2。
【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
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
【答案】C
【详解】A、CO具有还原性，在高温下和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，夺取氧化铁中的氧，生成铁，正确；
B、生铁是铁和碳的合金，铁能和硫酸反应，而碳不能，取少许熔炼后的生铁，加入足量硫酸，观察到有气泡产生，硫酸亚铁的水溶液呈浅绿色，溶液变为浅绿色，剩余的黑色物质是碳，证明生铁是混合物，正确；
C、生铁和熟铁的区别是含碳量，熟铁的含碳量更低，生铁中通入氧气的主要目的是与碳反应生成二氧化碳，从而降低含碳量，错误；
D、铁生锈的条件是同时和氧气、水接触，涂油可将铁制品和氧气、水隔离开，故不易生锈，正确。
故选：C。
题型06金属冶炼的相关计算（含杂质的计算）
知识积累
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 = 纯物质的质量÷不纯物质的质量×100%
（2）纯物质的质量=不纯物质的质量×纯度
Fe2O3的质量=赤铁矿石的质量×赤铁矿石中Fe2O3的质量分数；
Fe的质量=生铁的质量×生铁中Fe的质量分数
Fe的质量=生铁的质量×（1-生铁中杂质的质量分数）
（3）不纯物质的质量=纯物质的质量÷纯度
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1000t含氧化铁（）的赤铁矿石，理论上可以炼出纯铁的质量为 （写出计算过程）。
【答案】解：设产生铁的质量为x。
x=560t
答：可以炼出纯铁的质量为560t。
【详解】见答案。
【变式6-1】（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．700t B．778t C．672t D．645t
【答案】A
【详解】解：设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为
故选：A。
【变式6-2】（2023·四川眉山·中考真题）磁铁矿石(主要成分为)是常用的炼铁原料，工业上可通过如下反应：将其中的Fe3O4转化为Fe．
(1)Fe3O4中铁、氧的微观粒子数目之比为 。
(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)？
【答案】(1)3：4
(2)解：含348吨Fe3O4的磁铁矿石理论上可以炼出铁的质量为
=252t
折合为含铁96%的生铁的质量为：
答：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262.5吨。
【详解】（1）由四氧化三铁的分子式可知，Fe3O4中铁、氧的微观粒子数目之比为3：4。
（2）见答案。
【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2900t，求理论上可炼制纯铁的质量为多少？
(提示：化学方程式为)
【答案】方法一：
解：设理论上可炼制纯铁的质量为x。
答：理论上可炼制纯铁1680t。
方法二：
理论上可炼制纯铁的质量为
【详解】见答案。
题型07金属资源的保护
知识积累
1．防止铁制品生锈的措施：
（1）保持铁制品表面的洁净和干燥
（2）表面涂保护膜：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：制成不锈钢。
2．保护金属资源
（1）途径：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Fe3O4
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
【答案】D
【详解】A、铁锈蚀的实质是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生了化学变化，生成氧化铁即铁锈，错误；
B、表面涂油可以防止菜刀生锈，但是如果长时间不使用菜刀或者存放在潮湿环境中，即使涂有油脂，也可能会导致生锈，防止菜刀生锈的好方法是保持菜刀表面干燥并存放在干燥通风的地方，错误；
C、铁锈的结构疏松，不能阻止里层的铁继续与氧气、水反应，如果不及时除去，会加速铁的锈蚀，错误；
D、铁在潮湿的空气中容易生锈，故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，正确；
故选D。
【变式7-1】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．镀耐腐蚀的铬
【答案】B
【详解】A、在钢铁表面刷一层油漆，可以隔绝空气和水防锈，从而防止钢铁生锈，故A不符合题意；
B、清洗锈迹不能防止钢铁生锈，故B符合题意；
C、制成不锈钢可以改变铁内部的结构，能防止铁生锈，故C不符合题意；
D、在钢铁表面镀一层耐腐蚀的铬，可以防止生锈，能防止金属被腐蚀，故D不符合题意。
故选B。
【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
【答案】A
【详解】A、铁在潮湿的环境中容易生锈，不利于金属资源的利用和保护，故A符合题意；
B、在钢铁表面涂油、刷漆都能防止生锈，有利于金属资源的利用和保护，故B不符合题意；
C、废旧金属回收利用可以节约金属资源，有利于金属资源的利用和保护，故C不符合题意；
D、有计划、合理地开采矿物是保护金属资源的有效途径，有利于金属资源的利用和保护，故D不符合题意。
故选A。
【变式7-3】钢铁是使用最多的金属材料。
(1)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 。
【答案】(1) 硬
(2) 氧气 水 节约金属资源或减少对环境的污染
【详解】（1）①合金的硬度比纯金属大，则汽车外壳中使用铁合金而不用纯铁，是因为铁合金比纯铁硬，故填：硬。
②工业上利用一氧化碳和赤铁矿炼铁的原理是，一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：，故填：。
（2）在钢铁表面喷一层漆，能隔绝氧气和水，可以防止汽车的钢铁外壳的锈蚀，回收利用报废汽车中的金属材料，可以节约金属资源，还可以减少对环境的污染，故①填：氧气，②填：水，③填：节约金属资源或减少对环境的污染。
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：Fe2O3
2．铁生锈的条件是：铁与氧气和水同时接触。
3．铁生锈的条件实验探究
实验方案 铁生锈条件的探究
A B C 现象 分析 结论
试管A 铁钉生锈 铁与水、氧气同时接触 铁生锈的条件：铁与水、氧气同时接触发生反应
试管B 铁钉无明显变化 铁只与水接触
试管C 铁钉无明显变化 铁只与氧气接触
【典例8】探究铁生锈的条件，如图二所示。
(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 。
【答案】(1)氧气/O2
(2) B 铁与氧气、水接触生锈，食盐水和酸溶液加速铁生锈
【详解】（1）①中铁钉与氧气、水接触生锈，③中铁钉只与氧气接触不生锈，说明实验是探究铁生锈的条件与氧气有关。
（2）A、苏打水呈碱性，不符合题意；
B、食醋呈酸洗，符合题意；
C、肥皂水呈碱性，不符合题意。
故选B。
结合图三，试管内氧气含量随时间的变化，食盐水和酸溶液加速铁生锈。
【变式8-1】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NaCl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
【答案】C
【详解】A、铁锈蚀会消耗空气中的氧气，装置内气压减小，注射器活塞向左移动，故A说法正确；
B、铁锈蚀会消耗空气中的氧气，装置内气压减小，注射器活塞向左移动，氧气约占空气体积的五分之一，若铁粉过量，消耗氧气的体积为（20mL+10mL）×=6mL，故注射器活塞最终停在约10mL-6mL=4mL处，故B说法正确；
C、由题意可知：实验开始滴加氯化钠溶液前，无明显现象，说明反应缓慢，滴加氯化钠溶液后，发现注射器活塞向左移动，说明反应速率加快，所以使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀，不能推断出铁的锈蚀需要水的参与，故C说法错误；
D、由题意可知：实验开始滴加氯化钠溶液前，无明显现象，说明反应缓慢，滴加氯化钠溶液后，发现注射器活塞向左移动，说明反应速率加快，所以使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀，故D说法正确；
故选：C。
【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
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）、铬（）和镍（）等金属组成。在金属活动性顺序表中，铁、铬、镍元素均位于氢元素之前。
(1)根据已学知识预测不锈钢中含有的金属镍单质可能具有的化学性质： （答出一条即可）
(2)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 。
(3)“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学选择一种不锈钢材料进行探究实验，实验方案和观察到的现象如表所示。
实验 A B C
实验方案
实验现象 放置较长时间，观察到不锈钢片表面出现铁锈 放置与实验A相同的时间，观察不到不锈钢片发生明显变化 放置与实验A相同的时间，观察不到不锈钢片发生明显变化
①实验方案C中食盐水上方的植物油的作用是： 。
②根据上述实验探究的结果，可以得到的结论是： 。
③根据上述实验，请为合理使用不锈钢器皿提一条建议： 。
【答案】(1)可以和酸反应
(2)
(3) 隔绝空气 不锈钢不容易生锈等（合理即可） 尽量不接触盐水，即使接触了也要及时清洗干净等（合理即可）
【详解】（1）在金属活动性顺序表中，铁、铬、镍元素均位于氢元素之前，位于氢前面的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸等酸中的氢，故镍单质可能具有的化学性质是可以和酸反应等；
（2）在金属活动性顺序里，位于前面的活泼金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液里置换出来，铁能与硫酸铜反应生生成硫酸亚铁和铜，该反应能说明铜的金属活动性比铁的弱，反应的化学方程式为：；
（3）铁制品生锈的条件是同时与水和空气接触：
实验A中经打磨的不锈钢片放置在食盐水中，和空气接触，放置较长时间，观察到不锈钢片表面出现铁锈；
B中经打磨的不锈钢片放置在蒸馏水中，和空气接触，放置与实验A相同的时间，观察不到不锈钢片发生明显变化；说明盐水更易使不锈钢生锈；
实验A中经打磨的不锈钢片放置在食盐水中，和空气接触，放置较长时间，观察到不锈钢片表面出现铁锈；B经打磨的不锈钢片放置在食盐水中，用植物油将金属和空气隔开，放置与实验A相同的时间，观察不到不锈钢片发生明显变化；说明不锈钢生锈需要与氧气接触；
①实验方案C中食盐水上方的植物油的作用是隔绝空气，防止铁和空气接触，与实验①形成对照实验；
②根据上述实验，经打磨的不锈钢片，在三种条件下，均放置较长时间后，表面才出现铁锈，可以得出结论是不锈钢不容易生锈；
③根据上述实验，A中经打磨的不锈钢片放置在食盐水中，和空气接触，放置较长时间，观察到不锈钢片表面出现铁锈；B中经打磨的不锈钢片放置在蒸馏水中，和空气接触，放置与实验A相同的时间，观察不到不锈钢片发生明显变化；C经打磨的不锈钢片放置在食盐水中，用植物油将金属和空气隔开，放置与实验A相同的时间，观察不到不锈钢片发生明显变化；因此，为避免生锈，合理的使用建议是尽量不接触盐水，即使接触了也要及时清洗干净等（合理即可）。
【变式8-3】为完成“探究铁锈蚀条件”实践活动，某学习小组利用图示装置开展如图活动，回答下列问题。
(1)仪器a的名称 。小组同学用如图装置(气密性良好)进行实验：将二氧化锰水泥小球放入仪器a中，该实验制备氧气的化学方程式为 。
(2)完成实验并记录现象如表：
试管编号 药品 铁丝生锈情况
1 6cm铁丝+10mL水+植物油 铁丝未生锈
2 6cm铁丝+6mL水 8分50秒，铁丝锈蚀
3 6cm铁丝+2g氯化钙干燥剂 铁丝少量生锈
4 ？ 5分10秒，铁丝明显锈蚀
①对比试管1和2得出铁生锈需要的条件是 。
②试管3内铁丝少量生锈的可能原因是 。
③为得出“相同条件下，铁在氯化钠溶液中锈蚀速率更快"的结论，4号试管中的药品是 。
【答案】(1) 锥形瓶
(2) 与氧气接触 空气中含有水蒸气（或制取的氧气较湿润） 6cm铁丝+6mL水+氯化钠溶液
【详解】（1）根据仪器特征，仪器a的名称为锥形瓶；
过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气体，该反应的化学方程式为：；
（2）①对比试管1（与氧气隔绝）和2（与氧气接触，生锈）得出铁生锈需要的条件是与氧气接触；
②试管3内铁丝少量生锈的可能原因是空气中含有水蒸气或制取的氧气较湿润；
③为得出“相同条件下，需要遵循控制变量的原则，而要得出铁在氯化钠溶液中锈蚀速率更快"的结论，需要在4号试管中添加的药品是6cm铁丝+6mL水+氯化钠溶液，与2号试管对比。故填6cm铁丝+6mL水+氯化钠溶液。
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