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课时训练(二十一)　金属
基础过关
1. (2024台州一模)有一种“魔法磁泥”,当磁铁靠近时,它就会被拉丝般地吸起,如图K21-1所示。制作“魔法磁泥”的磁化材料可以是 (　　)
图K21-1
A.铁粉 B.铜粉 C.铝粉 D.炭粉
2.(2022丽水)一般地说,金属越活泼,冶炼越困难,人类使用该金属的时间就越迟。如图K21-2为铁、铜、钠、锌四种金属的最早冶炼历史年代,则甲代表的金属是 (　　)
图K21-2
A.铁 B.铜 C.钠 D.锌
3.(2024衢州一模)为了测定金属活动性强弱,小科设计了如图K21-3所示的实验,向打磨过的金属X和金属Y上滴加不同溶液,金属X上仅①处有明显现象,金属Y上③和④处均有明显现象。据此可判断出金属X、金属Y、铁和银的活动性由强到弱的顺序为 (　　)
图K21-3
A.X>Y>Fe>Ag B.Y>Fe>X>Ag
C.Y>X>Fe>Ag D.X>Fe>Y>Ag
4.(2021湖州)工业炼铁的部分反应如图K21-4所示,则 (　　)
O2CO2COFe
图K21-4
A.X可以是木炭 B.X与CO都具有氧化性
C.③反应后的尾气可直接排放 D.Y中铁元素以游离态存在
5.(2024浙江)如图K21-5所示实验中的铁钉最容易生锈的是 (　　)
图K21-5
6.若两个烧杯装有等质量的铁和锌,与过量相同浓度的稀硫酸完全反应,产生氢气的质量与稀硫酸质量的关系如图K21-6所示。回答下列问题。
图K21-6
(1)比较图中a点时参加反应的金属质量,m铁　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)m锌。
(2)该图像能否反映出铁和锌金属活动性的强弱 请解释说明:
　。
7.(2024宁波北仑一模)小科在学习金属活动性顺序后,知道钾、钙、钠金属活动性特别强,能与水反应生成碱和氢气。他想镁紧排在钠后面,它是否也能与水反应呢 于是进行了如下探究:
在两个烧杯中,分别加入等量的冷水和镁条,分别按如图K21-7甲和乙进行操作。实验过程和现象如图所示。
图K21-7
(1)小科得出的实验结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)一段时间后,小科观察到镁条在热水中无现象,但当他想到实验室制取二氧化碳不能用稀硫酸和大理石反应时,便有了解释。他的解释是　。
(3)小科发现B试管放置在空气中一会儿后,溶液的红色会褪去,这说明溶液的碱性减弱了。于是他大胆作出了一个猜想并设计了验证方案:
猜想 验证方案
　可能是氢氧化镁的溶解度受温度的影响,温度降低,氢氧化镁的溶解度变小,从而导致溶液的碱性减弱 　实验器材: 　实验方案:
小科通过实验验证了自己的猜想是正确的。
8.(2022杭州)小金通过实验研究一氧化碳和氧化铜的反应,其操作步骤及观察到的现象如下:
图K21-8
步骤1:连接装置并检查装置气密性。
步骤2:按图K21-8甲所示向双具支试管内加入木炭粉和氧化铜,用向上排空气法使双具支试管内集满二氧化碳后塞上带有导管和瘪气球的橡皮塞。
步骤3:按图乙所示将双具支试管固定在铁架台上,并使木炭粉平铺于试管底部;用酒精喷灯加热氧化铜一段时间,未观察到明显现象。
步骤4:将酒精喷灯移至木炭粉处,加热一段时间,观察到气球明显胀大;再次将酒精喷灯移至氧化铜处,加热一段时间,观察到黑色粉末变为紫红色固体。
(1)步骤2中,可用燃着的木条检验二氧化碳是否集满,燃着的木条应　　　　　　　　　　　　　　(选填“放置在双具支试管口”或“伸入双具支试管内”)。
(2)小金设计步骤3的目的是 　。
(3)实验中能表明一氧化碳具有还原性的现象是　 。
9.(2024杭州拱墅一模)工业上常用菱锰矿(主要成分为MnCO3)冶炼金属锰。其工艺流程如图K21-9所示:
图K21-9
“酸浸”是将菱锰矿与稀硫酸混合制得硫酸锰(MnSO4)。
“电解”反应的化学方程式为2MnSO4+2H2O2Mn+2H2SO4+O2↑。
“吸收”:酸浸过程中产生的气体用氨水吸收。
(1)为了探究“酸浸”的最佳工艺条件,小乐先后进行了“矿酸比(菱锰矿与硫酸的质量比)”和“温度”对Mn2+浸出率影响的实验,其中室温下“矿酸比”对Mn2+浸出率影响的实验数据如表所示:
组别 1 2 3 4 5
矿酸比 1∶0.4 1∶0.5 1∶0.6 1∶0.7 1∶0.8
Mn2+浸出率/% 75.9 83.8 91.8 92.8 93.0
小乐选择了“矿酸比”为“1∶0.6”进行“酸浸”,其理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。简要写出“温度”对Mn2+浸出率影响实验的设计思路:　
　 。
(2)现代化工生产必须考虑节能减排,在上述生产过程①~⑤中,符合“减排”做法的是　　　　　。
10.(2024衢州一模)为了探究食盐水对铁钉锈蚀速率的影响,小科设计并完成了如图K21-10所示的家庭小实验(装置气密性良好),很快看到实验现象。
图K21-10
(1)请推测该实验一段时间后导管中红墨水的移动情况,并解释你推测的理由。
　 。
(2)小江认为小科的实验不足以说明食盐水能加快铁钉的锈蚀速率,请在小科实验的基础上完善此实验方案。
　 。
(3)小柯通过查阅资料知道:Ⅰ.与铁制品接触的溶液中自由移动离子的浓度越大,铁制品锈蚀越严重;Ⅱ.一般酸、碱、盐溶于水都会发生电离,氯化钠电离时会生成钠离子与氯离子,所以在食盐水中铁钉锈蚀得快。在下列给出的厨房常见液体中能加快铁制品锈蚀的有　　　　(填序号,可多选)。
①苏打水 ②蔗糖水 ③食醋 ④蒸馏水
走进重高
11.往硝酸铜、硝酸银和硝酸亚铁的混合溶液中缓慢连续加入质量为m的锌粉,溶液中析出固体的质量与参加反应的锌粉质量关系如图K21-11所示,下列说法中正确的是 (　　)
图K21-11
A.ab段(不含两端点)对应溶液中含有的金属离子为Zn2+、Cu2+、Fe2+
B.bc段(不含两端点)析出的金属是Fe
C.c点对应溶液中含有的金属离子为Zn2+和Cu2+
D.若bc段和cd段中析出固体质量相等,参加反应的锌粉质量分别为m1和m2,则m112.两千多年前,我们的祖先经过长期实践,摸索出一套炼铜工艺。
(1)其中碳还原氧化铜的原理可以用如图K21-12所示实验装置表示。
图K21-12
提出问题 碳燃烧时可能生成CO2,也可能生成CO,那么碳与氧化铜反应生成的气体是否也有多种可能
作出猜想 猜想①:CO;猜想②:CO2;猜想③:CO和CO2。
设计方案 实验装置如图乙。打开K,缓缓通入一段时间干燥的氮气,关闭K,点燃酒精喷灯和酒精灯,充分反应后,打开K,再通一段时间氮气,然后熄灭酒精喷灯和酒精灯,待玻璃管冷却至室温后,关闭K。
方案一:从定性观察角度判断。猜想①成立的实验现象是　 。
方案二:从定量计算角度判断。
取一定量炭粉和4 g氧化铜的混合物进行实验,并测定表格中的四个数据。
项目 反应前的质量 反应后的质量
A(玻璃管+固体) m1 m2
B+C(广口瓶+混合液) m3 m4
(2)若猜想②成立,则理论上(m4-m3)　　　　(选填“<”“=”或“>”)(m1-m2)。
(3)若猜想③成立且CuO全部转化成Cu,则参加反应的炭粉的质量m的取值范围是　　　　　　　　　。
【参考答案】
1.A　2.B
3.B　[解析]向打磨过的金属X上滴加硝酸银溶液、氯化亚铁溶液,金属X上仅①处有明显现象,说明X的金属活动性比银强,比铁弱,即Fe>X>Ag;向打磨过的金属Y上滴加硝酸银溶液、氯化亚铁溶液,金属Y上③和④处均有明显现象,说明Y的金属活动性比银、铁强,即Y>Ag、Y>Fe;可判断出金属X、金属Y、铁和银的活动性由强到弱的顺序为Y>Fe>X>Ag。
4.A　[解析]氧气和X反应生成二氧化碳,二氧化碳与X反应生成一氧化碳,木炭在氧气中充分燃烧生成二氧化碳,二氧化碳与木炭在高温下反应生成一氧化碳,X可以是木炭。X和一氧化碳均能夺取氧化物中的氧,均具有还原性。③是一氧化碳与Y反应生成铁,一氧化碳有毒,会污染环境,③反应后的尾气不能直接排放。Y是铁的化合物,可以是氧化铁,Y中铁元素以化合态存在。
5.A　[解析]A实验中的铁钉与氧气和水同时接触,发生锈蚀;B实验中的铁钉只与水接触,没有发生锈蚀;C实验中的铁钉只与氧气接触,没有发生锈蚀;D实验中的铁钉与氧气和水均未接触,没有发生锈蚀。
6.(1)小于 (2)该图反映的是氢气质量与稀硫酸质量的关系,不能反映产生氢气的速度,不能成为比较金属活动性强弱的依据
[解析](1)每56份质量的铁完全反应生成2份质量的氢气,每65份质量的锌完全反应生成2份质量的氢气,图中a点时生成氢气质量相等,则参加反应的金属质量:m铁小于m锌。
7.(1)镁条不能与冷水反应,能与热水反应
(2)镁条表面覆盖了难溶于水的氢氧化镁,导致反应终止
(3)实验器材:试管、试管夹、酒精灯(合理即可)
实验方案:将褪色后的溶液加热,如果溶液变红,说明猜想成立(合理即可)
8.(1)放置在双具支试管口
(2)证明二氧化碳不能与氧化铜发生反应
(3)黑色粉末变为紫红色固体
[解析](1)用燃着的木条检验二氧化碳是否集满时,燃着的木条应该放在双具支试管口,若木条熄灭,则证明二氧化碳已收集满。(2)步骤3中,双具支试管内装满二氧化碳,用酒精喷灯加热氧化铜一段时间,未观察到明显现象,说明二氧化碳不能与氧化铜反应,与步骤4中的现象对比,证明一氧化碳能与氧化铜发生反应。(3)步骤4中,观察到黑色粉末变为紫红色固体,说明一氧化碳与氧化铜反应生成了铜,证明一氧化碳具有还原性。
9.(1)Mn2+浸出率较高,相较于4、5两组能节省稀硫酸用量　在“矿酸比”为1∶0.6的条件下分别设置20 ℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃五组不同温度组(至少设计3组实验),比较Mn2+浸出率,确定适宜温度
(2)④⑤
[解析](2)现代化工生产必须考虑节能减排,在生产过程①~⑤中,④是回收硫酸,防止水污染且节约了资源,可节能减排;⑤是吸收生成的二氧化碳气体,综合利用为化肥,可节能减排。
10.(1)红墨水向左移动;因为铁在与氧气和水共存时会发生锈蚀,消耗瓶内氧气,导致瓶内气压减小,在外界大气压的作用下,导管中的红墨水向左移动
(2)仍采用小科的装置做对比实验,保持其他条件不变,将30 mL食盐水换成30 mL蒸馏水,重复实验操作,观察实验现象
(3)①③
[解析](3)①苏打水是碳酸钠的水溶液,碳酸钠溶液中含有自由移动的钠离子和碳酸根离子,能够促进铁生锈。②蔗糖水中不含自由移动的离子,不能促进铁生锈。③食醋中含有自由移动的醋酸根离子和氢离子,能够促进铁生锈。④蒸馏水中不含自由移动的离子,不能促进铁生锈。
11.D　[解析]往硝酸铜、硝酸银和硝酸亚铁的混合溶液中加入锌会发生置换反应,根据金属活动性顺序,这几种金属的活动性为Zn>Fe>Cu>Ag;因此,锌先和硝酸银反应,再和硝酸铜反应,最后和硝酸亚铁反应。从图上可以得知,ab段是锌和硝酸银反应,b点硝酸银反应完全,bc段是锌和硝酸铜反应,c点硝酸铜反应完全,cd段是锌和硝酸亚铁反应,d点硝酸亚铁反应完全。
12.(1)B中无明显实验现象,D处气体能被点燃
(2)=　(3)0.3 g[解析](1)若猜想①成立,说明反应只生成了一氧化碳,一氧化碳不能使澄清石灰水变浑浊,一氧化碳具有可燃性。(2)若猜想②成立,即反应生成的气体只有二氧化碳,m4-m3是吸收的二氧化碳质量,m1-m2是反应生成的二氧化碳质量,则理论上m4-m3=m1-m2。(3)设反应只生成一氧化碳时消耗炭粉的质量为x,只生成二氧化碳时消耗炭粉的质量为y。
CuO+CCu+CO↑
80 12
4 g x
=　x=0.6 g
2CuO+C2Cu+CO2↑
160 12
4 g y
=　y=0.3 g
由以上计算可知,若猜想③成立且CuO全部转化成Cu,则参加反应的炭粉的质量m的取值范围是0.3 g

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