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第八单元　金属和金属材料
必备知识夯基础
考 点 一
金属材料
导电性
银白
红
黑
液体
低
大
好
生铁
钢
考 点 二
金属的化学性质
1.金属与氧气的反应
(1)规律:金属+氧气→金属氧化物。
(2)活泼金属常温下能与O2反应,活动性次之的金属与O2反应则需点燃、加热或高温等条件,不活泼的金属在高温下也不与O2反应。
(3)常见金属与氧气的反应。
金属 反应条件 反应现象 化学方程式
镁 在空气中点燃 发出耀眼白光,放出大量的热,生成白色固体 　　　 　 　 　
铝 常温下在空气中缓慢反应(或在氧气中点燃) 缓慢氧化,放出热量,不易察觉(或剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体) 　 　　
　　 　
铁 在氧气中点燃 剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成黑色固体 　　 　　
2Mg+O2 2MgO
4Al+3O2═2Al2O3
(或4Al+3O2 2Al2O3)
3Fe+2O2 Fe3O4
金属 反应条件 反应现象 化学方程式
铜 在空气中加热(在空气或氧气中均不能燃烧) 生成黑色物质 　　 　　
金 即使在高温下也不与氧气反应
结论 以上五种金属,　　、　　比较活泼,　　、　　次之,　　最不活泼
特别提醒　铝在空气中与氧气反应,在其表面形成一层致密的保护膜(Al2O3),阻止了铝的进一步氧化,故铝有很好的抗腐蚀性能。
镁
2Cu+O2 2CuO
铝
铁
铜
金
2.金属与盐酸、稀硫酸的反应
(1)通式:金属+酸→盐+氢气。
(2)反应发生的条件:金属的活动性必须排在　　之前。
(3)镁、锌、铁、铜分别与酸反应的现象及化学方程式。
金属 现象 反应的化学方程式
稀盐酸 稀硫酸
镁 反应剧烈,产生大量气泡,反应后溶液仍为无色 __________________________________________________
锌 反应较剧烈,产生气泡,反应后溶液仍为无色 __________________________________________________
氢
Mg+2HCl═MgCl2+H2↑、Mg+H2SO4═MgSO4+H2↑
Zn+2HCl═ZnCl2+H2↑、Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑
金属 现象 反应的化学方程式
稀盐酸 稀硫酸
铁 反应缓慢,有气泡生成,溶液由无色逐渐变成浅绿色 __________________________________________________
铜 无明显现象 _______________________
结论 以上四种金属的活动性由强到弱顺序为　　　　　　　　; 多数金属能与盐酸或稀硫酸反应并放出　　　　,但反应的难易程度不同,越活泼的金属越　　　　与盐酸或稀硫酸反应
不反应
Fe+2HCl═FeCl2+H2↑、Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑
镁、锌、铁、铜
氢气
容易
易错易混　金属铝、铁与酸反应生成氢气的化学方程式的书写常见错误如下。
金属与酸的反应中,我们经常遇到的是Mg、Al、Zn、Fe四种金属与稀盐酸(或稀硫酸)的反应。
(1)铝与稀盐酸(或稀硫酸)反应得到的含铝产物中,铝元素的化合价为+3价,而在书写化学方程式时经常把它与Mg、Zn等混淆,把含铝产物中铝元素的化合价误认为是+2价,造成铝与稀盐酸(或稀硫酸)反应的化学方程式书写错误。
(2)铁与稀盐酸(或稀硫酸)反应得到的含铁产物中,铁元素的化合价为+2价,而经常把它的化合价误认为是+3价,造成铁与稀盐酸(或稀硫酸)反应的化学方程式书写错误。
知识拓展　金属与酸反应图像分析
1.氢气的质量(纵)-反应时间(横)
如图1、图2,曲线的倾斜程度表示金属与酸反应产生氢气的速率,倾斜程度越大,速率越大;“平台”高低表示金属与酸反应产生氢气的多少,“平台”越高,产生氢气的质量越大。
(1)足量的金属与等量酸:反应产生氢气的质量由酸的质量决定。如图1,将足量的Mg、Al、Zn分别放入等质量、等浓度的稀盐酸中,最终三种金属产生氢气的质量相等。
(2)等质量的金属与足量酸:生成氢气的质量由金属的质量决定;根据发生反应的化学方程式可知,产生氢气的质量=金属质量×。当金属质量相同时,金属的价量比()越大,生成的氢气的质量越大。
2.氢气的质量(纵)-酸的质量(横)
如图3,向等质量的Mg、Al中加入足量等浓度的稀盐酸。
(1)酸的质量≤m g时,酸不足,产生氢气的质量由酸的质
量决定,产生氢气的质量相等。
(2)随着酸的不断滴加,酸的质量>m g时,金属不足,生成
氢气的质量由金属的质量决定,金属的价量比越大,最终
产生氢气的质量越大,产生氢气的质量的大小关系为Al>Mg。
注意:横坐标为酸的质量时,无法判断金属的活动性强弱。
图3
考 点 三
金属与盐溶液的反应
1.通式
金属+盐→新盐+新金属
2.反应发生的条件
(1)必须是活动性强的金属把活动性弱的金属从它们的盐溶液里置换出来(K、Ca、Na除外)。
(2)反应中盐必须溶于水,可简记为“前置后,盐可溶”。
3.常见金属与盐溶液的反应
实验操作 现象 化学方程式
铁丝浸入硫 酸铜溶液中 铁丝表面覆盖一层红色的物质,溶液由蓝色逐渐变为浅绿色 _____________________
铝丝浸入硫 酸铜溶液中 铝丝表面覆盖一层红色的物质,溶液由蓝色逐渐变为无色 _______________________
铜丝浸入硝 酸银溶液中 铜丝表面覆盖一层银白色的物质,溶液由无色逐渐变为蓝色 Cu+2AgNO3═Cu(NO3)2+2Ag
铁丝浸入硫 酸铝溶液中 不反应,无明显现象 无
Fe+CuSO4═FeSO4+Cu
2Al+3CuSO4═Al2(SO4)3+3Cu
结论:利用金属能否与其他金属的盐溶液反应可以比较金属的活动性强弱。其他条件相同时,活动性强的金属能把活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来。上述四种金属的活动性强弱的顺序为Al>Fe>Cu>Ag。
易错提醒　(1)金属与盐溶液的反应,盐必须能溶于水,不溶性的盐与金属不反应,如AgCl难溶于水,Fe和AgCl不反应。
(2)不能用活泼的金属K、Ca、Na与盐溶液反应,因为K、Ca、Na活动性强,遇水即可发生反应,如Na放入CuSO4溶液中,Na先与H2O反应生成NaOH,生成的NaOH再与CuSO4溶液反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀;K、Ca、Na与酸反应时,先发生的是与酸的反应,之后发生的是与水的反应。
考 点 四
置换反应
由一种　　　　与一种　　　　　　反应,生成另一种　　　　和另一种
　　　　　的反应叫置换反应。如金属与酸的反应、金属与盐溶液的反应、氢气或木炭还原氧化铜的反应等。
特别提醒　当铁单质参与溶液中的置换反应时,生成物中的铁元素化合价为+2价,而不是+3价。
单质
化合物
单质
化合物
考 点 五
金属活动性顺序
Mg
Fe
Cu
Ag
强
前面
前面
后面
考 点 六
金属资源的利用和保护
1.工业炼铁
设备:高炉(如图所示)。
炼铁高炉及炉内化学反应过程示意图
原料:赤铁矿、焦炭、石灰石、空气。
反应原理:在高温下,利用焦炭与氧气反应生成还原剂CO,CO将铁从赤铁矿中还原出来。反应的化学方程式为C+O2 CO2、CO2+C 2CO、3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2。
特别提醒　(1)石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅(SiO2)转变为炉渣(CaSiO3)。
(2)工业炼铁得到的是含有碳的生铁,不是纯铁。
2.金属资源的保护
空气(或氧气)
水
Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O
洁净干燥
考向突破增知能
考向一金属材料及其应用
例1人类的生产、生活离不开金属,金属材料的使用推动着人类文明的进步。
(1)人类开发利用金属单质的时间顺序与金属活动性强弱存在某种内在的联系,Fe、Al、Cu三种金属中应用最早的是　　　　　　　。
(2)《吕氏春秋·别类篇》载有“金(铜)柔锡柔,合两柔则刚”,表明与铜、锡相比,青铜(铜锡合金)的特性是　　　　　。
(3)铁锅是烹饪食物的传统炊具,用铁锅炒菜利用了铁的　　　　　性。
Cu
硬度大
导热
(4)铝合金材料在航空、航天、航海领域应用广泛。铝在元素周期表中的信息如图,由此可获得的一条信息是　　　　 　　　　　　。
(5)地球上的矿物资源有限,你对保护金属资源的建议是　 。
铝的相对原子质量是26.98
寻找金属替代品
解析:(1)人类开发利用金属单质的时间顺序与金属活动性强弱存在某种内在的联系,依据金属活动性顺序可知:Fe、Al、Cu三种金属中应用最早的是Cu,因为铜金属活动性最弱,容易从矿石中将铜冶炼出来。(2)合金的硬度比组成其纯金属的硬度大,与铜、锡相比,青铜(铜锡合金)的特性是硬度大。(3)铁锅是烹饪食物的传统炊具,铁锅炒菜利用了铁的导热性。(4)由铝在元素周期表中的信息可知:铝元素名称正下方的数字表示铝的相对原子质量,铝的相对原子质量是26.98;铝元素名称右上角的符号表示铝的元素符号,铝的元素符号为Al。(5)地球上的矿物资源有限,应该合理开采金属资源、有效回收金属资源、寻找金属替代品。
对点练1金属及其合金的用途很大程度上取决于它们的特性。下列对钛及其合金性质与用途对应关系的描述,错误的是(　　)
A.钛的韧性强——做导线
B.钛合金强度高、耐腐蚀——做医疗器械
C.钛合金具有良好的生物相容性——制造人造骨骼
D.钛合金密度小、强度高、耐高温——用作航空航天材料
A
解析:做导线与导电性有关,钛的韧性强与做导线无关,A错误。故选A。
考向二金属的化学性质
例2某工厂排放的废液中含有硫酸铜和硫酸亚铁,将废液转化为硫酸锌溶液的流程图如图所示,请回答下列问题。
(1)步骤Ⅰ和步骤Ⅲ的操作名称是　　　　　。
(2)步骤Ⅱ用磁铁吸引分离出的固体B是　　　　(填化学式)。
(3)写出步骤Ⅲ中反应的化学方程式: 　 。
过滤
Fe
Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑
解析:(1)步骤Ⅰ和步骤Ⅲ均能将滤液和固体分离,操作名称是过滤。(2)某工厂排放的废液中含有硫酸铜和硫酸亚铁,过量的锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜,锌和硫酸亚铁反应生成硫酸锌和铁,固体A是铜、铁、锌的混合物,铁能被磁铁吸引,固体B是Fe。(3)固体C是铜和锌的混合物,步骤Ⅲ中锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,铜与稀硫酸不反应,据此书写化学方程式。
对点练2向一定量银、铜、铁混合金属中加入硝酸银溶液充分反应,固体的质量与加入硝酸银溶液的质量关系如图所示。下列说法不正确的是
(　　)
A.a点溶液呈浅绿色
B.b点消耗固体的质量小于析出固体的质量
C.取c点固体滴加稀盐酸,无气泡产生
D.c、d点溶液中溶质相同
D
解析:向一定量银、铜、铁混合金属中加入硝酸银溶液充分反应,硝酸银先与铁反应生成硝酸亚铁和银,反应后固体质量增大,后与铜反应生成硝酸铜和银,反应后固体质量增大。a点溶液中含有硝酸银和硝酸亚铁,呈浅绿色,A正确;b点消耗固体的质量(反应的铁的质量)小于析出固体的质量(反应生成的银的质量),B正确;取c点固体(银)滴加稀盐酸,无气泡产生,C正确;c点(溶质是硝酸亚铁和硝酸铜)、d点(硝酸亚铁、硝酸铜和硝酸银)溶液中溶质不相同,D不正确。故选D。
考向三金属活动性顺序的探究
例3某兴趣小组为探究Zn、Fe、Cu三种金属的活动性,进行如图所示探究实验。
下列有关实验的说法不正确的是(　　)
A.甲试管中观察到的现象是Fe表面产生气泡,溶液由无色变为浅绿色
B.通过乙试管的实验可以比较Zn与Fe的金属活动性强弱
C.若a是Zn,b是CuSO4溶液,即可达到实验目的
D.若a是Fe,b是CuSO4溶液,则无需甲试管的实验也能实现实验目的
C
解析:铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,甲试管中观察到的现象是Fe表面产生气泡,溶液由无色变为浅绿色,A正确;铁与硫酸锌不反应,通过乙试管的实验可以比较Zn与Fe的金属活动性强弱,B正确;Zn与硫酸铜反应生成铜和硫酸锌,若a是Zn,b是CuSO4溶液,可以说明金属活动性Zn>Cu,无法达到实验目的,C错误;铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,则活动性Fe>H,铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,则活动性Fe>Cu,若a是Fe,b是CuSO4溶液,则无需甲试管的实验也能达到实验目的,D正确。故选C。
方法总结　三种金属活动性的验证
①“两金夹一盐”:选用三种金属中活动性位于两端的金属,以及中间金属的盐溶液。
②“两盐夹一金”:选用三种金属中活动性位于中间的金属,以及另外两种金属的盐溶液。
对点练3为探究钛合金中钛、铝、铜三种金属活动性顺序,同学们做了如图所示的实验,发现甲试管中钛片无明显变化,乙试管中钛片表面有红色固体出现,则三种金属活动性由强到弱的顺序是(　　)
A.Al>Ti>Cu B.Al>Cu>Ti
C.Ti>Al>Cu D.Ti>Cu>Al
A
解析:在金属活动性顺序中,位于前面的金属能把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来,发现甲试管中钛片无明显变化,乙试管中钛片表面有红色固体出现,说明钛的金属活动性比铝弱,钛的金属活动性比铜强,即Al>Ti>Cu。故选A。
考向四金属资源的利用与保护
例4(2025·贵州中考)碳酸锂(Li2CO3)是制备新能源汽车电池的重要原料。利用锂辉石(成分为Li2O、Al2O3、SiO2)制备Li2CO3的流程如下:
已知SiO2难溶于水,不与稀硫酸反应;Li2CO3+CO2+H2O═2LiHCO3。
下列说法错误的是(　　)
A.操作1、2是过滤,滤渣1是SiO2
B.滤液1中的溶质含有Li2SO4、Al2(SO4)3、H2SO4
C.加热分解Li2CO3的温度比LiHCO3低
D.若把NaOH溶液换成LiOH溶液,获得的产品更多
C
解析:A项,因为SiO2难溶于水且不与稀硫酸反应,锂辉石加入过量稀硫酸后,Li2O、Al2O3与稀硫酸反应,而SiO2不反应,通过过滤(操作1)可将SiO2(滤渣1)分离出来,操作2也是将固体和液体分离,是过滤操作,正确;B项,锂辉石中的Li2O与稀硫酸反应生成Li2SO4,Al2O3与稀硫酸反应生成Al2(SO4)3,且稀硫酸过量,所以滤液1中的溶质含有Li2SO4、Al2(SO4)3、H2SO4,正确;C项,一般来说,碳酸氢盐的热稳定性比相应的碳酸盐差,LiHCO3受热易分解为Li2CO3、CO2和H2O,所以加热分解Li2CO3的温度比LiHCO3高,错误;D项,若把NaOH溶液换成LiOH溶液,在后续反应中,Li元素没有损失,会获得更多的产品Li2CO3,正确。故选C。
对点练4人类社会的文明进步与金属材料的发展密切相关。
(1)商代文物黄金面罩,其制作工艺先进,薄如蝉翼,利用了黄金良好的
　　　性。
(2)明代《天工开物》中记载“炒钢法”的生产工艺是现代钢铁冶炼的先者。现代高炉炼铁中一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式为
　　　　　　　　　　　　　　,原料中焦炭的作用是提供热量和
　　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式回答)。
延展
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
C+CO2 2CO
(3)铝被广泛应用,原因之一是铝的抗腐蚀性能良好。铝具有良好抗腐蚀性能的原因是_____________________________________________________
　。
铝在空气中与氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜,保护铝
不被腐蚀
解析:(1)黄金能制成面罩,压成薄片,利用了黄金良好的延展性。(2)①高炉炼铁中一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳,据此书写化学方程式;②原料中焦炭的作用是提供热量和与二氧化碳反应生成还原剂一氧化碳,据此书写化学方程式。(3)铝在空气中与氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜,覆盖在铝表面,阻止铝的进一步腐蚀。
实验点金属活动性顺序的探究
一、探究金属活动性顺序的主要方法
判断依据 实验设计 判断方法
金属能否与氧气反应 将金属与氧气反应 金属与氧气越容易反应,则金属的活动性越强
金属能否与酸反应 将金属放入稀酸(稀硫酸或稀盐酸)中 金属越容易与酸反应、反应越剧烈,则金属的活动性越强
金属能否与另一种金属的盐溶液反应 将一种金属放入另一种金属的盐溶液中 活动性强的金属能把活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来
二、常见金属活动性顺序的探究
1.两种金属(以铁、铜两种金属为例)
类型 金属与酸溶液的反应 金属与盐溶液的反应
实验步骤 将铁、铜两种金属分别插入等体积、等浓度的稀盐酸(或稀硫酸)中,观察现象 将金属铁插入硫酸铜溶液中,观察现象
实验现象 铁表面有气泡产生,溶液由无色变为浅绿色;铜表面没有气泡产生 铁表面有红色物质附着,溶液由蓝色变为浅绿色
实验结论 及判断 依据 结论:金属活动性顺序为铁>铜 判断依据:有无气泡产生 结论:活动性顺序为铁>铜
判断依据:有无红色物质生成
2.三种金属(以Fe、Cu、Ag三种金属为例)
实验 方法 两金夹一盐 两盐夹一金
将活动性较强和较弱的两种金属分别放入活动性居中的金属的可溶性盐溶液中 将活动性居中的金属分别放入活动性较强和较弱的金属的可溶性盐溶液中
实验 装置
实验 步骤 将Fe片和Ag片分别插入CuSO4溶液中,观察现象 将Cu片分别放入FeSO4和AgNO3溶液中,观察现象
实验 现象 ①铁片表面有红色固体析出,溶液由蓝色变为浅绿色;②无明显现象 ③无明显现象;④铜片表面有银白色固体析出,溶液由无色变为蓝色
实验 结论 Fe、Cu、Ag三种金属的活动性顺序为Fe>Cu>Ag
【注意事项】
(1)实验前必须打磨金属表面,除去氧化膜或其他杂质。
(2)做金属与酸反应的实验时一般用稀盐酸或稀硫酸,不用硝酸和浓硫酸。
(3)金属与盐溶液反应,盐必须溶于水。
【一题通关】
例题金属材料一直是人类生产和生活不可或缺的一部分,金属材料的应用范围非常广泛,涉及建筑、交通、通信、医疗、电子、航空、航天、国防等多个领域。结合材料完成有关金属知识的1~2小题。
1.某同学为验证铁、铜、银三种金属的活动性顺序,他设计了以下四种实验方案,其中能达到目的的是(　　)
A.将铁丝、银丝分别放入CuSO4溶液中
B.将铁丝、铜丝、银丝分别放入稀盐酸中
C.将铁丝分别放入CuSO4溶液、AgNO3溶液中
D.将铁丝、铜丝分别放入AgNO3溶液中
A
解析:铁能与硫酸铜反应,说明铁比铜活泼,银不能与硫酸铜反应,说明铜比银活泼,A正确;铁能与稀盐酸反应,铜和银不能与稀盐酸反应,说明铁最活泼,不能比较铜和银的金属活动性顺序,B错误;铁能与硫酸铜、硝酸银反应,说明铁最活泼,不能比较铜和银的金属活动性顺序,C错误;铁和铜都能与硝酸银反应,说明银最不活泼,不能比较铁和铜的金属活动性顺序,D错误。故选A。
2.向含有Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中加入一定量的锌粉,充分反应后过滤,得到滤渣和蓝色滤液。下列判断错误的是(　　)
A.滤渣中一定有Ag
B.滤渣中可能有Cu
C.滤液中一定无AgNO3
D.滤液中一定有Cu(NO3)2和Zn(NO3)2
C
解析:向含有Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中加入一定量的锌粉,锌先与硝酸银反应生成硝酸锌和银,后与硝酸铜反应生成硝酸锌和铜,充分反应后过滤,得到滤渣和蓝色滤液,说明硝酸铜没有或部分反应。如果硝酸银过量,滤液中含有硝酸银,滤渣中一定有银,故A、B、D正确,C错误。故选C。
多维训练培素养
1.中华文明源远流长,文物承载着文明的记忆。下列苏州博物馆馆藏文物中主要由金属材料制成的是(　　)
A.清代瓷盘 B.明代书轴
C.西周铜鼎 D.宋代石函
C
2.下列金属中,金属活动性最强的是(　　)
A.K B.Zn
C.Cu D.Ag
A
3.湖北省博物馆馆藏的越王勾践青铜剑,其主要成分为铜锡合金。下列有关铜锡合金说法正确的是(　　)
A.属于金属材料
B.熔点高于纯铜
C.硬度低于纯锡
D.铜、锡均能与稀硫酸反应
A
解析:合金是金属材料,A正确;青铜是合金,熔点低于纯铜,B错误;青铜硬度比纯锡大,C错误;铜不能和稀硫酸反应,D错误。故选A。
4.下列有关铁制品锈蚀与保护的说法不正确的是(　　)
A.铁与氧气、水等反应导致铁制品锈蚀
B.将铁制成不锈钢能减缓锈蚀
C.锈蚀的铁制品没有任何利用价值
D.铁栏杆表面刷漆能减缓锈蚀
C
解析:锈蚀的铁制品可以回收,回收废旧金属能节约金属资源,减少环境污染,C错误。故选C。
5.小颖同学为探究X、Y、Z三种金属(都不是银)的活动性顺序,做了以下实验:
(1)把X和Y分别放入稀硫酸中,X溶解并产生氢气,Y不反应;
(2)把Y和Z分别放入硝酸银溶液中,在Y表面有银析出,而Z没有变化。
根据以上实验事实,下列金属活动性顺序由强到弱排列正确的是(　　)
A.X>Y>(H)>Z
B.X>Y>Ag>Z
C.X>Y>Z>Ag
D.X>Ag>Y>Z
B
6.为证明Fe、Cu、Ag三种金属的活动性强弱,下列实验方案能达到目的的是(　　)
A.将Fe、Cu、Ag分别放入稀盐酸中
B.将Cu分别放入FeCl2、AgNO3溶液中
C.将Cu、Ag分别放入FeSO4溶液中
D.将Fe放入稀盐酸、Cu放入AgNO3溶液中
B
7.不锈钢保温杯美观,保温效果好,在日常生活中被广泛使用,其结构如图所示。查阅资料可以得到下列信息:
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)、铬(Cr>18%)和镍(Ni>8%)等金属组成。在金属活动性顺序中,铁、铬、镍元素均位于氢元素之前。
请回答下列问题:
(1)不锈钢属于　　　　　　　　(填“金属材料”或“合成材料”)。
(2)不锈钢保温杯最外面的保护层通常喷涂一层具有良好致密性的漆,喷漆的主要目的是　 。
(3)不锈钢保温杯内层外面镀铜(Cu),目的是通过反射热辐射以提高保温的效果。选择所镀金属时,还需要考虑该金属活动性。请你设计实验方案证明金属铁(Fe)活动性比(Cu)强:_____________________________________
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
金属材料
隔绝氧气和水,防止保温杯生锈
将打磨光亮的铁片放入硫酸铜溶液中,有
红色固体析出,说明铁比铜活泼
8.我国矿产资源丰富,某炼铁厂利用当地的煤炭和赤铁矿作为高炉炼铁的主要原料,其主要反应过程如图所示(部分反应物、生成物及反应条件已略去)。
据此回答问题:
(1)A的化学式为　　　　　。
(2)用化学方程式表示一氧化碳炼铁的原理:　　　　　　　　　　　　　,实际上高炉炼得的铁是生铁,生铁属于　　　　　　(填“纯净物”或“混合物”)。
(3)生铁等金属制品易锈蚀,请你列举一种防止铁制品锈蚀的方法:　　 。
混合物
CO2
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
刷漆
9.如图,将金属X插入烧杯内的AgNO3溶液中,观察到溶液颜色变蓝后取出X,向烧杯内再加入一定量锌粉,振荡后,溶液蓝色逐渐消失。
(1)金属X是　　　　　。
(2)加入锌粉,溶液蓝色消失的原因是　　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。
(3)实验结束后,烧杯内的溶液中一定　　　　　(填“存在”或“不存在”) AgNO3。
铜(或Cu)
Zn+Cu(NO3)2═Cu+Zn(NO3)2
不存在
10.赤铁矿是重要的炼铁原料,其中Fe2O3的含量直接影响到炼铁的效率和成本。兴趣小组用一氧化碳还原10 g赤铁矿样品,充分反应后得到5.6 g铁单质,计算该赤铁矿样品中Fe2O3的质量分数。
解:设充分反应后得到5.6 g铁单质,需要氧化铁的质量为x。
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
160 112
x 5.6 g
　x=8 g
该赤铁矿样品中Fe2O3的质量分数为×100%=80%
答:该赤铁矿样品中Fe2O3的质量分数为80%。
11.下表为某核心期刊刊文中氢气制备对比实验的数据(将锌粒压成薄锌片增大了表面积)。下列不能由实验得出的结论是(　　)
序号 20 mL硫酸的质量分数 1 g锌的形状 0~3 min产生氢气体积/mL
① 20% 锌粒 31.7
② 20% 薄锌片 50.9
③ 30% 锌粒 61.7
④ 30% 薄锌片 79.9
A.Zn是金属活动性顺序中的氢前金属
B.锌粒产生氢气的体积总是比薄锌片少
C.增大硫酸的质量分数能加快产生氢气
D.增大锌与酸的接触面积能加快产生氢气
B
12.下列关于高炉炼铁的说法中正确的是(　　)
A.图中高炉炼铁的主要反应是3C+2Fe2O3 4Fe+3CO2↑
B.焦炭通过反应2C+O2 2CO提供了冶铁所需的热能,同时生成了还原剂CO
C.炉气经过合理处理之后可用作气体燃料
D.高炉炼铁的产品是纯铁,可用来炼钢
C
13.以下实验现象,正确的是(　　)
A.如图甲所示,通入硫酸铜溶液后,可以用铁把铜置换出来
B.反应后电子天平的示数为230.5 g
C.对比实验乙的①③:可以探究接触空气是不是铁生锈的条件之一
D.图乙一周过后,②号试管中铁钉生锈
B
解析:甲实验中,根据金属活动性铁>铜,铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁不是实验现象,实验现象为有红色固体析出,A错误;该反应遵守质量守恒定律,反应前后物质总质量不变,则反应后电子天平的读数为230.5 g,B正确;实验乙中,①号试管中铁钉同时与水和氧气接触,易生锈;②号试管中铁钉只与水接触,不易生锈;③号试管中铁钉只与空气接触,不生锈,对比①③可以探究铁生锈的条件之一是与水接触,一周过后,①号试管中铁钉产生铁锈,C、D错误。故选B。
14.向一定质量的Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中加入锌粉。反应过程中Cu(NO3)2的质量随加入锌粉质量的变化关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.a点时,溶液的总质量与反应前相比减小
B.b点时,溶液为Zn(NO3)2和AgNO3的混合溶液
C.c点时,溶液呈蓝色
D.d点时,过滤所得滤渣为Cu和Ag的混合物
B
15.为验证锌、铜、银三种金属的活动性顺序,现提供Zn、Cu、Ag、稀硫酸、CuSO4溶液、AgNO3溶液6种试剂。小红设计了如图所示的四个实验,下列说法不正确的是(　　)
A.实验①②可以得出Zn的活动性强于Cu
B.不需要实验③也可以得出三种金属的活动性强弱
C.实验④无现象,无法判断Cu和Ag的活动性强弱
D.为达到实验目的,至少需要选择三种试剂
C
解析:实验④无明显现象,证明活动性Cu>Ag,C错误。故选C。
16.下列图像正确反映化学反应原理的是(　　)
A.向等质量的镁粉和铝粉中分别加入足量稀硫酸
B.向硫酸铜溶液中加入铁粉
C.分别向等质量的镁和锌中滴加溶质质量分数相等的稀盐酸
D.分别向等质量的铁粉和锌粉中加入等体积等浓度过量的稀硫酸
C
17.(2024·贵州中考改编)贵州蕴藏丰富的铝、锰、锌、铁、铜等矿产资源。合理开采、充分利用这些矿产资源,可实现“富矿精开”。
Ⅰ.精准识矿
(1)金属的性质与存在形式。
①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Al2O3薄膜,反应的化学方程式为 　 。
②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。
③在放有锌片的试管中加入CuSO4溶液,观察到的现象是
　 。
多数金属的化学性质比较活泼,它们主要以化合物的形式存在于自然界。如菱锌矿(ZnCO3)、铝土矿(Al2O3)、菱锰矿(MnCO3)等。
强
4Al+3O2═2Al2O3
锌片附着一层红色固体,溶液由蓝色变成无色
Ⅱ.精深用矿
(2)利用FeO炼铁,CO与FeO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　　 　　　　　性能。
(3)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。
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。
硬度大、耐腐蚀
FeO+CO Fe+CO2
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　　　　　　。
③70 ℃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 　 。
SiO2
H2SO4
MnSO4溶液的溶质质量分数不同,生成不同的锰的氧化物
18.[跨学科实践活动](2025·贵州中考)在推进中国式现代化建设的进程中,桥梁是贵州一张亮丽的名片。金属材料在桥梁建造中发挥着重要作用。
(1)桥梁的金属材料
①建造桥梁使用的金属材料主要有铁、锌、铝、钢丝、镀锌钢丝、镀锌铝钢丝等。其中属于合金的是　　　(选填一种)。
②将赤铁矿(Fe2O3)、焦炭和石灰石一起加入高炉。在高温下,炉内CO和Fe2O3反应得到Fe,反应的化学方程式为 　 。
钢丝
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
(2)金属材料的制造
一种超高强度锌铝合金镀层钢丝生产的主要工序如下:
①“酸洗”时,将钢丝放入酸洗槽中除去钢丝表面的铁锈。若“酸洗”时间过长,铁会被稀盐酸腐蚀,原理是　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。
Fe+2HCl═FeCl2+H2↑
②“镀锌”利用了锌的活动性强于铁为钢丝提供保护。验证金属活动性Zn>Fe选用的试剂是 　 。
③“镀锌铝”时,镀层厚度随浸镀时间和温度变化关系如图,若需生产镀层厚度900 μm的锌铝镀层钢丝,最好控制时间和温度为　　　　　　　　　。
600~800 s,460 ℃
铁片和ZnSO4溶液、锌片和FeSO4溶液等
(3)金属材料腐蚀及防护
①在锌铝镀层中加入适量Mg可调节镀层的耐腐蚀性能。取含Al质量分数为5%的锌铝镁镀层测试镀层腐蚀速率的结果如图,镀层的腐蚀速率随镀层中不同Zn、Mg质量分数变化的规律是 　。
Zn质量分数由95%降低到93.5%,Mg质量分数由0增大到1.5%过程中,腐蚀速率下降;Zn质量分数由93.5%降低到92%,Mg质量分数由1.5%增大到3%过程中,腐蚀速率上升
②某桥梁主缆采用镀锌铝镁钢丝,工程师为了缆索主缆不被腐蚀,设计了桥梁干燥系统如图。说明缆索主缆的防护原理:　 。
利用干燥空气的流动,除去缆索主缆中的水、粉尘和其他污染物
解析:(1)①钢丝主要成分是铁,还含有碳等物质,属于合金;②一氧化碳与Fe2O3在高温条件下反应生成铁和CO2,反应的化学方程式为Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2。
(2)①若“酸洗”时间过长,铁会被稀盐酸腐蚀,铁与稀盐酸反应生成FeCl2和氢气,反应的化学方程式为Fe+2HCl═FeCl2+H2↑;②活泼金属可以将不活泼金属从其盐溶液中置换出来,则验证金属活动性Zn>Fe,可选用的试剂是铁片和ZnSO4溶液、锌片和FeSO4溶液等;③由镀层厚度随浸镀时间和温度变化关系图可知,若需生产镀层厚度900 μm的锌铝镀层钢丝,最好控制时间和温度为600~800 s,460 ℃。
(3)①分析图像可知,Zn质量分数由95%降低到93.5%,Mg质量分数由0增大到1.5%过程中,腐蚀速率下降;Zn质量分数由93.5%降低到92%,Mg质量分数由1.5%增大到3%过程中,腐蚀速率上升;②分析桥梁干燥系统图可知,其是利用干燥空气的流动,除去缆索主缆中的水、粉尘和其他污染物,从而达到对缆索主缆防护的目的。

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