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《金属和金属材料》全章复习与巩固（提高）

【学习目标】
1.了解常见金属及合金的物理性质、特性及其应用；了解金属资源的利用和保护。2.掌握常见金属的化学性质，能用金属的活动性顺序对有关的置换反应进行简单的判断。
3.掌握炼铁的原理及有关含杂质物质的化学方程式的计算。
【知识网络】
【典型例题】
类型一、考查金属及金属资源的保护
1.下列与铜的锈蚀无关的物质是（ ）
A.水 B.氧气 C.氮气 D.二氧化碳
【思路点拨】金属锈蚀的主要原理：金属和氧气发生缓慢氧化。铜生锈除了有氧气外，还需要与水和二氧化碳接触。
【答案】C
【解析】铜生锈的条件：铜与氧气、二氧化碳和水同时接触。
【总结升华】铜锈的主要成分是碱式碳酸铜（Cu2(OH)2CO3）。
举一反三：
【变式】铁画是中国工艺美术百花园中的一朵奇葩，至今已有三百多年历史。下列关于铁画生锈与防护的叙述不正确的是( )
A.生锈时主要生成四氧化三铁 B.悬挂在干燥的环境中
C.经常清扫表面的灰尘可以防止生锈 D.表面涂漆防止生锈
【答案】A
类型二、考查金属的化学性质　2.把某稀硫酸分为等体积的两份，放入两个烧杯中，分别加入等质量的甲、乙两种金属，反应后金属都没有剩余。产生H2的质量随时间变化的趋势如图。下列说法正确的是（ ）?
A.甲的活动性比乙强??? ?B.甲是锌、乙是铁
C.反应消耗等质量的硫酸? ?D.反应消耗等质量的金属
【思路点拨】金属与酸、盐溶液反应中所涉及到的相关因素用函数图象表示则要弄清楚函数图象中各量的关系，具体情况具体分析。图象中，斜线的倾斜度越大，单位时间生成的H2越多，表示反应速率越快；平线处的位置越高，表示生成的H2越多。【答案】D?【解析】观察题图看出，从反应开始至乙完全反应时的任意一段相同时间内，金属乙与酸反应产生的氢气总比金属甲多，说明金属乙与酸反应剧烈，说明乙的活动性比甲强。故A不正确。等质量的不同金属与足量硫酸反应（在生成物中金属元素的化合价相同情况下），金属的相对原子质量越大，则产生的氢气越少。故B不正确。金属与酸反应产生的氢气质量不相等，故两反应消耗稀硫酸的质量一定不相等。故C不正确。等质量的甲、乙两种金属在反应后都没有剩余，说明反应消耗了等质量的金属。D正确。 ?
【总结升华】要掌握常见金属（重点是镁、铝、锌、铁）与酸反应的有关规律。
3.（2019?河北中考）金属M与AgNO3溶液发生反应：M+2AgNO3=M（NO3）2+2Ag，下列说法正确的是（　　）
　
A．
M可能是铝
　
B．
Ag的金属活动性比M强
　
C．
反应前后M的化合价发生了改变
　
D．
在金属活动性顺序里，M一定排在氢前
【思路点拨】根据金属活动性顺序的应用分析推断。根据题意，金属M能与硝酸银反应置换出银，说明M的活动性比银强；由生成了M（NO3）2可知，M在化合物中的化合价为+2价。
【答案】C【解析】
A、由M与硝酸银溶液反应的生成了M（NO3）2，则M在化合物中的化合价为+2价，铝与硝酸银溶液反应生成了硝酸铝，铝为+3价，故该金属不可能是铝，故说法错误；
B、由于金属M能与硝酸银反应置换出银，说明M的金属活动性比银强，故说法错误；
C、反应前M为单质，元素的化合价为0，反应后表现为+2，故说法正确；
D、由于金属M能与硝酸银反应置换出银，说明M的金属活动性比银强，但M不一定排在氢前，故说法错误；故选C。
【总结升华】金属单质能置换出盐中的金属，说明组成单质的金属元素的活动性比盐中金属元素的活动性强。
4.在天平两盘上的烧杯中，各放入质量相同的稀硫酸，调节天平至平衡。分别向两边烧杯各加入5g镁和5g铁，镁和铁全部反应而消失后，天平的指针( )
A.偏向加铁的一边 B.偏向加镁的一边
C.仍停留在原来的位置 D.无法确定
【答案】A
【解析】由于投入等质量的镁和铁且都完全反应，所以关键看谁产生氢气多，放出氢气较多的哪一边就轻。因镁与酸反应产生的氢气多，所以偏向铁一边，故选A。
【总结升华】等质量的不同金属与足量酸反应（在生成物中金属元素的化合价相同情况下），金属的相对原子质量越小，产生的氢气越多。
5.学习金属单元后，我们知道Zn、Fe、Cu三种金属的活动性顺序为：Zn>Fe>Cu。为验证这一结论，下面实验设计合理的是（ ）
A.将Zn、Cu两金属片分别放入稀盐酸中
B.将Fe、Cu两金属片分别放人稀盐酸中
C.将Zn、Fe两金属片分别放人CuCl2溶液中
D.将Zn、Cu两金属片分别放人FeCl2溶液中
【答案】D?【解析】验证Zn、Fe、Cu的金属活动性顺序有如下设计方案：方案一，将Zn、Fe、Cu分别放入稀盐酸(或稀硫酸)中；方案二，将Zn、Cu两金属片分别放入FeCl2(或FeSO4等＋2价亚铁盐)溶液中；方案三，将Fe分别放入ZnSO4溶液、CuSO4溶液中。选项A、B、C无法判断铁和锌的活动性。
【总结升华】在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强；位于氢前面金属可以置换出盐酸、稀硫酸中的氢；位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来（K、Ca、Na除外）。
举一反三：
【变式1】有等质量的A、B两金属，相对原子质量Ar(A)＜Ar(B)；将A放入溶质质量分数为15%的稀硫酸中，B放入质量分数为15%的稀盐酸中，在反应中A、B均显正二价，产生氢气的质量随反应时间变化曲线如下图。下列说法正确的是( )
A.产生氢气的速率A＜B B.反应后A、B一定都有剩余
C.消耗的稀硫酸和稀盐酸质量一定不相等 D.消耗B的质量一定小于消耗A的质量
【答案】C?【解析】由“产生氢气的质量随反应时间变化曲线图”可知，A反应完所用时间小于B，因此产生氢气的速率A应大于B，故A错；写出化学方程式A＋H2SO4＝ASO4＋H2↑和B＋2HCl＝BCl2＋H2↑，设氢气的质量为m，根据氢气的质量不难求出消耗的稀硫酸和稀盐酸的质量不相等，消耗B的质量大于A的质量，故C正确，D错误；根据化学方程式不能确定A、B是否一定都剩余，故B错。?
【变式2】（2019·山东中考）若金属锰在金属活动性顺序中位于铝和锌之间，则下列反应不能发生的是（ ）【提示：MgSO4溶于水】
A．Mn+2HCl==MnCl2+H2↑ B．Fe+MnSO4==FeSO4+Mn
C．2Al+3MnSO4==Al2(SO4)3+3Mn D．Mg+MnSO4==MgSO4+Mn
【答案】B【解析】锰在金属活动性顺序中位于铝和锌之间，说明在金属活动性顺序中锰位于氢前且小于镁、铝而大于铁，因此锰可以和稀盐酸反应生成氢气，A正确；Fe不会从MnSO4溶液中置换出Mn，B错误；镁、铝可以从MnSO4溶液中置换出Mn，C、D正确。
类型三、考查炼铁的原理及有关计算
6.某课外活动小组，为了检测本地钢铁厂生铁产品的质量，在实验室中称取生铁屑样品10.0g放入烧杯中，加入一定量的稀硫酸。加热，使之充分反应(杂质不参加反应)。然后冷却、称量。反应后烧杯中物质的质量比反应前减少了0.34g。计算生产100t这种生铁，至少需要多少吨含氧化铁80%的赤铁矿。
【思路点拨】有关含杂质物质的化学方程式计算的特点是“杂质一般不参与反应”，要注意分析与处理有关数据，搞清楚纯物质和所给量之间的关系：纯物质的量=不纯物质×纯度。不能把不纯的量直接代入方程式进行计算或者把杂质的质量分数当成纯度代入方程式计算。
【答案与解析】
解：(1)设样品中杂质含量为x。
答：至少需要170吨含氧化铁80%的赤铁矿。
【总结升华】在计算题中要注意“元素守恒”的应用。
举一反三：
【变式】某同学在实验室用CO与Fe2O3反应时若得到5.6g铁，则用掉CO质量( )
A.等于4.2g B.大于4.2g C.小于4.2g　 D.无法判断
【答案】B
【解析】加热前要先通一段时间CO（排净装置内的空气，防止加热时发生爆炸）。这里问的是用掉CO质量，不是参加反应的CO质量；由于该实验过程中有部分CO用了但没参加反应，所以选B。
《金属和金属材料》全章复习与巩固（提高）

【巩固练习】
选择题 (每小题只有一个选项符合题意)
1.下列关于铁、铝、铜的说法正确的是(??? )
A.都是银白色的金属 B.都能被磁铁吸引
C.都能与氧气反应 D.都能与硫酸锌溶液反应
2.下列关于金属的说法中，正确的是( 　)
A.地壳中含量最多的金属元素是铁元素 B.铁在潮湿的空气中容易生锈
C.铜和黄铜是同种物质 D.铜的化学性质比锌活泼
3.除去铜粉中含有的少量铁粉，应选用的方法是( 　)
A.加硫酸铜溶液 B.在氧气流中加热 C.加水 D.加入FeSO4溶液
4.铁与下列物质能发生反应但无气体生成的是( 　)
A.稀硫酸 B.稀盐酸 C.硫酸铜溶液 D.氯化银
5．（2019·山东中考）下列事实不能证明金属甲的金属活动性比金属乙强的是（ ）
A．自然界中甲元素只以化合物形式存在，乙元素存在单质形式
B．甲能与盐酸反应生成H2而乙不能
C．甲能从乙的盐溶液中置换出乙
D．化合物中甲元素显+2价而乙元素显+3价
6．（2019·湖南中考）相同质量的M、N两种金属，分别与相同质量分数的足量稀盐酸反应（M、N在生成物中均为+2价），生成H2的质量和反应时间的关系如图所示。下列有关叙述正确的是（ ）
A．金属活动性：N＞M
B．生成Hz的质量相等
C．相对原子质量：N＞M
D．消耗盐酸的质量相等
7.现有锌片、镁条和铜片，某兴趣小组为研究它们的金属活动性顺序，需要的试剂是（　 ）A．氯化银　　 B．稀盐酸 　 　C．氯化铝溶液　 　D．硫酸钠溶液
8.将金属Cu投入金属A的化合物溶液中，观察到Cu的表面出现银白色物质；金属B投入稀硫酸中，观察到B的表面有气泡产生。下列关于金属A、B、Cu活动性的叙述正确的是（　 ） A．B>Cu>A　 B.A>Cu>B　 C.B>A>Cu 　 D.A>B>Cu
9.把金属X放入AgNO3溶液中，X表面有银白色固体析出；若放入FeSO4溶液中，无明显现象。则X、Ag、Fe三种金属活动性由强到弱的顺序正确的是（ ）
A. Fe、X、Ag B. X、Fe、Ag C. Fe、Ag、X D. Ag、X、Fe
10.有X、Y、Z三种金属，X在常温下就能与氧气反应，Y、Z在常温下几乎不与氧气反应；如果把Y和Z分别放入稀硫酸中，Y溶解并产生氢气，Z不反应。根据以上实验事实判断，X、Y、Z三种金属的活动性由强至弱的顺序正确的是（　 ） A．X Z Y 　　　　 B．X Y Z　　　　　C．Y Z X 　　　　 D．Z Y X11.X、Y、Z、W是四种不同的金属。为比较它们金属活动性的大小，某同学利用这四种金属单质、盐酸、Z的硝酸盐、W的硝酸盐，进行有关实验，结果如下表（能反应的记为“+”，不能反应的记为“—”，无标记的表示未做该实验）。

　
X
Y
Z
W
盐酸
—
+
—
+
Z的硝酸盐
+
+
　
+
W的硝酸盐
—
+
—
　
根据以上实验数据推断，这四种金属的活动性顺序为（ ）
A．Y＞W＞X＞Z　 　B．W＞X＞Y＞Z　 　C．X＞Y＞W＞Z　 D．Y＞W＞Z＞X
12.某一不纯的铁粉5.6g中，可能混有镁、铝、锌的一种或几种；将它放入足量的稀硫酸中，完全反应后，得到0.19g氢气。则这种铁粉中一定含有的金属杂质是（? ）
A.Mg ?B.Al ?C.Zn ?D.Al和Zn
13.如图表示等质量的金属Mg和Al分别与足量且质量分数相等的稀硫酸反应，下列叙述正确的是( 　)
A.X表示反应所用时间，Y表示生成氢气的质量
B.X表示生成氢气的质量，Y表示生成氢气的时间
C.X表示滴加稀硫酸的质量，Y表示生成氢气的质量
D.X表示参加反应的金属的质量，Y表示生成氢气的质量
14.某钢样品的含铁量为99.64%，假设该钢样品的组成物质为Fe、Fe2C和Fe3C，则该钢样品中Fe2C和Fe3C的质量分数(w)范围是(　　)
A.2.48%＜w＜3.6% B.0.03%＜w＜2%
C.2.24%＜w＜3.36% D.3.72%＜w＜5.40%
15.在5.6g混有少量铜粉的铁粉中加入足量稀硫酸，产生氢气的质量(　　)
A.大于0.2g B.等于0.2g C.小于0.2g D.无法确定
二、填空题
16.向Cu(NO3)2溶液中加入一定量的铁粉充分反应，下列情况中可能出现的是 （填序号）。
17.小思实验操作考试的题目是探究金属的化学性质，内容包括：铜在空气中灼烧、锌与稀硫酸反应、铝丝与硫酸铜溶液反应。下图是他实验操作考试中的部分情景。
(1)上图中有一处错误的操作，该操作是 （填序号）；
(2)操作A的现象是 ；
(3)他将铝丝插入到硫酸铜溶液中，未出现任何现象，其原因可能是 。
18.（2019·重庆中考）钢铁是使用最多的金属材料。
（1）人类向大自然提取量最大的金属是铁。写出高温下一氧化碳把铁从赤铁矿石中还原出来的化学方程式________。
（2）锰（Mn）钢属于铁合金，可用于制造钢轨。取少量锰钢碎屑加入盛有足量稀盐酸的烧杯中，浸泡以后烧杯底部剩有固体，该固体中一定含有________。已知锰的金属活动性强于锌，如果用实验比较铁和锰的金属活动性强弱，下列所给试剂组能够达到目的的是________（填序号）。
A．Fe、Mn、40％ H2SO4溶液 B．Fe、Mn、MgSO4溶液
C．Fe、Mn、ZnSO4溶液 D．Cu、FeSO4溶液、MnSO4溶液
19. 铝、铁、铜是我们生活中常见的金属。
（1）下列生活用品中，主要是利用金属具有良好导热性的是_______________。（填序号）
（2）铝具有很好的抗腐蚀性能，原因是____________。
（3）在高温下，利用焦炭和氧气反应生成的一氧化碳可把铁从铁矿石里还原出来。某炼铁厂现用1000t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____t。（计算结果精确到0.1）
（4）工人师傅切割铁板时，用硫酸铜溶液在铁板上画线可留下红色的印迹。其反应的化学方程式为__________________________。
三、计算题
20.（2019·浙江中考）冶炼2000t含杂质3％的生铁，需含Fe3O490％的磁铁矿石多少吨？
【答案与解析】
1.【答案】C
【解析】铜为红色，磁铁不吸引铝、铜，铁、铜与硫酸锌不反应。
2.【答案】B
【解析】地壳中含量最多的金属是铝，铜是纯净物，黄铜是锌铜合金；锌的化学活泼性大于铜。
3.【答案】A
【解析】水、硫酸亚铁都不与Fe反应，故C、D 都不正确；B中方法会引进新的杂质Fe3O4，并将铜也变成了CuO，故B不正确；硫酸铜不与Cu反应，但能与Fe反应，而将铁除去，故A是正确的。
4.【答案】C
【解析】铁与稀盐酸或稀硫酸反应有氢气生成；铁与硫酸铜能反应，但无气体产生；氯化银难溶于水，铁不能与氯化银反应。
5．【答案】D
【解析】甲元素在自然界中只能以化合物形式存在，乙元素存在单质形式，说明了甲的活动性比乙强，A项能证明；甲能与盐酸反应而乙不能，说明在金属活动性顺序中，甲排在氢前而乙排在氢后，即甲的活动性比乙强，B项能证明；甲能从乙的盐溶液中置换出乙，说明甲的活动性比乙强，C项能证明；根据化合价无法比较金属的活动性强弱，D项不能证明。
6．【答案】C
【解析】根据图像可以看出，纵坐标表示氢气质量，横坐标表示反应时间，可看出单位时间内M产生的氢气比N多，即M比N的反应速率快，所以M的金属活动性大于N，故A错误；M产生的氢气多，N产生的氢气少，两种金属产生的氢气质量不同，故B错误；M产生的氢气比N多，价态相同的金属与足量的酸反应，相对原子质量越大，产生的氢气越少，说明N的相对原子质量大，故C正确；若两个反应消耗盐酸的质量相同，则置换出的氢的质量相等，产生的氢气的质量应该相同，而由图像可以看出，产生的氢气质量不相等，故D错误。
7.【答案】B　【解析】氯化银不溶于水，无法和金属发生置换反应；三种金属放到氯化镁溶液或硫酸钠溶液中，均无明显的现象；三种金属放到稀盐酸中，镁的反应速率比锌快，而铜不与酸反应。8.【答案】A
【解析】将金属Cu投入金属A的化合物溶液中，观察到Cu的表面出现银白色固体，可知Cu比A活泼；金属B投入稀硫酸中，观察到B的表面有气泡产生，说明B排在H的前面，而Cu排在H的后面，因此三者的金属活动性顺序由强到弱为B>Cu>A。9.【答案】A
10.【答案】B　【解析】根据常温下能否与氧气反应，可知X比Y、Z的金属活动性强；Y能与稀硫酸反应得到氢气，Z不能，则Y金属活动性强于Z。
11.【答案】A　 【解析】本题解题关键是首先根据表中信息弄清哪些物质间可以反应，然后推断出金属活动性顺序。分析题目所给信息可知Y、W可以和盐酸反应，XZ不能，说明金属活动性顺序表中YW在H的前面,比XZ活泼。XYW都能和Z的硝酸盐反应，说明XYW在Z的前面，即可得出X比Z活泼。Y能和W的硝酸盐反应，说明Y在W的前面。综合以上信息可以得出四种金属的活动性由强到弱为Y＞W＞X＞Z。
12.【答案】C
【解析】
13.【答案】C
【解析】如果表示时间和氢气质量的函数关系，曲线前段不能重合，因为两种金属活泼性不同，A、B同理；如果表示金属质量和氢气质量的函数关系，曲线也不能重合，因为产生等质量的氢气所消耗金属的质量不一样。
14.【答案】D
【解析】由钢样品的含铁量为99.64%，则含碳量为：1－99.64%＝0.36%?（1）假设样品中只含Fe2C，Fe2C中碳元素的质量分数为：
则样品中Fe2C的质量分数为：（2）假设样品中只含有Fe3C，Fe3C中碳元素的质量分数为：
则样品中Fe3C的质量分数为：
所以该钢样品中Fe2C和Fe3C的质量分数范围为：3.72%＜w＜5.40%?
15.【答案】C
【解析】根据题意列关系式进行分析。铜不与硫酸反应,则参加反应的铁的质量＜5.6g。
16.【答案】①④
【解析】在金属活动性顺序中，铁排在铜的前面，因此能把铜从硝酸铜溶液中置换出来。
17.【答案】（1）C （2）紫红色固体表面变黑 （3）可能是铝丝表面的氧化膜没有除去
18．【答案】（1）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 （2）碳（或C） AC
【解析】
（1）赤铁矿石的主要成分是氧化铁（Fe2O3），一氧化碳在高温条件下与氧化铁反应，生成铁和二氧化碳，据此可写出反应的化学方程式。
（2）锰钢的主要成分是铁、锰、碳，将锰钢碎屑加入足量稀盐酸中，其中的铁、锰可与稀盐酸反应而溶解，碳不能与稀盐酸反应，故烧杯底部剩有固体中一定含有碳。A组中Fe、Mn都能与H2SO4溶液反应，可以根据反应的剧烈程度得出Fe和Mn的金属活动性强弱；B组中Fe、Mn都不能与MgSO4溶液反应，D组中Cu不能与FeSO4溶液、MnSO4溶液反应，因此B、D两组试剂都无法比较铁和锰的金属活动性强弱；C组中，Fe不能与ZnSO4溶液反应可证明Fe的金属活动性比Zn弱，Mn能与Zn—SO4溶液反应可证明Mn的金属活动性比Zn强，由此可得出铁和锰的金属活动性强弱，即Mn的金属活动性比Fe强。
19.【答案】（1）A （2）铝和氧气反应在其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而保护里层的铝不再和氧气反应 （3）583.3 （4）Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu
20.【答案】

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