第八單元 金屬和金屬材料課題1 金屬材料【培優(yōu)訓(xùn)練題】1. （泉州初賽）不久前，日本某一材料研究所的科學(xué)家發(fā)明了一種“碳納米管溫度計(jì)”，這種溫度計(jì)被認(rèn)定是目前世界上最小的溫度計(jì)。研究人員在長(zhǎng)約106 m，直徑為107 m的碳納米管中充入液態(tài)的金屬鎵。當(dāng)溫度升高時(shí)，管中的鎵就會(huì)膨脹，通過(guò)電子顯微鏡就能讀取溫度值。這種溫度計(jì)測(cè)量的范圍可從30 到490 ，并且精確度較高，可用于檢查電子線(xiàn)路是否異常、測(cè)量毛細(xì)血管的溫度等許多方面。根據(jù)以上信息判斷下列推測(cè)中正確的是（ ）A碳納米管的體積在10 至500之間隨溫度變化很小，可忽略不計(jì)B金屬鎵的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都很低C在30 到490 之間金屬鎵的體積與溫度變化成正比D金屬鎵的體積在30 到490 之間隨溫度變化很小，可忽略不計(jì)2. （江西初賽）所謂合金，就是不同種金屬（或金屬與非金屬）在熔化狀態(tài)下形成的一種熔合物。根據(jù)下列四種金屬的熔、沸點(diǎn)判斷，其中不能形成合金的是（ ）NaCuAlFe熔點(diǎn)（）97.510836601535沸點(diǎn)（）883259522003000ACu和Al BFe和Cu CFe和Na DAl和Na3. （江蘇初賽）鎢（W）是我國(guó)豐產(chǎn)元素，廣泛用作燈泡的燈絲，有“光明使者”的美譽(yù)。（1）鎢用作燈絲，主要利用它的 （填物理性質(zhì)）；（2）鎢的原子結(jié)構(gòu)示意圖如右圖所示，則鎢原子的核外電子總數(shù)為 ；（3）冶煉鎢的一個(gè)階段是用碳、氫氣等還原劑在高溫條件下把氧化鎢 (WO3）還原為金屬鎢。為了獲得純度較高的鎢，應(yīng)選擇 （填“氫氣”或“碳”）作還原劑，寫(xiě)出所選物質(zhì)還原氧化鎢的化學(xué)方程式： 。【情景創(chuàng)新題】4物質(zhì)的性質(zhì)決定物質(zhì)的用途，物質(zhì)的用途反映了物質(zhì)的性質(zhì)，但物質(zhì)的性質(zhì)不一定決定其必有具備該性質(zhì)的用途。在考慮物質(zhì)的用途時(shí)，還要考慮原料是否易得、價(jià)格、美觀以及廢物是否利于回收以及對(duì)環(huán)境影響等因素。閱讀表格，綜合考慮下表各方面的因素，回答以下問(wèn)題。金屬全球產(chǎn)量(104t)密度(103m-3)熔點(diǎn)()導(dǎo)熱性能導(dǎo)電性能市場(chǎng)價(jià)格(元/t)(大約)鋁150002.76604416000銅80008.910832217700鐵3014307.91540872200銀810.59611113650000注：導(dǎo)熱性能18表示導(dǎo)熱性由強(qiáng)到弱；導(dǎo)電性能18表示導(dǎo)電性由強(qiáng)到弱。（1）導(dǎo)電性能好的兩種金屬是 ，其中更適宜做導(dǎo)線(xiàn)的是 ，理由是 。（2）用鋁鍋炒菜時(shí)鍋底易變形，而用鐵鍋則不會(huì)，主要原因是 。參考答案1AC 【解析】根據(jù)題給信息“這種溫度計(jì)測(cè)量的范圍可從30 到490 ”推知，碳納米管在這個(gè)溫度范圍內(nèi)體積隨溫度變化很小；同時(shí)也說(shuō)明金屬鎵在30 到490 范圍內(nèi)體積與溫度變化成正比，故選AC。2C 【解析】Fe的熔點(diǎn)是1535 ，而Na的沸點(diǎn)是883 ，兩者無(wú)法熔合成合金，故選C。3（1）熔點(diǎn)高 （2）74 （3）氫氣 3H2+ WO33H2O + W【解析】氫氣是一種氣體還原劑，還原WO3不會(huì)引入固體雜質(zhì)，使得金屬鎢純度高。4. （1）銀和銅 銅 銅的產(chǎn)量比銀的產(chǎn)量高，且銅的價(jià)格比銀的價(jià)格低 （2）因?yàn)殇X鍋的熔點(diǎn)低，故炒菜時(shí)容易軟化，而鐵鍋的熔點(diǎn)高（從硬度角度解釋也可）【解析】聯(lián)系生活實(shí)際并結(jié)合表格信息解答?？紤]物質(zhì)的用途時(shí)除考慮物質(zhì)的性質(zhì)外，還要考慮到價(jià)格、金屬的其他性質(zhì)，不能以偏蓋全，盲目解答。課題2 金屬的化學(xué)性質(zhì)【培優(yōu)訓(xùn)練題】1（多選）（全國(guó)復(fù)賽）質(zhì)量相等的鋅和鐵分別與質(zhì)量相等、濃度也相等的稀鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)情況如右圖所示。則下列敘述中正確的是（ ）A圖線(xiàn)a、b分別表示鋅、鐵的反應(yīng)情況 B鋅、鐵均反應(yīng)完，鹽酸有剩余C鹽酸均反應(yīng)完，定有鋅剩余 D鹽酸均反應(yīng)完，定有鐵剩余2（多選）（湖北初賽）有一包固體混合物，其中含有硝酸銀、硝酸銅、硝酸鎂及鐵粉,加入足量的水過(guò)濾。下列描述的情形不可能存在的是（ ）A濾紙上有Ag、Cu、Fe，濾液中有Fe2+、Cu2+、Mg2+ B濾紙上有Ag、Cu，濾液中有Fe2+、Cu2+、Mg2+、Ag+C濾紙上有Ag，濾液中有Fe2+、Cu2+、Mg2+、Ag+D濾紙上有Ag、Cu，濾液中有Fe2+、Cu2+、Mg2+3（雙陽(yáng)區(qū)初賽） 下列事實(shí)不能說(shuō)明Zn比Ag活潑的是（ ）AZn能與AgNO3溶液反應(yīng)，置換出AgBZn能與稀硫酸反應(yīng)，Ag則不能C自然界沒(méi)有以單質(zhì)形式存在的Zn，而有以單質(zhì)形式存在的AgDZn的熔點(diǎn)為420 ，Ag的熔點(diǎn)為962 【情景創(chuàng)新題】4（原創(chuàng)題） 航空母艦是人類(lèi)歷史上最具威脅的武器之一，是可以為國(guó)家利益做出特殊貢獻(xiàn)的“海上霸王”。曾有人說(shuō)：“一個(gè)沒(méi)有航母和遠(yuǎn)洋海軍的國(guó)家就不能稱(chēng)為偉大的國(guó)家”。擁有航母，這個(gè)讓中國(guó)人魂?duì)繅?mèng)繞了70年的夢(mèng)想，這個(gè)讓幾代中國(guó)海軍軍人執(zhí)著的夙愿終于實(shí)現(xiàn)了。2012年7月中國(guó) “瓦良格”號(hào)航母先后三次出海試航，同年11月正式交付海軍服役。據(jù)報(bào)道，特種鋼、鎳鐵合金以及鈦合金是制造航母的重要合金材料，這些合金的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、耐腐蝕強(qiáng)。結(jié)合上述材料回答下列問(wèn)題：（1）制造航母所用特種鋼中有一種錳鋼，其主要性能是韌性好、硬度大。若金屬錳(Mn)在金屬活動(dòng)性順序中位于鋁和鋅之間，則下列反應(yīng)不正確的是（ ）AMn+2HCl=MnCl2H2 BMg +MnSO4=MgSO4MnCMnCu(NO3)2=Mn(NO3)2+Cu DFeMnSO4=FeSO4Mn（2）航母制造時(shí)使用量較多的金屬材料是鐵合金和鈦合金。某?；瘜W(xué)興趣小組想知道鐵和鈦的金屬活動(dòng)性誰(shuí)更強(qiáng)些進(jìn)行了如下探究：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相同溫度下，取大小相同的兩種金屬薄片，用砂紙將表面磨光，分別放入等體積、等濃度且足量的稀鹽酸中反應(yīng)，觀察現(xiàn)象。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：兩種金屬投入鹽酸前用砂紙將表面擦光亮，其目的是 。制造航母使用鈦合金的理由是 。根據(jù)下表中的現(xiàn)象填寫(xiě)結(jié)論。金屬鈦鐵與鹽酸反應(yīng)現(xiàn)象放出氣泡速率很慢放出氣泡速率較慢結(jié)論已知鈦鹽中鈦元素顯+4價(jià)。寫(xiě)出鈦和稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式 。參考答案1AD 【解析】在金屬活動(dòng)性順序表中，鋅的比鐵活潑，故鋅反應(yīng)速率較快，最先反應(yīng)完，則A正確；觀察圖像可知，反應(yīng)完畢后生成氫氣的質(zhì)量相等，說(shuō)明鹽酸被完全消耗，鋅可能剩余，而金屬鐵一定有剩余，故選AD。2AB 【解析】鐵粉不能置換出硝酸鎂中的鎂（鎂比鐵活潑）；鐵先置換出硝酸銀中的銀，當(dāng)硝酸銀完全反應(yīng)后，鐵才與硝酸銅反應(yīng)，置換出金屬銅。選項(xiàng)A中鐵過(guò)量，濾液中一定沒(méi)有Cu2+，則A錯(cuò)誤；選項(xiàng)B中金屬Cu析出，說(shuō)明硝酸銀完全反應(yīng)，濾液中不可能有Ag+，故B錯(cuò)誤。3D 【解析】熔點(diǎn)屬于金屬的物理性質(zhì)，而活動(dòng)性屬于金屬的化學(xué)性質(zhì)，根據(jù)金屬的熔點(diǎn)無(wú)法確定金屬的活動(dòng)性。4（1）D （2）除去氧化膜，便于直接反應(yīng) 抗腐蝕性強(qiáng) 鐵比鈦活潑Ti+4HCl=TiCl4+2H2【解析】因“金屬錳（Mn）在金屬活動(dòng)性順序中位于鋁和鋅之間”，說(shuō)明Mn比鋅活潑，而鐵在鋅后面，所以鐵不能將Mn從其鹽溶液中置換出來(lái)；金屬的活動(dòng)性越強(qiáng)，在酸溶液中越容易發(fā)生置換反應(yīng)，與酸反應(yīng)生成氫氣的速率越快，我們可以根據(jù)金屬與酸反應(yīng)的速率快慢來(lái)確定金屬活動(dòng)性大小。課題3 金屬資源的利用和保護(hù)【培優(yōu)訓(xùn)練題】1（全國(guó)復(fù)賽）在a、b兩支試管中加入體積相同的同種生鐵塊。在a中加入食鹽水，塞上橡皮塞，如右圖。U形玻璃管內(nèi)為紅墨水（開(kāi)始時(shí)兩端液面等高）。放置一段時(shí)間后，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（ ）A生鐵塊中的主要成分是鐵，也含有少量的碳B紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤兩試管中鐵均被銹蝕Da試管中發(fā)生的反應(yīng)是2C+2Fe+3O2=2FeCO32. （佛山初賽）鋼鐵是重要的金屬材料。（1）下列鐵制品的用途中，利用金屬導(dǎo)熱性的是 （填字母，下同）。（2）目前世界上已有50%以上的廢鋼鐵得到回收利用，其目的是 。A. 節(jié)約金屬資源 B. 合理開(kāi)采礦物 C. 防止鋼鐵生銹（3）為防止水龍頭生銹，其表面鍍有一層鉻。鐵生銹的條件是 。（4）將生銹的鐵制品放入盛有過(guò)量稀鹽酸的洗槽中，觀察到溶液變黃，有無(wú)色氣泡逸出。寫(xiě)出其中一個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式 。【情景創(chuàng)新題】3. （原創(chuàng)題）2012年4月21日22日，中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)聯(lián)合北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院在北京科技大學(xué)舉辦了第二屆“世界腐蝕日”中國(guó)區(qū)宣傳活動(dòng)?；顒?dòng)以“材料延壽綠色防腐蝕產(chǎn)品與先進(jìn)技術(shù)”為主題，舉辦了材料延壽科技展覽和企業(yè)新技術(shù)展覽等活動(dòng)。活動(dòng)旨在通過(guò)展覽等形式，向社會(huì)各界展示腐蝕的危害及腐蝕防護(hù)的重要性。金屬銹蝕是一個(gè)長(zhǎng)期困擾人們的難題，金屬銹蝕造成的損失極其重大，據(jù)美國(guó)金屬學(xué)會(huì)統(tǒng)計(jì)，全球每年因金屬銹蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失占生產(chǎn)總值的4，因銹蝕而報(bào)廢的金屬占總產(chǎn)量的30；我國(guó)每年因金屬銹蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)3000多億元。鐵制品的防銹原理是隔絕空氣或水，使鐵失去生銹的條件。常見(jiàn)防銹方法有以下幾類(lèi)：第一類(lèi)：表面保護(hù)法（隔絕氧氣、酸雨等物質(zhì)）。（1）外加防護(hù)漆或塑料。例如：汽車(chē)的外表面等；（2）覆蓋活潑性較弱的金屬。如：裝飾品鍍金，鍍銅等；（3）定期外加潤(rùn)滑油。如：軸承中的潤(rùn)滑油不光有減少阻力的作用還能防止氧化。第二類(lèi)：犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法（提供電子）。表面覆蓋活潑性較主體金屬?gòu)?qiáng)的金屬。如在海輪的船體上釘上鋅塊、鍍鋅鐵。第三類(lèi)：改變金屬的組成（合金）。請(qǐng)根據(jù)上述材料回答下列問(wèn)題：（1）2012年4月21日22日，中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)聯(lián)合北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院在北京科技大學(xué)舉辦了第二屆“世界腐蝕日”中國(guó)區(qū)宣傳活動(dòng)。活動(dòng)以“材料延壽綠色防腐蝕產(chǎn)品與先進(jìn)技術(shù)”為主題。下列做法不符合該主題的是（ ）A回收鋁制飲料罐 B.在鋼鐵制造的船表面刷環(huán)保油漆C.在鐵制品表面鍍鋅 D.常用自來(lái)水沖洗自行車(chē)可防止生銹（2）下列做法易使金屬被腐蝕的是（ ）A用過(guò)的菜刀擦干 B鋁鍋盛放酸菜 C鐵護(hù)欄涂上油漆 D自行車(chē)鋼圈鍍鉻（3）自行車(chē)車(chē)把防銹的措施是鍍金屬鋅，鍍鋅防銹的原理是（ ）A鋅與氧氣結(jié)合生成致密的氧化鋅保護(hù)膜，防止外界空氣與內(nèi)部鐵接觸B金屬鋅的活動(dòng)性比鐵弱，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定C金屬鋅屬于不活潑金屬，不與酸、氧氣等物質(zhì)反應(yīng)D金屬鋅不能與水反應(yīng)，所以起到防銹作用（4）下列防銹措施屬于改變金屬的組成的是（ ）A自行車(chē)軸承中涂潤(rùn)滑油 B. 鐵制大門(mén)表面噴漆C制成不銹鋼菜刀 D.裝飾品鍍金（5）據(jù)了解，人的手汗也能腐蝕金屬。汗液是一種無(wú)色透明或淡黃色帶有咸味、呈弱酸性的液體，除含有鈉、鉀、鈣、鎂鹽外，還含有少量尿素、乳酸、檸檬酸等有機(jī)酸。人的當(dāng)汗液與金屬接觸時(shí)，會(huì)在金屬表面形成一層汗液膜，汗液膜會(huì)對(duì)金屬引起電化學(xué)作用，腐蝕金屬。為防止手汗引起銹蝕，請(qǐng)你給工廠生產(chǎn)人員提出合理的建議： （寫(xiě)出一點(diǎn)即可）。（6）金屬銹蝕是一個(gè)長(zhǎng)期困擾人們的難題，金屬銹蝕造成的損失極其重大，我國(guó)每年因金屬銹蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)3000多億元。請(qǐng)你就保護(hù)金屬資源提出一點(diǎn)合理化建議： 。（7）電鍍是金屬防銹的方法之一。某電鍍廠有甲、乙、丙三個(gè)分別給金屬表面鍍鋅、鍍銅、鍍銀的車(chē)間，每個(gè)車(chē)間電鍍液中只含有易溶的鋅的化合物、銅化合物和銀化合物中的一種物質(zhì)。甲車(chē)間負(fù)責(zé)給金屬制品鍍銀。將銅制品鍍銀的方法是，用砂紙將銅制品表面磨光，然后插入硝酸銀（AgNO3）溶液中，觀察到現(xiàn)象是 ；寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式 。乙車(chē)間負(fù)責(zé)給鐵制水龍頭鍍金屬銅，你認(rèn)為乙車(chē)間所用的電鍍液是 溶液。丙車(chē)間負(fù)責(zé)給海輪的船體上釘上鋅塊，丙車(chē)間所用的原料有ZnSO4溶液、金屬鋁、鐵，請(qǐng)寫(xiě)出丙車(chē)間獲得金屬鋅的化學(xué)方程式 。參考答案1BD 【解析】鐵在食鹽水中生銹速率加快；鐵生銹消耗氧氣，故a試管內(nèi)壓強(qiáng)減小，U形玻璃管中的液柱變得左高右低，故B錯(cuò)誤；鐵生銹實(shí)際上是鐵與氧氣、水共同作用的結(jié)果，與鐵中的雜質(zhì)碳無(wú)關(guān)，故選BD。2（1）B （2）A （3）鐵與氧氣、水共同作用 （4）Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O（或Fe+2HCl=FeCl2+H2）3（1）D （2）B （3）A （4）C （5）帶上手套、指套（或用專(zhuān)用工具拿取零件，不要隨便用手接觸產(chǎn)品等合理答案） （6）防止金屬銹蝕（或回收廢舊金屬或用塑料制品代替金屬制品等合理答案）（7）銅表面附著一層銀白色金屬 Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag 硫酸銅（或硝酸銅或氯化銅等合理答案） 2Al+3ZnSO4=Al2(SO4)3+3Zn第八單元 金屬和金屬材料綜合訓(xùn)練【培優(yōu)訓(xùn)練題】1（遼寧初賽）下列說(shuō)法正確的是（ ）A在化學(xué)反應(yīng)中只有燃燒才能放熱 B地殼中含量最多的金屬元素是氧C將石油分餾可以得到多種產(chǎn)品 D合金的各種性能都比純金屬好2（天津初賽）如下圖所示，先在錐形瓶中放入幾小片已用稀鹽酸除去銹斑的鐵絲網(wǎng)，然后向其中加入34 mL濃食鹽水潤(rùn)濕鐵絲網(wǎng)，塞緊帶導(dǎo)管的單孔塞，導(dǎo)管另一端伸入水中。若干分鐘后，請(qǐng)你觀察并回答：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及相應(yīng)解釋請(qǐng)寫(xiě)出你觀察到的現(xiàn)象并作出相應(yīng)解釋?zhuān)海?） ；其原因是 。（2） ；其原因是 。得出結(jié)論由此實(shí)驗(yàn)?zāi)愕贸鼋Y(jié)論： 。 3（中山市初賽） 某實(shí)驗(yàn)室的廢水中含有大量AgNO3、Zn(NO3)2和Fe(NO3)2，課外小組同學(xué)欲從該廢液中回收銀，并得到副產(chǎn)品硫酸亞鐵晶體。實(shí)驗(yàn)方案如下： （1） 固體甲中含有的物質(zhì)是（填化學(xué)式） ；溶液乙的化學(xué)式為 。（2）寫(xiě)出步驟的化學(xué)方程式： 。（3）檢驗(yàn)步驟向廢水中加入A是否過(guò)量的方法是 ?！厩榫皠?chuàng)新題】4. 樂(lè)樂(lè)同學(xué)是一個(gè)熱愛(ài)勞動(dòng)、善于觀察的學(xué)生，在星期天幫助媽媽擦洗玻璃時(shí)，發(fā)現(xiàn)廚房的鋼窗比臥室的鋼窗銹蝕嚴(yán)重。請(qǐng)回答：（1）產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因。（2）在不拆掉此鋼窗的前提下，如何防止鋼窗進(jìn)一步銹蝕？ （3）下圖是廢棄金屬鋁制品回收再利用過(guò)程。請(qǐng)你從金屬資源方面提出至少三條合理化建議。參考答案1. C 【解析】石油是由汽油、柴油、煤油等組成的混合物，因此石油分餾會(huì)得到汽油、柴油和煤油等產(chǎn)品。合金的某些性能比純金屬好，并不是所有的性能都優(yōu)越于純金屬,故選C。2. （1）鐵絲網(wǎng)生銹 鐵與氧氣、水相互作用生成鐵銹 （2）導(dǎo)管內(nèi)的液面上升 錐形瓶中的氧氣與鐵反應(yīng)后，瓶?jī)?nèi)氣壓減小 得出結(jié)論鐵在有水（或其他鹽溶液）存在的情況下，極易與空氣中的氧氣反應(yīng)而被銹蝕【解析】金屬鐵在潮濕的空氣中易生銹，且在有鹽溶液存在的情況下會(huì)加快銹蝕速率。鐵生銹消耗氧氣，導(dǎo)致錐形瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)減小，在外界大氣壓作用下，燒杯中的水沿導(dǎo)管上升。3. （1）Ag、Fe Zn(NO3)2 、Fe(NO3)2（2）Fe+2AgNO3 = Fe (NO3)2+2Ag （3）取少量固體甲于試管中，加入稀硫酸，有氣泡產(chǎn)生則A過(guò)量，反之，A不足4. （1）廚房中的水蒸氣比臥室中的水蒸氣含量高。（2）將鐵銹除掉，在清潔和干燥的鋼窗上刷上一層油漆。（3）金屬資源是有限的，大力回收廢舊金屬，尋找金屬的代用品（或合理地、有計(jì)劃地開(kāi)采金屬礦物或防止金屬銹蝕等合理答案）。13