第5章 金属的冶炼与利用.docx
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第5章金属的冶炼与利用
第5章 金属的冶炼与利用
五年中考命题规律）
年份
题型
题号
涉及内容
分值
2017
非选择题
13
金属的性质，铁的锈蚀
6
2016
选择题
7D、8B
合金的性质，控制变量法探究铁生锈
2＋2
2015
非选择题
15
金属与酸反应，金属与盐反应
5
2014
选择题
6、10
金属、合金的性质和用途，钢铁的锈蚀及防护
2＋2
非选择题
16方案2、3，17
金属的性质及金属的冶炼
2＋3
2013
选择题
6、10
金属的性质和用途
2＋2
非选择题
15
（1）
合金的性质和用途
1
金属性质、金属资源的利用和保护，是中考的必考内容，分值在1～6分，主要用选择题或非选择题的题型进行考查，考查的重点是金属的性质，金属的冶炼和用途及资源的保护。
预计2018年仍将用选择题和非选择题的题型进行考查，考查金属的活动性，防锈措施可能性很大，考查分值在2～4分。
知识网络）
考点梳理）
金属材料
1．金属的概念
金属材料包括各种__纯金属__和各种__合金__。
2．金属的物理性质
（1）颜色
大多数金属呈银白色，特例：
金呈__黄__色，铜呈__紫红__色。
（2）状态
常温下为固体，特例：
__汞__是液体。
（3）特性
具有良好的导电性、导热性、延展性等。
3．合金
（1）概念
由一种金属跟其他__金属__或__非金属__熔合形成的有金属特性的物质。
（2）常见的合金
①青铜：
人类历史上使用最早的合金，由锡和铜组成。
②生铁和钢：
使用很广的钢和生铁由铁、碳组成，两者的区别是含碳量不同。
铁合金
生铁
钢
碳的含量
2%～4.3%
0.03%～2%
③其他常见的合金：
不锈钢、黄铜、铝合金。
（3）性质特点
合金的硬度一般比组成它的各成分金属__大__；熔点一般比组成它的各成分金属__低__。
金属的化学性质
1．金属的化学性质
（1）金属与氧气反应
O2
（2）金属与酸溶液反应
镁
锌
铁
【特别提醒】氢气的实验室制取。
（1）药品：
锌和稀硫酸。
（2）化学方程式：
Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。
【难点突破】金属与酸反应的曲线
①等质氢图
两种金属反应产生的氢气质量相同，此图反映了两种情况：
a．酸不足，金属过量，产生的氢气质量由酸的质量决定。
b．酸足量，投放的两种金属与酸反应产生氢气的质量恰好完全相同，如24g镁和56g铁分别投入足量的酸中反应产生的氢气质量相同。
②等质等价金属图
如等质量的镁、铁、锌与足量的酸反应，生成物中金属的化合价均为＋2价，产生氢气的速率和质量不同。
此图反映出：
a．金属越活泼，图示反应物的曲线越陡，如Mg线比Zn线陡，Zn线比Fe线陡。
b．金属的相对原子质量越小，与酸反应产生的氢气越多，曲线的拐点越高，消耗的酸越多。
（3）金属与某些盐溶液反应
①铁与硫酸铜溶液
现象：
银白色固体表面__有红色物质附着__，溶液颜色由__蓝色__逐渐变为__浅绿色__；化学方程式：
__Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4__；结论：
铁的活动性__大于__（选填“大于”或“小于”）铜。
②铜与硝酸银溶液
现象：
铜丝表面__有银白色物质附着__，溶液颜色由__无色__变为__蓝色__；化学方程式：
__Cu＋2AgNO3===Cu（NO3）2＋2Ag__；结论：
铜的活动性__大于__（选填“大于”或“小于”）银。
2．置换反应
（1）定义
由一种单质跟一种化合物作用生成__另一种单质__和__另一种化合物__，这样的反应叫做置换反应。
置换反应中一定存在化合价变化的元素。
（2）表达式
A＋BC→AC＋B，例如：
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑。
金属矿物和铁的冶炼
1．金属在自然界中的存在
极少数不活泼的金属（如铂、金、银等）在自然界中以__单质__形式存在，其他大多数以__化合物__形式存在，金属化合物以矿物的形式存在。
2．金属矿石
（1）铁矿石
名称
化学式
赤铁矿
__Fe2O3__
磁铁矿
Fe3O4
菱铁矿
FeCO3
黄铁矿
__FeS2__
（2）铜矿石：
黄铜矿、孔雀石、斑铜矿和赤铜矿。
（3）铝矿石：
铝土矿和明矾石等。
3．实验突破：
金属的冶炼
（1）实验原理
铁的冶炼原理：
3CO＋Fe2O3
2Fe＋3CO2（一氧化碳还原氧化铜的反应原理：
CO＋CuO
Cu＋CO2）
（2）装置
（3）实验现象
点燃酒精喷灯后，可观察到澄清石灰水__变浑浊__，玻璃管中固体__由红色逐渐变成黑色__（一氧化碳还原氧化铜现象：
试管内固体__由黑色逐渐变成红色__，澄清石灰水__变浑浊__）。
（4）操作顺序
操作顺序
解释或结论
先点燃酒精灯，通入一段时间CO，再点燃酒精喷灯
先点燃酒精灯的目的是防止CO造成空气污染，通入CO的目的是除尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸
点燃酒精喷灯，给氧化铁加热
使氧化铁和一氧化碳发生反应
实验结束，先熄灭酒精喷灯，继续通入CO直至试管冷却
防止试管内压强减小，引起倒吸，防止生成的铁被空气中的氧气氧化
（5）尾气处理
CO有毒，应将排出的尾气__点燃__或收集起来。
金属防护和废金属回收
1．钢铁的锈蚀及防护
（1）铁锈的主要成分是__Fe2O3__。
（2）锈蚀条件
铁与__氧气（或空气）__、__水__同时接触。
2．实验突破：
金属的锈蚀
（1）实验原理
__铁与空气中的氧气、水蒸气等物质发生化学反应__。
（2）实验操作
编号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
实验
条件
铁钉与空气和水同时接触
铁钉全部浸入蒸馏水中
铁钉在干燥的空气中
续表
编号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
实验
图示
（3）实验现象
经过一段时间后，第Ⅰ支试管中铁钉表面出现__红色__铁锈，且在空气和蒸馏水__交界__处铁锈更多，第Ⅱ支试管和第Ⅲ支试管中铁钉表面__无明显__锈迹。
（4）实验结论
对比第Ⅰ支试管的现象和第Ⅱ支试管的现象可知铁生锈需要__空气（或氧气）__；对比第Ⅰ支试管的现象和第Ⅲ支试管的现象可知铁生锈需要__水__。
铁生锈的条件是__铁和空气、水同时接触__。
（5）注意事项
①第Ⅱ支试管所用蒸馏水是经煮沸并迅速冷却的蒸馏水，煮沸的目的是__将溶解在水中的氧气除去__，迅速冷却的目的是__防止空气中的氧气溶入水中__。
②第Ⅱ支试管中植物油的作用是__隔绝空气__，防止空气中的氧气溶解到水中。
③第Ⅲ支试管加入干燥剂的目的是__吸收空气中的水蒸气，使铁钉不与水接触__。
【温馨提示】同样暴露在空气中的金属铁比金属铝容易锈蚀的原因：
铁锈疏松多孔，不能阻止铁与氧气、水继续反应；而铝与氧气反应生成的致密的氧化铝薄膜能防止铝进一步被氧化。
3．金属的除锈与防护
（1）除锈方法
①物理方法：
砂纸打磨、冷拉。
②化学方法：
用__稀盐酸__除铁锈，反应的化学方程式为__Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O__。
（2）防护方法
①保持钢铁表面__干燥__。
②在钢铁表面__喷漆、涂油__。
③在钢铁表面镀上一层__保护膜__。
4．废金属的回收利用
（1）废金属的危害
不但造成资源浪费，还会产生镉、汞等有毒金属，对环境造成污染。
（2）废金属回收利用的意义
既可以节约大量的金属资源，又能减少重金属对环境的污染。
中考重难点突破）
金属、金属材料、合金及用途
【例1】（2013，遵义）下列有关金属的说法正确的是（ A ）
A．铝有良好的抗氧化性能
B．合金一定不含非金属
C．生铁是化合物
D．赤铁矿是金属材料
【解析】A.金属铝能与空气中的氧气发生反应，生成一层致密的氧化铝膜，保护内部的金属铝不再被氧化，所以有良好的抗腐蚀性能，正确；B.合金中含有非金属元素，而不是不含非金属元素，错；C.生铁中含有非金属碳元素，属于混合物，错；D.赤铁矿是含金属铁的矿物，不是金属材料，错。
【答案】A
【方法指导】了解金属、金属材料的成分和常见性质，就能很快地熟练的解答此类试题。
1．（2017，来宾）下列有关金属的叙述，正确的是（ A ）
A．钢中含碳量低于生铁中的含碳量
B．合金的硬度比其纯金属的硬度小
C．铝、铁、铜都是银白色金属
D．铝能制成铝箔是因为铝有很好的抗腐蚀性
2．金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途，下列说法不正确的是（ D ）
A．不锈钢抗腐蚀性能好，常用于制造医疗器械
B．铁具有良好的导热性，可以用于制造炊具
C．铝合金轻而坚韧，可作汽车，飞机的材料
D．铅锑合金的熔点低，电阻率大，常用于制造发热体
金属的化学性质
【例2】（2014，遵义）下列有关事实不能用金属活动性解释的是（ ）
A．铁能将铜从硫酸铜溶液中置换出来
B．铝制品抗腐蚀性比铁制品强
C．不能用金属铜与稀硫酸反应制取氢气
D．相同条件下，镁和锌与稀盐酸反应的剧烈程度
【解析】A.铁能将硫酸铜溶液中的铜置换出来，铁活动性比铜强，与金属的活动性有关；B.铝制品抗腐蚀性能比铁强，是由于铝与氧气反应生成致密氧化膜，与金属活动性无关；C.铜不与稀硫酸反应与铜的活动性弱有关；D.相同条件下，镁与盐酸反应比锌与盐酸反应要剧烈，镁的活动性比锌强。
【答案】B
【方法指导】比较金属的活动性一般有三种途径：
一是金属能否与酸发生反应；二是相同的条件下，金属与酸反应，比较剧烈程度；三是金属与盐的溶液能否发生置换反应。
有时用与空气中氧气反应快慢程度也可比较；金属与盐反应，能被置换出来的金属活动性弱；金属与盐不能发生置换反应，也能得出结论，不能被置换出来的金属活动性强。
3．（2017，东营）今年春季，在张献忠沉银考古现场，整齐堆放着金册、银册、金币、银币、铜币和银锭，还有铁刀、铁矛等兵器。
下列说法中错误的是（ B ）
A．“真金不怕火炼”说明了黄金的化学性质稳定
B．上述钱币用金、银、铜而不用铁，从化学角度看主要原因是铁的冶炼困难
C．自然界有天然的银、金却没有天然的金属铁
D．常温下验证铁、铜、银三种金属的活动顺序时，至少需要一种金属单质
4．（2017，杭州）在试管中放入一根镁条（己去除氧化膜），往其中加入硝酸银溶液至浸没镁条，观察到如下现象：
①镁条表面迅速覆盖一层疏松的固体物质，经检验发现生成的固体物质中有单质银；
②镁条表面有明显的气泡现象，经检验发现气泡中有氢气。
对于上述实验现象的分析错误的是（ C ）
A．镁能从硝酸银溶液中置换出银
B．镁跟硝酸银溶液反应会生成氢气
C．镁投入硝酸银溶液中只发生2AgNO3＋Mg===Mg（NO3）2＋2Ag
D．根据该实验可判断镁比银化学活动性强
【例3】（2017，广州）化学小组为探究铝、铜、银三种金属的活动性顺序，设计了如图所示实验方案。
下列说法不正确的是（ ）
A．由实验甲可知金属活动性：
A1＞Cu
B．由实验乙可知金属活动性：
Cu＞Ag
C．由实验甲、乙、丙可知金属活动性：
A1＞Cu＞Ag
D．实验甲中的CuSO4改为CuC12不能完成本实验探究
【解析】A.由甲实验，铝丝放入硫酸铜溶液中能反应，得到铝比铜活泼，正确；B.由乙实验，铜丝放入硝酸银溶液中能反应，得到铜比银活泼，正确；C.将甲、乙实验归纳得到铝比铜活泼，铜比银活泼，正确；D.实验甲中的CuSO4改为CuC12也能完成本实验探究，错。
【答案】D
5．（2017，黄石）现有甲、乙、丙三种金属，先将三者分别加入到硫酸亚铁溶液中，只有甲可使溶液中析出铁单质。
再将三者加入到硝酸银溶液中，只有乙不能使溶液中析出银单质，则三者的金属活动性从大到小的顺序是（ C ）
A．甲＞乙＞丙B．乙＞甲＞丙
C．甲＞丙＞乙D．无法判断
6．（2017，来宾）为了探究镁、锌、铜三种金属的活动性强弱，将形状、大小相同的三种金属分别放入装有X溶液的试管中，通过观察现象即能得出实验结论。
则X溶液是（ A ）
A．稀硫酸B．硝酸银溶液
C．氯化铜溶液D．氯化镁溶液
7．（2017，临沂）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分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在Z表面有银析出，而Y没有变化。
根据以上实验事实，判断X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序正确的是（ B ）
A．X Y ZB．X Z Y
C．Y Z XD．Z Y X
金属的锈蚀与资源的保护
【例4】（2017，青岛）下列防锈措施不合理的是（ ）
A．钢管存放在干燥的地方
B．用盐水清洗菜刀
C．及时清除铁制品表面的锈渍
D．在铁管表面镀上一层不易锈蚀的金属
【解析】A.钢管放在干燥的地方，空气中的水蒸气含量少，不易锈蚀，正确；B.放在盐水中，既有水，同时能与氧气接触，还有盐的作用，锈蚀速度最快，错；C.铁锈很疏松，有吸水性，清锈渍可减缓生锈的速率，
正确；D.在铁管表面镀一层不易生锈的金属，既可以隔绝空气，又可以隔绝水，防锈效果好，正确。
【答案】B
【方法指导】铁生锈的条件，就是与水和氧气同时接触，要防止铁生锈的措施，就是破坏生锈的条件，采用隔绝空气和水的方法最有效。
铁在有酸、碱、盐等腐蚀性液体中生锈的速率会明显加快，应尽量避免这些液体接触。
防止金属锈蚀，就是对金属资源的保护。
8．（2017，玉林）下列环境中，铁钉表面最容易产生铁锈的是（ B ）
A．在稀盐酸中B．在潮湿的空气中
C．在干燥的空气中D．浸没在植物油中
9．（2017，遵义）金属广泛的研究和应用价值。
（1）用铜制作导线，因其有良好的延展性和__导电性__。
（2）空气中，铝比铁具有更好的抗腐蚀性，原因是铝在空气中__能形成一层致密的氧化膜__。
（3）A中最易生锈的部位是__b处__。
（4）B中发生反应的化学方程式为__Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu__。
（5）向一定量AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中加入一定量的锌粉，充分反应后过滤，得到滤渣和溶液。
①向洗净的滤渣滴中加稀盐酸产生气泡，该气体是__氢气__。
②若滤液呈蓝色，则滤液中可能有的物质是__AgNO3__。
金属与酸或盐反应的曲线
【例5】（2017，泰安）现有等质量甲、乙、丙三种金属，分别放入三份溶质质量分数相同的足量稀硫酸中，
产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示（已知甲、乙、丙在生成物中化合价均为＋2价）。
则下列说法中不正确的是（ B ）
A．生成氢气的质量：
甲＞乙＞丙
B．相对原子质量：
乙＞丙＞甲
C．金属活动性：
乙＞甲＞丙
D．消耗硫酸的质量：
甲＞乙＞丙
【解析】A.从曲线看，甲的拐点最高、乙次之，丙最低，生成氢气的质量甲＞乙＞丙，正确；B.化合价相同，与足量的稀硫酸反应，相对原子质量小的生成氢气多，其顺序是丙＞乙＞甲，错；C.从起始反应看，在相同时间内乙生成氢气多，其顺序是甲＞乙＞丙，正确。
D.生成氢气越多，消耗硫酸越多，其顺序为甲>乙>丙。
【答案】B
【方法指导】解答此类试题，抓住五要素，即五看：
看横坐标和纵坐标；看起点；看拐点；看变化趋势；看终点。
10．（2015，遵义）回答下列问题：
（1）某同学用硫酸铜溶液把“铁勺”变“铜勺”，其反应的化学方程式为__Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu__。
（2）在一定量的AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后，下图描述相关变化曲线，一定不正确的是__B__。
A）
B）
C）
D）
经典考题冲关）
1.（2017，娄底）某同学为了探究甲、乙、丙三种金属的活动性强弱，做了如下实验，则三种金属的活动性顺序是（ B ）
实验步骤
实验现象
（1）把甲、乙、丙三种金属分别加入稀硫酸中
甲、乙表面有气泡产生，丙无明显变化
（2）再把甲放入到乙的硫酸盐溶液中
无明显现象
A．甲＞乙＞丙B．乙＞甲＞丙
C．丙＞甲＞乙D．丙＞乙＞甲
2．（2017，苏州）下列反应属于置换反应的是（ D ）
A．2CO＋O2
2CO2
B．H2CO3
H2O＋CO2↑
C．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
D．2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
3．（2017，鄂州）将一定质量的铁粉和氧化铜粉末投入到一定质量的稀硫酸中，充分反应后过滤，得到滤液M和滤渣N，下列有关说法：
①滤液M中一定含有硫酸铁，可能含有硫酸和硫酸铜；②在滤液M中放入一块刚打磨过的锌片，一定有置换反应发生；③向滤渣N中滴加稀硫酸，可能有气泡产生；④当滤液M中含有硫酸铜时，滤渣N中一定没有氧化铜，其中一定正确的说法是（ B ）
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
4．（2017，遂宁）向装有过量锌粉的烧杯中加入一定质量AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液，烧杯中固体的质量随反应时间变化的情况如图所示。
下列说法正确的是（ D ）
A．t1时，向溶液中滴加氯化钠溶液，没有白色沉淀产生
B．t3和t5时，溶质种类不同，金属单质种类也不同
C．若向溶液中插入铝丝，铝丝表面有红色固体析出，则时间t的取值范围是：
t2＜t＜t4
D．t2时，溶液中的金属离子有Zn2＋、Cu2＋，固体中的金属单质有Zn、Ag
5．下列与金属相关的说法正确的是（ D ）
A．生铁和钢的性能完全相同
B．炼铁过程只发生物理变化
C．常温下所有金属均为固态
D．铁在潮湿的空气中易生锈
6．用稀盐酸除去铁锈主要成分的原理是（ D ）
A．FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O
B．FeO＋2HCl===FeCl3＋H2O
C．Fe2O3＋6HCl===2FeCl2＋3H2O
D．Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O
7．托盘天平左、右两边各放一只质量相等的烧杯，在两只烧杯中均加入等质量、等质量分数的稀盐酸，此时天平保持平衡。
然后在左盘烧杯中加入5g锌粒，在右盘烧杯中加入5g铁粉，充分反应后，两烧杯底部均有固体剩余，则此时天平（ C ）
A．偏向左边B．偏向右边
C．仍然平衡D．无法判断
8．（2017，襄阳）向某硫酸铜溶液中放入一定量的铝粉和铁粉的混合物，充分反应后过滤，向滤渣中加入稀盐酸有气泡产生。
则滤液中一定含有的溶质是__Al2（SO4）3__。
（写化学式）
9．（2017，内江）金属及其金属制品对人类社会的发展有着极其重要的作用。
（1）铜锌合金的外观与黄金极为相似，市场上一些不法分子以假乱真，祸害百姓。
利用简单的化学知识，将其放入稀盐酸中，观察是否有__气泡__产生即可鉴别真伪。
（2）铝、铁、银是日常生活中经常接触到的三种金属，对Al、Fe、Ag三种金属的活动性顺序进行探究，能达到目的的一组试剂是__②__（填序号）。
①Ag、FeCl2溶液、AlCl3溶液；②Fe、AlCl3溶液、AgNO3溶液；③Ag、Fe、AlCl3溶液。
10．（2017，随州）将一定量的金属M（M是Mg、Al、Zn、Fe中的一种）粉末放入AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中，充分反应后过滤，得到滤渣和无色滤液，向滤渣和滤液中分别滴加稀盐酸均无明显现象产生。
（1）金属M不可能是__铁__（填名称）。
（2）滤渣中一定含有的金属是__Ag、Cu__；无色滤液中含有的阴离子是__NO
__（填符号）。
11．2015年11月，我国首架大型客机C919（如图）正式下线，实现了我国航空领域的新突破。
回答下列问题：
（1）图中标示的材料中，含有的金属元素是__铝（或镁、钛）__（写出一种即可）；属于有机合成材料的是__橡胶__。
（2）飞机大量使用合金材料，原因是__合金硬度大，抗腐蚀性强__。
（3）铝的金属活动性比铁的__强__（选填“强”或“弱”）。
空气中，铝比铁具有更好的抗腐蚀性，原因是__4Al＋3O2===2Al2O3，铝表面生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止铝进一步氧化__（结合化学方程式解释）。
12．钠的化学性质非常活泼，直到1807年才由英国化学家戴维通过电解氢氧化钠得到单质金属钠，实验室通常将金属钠保存在煤油或液体石蜡中，但仍会发生缓慢氧化。
请回答下列问题：
（1）写出金属钠发生缓慢氧化反应的化学方程式__4Na＋O2===2Na2O__。
（2）探究金属钠与水反应时，发现有气体生成，收集气体并点燃，有明显爆鸣声，向反应后溶液中滴加酚酞试剂，溶液呈红色，由此推断，钠与水反应的化学方程式为__2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑__。
（3）根据金属活动性顺序推测：
金属钠放入硫酸铜溶液后，溶液底部会出现金属铜的红色沉积物，经实验验证，实际观察到的是蓝色沉淀，产生蓝色沉淀的原因是__2NaOH＋CuSO4===Cu（OH）2↓＋Na2SO4__（用化学方程式解释）。
13．（2017安徽中考）某研究小组为探究“影响铁制品锈蚀快慢的因素”，取同浓度的稀氨水和稀醋酸用如图装置完成表中实验，回答下列问题。
实验序号
①
②
③
④
实验温度/℃
25
25
70
70
试剂
稀氨水
稀醋酸
稀氨水
稀醋酸
出现铁锈
所需时间
1天
未见锈蚀
5分钟
1天
未见锈蚀
1分钟
（1）铁锈的主要成分是__Fe2O3__（填化学式）。
（2）实验②和④可探究__温度__因素对铁制品锈蚀快慢的影响；欲探究试剂酸碱性对铁制品锈蚀快慢的影响，应选择的实验是__①②或③④__（填实验序号）。
（3）根据表中实验现象得出的结论是__相同条件下，酸性越强，金属生锈越快__（写出一点即可）。
（4）影响铁制品锈蚀快慢除受上述因素影响外，还有__酸的浓度__（写出一点即可），请设计实验方案__相同条件下，取两份浓度不同的醋酸分别在25__℃时，观察铁钉生锈所需时间__。
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