第八单元 金属和金属材料
一、选择题
1．随着人们生活质量的不断提高，各种电池的用量大幅度增加，废电池进行集中处理的问题被提到议事日程上来．其首要原因是（ ）
A．回收利用电池外壳的金属材料
B．防止电池中汞、镉、铅等重金属对土壤和水源的污染
C．减轻电池中渗漏的液体对其他物品的腐蚀
D．回收利用电池中的石墨电极
2．在哈尔滨市交通局和平房区政府的共同支持下，399路纯电动公交车在平房区上线运营。下列有关叙述正确的是（ ）
A．制造纯电动汽车使用的钢化玻璃属于复合材料
B．纯电动公交车上一般配备干粉灭火器
C．纯电动汽车使用的钢的含碳量一般为2%—4.3%
D．纯电动汽车在使用过程中不会产生一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物等有害气体，可实现绿色出行
3．化学是推动人类社会可持续发展的重要力量，下列有关说法不正确的是（ ）
A．农业上改漫灌为喷灌或滴灌，有利于保护水资源
B．尖端技术采用液氮获得低温，利用了氮气的化学性质
C．用作新型电池电极材料的石墨烯与金刚石组成元素相同
D．中国具有自主知识产权的大飞机C919机身主体材料是铝合金
4．下列有关“化学之最”的叙述，不正确的是（ ）
A．空气中含量最多的物质是氧气
B．目前人类最清洁的燃料是氢气
C．化学变化的最小粒子是原子
D．自然界中硬度最大的物质是金刚石
5．向盛有一定质量稀硫酸的烧杯中加入过量的锌粉，下列4个图象中，能正确反映对应变化关系的是（ ）
A． B．
C． D．
6．为测定镀锌铁皮锌镀层的厚度，将镀锌铁皮与足量盐酸反应，待产生的气泡明显减少时取出，洗涤烘干，称重。关于该实验的操作对测定结果的影响判断正确的是（ ）
A．铁皮未及时取出，会导致测定结果偏小
B．铁皮未洗涤干净，会导致测定结果偏小
C．烘干时间过长，会导致测定结果偏大
D．若把盐酸换成硫酸，会导致测定结果偏大
7．两个烧杯中装有等质量的金属锌和镁，然后分别逐渐加入同浓度的稀硫酸，产生氢气的质量与加入硫酸的质量关系如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．该图反映出镁比锌的金属活动性强
B．a点时，两个烧杯中的酸都恰好完全反应
C．b点时，两个烧杯中产生氢气的质量相等
D．c点时，两个烧杯中都有金属剩余
8．金属M与AgNO3溶液反应的化学方程式为：M+2AgNO3═M（NO3）2+2Ag．则下列说法错误的是（ ）
A．M的金属活动性比Ag强
B．金属M可能是铜
C．该反应属于复分解反应
D．该反应前后M的化合价发生了改变
9．向一定质量的Mg（NO3）2和Cu（NO3）2混合溶液中加入a克锌粉和铁粉的混合物，充分反应后过滤，得到不饱和的滤液和滤渣，将滤渣洗涤、干燥后再称量，得到的固体质量仍为a克。下列分析合理的是（ ）
①滤渣中可能有铜
②向滤渣中加稀盐酸，可能有气泡产生
③滤液中一定有Mg（NO3）2、Zn（NO3）2和Fe（NO3）2，可能有Cu（NO3）2
④若忽略过滤操作中溶液损失，滤液中溶质的质量一定大于原混合溶液溶质的质量
A．①② B．①③ C．②③ D．②④
10．下列关于金属及金属材料的说法，正确的是（ ）
A．金属常温下都是固体
B．铁在潮湿空气中容易生锈
C．金属回收能节约资源，但铁部分锈蚀后没有回收价值
D．钢和生铁都是铁合金，区别在于钢是纯净物，生铁是混合物
11．下列物质不能由金属和酸反应直接制得的是（ ）
A．AgCl B．FeCl2 C．MgCl2 D．AlCl3
12．将ag铁粉加到b g ZnSO4和CuSO4的混合溶液中,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣。下列说法不合理的是（ ）
A．若滤渣中含有Fe,则滤液一定呈浅绿色
B．滤渣的质量一定大于ag,滤液的质量一定小于bg
C．向滤渣中加入足量稀盐酸,滤渣可能部分溶解
D．若滤渣中只含有单质Cu,则滤液中只含有两种金属阳离子
13．往AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤渣中加入稀盐酸有气泡产生，根据上述现象分析，下面结论错误的是（ ）
A．滤液中一定有Fe2+ B．滤渣一定有Ag粉
C．滤液中一定有Ag+、Cu2+ D．滤渣一定有Fe粉
14．有Mg、Al、Zn、Fe的混合物共5.4g，与足量盐酸反应，生成H2的质量可能是（ ）
A．0.8g B．0.6g C．0.3g D．0.1g
二、非选择题
15．用数字或化学用语填空。
（1）空气中含量最多的气体体积分数约为 %；
（2）地壳中含量最多的元素与含量最多的金属元素形成的物质是 ；
（3）氖气 ；
（4）4个二氧化硫分子 ；
（5）NH3中氮元素的化合价为 ；
（6）3个氢氧根离子 。
16．将一根锃亮的铁丝放入蓝色的硫酸铜溶液中，过一会儿，发现铁丝表面出现了红色物质。
（1）写出发生反应的化学方程式 。
（2）由此判断，金属的活动性：Fe Cu。（用“＞”、“＜”填空）
17．向20g铜锌合金中不断加入一定溶质质量分数的稀盐酸，加入稀盐酸的质量与固体质量的关系如图所示。请计算：
（1））合金中锌的质量分数为 。
（2）20g的铜锌合金完全反应，求生成氢气的质量为多少 ？
18．为了分析生铁中铁的含量，某学习小组称取6.4g生铁样品并粉碎，然后往粉末中逐滴加入溶质质量分数为20%的稀硫酸，至不再产生气体为止共消耗49g稀硫酸（假设生铁中杂质不与稀硫酸反应，也不溶于水）。计算生铁样品中铁的质量分数。
19．如图是小明设计的化学动力小车，他在试管中加入两种试剂，塞紧塞子，将小车放在摩擦系数极小的道路上，过一会小车就向左运动了。
（可选试剂）①锌粉；②铁粉；③铜粉；④10%的稀盐酸；⑤干冰
（1）在加入的两种试剂总质量相同的条件下，若加一次药品能使小车在同一条水平道路上行程最远，应选择的金属是 （填序号），并且两种试剂使用的量要控制在恰好完全反应，此反应的化学方程式为 ；
（2）在加入的两种试剂总质量相同的条件下，要使小车运动的速度最快，应往试管中加入上述哪种金属？ （填序号），原因是 ，产生氢气速度更快；
（3）有的同学根据上述小车推进原理，发现不进行化学反应，也能使小车运动，则他在试管中投入的试剂可能是 ，其利用了它的 （填“物理”或“化学”）性质。
（4）（继续探究）
在不增减小车的设备、不改变试剂总质量及道路的摩擦系数不变的条件下，从理论上讲，如何使小车跑得更远？请你在下表中写出两种改进的方法并给出理由。
改进的方法 简述理由
①
②
20．金属在生产、生活中有着广泛的用途。
（1）铝土矿的的主要成分 （填化学式）。
（2）铝块拉成细丝、压成薄片是利用铝的 （填“导热”或“延展”）性。
（3）冶炼 500 t 含杂质 3% 的生铁，需要含氧化铁 80% 的赤铁矿石的质量是 t（结 果精确到
0.1）。
答案解析部分
1．【答案】B
【解析】【解答】废旧电池中含有重金属汞、铬、铅等，废电池对环境的主要污染是 电池中汞、镉、铅等重金属对土壤和水源的污染 ，故选B。
【分析】利用废旧电池中的成分及其对环境造成的污染分析。
2．【答案】B
【解析】【解答】A、钢化玻璃属于硅酸盐材料，A不符合题意；
B、干粉灭火器可用来扑灭一般失火，也可用来扑灭油、气等燃烧引起的失火，B符合题意；
C、钢的含碳量一般为0.03%—2%，C不符合题意；
D、纯电动汽车在使用过程中不会产生一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物等有害气体，但也会有碳的排放，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析 干粉灭火器是利用二氧化碳气体或氮气气体作动力，将筒内的干粉喷出灭火的，主要用于扑救石油、有机溶剂等易燃液体、可燃气体和电气设备的初期火灾。适用于扑救各种易燃、可燃液体和易燃、可燃气体火灾，以及电器设备火灾。
3．【答案】B
【解析】【解答】A、农业上改漫灌为喷灌或滴灌，能节约水资源，有利于保护水资源，故A正确；
B、尖端技术采用液氮获得低温，利用的是液氮汽化吸热，该过程没有发生化学变化，利用的是物理性质，故B错误；
C、石墨烯与金刚石的组成元素都是碳元素，故C正确；
D、铝合金具有硬度大、强度高、密度小等特性，因此C919机身主体材料是铝合金，故D正确；
故答案为：B。
【分析】A、农业上改漫灌为喷灌或滴灌，能节约用水；
B、液氮的汽化吸热；
C、石墨烯和金刚石均由碳元素组成；
D、铝合金具有硬度大、强度高、密度小等特性。
4．【答案】A
【解析】【解答】A.空气中含量最多的是氮气，A符合题意
B. 目前人类最清洁的燃料是氢气 ，B不符合题意
C. 化学变化的最小粒子是原子 ，C不符合题意
D. 自然界中硬度最大的物质是金刚石 ，D不符合题意
故答案为：A
【分析】A、根据空气中各气体成分的体积分数分析
B、根据氢气和氧气点燃生成水分析
C、根据原子的概念分析
D、根据纯天然最硬的物质是金刚石分析
5．【答案】D
【解析】【解答】A、稀硫酸为酸性溶液，开始时其pH小于7，故错误；A不符合题意；
B、烧杯中有稀硫酸，所以其质量不能为零，故错误；B不符合题意；
C、加入锌粉之后，锌和稀硫酸马上开始反应生成氢气，直至将稀硫酸消耗完全，生成氢气的质量不再改变，起点应从零点开始，故错误；C不符合题意；
D、加入锌粉之后，锌和稀硫酸马上开始反应生成硫酸锌，直至将稀硫酸消耗完全，生成硫酸锌的质量不再改变，故正确．D符合题意；
故答案为：D
【分析】解答这类题目时应注意：1.重在理解图表的含义，通过阅读有用的信息或数据，然后将所学知识与图表信息结合起来，即可进行解答或计算。2.要结合题目所给条件，应首先分析图像的变化趋势，分析图像时要做到“五看”：看坐标、看比例、看起点、看终点、看特点；要重点关注图像的横纵坐标、图像的起点和图像的拐点。并且把图表表示的意义与化学知识结合起来，找出图与化学反应的量的关系，列出方程式或列出变量与与函数的关系，或依据图象走势分析作答。3.当两条或两条以上的曲线在同一坐标系中表示时，要注意数值大小关系，揭示其变化趋势，然后对比分析，找出符合题意的曲线或结论或解题所需的信息。
6．【答案】B
【解析】【解答】A. 铁皮未及时取出，测量锌的质量偏大，会导致测定结果偏大，故A不符合题意；
B. 铁皮未洗涤干净，相当于测定的锌的质量偏小，会导致测定结果偏小，故B符合题意；
C. 烘干时间过长，铁与氧气反应，导致测量的铁的质量增大，会导致测定结果偏小是正确的叙述，故C不符合题意；
D. 把稀盐酸换成稀硫酸，利用的是酸的酸性，与酸的种类无关，会导致测定结果偏大是不正确的叙述，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据铁皮未洗涤干净，会影响锌质量的测定，进行分析。
7．【答案】D
【解析】【解答】A选项是不符合题意的叙述，该图不能反应金属的活动性强弱；A不符合题意
B选项是不符合题意的叙述，a点盛金属锌的烧杯中酸有剩余；B不符合题意
C选项是不符合题意的叙述，b点时金属锌产生的氢气少；C不符合题意
D选项c点时，两个烧杯中都有金属剩余，是符合题意的叙述；D符合题意
故答案为：D
【分析】根据镁、锌的金属活动性比氢强，均能与稀硫酸反应，等质量的金属锌和镁，分别与铜浓度的硫酸反应，有生成氢气的质量和加入稀硫酸的关系图，最终镁产生的氢气量最多分析解答
8．【答案】C
【解析】【解答】A、根据题干中的化学方程式可知， M的金属活动性比Ag强，不符合题意；
B、 金属M可能是铜 ，不符合题意；
C、金属和盐溶液的置换反应，符合题意；
D、金属M的化合价由0变为+2价，不符合题意。
故答案为：C
【分析】根据金属活动性顺序的应用分析，在金属活动性顺序表中，排在氢前的金属能与酸发生反应，排在前面的金属能与排在后面的金属的盐溶液反应，根据反应是否发生也可证明金属的活动性的强弱。根据元素化合价规律分析，单质中元素化合价为0，化合物中各元素化合价代数和为0，所以要计算化合物中某元素化合物时，先确定出其他元素的化合价，再根据化合价规律计算所求元素的化合价。
9．【答案】C
【解析】【解答】金属活动性：Mg＞Zn＞Fe＞Cu，向一定质量的硝酸镁和硝酸铜的混合溶液中加入ag锌粉和铁粉的混合物，锌先与硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，即： ，65份的锌置换出64份的铜，固体质量减小，溶液质量增加，待硝酸铜完全反应后，铁与硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜，即 ，56份的铁置换出64份的铜，固体质量增加，溶液质量减小，充分反应后过滤，得到不饱和的滤液和滤渣，将滤渣洗涤、干燥后再称量，得到的固体质量仍为a克，故一定发生了铁和硝酸铜的反应。
① 一定发生了锌和硝酸铜、铁和硝酸铜的反应，滤渣中一定有铜，故不符合题意；
② 铁可能过量，向滤渣中加稀盐酸，可能有气泡产生，故符合题意；
③ 硝酸镁不参与反应，滤液中一定含硝酸镁，锌、铁一定与硝酸铜发生了反应，滤液中一定含硝酸锌和硝酸亚铁，可能含硝酸铜，故符合题意；
④ 锌与硝酸铜反应，溶液质量增加，铁与硝酸铜反应，溶液质量减小，完全反应后，滤渣的质量不变，故滤液中溶质的质量等于原混合溶液溶质的质量，故不符合题意。
故正确的是②③。
故答案为：C。
【分析】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；位于氢前面的金属能置换出盐酸、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。
10．【答案】B
【解析】【解答】Ａ.汞是液态的金属，Ａ不符合题意；
Ｂ.铁在潮湿空气中容易生锈，Ｂ符合题意；
Ｃ.金属回收能节约资源，铁部分锈蚀后仍然可以回收，Ｃ不符合题意；
Ｄ.钢和生铁都是铁合金，二者都是混合物，Ｄ不符合题意；
故答案为：Ｂ。
【分析】根据金属的性质分析；根据生铁和钢都是铁的合金，都属于混合物分析。
11．【答案】A
【解析】【解答】银不会和酸发生反应，所以氯化银不能由金属和酸反应直接制得。
故答案为：A．
【分析】根据在金属活动性顺序中排在氢前的金属能与酸发生反应生成盐和氢气分析。
12．【答案】D
【解析】【解答】A、若滤渣中含有Fe，则硫酸铜完全反应，滤液中的溶质是硫酸锌和硫酸亚铁，因此滤液一定呈浅绿色，A不符合题意；
B、铁和硫酸铜反应的化学方程式及其质量关系为：
Fe+CuSO4═FeSO4+ Cu，
56 64
由以上质量关系可知，随着反应的进行，溶液质量减小，固体质量增大，滤渣的质量一定大于ag，滤液的质量一定小于bg，B不符合题意；
C、滤渣中一定含有铜，向滤渣中加入足量稀盐酸，由于铜不能和稀盐酸反应，因此滤渣不能全部溶解，C不符合题意；
D、若滤渣中只含有单质Cu，则滤液中至少含有两种金属阳离子，即至少含有锌离子和反应生成的硫酸亚铁中的亚铁离子，D符合题意。
故答案为：D
【分析】在金属活动性中，锌比铁活波，铁比铜活波，将铁粉加入到 ZnSO4和CuSO4的混合溶液中，铁不能喝硫酸锌反应，能和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，据此分析解答
13．【答案】C
【解析】【解答】金属活动性顺序中，排在前面的金属能把排在后面的金属从其化合物的水溶液中置换出来，并且金属活动性差距越大，越易发生化学反应。往AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉，Fe首先与AgNO3溶液反应，Fe+2AgNO3=2Ag+Fe(NO3)2 ，当AgNO3溶液反应完以后，Fe再与Cu(NO3)2溶液反应，Fe+Cu(NO3)2=Fe(NO3)2+Cu。
A. 充分反应后过滤，向滤渣中加入稀盐酸有气泡产生，说明滤渣中含有Fe，滤液中一定有生成的Fe2+，Ａ不符合题意；
B. 滤渣一定有剩余的Fe，生成的Ag、Cu，Ｂ不符合题意；
C. 因为铁剩余，故滤液中只有Fe(NO3)2，一定无Ag+、Cu2+，Ｃ符合题意；
D. 滤渣一定有Fe粉，Ｄ 不符合题意。
故答案为：C
【分析】往AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉，由金属活动性顺序可知，铁和两种溶液都反应，且和硝酸银优先反应，结合加入盐酸有气泡放出，说明铁有剩余，即两种盐溶液都反应完全，固体由铜、银、铁三种组成，溶液中的溶质是硝酸亚铁，据此解答
14．【答案】C
【解析】【解答】，5.4g镁完全反应可产生氢气的质量为0.45g；
，5.4g铝完全反应可产生氢气的质量为0.6g；
，5.4g锌完全反应可产生氢气的质量为0.17g；
，5.4g铁完全反应可产生氢气的质量为0.19g；
则产生氢气的质量在0.17g~0.6g之间，
故答案为：B。
【分析】题考查化学方程式的计算，利用极限值法分析作答，先将相同质量的4种金属与足量酸反应是，生成氢气由多到少的排序顺序，在计算出生成氢气的极大值和极小值，从而确定答案范围。
15．【答案】（1）78%
（2）Al2O3
（3）Ne
（4）4SO2
（5）-3
（6）3OH-
【解析】【解答】（1）空气中含量最多的气体体积分数约为氮气，约占78%；（2）地壳中含量最多的元素为氧元素，含量最多的金属元素为铝元素，二者形成的物质是氧化铝；（3）氖气为稀有气体，由原子直接构成，化学式用元素符号直接表示；（4）二氧化硫的化学式表示一个二氧化硫分子，多个分子化学式前加系数，4个二氧化硫分子表示为4SO2；氨气中氮元素化合价为－3价，氢氧根离子带1个单位负电荷，3个氢氧根离子表示为3OH-。
【分析】根据化学符号的意义分析，元素符号表示元素和一个原子，表示多个原子元素符号前加相应数字；化学式表示一种物质和一个分子，表示多个分子，化学式前加相应系数；离子符号是在元素符号或原子团符号右上角标上所带电荷数，数字在前，正负号在后，表示多个离子，在符号前加相应数字；元素化合价标在元素符号的正上方，正负号在前，数字在后。
16．【答案】（1）Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
（2）>
【解析】【解答】将一根锃亮的铁丝放入蓝色的硫酸铜溶液中，过一会儿，发现铁丝表面出现了红色物质，说明生成了铜，即铁能与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，反应的化学方程式表示为：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4；根据金属活动性顺序的应用：位于前面的金属能把位于后面的金属从化合物的溶液中置换出来可知铁的活动性大于铜的活动性。
【分析】（1）根据铁和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁分析
（2）根据金属活动性顺序中，位于前面的金属能把位于后面的金属从化合物的溶液中置换出来分析
17．【答案】（1）32.5%
（2）0.2g
【解析】【解答】解：（1）根据图可以看出锌的质量为20g﹣13.5g＝6.5g合金中锌的质量分数为为 ＝32.5%（2）设生成氢气的质量为x
Zn+2HCl=ZnCl2+ H2↑
65 2
6.5g x
；x＝0.2g
答：（1）合金中锌的质量分数为32.5％；（2）20g的铜锌合金完全反应，生成氢气的质量为0.2g。
【分析】（1）根据质量守恒定律，得出铜的锌的质量，进而计算质量分数
（2）利用锌的质量结合锌和稀盐酸反应的方程式计算氢气的质量
18．【答案】解：设铁样品中铁的质量分数为x，则
解得x=87.5%。
答：生铁样品中铁的质量分数为87.5%。
【解析】【分析】根据硫酸中溶质的质量结合反应的方程式计算铁的质量，进而计算生铁中铁的质量分数
19．【答案】（1）②；Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
（2）①；锌比铁活泼，和稀盐酸反应时
（3）干冰；物理
（4）减小试管和平面的夹角；试管和平面的夹角越小，反作用力越大；用等质量的铝或镁；等质量的铝或镁比铁与盐酸反应产生氢气更多
【解析】【解答】（1）在加入的两种试剂总质量相同的条件下，若加一次药品能使小车在同一条水平道路上行程最远，应选择的金属是铁，这是因为等质量的铁与稀盐酸反应生成的氢气比锌多，并且两种试剂使用的量要控制在恰好完全反应，铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，反应的化学方程式为：Fe+2HCl═FeCl2+H2↑。故填：②；Fe+2HCl═FeCl2+H2↑。（2）在加入的两种试剂总质量相同的条件下，要使小车运动的速度最快，应往试管中加入锌，原因是锌比铁活泼，和稀盐酸反应时，产生氢气速度更快。故填：①；锌比铁活泼，和稀盐酸反应时。（3）有的同学根据上述小车推进原理，发现不进行化学反应，也能使小车运动，则他在试管中投入的试剂可能是干冰，其利用了它的物理性质，即干冰升华产生的二氧化碳逸出装置时产生反作用力。故填：干冰；物理。[继续探究]（4）试管和平面的夹角越小，反作用力越大，因此可以减小试管和平面的夹角；等质量的铝或镁比铁与盐酸反应产生氢气更多，因此可以用等质量的铝或镁代替，实验过程如下所示：
改进的方法 简述理由
① 减小试管和平面的夹角 试管和平面的夹角越小，反作用力越大
② 用等质量的铝或镁 等质量的铝或镁比铁与盐酸反应产生氢气更多
【分析】（1）根据小车在金属与酸反应生成的氢气的作用下前行，生成的气体越多，小车前行越远分析
（2）根据小车运动快慢与产生氢气的速率有关，金属越活泼产生氢气的速率越快分析
（3）根据物质不需要发生化学变化就能表现出来的性质时物理性质分析
（4）根据小车的运动是由于试管内产生的气体的推力造成的分析
小车的运动是由于试管内气体冲出时产生的推力，
20．【答案】（1）Al2O3
（2）延展
（3）866.1
【解析】【解答】（1）铝土矿的主要成分是氧化铝，化学式：Al2O3；（2）将铝块拉成细丝、压成薄片利用了铝的延展性；（3）设需要含氧化铁80%的赤铁矿石的质量为x，
x=866.1t。
【分析】考查含杂质物质的化学方程式的计算，注意代入方程式计算的必须是纯物质的质量是正确解答此类题的关键。
