Question

23、人類(lèi)發(fā)展的歷史進(jìn)程中人們不斷研制出各種不同的用具，制造用具的材料也在不斷地發(fā)生變化，金屬制品因其美觀(guān)、耐用、輕便易成型而被人們廣泛利用，請(qǐng)根據(jù)所學(xué)知識(shí)及生活知識(shí)參與有關(guān)金屬制品探究．
（1）以下工具的制作過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生化學(xué)變化的是（

A

）
A．原始人制作石刀；B．冶煉青銅；C．煉鐵
（2）請(qǐng)將以下金屬材料的冶煉按年代的先后順序排序

B．A．C

（填序號(hào)）．
A．鐵；B．青銅；C．鋁
從以上順序可以看出，金屬制品的出現(xiàn)順序與

金屬活動(dòng)性

有關(guān)，那么金屬鉀的制得應(yīng)排在

C

之后．
（3）金屬區(qū)別于非金屬的主要物理性質(zhì)是，金屬具有

金屬光澤

，金屬區(qū)別于非金屬的主要化學(xué)特征是

良好的傳熱導(dǎo)電性

．在化學(xué)變化中金屬原子通常表現(xiàn)為

延展性易失去電子

．
（4）孔雀石主要成分為堿式碳酸銅，經(jīng)加熱會(huì)發(fā)生反應(yīng)：Cu₂（OH）₂CO₃△2CuO+H₂O+CO₂↑，古代人們發(fā)現(xiàn)翠綠的孔雀石在森林大火中會(huì)變成紅色的銅，請(qǐng)寫(xiě)出轉(zhuǎn)化為銅的另一個(gè)反應(yīng)方程式：

2CuO+2C═2Cu+CO₂↑

（5）古代術(shù)士將爐甘石（主要成分為ZnCO₃）與赤銅礦（Cu₂O）、木炭放在煉爐中高溫灼燒，煉出金光燦燦的“黃金”，被稱(chēng)為“煉石成金”．
①請(qǐng)你用學(xué)過(guò)的知識(shí)回答，真的可以“煉石成金”嗎？

不能，在化學(xué)變化過(guò)程中元素種類(lèi)不可能發(fā)生改變

．

②那么你認(rèn)為這金光燦燦的金屬是什么？它是怎么煉出來(lái)的？寫(xiě)出有關(guān)化學(xué)方程式
該金屬可能是

銅鋅合金

，煉出它的化學(xué)方程式為

ZnCO₃═ZnO+CO₂↑

、

2ZnO+C═2Zn+CO₂↑

、

2Cu₂O+C═4Cu+CO₂↑

．
（6）到西漢時(shí)期我國(guó)的勞動(dòng)人民又發(fā)明了“濕法煉銅”，在西漢劉安所著的《淮南萬(wàn)畢術(shù)》中就有“曾青得鐵則化為銅”的記載（“曾青”是指銅的化合物），請(qǐng)用反應(yīng)方程式表示其冶煉原理：

Fe+CuSO₄═Cu+FeSO₄

（7）磁懸浮的核心技術(shù)得制備超導(dǎo)材料．有一種超導(dǎo)材料的化學(xué)式為Y₂BaCu₆O₁₀，它是以Y_mO_n、BaCO₃和CuO為原料經(jīng)研磨燒結(jié)而成．假設(shè)此過(guò)程中所有元素的化合價(jià)不變，試填寫(xiě)以下空白：
a．超導(dǎo)材料Y₂BaCu₆O₁₀是由

四

種元素組成的，Y_mO_n的化學(xué)式是：

Y₂O₃

b．在合成該超導(dǎo)材料的同時(shí)還生成-種產(chǎn)物，該物質(zhì)是

CO₂

（寫(xiě)化學(xué)式）．
金屬的使用及冶煉歷史也引起同學(xué)們極大興趣，初三同學(xué)組織化學(xué)興趣小組繼續(xù)進(jìn)行（8）（9）探究：
（8）首先他們收集大量有關(guān)鋼鐵的成語(yǔ)與民間諺語(yǔ)．其中有說(shuō)明鋼的性能比鐵好的有

恨鐵不成鋼

，知道“百煉成鋼”是指鐵在高溫條件下反復(fù)敲打發(fā)生的反應(yīng)是：

C+O₂═CO₂

，從而了解鋼與鐵的機(jī)械性能不同是因?yàn)閮烧?div id="rwkbqkw" class="quizPutTag">含碳量不等

．
（9）鈦（Ti）因?yàn)榫哂性S多神奇的性能而越來(lái)越引起人們的關(guān)注．化學(xué)興趣小組對(duì)Mg、Ti、Ag的金屬活動(dòng)性順序進(jìn)行探究．
[提出假設(shè)]a． Ti的金屬活動(dòng)性比Mg強(qiáng)；
b．Ti的金屬活動(dòng)性介于Mg和Ag之間．
[查閱資料]在相同條件下，金屬與酸反應(yīng)，產(chǎn)生氣泡的速率越快，則該金屬活動(dòng)性越強(qiáng)．
[實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)]同溫下，取大小相同的這三種金屬薄片，分別投入等體積、等濃度的足量稀鹽酸中，觀(guān)察現(xiàn)象．
請(qǐng)回答：三種金屬加入鹽酸前都先用砂紙將表面擦光亮，其目的是

除去氧化膜利于直接反應(yīng)

．
[實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象]

[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]原假設(shè)中

a

不正確，理由是

鎂反應(yīng)速率比鈦快

．
[結(jié)論]用不同濃度的足量稀鹽酸反應(yīng)，是否也能得出同樣結(jié)論？

否

，請(qǐng)說(shuō)明理由

反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度有關(guān)

（10）小剛與小紅分別做相同質(zhì)量的不同金屬與同質(zhì)量、同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀H₂SO₄反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)
結(jié)束后，分別交上的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并繪制出金屬Zn、Fe分別與稀H₂SO₄反應(yīng)放出H₂的函數(shù)圖象（如圖所示）．

兩個(gè)圖象中存在有錯(cuò)誤的是

小紅

的圖象，判斷錯(cuò)誤的理由是

圖象中Fe與Zn標(biāo)反了，Zn的反應(yīng)速率較Fe快

，
圖象不同的原因是

小剛?cè)〉慕饘倭枯^少，金屬反應(yīng)完，而小紅取的酸量較少，酸完全反應(yīng)完

．
由該實(shí)驗(yàn)可以得到的結(jié)論：
①金屬與酸反應(yīng)的速率與

金屬活動(dòng)性

有關(guān)．
②金屬與酸反應(yīng)中若生成鹽中金屬價(jià)態(tài)相同，則生成的氫氣量與

相對(duì)原子質(zhì)量

有關(guān)．
（11）將鐵粉加到一定量的硝酸銀、硝酸銅、硝酸鋅的混合溶液中，充分反應(yīng)后過(guò)濾，在濾液中滴加鹽酸，沒(méi)有白色沉淀生成，則濾渣中一定有

Ag、Zn（NO₃）₂

，肯定濾液中有

Fe（NO₃）₂

．
（12）現(xiàn)一塊銅合金，可能是黃銅（銅鋅合金）、青銅（銅、錫合金）、白銅[銅、鎳（Ni）合金]中的一
種，現(xiàn)欲測(cè)定其組成．
[查閱資料]Ⅰ．鋅、錫、鎳皆能與稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng)，生成+2價(jià)的金屬離子；
Ⅱ．相對(duì)原子質(zhì)量Zn-65，Sn一119，Ni一59．
[實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)]取5g合金粉碎后放入燒杯中，將20g15%稀H₂SO₄分四次加入燒杯中充分反應(yīng)后，測(cè)定剩余固體質(zhì)量數(shù)據(jù)記錄如下：

試求：①合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

64%

．②合金中另一金屬為何種金屬．

另一種金屬為鋅

．

Answer 1

分析：化學(xué)的歷史發(fā)展是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，從古至今人們不斷地從生活中積累經(jīng)驗(yàn)，一步步加深對(duì)日常生活中常見(jiàn)金屬的物理及化學(xué)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)，并應(yīng)用于生產(chǎn)生活中，在推動(dòng)現(xiàn)代冶煉技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，也促進(jìn)了人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步．
（1）化學(xué)變化是某種物質(zhì)除了形狀、狀態(tài)發(fā)生了變化，還有新物質(zhì)生成的變化．選項(xiàng)A中石刀的制作僅僅是形狀發(fā)生了變化，沒(méi)有新物質(zhì)生成不是化學(xué)變化．選項(xiàng)B中青銅的冶煉是把銅礦石與炭在高溫的條件下提煉出銅的反應(yīng)，有新物質(zhì)生成屬化學(xué)變化．選項(xiàng)C煉鐵是將金屬鐵從含鐵礦物（主要為鐵的氧化物）中提煉出來(lái)的過(guò)程，發(fā)生了還原反應(yīng)屬化學(xué)變化．
（2）A．春秋時(shí)期，鐵器在生產(chǎn)中廣泛使用．B．青銅出現(xiàn)在夏朝．C．鋁的冶煉只有100多年的歷史．因此順序?yàn)锽AC．由題可知，活動(dòng)性越強(qiáng)的金屬，金屬制品出現(xiàn)的越晚．
（3）金屬的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)；非金屬的物理和化學(xué)性質(zhì)．
（4）由題可知，綠色的孔雀石變成紅色銅的過(guò)程中發(fā)生了兩次化學(xué)反應(yīng)，一是堿式碳酸銅經(jīng)加熱變成了黑色的氧化銅；二是氧化銅在森林大火中與碳反應(yīng)變成了紅色的銅．
（5）由題可知，主要成分中不含金元素，化學(xué)反應(yīng)前后元素種類(lèi)不可能發(fā)生變化，所以不能“煉石成金”．所謂的“黃金”是碳還原的銅鋅的合金．
（6）由題可知，鐵與銅的化合物反應(yīng)，在溶液中把銅置換出來(lái)．
（7）由題可知，超導(dǎo)材料是由Y、Ba、Cu、O四種元素組成的．根據(jù)正、負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零的原則．推出Y_mO₂的化學(xué)式是Y₃O₂
碳酸鋇在高溫的條件下生成氧化鋇和二氧化碳，因此該物質(zhì)為二氧化碳．
（8）首先我們應(yīng)該知道：生鐵含碳量大于2.0%；鋼含碳量小于2.0%．鋼是由生鐵再煉而成的，有較高的機(jī)械強(qiáng)度和韌性，具有耐熱、耐腐蝕、耐磨等特殊性能．所以才有“恨鐵不成鋼”的諺語(yǔ)．
（9）根據(jù)反應(yīng)速率越快，金屬活動(dòng)性越強(qiáng)的原則可知a的假設(shè)是錯(cuò)誤的．而且反應(yīng)速率與反應(yīng)物的濃度有關(guān)．
（10）因?yàn)樵诮饘倩顒?dòng)順序表中鋅排在鐵的前面，所以它的反應(yīng)速率比鐵快，因此小紅的圖象標(biāo)反了．由圖可知小剛的圖是金屬完全反應(yīng)了，小紅的圖是酸完全反應(yīng)了．
（11）將鐵粉加到硝酸銀、硝酸銅、硝酸鋅的溶液中，鐵能夠置換出銅和銀來(lái)，所以濾液中有硝酸鋅．不能置換出鋅來(lái)，故濾渣中有硝酸鋅，又因加入鹽酸后沒(méi)有白色沉淀，所以濾渣中有銀．
（12）由表格可知，前三次是同一種物質(zhì)與硫酸完全反應(yīng)，設(shè)該物質(zhì)為X，寫(xiě)出化學(xué)方程式，根據(jù)消耗硫酸的質(zhì)量確定金屬的相對(duì)原子質(zhì)量，然后推出該金屬為鋅．剩余固體物質(zhì)為銅．

解答：（1）解：青銅、鐵都是金屬，需要經(jīng)過(guò)冶煉才能得到，冶煉就一定會(huì)涉及到化學(xué)反應(yīng)．石刀是石頭做的，石頭在自然界都有，用石頭制取石刀，只是物體形態(tài)發(fā)生變化而不會(huì)涉及到化學(xué)變化．故選A
（2）解：春秋時(shí)期，鐵器在生產(chǎn)中廣泛使用，青銅出現(xiàn)在夏朝．鋁的冶煉只有100多年的歷史，因此順序?yàn)锽AC．由題可知，活動(dòng)性越強(qiáng)的金屬，金屬制品出現(xiàn)的越晚．金屬制品的出現(xiàn)順序與金屬活性有關(guān)．故選B、A、C；金屬活動(dòng)性、C
（3）解：大多數(shù)金屬都具有金屬光澤，具有良好的延展性和導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，除汞外，金屬在常溫下都是固體．故答案為：金屬光澤，良好的傳熱導(dǎo)電性，延展性易失去電子
（4）解：由Cu₂（OH）₂CO₃△2CuO+H₂O+CO₂↑可得到氧化銅，氧化銅經(jīng)過(guò)碳還原產(chǎn)生銅．故答案為：2CuO+2C═2Cu+CO₂↑
（5）解：在化學(xué)變化過(guò)程中元素種類(lèi)不可能發(fā)生變化，所謂的“金”不過(guò)是爐甘石、赤銅礦和碳在高溫下還原反應(yīng)產(chǎn)生的銅鋅合金．故答案為：不能，在化學(xué)變化過(guò)程中元素種類(lèi)不可能發(fā)生改變；銅鋅合金；ZnCO₃═ZnO+CO₂↑；2ZnO+C═2Zn+CO₂↑；2Cu₂O+C═4Cu+CO₂↑
（6）解：曾青主要成分是CuSO₄、Cu（OH）₂，易溶于苦酒（醋），又叫白青、空青．東漢時(shí)的《神農(nóng)本草經(jīng)》也有：“石膽…能化鐵為銅”的話(huà)，石膽或膽礬，成分是含水硫酸銅CuSO₄5H₂O．故答案為：Fe+CuSO₄═Cu+FeSO₄
（7）解：超導(dǎo)材料的化學(xué)式為Y₂BaCu₆O₁₀，可知該材料有四種元素組成；根據(jù)正、負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零的原則得出Y_mO₂的化學(xué)式是Y₃O₂碳酸鋇在高溫的條件下生成氧化鋇和二氧化碳，因此該物質(zhì)為二氧化碳．故答案為：四；Y₂O₃；CO₂；
（8）解：生鐵含碳量大于2.0%；鋼含碳量小于2.0%．鋼是由生鐵再煉而成的，有較高的機(jī)械強(qiáng)度和韌性，具有耐熱、耐腐蝕、耐磨等特殊性能．故答案為：恨鐵不成鋼；C+O₂═CO₂；含碳量不等
（9）解：根據(jù)反應(yīng)速率越快，金屬活動(dòng)性越強(qiáng)的原則可知a的假設(shè)是錯(cuò)誤的．而且反應(yīng)速率與反應(yīng)物的濃度有關(guān)．
故答案為：除去氧化膜利于直接反應(yīng)；a；鎂反應(yīng)速率比鈦快；否；反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度有關(guān)；
（10）解：金屬與酸反應(yīng)的速率與金屬活性有關(guān)，金屬與酸反應(yīng)中若生成鹽中金屬價(jià)態(tài)相同，則生成的氫氣量與相對(duì)原子量有關(guān)．故答案為：小紅；圖象中Fe與Zn標(biāo)反了，Zn的反應(yīng)速率較Fe快；小剛?cè)〉慕饘倭枯^少，金屬反應(yīng)完，而小紅取的酸量較少，酸完全反應(yīng)完①金屬活動(dòng)性②相對(duì)原子質(zhì)量．
（11）解：濾渣肯定有銀，銅和過(guò)量的鐵．加酸無(wú)氣體則無(wú)過(guò)量鐵，鐵粉完全反應(yīng)．鐵粉首先和硝酸銀反應(yīng)得到硝酸亞鐵和銀．則溶液中肯定有硝酸亞鐵．鐵粉不與硝酸辛反應(yīng)．則溶液中肯定有硝酸辛．由于鐵粉完全反應(yīng)，不知其用量．若與硝酸銀完全反應(yīng)．則溶液中無(wú)硝酸銀．若鐵粉很少量，硝酸銀仍有可能存在．同理，硝酸銅也是．無(wú)法知道它是否存在．
故選Ag、Zn（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂
（12）解：設(shè)該金屬為X，相對(duì)分子量為x，化學(xué)方程式為
X+H₂SO₄═XSO₄+H₂↑
x   98
5-4.5   5×15%
由題意得  x（5×15%）=98×（5-4.5）
解得  x=65   由此可知該金屬為鋅
由題意知，剩余固態(tài)物質(zhì)3.2克為銅，則合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（3.2÷5 ）×100%=64%
故答案為：①64%②另一種金屬為鋅．

點(diǎn)評(píng)：本題主要是讓我們結(jié)合生活常識(shí)和所學(xué)知識(shí)，探究日常生活中常見(jiàn)金屬及其制品的物理和化學(xué)性質(zhì)，涉及知識(shí)面比較廣泛．
（1）主要考查化學(xué)變化的定義．
（2）主要考查金屬活動(dòng)順序表．
（3）主要考查金屬與非金屬的區(qū)別．
（4）主要考查碳還原氧化銅的反應(yīng)．
（5）主要考查碳的還原反應(yīng)．
（6）主要考查鐵與硫酸銅的置換反應(yīng)．
（7）主要考查正、負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零的原則和碳酸鋇的高溫分解．
（8）主要考查了鋼與鐵機(jī)械性能的不同在于含碳量的高低．
（9）主要考查金屬的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱．
（10）主要考查金屬性越強(qiáng)的金屬與酸反應(yīng)速率越快．
（11）主要考查排在前面的金屬可以將排在后面的金屬?gòu)乃鼈兊慕饘偃芤褐兄脫Q出來(lái)．
（12）主要考查金屬的化學(xué)性質(zhì)．