Question

23、人類發(fā)展的歷史進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、耐用、輕便易成型而被人們廣泛利用，請根據(jù)所學知識及生活知識參與有關(guān)金屬制品探究．
（1）以下工具的制作過程中沒有發(fā)生化學變化的是（

A

）
A．原始人制作石刀；B．冶煉青銅；C．煉鐵
（2）請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）．
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特征是

良好的傳熱導電性

．在化學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變成紅色的銅，請寫出轉(zhuǎn)化為銅的另一個反應(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”，被稱為“煉石成金”．
①請你用學過的知識回答，真的可以“煉石成金”嗎？

不能，在化學變化過程中元素種類不可能發(fā)生改變

．

②那么你認為這金光燦燦的金屬是什么？它是怎么煉出來的？寫出有關(guān)化學方程式
該金屬可能是

銅鋅合金

，煉出它的化學方程式為

ZnCO₃═ZnO+CO₂↑

、

2ZnO+C═2Zn+CO₂↑

、

2Cu₂O+C═4Cu+CO₂↑

．
（6）到西漢時期我國的勞動人民又發(fā)明了“濕法煉銅”，在西漢劉安所著的《淮南萬畢術(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)得制備超導材料．有一種超導材料的化學式為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)此過程中所有元素的化合價不變，試填寫以下空白：
a．超導材料Y₂BaCu₆O₁₀是由

四

種元素組成的，Y_mO_n的化學式是：

Y₂O₃

b．在合成該超導材料的同時還生成-種產(chǎn)物，該物質(zhì)是

CO₂

（寫化學式）．
金屬的使用及冶煉歷史也引起同學們極大興趣，初三同學組織化學興趣小組繼續(xù)進行（8）（9）探究：
（8）首先他們收集大量有關(guān)鋼鐵的成語與民間諺語．其中有說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敲打發(fā)生的反應(yīng)是：

C+O₂═CO₂

，從而了解鋼與鐵的機械性能不同是因為兩者

含碳量不等

．
（9）鈦（Ti）因為具有許多神奇的性能而越來越引起人們的關(guān)注．化學興趣小組對Mg、Ti、Ag的金屬活動性順序進行探究．
[提出假設(shè)]a． Ti的金屬活動性比Mg強；
b．Ti的金屬活動性介于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，則該金屬活動性越強．
[實驗設(shè)計]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，觀察現(xiàn)象．
請回答：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)

．
[實驗現(xiàn)象]

[實驗結(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

，請說明理由

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)量分數(shù)的稀H₂SO₄反應(yīng)的實驗，實驗
結(jié)束后，分別交上的實驗報告，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）．

兩個圖象中存在有錯誤的是

小紅

的圖象，判斷錯誤的理由是

圖象中Fe與Zn標反了，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

．
由該實驗可以得到的結(jié)論：
①金屬與酸反應(yīng)的速率與

金屬活動性

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

相對原子質(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)后過濾，在濾液中滴加鹽酸，沒有白色沉淀生成，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價的金屬離子；
Ⅱ．相對原子質(zhì)量Zn-65，Sn一119，Ni一59．
[實驗步驟及數(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)量分數(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：化學的歷史發(fā)展是一個漫長的過程，從古至今人們不斷地從生活中積累經(jīng)驗，一步步加深對日常生活中常見金屬的物理及化學性質(zhì)的認識，并應(yīng)用于生產(chǎn)生活中，在推動現(xiàn)代冶煉技術(shù)發(fā)展的同時，也促進了人類社會的進步．
（1）化學變化是某種物質(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A中石刀的制作僅僅是形狀發(fā)生了變化，沒有新物質(zhì)生成不是化學變化．選項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)生成屬化學變化．選項C煉鐵是將金屬鐵從含鐵礦物（主要為鐵的氧化物）中提煉出來的過程，發(fā)生了還原反應(yīng)屬化學變化．
（2）A．春秋時期，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．因此順序為BAC．由題可知，活動性越強的金屬，金屬制品出現(xiàn)的越晚．
（3）金屬的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)；非金屬的物理和化學性質(zhì)．
（4）由題可知，綠色的孔雀石變成紅色銅的過程中發(fā)生了兩次化學反應(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，化學反應(yīng)前后元素種類不可能發(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．
（7）由題可知，超導材料是由Y、Ba、Cu、O四種元素組成的．根據(jù)正、負化合價的代數(shù)和為零的原則．推出Y_mO₂的化學式是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，有較高的機械強度和韌性，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．
（9）根據(jù)反應(yīng)速率越快，金屬活動性越強的原則可知a的假設(shè)是錯誤的．而且反應(yīng)速率與反應(yīng)物的濃度有關(guān)．
（10）因為在金屬活動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，所以濾液中有硝酸鋅．不能置換出鋅來，故濾渣中有硝酸鋅，又因加入鹽酸后沒有白色沉淀，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，寫出化學方程式，根據(jù)消耗硫酸的質(zhì)量確定金屬的相對原子質(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)過冶煉才能得到，冶煉就一定會涉及到化學反應(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)生變化而不會涉及到化學變化．故選A
（2）解：春秋時期，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，因此順序為BAC．由題可知，活動性越強的金屬，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電、導熱性，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)過碳還原產(chǎn)生銅．故答案為：2CuO+2C═2Cu+CO₂↑
（5）解：在化學變化過程中元素種類不可能發(fā)生變化，所謂的“金”不過是爐甘石、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，在化學變化過程中元素種類不可能發(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．東漢時的《神農(nóng)本草經(jīng)》也有：“石膽…能化鐵為銅”的話，石膽或膽礬，成分是含水硫酸銅CuSO₄5H₂O．故答案為：Fe+CuSO₄═Cu+FeSO₄
（7）解：超導材料的化學式為Y₂BaCu₆O₁₀，可知該材料有四種元素組成；根據(jù)正、負化合價的代數(shù)和為零的原則得出Y_mO₂的化學式是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，有較高的機械強度和韌性，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，金屬活動性越強的原則可知a的假設(shè)是錯誤的．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態(tài)相同，則生成的氫氣量與相對原子量有關(guān)．故答案為：小紅；圖象中Fe與Zn標反了，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金屬活動性②相對原子質(zhì)量．
（11）解：濾渣肯定有銀，銅和過量的鐵．加酸無氣體則無過量鐵，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，相對分子量為x，化學方程式為
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)量分數(shù)為（3.2÷5 ）×100%=64%
故答案為：①64%②另一種金屬為鋅．

點評：本題主要是讓我們結(jié)合生活常識和所學知識，探究日常生活中常見金屬及其制品的物理和化學性質(zhì)，涉及知識面比較廣泛．
（1）主要考查化學變化的定義．
（2）主要考查金屬活動順序表．
（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、負化合價的代數(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性強弱．
（10）主要考查金屬性越強的金屬與酸反應(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從它們的金屬溶液中置換出來．
（12）主要考查金屬的化學性質(zhì)．