九年级化学下册[人教版]第8单元金属和金属材料

九年级化学下册[人教版]第8单元金属和金属材料

1 第八单元 金属和金属材料 课题 1 金属材料 【培优训练题】 1. （泉州初赛）不久前，日本某一材料研究所的科学家发明了一种“碳纳米管温度计”，这 种温度计被认定是目前世界上最小的温度计。研究人员在长约 10－6 m，直径为 10－7 m 的碳纳米管中充入液态的金属镓。当温度升高时，管中的镓就会膨胀，通过电子显微镜 就能读取温度值。这种温度计测量的范围可从 30 ℃到 490 ℃，并且精确度较高，可用 于检查电子线路是否异常、测量毛细血管的温度等许多方面。根据以上信息判断下列推 测中正确的是（ ） A．碳纳米管的体积在 10 ℃至 500℃之间随温度变化很小，可忽略不计 B．金属镓的熔点、沸点都很低 C．在 30 ℃到 490 ℃之间金属镓的体积与温度变化成正比 D．金属镓的体积在 30 ℃到 490 ℃之间随温度变化很小，可忽略不计 2. （江西初赛）所谓合金，就是不同种金属（或金属与非金属）在熔化状态下形成的一种 熔合物。根据下列四种金属的熔、沸点判断，其中不能形成合金的是（ ） Na Cu Al Fe 熔点（℃） 97.5 1083 660 1535 沸点（℃） 883 2595 2200 3000 A．Cu 和 Al B．Fe 和 Cu C．Fe 和 Na D．Al 和 Na 3. （江苏初赛）钨（W）是我国丰产元素，广泛用作灯泡的灯丝，有“光明使者”的美誉。 （1）钨用作灯丝，主要利用它的 （填物理性质）； （2）钨的原子结构示意图如右图所示，则钨原子的核外电子 总数为 ； （3）冶炼钨的一个阶段是用碳、氢气等还原剂在高温条件下把氧化钨 (WO3）还原为 金属钨。为了获得纯度较高的钨，应选择 （填“氢气”或“碳”）作还原剂，写 出所选物质还原氧化钨的化学方程式： 。 2 【情景创新题】 4．物质的性质决定物质的用途，物质的用途反映了物质的性质，但物质的性质不一定决定 其必有具备该性质的用途。在考虑物质的用途时，还要考虑原料是否易得、价格、美观 以及废物是否利于回收以及对环境影响等因素。 阅读表格，综合考虑下表各方面的因素，回答以下问题。 注：导热性能 1→8 表示导热性由强到弱；导电性能 1→8 表示导电性由强到弱。 （1）导电性能好的两种金属是 ，其中更适宜做导线的是 ，理由 是 。 （2）用铝锅炒菜时锅底易变形，而用铁锅则不会，主要原因是 。 金属 全 球 产 量 (104t) 密度 (103 ㎏·m-3) 熔点(℃) 导热性能 导电性能 市场价格 (元/t)(大约) 铝 15000 2.7 660 4 4 16000 铜 8000 8.9 1083 2 2 17700 铁 301430 7.9 1540 8 7 2200 银 8 10.5 961 1 1 13650000 3 参考答案 1．AC 【解析】根据题给信息“这种温度计测量的范围可从 30 ℃到 490 ℃”推知，碳纳米管 在这个温度范围内体积随温度变化很小；同时也说明金属镓在 30 ℃到 490 ℃范围内体 积与温度变化成正比，故选 AC。 2．C 【解析】Fe 的熔点是 1535 ℃，而 Na 的沸点是 883 ℃，两者无法熔合成合金，故选 C。 3．（1）熔点高 （2）74 （3）氢气 3H2+ WO3===== 高温 3H2O + W 【解析】氢气是一种气体还原剂，还原 WO3 不会引入固体杂质，使得金属钨纯度高。 4. （1）银和铜 铜 铜的产量比银的产量高，且铜的价格比银的价格低 （2）因为铝锅的熔点低，故炒菜时容易软化，而铁锅的熔点高（从硬度角度解释也可） 【解析】联系生活实际并结合表格信息解答。考虑物质的用途时除考虑物质的性质外， 还要考虑到价格、金属的其他性质，不能以偏盖全，盲目解答。 4 课题 2 金属的化学性质 【培优训练题】 1．（多选）（全国复赛）质量相等的锌和铁分别与质量相等、浓度也相等的稀盐酸反应， 反应情况如右图所示。则下列叙述中正确的是（ ） A．图线 a、b 分别表示锌、铁的反应情况 B．锌、铁均反应完，盐酸有剩余 C．盐酸均反应完，—定有锌剩余 D．盐酸均反应完，—定有铁剩余 2．（多选）（湖北初赛）有一包固体混合物，其中含有硝酸银、硝酸铜、硝酸镁及铁粉, 加入足量的水过滤。下列描述的情形不可能存在的是（ ） A．滤纸上有 Ag、Cu、Fe，滤液中有 Fe2+、Cu2+、Mg2+ B．滤纸上有 Ag、Cu，滤液中有 Fe2+、Cu2+、Mg2+、Ag+ C．滤纸上有 Ag，滤液中有 Fe2+、Cu2+、Mg2+、Ag+ D．滤纸上有 Ag、Cu，滤液中有 Fe2+、Cu2+、Mg2+ 3．（双阳区初赛） 下列事实不能说明 Zn 比 Ag 活泼的是（ ） A．Zn 能与 AgNO3 溶液反应，置换出 Ag B．Zn 能与稀硫酸反应，Ag 则不能 C．自然界没有以单质形式存在的 Zn，而有以单质形式存在的 Ag D．Zn 的熔点为 420 ℃，Ag 的熔点为 962 ℃ 【情景创新题】 4．（原创题） 航空母舰是人类历史上最具威胁的武器之一，是可以为国家利益做出特殊贡 献的“海上霸王”。曾有人说：“一个没有航母和远洋海军的国家就不能称为伟大的国家”。 拥有航母，这个让中国人魂牵梦绕了 70 年的梦想，这个让几代中国海军军人执着的夙 愿终于实现了。2012 年 7 月中国 “瓦良格”号航母先后三次出海试航，同年 11 月正式 交付海军服役。据报道，特种钢、镍铁合金以及钛合金是制造航母的重要合金材料，这 些合金的优点是强度高、耐腐蚀强。 结合上述材料回答下列问题： 5 （1）制造航母所用特种钢中有一种锰钢，其主要性能是韧性好、硬度大。若金属锰(Mn) 在金属活动性顺序中位于铝和锌之间，则下列反应不正确的是（ ） A．Mn+2HCl===MnCl2＋H2↑ B．Mg +MnSO4===MgSO4＋Mn C．Mn＋Cu(NO3)2===Mn(NO3)2+Cu D．Fe＋MnSO4===FeSO4＋Mn （2）航母制造时使用量较多的金属材料是铁合金和钛合金。某校化学兴趣小组想知道铁 和钛的金属活动性谁更强些进行了如下探究： [实验设计]相同温度下，取大小相同的两种金属薄片，用砂纸将表面磨光，分别放入 等体积、等浓度且足量的稀盐酸中反应，观察现象。 请分析回答下列问题： ①两种金属投入盐酸前用砂纸将表面擦光亮，其目的是 。 ②制造航母使用钛合金的理由是 。 ③根据下表中的现象填写结论。 金属 钛 铁 与盐酸反应现象 放出气泡速率很慢 放出气泡速率较慢 结论 ④已知钛盐中钛元素显+4 价。写出钛和稀盐酸反应的化学方程式 。 6 参考答案 1．AD 【解析】在金属活动性顺序表中，锌的比铁活泼，故锌反应速率较快，最先反应完， 则 A 正确；观察图像可知，反应完毕后生成氢气的质量相等，说明盐酸被完全消耗， 锌可能剩余，而金属铁一定有剩余，故选 AD。 2．AB 【解析】铁粉不能置换出硝酸镁中的镁（镁比铁活泼）；铁先置换出硝酸银中的银， 当硝酸银完全反应后，铁才与硝酸铜反应，置换出金属铜。选项 A 中铁过量，滤液中 一定没有 Cu2+，则 A 错误；选项 B 中金属 Cu 析出，说明硝酸银完全反应，滤液中不 可能有 Ag+，故 B 错误。 3．D 【解析】熔点属于金属的物理性质，而活动性属于金属的化学性质，根据金属的熔点 无法确定金属的活动性。 4．（1）D （2）①除去氧化膜，便于直接反应 ②抗腐蚀性强 ③铁比钛活泼 ④Ti+4HCl===TiCl4+2H2↑ 【解析】因“金属锰（Mn）在金属活动性顺序中位于铝和锌之间”，说明 Mn 比锌活泼， 而铁在锌后面，所以铁不能将 Mn 从其盐溶液中置换出来；金属的活动性越强，在酸溶 液中越容易发生置换反应，与酸反应生成氢气的速率越快，我们可以根据金属与酸反应 的速率快慢来确定金属活动性大小。 7 课题 3 金属资源的利用和保护 【培优训练题】 1．（全国复赛）在 a、b 两支试管中加入体积相同的同种生铁块。在 a 中加入食盐水， 塞上橡皮塞，如右图。U 形玻璃管内为红墨水（开始时两端液 面等高）。放置一段时间后，下列有关叙述错误的是（ ） A．生铁块中的主要成分是铁，也含有少量的碳 B．红墨水柱两边的液面变为左低右高 C．两试管中铁均被锈蚀 D．a 试管中发生的反应是 2C+2Fe+3O2===2FeCO3 2. （佛山初赛）钢铁是重要的金属材料。 （1）下列铁制品的用途中，利用金属导热性的是 （填字母，下同）。 （2）目前世界上已有50%以上的废钢铁得到回收利用，其目的是 。 A. 节约金属资源 B. 合理开采矿物 C. 防止钢铁生锈 （3）为防止水龙头生锈，其表面镀有一层铬。铁生锈的条件是 。 （4）将生锈的铁制品放入盛有过量稀盐酸的洗槽中，观察到溶液变黄，有无色气泡逸出。 写出其中一个反应的化学方程式 。 【情景创新题】 3. （原创题）2012 年 4 月 21 日－22 日，中国腐蚀与防护学会联合北京科技大学新材料技 术研究院在北京科技大学举办了第二届“世界腐蚀日”中国区宣传活动。活动以“材料延 寿——绿色防腐蚀产品与先进技术”为主题，举办了材料延寿科技展览和企业新技术展 览等活动。活动旨在通过展览等形式，向社会各界展示腐蚀的危害及腐蚀防护的重要性。 金属锈蚀是一个长期困扰人们的难题，金属锈蚀造成的损失极其重大，据美国金属学会 统计，全球每年因金属锈蚀造成的经济损失占生产总值的 4％，因锈蚀而报废的金属占 总产量的 30％；我国每年因金属锈蚀造成的经济损失达 3000 多亿元。 8 铁制品的防锈原理是隔绝空气或水，使铁失去生锈的条件。常见防锈方法有以下几类： 第一类：表面保护法（隔绝氧气、酸雨等物质）。（1）外加防护漆或塑料。例如：汽 车的外表面等；（2）覆盖活泼性较弱的金属。如：装饰品镀金，镀铜等；（3）定期外 加润滑油。如：轴承中的润滑油不光有减少阻力的作用还能防止氧化。 第二类：牺牲阳极的阴极保护法（提供电子）。表面覆盖活泼性较主体金属强的金属。 如在海轮的船体上钉上锌块、镀锌铁。 第三类：改变金属的组成（合金）。 请根据上述材料回答下列问题： （1）2012 年 4 月 21 日－22 日，中国腐蚀与防护学会联合北京科技大学新材料技术研 究院在北京科技大学举办了第二届“世界腐蚀日”中国区宣传活动。活动以“材料延寿 ——绿色防腐蚀产品与先进技术”为主题。下列做法不符合该主题的是（ ） A．回收铝制饮料罐 B.在钢铁制造的船表面刷环保油漆 C.在铁制品表面镀锌 D.常用自来水冲洗自行车可防止生锈 （2）下列做法易使金属被腐蚀的是（ ） A．用过的菜刀擦干 B．铝锅盛放酸菜 C．铁护栏涂上油漆 D．自行车钢圈镀铬 （3）自行车车把防锈的措施是镀金属锌，镀锌防锈的原理是（ ） A．锌与氧气结合生成致密的氧化锌保护膜，防止外界空气与内部铁接触 B．金属锌的活动性比铁弱，化学性质稳定 C．金属锌属于不活泼金属，不与酸、氧气等物质反应 D．金属锌不能与水反应，所以起到防锈作用 （4）下列防锈措施属于改变金属的组成的是（ ） A．自行车轴承中涂润滑油 B. 铁制大门表面喷漆 C．制成不锈钢菜刀 D.装饰品镀金 （5）据了解，人的手汗也能腐蚀金属。汗液是一种无色透明或淡黄色带有咸味、呈弱 酸性的液体，除含有钠、钾、钙、镁盐外，还含有少量尿素、乳酸、柠檬酸等有机酸。 人的当汗液与金属接触时，会在金属表面形成一层汗液膜，汗液膜会对金属引起电化学 作用，腐蚀金属。 9 为防止手汗引起锈蚀，请你给工厂生产人员提出合理的建议： （写 出一点即可）。 （6）金属锈蚀是一个长期困扰人们的难题，金属锈蚀造成的损失极其重大，我国每年 因金属锈蚀造成的经济损失达 3000 多亿元。请你就保护金属资源提出一点合理化建议： 。 （7）电镀是金属防锈的方法之一。某电镀厂有甲、乙、丙三个分别给金属表面镀锌、 镀铜、镀银的车间，每个车间电镀液中只含有易溶的锌的化合物、铜化合物和银化合物 中的一种物质。 ①甲车间负责给金属制品镀银。将铜制品镀银的方法是，用砂纸将铜制品表面磨光，然 后插入硝酸银（AgNO3）溶液中，观察到现象是 ；写出反应 的化学方程式 。 ②乙车间负责给铁制水龙头镀金属铜，你认为乙车间所用的电镀液是 溶液。 ③丙车间负责给海轮的船体上钉上锌块，丙车间所用的原料有 ZnSO4 溶液、金属铝、 铁，请写出丙车间获得金属锌的化学方程式 。 10 参考答案 1．BD 【解析】铁在食盐水中生锈速率加快；铁生锈消耗氧气，故 a 试管内压强减小，U 形玻璃管中的液柱变得左高右低，故 B 错误；铁生锈实际上是铁与氧气、水共同作用 的结果，与铁中的杂质碳无关，故选 BD。 2．（1）B （2）A （3）铁与氧气、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）带上手套、指套（或用专用工具拿取零件，不要随便用手接触产品等合理答案） （6）防止金属锈蚀（或回收废旧金属或用塑料制品代替金属制品等合理答案） （7）①铜表面附着一层银白色金属 Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag ②硫酸铜（或硝 酸铜或氯化铜等合理答案） ③2Al+3ZnSO4===Al2(SO4)3+3Zn 11 第八单元 金属和金属材料综合训练 【培优训练题】 1．（辽宁初赛）下列说法正确的是（ ） A．在化学反应中只有燃烧才能放热 B．地壳中含量最多的金属元素是氧 C．将石油分馏可以得到多种产品 D．合金的各种性能都比纯金属好 2．（天津初赛）如下图所示，先在锥形瓶中放入几小片已用稀盐酸除去锈斑的铁丝网，然 后向其中加入 3~4 mL 浓食盐水润湿铁丝网，塞紧带导管的单孔塞，导管另一端伸入水 中。若干分钟后，请你观察并回答： [实验现象及相应解释] 请写出你观察到的现象并作出相应解释： （1） ；其原因是 。 （2） ；其原因是 。 [得出结论] 由此实验你得出结论： 。 3．（中山市初赛） 某实验室的废水中含有大量 AgNO3、Zn(NO3)2 和 Fe(NO3)2，课外小组 同学欲从该废液中回收银，并得到副产品硫酸亚铁晶体。实验方案如下： （1）固体甲中含有的物质是（填化学式） ；溶液乙的化学式为 。 （2）写出步骤①的化学方程式： 。 （3）检验步骤①向废水中加入 A 是否过量的方法是 。 【情景创新题】 4. 乐乐同学是一个热爱劳动、善于观察的学生，在星期天帮助妈妈擦洗玻璃时，发现厨房 的钢窗比卧室的钢窗锈蚀严重。请回答： （1）产生这一现象的原因。 （2）在不拆掉此钢窗的前提下，如何防止钢窗进一步锈蚀？ （3）下图是废弃金属铝制品回收再利用过程。请你从金属资源方面提出至少三条合理 化建议。 12 参考答案 1. C 【解析】石油是由汽油、柴油、煤油等组成的混合物，因此石油分馏会得到汽油、柴 油和煤油等产品。合金的某些性能比纯金属好，并不是所有的性能都优越于纯金属,故 选 C。 2. （1）铁丝网生锈 铁与氧气、水相互作用生成铁锈 （2）导管内的液面上升 锥形 瓶中的氧气与铁反应后，瓶内气压减小 [得出结论]铁在有水（或其他盐溶液）存在的 情况下，极易与空气中的氧气反应而被锈蚀 【解析】金属铁在潮湿的空气中易生锈，且在有盐溶液存在的情况下会加快锈蚀速率。 铁生锈消耗氧气，导致锥形瓶内气体压强减小，在外界大气压作用下，烧杯中的水沿导 管上升。 3. （1）Ag、Fe Zn(NO3)2 、Fe(NO3)2 （2）Fe+2AgNO3 === Fe (NO3)2+2Ag （3）取少量固体甲于试管中，加入稀硫酸，有气泡产生则 A 过量，反之，A 不足 4. （1）厨房中的水蒸气比卧室中的水蒸气含量高。（2）将铁锈除掉，在清洁和干燥的钢 窗上刷上一层油漆。（3）金属资源是有限的，大力回收废旧金属，寻找金属的代用品 （或合理地、有计划地开采金属矿物或防止金属锈蚀等合理答案）。