10.2金属的化学性质
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、选择题
1．清华大学研究人员成功研制出一种纳米纤维催化剂，可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇，其微观示意图如图(图中的微粒恰好完全反应)所示。下列说法正确的是
A．乙是由离子构成的
B．该反应属于置换反应
C．甲是单质，乙、丙、丁均为化合物
D．该纳米纤维在反应前后化学性质发生了改变
2．以黄铜矿（主要成分为CuFeS2）为原料，采用生物炼铜是现代炼铜的新工艺，同时还可以获得绿矾（FeSO4 7H2O），流程如图所示：
已知：
步骤①中的化学方程式：4CuFeS2+17O2+2H2SO44CuSO4+2Fe2（SO4）3+___________。
步骤②中的反应有两个：其中一个是Fe+Fe2（SO4）3═3FeSO4
下列说法错误的是
A．步骤①中的化学方程式需要补充的是“2H2O”
B．步骤②中另一个反应为Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
C．试剂A为稀硫酸
D．获得绿矾的“一系列操作”为：蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥
3．2022年4月，四川省眉山市彭山江口明末战场遗址出土了“荣世子宝”金印。如图为元素周期表中金元素的信息及其原子结构示意图。下列说法正确的是
A．金的元素符号是AU B．金原子的质子数是79
C．金原子的核外电子数是118 D．单质金长期放置于空气中，容易被氧化
4．X、Y、Z是三种金属单质，其中只有X可以与硫酸反应产生氢气。将Z投入到Y的盐溶液中，发现Z的表面有Y析出。则X、Y、Z三种金属活动性顺序按由强到弱的顺序排列正确的是：
A．XYZ B．ZXY C．XZY D．ZYX
5．下列所示的四个图像，能正确反映对应变化关系的是
A．向一定量的二氧化锰中不断加入过氧化氢溶液
B．电解水
C．在某一密闭装置内点燃白磷
D．分别向等质量镁和铁中，加入同浓度的过量稀硫酸
6．探究金属活动顺序时，小明同学将金属锰（Mn）投入稀硫酸酸中，发现有气泡产生。将锰插入硫酸镁溶液中，没有发现现象，则Mn、Mg、Cu的金属活泼性由强到弱的顺序是
A．Mn、Mg、Cu B．Mg、Mn、Cu
C．Cu、Mg、Mn D．Cu、Mn、Mg
7．向硝酸银、硝酸铜、硝酸镁的混合溶液中加入一定量锌粉，充分反应后过滤。下列有关滤渣与滤液成分的分析中，可能正确的是
A．滤渣为Ag，滤液中的阳离子为Cu2+、Zn2+、Mg2+
B．滤渣为Ag、Cu，滤液中的阳离子为Ag+、Zn2+、Mg2+
C．滤渣为Ag、Cu、Zn，滤液中的阳离子为Mg2+
D．滤渣为Ag、Cu、Zn、Mg，滤液中的阳离子为Zn2+
8．下列实验操作中不能达到实验目的是
选项 物质 目的 主要实验操作
A 双氧水 、蒸馏水 鉴别 取样，加二氧化锰，观察现象
B 检验一瓶无色气体是CO2 检验 燃着的木条罩于瓶口，观察是否熄灭
C KCl与MnO2固体混合物 分离 加水充分溶解后过滤、洗涤、烘干，蒸发
D FeSO4溶液（CuSO4） 除杂 加过量Fe粉、过滤
A．A B．B C．C D．D
9．为了回收硫酸铜废液中的铜，称取m克铁粉与一定体积的硫酸铜废液混合，充分反应后过滤、洗涤、干燥，得到的固体一部分能被磁铁吸引；再将该固体与足量的稀硫酸混合，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，得到不能被磁铁吸引的固体m克。则整个过程中参加反应的CuSO4与H2SO4的质量之比为
A．80：63 B．80：49 C．80：7 D．16：7
10．X、Y、Z为三种金属，已知①X+H2SO4=XSO4+H2↑﹔②Y+2ZNO3=Y（NO3）2+2Z；③Y与稀硫酸不反应，则下列符合要求的X、Y、Z分别是
A．Fe、Ag、Hg B．Cu、Hg、Ag
C．Mg、Zn、Fe D．Mg、Cu、Ag
二、判断题
11．不可以用铁质容器存放农药波尔多液( )
12．将生锈的铁钉放入稀硫酸中，刚开始主要发生的反应是： 。( )
13．铝制品很耐腐蚀是因为其表面形成了一层致密的氧化铝薄膜。( )
14．镁条在15%的稀盐酸中比在5%的稀盐酸中反应剧烈，说明反应速率与反应物的浓度有关( )
15．稀硫酸中加入铜粉，产生气泡，溶液变为蓝色( )
三、综合应用题
16．小明发现家中一枚戒指生满了铜绿，他和同学利用这枚戒指展开了研究性学习。
《查阅资料》 真金在空气中不会生锈，生满铜绿的“金戒指”材质为铜锌合金；
铜长期露置在潮湿的空气中能生成铜绿，其主要成分是碱式碳酸铜，碱式碳酸铜受热易分解生成CuO、H2O和CO2。
据上述资料可推知，碱式碳酸铜由 种元素组成。
《 实验探究》 将该枚戒指加入过量稀盐酸中，有气泡产生，溶液由无色逐渐变为蓝绿色。
（1）小明认为：气体中除了含有CO2，还可能含有少量 。
（2）小红认为蓝绿色溶液中的溶质只有氯化锌。小华认为溶液中的溶质除了氯化锌外，
还应该含有 、 。他取适量上述蓝绿色溶液，加入光亮的铁片，观察到了现象：① ，② ，证实了自己的观点。
（3）小娟取适量新制的FeCl2溶液，加入锌粒，一段时间后，溶液颜色变浅。结合小华的实验可推知：铁、锌、铜三种金属的活动性由弱到强的顺序是 。
（4）小明想进一步探究“金戒指”中铜元素的含量，取一枚同材质的“金戒指”，称得质量为3.8g。在老师的指导下，将“金戒指”经浓硝酸氧化、碱化等步骤处理后，最终得到纯净的氧化铜，称得质量仍然为3.8g（实验过程中铜元素损失忽略不计）。则“金戒指”中铜元素的质量分数是多少？（写出计算过程）
17．铝、铁、铜是生活中常见的金属。
(1)铝、铜两种金属都能用于制导线，是因为它们都具有良好的 。
(2)铝在空气中不易被锈蚀，是因为 (用化学方程式表示)。
(3)铜锈的主要成分为碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]，由此我们可以得到铜生锈是铜和氧气、水、 共同作用的结果。
(4)某同学用如图所示装置设计实验验证铝、铁、铜三种金属活动性强弱。(每步反应金属均有剩余)
若甲试管中无明显现象，乙试管中的金属b为 时可以验证三种金属活动性强弱，丙试管中反应的化学方程式为 。若金属a、b、c依次为铁、铝、铜时，则无法比较 和 的活动性强弱。
18．铁及其化合物是中学化学学习和研究的重要内容。
(1)如图是铁的原子结构示意图。下列说法不正确的是________；
A．铁元素属于金属元素
B．铁原子的质子数为26
C．铁在化学反应中易失去电子
D．铁是地壳中含量最高的金属元素
(2)活性铁粉常用作脱氧保鲜剂，原理是铁和氧气、水反应生成氢氧化铁，该反应的化学方程式为 ；单质铁可以和硫酸铁溶液反应生成硫酸亚铁，化学反应方程式为 。
(3)在实验中，进行铁丝在氧气中燃烧的实验时，瓶底放少量的水或砂子目的是 ；在生活中为防止家中的菜刀生锈，可采取的方法是 。
(4)生物浸出技术在金属冶炼中应用广泛。嗜热细菌在酸性水溶液及氧气存在下，能氧化黄铜矿（主要成分CuFeS2）产生硫酸盐，进而生产铜和绿矾（硫酸亚铁晶体），主要流程如下：
①若反应I的另一种产物最终也可制得绿矾，则试剂b为 ；若反应Ⅱ为中和反应，写出该反应的化学方程式 。
②现有100吨杂质质量分数为8%的黄铜矿（杂质不参与反应且不溶于水），经上述流程制得硫酸铁溶液，再向硫酸铁溶液中加入足量的铁粉，请计算能制得硫酸亚铁的质量 （写出计算过程）。
参考答案：
1．C
【分析】根据质量守恒定律，反应前后原子的种类、数目不变，反应前C、H、O的原子个数分别为1、6、2，反应后C、H、O的原子个数分别为1、4、1，则丁中含有2个氢原子和1个氧原子，丁的化学式为H2O，反应的化学方程式为3H2+CO2CH3OH+H2O。
【详解】A、由微粒的构成可知，乙为二氧化碳，是由二氧化碳分子构成，故选项说法不正确；
B、由反应的化学方程式可知，该反应的生成物是两种化合物，不符合置换反应的特点，不属于置换反应，故选项说法不正确；
C、由微粒的构成可知，甲为氢气，由同种元素组成的纯净物，属于单质；乙、丙、丁分别为CO2、CH3OH、H2O，都是由不同种元素组成的纯净物，属于化合物，故选项说法正确；
D、根据催化剂的特点“一变两不变”，该纳米纤维是该反应的催化剂，在反应前后化学性质没有发生改变，故选项说法不正确。
故选C。
2．B
【详解】A、根据质量守恒定律可知，反应前后原子种类和数目不变，故反应的化学 方程式为：，A项正确，不符合题意；
B、步骤②中另一个反应是铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，反应的化学方程式为，B项错误，符合题意；
C、由图示可知，向Cu和Fe中加入过量A后得到Cu和一种溶液，说明A能与铁反应，不与铜反应，最终获得绿矾，所以加入的A是稀硫酸， 用来和铁反应生成硫酸亚铁，C项正确，不符合题意；
D、大多数固体物质的溶解度随温度的降低而减小，获得绿矾的“一系列操作”为：蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥，D项正确，不符合题意；
故选B。
3．B
【详解】A、根据元素周期表中的一格可知，字母表示该元素的元素符号，金的元素符号是Au，故选项说法错误；
B、根据元素周期表中的一格可知，左上角的数字表示原子序数，该元素的质子数为79，根据原子中原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数，则金原子的质子数是79，故选项说法正确；
C、根据元素周期表中的一格可知，左上角的数字表示原子序数，该元素的原子序数为79，根据原子中原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数，则金原子的核外电子数是79，故选项说法错误；
D、根据金属活动顺序表可知，金的化学性质稳定不活泼，长期放置于空气中，不易被氧化，故选项说法错误。
故选：B。
4．C
【详解】试题分析：X、Y、Z是三种金属单质，其中只有X可以与硫酸反应产生氢气说明X的活动性最强；将Z投入到Y的盐溶液中，发现Z的表面有Y析出说明Z的活动性大于Y。故选C.
考点：金属的活动性
5．C
【详解】A、二氧化锰作为催化剂化学性质和质量不发生改变，向一定量的二氧化锰中不断加入过氧化氢溶液产生氧气的质量会不断增加，不符合题意；
B、水电解时产生氢气和氧气的体积比为2:1，不是质量比，不符合题意；
C、在某一密闭装置内点燃白磷，白磷燃烧放热装置内压强增大，燃烧消耗氧气使装置内的气压减小，因此装置内气压先增大后减小，符合题意；
D、分别向等质量镁和铁中，加入同浓度的过量稀硫酸，铁和镁会完全反应，产生氢气的质量镁大于铁，不符合题意；
故选C。
6．B
【详解】金属锰（ ）投入稀硫酸酸中，发现有气泡产生，说明活动性大于 ，结合已学知识氢的活动性大于铜，所以，锰插入硫酸镁溶液中，没有发现现象，说明镁的活动性大于锰，故顺序为 ，故选B
7．A
【分析】向硝酸银、硝酸铜、硝酸镁的混合溶液中加入一定量锌粉，因为几种金属在金属活动性顺序表中前后顺序是镁、锌、铜、银，所以锌不能与硝酸镁溶液反应，镁离子一定存在于滤液中，滤渣中一定没有金属镁。
【详解】A、当锌粉适量，锌粉与硝酸银两者恰好完全反应，此时滤渣为Ag，滤液中的阳离子为Cu2+、Zn2+、Mg2+ 此选项说法正确；
B、滤渣中含有金属铜，则滤液中一定不含有Ag+，此选项说法不正确；
C、如果滤渣中有Ag、Cu、Zn，则滤液中一定含有阳离子Zn2+、Mg2+，此选项说法不正确；
D、由上面分析可知，滤渣中一定没有金属镁，此选项说法不正确。
故选A。
8．B
【详解】A、双氧水在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，水不能，可以鉴别，故选项实验操作中能达到实验目的。
B、能使燃着的木条熄灭的不一定是二氧化碳其他，也可能是氮气，故不能达到目的。故错误。
C、氯化钾易溶于水，二氧化锰难溶于水，充分溶解后过滤、洗涤、烘干，蒸发，故选项实验操作中能达到实验目的。
D、过量Fe粉能与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁溶液和铜，再过滤，能除去杂质且没有引入新的杂质，符合除杂原则，故选项实验操作中能达到实验目的。
故选：B。
9．C
【详解】设H2SO4与CuSO4的质量分别为x、y
由于得到不能被磁铁吸引的固体mkg，即铁完全反应且固体质量前后不变，所以
=
故选：C。
10．D
【详解】A、铁能与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，即，X可能是铁，汞比银活泼，银和硝酸汞不反应，且硝酸汞的化学式为Hg(NO3)2，故Y、Z不可能是银和汞，不符合题意；
B、在金属活动性顺序里，铜排在氢后，铜和稀硫酸不反应，X不可能是铜，汞比银活泼，汞能与硝酸银反应生成硝酸汞和银，即，在金属活动性顺序里，银排在氢后，银和稀硫酸不反应，故Y、Z可能是汞和银，不符合题意；
C、镁能与稀硫酸反应生成硫酸镁和氢气，即，X可能是镁，在金属活动性顺序里，铁排在氢前，铁能与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，Z不可能是铁，不符合题意；
D、镁能与稀硫酸反应生成硫酸镁和氢气，即，故X可能是镁，在金属活动性顺序里，银排在氢后，银和稀硫酸不反应，故Z可能是银，铜能与硝酸银反应生成硝酸铜和银，即，故Y可能是铜，符合题意。
故选D。
11．正确
【详解】铁能与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，故不可以用铁质容器存放农药波尔多液，正确。
12．错误
【详解】铁锈的主要成分为三氧化二铁，将生锈的铁钉放入稀硫酸中，刚开始主要发生的反应是三氧化二铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，反应的化学方程式为；故填：错误。
13．正确
【详解】铝制品很耐腐蚀是因为其表面的铝与空气中的氧气形成了一层致密的氧化铝薄膜，阻止反应的进一步进行，正确。
14．正确
【详解】镁条在15%的稀盐酸中比在5%的稀盐酸中反应剧烈，即镁条与浓度大的稀盐酸反应比与浓度小的稀盐酸反应的速率快，能说明反应物的浓度越大，反应速率越快，故题中说法正确。
15．错误
【详解】铜位于金属活动性顺序表中氢的后面，不能与稀硫酸反应生成氢气，溶液颜色保持不变，故填错误。
16． 4/四 氢气/H2 HCl CuCl2 有气泡产生 有红色物质析出（溶液颜色变浅）（答案可互换） Cu、Fe、Zn（或Cu＜Fe＜Zn） 80%
CuO中Cu%=×100%＝80%；
3.8gCuO中m(Cu)＝3.8g×80%＝3.04g
据Cu元素守恒知3.8g“金戒指”中m(Cu)＝3.04g
“金戒指”中Cu%＝×100%＝80%；
答：“金戒指”中铜元素的质量分数是80%。
【详解】（1）由碱式碳酸铜受热易分解生成CuO、H2O和CO2可知，碱式碳酸铜由碳、氢、氧、铜4种元素组成，故填：4或四；
（2）戒指的成分中有锌，锌的活动性比氢强，故能和盐酸反应生成氯化锌和H2，故填：氢气或 H2；
（3）碱式碳酸铜能和盐酸反应生成氯化铜，同时盐酸是过量的，故蓝色溶液中还含有CuCl2、HCl等溶质；氯化铜和铁反应能置换出红色的铜，盐酸和铁反应放出氢气，所以可以观察到反应的现象是：①有气泡产生②有红色物质析出，故填：有气泡产生；有红色物质析出（溶液颜色变浅）；
（4）FeCl2溶液中加入锌粒，一段时间后，溶液颜色变浅可知，锌比铁金属活动性强，加入光亮的铁片有红色物质析出，可知铁比铜金属活动性强，因此Cu＜Fe＜Zn，故填：Cu、Fe、Zn（或Cu＜Fe＜Zn）；
(5) 见答案。
17．(1)导电性
(2)
(3)二氧化碳/CO2
(4) 铁/Fe
铁 铜
【详解】（1）金属能制导线利用了它们的导电性。
（2）铝在空气中不易被锈蚀，是因为铝在空气中与氧气缓慢氧化生成致密的氧化铝薄膜，化学方程式为。
（3）根据反应前后元素种类不变可知，铜生锈是铜和氧气、水、二氧化碳共同作用的结果。
（4）若甲中无明显现象，则金属a是铜，若能验证金属活动性顺序，则试管乙与试管丙中都有反应发生，则金属b是铁，铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，金属c是Al，铝能与氯化亚铁反应生成氯化铝和铁，则丙中的反应为。若金属a、b、c分别为铁、铝、铜，则甲中的反应为铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，乙中的反应为铝与氯化亚铁反应生成氯化铝和铁，丙中AlCl3与Cu不反应，则只能得出金属活动性：Al＞Fe，Al＞Cu，不能比较Fe与Cu的活动性强弱。
18．(1)D
(2) 4Fe＋3O2＋6H2O=4Fe(OH)3 Fe＋Fe2 (SO4)3=3FeSO4
(3) 防止生成的高温的熔融物炸裂集气瓶 保持菜刀的干燥和洁净
(4) 铁粉 2Fe(OH)3＋3H2SO4=Fe2(SO4)3＋3H2O 黄铜矿质量是100t×(1－8%)＝92t，铁质量是：，
设制得硫酸亚铁的质量是x
答∶能制得硫酸亚铁的质量是228 t。
【解析】（1）
依照铁的原子结构示意图。
A、铁元素有金字边属于金属元素，故A正确；
B、铁原子的质子数为26，故B正确；
C、铁在化学反应中易失去电子，最外层2个电子，易失去，故C正确；
D、铝是地壳中含量最高的金属元素，故D错误。
（2）
活性铁粉常用作脱氧保鲜剂，原理是铁和氧气、水反应生成氢氧化铁，该反应的化学方程式为∶4Fe＋3O2＋6H2O=4Fe(OH)3；
单质铁可以和硫酸铁溶液反应生成硫酸亚铁，化学反应方程式为∶Fe＋Fe2 (SO4)3=3FeSO4 。
（3）
铁丝在氧气中燃烧的实验时，瓶底放少量的水或砂子目的是防止生成的高温的熔融物炸裂集气瓶；
在生活中为防止家中的菜刀生锈，可采取的方法是保持菜刀的干燥和洁净，铁生锈是铁与空气中氧气，水等物质发生一系列复杂的反应。
（4）
嗜热细菌在酸性水溶液及氧气存在下，能氧化黄铜矿（主要成分CuFeS2）产生硫酸盐，进而生产铜和绿矾（硫酸亚铁晶体）。①若反应I的另一种产物最终也可制得绿矾，则试剂b为铁粉；
若反应Ⅱ为中和反应，应是氢氧化铁和硫酸反应，该反应的化学方程式∶2Fe(OH)3＋3H2SO4=Fe2(SO4)3＋3H2O。
②见答案。
