Question

10．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)順序與金屬的活動性有關(guān)，那么金屬鉀的制得應排在鋁之后．
（3）孔雀石主要成分為堿式碳酸銅，經(jīng)加熱會發(fā)生反應：Cu₂（OH）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+H₂O+CO₂↑，古代人們發(fā)現(xiàn)翠綠的孔雀石在森林大火中會變成紅色的銅，請寫出轉(zhuǎn)化為銅的另一個反應方程式：2CuO+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑
（4）古代術(shù)士將爐甘石（主要成分為ZnCO₃）與赤銅礦（Cu₂O）、木炭放在煉爐中高溫灼燒，煉出金光燦燦的“黃金”，被稱為“煉石成金”．
①請你用學過的知識回答，真的可以“煉石成金”嗎？不能，在化學變化過程中元素種類不可能發(fā)生改變．
②那么你認為這金光燦燦的金屬是什么？它是怎么煉出來的？寫出有關(guān)化學方程式．該金屬可能是銅鋅合金，煉出它的化學方程式為ZnCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ZnO+CO₂↑、2ZnO+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Zn+CO₂↑、2Cu₂O+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Cu+CO₂↑．
（5）到西漢時期我國的勞動人民又發(fā)明了“濕法煉銅”，在西漢劉安所著的《淮南萬畢術(shù)》中就有“曾青得鐵則化為銅”的記載（“曾青”是指銅的化合物），請用反應方程式表示其冶煉原理：Fe+CuSO₄═Cu+FeSO₄．
（6）磁懸浮的核心技術(shù)得制備超導材料．有一種超導材料的化學式為Y₂BaCu₆O₁₀，它是以Y_mO_n、BaCO₃和CuO為原料經(jīng)研磨燒結(jié)而成．假設(shè)此過程中所有元素的化合價不變，試填寫以下空白：
a．超導材料Y₂BaCu₆O₁₀是由四種元素組成的，Y_mO_n的化學式是：Y₂O₃．
b．在合成該超導材料的同時還生成-種產(chǎn)物，該物質(zhì)是CO₂（寫化學式）．
金屬的使用及冶煉歷史也引起同學們極大興趣，初三同學組織化學興趣小組繼續(xù)進行探究：
（7）首先他們收集大量有關(guān)鋼鐵的成語與民間諺語．其中有說明鋼的性能比鐵好的有恨鐵不成鋼，知道“百煉成鋼”是指鐵在高溫條件下反復敲打發(fā)生的反應是：C+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$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．
（8）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，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．
[實驗現(xiàn)象]

金屬	Ti	Mg	Ag
反應現(xiàn)象	反應緩慢	反應強烈	無明顯現(xiàn)象

[實驗結(jié)論]原假設(shè)中a不正確，理由是鎂反應速率比鈦快．
[結(jié)論]用不同濃度的足量稀鹽酸反應，是否也能得出同樣結(jié)論？否，請說明理由反應速率與反應物濃度有關(guān)
（9）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，金屬反應完，而小紅取的酸量較少，酸完全反應完．
由該實驗可以得到的結(jié)論：
②屬與酸反應的速率與金屬活動性有關(guān)．
②金屬與酸反應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)．

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，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）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，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變成了紅色的銅．
（4）由題可知，主要成分中不含金元素，化學反應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．
（5）由題可知，鐵與銅的化合物反應，在溶液中把銅置換出來．
（6）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．
（7）首先我們應該知道：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．
（8）根據(jù)反應速率越快，金屬活動性越強的原則可知a的假設(shè)是錯誤的．而且反應速率與反應物的濃度有關(guān)．
（9）因為在金屬活動順序表中鋅排在鐵的前面，所以它的反應速率比鐵快，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了，小紅的圖是酸完全反應了．

解答 解：（1）各工具的制作過程中只有石刀的制作沒有經(jīng)過化學變化，只是經(jīng)過了打磨的物理變化，而青銅器的冶煉、鐵的冶煉都要經(jīng)過化學變化；
（2）由所學的人類冶煉金屬的歷史依據(jù)三者的活動性知識可知鐵、青銅和鋁的冶煉順序為：青銅、鐵和鋁；從以上順序可以看出，金屬制品的出現(xiàn)順序與金屬的活動性有關(guān)，那么金屬鉀的制得應排在鋁之后．
（3）堿式碳酸銅分解可生成氧化銅而森林大火中一定會有木炭產(chǎn)生，而碳和氧化銅在加熱時會生成銅和二氧化碳，方程式為2CuO+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑；
（4）在化學變化過程中元素種類不可能發(fā)生變化，所謂的“金”不過是爐甘石、赤銅礦和碳在高溫下還原反應產(chǎn)生的銅鋅合金．故答案為：不能，在化學變化過程中元素種類不可能發(fā)生改變；銅鋅合金；ZnCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ZnO+CO₂↑；2ZnO+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Zn+CO₂↑；2Cu₂O+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Cu+CO₂↑；
（5）曾青主要成分是CuSO₄、Cu（OH）₂，易溶于苦酒（醋），又叫白青、空青．東漢時的《神農(nóng)本草經(jīng)》也有：“石膽…能化鐵為銅”的話，石膽或膽礬，成分是含水硫酸銅CuSO₄5H₂O．故答案為：Fe+CuSO₄═Cu+FeSO₄
（6）超導材料的化學式為Y₂BaCu₆O₁₀，可知該材料有四種元素組成；根據(jù)正、負化合價的代數(shù)和為零的原則得出Y_mO₂的化學式是Y₃O₂碳酸鋇在高溫的條件下生成氧化鋇和二氧化碳，因此該物質(zhì)為二氧化碳．故答案為：四；Y₂O₃；CO₂；
（7）生鐵含碳量大于2.0%；鋼含碳量小于2.0%．鋼是由生鐵再煉而成的，有較高的機械強度和韌性，具有耐熱、耐腐蝕、耐磨等特殊性能．故答案為：恨鐵不成鋼；C+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂；含碳量不等；
（8）根據(jù)反應速率越快，金屬活動性越強的原則可知a的假設(shè)是錯誤的．而且反應速率與反應物的濃度有關(guān)．
故答案為：除去氧化膜利于直接反應；a；鎂反應速率比鈦快；否；反應速率與反應物濃度有關(guān)；
（9）金屬與酸反應的速率與金屬活性有關(guān)，金屬與酸反應中若生成鹽中金屬價態(tài)相同，則生成的氫氣量與相對原子量有關(guān)．故答案為：小紅；圖象中Fe與Zn標反了，Zn的反應速率較Fe快；小剛?cè)〉慕饘倭枯^少，金屬反應完，而小紅取的酸量較少，酸完全反應完①金屬活動性②相對原子質(zhì)量．
故答案為：
（1）A；
（2）B、A、C；金屬的活動性；鋁；
（3）2CuO+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑；
（4）不能，在化學變化過程中元素種類不可能發(fā)生改變；銅鋅合金；ZnCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ZnO+CO₂↑；2ZnO+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Zn+CO₂↑；2Cu₂O+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Cu+CO₂↑；
（5）Fe+CuSO₄═Cu+FeSO₄；
（6）四；Y₂O₃；CO₂；
（7）恨鐵不成鋼；C+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂；含碳量不等；
（8）除去氧化膜利于直接反應；a；鎂反應速率比鈦快；否；反應速率與反應物濃度有關(guān)；
（9）小紅；圖象中Fe與Zn標反了，Zn的反應速率較Fe快；小剛?cè)〉慕饘倭枯^少，金屬反應完，而小紅取的酸量較少，酸完全反應完；
①金屬活動性；②相對原子質(zhì)量．

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．