Question

10．人類發(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、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）以下工具的制作過程中沒有發(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)順序與金屬的活動(dòng)性有關(guān)，那么金屬鉀的制得應(yīng)排在鋁之后．
（3）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$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+H₂O+CO₂↑，古代人們發(fā)現(xiàn)翠綠的孔雀石在森林大火中會(huì)變成紅色的銅，請(qǐng)寫出轉(zhuǎn)化為銅的另一個(gè)反應(yīng)方程式：2CuO+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑
（4）古代術(shù)士將爐甘石（主要成分為ZnCO₃）與赤銅礦（Cu₂O）、木炭放在煉爐中高溫灼燒，煉出金光燦燦的“黃金”，被稱為“煉石成金”．
①請(qǐng)你用學(xué)過的知識(shí)回答，真的可以“煉石成金”嗎？不能，在化學(xué)變化過程中元素種類不可能發(fā)生改變．
②那么你認(rèn)為這金光燦燦的金屬是什么？它是怎么煉出來的？寫出有關(guān)化學(xué)方程式．該金屬可能是銅鋅合金，煉出它的化學(xué)方程式為ZnCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ZnO+CO₂↑、2ZnO+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Zn+CO₂↑、2Cu₂O+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Cu+CO₂↑．
（5）到西漢時(shí)期我國的勞動(dòng)人民又發(fā)明了“濕法煉銅”，在西漢劉安所著的《淮南萬畢術(shù)》中就有“曾青得鐵則化為銅”的記載（“曾青”是指銅的化合物），請(qǐng)用反應(yīng)方程式表示其冶煉原理：Fe+CuSO₄═Cu+FeSO₄．
（6）磁懸浮的核心技術(shù)得制備超導(dǎo)材料．有一種超導(dǎo)材料的化學(xué)式為Y₂BaCu₆O₁₀，它是以Y_mO_n、BaCO₃和CuO為原料經(jīng)研磨燒結(jié)而成．假設(shè)此過程中所有元素的化合價(jià)不變，試填寫以下空白：
a．超導(dǎo)材料Y₂BaCu₆O₁₀是由四種元素組成的，Y_mO_n的化學(xué)式是：Y₂O₃．
b．在合成該超導(dǎo)材料的同時(shí)還生成-種產(chǎn)物，該物質(zhì)是CO₂（寫化學(xué)式）．
金屬的使用及冶煉歷史也引起同學(xué)們極大興趣，初三同學(xué)組織化學(xué)興趣小組繼續(xù)進(jìn)行探究：
（7）首先他們收集大量有關(guān)鋼鐵的成語與民間諺語．其中有說明鋼的性能比鐵好的有恨鐵不成鋼，知道“百煉成鋼”是指鐵在高溫條件下反復(fù)敲打發(fā)生的反應(yīng)是：C+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂，從而了解鋼與鐵的機(jī)械性能不同是因?yàn)閮烧吆�碳量不等�?br />（8）鈦（Ti） 因?yàn)榫哂性S多神奇的性能而越來越引起人們的關(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]

金屬	Ti	Mg	Ag
反應(yīng)現(xiàn)象	反應(yīng)緩慢	反應(yīng)強(qiáng)烈	無明顯現(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)說明理由反應(yīng)速率與反應(yīng)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?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：
②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)．

Answer 1

分析 化學(xué)的歷史發(fā)展是一個(gè)漫長的過程，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）中提煉出來的過程，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）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(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．
（4）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(yīng)，在溶液中把銅置換出來．
（6）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．
（7）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．
（8）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)．
（9）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．

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(xué)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(xué)變化；
（2）由所學(xué)的人類冶煉金屬的歷史依據(jù)三者的活動(dòng)性知識(shí)可知鐵、青銅和鋁的冶煉順序?yàn)椋呵嚆~、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(dòng)性有關(guān)，那么金屬鉀的制得應(yīng)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(huì)有木炭產(chǎn)生，而碳和氧化銅在加熱時(shí)會(huì)生成銅和二氧化碳，方程式為2CuO+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑；
（4）在化學(xué)變化過程中元素種類不可能發(fā)生變化，所謂的“金”不過是爐甘石、赤銅礦和碳在高溫下還原反應(yīng)產(chǎn)生的銅鋅合金．故答案為：不能，在化學(xué)變化過程中元素種類不可能發(fā)生改變；銅鋅合金；ZnCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ZnO+CO₂↑；2ZnO+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Zn+CO₂↑；2Cu₂O+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Cu+CO₂↑；
（5）曾青主要成分是CuSO₄、Cu（OH）₂，易溶于苦酒（醋），又叫白青、空青．東漢時(shí)的《神農(nóng)本草經(jīng)》也有：“石膽…能化鐵為銅”的話，石膽或膽礬，成分是含水硫酸銅CuSO₄5H₂O．故答案為：Fe+CuSO₄═Cu+FeSO₄
（6）超導(dǎo)材料的化學(xué)式為Y₂BaCu₆O₁₀，可知該材料有四種元素組成；根據(jù)正、負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零的原則得出Y_mO₂的化學(xué)式是Y₃O₂碳酸鋇在高溫的條件下生成氧化鋇和二氧化碳，因此該物質(zhì)為二氧化碳．故答案為：四；Y₂O₃；CO₂；
（7）生鐵含碳量大于2.0%；鋼含碳量小于2.0%．鋼是由生鐵再煉而成的，有較高的機(jī)械強(qiáng)度和韌性，具有耐熱、耐腐蝕、耐磨等特殊性能．故答案為：恨鐵不成鋼；C+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂；含碳量不等；
（8）根據(jù)反應(yīng)速率越快，金屬活動(dòng)性越強(qiáng)的原則可知a的假設(shè)是錯(cuò)誤的．而且反應(yīng)速率與反應(yīng)物的濃度有關(guān)．
故答案為：除去氧化膜利于直接反應(yīng)；a；鎂反應(yīng)速率比鈦快；否；反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度有關(guān)；
（9）金屬與酸反應(yīng)的速率與金屬活性有關(guān)，金屬與酸反應(yīng)中若生成鹽中金屬價(jià)態(tài)相同，則生成的氫氣量與相對(duì)原子量有關(guān)．故答案為：小紅；圖象中Fe與Zn標(biāo)反了，Zn的反應(yīng)速率較Fe快；小剛?cè)〉慕饘倭枯^少，金屬反應(yīng)完，而小紅取的酸量較少，酸完全反應(yīng)完①金屬活動(dòng)性②相對(duì)原子質(zhì)量．
故答案為：
（1）A；
（2）B、A、C；金屬的活動(dòng)性；鋁；
（3）2CuO+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑；
（4）不能，在化學(xué)變化過程中元素種類不可能發(fā)生改變；銅鋅合金；ZnCO₃$\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(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)；
（9）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．

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．