1. 垃圾是放错地方的资源,城市的废旧电器是一座“金属矿山”,某废旧电器中含有锌、铜、镍(Ni)三种金属,化学小组的同学为了从中回收金属铜和镍,开展如下的探究活动。已知:镍在金属活动性顺序中位于氢前面,硫酸镍$(NiSO_4)$能溶于水;锌的金属活动性比镍的强。
【活动目标】从含有锌、铜、镍三种金属的废旧电器中回收铜和镍
【活动设计】化学小组设计了如图所示的物质转化流程。

步骤①中得到的 A 是
【反思评价】请谈谈合理开发城市“金属矿山”的意义。
【活动目标】从含有锌、铜、镍三种金属的废旧电器中回收铜和镍
【活动设计】化学小组设计了如图所示的物质转化流程。
步骤①中得到的 A 是
铜(Cu)
。步骤②中生成 C 的化学方程式是Zn + NiSO₄ → ZnSO₄ + Ni
。【反思评价】请谈谈合理开发城市“金属矿山”的意义。
答案
1. 步骤①中得到的$A$是$\boldsymbol{Cu}$(或铜)。
因为锌和镍在金属活动性顺序中位于氢前面,能与稀硫酸反应,而铜位于氢后面,不与稀硫酸反应,所以步骤①中得到的$A$是铜。
2. 步骤②中生成$C$的化学方程式是$\boldsymbol{Zn + NiSO_4 = ZnSO_4 + Ni}$。
溶液$B$中含有硫酸锌和硫酸镍,锌的金属活动性比镍强,锌能与硫酸镍反应生成硫酸锌和镍。
3. 合理开发城市“金属矿山”的意义:可以节约金属资源(或减少环境污染等,合理即可)。
因为锌和镍在金属活动性顺序中位于氢前面,能与稀硫酸反应,而铜位于氢后面,不与稀硫酸反应,所以步骤①中得到的$A$是铜。
2. 步骤②中生成$C$的化学方程式是$\boldsymbol{Zn + NiSO_4 = ZnSO_4 + Ni}$。
溶液$B$中含有硫酸锌和硫酸镍,锌的金属活动性比镍强,锌能与硫酸镍反应生成硫酸锌和镍。
3. 合理开发城市“金属矿山”的意义:可以节约金属资源(或减少环境污染等,合理即可)。
解析
步骤①中,向Zn、Cu、Ni的混合物中加入过量稀硫酸,镍和锌都会与稀硫酸反应生成相应的硫酸盐并放出氢气,而铜不会与稀硫酸反应。因此,金属A为铜(Cu),溶液B中含有硫酸锌和硫酸镍以及过量的硫酸。
步骤②中,向溶液B中加入适量的锌粉,锌会与硫酸镍反应生成硫酸锌和镍,化学方程式为:
$ Zn + NiSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Ni $
因此,金属C为镍(Ni),溶液D为硫酸锌溶液。
合理开发城市“金属矿山”的意义在于可以回收利用金属资源,减少环境污染,节约资源和能源。
步骤②中,向溶液B中加入适量的锌粉,锌会与硫酸镍反应生成硫酸锌和镍,化学方程式为:
$ Zn + NiSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Ni $
因此,金属C为镍(Ni),溶液D为硫酸锌溶液。
合理开发城市“金属矿山”的意义在于可以回收利用金属资源,减少环境污染,节约资源和能源。
2. 物尽其用——金属之“铝”
社会发展离不开金属,生产生活中铁、铝及其合金制品随处可见。
(1)铝制易拉罐(如图 1)
某品牌碳酸饮料的易拉罐是由铝合金制成的,该铝合金中铝的含量约为 97%,还含有镁、锰、铁、铟(In)等。

①将易拉罐剪成条状,打磨后与纯铝片相互刻画,发现纯铝片表面有划痕,说明
②“是否应该停止使用铝制易拉罐”是当前的一个社会性科学议题。有同学认为应该停止使用铝制易拉罐,理由可能为
③生活垃圾要分类投放,可与废弃易拉罐作为同一类投放的是(
A. 废旧电池
B. 废弃口罩
C. 厨余垃圾
D. 废旧铁锅
(2)储氢材料
储氢材料的研发是氢能源技术的关键之一。金属铝可用作储氢材料,储氢后生成氢化铝$(AlH_3),$其中氢元素的化合价为
(3)制备铝
工业上常用电解氧化铝的方法制备金属铝,同时生成氧气,该反应的化学方程式为
(4)铝合金中的铟(In)
如图 2 为铝、铟的原子结构示意图。某同学推测金属铟与铝的化学性质相似,理由是

社会发展离不开金属,生产生活中铁、铝及其合金制品随处可见。
(1)铝制易拉罐(如图 1)
某品牌碳酸饮料的易拉罐是由铝合金制成的,该铝合金中铝的含量约为 97%,还含有镁、锰、铁、铟(In)等。
①将易拉罐剪成条状,打磨后与纯铝片相互刻画,发现纯铝片表面有划痕,说明
铝合金的硬度比纯铝大
。②“是否应该停止使用铝制易拉罐”是当前的一个社会性科学议题。有同学认为应该停止使用铝制易拉罐,理由可能为
铝资源有限,过度使用会浪费资源(或回收处理不当易造成环境污染等)
;也有同学支持继续使用铝制易拉罐,请你结合铝的性质阐述理由:铝表面易形成一层致密的氧化铝薄膜,具有良好的抗腐蚀性(或铝密度小,质轻等)
。③生活垃圾要分类投放,可与废弃易拉罐作为同一类投放的是(
D
)。A. 废旧电池
B. 废弃口罩
C. 厨余垃圾
D. 废旧铁锅
(2)储氢材料
储氢材料的研发是氢能源技术的关键之一。金属铝可用作储氢材料,储氢后生成氢化铝$(AlH_3),$其中氢元素的化合价为
-1
;释氢原理为氢化铝与水反应释放氢气,同时生成氢氧化铝,其反应的化学方程式为AlH₃ + 3H₂O = Al(OH)₃↓ + 3H₂↑
。(3)制备铝
工业上常用电解氧化铝的方法制备金属铝,同时生成氧气,该反应的化学方程式为
2Al₂O₃$\xlongequal{通电}$4Al + 3O₂↑
。(4)铝合金中的铟(In)
如图 2 为铝、铟的原子结构示意图。某同学推测金属铟与铝的化学性质相似,理由是
最外层电子数相同
。实验证明,铟可以与稀盐酸反应,其反应的化学方程式为2In + 6HCl = 2InCl₃ + 3H₂↑
。答案
(1)①铝合金的硬度比纯铝大
②铝资源有限,过度使用会浪费资源(或回收处理不当易造成环境污染等);铝表面易形成一层致密的氧化铝薄膜,具有良好的抗腐蚀性(或铝密度小,质轻等)
③D
(2)-1;AlH₃ + 3H₂O = Al(OH)₃↓ + 3H₂↑
(3)2Al₂O₃$\xlongequal{通电}$4Al + 3O₂↑
(4)最外层电子数相同;2In + 6HCl = 2InCl₃ + 3H₂↑
②铝资源有限,过度使用会浪费资源(或回收处理不当易造成环境污染等);铝表面易形成一层致密的氧化铝薄膜,具有良好的抗腐蚀性(或铝密度小,质轻等)
③D
(2)-1;AlH₃ + 3H₂O = Al(OH)₃↓ + 3H₂↑
(3)2Al₂O₃$\xlongequal{通电}$4Al + 3O₂↑
(4)最外层电子数相同;2In + 6HCl = 2InCl₃ + 3H₂↑
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