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12. (2025·宁夏改编)同学们在实验室帮助老师清理实验用品时,发现了表面有污渍的铝片、铜片以及有锈迹的铁片,于是对这三种废金属展开了一系列探究活动。
【实验准备】除去金属表面的污渍及锈迹
(1)物理方法:用
(2)化学方法:用稀盐酸或稀硫酸除去铁片表面的铁锈。
活动一:比较硬度
(3)运用所学方法,设计实验比较铁片和铝片的硬度:
活动二:制作书签
利用处理后的金属片制作书签,三种金属片依次按照如图1所示过程进行操作(石蜡不与所滴加的试剂反应)。
在“化学反应显画”的操作中,须沿图案凹槽滴入试剂,通过化学反应显现图案。
(4)滴入的试剂是稀硫酸,则
(5)滴入的试剂是
【交流反思】
(6)上述操作中没有验证出$Al$、$Fe$的金属活动性顺序,请你设计实验进行验证:
【活动总结】此次活动利用废金属制作了书签,还验证了$Al$、$Fe$、$Cu$的金属活动性顺序。
活动三:保护金属
金属的锈蚀带来了损失,保护金属、防止金属锈蚀已成为科学研究和技术领域中的重要课题。同学们以铁生锈为例展开探究。
【提出问题】铁生锈需要哪些条件?
【进行实验】取处理后的铁片,按照图2所示进行实验。
【实验现象】
(7)放置一周后,可以观察到
【实验结论】得出铁生锈的条件,并建构了铁生锈条件的认知模型,如图3所示。
【交流表达】
(8)防止铁质书签生锈的方法是
(9)保护金属资源,除防止金属锈蚀外,请你再提出一条合理化建议:
【拓展延伸】
(10)金属的锈蚀会造成损失,但利用其原理也可以为人类服务,如食品包装袋中的脱氧剂(主要成分为铁粉),就是利用铁生锈的原理对食品进行保鲜。由此,你得到的启示是
【实验准备】除去金属表面的污渍及锈迹
(1)物理方法:用
打磨
的方法除去铝片、铜片表面的污渍。(2)化学方法:用稀盐酸或稀硫酸除去铁片表面的铁锈。
活动一:比较硬度
(3)运用所学方法,设计实验比较铁片和铝片的硬度:
取打磨过的铁片和铝片相互刻画,铝片上有明显划痕
(写出实验操作及现象),得出铁的硬度大于铝。活动二:制作书签
利用处理后的金属片制作书签,三种金属片依次按照如图1所示过程进行操作(石蜡不与所滴加的试剂反应)。
在“化学反应显画”的操作中,须沿图案凹槽滴入试剂,通过化学反应显现图案。
(4)滴入的试剂是稀硫酸,则
铜
片表面没有显现图案。(5)滴入的试剂是
$AgNO_{3}$
(选填“$AgNO_{3}$”或“$CuSO_{4}$”)溶液,则三种金属片上均可显现图案。【交流反思】
(6)上述操作中没有验证出$Al$、$Fe$的金属活动性顺序,请你设计实验进行验证:
将铝片放入硫酸亚铁溶液中,若铝片表面有黑色固体析出,说明铝的金属活动性比铁强(答案合理即可)
(写一组试剂即可)。【活动总结】此次活动利用废金属制作了书签,还验证了$Al$、$Fe$、$Cu$的金属活动性顺序。
活动三:保护金属
金属的锈蚀带来了损失,保护金属、防止金属锈蚀已成为科学研究和技术领域中的重要课题。同学们以铁生锈为例展开探究。
【提出问题】铁生锈需要哪些条件?
【进行实验】取处理后的铁片,按照图2所示进行实验。
【实验现象】
(7)放置一周后,可以观察到
①中铁片生锈,②③中铁片不生锈
。【实验结论】得出铁生锈的条件,并建构了铁生锈条件的认知模型,如图3所示。
【交流表达】
(8)防止铁质书签生锈的方法是
涂油(或喷漆等,答案合理即可)
(写一种即可)。(9)保护金属资源,除防止金属锈蚀外,请你再提出一条合理化建议:
回收利用废金属(或合理开采金属矿物,寻找金属的代用品等,答案合理即可)
。【拓展延伸】
(10)金属的锈蚀会造成损失,但利用其原理也可以为人类服务,如食品包装袋中的脱氧剂(主要成分为铁粉),就是利用铁生锈的原理对食品进行保鲜。由此,你得到的启示是
物质及其变化在一定条件下常常表现出两面性(答案合理即可)
。答案
12. (1)打磨 (3)取打磨过的铁片和铝片相互刻画,铝片上有明显划痕 (4)铜 (5)$AgNO_{3}$ (6)将铝片放入硫酸亚铁溶液中,若铝片表面有黑色固体析出,说明铝的金属活动性比铁强(答案合理即可) (7)①中铁片生锈,②③中铁片不生锈 (8)涂油(或喷漆等,答案合理即可) (9)回收利用废金属(或合理开采金属矿物,寻找金属的代用品等,答案合理即可) (10)物质及其变化在一定条件下常常表现出两面性(答案合理即可)
解析
【分析】
本题围绕铝、铜、铁三种金属的性质展开探究，需结合金属的物理性质、化学性质（活动性顺序）、铁生锈条件等知识点逐一分析：
1. 物理方法除金属表面污渍，利用无化学变化的操作，打磨是常用方法；
2. 比较金属硬度采用相互刻画法，硬度大的金属会在硬度小的金属表面留下划痕；
3. 金属活动性顺序中，H前金属能与稀酸反应，H后不能，据此判断滴稀硫酸时铜片是否反应；
4. 要使三种金属片都显现图案，需试剂能与Al、Fe、Cu都反应，结合金属活动性顺序（Al＞Fe＞Cu＞Ag）判断试剂；
5. 验证Al、Fe活动性，可利用活动性强的金属置换活动性弱的金属的盐溶液；
6. 铁生锈需同时接触水和氧气，据此分析实验现象；
7. 防锈原理是隔绝水或氧气，保护金属资源的其他方法包括回收、合理开采等；
8. 铁生锈有利有弊，体现物质变化的两面性。
【解析】
(1) 物理方法除去金属表面污渍，无需化学试剂，常用打磨的方法，故填打磨；
(3) 比较铁片和铝片硬度，采用相互刻画法：取打磨过的铁片和铝片相互刻画，铝片上有明显划痕，说明铁硬度大于铝；
(4) 金属活动性顺序中，Cu位于H后，稀硫酸不与Cu反应，因此铜片表面没有显现图案；
(5) 要使三种金属片都显现图案，试剂需能与Al、Fe、Cu都反应：AgNO₃溶液中，Al、Fe、Cu的活动性均强于Ag，均可置换出Ag产生明显现象；而CuSO₄溶液中Cu不反应，故选AgNO₃；
(6) 验证Al、Fe活动性，可利用铝与硫酸亚铁溶液反应：将铝片放入硫酸亚铁溶液中，若铝片表面有黑色固体析出，说明Al活动性强于Fe（合理即可）；
(7) 铁生锈需同时接触水和氧气：①中铁片同时接触水和氧气，生锈；②中铁片只接触水（植物油隔绝氧气），不生锈；③中铁片只接触氧气（干燥剂吸收水），不生锈，故现象为①中铁片生锈，②③中铁片不生锈；
(8) 防止铁质书签生锈，需隔绝水或氧气，如涂油、喷漆等（合理即可）；
(9) 保护金属资源的其他方法：回收利用废金属、合理开采金属矿物、寻找金属代用品等（合理即可）；
(10) 铁生锈会造成金属损失，但可用于食品保鲜，说明物质及其变化在一定条件下具有两面性（合理即可）。
【答案】
12. (1)打磨 (3)取打磨过的铁片和铝片相互刻画,铝片上有明显划痕 (4)铜 (5)$AgNO_{3}$ (6)将铝片放入硫酸亚铁溶液中,若铝片表面有黑色固体析出,说明铝的金属活动性比铁强(答案合理即可) (7)①中铁片生锈,②③中铁片不生锈 (8)涂油(或喷漆等,答案合理即可) (9)回收利用废金属(或合理开采金属矿物,寻找金属的代用品等,答案合理即可) (10)物质及其变化在一定条件下常常表现出两面性(答案合理即可)
【知识点】
金属的物理性质、金属活动性顺序、铁的锈蚀与防护
【点评】
本题为金属相关的综合探究题，涵盖金属核心知识点，注重实验操作与结论结合，考查学生知识应用与实验设计能力，难度适中，需学生熟练掌握金属活动性顺序等基础内容。
【难度系数】
0.6
本题围绕铝、铜、铁三种金属的性质展开探究，需结合金属的物理性质、化学性质（活动性顺序）、铁生锈条件等知识点逐一分析：
1. 物理方法除金属表面污渍，利用无化学变化的操作，打磨是常用方法；
2. 比较金属硬度采用相互刻画法，硬度大的金属会在硬度小的金属表面留下划痕；
3. 金属活动性顺序中，H前金属能与稀酸反应，H后不能，据此判断滴稀硫酸时铜片是否反应；
4. 要使三种金属片都显现图案，需试剂能与Al、Fe、Cu都反应，结合金属活动性顺序（Al＞Fe＞Cu＞Ag）判断试剂；
5. 验证Al、Fe活动性，可利用活动性强的金属置换活动性弱的金属的盐溶液；
6. 铁生锈需同时接触水和氧气，据此分析实验现象；
7. 防锈原理是隔绝水或氧气，保护金属资源的其他方法包括回收、合理开采等；
8. 铁生锈有利有弊，体现物质变化的两面性。
【解析】
(1) 物理方法除去金属表面污渍，无需化学试剂，常用打磨的方法，故填打磨；
(3) 比较铁片和铝片硬度，采用相互刻画法：取打磨过的铁片和铝片相互刻画，铝片上有明显划痕，说明铁硬度大于铝；
(4) 金属活动性顺序中，Cu位于H后，稀硫酸不与Cu反应，因此铜片表面没有显现图案；
(5) 要使三种金属片都显现图案，试剂需能与Al、Fe、Cu都反应：AgNO₃溶液中，Al、Fe、Cu的活动性均强于Ag，均可置换出Ag产生明显现象；而CuSO₄溶液中Cu不反应，故选AgNO₃；
(6) 验证Al、Fe活动性，可利用铝与硫酸亚铁溶液反应：将铝片放入硫酸亚铁溶液中，若铝片表面有黑色固体析出，说明Al活动性强于Fe（合理即可）；
(7) 铁生锈需同时接触水和氧气：①中铁片同时接触水和氧气，生锈；②中铁片只接触水（植物油隔绝氧气），不生锈；③中铁片只接触氧气（干燥剂吸收水），不生锈，故现象为①中铁片生锈，②③中铁片不生锈；
(8) 防止铁质书签生锈，需隔绝水或氧气，如涂油、喷漆等（合理即可）；
(9) 保护金属资源的其他方法：回收利用废金属、合理开采金属矿物、寻找金属代用品等（合理即可）；
(10) 铁生锈会造成金属损失，但可用于食品保鲜，说明物质及其变化在一定条件下具有两面性（合理即可）。
【答案】
12. (1)打磨 (3)取打磨过的铁片和铝片相互刻画,铝片上有明显划痕 (4)铜 (5)$AgNO_{3}$ (6)将铝片放入硫酸亚铁溶液中,若铝片表面有黑色固体析出,说明铝的金属活动性比铁强(答案合理即可) (7)①中铁片生锈,②③中铁片不生锈 (8)涂油(或喷漆等,答案合理即可) (9)回收利用废金属(或合理开采金属矿物,寻找金属的代用品等,答案合理即可) (10)物质及其变化在一定条件下常常表现出两面性(答案合理即可)
【知识点】
金属的物理性质、金属活动性顺序、铁的锈蚀与防护
【点评】
本题为金属相关的综合探究题，涵盖金属核心知识点，注重实验操作与结论结合，考查学生知识应用与实验设计能力，难度适中，需学生熟练掌握金属活动性顺序等基础内容。
【难度系数】
0.6
