题目
龙是中华民族的图腾,是祥瑞与威仪的象征。纪录片《如果国宝会说话》中曾经介绍过唐代国宝“鎏金铁芯铜龙”,该国宝以铁铸造内芯,铁上包铜,外层鎏金,整个龙身飞扬舒展,反映出唐代高超的铸造工艺。某兴趣小组的学生们了解“鎏金铁芯铜龙”的历史渊源、艺术特色及主要材质后,对国宝展开了讨论。【国宝选材】(1)“鎏金铁芯铜龙”选用铁、铜和金三种不同的金属为材料,下列对于金属性质的描述能作为选材依据的是 ____ 。A.金具有金色光泽,可以作为表层用于装饰B.金比铁的硬度小,易变形C.铁的硬度最大,能够保持龙飞扬的姿态,不易变形D.铜的延展性比铁更好,易于铸造(2)金属材料的性能与用途息息相关,请用“—”进行连线。 合金性能 合金用途 不锈钢具有较强的抗腐蚀性 做保险丝 铅锑合金熔点低 做人体植入物,如假肢等 硬铝强度和硬度大 做医疗器械、炊具、容器、反应釜 钛合金无毒、质轻、生物相容性好 用于飞机、火箭、轮船等制造业 【铸造工艺】“鎏金铁芯铜龙”的铸造工艺体现出唐代工匠对金属材料的性质及性能的思考及运用,某兴趣小组同学针对国宝提出了几个问题并设计实验进行验证。(3)问题一:为何是“铁铸内芯”,而不是“铁制外层”?根据学过的铁的性质可知,铁在空气中易与 ____ 发生反应,导致生锈,因此“铁铸内芯”。(4)问题二:如何实现“铁上包铜”?西汉古籍《淮南万毕术》中有“曾青得铁则化为铜,外化而内不化”这样的记载,中国劳动人民意识到铜盐溶液里的铜能被铁置换,从而实现“铁上包铜”。为了模拟此过程,某兴趣小组将打磨光亮的铁钉放入CuSO4溶液中,实验中除观察到铁钉表面有红色固体析出,溶液变为浅绿色外,还看到出现小气泡。小组同学对“出现小气泡”这一异常现象展开探究。查阅资料:CuSO4溶液呈酸性,铁与酸性溶液反应会产生氢气;溶液中氢离子浓度越大,酸性就越强,pH越小;FeSO4溶液会与氧气发生反应从而产生氢离子。探究一:探究CuSO4溶液酸性强弱的影响因素小组同学利用打磨光亮的铁钉与不同的CuSO4溶液进行如表实验。并记录了现象。 实验 不同的CuSO4溶液 出现浅绿色溶液速度 有无红色固体生成 有无气泡 a 3%CuSO4冷溶液 96s 有 无 b 3%CuSO4热溶液 77s 有 无 c 5%CuSO4冷溶液 48s 有 无 d 5%CuSO4热溶液 23s 有 有 ①由实验bd推知:温度相同时,CuSO4溶液酸性强弱与溶液的浓度有关;由实验 ____ 推知:浓度相同时,CuSO4溶液酸性强弱与温度有关。探究二:探究铁与CuSO4溶液反应过程中的酸性强弱变化及其原因将打磨光亮的铁钉放入30mL5%冷的CuSO4溶液中,插入pH传感器检测溶液pH变化(如图1),同时插入氧气传感器检测密闭容器内氧气含量的变化(如图2)。②由图1和图2可知,铁与CuSO4溶液反应过程中,溶液的酸性 ____ (填“增强”或“减弱”),其原因是 ____ 。请再设计一个对比实验继续进行验证:用 ____ 配制30mL5%的CuSO4溶液,放入光亮的铁钉,用pH传感器测密闭容器中溶液的pH。③小组同学又配制了30mL5%的CuSO4溶液,放入光亮的铁钉,用pH传感器测密闭容器中溶液pH变化(如图3),分析图3,依据 ____ 可判断铁与硫酸铜溶液的反应已经停止。④有细心的同学发现,同样用30mL5%的CuSO4溶液做实验,图1和图3曲线的起点pH不同,原因可能是 ____ ,请设计实验进行验证 ____ 。⑤依据上述探究实验,利用铁钉和硫酸铜溶液验证质量守恒定律时装置需要 ____ 。⑥在铁制模型镀铜前要用酸清除铁表面的氧化膜,请写出盐酸去除氧化膜的化学方程式 ____ ,但不能长时间用酸浸泡铁制模型的原因是 ____ 。【国宝防护】(5)鎏金除具有装饰作用外,还可以起到保护器物的作用。防止金属腐蚀是保护金属资源的一个重要方法,除此,还有哪些保护金属资源的方法: ____ (写出一条即可)。
龙是中华民族的图腾,是祥瑞与威仪的象征。纪录片《如果国宝会说话》中曾经介绍过唐代国宝“鎏金铁芯铜龙”,该国宝以铁铸造内芯,铁上包铜,外层鎏金,整个龙身飞扬舒展,反映出唐代高超的铸造工艺。某兴趣小组的学生们了解“鎏金铁芯铜龙”的历史渊源、艺术特色及主要材质后,对国宝展开了讨论。【国宝选材】
(1)“鎏金铁芯铜龙”选用铁、铜和金三种不同的金属为材料,下列对于金属性质的描述能作为选材依据的是 ____ 。
A.金具有金色光泽,可以作为表层用于装饰
B.金比铁的硬度小,易变形
C.铁的硬度最大,能够保持龙飞扬的姿态,不易变形
D.铜的延展性比铁更好,易于铸造
(2)金属材料的性能与用途息息相关,请用“—”进行连线。
| 合金性能 | 合金用途 |
| 不锈钢具有较强的抗腐蚀性 | 做保险丝 |
| 铅锑合金熔点低 | 做人体植入物,如假肢等 |
| 硬铝强度和硬度大 | 做医疗器械、炊具、容器、反应釜 |
| 钛合金无毒、质轻、生物相容性好 | 用于飞机、火箭、轮船等制造业 |
“鎏金铁芯铜龙”的铸造工艺体现出唐代工匠对金属材料的性质及性能的思考及运用,某兴趣小组同学针对国宝提出了几个问题并设计实验进行验证。
(3)问题一:为何是“铁铸内芯”,而不是“铁制外层”?
根据学过的铁的性质可知,铁在空气中易与 ____ 发生反应,导致生锈,因此“铁铸内芯”。
(4)问题二:如何实现“铁上包铜”?
西汉古籍《淮南万毕术》中有“曾青得铁则化为铜,外化而内不化”这样的记载,中国劳动人民意识到铜盐溶液里的铜能被铁置换,从而实现“铁上包铜”。为了模拟此过程,某兴趣小组将打磨光亮的铁钉放入CuSO4溶液中,实验中除观察到铁钉表面有红色固体析出,溶液变为浅绿色外,还看到出现小气泡。小组同学对“出现小气泡”这一异常现象展开探究。
查阅资料:CuSO4溶液呈酸性,铁与酸性溶液反应会产生氢气;溶液中氢离子浓度越大,酸性就越强,pH越小;FeSO4溶液会与氧气发生反应从而产生氢离子。
探究一:探究CuSO4溶液酸性强弱的影响因素
小组同学利用打磨光亮的铁钉与不同的CuSO4溶液进行如表实验。并记录了现象。
| 实验 | 不同的CuSO4溶液 | 出现浅绿色溶液速度 | 有无红色固体生成 | 有无气泡 |
| a | 3%CuSO4冷溶液 | 96s | 有 | 无 |
| b | 3%CuSO4热溶液 | 77s | 有 | 无 |
| c | 5%CuSO4冷溶液 | 48s | 有 | 无 |
| d | 5%CuSO4热溶液 | 23s | 有 | 有 |
探究二:探究铁与CuSO4溶液反应过程中的酸性强弱变化及其原因
将打磨光亮的铁钉放入30mL5%冷的CuSO4溶液中,插入pH传感器检测溶液pH变化(如图1),同时插入氧气传感器检测密闭容器内氧气含量的变化(如图2)。
②由图1和图2可知,铁与CuSO4溶液反应过程中,溶液的酸性 ____ (填“增强”或“减弱”),其原因是 ____ 。请再设计一个对比实验继续进行验证:用 ____ 配制30mL5%的CuSO4溶液,放入光亮的铁钉,用pH传感器测密闭容器中溶液的pH。③小组同学又配制了30mL5%的CuSO4溶液,放入光亮的铁钉,用pH传感器测密闭容器中溶液pH变化(如图3),分析图3,依据 ____ 可判断铁与硫酸铜溶液的反应已经停止。
④有细心的同学发现,同样用30mL5%的CuSO4溶液做实验,图1和图3曲线的起点pH不同,原因可能是 ____ ,请设计实验进行验证 ____ 。
⑤依据上述探究实验,利用铁钉和硫酸铜溶液验证质量守恒定律时装置需要 ____ 。
⑥在铁制模型镀铜前要用酸清除铁表面的氧化膜,请写出盐酸去除氧化膜的化学方程式 ____ ,但不能长时间用酸浸泡铁制模型的原因是 ____ 。
【国宝防护】
(5)鎏金除具有装饰作用外,还可以起到保护器物的作用。防止金属腐蚀是保护金属资源的一个重要方法,除此,还有哪些保护金属资源的方法: ____ (写出一条即可)。
题目解答
答案
解:(1)“鎏金铁芯铜龙”选用铁、铜和金三种不同的金属为材料,铁比铜的强度要高,但是铜的延展性比铁更好,所以就是取铁的强度和铜的延展性来弥补两种材质的不足,另外再镀金,是利用金的稳定性,不易被氧化的特性,整体起到了保护作用,故选:CD;
(2)不锈钢具有较强的抗腐蚀性,可用于医疗器械、炊具、容器、反应釜,铅锑合金熔点低,可用于保险丝,硬铝强度和硬度大,用于飞机、火箭、轮船等制造业,钛合金无毒、质轻、生物相容性好,用于人体植入物,如假肢等;
(3)根据学过的铁的性质可知,铁在空气中易与氧气、水发生反应,导致生锈;
(4)①实验ab或cd中,除了温度不同,硫酸铜溶液的浓度相同,推知浓度相同时,CuSO4溶液酸性强弱与温度有关;
②由图可知,铁与硫酸铜溶液反应过程中,溶液的pH逐渐减小,酸性增强,由于氧气的浓度不断减小,则可能是硫酸亚铁溶液会与氧气反应产生氢离子,所以溶液酸性增强,设计一个对比实验进行验证,上述实验中与氧气接触,该实验中需要不与氧气接触,气体的溶解度随温度的升高而减小,将蒸馏水煮沸除去蒸馏水中溶解的氧气,则设计一个对比实验为用煮沸并冷却的蒸馏水配制30mL5%的CuSO4溶液,放入光亮的铁钉,用pH传感器测密闭容器中溶液的pH;
③铁与硫酸铜溶液反应,溶液的pH会发生变化,则依据pH不再改变可判断铁与硫酸铜溶液的反应已经停止;
④温度升高,硫酸铜溶液的酸性增强,则图1和图3曲线的起点pH不同,原因可能是温度不同,根据控制变量唯一的原则,可控制其他条件(浓度、含氧量等)一定,取不同温度的硫酸铜溶液,用pH传感器测其pH;
⑤根据上述探究实验可知,利用铁钉和硫酸铜溶液验证质量守恒定律时装置需要在密闭容器中进行;
⑥铁制模型表面的氧化膜是氧化铁,稀盐酸与氧化铁反应生成氯化铁和水,反应的化学方程式为Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,但不能长时间用酸浸泡铁制模型的原因是铁能与酸反应;
(5)鎏金除具有装饰作用外,还可以起到保护器物的作用,防止金属腐蚀是保护金属资源的一个重要方法,还有合理有效地开采矿物、回收利用废旧金属、寻找金属的代用品等。
故答案为:(1)CD;
(2)
;
(3)氧气、水;
(4)①ab或cd;
②增强;硫酸亚铁溶液会与氧气反应产生氢离子;煮沸并冷却的蒸馏水;
③pH不再改变;
④温度不同;控制其他条件(浓度、含氧量等)一定,取不同温度的硫酸铜溶液,用pH传感器测其pH;
⑤在密闭容器中进行;
⑥Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O;铁能与酸反应;
(5)合理有效地开采矿物或回收利用废旧金属或寻找金属的代用品。
(2)不锈钢具有较强的抗腐蚀性,可用于医疗器械、炊具、容器、反应釜,铅锑合金熔点低,可用于保险丝,硬铝强度和硬度大,用于飞机、火箭、轮船等制造业,钛合金无毒、质轻、生物相容性好,用于人体植入物,如假肢等;
(3)根据学过的铁的性质可知,铁在空气中易与氧气、水发生反应,导致生锈;
(4)①实验ab或cd中,除了温度不同,硫酸铜溶液的浓度相同,推知浓度相同时,CuSO4溶液酸性强弱与温度有关;
②由图可知,铁与硫酸铜溶液反应过程中,溶液的pH逐渐减小,酸性增强,由于氧气的浓度不断减小,则可能是硫酸亚铁溶液会与氧气反应产生氢离子,所以溶液酸性增强,设计一个对比实验进行验证,上述实验中与氧气接触,该实验中需要不与氧气接触,气体的溶解度随温度的升高而减小,将蒸馏水煮沸除去蒸馏水中溶解的氧气,则设计一个对比实验为用煮沸并冷却的蒸馏水配制30mL5%的CuSO4溶液,放入光亮的铁钉,用pH传感器测密闭容器中溶液的pH;
③铁与硫酸铜溶液反应,溶液的pH会发生变化,则依据pH不再改变可判断铁与硫酸铜溶液的反应已经停止;
④温度升高,硫酸铜溶液的酸性增强,则图1和图3曲线的起点pH不同,原因可能是温度不同,根据控制变量唯一的原则,可控制其他条件(浓度、含氧量等)一定,取不同温度的硫酸铜溶液,用pH传感器测其pH;
⑤根据上述探究实验可知,利用铁钉和硫酸铜溶液验证质量守恒定律时装置需要在密闭容器中进行;
⑥铁制模型表面的氧化膜是氧化铁,稀盐酸与氧化铁反应生成氯化铁和水,反应的化学方程式为Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,但不能长时间用酸浸泡铁制模型的原因是铁能与酸反应;
(5)鎏金除具有装饰作用外,还可以起到保护器物的作用,防止金属腐蚀是保护金属资源的一个重要方法,还有合理有效地开采矿物、回收利用废旧金属、寻找金属的代用品等。
故答案为:(1)CD;
(2)
;(3)氧气、水;
(4)①ab或cd;
②增强;硫酸亚铁溶液会与氧气反应产生氢离子;煮沸并冷却的蒸馏水;
③pH不再改变;
④温度不同;控制其他条件(浓度、含氧量等)一定,取不同温度的硫酸铜溶液,用pH传感器测其pH;
⑤在密闭容器中进行;
⑥Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O;铁能与酸反应;
(5)合理有效地开采矿物或回收利用废旧金属或寻找金属的代用品。