化学中考“金属（材料）”考点归类评析
2016-12-03陆桂斌
陆桂斌
摘要：从金属常识性知识积累、金属活动性顺序表的应用、金属的锈蚀与防护、金属的冶炼等多角度归纳初中化学中考有关“金属（材料）”的试题特点，剖析试题命制指导思想、考查重点、解题思路，提高学生综合解题能力。
关键词：金属 中考考点 评析
金属与金属矿物是初中化学的重要内容，教材比较系统地介绍了有关金属的化学知识，历年各地化学中考围绕“金属（材料）”考点编制了许多经典试题，仔细审视这类试题发现其考查重点突出，主要体现在以下几个方面：
一、考查学生对合金、金属材料等核心概念的理解，对金属常识性知识的积累
例1、（2014年广东广州）下列关于金属材料的说法中，不正确的是
A.生铁、硬铝、焊锡都属于合金
B.铜有良好的导电性，因而大量用于制作电线
C.铝表面易生成致密氧化铝薄膜，因而具有良好的抗腐蚀性
D.锈蚀后的铁制品没有回收价值
评析：这类试题不仅考查学生对基本概念、基础知识的理解和掌握，同时还能增进学生节约资源、保护环境的责任意识和科学素养。试题本身一般难度不大，解答这类试题，既要准确理解概念的内涵，也要注重常识性知识的积累。
比如：对“合金”概念的理解应正确把握两点：（1）合金一定含金属，但不只有金属，也可能含非金属；（2）合金是混合物，氧化铁等化合物不是合金。“金属材料”包括合金和纯金属，但合金与其组成金属比较具有许多特殊性能（如硬度大、熔点低等），所以其实际应用远比纯金属广泛。铝的“自我保护”是因其能与空气中氧气反应，在表面形成一层致密而结实的氧化铝膜，阻止铝继续与氧气反应，生活中所谓“电化铝”亦即用特殊化学方法使铝表面形成加厚的氧化铝保护层，所以这一保护层不能随意破坏；而铁锈却因其具有疏松、多孔的结构，不仅不能自我保护，反而会加快铁的锈蚀，所以必须及时除去。废旧金属回收再利用是趋势也是必然，既能节约宝贵的金属资源，也能减少冶炼金属时对能源的消耗、对环境的伤害。答案：D
二、以金属活动性顺序为依据，实验探究金属与酸、盐发生置换反应的规律
例2、（2013年湖南娄底）小聪同学家新换了水龙头，从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬。好奇的小聪想探究铬（Cr）与金属铁、铜的活动性强弱，邀请你一同参加。
【知识回放】金属活动性顺序：K Ca Na Mg Al Zn Sn Pb（H） Hg Ag Pt Au，请你在横线上填写对应金属的元素符号。
【作出猜想】猜想1.Cr>Fe>Cu；猜想2. Fe>Cu >Cr；猜想3.你的猜想是 。
【查阅资料】
（1）铬是银白色有光泽的金属，在空气中其表面能生成抗腐蚀的致密的氧化膜。
（2）铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO4）溶液。
【设计与实验】小聪同学取大小相等的三种金属片，用砂纸打磨光亮；再取三支试管，分别放入等量的同种稀硫酸。
【结论与解释】（1）小聪得到的结论是猜想 正确。
（2）实验前用砂纸打磨金属片的目的是 。
【知识运用】将铬片投入FeSO4溶液中，反应 （填“能”或“不能”）进行。若能进行，请你写出反应的化学方程式 。
评析：金属活动性顺序是初中化学的重要知识点，学生不仅要熟记其内容、正确书写元素符号，更要了解金属活动性顺序在实际解题中的应用：（1）判断金属与酸反应规律：顺序表中排在H前面（或后面）的金属能（或不能）与稀盐酸、稀硫酸等发生置换反应，金属活动性越强（即位置越靠前）则反应（或放出H2）速度越快。（2）判断金属与盐反应规律：顺序表中，除K、Ca、Na等非常活泼金属外，排在前面的金属一般可将位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来（简而言之：前面的置换后面的）；反应中盐要可溶，而与金属的位置是排在H前还是排在H后无关。学习时还要掌握反应中典型的实验现象（如：金属镁与酸反应放热现象明显，铁与酸、铁与硫酸铜、铜与硝酸银反应中溶液颜色的变化等），熟练书写化学方程式。
试题的独特之处是加入了教材中没有介绍的金属铬参与实验探究，既否定了死记硬背的粗糙学习方法，也有效考查了学生处理加工新信息、灵活运用所学知识解决新问题的能力，充分体现了中考试卷“由知识立意向能力立意转变” 的命题指导思想。
答案：Fe、Cu；Fe>Cr>Cu；无明显实验现象（或无气泡生成，溶液不变色等）；猜想1、除去金属表面的氧化膜（或油污、锈迹等）以利于反应；能，Cr+FeSO4=Fe+CrSO4
例3、（2015年湖北黄冈）王老师在某废水处理池中提取一瓶含有AgNO3、Cu（NO3）2和Al（NO3）3的工业废水样品带回实验室。静置，取上层清液，加入锌粉，充分反应后过滤，得到滤液甲和滤渣乙。请你和你的化学小组完成以下探究（不考虑杂质干扰）。
【提出问题】滤渣乙是什么？
【做出猜想】小明认为滤渣乙是银，小东认为滤渣乙是银和铜，小华认为滤渣乙是银、铜和铝，你认为滤渣乙还可能是__________。
【交流讨论】大家经过讨论后，认为小华的猜想错误，理由是_________。
【实验探究】设计实验探究滤渣乙的成分，请填写下列空白：
【反思交流】略
评析：试题不再单纯考查利用金属活动性顺序表对有关反应进行简单判断，同时要求学生能正确分析：随着向水样加入锌的量的不同，反应后的沉淀物、溶液中溶质也发生着变化（备注：金属与不同盐溶液反应的先后顺序也与金属活动性有关）：
对照表格内容可知“小华猜想”错误：锌的活动性较铝弱，所以锌不能置换出Al（NO3）3中的铝；“做出猜想”时也缺少了一种合理猜想——加入锌过量（情形⑤）。“实验探究”阶段，先分析实验1现象，可排除表格中⑤的情形（其中Zn能与盐酸反应产生氢气），即滤渣乙成分有两种可能（①②或③④情形）；再分析实验2现象，排除了滤液甲中存在Cu（NO3）2的可能性（情形①、②、③的滤液中都有硝酸铜），从而确定是表格中情形④，则滤渣乙是Ag、Cu的混合物。答案：银、铜和锌；锌活动性比铝弱，不能与硝酸铝反应；实验1：滤渣乙可能是银或银和铜；实验2：NaOH（或KOH等），滤渣乙一定是银和铜。
例4、（2015内蒙古通辽）某同学设计了探究Fe、Cu、Ag三种金属活动性顺序的实验方案，仅用组内试剂，无法完成的是
A.Fe、Cu、Ag、稀硫酸 B.Cu、FeSO4溶液、AgNO3溶液
C.Fe、Ag、CuSO4溶液 D.Fe、Cu、稀硫酸、AgNO3溶液
评析：设计实验比较金属的活动性是近年来化学中考命题的热点，也是学生学习的难点。其实验方案设计主要从以下两方面考虑：（1）利用金属与稀酸（稀盐酸或稀硫酸，下同）反应比较活动性。即取待测金属样品适量，分别加入适量稀酸，观察金属是否与酸反应、金属与酸反应的快慢（能反应的金属比不反应金属活动性强，反应速度越快金属活动性越强）。选项A即属于此情形，但样品中Cu、Ag都不与稀硫酸反应，无法比较二者活动性强弱，本题中该方案不可行。（2）利用金属与盐溶液反应比较金属活动性。此情形中选择试剂不外乎“两金夹一盐”（如选项C，三种金属活动性为Fe>Cu>Ag，所以取两侧纯金属样品和含中间金属的盐溶液，Fe与CuSO4反应，推知活动性Fe>Cu；Ag放入CuSO4溶液中无现象，推知活动性Ag
三、围绕金属的锈蚀实验探究，考查学生设计评价实验方案、理解提炼文本中有效信息等能力
例5、（2015年四川眉山） 某化学兴趣小组进行铁生锈的实验探究活动。
【探究一】 铁生锈的条件
（1）该兴趣小组将洁净无锈的铁钉分别置于上图所示装置中，经过一段时间观察， （填装置序号）装置中出现了明显的锈迹。他们的结论：铁生锈是因为铁与空气中的 等发生了化学反应。
（2）甲同学提出了疑问：空气中的氮气、二氧化碳没有参与铁的生锈过程吗？请设计实验为甲同学释疑。 ，观察并记录现象即可证明。
【探究二】影响铁生锈速率快慢的因素
乙同学说：妈妈常说菜刀沾有盐水生锈更快。这种说法对吗？同学广泛查阅资料。
资料一：导电性强的溶液都可加速铁的生锈。
资料二：海上航行的轮船在与海水接触的部分镶嵌一锌块，能有效降低钢材被腐蚀的速率。
（3）将上述A装置中的蒸馏水改为下列液体中的 ，可使铁生锈的速率加快。
a、硫酸钠溶液 b、无水乙醇 c、蔗糖溶液
（4）一些铁制品表面覆盖了某些涂层。不同的涂层被破坏后，铁生锈的速率不同。你认为下列 涂层破坏后，铁生锈的速率较快。
a、镀锌铁 b、镀锡铁
（5）一些建筑的大门刷上了一层银白色的金属，你认为该金属可能是 。
a、银粉 b、铜粉 c、镁粉
【交流与思考】（6）写出一种防止铁生锈的方 。
评析：“铁生锈的条件” 探究实验方案的设计多采用“控制变量法”（也叫单一变量法），即围绕可能影响铁生锈的“量”——氧气、水、氮气、二氧化碳等，每个实验只改变其中一个“量”，同时保证其它“量”都相同，设计出一组对比实验，通过比较不同实验现象，归纳得出正确结论。
《全日制义务教育化学课程标准（实验稿）》明确要求：学生要初步学会运用调查、查阅资料等方式收集解决问题所需证据。在此思想指导下，“探究二”侧重对学生能力的考查，试题设计的问题比较新颖、独创，要求学生自主学习题干中资料内容，提炼出有效信息，再结合自己的经验，找出解题依据。命制这类经典试题同时也明确了一个事实：机械、僵化的“题海战术”既堵塞、固化了学生思维，在现在的中考亦或高考中也不可能占到便宜。
“探究二”解题思路如下：（3）中选择溶液时以资料一中“导电性强”为依据，硫酸钠溶液能导电，而无水乙醇、酒精溶液都不导电；分析资料二可推知：一般活泼金属比不活泼金属更易腐蚀，（4）中铁比锡活泼，锡层破坏后，铁锈蚀速度加快；根据资料二、结合问题（4），要防止铁锈蚀，可在其覆盖一层活泼性比铁强的金属涂层。答案：（1）A，氧气和水蒸气；（2）将A装置中的氧气换作氮气或二氧化碳；（3） a；（4）b；（5）c；（6）刷油漆（合理答案均可）。
四、综合考查CO还原氧化铁实验现象、操作注意事项、常见气体的净化与检验等
例6、（2014年江苏扬州）某校化学研究性学习小组通过实验研究高炉炼铁的化学原理，设计了如图1实验装置：
（1）略；
（2）装置中仪器①的名称是 ；装置B内所盛放的试剂是 ；E装置的作用为 ；
（3）实验开始时应先点燃 （填“A”或“C”）的热源；反应后 C装置的现象是 ，D装置中发生反应的化学方程式为 ；待硬质粗玻璃管内物质冷却后再停止通CO的目的是 ；
（4）该装置有一个明显的缺陷是 。改进的方法为 。
评析：试题以铁的冶炼为载体，既考查了常见气体的制取、除杂、检验等基础实验，也考查了综合性实验中各组成装置的作用与设计意图；既考查了“CO与铁的氧化物反应”这一重要实验的特征现象、实验操作注意事项，也促进了学生积极的情感态度与价值观的形成。
图1中各装置的作用都是明确的：装置A制取还原剂CO；装置B干燥CO，这种类型的干燥装置其试剂瓶中只能放液态的浓硫酸；利用C装置完成CO还原铁的氧化物，反应前氧化铁是红棕色固体，反应后生成的铁粉呈黑色；装置D检验产物中的CO2；装置E（其中碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物）吸收空气中的CO2、H2O等物质，确保装置D中实验现象更加明显、准确。该实验中多处使用到CO，如：开始时先通入CO排尽装置内空气，后点燃装置C的酒精喷灯，以防CO与空气的混合物遇热爆炸；氧化铁被完全反应（即熄灭酒精喷灯）后，还要继续通CO直至玻璃管完全冷却，以防生成的铁在较高温度下再次被空气中氧气氧化，同时防止装置D中石灰水倒吸入热的玻璃管使其炸裂。实验需要使用足量的CO，但CO有剧毒，所以实验产生的含较多CO的尾气必须作无害化处理，处理的方法可用储气袋收集或用酒精灯点燃。答案：（2）铁架台，浓硫酸，吸收空气中CO2以避免对装置D中实验的干扰；（3）A，红棕色固体逐渐变黑，CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O，既防止生成的铁被氧化，也防止石灰水倒吸；（4）缺少尾气处理装置，将尾气点燃或收集。
参考文献：
[1] 中华人民共和国教育部 .全日制义务教育化学课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012
