1选择题
《天工开物》记载了我国古代金属冶炼与加工的工艺。下列有关金属和金属材料的说法中，正确的是（ ）
- A. 「百炼成钢」是将生铁中过量的碳等杂质除去，降低含碳量，钢和生铁都是铁的合金
- B. 铜的化学性质不活泼，所以古代青铜器出土后仍光亮如新，不需要任何保护
- C. 铝的金属活动性比铁强，所以铝制品比铁制品更容易被腐蚀，生活中应少用铝制品
- D. 把铜片放入稀硫酸中，铜能置换出酸中的氢气，生成硫酸铜和氢气
答案：A
解析：A 正确：生铁和钢都是铁的合金，含碳量不同（生铁含碳量约 2%～4.3%，钢约 0.03%～2%），「百炼成钢」的原理就是在高温下用氧气等将生铁中过量的碳等杂质氧化除去，降低含碳量，故 A 说法正确。
B 错误：青铜器出土后表面常生成铜绿（碱式碳酸铜），且铜在潮湿空气中也会锈蚀，需要加以保护；「光亮如新」的说法不符合事实。
C 错误：铝的活动性虽比铁强，但铝在空气中能与氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝（Al₂O₃）保护膜，阻止内部铝继续被腐蚀，因此铝制品具有很好的抗腐蚀性，应用广泛。易错点是把「活动性强」直接等同于「易被腐蚀」。
D 错误：在金属活动性顺序中，铜排在氢之后，不能置换出酸中的氢，铜与稀硫酸不反应。易错点是金属活动性顺序记错，误认为所有金属都能与酸反应产生氢气。
综上，故选 A。
2选择题
「百炼成钢」是我国古代炼铁炼钢工艺的写照：把生铁在高温下反复锻打，使其含碳量降低、性能改善，成为钢。下列有关叙述正确的是（ ）
- A. 钢和生铁都是铁的合金，属于纯净物
- B. 钢的含碳量比生铁低，钢的硬度一般比生铁大，抗腐蚀性能更好
- C. 铁在常温下不易与氧气反应，但在氧气中点燃能剧烈燃烧，生成四氧化三铁
- D. 铁排在氢前面，能与稀盐酸反应生成氯化铁和氢气
答案：C
解析：A 项：钢和生铁都是铁的合金，合金属于混合物而不是纯净物，故 A 错误。
B 项：生铁含碳量为 2%～4.3%，钢含碳量为 0.03%～2%，钢的含碳量确实比生铁低；但合金的硬度一般比纯金属大，而钢与生铁相比，生铁硬度更大、更脆，钢韧性更好。该选项把「钢的硬度比生铁大」说反，故 B 错误。易错点：把「合金硬度比纯金属大」误套用到钢与生铁的比较上。
C 项：铁在常温下与氧气、水共同作用缓慢氧化生锈；在氧气中点燃则剧烈燃烧、火星四射，生成黑色的四氧化三铁（3Fe + 2O₂ =点燃= Fe₃O₄），叙述正确。
D 项：铁与稀盐酸（或稀硫酸）发生置换反应时生成 +2 价的亚铁盐，即 Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂↑，生成的是氯化亚铁而不是氯化铁，故 D 错误。易错点：铁与酸、与盐溶液反应生成亚铁化合物，与铁锈（Fe₂O₃）和酸反应生成 +3 价铁盐混淆。
故选C。
3选择题
「百炼成钢」是我国古代劳动人民的智慧结晶。古法炼铁时，人们将铁矿石、木炭投入炉中高温冶炼，得到含碳量较高的生铁；再将生铁反复加热锻打，使其中过多的碳与氧气反应生成二氧化碳，从而降低含碳量，得到钢。已知生铁和钢都是铁的合金，生铁含碳量约为 2%～4.3%，钢含碳量约为 0.03%～2%。下列关于生铁、钢及其冶炼的说法中，正确的是
- A. 生铁和钢都是铁的合金，二者的主要区别在于含碳量不同，钢的含碳量比生铁低
- B. 生铁的硬度比纯铁小，抗腐蚀性能比纯铁好
- C. 炼钢过程中，碳与氧气反应的化学方程式为 C + O₂ 点燃 CO，通过该反应降低生铁中的含碳量
- D. 铁在氧气中燃烧生成氧化铁（Fe₂O₃），现象是剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体
答案：A
解析：逐项分析：
A. 生铁和钢都是铁的合金，主要区别是含碳量不同（生铁 2%～4.3%，钢 0.03%～2%），钢含碳量比生铁低，说法正确。
B. 合金的硬度一般比纯金属大，故生铁硬度比纯铁大；生铁含碳量高，反而更易锈蚀，抗腐蚀性不如纯铁，故 B 错误。
C. 碳与氧气充分反应生成 CO₂（C + O₂ 点燃 CO₂），生成 CO 是不完全燃烧的结果，不是炼钢脱碳的主要反应，故 C 错误。
D. 铁在氧气中燃烧生成的是四氧化三铁 Fe₃O₄（黑色固体），不是氧化铁 Fe₂O₃（红棕色），故 D 错误。易错点：① 记混合金性质（误以为合金比纯金属软）；② 铁燃烧产物误写为 Fe₂O₃；③ 碳燃烧产物误写为 CO。
故选 A。
4填空题
我国古代炼铜技术源远流长，宋代典籍《浸铜要略》记载了「铁入胆水（硫酸铜溶液），铜自铁上出」的湿法炼铜工艺。请用化学知识回答下列问题：
（1）「铜自铁上出」说明铁的金属活动性比铜______（填「强」或「弱」），该反应的化学方程式为 Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu，反应类型属于______反应。
（2）若将一根洁净的铁丝浸入足量硫酸铜溶液中，充分反应后取出、洗涤、干燥，铁丝表面覆盖一层红色固体，溶液由蓝色逐渐变为______色。
（3）工业上还可用一氧化碳还原赤铁矿（主要成分为 Fe₂O₃）炼铁，化学方程式为 3CO + Fe₂O₃ =高温= 2Fe + 3CO₂。现要冶炼含杂质 2% 的生铁 28 t，理论上需含 Fe₂O₃ 80% 的赤铁矿石______t。
（4）古代宝剑历经千年仍不锈蚀，现代刀具常用不锈钢代替普通铁制品，是因为合金比组成它的纯金属硬度更______、更耐腐蚀。
答案：（1）强；置换
（2）浅绿
（3）24.5
（4）大
【详解】
（1）铁能从硫酸铜溶液中置换出铜，说明铁比铜活泼，活动性强；该反应是一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，属于置换反应。
（2）Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu，生成的 FeSO₄ 溶液呈浅绿色，故溶液由蓝色逐渐变为浅绿色。
（3）生铁中铁的质量 = 28 t × (1 − 2%) = 27.44 t。
设需 Fe₂O₃ 的质量为 x。
3CO + Fe₂O₃ =高温= 2Fe + 3CO₂
160 112
x 27.44 t
160/x = 112/27.44 t，解得 x = 39.2 t。
需赤铁矿石质量 = 39.2 t ÷ 80% = 49 t？
【更正计算】160/x = 112/27.44，x = 160 × 27.44 ÷ 112 = 39.2 t；39.2 ÷ 0.8 = 49 t。
故需含 Fe₂O₃ 80% 的赤铁矿石 49 t。
（4）合金的硬度比组成它的纯金属大，且更耐腐蚀、用途更广，故填「大」。
解析：本题以古代湿法炼铜与现代高炉炼铁为情境，综合考查金属活动性顺序、置换反应、金属与盐溶液反应的现象、根据化学方程式的含杂质计算以及合金的性能。
（1）易错：把「铜自铁上出」误读为铜更活泼；应明确「前金置换后金」，铁在活动性顺序中排在铜前面，故铁能置换出铜。
（2）易错：误答为「无色」或「蓝色褪去」，忽略 FeSO₄ 溶液呈浅绿色；铁置换铜时生成的是亚铁离子 Fe²⁺，溶液呈浅绿色。
（3）易错有三：一是未先扣除生铁中 2% 的杂质，直接用 28 t 计算；二是 Fe₂O₃ 与 Fe 的质量比记错（正确为 160∶112，不是 160∶168）；三是算出 Fe₂O₃ 质量后未换算回含杂质矿石质量。正确顺序：生铁中纯铁质量 → Fe₂O₃ 质量 → 矿石质量，结果为 49 t。
（4）易错：把合金性质记反，误答「小」；应牢记「合金硬度比纯金属大、更耐腐蚀」。
5填空题
我国古代有「曾青得铁则化为铜」的记载，说的是把铁放入硫酸铜溶液中，铁表面析出红色的铜。请回答下列问题：
（1）铁能从硫酸铜溶液中置换出铜，说明铁的金属活动性比铜____（填「强」或「弱」）。
（2）该反应的化学方程式为____。
（3）若把打磨的铁钉浸入硫酸铜溶液中，铁钉表面会覆盖一层红色物质，同时溶液由蓝色逐渐变为____色。
（4）古人用稀硫酸除去青铜器表面的铜锈（主要成分为碱式碳酸铜，其中含铜元素，与稀硫酸反应生成硫酸铜和水）。请写出氧化铜与稀硫酸反应的化学方程式：____。
（5）青铜是铜锡合金。与纯铜相比，青铜的硬度更____（填「大」或「小」），熔点更____（填「高」或「低」）。
答案：（1）强
（2）Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu
（3）浅绿（或绿）
（4）CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O
（5）大；低
解析：（1）铁能置换出硫酸铜中的铜，依据「前金置换后金」，铁排在铜前面，活动性比铜强。易错点：把活动性顺序记反。
（2）Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu，铁与硫酸铜溶液发生置换反应，生成硫酸亚铁和铜。易错点：把生成物写成 Fe₂(SO₄)₃，铁在置换反应中生成 +2 价的亚铁盐；方程式未配平。
（3）FeSO₄ 溶液为浅绿色，CuSO₄ 溶液为蓝色，故溶液由蓝色逐渐变为浅绿色。易错点：误答为「无色」或「黄色」。
（4）金属氧化物与酸反应生成盐和水：CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O。易错点：与「铁锈与稀硫酸反应」混淆，铁锈（Fe₂O₃）与稀硫酸反应生成 Fe₂(SO₄)₃，铁元素为 +3 价，不能写成 FeSO₄。
（5）合金的硬度一般比各成分金属大，熔点一般比各成分金属低，用途更广。易错点：把合金性质记反，误答「硬度小、熔点高」；或误认为合金是纯净物。
6解答题
我国古代炼丹术与金属冶炼历史悠久。某校化学兴趣小组以「古法炼铜与古铜器鉴赏」为主题开展探究，请你用所学化学知识回答下列问题。
已知信息：
① 古法「湿法炼铜」记载于西汉《淮南万毕术》：「曾青得铁则化为铜」。曾青的主要成分是硫酸铜（CuSO₄）。
② 明代《天工开物》记载，古人用木炭在高温下冶炼铜矿石得到铜。
③ 青铜是铜锡合金，硬度比纯铜大，耐腐蚀性比纯铜好，古人用青铜铸造礼器。
④ 出土的铁器文物表面常有一层红棕色铁锈（主要成分为 Fe₂O₃·xH₂O），而青铜器表面则形成一层致密的绿色铜锈保护层。
（1）「曾青得铁则化为铜」的反应原理是铁置换出硫酸铜中的铜，请写出该反应的化学方程式，并说明该反应能发生的原因。
（2）小组同学将一根打磨光亮的铁丝浸入硫酸铜溶液中，一段时间后取出，观察到铁丝表面出现的现象是什么？溶液颜色如何变化？
（3）青铜是铜锡合金。请从合金与纯金属性能差异的角度，解释古人铸造礼器、兵器多用青铜而不用纯铜的原因。
（4）出土铁器易锈蚀而青铜器相对耐腐蚀。请结合金属活动性顺序（钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅、氢、铜、汞、银、铂、金）判断：铁和锡、铜三种金属的活动性强弱顺序是怎样的？并据此说明铁比铜更易与氧气、水反应而锈蚀的原因。
答案：（1）Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu；原因：在金属活动性顺序中，铁排在铜的前面（铁比铜活泼），所以铁能把铜从硫酸铜溶液中置换出来（前金置换后金）。
（2）铁丝表面覆盖一层红色固体（铜）；溶液由蓝色逐渐变为浅绿色（因生成 FeSO₄）。
（3）合金的硬度一般比组成它的纯金属大，强度更高，且更耐腐蚀、用途更广，所以青铜比纯铜更适合铸造礼器、兵器。
（4）活动性顺序：铁 ＞ 锡 ＞ 铜（Fe ＞ Sn ＞ Cu）。因为铁在金属活动性顺序中排在铜前面，铁比铜活泼，更易与氧气、水发生反应而锈蚀；铜活动性较弱，且青铜表面形成的铜锈层致密，能阻止内部金属继续被腐蚀，故青铜器相对更耐腐蚀。
解析：本题融合金属活动性顺序、金属与盐溶液的置换反应、合金性能、金属锈蚀等知识点，综合应用性强。
（1）易错点：方程式写成 Fe + CuSO₄ = CuSO₄ + Fe（未配平、未写生成物 FeSO₄），或写成 Fe + CuSO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + Cu（铁与盐溶液反应生成 +2 价亚铁，不是 +3 价）；只答现象不答原因，漏答「铁比铜活泼，前金置换后金」。
（2）易错点：把红色固体说成「铁锈」；把溶液颜色变化说成「蓝色变无色」，实际应为蓝色（CuSO₄）变为浅绿色（FeSO₄）。
（3）易错点：把合金性质记反，答成「合金比纯金属软、熔点高」；正确结论是合金硬度更大、更耐腐蚀。
（4）易错点：金属活动性顺序记错，误认为铜比锡活泼；应牢记 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au，铁在锡前、锡在铜前。
7解答题
古籍《天工开物》记载了用铁釜熬煮胆矾（硫酸铜）溶液制取铜的工艺。某校化学兴趣小组据此开展实验：在烧杯中加入100g溶质质量分数为16%的硫酸铜溶液，再放入一枚表面打磨净的铁质古钱币（主要成分为铁，质量为11.2g），充分反应后过滤、洗涤、干燥，得到红色固体铜。
已知信息：反应的化学方程式为 Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu；铜的相对原子质量为64，铁的相对原子质量为56。
（1）该反应属于哪种基本反应类型？
（2）计算100g该硫酸铜溶液中含硫酸铜的质量，并判断铁与硫酸铜是否恰好完全反应（通过计算说明哪一种物质有剩余）。
（3）理论上可得到铜的质量是多少克？
（4）实验结束后，同学们发现铁质古钱币表面覆盖了一层红色物质，但古钱币并未明显变薄。请从合金的角度解释：古代钱币往往不是纯铁而是铁的合金，合金与纯金属相比具有哪些优良性能？
答案：（1）该反应是一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，属于置换反应。
（2）硫酸铜质量 = 100g × 16% = 16g。
设与16g CuSO₄恰好反应的铁的质量为x，生成铜的质量为y。
Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu
56 160 64
x 16g y
56/x = 160/16g，解得 x = 5.6g。
160/16g = 64/y，解得 y = 6.4g。
因为铁的质量为11.2g > 5.6g，所以铁过量，硫酸铜完全反应，反应后铁有剩余。
（3）理论上得到铜的质量为6.4g。
（4）合金的硬度一般比组成它的纯金属大，抗腐蚀性能更好（更耐腐蚀），且熔点一般比纯金属低、用途更广，因此古代钱币常用合金铸造，不易磨损失形。
解析：易错点：①溶质质量分数计算时误用100g×(1−16%)或忘记乘溶液总质量；②判断过量时只看数字大小而不按化学方程式比例计算，应算出与16g硫酸铜恰好反应的铁为5.6g，再与11.2g比较；③化学方程式比例关系写错（相对原子质量用错，Cu取64而非63.5）；④反应类型误答为化合反应或复分解反应，应抓住「单质＋化合物→新单质＋新化合物」判定为置换反应；⑤合金性质记忆颠倒，常见错误是答「合金硬度比纯金属小」「合金更易被腐蚀」，正确结论是合金硬度更大、更耐腐蚀。
8解答题
某中药铺在配制外用碘酒消毒液时，需要先用蒸馏水配制一定溶质质量分数的氯化钠溶液作基液，再加入碘和酒精。请回答下列问题：
已知信息：配制溶液的步骤为计算、称量、量取、溶解、装瓶贴标签；量筒读数时视线应与凹液面最低处保持水平，俯视读数会使读数偏大、实际量取的液体体积偏小，仰视读数会使读数偏小、实际量取的液体体积偏大。
（1）欲配制50g溶质质量分数为6%的氯化钠溶液，需氯化钠固体和水各多少？（水的密度取1g/mL）
（2）配制过程中，若量取水时俯视读数，所配溶液的溶质质量分数与6%相比有何变化？请说明理由。
（3）药铺老师傅提醒：人体缺碘会引起甲状腺肿大，缺铁会引起贫血，缺钙在老年人中易引起骨质疏松。请指出碘、铁、钙三种元素中，属于微量元素的是哪种？并写出预防碘缺乏病的一种常见做法。
（4）古代常用铁锅熬药，铁锅属于铁的合金（生铁或钢）。请比较生铁和钢的含碳量高低，并说明二者在组成上的共同点。
答案：（1）氯化钠质量 = 50g × 6% = 3g；水的质量 = 50g − 3g = 47g，水的体积 = 47g ÷ 1g/mL = 47mL。故需氯化钠固体3g，水47mL。
（2）溶质质量分数偏大。理由：俯视量筒读数时，读数比实际体积大，当读到47mL时实际量取的水不足47mL，即溶剂质量偏小而溶质质量不变，故所得溶液溶质质量分数偏大。
（3）三种元素中属于微量元素的是碘（Fe、Ca在人体中含量较高，属于常量元素，I属于微量元素）。预防碘缺乏病的常见做法：食用加碘食盐（或合理食用海带、紫菜等含碘丰富的食物）。
（4）生铁的含碳量比钢高（生铁含碳量为2%～4.3%，钢为0.03%～2%）。二者都是铁和碳的合金（主要成分都是铁），都属于铁合金，其硬度都比纯铁大、更耐腐蚀。
解析：易错点：①计算水的质量时误用50g×6%或用50g×(1−6%)出错，应先算溶质3g，再用溶液质量减去溶质质量得水47g；②误差分析逻辑颠倒，常误答「俯视读数使水偏多、浓度偏小」，正确思路是俯视→读数偏大→实际取水偏少→浓度偏大；③步骤顺序记忆混乱，正确顺序为计算、称量、量取、溶解、装瓶贴标签；④微量元素与常量元素混淆，碘（I）是微量元素，钙（Ca）是常量元素，铁（Fe）在人体中属于微量元素但本题按教材归类应答碘最稳妥（人体必需微量元素包括Fe、Zn、Se、I、F等，Ca为常量元素，故本题问「属于微量元素的是哪种」时在碘与铁之间应以教材表述为准，答碘或铁均可，参考答案以碘为主）；⑤生铁与钢的含碳量高低记反，应记住生铁含碳量高于钢，二者都是铁的合金，合金硬度比纯金属大、更耐腐蚀。