命題點(diǎn) 1 金屬材料命題點(diǎn) 2 金屬的性質(zhì)命題點(diǎn) 3 金屬資源的利用和保護(hù)
考點(diǎn) 一　金屬材料考點(diǎn) 二 金屬的化學(xué)性質(zhì)考點(diǎn) 三 金屬資源的利用和保護(hù)
實(shí)驗(yàn) 1　一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn) 2 鐵制品銹蝕條件的探究
1.[2019安徽11(2)]能源與環(huán)境是社會關(guān)注的焦點(diǎn)。(2)太陽能電池中多處使用合金,合金與純金屬相比,有許多優(yōu)良性能,如:　 　(寫出1條即可)。
抗腐蝕性能好(或密度小、硬度大等)
2.[2017安徽11(1)(3)]近年我省多地紛紛開展文明城市創(chuàng)建工作,垃圾分類回收是其中一項(xiàng)重要舉措。某地街頭垃圾桶如圖所示,回答下列問題。 (1)圖中標(biāo)示的物質(zhì)中,屬于金屬材料的是　 　(寫出1種即可,下同),屬于有機(jī)合成材料的是　 　。 (3)使用鋁合金做內(nèi)筒的優(yōu)點(diǎn)是　 　(寫出1點(diǎn)即可)。
鋁合金耐腐蝕,經(jīng)久耐用(其他合理答案均可)
3.[2013安徽11(1)(3)]鐵鍋、鋁鍋是生活中常用的炊具,如圖是鐵鍋的示意圖。 (1)鐵鍋含有的金屬單質(zhì)是　 　(寫化學(xué)式),含有的有機(jī)合成材料是　 　。 (3)鋁鍋輕便、耐用,其原因是　 　,　 ?！? 。
鋁鍋表面有一層致密的氧化物保護(hù)膜,可以保護(hù)內(nèi)部的鋁不被腐蝕(答案合理即可)
4.[2018安徽11(3)]材料有著廣泛的應(yīng)用,根據(jù)下列信息回答問題。
(3)納米鐵粉還能去除廢水中的重金屬離子(如銅離子),寫出鐵粉與含硫酸銅的廢水反應(yīng)的化學(xué)方程式　 　。
5.[2017安徽11(4)](4)為比較鋁和鐵的金屬活動性,某同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案:將鋁和鐵分別放入鹽酸中,比較反應(yīng)的劇烈程度。你認(rèn)為該方案　 　(填“合理”或“不合理”),理由是　 ?！? 。
方案中未說明控制其他變量不變(或金屬與酸反應(yīng)的劇烈程度不能作為判斷金屬活動性的依據(jù))
6.[2016安徽11(3)]2015年11月,我國首架大型客機(jī)C919(如下圖)正式下線,實(shí)現(xiàn)了我國航空領(lǐng)域的新突破?；卮鹣铝袉栴}:(3)鋁的金屬活動性比鐵　 　(填“強(qiáng)”或“弱”)?？諝庵?鋁比鐵具有更好的抗腐蝕性,原因是　 ?！? (結(jié)合化學(xué)方程式解釋)。
【解析】　在金屬活動性順序中鋁排在鐵之前,因此鋁的金屬活動性比鐵強(qiáng)。鋁的化學(xué)性質(zhì)比較活潑,易和空氣中的氧氣反應(yīng),在其表面生成一層致密的氧化鋁薄膜,從而阻止內(nèi)部的鋁進(jìn)一步被氧化,因此,鋁比鐵具有更好的抗腐蝕性。
7.[2019安徽15]某興趣小組為探究金屬活動性強(qiáng)弱,分別做了鎂、鋁、銅與稀鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。(1)比較金屬活動性強(qiáng)弱:鋁比銅　 　(填“強(qiáng)”或“弱”)。寫出鎂與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:　 　。 (2)小芳同學(xué)做鎂與稀鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時,發(fā)現(xiàn)試管中出現(xiàn)灰白色沉淀,該小組同學(xué)對灰白色沉淀的成分進(jìn)行如下探究:【提出假設(shè)】假設(shè)一:含有氯化鎂假設(shè)二:含有鎂粉假設(shè)三:含有氫氧化鎂……
7.[2019安徽15]某興趣小組為探究金屬活動性強(qiáng)弱,分別做了鎂、鋁、銅與稀鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?！静殚嗁Y料】①氯化鎂易溶于水;②在一定條件下,鎂可與冷水緩慢反應(yīng)?！驹O(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】各取少量灰白色沉淀加入2支試管中,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
【得出結(jié)論】由實(shí)驗(yàn)1可知,假設(shè)　 　不成立;由實(shí)驗(yàn)2可知,沉淀中不含　 。假設(shè)三　 　(填“成立”“可能成立”或“不成立”)。
7.[2019安徽15]某興趣小組為探究金屬活動性強(qiáng)弱,分別做了鎂、鋁、銅與稀鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?！驹O(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】各取少量灰白色沉淀加入2支試管中,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
【實(shí)驗(yàn)反思】實(shí)驗(yàn)后同學(xué)們請教老師得知,灰白色沉淀的主要成分是堿式氯化鎂,堿式氯化鎂受熱易分解產(chǎn)生氯化氫氣體。于是小芳再取少量灰白色沉淀于試管中加熱,并將蘸有紫色石蕊溶液的濾紙條懸于試管口,預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是　 　。
注意:若答對第(3)小題獎勵4分,化學(xué)試卷總分不超過60分。(3)為探究鎂與稀鹽酸反應(yīng)生成堿式氯化鎂的條件,該小組同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):在小燒杯中加入一定量稀鹽酸和去除氧化膜的鎂帶,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并測量溶液pH的變化。結(jié)果見下表:
根據(jù)表中信息回答下列問題:①請描述溶液pH變化的規(guī)律并解釋原因:　 。　 。 。
溶液pH逐漸增大,最后呈堿性;反應(yīng)前期pH變化較快,反應(yīng)后期pH變化較慢,最后pH不變。因?yàn)榍捌邴}酸濃度較大,反應(yīng)較快,隨著反應(yīng)的進(jìn)行鹽酸逐漸被消耗,但鎂在溶液中繼續(xù)緩慢反應(yīng),生成堿性物質(zhì),最后反應(yīng)完成
根據(jù)表中信息回答下列問題:②請對生成堿式氯化鎂的條件提出猜想,并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明猜想:　 ?！? 。 。
猜想:金屬鎂過量。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):取兩只燒杯,各加入等量的稀鹽酸,分別加入少量和過量去除氧化膜的鎂帶,觀察現(xiàn)象,如果前者無沉淀而后者有沉淀,證明猜想成立。(合理即可)
8.[2020安徽16]金屬防腐是科學(xué)研究中的重大課題。某校學(xué)習(xí)小組以鐵的腐蝕為項(xiàng)目進(jìn)行如下研究?！菊J(rèn)識鐵的腐蝕】(1)下列環(huán)境中的鐵制品最容易生銹的是　 　(填字母序號)。 A.未擦干的鐵鍋　　　　B.涂油漆的欄桿C.盛水的不銹鋼水杯(2)鐵銹的主要成分是Fe2O3·xH2O,其中鐵元素的化合價是　 　。
8.[2020安徽16]金屬防腐是科學(xué)研究中的重大課題。某校學(xué)習(xí)小組以鐵的腐蝕為項(xiàng)目進(jìn)行如下研究。 【探究鐵的腐蝕】(3)該小組用下圖甲裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),起始時量筒內(nèi)水面處于50 mL刻度處,之后水面緩慢上升。幾天后水面最終處于約　 　(填“40”或“10”)mL刻度處,原因是　 　 。 甲
鐵腐蝕消耗O2,且空氣中的氧氣含量約占1/5 　
8.[2020安徽16]金屬防腐是科學(xué)研究中的重大課題。某校學(xué)習(xí)小組以鐵的腐蝕為項(xiàng)目進(jìn)行如下研究。 【拓展探究】 (4)小強(qiáng)同學(xué)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):取鐵釘用砂紙打磨,稱其質(zhì)量,按上圖乙安裝裝置,放置3天,再取出鐵釘稱量。在不同溫度下重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),得到鐵釘質(zhì)量增加情況如下表。
小強(qiáng)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)是探究　 　因素對鐵釘腐蝕快慢的影響,結(jié)論是　 ?！? 。
在一定溫度范圍內(nèi),溫度越高,鐵腐蝕越快(其他合理答案均可) 　
8.[2020安徽16]金屬防腐是科學(xué)研究中的重大課題。某校學(xué)習(xí)小組以鐵的腐蝕為項(xiàng)目進(jìn)行如下研究。
注意:若答對第(5)小題獎勵3分,化學(xué)試卷總分不超過40分。(5)有同學(xué)認(rèn)為小強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)未能真實(shí)反映50 ℃以后鐵釘腐蝕的快慢,理由是50 ℃以后鐵釘質(zhì)量沒有變化。請分析鐵釘質(zhì)量沒有變化的原因:　 ?！? ;改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案證明你的分析:　 　 。 。
50 ℃以后,試管中的氧氣耗盡,鐵釘?shù)母g停止(其他合理答案均可)　
用容積較大的容器代替裝置乙中的試管,分別在 50 ℃、60 ℃、70 ℃下重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)(其他合理答案均可)
9.[2017安徽14]某研究小組為探究“影響鐵制品銹蝕快慢的因素”,取同濃度的稀氨水和稀醋酸用下圖所示裝置完成表中實(shí)驗(yàn),回答下列問題。
(1)鐵銹的主要成分是　 　(填化學(xué)式)。 (2)實(shí)驗(yàn)②和④可探究　 　對鐵制品銹蝕快慢的影響;欲探究試劑酸堿性對鐵制品銹蝕快慢的影響,應(yīng)選擇的實(shí)驗(yàn)是　 　(填實(shí)驗(yàn)序號)。
(3)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的結(jié)論是　 ?！? (寫出1點(diǎn)即可)。 (4)影響鐵制品銹蝕快慢除上述因素外,還有　 　(寫出1點(diǎn)即可),請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案　 ?！? 。
在相同溫度下,酸性環(huán)境鐵生銹更快(其他合理答案均可)
試劑濃度(其他合理答案均可)　
同溫下,將相同的鐵釘放入等體積不同濃度的醋酸中,觀察鐵銹出現(xiàn)的時間(其他合理答案均可)
【解析】　(2)實(shí)驗(yàn)②和④所用試劑都是稀醋酸,但實(shí)驗(yàn)溫度不同導(dǎo)致出現(xiàn)鐵銹所需時間不同,故這兩個實(shí)驗(yàn)探究的是溫度對鐵制品銹蝕快慢的影響;要探究試劑酸堿性對鐵制品銹蝕快慢的影響,應(yīng)選擇溫度相同,但試劑酸堿性不同的兩個實(shí)驗(yàn),即①和②或③和④。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)①和②或?qū)嶒?yàn)③和④的現(xiàn)象可得出鐵釘在酸性環(huán)境下易生銹;根據(jù)②和④的現(xiàn)象可得出溫度越高,鐵制品越容易生銹。(4)影響鐵制品銹蝕快慢的因素有很多,如試劑濃度,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時應(yīng)注意控制除試劑濃度不同外,其他因素如溫度、試劑的量等必須相同。
10.[2019安徽11(3)(4)]能源與環(huán)境是社會關(guān)注的焦點(diǎn)。(3)銅暴露在潮濕的空氣中會生銹,即生成銅綠[Cu2(OH)2CO3],這是銅與O2、H2O、　 　(填化學(xué)式)反應(yīng)的產(chǎn)物。 (4)推廣使用太陽能電池的意義是　 　(寫出1點(diǎn)即可)。
【解析】　(3)由銅綠[Cu2(OH)2CO3]中含有碳元素可知,銅生銹是銅與空氣中的氧氣、水和二氧化碳反應(yīng)的結(jié)果;(4)推廣使用太陽能電池一方面可以減緩化石能源的消耗,另一方面可以減少環(huán)境污染。
減緩化石能源的消耗(合理即可)
11.[2015安徽11(2)(3)]自行車作為常用的代步工具,既輕便靈活,又符合環(huán)保要求。如圖是一款自行車的示意圖。(2)車架表面刷油漆主要是為了防銹,其原理是　 　;請?jiān)偬岢鲆粭l可延長自行車使用壽命的建議:　 　。 (3)當(dāng)今自行車外形美觀,材質(zhì)輕便、牢固,除了代步,還可作為健身工具。由此你對化學(xué)與人類生活的關(guān)系有何感想?　 　。
隔絕空氣(或氧氣)和水　
不用時擦拭干凈,停放在干燥通風(fēng)處(合理即可)
化學(xué)材料的發(fā)展,提高了人類生活質(zhì)量(合理即可)
1.金屬材料包括　 　和　 　。 2.金屬的物理性質(zhì)
鐵:目前世界年產(chǎn)量最高的金屬;銀:導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬;鋁:地殼中含量最高的金屬元素;鈣:人體中含量最高的金屬元素;鉻:硬度最高的金屬;　鎢:熔點(diǎn)最高的金屬;汞:熔點(diǎn)最低的金屬;　鋨:密度最大的金屬;鋰:密度最小的金屬。
3.合金(1)定義:在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬形成的具有金屬特性的物質(zhì)。(2)性質(zhì):合金一般比組成它的純金屬,熔點(diǎn)　 　、硬度　 　、抗腐蝕性能強(qiáng)、機(jī)械性能好等。 (3)常見的合金①鐵合金:主要包括　 　和　 　,二者的主要區(qū)別是　 　,生鐵的含碳量為2%~4.3%,鋼的含碳量為0.03%~2%。
純鐵較軟,生鐵、不銹鋼比純鐵硬,不銹鋼具有良好的抗腐蝕性能。②鈦合金:熔點(diǎn)高、密度小、可塑性好、易于加工、機(jī)械性能好、抗腐蝕性能好,與人體有很好的“相容性”,常用來制造人造骨。③鉛銻合金:熔點(diǎn)低,常用來作　 　。
辨析易錯易混·正誤判斷
1.鋁、鐵、銅都是銀白色固體,都能夠?qū)щ姟? )2.鋁能制成鋁箔是因?yàn)殇X有很好的抗腐蝕性能。( )3.合金屬于有機(jī)合成材料,是純凈物。( )4.合金中可能含有非金屬。( )5.赤鐵礦和氧化鐵都屬于合金。( )
【分析】　銅呈紫紅色。
【分析】　鋁能制成鋁箔,是因?yàn)殇X有延展性。
【分析】　合金是金屬材料,屬于混合物。
【分析】　合金是金屬融合其他金屬或非金屬制成的,其中可能含有非金屬。
【分析】　赤鐵礦的主要成分是氧化鐵,其和氧化鐵都不屬于合金。
1.國產(chǎn)飛機(jī)C919機(jī)殼采用了先進(jìn)的鋁鋰合金材料。下列有關(guān)說法錯誤的是( )　　　　　　　　　　　　　　　　　A.鋁鋰合金密度小 B.鋁鋰合金的硬度比純鋁大C.鋁鋰合金抗腐蝕性強(qiáng) D.鋁鋰合金是合成材料
【解析】　鋁鋰合金屬于金屬材料,D錯誤。
2.[2020山東臨沂改編]下列與金屬材料有關(guān)的說法中,正確的是( )A.常溫下所有的金屬都是固體B.鋼是純凈物,生鐵是混合物C.鈦合金可用來制造人造骨D.銀的導(dǎo)電性好,大多數(shù)電線都是用銀作材料
【解析】　金屬汞在常溫下是液體,A錯誤;生鐵和鋼都是鐵合金,均屬于混合物,B錯誤;鈦合金與人體的相容性好,可用來制造人造骨,C正確;銀比較貴重,生產(chǎn)生活中大多數(shù)電線是用銅制作的,D錯誤。
3.青少年一定要愛護(hù)自己的眼睛,在光線不足時看書、寫字要用照明工具。右圖是一種照明用臺燈。(1)如圖所示部件中,由金屬材料制成的是　 　(答一種即可)。 (2)燈管后面的反光片為鋁箔,鋁塊能制成鋁箔是利用鋁的　 　性。 (3)廢棄的電器需分類回收,請簡述廢舊金屬回收的意義　 　(寫一條即可)。
鋁箔反光片(或鐵螺絲釘、銅質(zhì)插頭)
節(jié)約金屬資源(或保護(hù)環(huán)境等)
合金和組成它們的純金屬的性質(zhì)比較
1.與氧氣反應(yīng)(1)規(guī)律:金屬+氧氣 金屬氧化物(2)金屬與氧氣的反應(yīng):大多數(shù)金屬能與氧氣發(fā)生反應(yīng),但反應(yīng)的難易和劇烈程度不同。
2.與酸反應(yīng)(1)規(guī)律:金屬+酸 鹽+氫氣條件:在金屬活動性順序中,金屬必須排在氫之前。
3.與鹽溶液反應(yīng)(1)規(guī)律:金屬+鹽新 金屬+新鹽條件:①必須是金屬活動性順序里,位于前面的金屬置換位于其后面的金屬(K、Ca、Na除外);②反應(yīng)物中的鹽必須能溶于水。(2)常見金屬與鹽溶液的反應(yīng)
3.與鹽溶液反應(yīng)(2)常見金屬與鹽溶液的反應(yīng)
(1)K、Ca、Na的金屬活動性太強(qiáng),與鹽溶液接觸時,先與溶液中的水反應(yīng),如2Na+2H2O 2NaOH+H2↑,所以把它們放入鹽溶液中,不能將金屬置換出來。如鈉放入硫酸銅溶液中,現(xiàn)象為放出氣體,產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,而不會析出紅色固體。(2)金屬與鹽反應(yīng)時,“鹽”必須是溶液(即該鹽能溶于水),否則不能發(fā)生置換反應(yīng),如Cu和AgCl不反應(yīng)。(3)①鐵單質(zhì)與稀鹽酸、稀硫酸或鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng),生成+2價的亞鐵鹽;②氧化鐵與稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng),生成+3價的鐵鹽。
4.置換反應(yīng)(1)定義:一種　 　與一種　 　反應(yīng),生成另一種　 　和另一種　 　的反應(yīng)。 (2)特征:“單換單”。(3)表達(dá)式:A+BC AC+B。(4)四種基本反應(yīng)類型:化合反應(yīng)、分解反應(yīng)、置換反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)。5.金屬活動性順序及其應(yīng)用(1)金屬活動性順序
5.金屬活動性順序及其應(yīng)用(2)規(guī)律①在金屬活動性順序里,金屬位置越靠前,其金屬活動性就越　 　。 ②在金屬活動性順序里,位于氫前面的金屬能置換出稀鹽酸、稀硫酸中的氫。③在金屬活動性順序里,位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們化合物的溶液中置換出來(K、Ca、Na除外)。(3)應(yīng)用①判斷置換反應(yīng)能否發(fā)生a.判斷金屬與酸能否反應(yīng);b.判斷金屬與鹽溶液能否反應(yīng)。
5.金屬活動性順序及其應(yīng)用(3)應(yīng)用②根據(jù)金屬活動性順序判斷金屬與多種鹽溶液反應(yīng)后濾液、濾渣的成分。a.遵循“遠(yuǎn)距離先置換”的規(guī)律:相距越遠(yuǎn)越優(yōu)先發(fā)生置換反應(yīng)。b.一種金屬與多種金屬的鹽溶液反應(yīng),反應(yīng)后濾渣里面一定存在活動性最弱的金屬單質(zhì),濾液里面一定存在活動性最強(qiáng)的金屬離子。
1.鋁具有良好的抗腐蝕性能,是因?yàn)殇X的化學(xué)性質(zhì)不活潑。( )2.經(jīng)常用鋼絲球擦洗鋁鍋。( )3.可用鐵質(zhì)容器來配制農(nóng)藥波爾多液。( )4.有單質(zhì)生成的反應(yīng)一定是置換反應(yīng)。( )
【分析】　置換反應(yīng)是由一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng),有單質(zhì)生成的反應(yīng)不一定是置換反應(yīng),如過氧化氫分解。
【分析】　鋁的化學(xué)性質(zhì)比較活潑,鋁具有良好的抗腐蝕性能,是因?yàn)槌叵?鋁與空氣中的氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化鋁保護(hù)膜。
【分析】　用鋼絲球擦洗鋁鍋會破壞鋁鍋表面的氧化膜。
【分析】　農(nóng)業(yè)上常用硫酸銅、生石灰和水配制波爾多液,鐵能和硫酸銅溶液反應(yīng),所以不能用鐵質(zhì)容器來配制波爾多液。
1.在學(xué)習(xí)金屬的化學(xué)性質(zhì)時,老師給大家演示了如圖所示的實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是 ( )A.銅片表面始終沒有明顯變化B.一段時間后溶液由無色變?yōu)闇\綠色C.反應(yīng)后溶液中一定有硝酸銅,可能有硝酸銀D.通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推測銀和硫酸銅溶液也可以反應(yīng)
2.小麗為確認(rèn)所回收易拉罐的主要成分是鋁還是鐵,剪取金屬片打磨后,設(shè)計(jì)了如圖所示的兩種不同方法進(jìn)行檢驗(yàn),這樣設(shè)計(jì)的依據(jù)是 ( )A.鐵、鋁有不同的物理性質(zhì)B.活潑金屬易與氧氣反應(yīng)C.排在氫前面的金屬可以把酸中的氫置換出來D.活動性較強(qiáng)的金屬可把活動性較弱的金屬從它的鹽溶液中置換出來
【解析】　金屬活動性較強(qiáng)的金屬能將金屬活動性較弱的金屬從其鹽溶液中置換出來,鋁、鐵、鋅三種金屬的活動性由強(qiáng)到弱的順序是鋁>鋅>鐵。實(shí)驗(yàn)中將金屬片放入氯化鋅溶液中,金屬片如果能置換出鋅,則易拉罐的主要成分為鋁,如果不能置換出鋅,則易拉罐的主要成分為鐵;將金屬片放入氯化亞鐵溶液中,金屬片如果能置換出鐵,則易拉罐的主要成分為鋁,如果不能置換出鐵,則易拉罐的主要成分為鐵。
3.探究鋅、銅、鎂的金屬活動性時,下列現(xiàn)象、分析或結(jié)論正確的是( )　　　　　　　　　　　　　　　　　A.鹽酸的濃度可以不同B.銅片表面有氣泡C.盛鎂片的試管壁發(fā)燙D.活動性Cu>Zn>Mg
【解析】　探究鋅、銅、鎂的活動性時應(yīng)控制金屬的形狀、大小等規(guī)格相同,控制鹽酸的質(zhì)量、濃度相同,A分析錯誤;銅不能與鹽酸反應(yīng),銅片表面沒有氣泡冒出,B現(xiàn)象錯誤;鎂與鹽酸反應(yīng)放熱,盛鎂片的試管壁發(fā)燙,C現(xiàn)象正確;三種金屬的活動性順序?yàn)?Cu銅>銀。
(3)比較四種金屬的活動性強(qiáng)弱首先用酸將四種金屬分為氫前金屬和氫后金屬兩組,然后分別比較兩組金屬的活動性。4.注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)前必須用砂紙把金屬表面打磨光亮,目的是除去表面的氧化物和污物。(2)做金屬與酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時,一般用稀鹽酸或稀硫酸,不用硝酸和濃硫酸。(3)做金屬與鹽反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時,鹽必須能溶于水。(4)不是所有位于前面的金屬都能將后面的金屬從其鹽溶液中置換出來,如K、Ca、Na。(5)要注意控制變量,如酸溶液和鹽溶液的溫度、濃度、體積等要相同,金屬的形狀、表面積等需要保持一致。
例 [2020寧夏]學(xué)習(xí)完金屬的化學(xué)性質(zhì),同學(xué)們來到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鋅、銅、銀三種金屬活動性順序的探究活動。實(shí)驗(yàn)桌上老師提供的藥品有:鋅片、銅片、銀片、硫酸鋅溶液、硫酸銅溶液、硝酸銀溶液和稀硫酸?！局朴営?jì)劃】在老師的指導(dǎo)下,經(jīng)過討論,同學(xué)們設(shè)計(jì)出了以下幾種實(shí)驗(yàn)方案:方案一:銅片、硫酸鋅溶液、硝酸銀溶液;方案二:鋅片、銀片、硫酸銅溶液;方案三:鋅片、銅片、硫酸銅溶液、硝酸銀溶液;你的設(shè)計(jì)方案是　 　。
鋅片、銅片、稀硫酸、硝酸銀溶液
例 [2020寧夏]學(xué)習(xí)完金屬的化學(xué)性質(zhì),同學(xué)們來到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鋅、銅、銀三種金屬活動性順序的探究活動。實(shí)驗(yàn)桌上老師提供的藥品有:鋅片、銅片、銀片、硫酸鋅溶液、硫酸銅溶液、硝酸銀溶液和稀硫酸。【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】小華同學(xué)選用方案三進(jìn)行如下探究,請你他完成表格中的空白(注:表格中實(shí)驗(yàn)操作一欄用文字描述或圖示表示均可):
銅片表面附著一層黑色物質(zhì),溶液由無色逐漸變?yōu)樗{(lán)色
將打磨過的鋅片放入硫酸銅溶液中
例 [2020寧夏]學(xué)習(xí)完金屬的化學(xué)性質(zhì),同學(xué)們來到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鋅、銅、銀三種金屬活動性順序的探究活動。實(shí)驗(yàn)桌上老師提供的藥品有:鋅片、銅片、銀片、硫酸鋅溶液、硫酸銅溶液、硝酸銀溶液和稀硫酸。
【解釋與結(jié)論】根據(jù)上述實(shí)驗(yàn),小華得出三種金屬的活動性由強(qiáng)到弱的順序是　 　 。 【反思與評價】探究活動結(jié)束后,同學(xué)們分享自己的收獲與不足,并進(jìn)行反思:(1)有同學(xué)提出,小華的實(shí)驗(yàn)中不用硫酸銅溶液也能得到相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。簡要說明其驗(yàn)證方法:　 。 　。 (2)經(jīng)過討論,大家一致認(rèn)為以上實(shí)驗(yàn)方案中,方案　 　較好。
將打磨過的鋅片放入銅片與硝酸銀反應(yīng)后的溶液中,觀察鋅片表面是否出現(xiàn)紅色物質(zhì)
(3)小華提出,試管中的金屬可以回收再利用,這樣做的意義是　 . 　。 【拓展與延伸】好奇的小華在老師指導(dǎo)下,把一定量的鋅粒加入硫酸銅和硝酸銀的混合溶液中,充分反應(yīng)一段時間后,過濾,發(fā)現(xiàn)濾液呈無色。此時,濾渣中一定含有　 　,溶液中離子數(shù)目增加的是　 　。
節(jié)約金屬資源,防止造成環(huán)境污染
1.[2020甘肅平?jīng)鯹有X、Y、Z三種金屬,如果把X和Y分別放入稀硫酸中,X溶解并產(chǎn)生氣泡,Y不反應(yīng);如果把Y和Z分別放入硝酸銀溶液中,在Y表面有銀白色物質(zhì)析出,而Z沒有變化。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)事實(shí),判斷這三種金屬的活動性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)? ( )　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.X、Y、Z B.Z、Y、X　　C.Y、X、Z D.X、Z、Y
【解析】　把X和Y分別放入稀硫酸中,X溶解并產(chǎn)生氣泡,Y不反應(yīng),說明在金屬活動性順序中X排在氫前,Y排在氫后。把Y和Z分別放入硝酸銀溶液中,Y表面有銀白色物質(zhì)析出,而Z沒有變化,說明在金屬活動性順序中Y排在銀前,Z排在銀后。故X、Y、Z三種金屬的活動性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)閄、Y、Z。
2.[2020湖南岳陽]為驗(yàn)證鋁、銅、銀的金屬活動性強(qiáng)弱,小明設(shè)計(jì)了以下四組實(shí)驗(yàn),下列說法不正確的是 ( ) A.通過①②實(shí)驗(yàn),可以證明金屬活動性Al>CuB.通過①②③實(shí)驗(yàn),可以證明金屬活動性Al>Cu>AgC.若要用實(shí)驗(yàn)④證明金屬活動性Al>Cu,X可以為Al,Y為CuSO4溶液D.若要用實(shí)驗(yàn)④證明金屬活動性Cu>Ag,X可以為Cu,Y為AgNO3溶液
【解析】　試管①中能看到鋁表面有氣泡產(chǎn)生,②中無明顯現(xiàn)象,可得出金屬活動性Al>Cu;③中鋁表面有銀白色固體生成,可得出金屬活動性Al>Ag。通過①②③實(shí)驗(yàn),不能驗(yàn)證銅、銀的活動性強(qiáng)弱,故B錯誤。
3.[2020山東青島]某同學(xué)為驗(yàn)證鎂、鐵、銅、銀的金屬活動性順序,設(shè)計(jì)了下圖所示的四個實(shí)驗(yàn)(金屬片均已打磨,且其形狀大小相同;實(shí)驗(yàn)①②③所用稀鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和體積均相同)。 下列分析不正確的是( )A.對比實(shí)驗(yàn)①②反應(yīng)的劇烈程度,能判斷出鎂和鐵的金屬活動性強(qiáng)弱B.分析實(shí)驗(yàn)②④的現(xiàn)象,能判斷出鐵、銅、銀的金屬活動性強(qiáng)弱C.分析實(shí)驗(yàn)④的現(xiàn)象,能判斷出銅和銀的金屬活動性強(qiáng)弱D.分析四個實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象,能判斷出鎂、鐵、銅、銀的金屬活動性順序
4.金屬材料被廣泛應(yīng)用于我們的生活中,不僅是因?yàn)槠湮锢硇阅軆?yōu)良,還與它們的化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。下面是小明同學(xué)設(shè)計(jì)的探究金屬鐵、銅和鎂的活動性強(qiáng)弱的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)記錄,請你一起探究?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻骄拷饘勹F、銅和鎂的活動性強(qiáng)弱。【所用試劑】稀硫酸、硝酸銀溶液、光亮薄鐵片、薄銅片、薄鎂片。【實(shí)驗(yàn)過程】步驟Ⅰ:將鐵片、銅片、鎂片分別在空氣中點(diǎn)燃,觀察現(xiàn)象;步驟Ⅱ:將鐵片、銅片、鎂片分別放入三支盛有溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同、體積相同的稀硫酸的試管中;步驟Ⅲ:將鐵片、銅片、鎂片分別放入三支盛有溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同、體積相同的硝酸銀溶液的試管中。
【實(shí)驗(yàn)記錄】用“+”表示能觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,用“-”表示觀察不到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(見下表)。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄表
(1)通過步驟Ⅰ可以得出三種金屬中鎂的金屬活動性最強(qiáng),判斷依據(jù)是　 。 　 。 (2)運(yùn)用“控制變量法”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案是化學(xué)研究的重要方法。步驟Ⅱ和步驟Ⅲ中,需要控制的實(shí)驗(yàn)條件除了溶液的體積、溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)以外,還需要控制的條件是　 。 　 。寫出鎂與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:　 　,此反應(yīng)屬于　 　(填基本反應(yīng)類型)。
在空氣中,鎂與氧氣的反應(yīng)最劇烈
金屬的規(guī)格(合理即可)
【實(shí)驗(yàn)記錄】用“+”表示能觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,用“-”表示觀察不到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(見下表)。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄表
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】金屬鐵、銅和鎂的活動性由強(qiáng)到弱的順序是　 　(用元素符號表示)。 【反思交流】若利用上述試劑制取氫氣,小明認(rèn)為應(yīng)該選用金屬鐵和稀硫酸反應(yīng),而不選用金屬鎂和稀硫酸反應(yīng),他的理由是　 　。
Mg和稀硫酸反應(yīng)速率太快,不易控制
金屬與酸、鹽溶液反應(yīng)的分析
突破點(diǎn) 1 金屬與酸反應(yīng)的分析
2.金屬與酸反應(yīng)的坐標(biāo)曲線(1)橫坐標(biāo)表示反應(yīng)時間,縱坐標(biāo)表示氫氣質(zhì)量 該圖像表示等質(zhì)量的鎂、鋁、鋅、鐵分別與足量稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)時,生成氫氣的質(zhì)量與反應(yīng)時間的關(guān)系。分析:①酸足量時,產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量由金屬的質(zhì)量決定。②曲線越陡(先出現(xiàn)拐點(diǎn)),表示反應(yīng)速率越快,金屬的活動性越強(qiáng);③“平臺”越高,表示產(chǎn)生的氫氣越多;④產(chǎn)生氫氣越多,金屬的相對原子質(zhì)量越小(鋁的Ar看成18)。
2.金屬與酸反應(yīng)的坐標(biāo)曲線 該圖像表示過量的鎂、鋁、鋅、鐵分別與等質(zhì)量等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)時,生成氫氣的質(zhì)量與反應(yīng)時間的關(guān)系。分析:酸不足時,產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量由酸的質(zhì)量決定。
2.金屬與酸反應(yīng)的坐標(biāo)曲線 (2)橫坐標(biāo)表示酸的質(zhì)量,縱坐標(biāo)表示氫氣質(zhì)量 該圖像表示向等質(zhì)量的鎂、鋁、鋅、鐵中分別加入等濃度的稀鹽酸或稀硫酸時,酸的質(zhì)量與生成氫氣質(zhì)量的關(guān)系。分析:①酸不足時,足量金屬與等質(zhì)量、等濃度的同種酸反應(yīng),產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量相等;②等質(zhì)量的Mg、Al、Zn、Fe與足量酸反應(yīng)時,產(chǎn)生H2的質(zhì)量關(guān)系為Al>Mg>Fe>Zn?！咎貏e提醒】　該圖像的拐點(diǎn)不能表示金屬的活動性強(qiáng)弱,平臺越高,表示產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量越大,消耗的酸越多。
例1 [2020山東濱州]現(xiàn)有質(zhì)量相等的甲、乙、丙三種金屬,分別放入三份溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的足量稀硫酸中,生成氫氣的質(zhì)量與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示(已知甲、乙、丙在生成物中均顯+2價)。則下列說法錯誤的是 ( )A.完全反應(yīng)所需時間:丙>甲>乙B.生成氫氣的質(zhì)量:甲>乙>丙C.相對原子質(zhì)量:乙>丙>甲D.消耗硫酸的質(zhì)量:甲>乙>丙
【思路分析】　甲、乙、丙三種金屬分別與三份溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的足量稀硫酸反應(yīng),金屬完全反應(yīng)。拐點(diǎn)表示反應(yīng)結(jié)束,對應(yīng)的橫坐標(biāo)是反應(yīng)所需時間,對應(yīng)的縱坐標(biāo)是生成的氫氣質(zhì)量,由圖示可知金屬完全反應(yīng)所需的時間和生成的氫氣質(zhì)量大小關(guān)系;金屬的化合價相同,則生成氫氣越多,金屬的相對原子質(zhì)量越小;金屬與酸反應(yīng)生成的氫氣中的氫元素全部來自硫酸,則生成的氫氣質(zhì)量越大,消耗的硫酸質(zhì)量越大。
(1)若金屬足量而酸溶液被消耗完,則生成氫氣的多少由酸的量決定。若酸一樣多,則生成氫氣的質(zhì)量相等,但生成氫氣的快慢仍由金屬的活動性決定。(2)如果酸不足,產(chǎn)生氫氣的量相同,相對原子質(zhì)量小的金屬一定過量,相對原子質(zhì)量較大的金屬可能過量,也可能恰好完全反應(yīng)。
3.金屬與酸反應(yīng)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)不同金屬的活動性不同,與酸反應(yīng)的速率不同,產(chǎn)生氫氣的體積不同,在密閉容器里若安裝壓強(qiáng)、溫度或其他感應(yīng)器,可檢測容器內(nèi)某些物理量的變化。
例2 小明將未打磨的鋁片和稀鹽酸放入密閉容器中,用傳感器探究反應(yīng)過程中溫度和壓強(qiáng)的變化,如圖所示。從圖中所獲信息不正確的是 ( )A.反應(yīng)過程中有熱量放出B.50 s時,溶液中的溶質(zhì)為AlCl3C.0~50 s,發(fā)生的反應(yīng)為Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2OD.100~140 s,壓強(qiáng)減小是因?yàn)闇囟冉档?br/>突破點(diǎn) 2 金屬與鹽溶液反應(yīng)后濾液、濾渣成分的分析
1.金屬與鹽溶液反應(yīng)的規(guī)律(1)一種金屬與多種鹽溶液反應(yīng),遵循“遠(yuǎn)距離先置換”的原則,金屬先和最不活潑的金屬的鹽溶液反應(yīng)。(2)多種金屬與一種鹽溶液反應(yīng),最活潑的金屬先與鹽溶液反應(yīng)。(3)反應(yīng)停止后過濾,濾渣中一定有最不活潑的金屬單質(zhì),濾液中一定有不參加反應(yīng)的及生成的鹽溶液。(4)濾渣與濾液中的物質(zhì)不能發(fā)生反應(yīng)。
2.金屬與混合鹽溶液反應(yīng)后濾液、濾渣的判斷將一定量的鋅加入硝酸銅和硝酸銀的混合溶液中,反應(yīng)后濾液、濾渣成分分析。(1)金屬活動性順序:Zn>Cu>Ag;(2)依據(jù)優(yōu)先反應(yīng)原則,確定發(fā)生反應(yīng)的先后順序?yàn)?先:Zn+2AgNO3 Zn(NO3)2+2Ag后:Zn+Cu(NO3)2 Zn(NO3)2+Cu
2.金屬與混合鹽溶液反應(yīng)后濾液、濾渣的判斷(3)判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度。鋅先置換出AgNO3中的Ag,后置換出Cu(NO3)2中的Cu。隨著加入鋅的質(zhì)量變化,可分為以下五種情況,存在兩個分界點(diǎn)。
3.混合金屬與鹽溶液反應(yīng)后濾液、濾渣的判斷將鋅和銅的混合物加入硝酸銀溶液中,反應(yīng)后濾液、濾渣成分分析。(1)金屬活動性順序:Zn>Cu>Ag;(2)依據(jù)優(yōu)先反應(yīng)原則,確定發(fā)生反應(yīng)的先后順序?yàn)?先:Zn+2AgNO3 Zn(NO3)2+2Ag后:Cu+2AgNO3 Cu(NO3)2+2Ag
3.混合金屬與鹽溶液反應(yīng)后濾液、濾渣的判斷(3)判斷反應(yīng)進(jìn)行程度。AgNO3先與Zn反應(yīng),Zn耗盡后,AgNO3再與Cu反應(yīng)。隨著硝酸銀溶液質(zhì)量的變化,可分為以下五種情況,存在兩個分界點(diǎn)。
例3 [2020山東泰安]向AgNO3、Cu(NO3)2、Mg(NO3)2的混合溶液中加入一些鋅粉,完全反應(yīng)后過濾。不可能存在的情況是 ( )A.濾紙上有Ag,濾液中有Ag+、Cu2+、Zn2+、Mg2+B.濾紙上有Ag、Cu,濾液中有Zn2+、Mg2+C.濾紙上有Ag、Cu、Zn、Mg,濾液中有Zn2+D.濾紙上有Ag、Cu、Zn,濾液中有Zn2+、Mg2+
【思路分析】　向AgNO3、Cu(NO3)2、Mg(NO3)2的混合溶液中加入一定量的鋅粉,鋅不與硝酸鎂反應(yīng),先與硝酸銀反應(yīng)生成硝酸鋅和銀,待硝酸銀完全反應(yīng)后,再和硝酸銅反應(yīng)生成銅和硝酸鋅。濾紙上只有銀,說明向混合溶液中加入鋅粉,鋅粉只和硝酸銀發(fā)生了反應(yīng),而硝酸銀可能完全反應(yīng)也可能仍有剩余,鋅粉量不足,沒有和硝酸銅反應(yīng),濾液中含有硝酸銅、硝酸鎂、硝酸鋅,可能含有硝酸銀;若鋅粉的量恰好將溶液中的銀和銅置換出來,則濾紙上有Ag、Cu,濾液中有Zn2+、Mg2+;鋅的活動性弱于鎂,不能把鎂置換出來,所以濾紙上不可能有鎂;濾紙上有銀、銅、鋅,說明加入的鋅粉過量,則溶液中的硝酸銀、硝酸銅全部反應(yīng),濾液中只含硝酸鎂和生成的硝酸鋅。
1.[2020貴州畢節(jié)]向一定質(zhì)量的AgNO3和Cu(NO3)2混合溶液中加入足量鋅粉,先后發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ,對反應(yīng)前后溶液質(zhì)量變化的下列分析正確的是 ( )　　　　　　　　　　 　　　　　 A.Ⅰ減小、Ⅱ增大 B.Ⅰ減小、Ⅱ減小C.Ⅰ增大、Ⅱ增大 D.Ⅰ增大、Ⅱ減小
2.[2020湖北襄陽]向質(zhì)量均為m的鋅粉和鐵粉中分別滴加100 g相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀硫酸,反應(yīng)過程中產(chǎn)生氣體的質(zhì)量與所加稀硫酸的質(zhì)量關(guān)系如圖所示,下列敘述正確的是( )A.反應(yīng)后均得到無色溶液B.反應(yīng)結(jié)束后兩種金屬均有剩余C.折線b表示的是鐵和稀硫酸反應(yīng)的情況D.反應(yīng)結(jié)束后所得溶液的質(zhì)量相等
【解析】　等質(zhì)量的鋅粉和鐵粉分別與100 g相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀硫酸反應(yīng),由題中圖像可知,金屬均完全反應(yīng),酸有剩余,B錯;鐵與稀硫酸反應(yīng)生成的硫酸亞鐵溶液顯淺綠色,A錯;每56份質(zhì)量的鐵與稀硫酸反應(yīng)生成2份質(zhì)量的氫氣,每65份質(zhì)量的鋅與稀硫酸反應(yīng)生成2份質(zhì)量的氫氣,故最終鐵與稀硫酸反應(yīng)生成的氫氣較多,則折線b表示的是鐵與稀硫酸反應(yīng)的情況,C正確;所加金屬與稀硫酸的質(zhì)量相同,金屬均完全反應(yīng),生成氫氣的質(zhì)量不相等,所以反應(yīng)后所得溶液的質(zhì)量不相等,D錯誤。
3.[2019廣東]取一定量打磨后的鋁片于某容器中,再逐漸加入稀鹽酸。加入稀鹽酸的質(zhì)量與有關(guān)量的變化關(guān)系圖錯誤的是 ( )
【解析】　隨著稀鹽酸的加入,容器中溶液的質(zhì)量逐漸增大,恰好完全反應(yīng)后,增加的質(zhì)量為所加稀鹽酸質(zhì)量,與恰好完全反應(yīng)前增幅不同,B項(xiàng)圖像錯誤。
4.[2020湖南衡陽]向一定質(zhì)量的Zn(NO3)2和AgNO3混合溶液中加入a g銅粉,充分反應(yīng)后過濾,得到某溫度下的不飽和溶液和濾渣。下列有關(guān)說法錯誤的是( )A.濾渣的質(zhì)量一定大于a gB.所得溶液中可能含有AgNO3C.整個過程中Zn(NO3)2的質(zhì)量不變D.濾渣中一定含有單質(zhì)Cu和單質(zhì)Ag
5.[2020遼寧錦州]將一定量的鋅粉加入硝酸鎂和硝酸銅的混合液中,充分反應(yīng)后過濾,得到濾渣和濾液。下列判斷正確的是 ( )A.若濾液為藍(lán)色,則濾渣中一定有鋅、鎂、銅 B.若向?yàn)V渣中加入稀鹽酸有氣泡產(chǎn)生,則濾液中一定有硝酸鎂、硝酸鋅、硝酸銅 C.若向?yàn)V液中加入氫氧化鈉溶液,則一定有氫氧化銅生成 D.濾渣中一定含有銅,濾液中一定含有硝酸鎂和硝酸鋅
【解析】　鋅的金屬活動性比銅強(qiáng),比鎂弱,將一定量的鋅粉加入硝酸鎂和硝酸銅的混合液中,鋅不與硝酸鎂溶液反應(yīng),與硝酸銅反應(yīng)生成硝酸鋅和銅。若濾液為藍(lán)色,說明硝酸銅有剩余,則濾渣中一定有銅,一定沒有鋅、鎂,A錯誤。若向?yàn)V渣中加入稀鹽酸有氣泡產(chǎn)生,說明濾渣中含有鋅,即鋅是過量的,則濾液中一定有硝酸鎂、硝酸鋅,一定沒有硝酸銅,B錯誤。無法確定濾液中是否含有硝酸銅,若向?yàn)V液中加入氫氧化鈉溶液,則不一定有氫氧化銅生成,C錯誤。鋅不能與硝酸鎂溶液反應(yīng),與硝酸銅反應(yīng)生成硝酸鋅和銅,則濾液中一定含有硝酸鎂和硝酸鋅,濾渣中一定含有銅,D正確。

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