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第二节　金属的化学性质
知识梳理
知识点1　金属的化学性质　
(1)与氧气的反应
铝、铁、铜与氧气反应的化学方程式分别为__ __、__ __、__ __。不同金属与氧气反应的剧烈程度不同。
(2)与稀酸的反应
铁与稀盐酸：铁的表面有气泡产生，反应速率较慢，溶液由无色变成__ __色，化学方程式为__ __。
(3)金属与盐溶液的反应
Fe＋CuSO4===__ __＋__ __
Cu＋2AgNO3===__ __＋__ __
(4)置换反应一种__ __和一种__ __反应，生成另一种__ __与另一种__ __的反应。
知识点2　金属活动性顺序　
(1)常见金属活动性顺序如下：K　Ca　Na　__ __　__ __　Zn　__ __　Sn　Pb(H)__ __　Hg　__ __
Pt　Au。
(2)应用：①常见金属活动性比较：金属位置越靠前，活动性越__ __。
②判断金属能否与稀酸反应：排在氢__ __的金属能与稀酸反应放出氢气。
③判断金属能否与盐溶液反应：排在前面的金属能将后面的金属从它的盐溶液中置换出来(K、Ca、Na除外)。
重难突破
重难点1　金属和酸反应的图像　
【典例1】向三个烧杯中分别放入等质量的Mg、Al、Fe粉末，同时加入等质量的相同溶质质量分数的稀盐酸，充分反应后，三个烧杯中稀盐酸均过量。反应的有关图像正确的是(　　　)
　 　　
　　　
(1)看横纵坐标：根据坐标曲线，确定曲线形式是H2质量—时间图像还是H2质量—酸/金属质量图像的分析。
(2)看曲线坡度：H2－t曲线，坡度与金属活动性有关；H2－酸/金属质量曲线，与酸/金属不足时生成氢气的质量有关。
(3)看曲线拐点：曲线拐点与不足物质质量有关。如H2－t曲线，拐点高，则反应结束生成氢气的质量多，消耗酸的质量也多。
【对点训练】
1．将等质量的甲、乙两种金属，分别放入两份质量均为m g、等浓度的稀硫酸中，充分反应后，生成氢气的质量与稀硫酸的质量的关系如图(已知甲、乙在生成物中化合价均为＋2)。由图像分析，下列说法错误的是( )
A.相对原子质量：甲＜乙
B.无法判断两种金属的活动性强弱
C.反应结束后，两种金属均没有剩余
D.反应结束后，剩余稀硫酸的质量：甲＞乙
2．在相同质量、相同质量分数的稀硫酸中，分别加入足量的Mg、Fe、Zn三种金属，其发生反应的质量关系如图，不正确的是( )
重难点2　金属和盐溶液反应的图像　
【典例2】在一定质量的AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中逐渐加入过量铁粉，充分反应，如图一定错误的是(　　　)
对应变 化关系
选项 A B
对应变 化关系
选项 C D
解答此类问题的关键是能否根据图像获得横、纵坐标表示的两个变量的变化规律或关系。分析图像时要做到“五看”：看坐标、看比例、看起点、看终点、看特征，找出图像与化学反应的量的关系进行解题。
【对点训练】
3．向一定质量的AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中逐渐加入铁粉。反应过程中溶质Cu(NO3)2的质量随加入铁粉质量的变化关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.a点时，溶液的总质量与反应前相比增大
B.b点时，溶液中溶质为Fe(NO3)2和Cu(NO3)2
C.c点时，溶液呈蓝色
D.d点时，过滤所得滤渣为Cu和Ag的混合物
4．某溶液中含有Cu(NO3)2和AgNO3，向其中逐渐加入一定质量的铁粉进行处理，并绘制加入铁的质量与溶液中溶质种类的关系图。下列说法正确的是( )
A.a、b两点，溶质的种类相同并且溶液的质量相等
B.当溶质种类为1种时，溶液可能为蓝色
C.当溶质种类为2种时，金属单质种类可能为1种或两种
D.当溶质种类为3种时，向金属单质中加入盐酸有气泡
实验剖析
实验　金属活动性顺序的探究　
1．实验原理及判断方法
借助金属与酸溶液、盐溶液能否发生反应及反应的速率来判断金属的活动性强弱。
判断方法 操作方法 现象与结论
金属能否与稀硫酸或稀盐酸反应 将金属插入稀硫酸或稀盐酸中，观察是否产生气泡 有气泡产生，说明该金属在金属活动性顺序中排在氢之前，否则排在氢之后
金属与稀硫酸或稀盐酸反应的速率 将表面积相等的金属插入等浓度等质量的稀硫酸或稀盐酸中，观察气泡产生的快慢 产生气泡速率快的比产生气泡速率慢的活动性强
金属能否与盐溶液发生置换反应 将金属插入某盐溶液中，观察现象(金属表面是不是有另一种金属析出及溶液颜色变化) 如果能将盐溶液中的金属置换出来，说明插入溶液中的金属的活动性较盐溶液中所含金属的活动性强，否则相反
2.实验方案设计
(1)比较两种金属的活动性强弱
通用法：将一种金属(M)插入另一种金属(N)的盐溶液中，如果无明显现象，则两种金属的活动性顺序为M＜N；如果M上有N附着，则两种金属的活动性顺序为M＞N。
特殊法：如果在金属活动性顺序中一种金属排在氢前，另一种金属排在氢后，也可用稀盐酸(或稀硫酸)判断：将大小、形状相同的两种金属分别插入等体积、等浓度的稀盐酸(或稀硫酸)中，如果M上有气泡产生，N上无明显现象，则两种金属的活动性顺序为M＞N。
(2)比较三种金属的活动性强弱
方法一：“两金夹一盐”。即选用三种金属中活动性最强和最弱的两种金属的单质及活动性介于两种金属之间的金属盐溶液作为试剂，根据两种金属单质分别与盐溶液反应的情况进行判断。
方法二：“两盐夹一金”。即选用三种金属中活动性排在中间的金属单质及其他两种金属的盐溶液作为试剂，根据金属单质分别与两种盐溶液反应的情况进行判断。
(3)对于更多金属，可以用酸将这些金属先分组转化为上述两种情况，然后进行探究。
3．实验注意事项：
(1)实验前必须除去金属表面的锈。
(2)做金属与酸的反应实验时一般用稀盐酸或稀硫酸，不用硝酸和浓硫酸。
(3)金属与盐溶液的反应，盐必须可溶。
(4)并不是所有排在前面的金属都能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来，如K、Ca、Na。
(5)在比较金属活动性时需要注意控制变量法的应用，如酸溶液或盐溶液的温度、浓度、体积，金属的形状、表面积需保持一致。
【对点训练】
现有A、B两种银白色的金属，某同学想要探究这两种金属的活动性。
【设计实验】
取大小相同的两块金属，用砂纸打磨光亮，分别放入两支试管中再加入等量的同种稀盐酸，操作与现象如下：
实验 试管1 试管2
操作
现象 金属表面产生气泡较慢 金属表面产生气泡较快
【思考与结论】
(1)通过上述实验，判断出两种金属的活动性顺序是A__ __(填“＞”或“＜”)B。
(2)假设其中的一种金属是铁，除观察到铁的表面有气泡产生外，还能观察到反应后的溶液呈__ __(填“浅绿色”或“黄色”)。
(3)实验前用砂纸打磨金属片的目的是__ __。
(4)如果两种金属是镁和铁，还可以用镁和一种化合物的溶液来证明两者的金属活动性强弱，你认为该化合物可以是__ __(填化学式)。
即时默写
铝粉在氧气中燃烧的反应：
铁和稀盐酸的反应：
锌和稀盐酸的反应：
铁和稀硫酸的反应：
锌和稀硫酸的反应：
铁和硫酸铜溶液的反应：
铜和硝酸银溶液的反应：第二节　金属的化学性质
知识梳理
知识点1　金属的化学性质　
(1)与氧气的反应
铝、铁、铜与氧气反应的化学方程式分别为__4Al＋3O2===2Al2O3(或4Al＋3O22Al2O3)__、__3Fe＋2O2Fe3O4__、__2Cu＋O22CuO__。不同金属与氧气反应的剧烈程度不同。
(2)与稀酸的反应
铁与稀盐酸：铁的表面有气泡产生，反应速率较慢，溶液由无色变成__浅绿__色，化学方程式为__Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑__。
(3)金属与盐溶液的反应
Fe＋CuSO4===__Cu__＋__FeSO4__
Cu＋2AgNO3===__2Ag__＋__Cu(NO3)2__
(4)置换反应一种__单质__和一种__化合物__反应，生成另一种__单质__与另一种__化合物__的反应。
知识点2　金属活动性顺序　
(1)常见金属活动性顺序如下：K　Ca　Na　__Mg__　__Al__　Zn　__Fe__　Sn　Pb(H)__Cu__　Hg　__Ag__
Pt　Au。
(2)应用：①常见金属活动性比较：金属位置越靠前，活动性越__强__。
②判断金属能否与稀酸反应：排在氢__前__的金属能与稀酸反应放出氢气。
③判断金属能否与盐溶液反应：排在前面的金属能将后面的金属从它的盐溶液中置换出来(K、Ca、Na除外)。
重难突破
重难点1　金属和酸反应的图像　
【典例1】向三个烧杯中分别放入等质量的Mg、Al、Fe粉末，同时加入等质量的相同溶质质量分数的稀盐酸，充分反应后，三个烧杯中稀盐酸均过量。反应的有关图像正确的是(　　　)
　 　　
　　　
解析：等质量的Mg、Al、Fe与足量等质量的相同溶质质量分数的稀盐酸反应，参加反应的物质及生成的物质的质量关系如下：
Mg＋ 2HCl=== MgCl2＋H2↑
24 73 95 2
2Al＋ 6HCl== =2AlCl3＋ 3H2↑
54 219 267 6
Fe＋ 2HCl=== FeCl2＋H2↑
56 73 127 2
为方便比较，Al与盐酸反应可看成：
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
18 73 89 2
根据以上质量关系可知，参与反应的三种金属质量相同时，Al、Mg、Fe消耗稀盐酸的质量关系为∶∶，所以等质量的三种金属消耗稀盐酸的质量关系为Al＞Mg＞Fe，最终Al消耗的稀盐酸最多，Fe最少，A错误；等质量的三种金属产生氢气的质量关系是Al＞Mg＞Fe(Al是18 g可生成2 g H2，Mg是24 g可生成2 g H2，Fe是56 g可生成2 g H2，故等质量的Al、Mg、Fe与足量盐酸反应生成H2的质量是Al最多，Fe最少)，因溶液增加的质量是加入金属的质量和生成H2的质量差，加入金属的质量都相等，产生H2越多，溶液质量增加越少，故溶液增加的质量关系是Fe＞Mg＞Al，B正确；等质量的Mg、Al、Fe与足量稀盐酸反应生成H2的质量关系为Al＞Mg＞Fe(因每24 g Mg可生成2 g H2，每56 g Fe可生成2 g H2，每18 g Al可生成2 g H2)，故Mg、Al、Fe与足量稀盐酸反应生成H2的质量关系为Al＞Mg＞Fe，而图中生成H2的质量相等，C错误；因酸过量，最终三种金属完全反应，而三种金属的质量相等，图中消耗的三种金属的质量不相等，D错误。
答案：B
(1)看横纵坐标：根据坐标曲线，确定曲线形式是H2质量—时间图像还是H2质量—酸/金属质量图像的分析。
(2)看曲线坡度：H2－t曲线，坡度与金属活动性有关；H2－酸/金属质量曲线，与酸/金属不足时生成氢气的质量有关。
(3)看曲线拐点：曲线拐点与不足物质质量有关。如H2－t曲线，拐点高，则反应结束生成氢气的质量多，消耗酸的质量也多。
【对点训练】
1．将等质量的甲、乙两种金属，分别放入两份质量均为m g、等浓度的稀硫酸中，充分反应后，生成氢气的质量与稀硫酸的质量的关系如图(已知甲、乙在生成物中化合价均为＋2)。由图像分析，下列说法错误的是(　D　)
A.相对原子质量：甲＜乙
B.无法判断两种金属的活动性强弱
C.反应结束后，两种金属均没有剩余
D.反应结束后，剩余稀硫酸的质量：甲＞乙
根据甲、乙金属在生成物中的化合价、金属的质量都相等，完全反应放出氢气的质量与金属的相对原子质量成反比，即产生氢气多的相对原子质量小；根据反应生成H2的质量与反应时间的关系图所示，在金属完全反应后，放出H2的质量是甲＞乙，因此可判断相对原子质量是乙＞甲，A正确；图像中给出的是生成氢气质量与稀硫酸的质量的关系，无法比较两种金属的活动性，B正确；从图像可以看出，当生成氢气的质量不再增加时，m g等浓度的稀硫酸还有剩余，即硫酸过量，因此反应结束后，两种金属均没有剩余，C正确；金属与酸的反应生成氢气时，氢气来源于酸中的氢元素，所以生成的氢气与消耗的酸的多少顺序一致，消耗硫酸的质量为甲＞乙，因为放入两份质量均为m g、等浓度的稀硫酸，故剩余硫酸的质量为甲＜乙，D错误。
2．在相同质量、相同质量分数的稀硫酸中，分别加入足量的Mg、Fe、Zn三种金属，其发生反应的质量关系如图，不正确的是(　D　)
在相同质量、相同质量分数的稀硫酸中，分别加入足量的Mg、Fe、Zn三种金属，Mg、Fe、Zn与稀硫酸反应均生成氢气，由于金属是过量的，因此生成氢气的质量与稀硫酸的质量有关，所以最终生成氢气的质量是相等的，相同质量、相同质量分数的稀硫酸分别与足量的Mg、Fe、Zn反应生成的硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸锌质量大小关系为硫酸锌＞硫酸亚铁＞硫酸镁，则反应后溶液质量大小关系为锌＞铁＞镁，A正确。最终生成氢气的质量是相等的，反应的化学方程式及其质量关系：
Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑
24 2
Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
56 2
Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
65 2
生成等质量的氢气消耗的金属质量大小关系为锌＞铁＞镁，B正确。在相同质量、相同质量分数的稀硫酸中，分别加入足量的Mg、Fe、Zn三种金属，Mg、Fe、Zn与稀硫酸反应均生成氢气，由于金属是过量的，因此生成氢气的质量与稀硫酸的质量有关，所以最终生成氢气的质量是相等的，根据金属活动性：Mg＞Zn＞Fe可知，Mg、Fe、Zn三种金属与稀硫酸反应的反应速率Mg＞Zn＞Fe，C正确。反应过程中，H2SO4被消耗，质量减少，D不正确。
重难点2　金属和盐溶液反应的图像　
【典例2】在一定质量的AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中逐渐加入过量铁粉，充分反应，如图一定错误的是(　　　)
对应变 化关系
选项 A B
对应变 化关系
选项 C D
解析：在一定质量的AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中逐渐加入过量铁粉，铁先和硝酸银反应生成硝酸亚铁和银，反应后溶液质量减小，后和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜，反应后溶液质量减小。反应前溶质是硝酸银和硝酸铜，A不正确。硝酸银先反应，开始不产生铜，硝酸银完全反应后硝酸铜和铁反应生成铜，硝酸铜完全反应后铜质量不再变化，B正确。硝酸银和铁反应时，溶液质量减小，硝酸铜质量不变，硝酸铜质量分数增大，硝酸银完全反应后，硝酸铜反应，硝酸铜质量分数减小，完全反应后硝酸铜质量分数是0，C正确。随着反应进行，溶液质量减小，最终不变，D正确。
答案：A
解答此类问题的关键是能否根据图像获得横、纵坐标表示的两个变量的变化规律或关系。分析图像时要做到“五看”：看坐标、看比例、看起点、看终点、看特征，找出图像与化学反应的量的关系进行解题。
【对点训练】
3．向一定质量的AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中逐渐加入铁粉。反应过程中溶质Cu(NO3)2的质量随加入铁粉质量的变化关系如图所示。下列说法错误的是(　A　)
A.a点时，溶液的总质量与反应前相比增大
B.b点时，溶液中溶质为Fe(NO3)2和Cu(NO3)2
C.c点时，溶液呈蓝色
D.d点时，过滤所得滤渣为Cu和Ag的混合物
由于金属活动性顺序：铁＞铜＞银，则铁先和硝酸银反应生成银和硝酸亚铁，后和硝酸铜反应生成铜和硝酸亚铁。a点时发生的反应为铁和硝酸银的反应，由于56份质量的铁完全反应生成216份质量的银，反应后固体质量增大，根据反应前后物质的总质量不变，则反应后溶液质量减小，A错误；b点时铁和硝酸银恰好反应，则此时溶液中的溶质为硝酸铜和硝酸亚铁，B正确；c点时铁和硝酸铜反应生成铜和硝酸亚铁，但此时硝酸铜有剩余，则溶液呈蓝色，C正确；d点时表示铁和硝酸铜恰好反应，则此时滤渣为铜和银的固体混合物，D正确。
4．某溶液中含有Cu(NO3)2和AgNO3，向其中逐渐加入一定质量的铁粉进行处理，并绘制加入铁的质量与溶液中溶质种类的关系图。下列说法正确的是(　C　)
A.a、b两点，溶质的种类相同并且溶液的质量相等
B.当溶质种类为1种时，溶液可能为蓝色
C.当溶质种类为2种时，金属单质种类可能为1种或两种
D.当溶质种类为3种时，向金属单质中加入盐酸有气泡
在金属活动性顺序中，位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来，活动性顺序为铁＞铜＞银，铁能与硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜，能与硝酸银反应生成硝酸亚铁和银，生成的铜能与硝酸银反应生成硝酸铜和银。当参加反应的铁的质量为a、b时，溶液中溶质的种类为三种，表明硝酸银没有全部被置换出来，硝酸铜没有参加反应，加入的铁的质量不等，置换出的银的质量也不相等，所以最后溶液的质量也不相等，A错误；当溶质种类为1种时，表明溶液中的硝酸银和硝酸铜全部参加反应，溶液中只含有硝酸亚铁，溶液为浅绿色，B错误；当溶质种类为2种时，硝酸银全部被置换为银，硝酸铜可能有部分被置换为铜，金属单质的种类可能是1种或两种，C正确；当溶液中溶质的种类为三种，表明铁的量少，没有将硝酸银全部反应完，金属单质只有银一种，向金属单质中加入盐酸不会有气泡，D错误。
实验剖析
实验　金属活动性顺序的探究　
1．实验原理及判断方法
借助金属与酸溶液、盐溶液能否发生反应及反应的速率来判断金属的活动性强弱。
判断方法 操作方法 现象与结论
金属能否与稀硫酸或稀盐酸反应 将金属插入稀硫酸或稀盐酸中，观察是否产生气泡 有气泡产生，说明该金属在金属活动性顺序中排在氢之前，否则排在氢之后
金属与稀硫酸或稀盐酸反应的速率 将表面积相等的金属插入等浓度等质量的稀硫酸或稀盐酸中，观察气泡产生的快慢 产生气泡速率快的比产生气泡速率慢的活动性强
金属能否与盐溶液发生置换反应 将金属插入某盐溶液中，观察现象(金属表面是不是有另一种金属析出及溶液颜色变化) 如果能将盐溶液中的金属置换出来，说明插入溶液中的金属的活动性较盐溶液中所含金属的活动性强，否则相反
2.实验方案设计
(1)比较两种金属的活动性强弱
通用法：将一种金属(M)插入另一种金属(N)的盐溶液中，如果无明显现象，则两种金属的活动性顺序为M＜N；如果M上有N附着，则两种金属的活动性顺序为M＞N。
特殊法：如果在金属活动性顺序中一种金属排在氢前，另一种金属排在氢后，也可用稀盐酸(或稀硫酸)判断：将大小、形状相同的两种金属分别插入等体积、等浓度的稀盐酸(或稀硫酸)中，如果M上有气泡产生，N上无明显现象，则两种金属的活动性顺序为M＞N。
(2)比较三种金属的活动性强弱
方法一：“两金夹一盐”。即选用三种金属中活动性最强和最弱的两种金属的单质及活动性介于两种金属之间的金属盐溶液作为试剂，根据两种金属单质分别与盐溶液反应的情况进行判断。
方法二：“两盐夹一金”。即选用三种金属中活动性排在中间的金属单质及其他两种金属的盐溶液作为试剂，根据金属单质分别与两种盐溶液反应的情况进行判断。
(3)对于更多金属，可以用酸将这些金属先分组转化为上述两种情况，然后进行探究。
3．实验注意事项：
(1)实验前必须除去金属表面的锈。
(2)做金属与酸的反应实验时一般用稀盐酸或稀硫酸，不用硝酸和浓硫酸。
(3)金属与盐溶液的反应，盐必须可溶。
(4)并不是所有排在前面的金属都能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来，如K、Ca、Na。
(5)在比较金属活动性时需要注意控制变量法的应用，如酸溶液或盐溶液的温度、浓度、体积，金属的形状、表面积需保持一致。
【对点训练】
现有A、B两种银白色的金属，某同学想要探究这两种金属的活动性。
【设计实验】
取大小相同的两块金属，用砂纸打磨光亮，分别放入两支试管中再加入等量的同种稀盐酸，操作与现象如下：
实验 试管1 试管2
操作
现象 金属表面产生气泡较慢 金属表面产生气泡较快
【思考与结论】
(1)通过上述实验，判断出两种金属的活动性顺序是A__<__(填“＞”或“＜”)B。
(2)假设其中的一种金属是铁，除观察到铁的表面有气泡产生外，还能观察到反应后的溶液呈__浅绿色__(填“浅绿色”或“黄色”)。
(3)实验前用砂纸打磨金属片的目的是__除去表面的金属氧化物(或氧化膜)__。
(4)如果两种金属是镁和铁，还可以用镁和一种化合物的溶液来证明两者的金属活动性强弱，你认为该化合物可以是__FeCl2(或FeSO4)__(填化学式)。
(1)根据金属与酸反应的现象，金属的活动性越强，与酸反应越剧烈。(2)铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，氯化亚铁溶液呈浅绿色。(3)实验前用砂纸打磨金属片是为了除去表面的金属氧化物(或氧化膜)。(4)验证镁和铁的金属活动性强弱，选定金属镁以后，还需要选取一种亚铁化合物的溶液，可选FeCl2或FeSO4。
即时默写
铝粉在氧气中燃烧的反应：
铁和稀盐酸的反应：
锌和稀盐酸的反应：
铁和稀硫酸的反应：
锌和稀硫酸的反应：
铁和硫酸铜溶液的反应：
铜和硝酸银溶液的反应：

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