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1.5 寻找金属变化的规律(1)
学习指要
一、知识要点
1．金属的物理性质：金属一般具有金属光泽，具有延展性(制造器械)、导电性(制电线等)、导热性(制炊具)，具有一定的熔点等特点。
2．金属的化学性质
(1)金属与氧气等非金属反应
①金属的可燃性(如镁条的燃烧)化学方程式：2Mg+O2 2MgO
现象：燃烧反应剧烈，发出强烈白光。
②金属与氧气反应(如铜、铝)化学方程式：2Cu+ O2 2CuO
现象：铜丝加热后表面的红色会变成黑色。
③金属铝的表面易生成一层致密的氧化铝(A12O3)保护膜，能阻止铝继续被空气氧化。
(2)金属与盐酸(或稀硫酸)反应(如镁条、铝条、锌粒)
化学方程式：Mg+2HCl=MgCl2+H2↑或Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
2A1+6HCl=2A1C13+3H2↑或2A1+3H2SO4=Al2 (SO4) 3+3H2↑
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑或Zn+H2SO4 =ZnSO4+H2↑
现象：金属表面都有气泡出现。
用途：常用于实验室制氢气。
3．置换反应：由一种单质跟一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。例：Zn+ H2SO=Zn SO4+H2↑单质+化合物→新化合物+新单质
二、重要提示
1．有些金属在空气中能燃烧(如Mg)；有些金属在纯氧中能燃烧(如Fe)；有些金属不能燃烧(如Cu)。金属跟酸反应时，有的能发生反应(如Al)；有的却不能反应(如Cu)，不同金属的活动性是不同的。
2．置换反应是初中阶段四大基本反应类型之一。学习时与前面所学习的分解反应、化合反应、复分解反应进行比较，更有利于正确建构置换反应的概念。
科学广场
黑金属和有色金属
黑色金属通常是指铁、锰、铬及它们的合金(主要指钢铁)。锰和铬主要应用于制合金钢，而钢铁表面常覆盖着一层黑色的四氧化三铁，所以把铁、锰、铬及它们的合金叫做黑色金属。这样分类，主要是从钢铁在国民经济中占有极重要的地位出发的。
有色金属通常是指除黑色金属以外的其他金属。有色金属可分为四类：(1)重金属：一般是指密度在4.5克／厘米3以上的金属，如铜、锌、铅、镍等；(2)轻金属：一般是指密度在4.5克／厘米3以下的金属，如钠、钙、镁、铝等；(3)贵金属：一般是指在地壳中含量较少，不易开采，价格较贵的金属，如金、银、铂、铱等；(4)稀有金属：通常是指在自然界中含量较少或分布稀少的金属，如锗、铍、镧、铀等。
解题指导
【例l】用铁锅烧菜是利用了铁的 性；铁可以拉丝、压成铁片是利用了铁的 性；油罐车内的石油由于振荡可产生静电，容易引起火灾，所以油罐车尾部常可见一条拖地的铁链，这是利用了铁的 性。
【解析】铁锅烧菜主要利用铁的导热性；把铁拉成丝或压成片，铁的形状发生了改变，主要利用其延展的性质；油罐车尾部安装一条拖地铁链，目的是把电引向大地，利用铁的导电性。由此可知，金属的性质决定了其用途。
【答案】导热 延展 导电
【例2】四支试管中分别盛有相同质量分数的稀盐酸，将A、B、C和锌四种金属分别同时放入其中，小明将观察到的现象形象地绘制成一幅卡通画(如图l—6)，每个卡通入物表示一种金属，周围的小黑点表示反应中生成的气体。
(1)A、B、C三种金属的活泼性由强到弱的顺序可能是 。
(2)B是常见的金属，请写出该金属和盐酸反应的化学方程式 。
【解析】图中四个卡通入物的面部表情和它们周围小黑点的多少，形象地表示出了四种金属在酸中的表现：A遇酸迅速产生大量气泡，立即坚持不住；B遇酸虽也有气泡产生，但量很少，还能坚持；C遇酸不起变化。化学活动性A>B>C。由图示可知金属活泼性B【答案】(1)A>B>C (2)Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
同步训练 A组
1．金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。下列性质属于金属共性的是 ( )
A．硬度很大，熔点很高
B．有良好的导电性、传热性
C．是银白色的固体
D．易与酸反应产生氢气
2．选择铸造硬币的金属材料不需要考虑的因素是 ( )
A．硬度 B．价格
C．耐腐蚀性 D．导电性
3．钛和钛的合金被认为是21世纪的重要材料，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工等，钛合金与人体有很好的“相容性”。根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是 ( )
A．用于做保险丝
B．用于制造航天飞机
C．用于制造人造骨
D．用于制造船舶
4．某新型“防盗玻璃”为多层结构，每层中间嵌有极细的金属丝，当玻璃被击碎时，与金属丝相连的警报系统就会立刻报警。‘‘防盗玻璃”能报警，这利用了金属的 ( )
A．延展性 B．导电性
C．弹性 D．导热性
5．氢气作为一种很有发展前景的绿色能源，得到了日益广泛的重视和应用，但氢能的使用还存在一个亟待解决的难题，即氢的储存。科学家经过研究发现，将氢气在超高压条件下转变为金属氢，可以很好地解决氢的储存问题。你认为金属氢最不可能具有的性质是 ( )
A．导电性
B．密度小于一般的金属
C．在一定条件下可以燃烧
D．能与稀硫酸反应
6．将燃着的镁伸入盛有二氧化碳的集气瓶中，镁带剧烈燃烧，反应的化学方程式为2Mg+O2 2MgO+C，下列叙述错误的是 ( )
A．该反应属于复分解反应
B．该反应属于置换反应
C．该反应说明二氧化碳具有助燃性
D．镁着火时不能用二氧化碳灭火剂扑灭
7．把相同体积、相同质量分数的稀盐酸，分别滴到等质量、颗粒大小相同的X、Y、Z三种较活泼金属中，生成H：的质量与反应时间的关系如图所示。这三种金属的活动性顺序为 ；若X、Y、Z都是+2价金属，则相对原子质量由大到小的顺序为 。
8．小思同学实验操作考试的题目是“探究金属的化学性质”，内容包括：铜在空气中灼烧、锌与稀硫酸反应、铝丝与硫酸铜溶液反应。如图所示是他实验操作考试中的部分情景。请回答：
(1)图中有一处错误的操作，该操作是 (填序号)。21世纪教育网
(2)操作A的现象是 。21世纪教育网
(3)他将铝丝插入到硫酸铜溶液中，未出现任何现象，其原因是 。
同步训练 B组
9．一般情况下，金属越活泼，与酸反应的速度越快。为了探究金属Mg、Zn、Fe与酸反应速度的快慢，某科学兴趣小组设计了如图所示的实验。
(第9题)
实验步骤如下：
①取A、B、C三支试管，分别加入2毫升浓度相同的盐酸溶液；
②分别在试管中加入足量的、大小相等的Mg、Zn、Fe，立即把三个相同的气球分别套在各试管口上。
实验预测与分析：
(1)写出铁与盐酸反应的化学方程式： ；
(2)气球膨胀速度最快的是 (填编号)；
(3)该实验表明，实验室一般用锌粒而不选用镁、铁制取氢气的主要原因是：
。
10．某科学兴趣小组为了测定镁铜合金中镁的质量分数，取出3克合金样品，将60克稀硫酸分6次加入样品中，充分反应后过滤、洗涤、干燥、称重，得到的实验数据如下：
稀硫酸用量
剩余固体质量
第一次加人10克
m克
第二次加人l0克
2.0克
第三次加入10克
1.5克
第四次加入10克
1.0克
第五次加入10克
0.6克
第六次加入10克
0.6克
(1)测定过程中发生反应的化学方程式为 。
(2)从以上数据可知，最后剩余的0.6克固体的成分是 ；这六次实验中，第 次加入稀硫酸反应后样品中的镁已经完全反应；表格中m= 。
(3)计算合金样品中镁的质量分数。21世纪教育网
(4)计算所用稀硫酸中H2SO2的质量分数。
1.5 寻找金属变化的规律(2)
学习指要
一、知识要点
1．金属与盐的反应
(1)铁与硫酸铜反应
化学方程式：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
现象：有红色物质附着在铁丝表面，溶液变浅绿色。
用途：古代湿法炼铜原理。
(2)铜与硝酸银反应
化学方程式：Cu+2AgNO3=Cu(NO3) 2+2Ag
现象：有银白色物质附着在铜丝的表面，溶液变蓝色。
2．金属活动性顺序
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性由强逐渐减弱
应用：一种活动性较强的金属能把另一种活动性较弱的金属从它的盐溶液中置换出来，一般情况下，排在氢前面的金属可以把酸里的氢置换出来。
化学反应中的电子转移：金属锌置换硫酸铜溶液中的铜离子为金属铜(单质)的反应中，金属锌失去电子(电子用e一 表示)变成锌离子进入溶液，而铜离子得到电子变成金属铜，上述反应的过程实际上是电子转移的过程。可表示为：
2e一

Zn+ CuSO4 =Cu+ZnSO4
越排在前面的金属，失电子能力越强，其阳离子得电子能力越弱。
注：金属易失去电子，失去的电子就会转移到更容易得电子的阳离子上去，这也是对金属活动性顺序表的微观解释。
二、重要提示
1．铁与酸或盐溶液发生置换反应时，生成+2价的亚铁盐。
2．金属与盐溶液的反应规律
(1)不同的金属与盐溶液反应时，活动性强的金属先与盐反应。
(2)同一金属与溶液中不同的盐反应时，该金属先与活动性较弱金属的盐溶液反应。
(3)K、Ca、Na三种金属活动性太强，在与盐溶液反应时，先与水反应，生成的碱再与盐反应，因此置换反应一般不用K、Ca、Na。如把金属Na放入CuSO4溶液中时发生如下反应：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 2NaOH+CuSO4 =Na2SO4+Cu(OH) 2↓
科学广场
金、银真的不生锈吗
自古以来，人们就喜欢用金、银制作各种首饰、器皿，因为它们光彩夺目，不会生锈。在大自然中沉睡了许多万年形成的金矿中就有纯金，银矿中也有很多是纯银，它们至今依旧光亮如新。这说明它们的化学性质太不活泼了，几乎不与其他任何元素化合，非常“孤独”。在空气中，即使加热到1000℃以上，它们也不肯与氧化合。但是铁、铝不一样，它们在常温下非常容易与氧化合，形成铁锈或铝锈。
然而，金、银并不是真的不会“生锈”。金遇到王水会被锈蚀。王水是强酸，由一份硝酸与三份盐酸混合而成。金既不与硝酸发生化学反应，也不与盐酸发生化学反应，但王水可溶解它。这是因为王水中不仅含有硝酸、氯气、氯化亚硝酰，同时还有高浓度的氯离子，它与金属离子结合形成稳定的络离子，从而降低了溶液中金属离子的浓度，有利于金属的溶解。
银比金要活泼一些，不仅王水能锈蚀它，硝酸或硫酸也能溶解它，硫黄或硫化物也能使它生锈，这就是银器长时间不用时表面常常发黑的原因。
解题指导
【例l】有X、Y、Z三种金属，如果把X和Y分别放入稀硫酸中，X溶解并产生氢气，Y不反应，如果把Y和Z分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在Y表面有银析出，而Z没有变化。根据以上实验事实，判断这三种金属的活动性由强到弱的顺序为 ( )
A．Z、Y、X B．X、Y、Z
C．Y、X、Z D．X、Z、Y
【解析】X能把硫酸中的氢置换出来，Y不能，说明金属X比Y活动性强，且Y排在氢后，排除了A、C两个选项；Y能置换出硝酸银中的银，Z不能，说明Y比Z活动性强。
【答案】B
【例2】向AgNO3、Cu(NO3) 2、Zn(NO3) 2的混合溶液中加入一些铁粉，反应完全后过滤。下列情况不可能存在的是 ( )
A．滤纸上有Ag、Cu、Fe，滤液中有Zn2+、Fe2+
B．滤纸上有Ag、Cu，滤液中的Zn2+、Fe2+
C．滤纸上有Ag、Cu，滤液中有Cu2+、Zn2+、Fe2+
D．滤纸上有Ag、Cu、Fe，滤液中有Cu2+、Zn2+，Fe2+
【解析】本题要求学生在熟悉金属活动性顺序的基础上，进一步加深理解。题中涉及四种金属元素，其单质的活动性顺序为：Zn>Fe>Cu>Ag。由此可知，当铁粉加入到上述混合溶液中时，AgNO3和Cu(NO3)2都能与铁发生置换反应，而Zn(NO3) 2不与铁反应。选项A在铁粉有剩余时发生；选项B是当铁恰好完全反应时发生；选项C是铁粉反应完且不足时，溶液中尚有剩余的Cu2+；选项D则不可能发生，Fe与Cu2+都存在，反应不会停止。
【答案】D
同步训练 A组
1．为了验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性是依次减弱的，某科学兴趣小组设计了下列4个实验，其中不必进行的是 ( )
2．若金属锰(Mn)在金属活动性顺序中位于铝和锌之间，则下列反应不正确的是 ( )
A．Mn+2HCl=MnCl2 +H2+
B．Mg+MnSO4=MgSO4 +Mn
C．Mn+Cu(NO3) 2=Mn(NO3) 2 +Cu
D．Fe+MnSO4=FeSO4+Mn
3．只用一种试剂就能一次性判断金属锌、铜、银的活动性顺序。这种试剂是 ( )
A．氯化镁溶液 B．稀硫酸
C．硫酸铜溶液 D．硝酸银溶液
4．将一定质量的铁粉放入足量的Cu(NO3) 2和AgNO3的混合溶液中，充分反应后过滤，结果测得滤渣中只含有一种金属，则该金属是 ( )
A．Fe B．Cu C．Ag D．无法确定
5．某种元素化合价在化学反应前后发生了变化，则该反应为氧化还原反应。据此可判断下列化学反应属于氧化还原反应的是 ( )
A．ZnO+H2SO4 = ZnSO4+H2O
B．Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
C．Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
D．CaCO3 CaO+CO2↑
6．将一根锃亮的铁丝放人蓝色的硫酸铜溶液中，过一会儿，发现铁丝表面出现了红色物质。
(1)写出发生反应的化学方程式： 。
(2)由此判断金属的活动性：Fe (填“>” “<”或“=”)Cu。
(3)在化学反应中，元素化合价升高的反应物是还原剂，元素化合价降低的反应物是氧化剂。试判断上述反应中，氧化剂是 。
7．金属钛因为具有许多神奇的性能而越来越引起人们的关注。某科学兴趣小组对Mg、Ti、Ag的金属活动性顺序进行探究。
【提出假设】a．Ti的金属活动性比Mg强；b．Ti的金属活动性介于Mg和Ag之间。
【查阅资料】在相同条件下，金属与酸反应，产生气泡的速度越快，则该金属的活动性越强。21世纪教育网
【实验设计】同温下，取大小相同的三种金属薄片，分别投入等体积、等质量分数的足量稀盐酸中，观察现象。21世纪教育网
请回答下列问题：21世纪教育网
(1)三种金属加入盐酸前都要先用砂纸将表面擦
光亮，其目的是 (填序号)。
①除去表面的氧化膜，利于直接反应
②使反应的金属温度相同，易反应
③使金属表面光亮，易观察现象
(2)根据下表中的实验现象填空：
21世纪教育网
Ti
Mg
Ag
实验现象
产生气泡速度缓慢
产生气泡速度快
无任何现象
结论：原假设中 (填“a”“b”或“a、b”)不正确，理由是 ；三种金属的活动性由强到弱的顺序为 。21世纪教育网
(3)上述实验设计中，如果所用盐酸的溶质质量分数不同，是否一定能够得出正确的结论?
(填“是”或“否”)，理由是 。
21世纪教育网
同步训练 B组
8．某工厂排出的废渣中混有少量的锌粉和氧化铜(其他成分不与酸反应)，这些废渣与废盐酸接触时会形成污水，产生巨大的危害。若向污水中撒入铁粉，且反应后让铁粉有剩余，则此时污水中一定含有的金属离子是 ( )
A．Fe2+、Cu2+ B．Cu2+、H+
C Zn2+、Fe2+ D．Zn2+、H+
9．处理胶片的废液中含有大量Ag+、Zn2+、Fe抖，某科学兴趣小组想从上述废液中回收银，并得到副产品硫酸亚铁，他们设计了下列流程，其中操作I和Ⅱ的名称是 ，回收的纯银存在于 (填字母)中，X的化学式是 ，Y的化学式是 。
10．非金属单质也具有类似金属与盐溶液之间的置换反应的规律，即活动性较强的非金属可把活动性较弱的非金属从其盐溶液中置换出来，如在溶液中可发生下列反应：C12+2NaBr=2NaCl+Br2 I2+Na2S=2NaI+S↓ Br2+2KI=2KBr+I2由此可判断：
(1)S、Cl2、I2、Br2：的非金属活动性由强到弱的顺序是 。
(2)下列化学方程式书写错误的是 。
A．Cl2+2NaI=2NaCl+I2 B．I2+2KBr=2KI+Br2
C．Br2+Na2S=2NaBr+S↓ D．Cl2+K2S=2KCl+S↓

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