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4.2 金属的化学性质
学习目标
1、通过实验探究金属与氧气，金属与盐酸、稀硫酸以及化合物溶液的置换反应。
2、认识金属的化学性质和金属的活动性顺序。
3、并且能用金属活动性顺序解释一些与日常生活有关的化学问题。
学习重难点
【学习重点】
金属活动性顺序。
【学习难点】
对金属活动性顺序的初步探究及利用金属活动性顺序对置换反应的判断。
学习过程
知识回顾
实验 实验现象 反应的化学方程式
镁条在空气中燃烧
铁丝在氧气中燃烧
在空气中加热铜丝
基础梳理
一、金属与氧气的反应
【实验探究4-2】铝在氧气中燃烧
[实验步骤]取少量铝粉，均匀地铺在滤纸上，再将滤纸卷起来，用坩埚钳夹持，在酒精灯上点燃，迅速伸入盛有氧气的集气瓶中。观察现象。
[实验现象]铝粉剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成一种白色固体。
[化学方程式] 4Al+3O22Al2O3。
[实验结论]大多数金属都能与氧气反应，生成相应的金属氧化物，但反应的难易和剧烈程度不同。
（1）常温下易与氧气反应：以Mg、Al为代表。
（2）加热时能与氧气反应：以Fe、Cu为代表。
（3）高温下也不能与氧气反应：以Au为代表。
金属活动性：Mg、Al＞Fe、Cu＞Au
多识一点：铝比铁更易与氧气或其他物质发生化学反应，但我们很少见到生活中常用的铝制品生锈，这是为什么呢？
这是因为，铝是一种比较活泼的金属，在常温下就很容易氧气发生反应，生成一层致密而坚围的氧化铝薄膜。这层薄膜阻止了内层的铝进一步被氧化，从而对铝制品起到保护作用。所以铝制品具有很好的抗腐蚀性能。
二、金属与酸的反应
1、金属与酸的反应
【实验探究4-3】金属与酸的反应
[实验操作]准备6支试管，分成两组，每组均编号1、2、3，在A组每支试管中加入等体积的稀盐酸，在B组每支试管中加入等体积的稀硫酸，然后分别在1号、2号、3号的试管中加入适量的打磨过的铁丝、锌片和铜片，观察现象。
反应物 现象 反应的化学方程式
锌 稀盐酸 放出气泡最迅速，反应最剧烈。 Zn＋2HCl＝ZnCl2＋H2↑
稀硫酸 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
铁 稀盐酸 放出气泡速度很慢，反应较为缓和。溶液由无色变为浅绿色 Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
稀硫酸 Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
铜 稀盐酸 不反应 ——
稀硫酸 ——
[实验结论]
（1）并不是所有的金属都能与酸反应，而且反应的剧烈程度也不相同。
（2）金属活动性：Zn＞Fe＞Cu。
2、金属活动性顺序
对金属活动性顺序的理解：
（1）在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。
（2）在金属活动性顺序里，排在氢前面的金属能与酸反应放出氢气，而排在氢后面的金属不能与酸反应放出氢气。
3、置换反应：由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的反应叫置换反应。
三、金属与盐溶液的反应
【实验探究4-4】金属与盐溶液的反应
[实验步骤]将锌片、铁丝、铜片三种金属分别放入硫酸铜、硝酸银、氯化钠溶液中。观察并记录实验现象。
[实验现象]
CuSO4溶液 AgNO3溶液 NaCl溶液
Zn 锌片表面覆盖一层红色的物质，溶液由蓝色变成无色 锌片表面覆盖一层银白色的物质 无变化
Fe 铁丝表面覆盖一层红色的物质，溶液由蓝色变成浅绿色 铁丝表面覆盖一层银白色的物质，溶液变为浅绿色 无变化
Cu 无变化 铜丝表面覆盖一层银白色的物质，溶液由无色变为蓝色 无变化
[化学反应方程式]
Zn ＋CuSO4＝Cu＋ZnSO4
Fe ＋CuSO4＝Cu＋FeSO4
Zn+2AgNO3 = 2Ag+Zn(NO3)2
Fe+2AgNO3 = 2Ag+Fe(NO3)2
Cu+2AgNO3==Cu(NO3)2+2Ag
1、金属与盐溶液的反应规律
（1）在金属活动性顺序中，前面的金属可以把后面的金属从它的盐溶液中置换出来。
（2）金属和盐发生置换反应，生成新金属和新盐：
金属 + 盐 → 新金属 + 新盐
注意：的是盐必须是可溶性盐，不溶性盐不与金属反应；K、Ca、Na的活动性太强，与盐反应比较复杂，不能置换盐中的金属。
2、金属活动性顺序的应用
（1）金属与酸的反应：要注意三点：
①金属必须位于金属活动性顺序中氢的前面；
②酸一般指稀盐酸HCl或稀硫酸H2SO4，因浓硫酸和硝酸有强氧化性，与金属发生的不是置换反应，也不生成氢气。
③铁与酸反应一般生成＋２价的亚铁盐，金属和酸反应金属越活泼反应越剧烈，酸的浓度越大反应越剧烈。
（2）金属与盐的反应：要注意四点：
①钾、钙、和钠太活泼，应除外。
②反应物中的盐要能溶于水。
③金属活动性顺序中排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来。
④铁和盐反应生成＋２价的铁盐。
达标检测
1.铝抗腐蚀能力强的原因是( )
A.硬度、密度都较小
B.化学性质不活泼
C.常温下不与氧气反应
D.表面易形成致密的氧化膜
2.下列盐可由金属和盐酸反应直接制得的是（　　）
A．CuCl2 B．AlCl3 C．FeCl3 D．AgCl
3.下列反应属于置换反应的是（）
A. B.
C. D.
4.金属与盐酸反应的示意图如图所示，下列说法正确的是( )
A.实验室可用铜和稀盐酸制氢气
B.四种金属中活动性最强的是镁
C.铁可以把稀盐酸中的氢气置换出来
D.铁与稀盐酸反应的化学方程式为
5.在X、Y、Z三种金属，如果把X和Y分别放入稀硫酸中，X溶解并产生气泡，Y不反应；如果把Y和Z分别放入硝酸银溶液中，在Y表面有固体物质析出，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的顺序为。（ ）
A. X、Y、Z B.Z、Y、X C.Y、X、Z D.X、Z、Y
6.对Ag、Fe、Cu三种金属的活动性顺序进行探究，下列所选试剂可行的是（　　）
A.Fe、Ag、溶液 B.Cu、Ag、溶液
C.Fe、Cu、溶液 D.Fe、Cu、Ag稀盐酸
7.向盛有氯化亚铁和氯化铜混合溶液的烧杯中加入一定量的锌粉，充分反应后，得到固体M和溶液N.下列叙述错误的是( )
A.锌有剩余时，M中一定有Fe、Cu和Zn
B.锌有剩余时，N中一定没有FeCl2和CuCl2
C.锌无剩余时，M中一定有Cu、可能有Fe
D.锌无剩余时，N中一定有ZnCl2和FeCl2
8.现有等质量甲、乙、丙三种金 属，分别放入三份溶质质量分 数相词的足量稀硫酸中，产生 氢气的质量与反应时间的关系 如图所示（已知甲、乙、丙在生 成物中化合价均为+2价）。则 下列说法中错误的是( )
A.金属活动性：乙>甲>丙
B.生成氢气的质量：甲 >乙>丙
C.相对原子质量：乙>丙>甲
D.消耗硫酸的质量：甲>乙>丙
参考答案
知识回顾
实验 实验现象 反应的化学方程式
镁条在空气中燃烧 发出耀眼的白光，放热，生成白色固体 2Mg+O22MgO
铁丝在氧气中燃烧 剧烈燃烧火星四射，放出大量的热，生成黑色固体 3Fe+2O2Fe3O4
在空气中加热铜丝 铜在常温下不与氧气反应，但在加热时铜表面变黑 2Cu+O22CuO
达标检测
1.答案：D
解析：A. 耐腐蚀性是化学性质，与硬度、密度都较小无关，选项错误；
B. 铝在一定条件下能与多种物质反应，是化学性质较活泼的金属，选项错误；
C. 铝常温下能与氧气反应生成致密的氧化铝保护膜，阻止铝的进一步锈蚀，选项错误；
D. 铝常温下能与氧气反应生成致密的氧化铝保护膜，阻止铝的进一步锈蚀，所以常温下铝制品耐用，选项正确。
故选D。
2.答案：B
3.答案：C
4.答案：B
解析：因为金属活动性顺序中铜位于氢后面，所以铜和稀盐酸不反应，不能生成氢气，A错误；根据图示，镁与盐酸反应速率最快，在四种金属中活动性最强，B正确；铁置换酸中的氢元素，而不是氢气，C错误；铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，D错误。
5.答案：A
解析：X与稀硫酸能反应，Y不能，则X>（H）>Y.Y能置换出硝酸银中的银，Z不能，则Y>Ag>Z。综上，X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是：X>Y>Z。
6.答案：A
解析：A、Fe能与发生置换反应，证明Fe比Cu活泼，Ag不能与发生反应，证明Cu比Ag活泼，由此可探究三种金属的活动性顺序，故正确；
B、Cu、Ag、溶液，这三种物质两两之间都不能发生反应，不可探究三种金属的活动性顺序故错误；
C、Fe、Cu均可以与发生反应，但Fe、Cu之间不能反应，不可探究三种金属的活动性顺序，故错误；
D、Fe、Cu、Ag三种金属中只有Fe能与稀盐酸反应，仅可证明Fe比Cu和Ag活泼，不可探究三种金属的活动性顺序，故错误。
故选A。
7.答案：D
解析：
在金属活动性顺序中，排在前面的金属可以将排在后面的金属从其盐溶液中置换出来，三种金属的活动性顺序为：锌>铁>铜，所以向盛有氯化亚铁和氯化铜混合溶液的烧杯中加入一定量的锌粉，锌会先与氯化铜反应，再与氯化亚铁反应，所以
A、锌有剩余时，M中一定有Fe、Cu和Zn，故A正确；
B、锌有剩余时，锌和氯化铜、氯化亚铁完全反应，所以N中一定没有FeCl2和CuCl2，故B正确；
C、锌无剩余时，锌先与氯化铜反应，可能与氯化亚铁反应，所以M中一定有Cu、可能有Fe，故C正确；
D、锌无剩余时，N中一定有ZnCl2，可能FeCl2、CuCl2，故D错误.
故选：D.
8.答案：C
解析：由产生氢气质量与反应时间的关系图可知，反应物的 斜率线越陡金属的活动性越强，与酸反应的速率越快，则金属活动性顺序为乙>甲>丙；由关系图分析可知完全反应生成氢气的质量 甲>乙>丙；由于化合价相同，产生的氢气质量与金属的相对原子质 量成反比，产生氢气质量越多，说明该金属的相对原子质量越小，则相对原子质量丙>乙>甲；由质量守恒定律可知，生成氢气的质量 来自硫酸中氢元素的质量，生成氢气的质量越多，消耗稀硫酸的质 量越多，故消耗硫酸的质量：甲>乙>丙。

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