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一、金属与氧气反应
（一）有些金属常温下就能与氧气反应
(1)在常温下，金属铝的表面易生成一层致密的氧化铝保护膜，它能阻止金属铝继续被空气氧化，因此铝具有很好的抗腐蚀性能。反应的化学方程式为4A1+3O2 = 2Al2O3
(2)在常温下，铁在潮湿的空气中会被氧化而生锈(铁锈的主要成分是Fe2O3)。
（二）有些金属能在空气中燃烧
2Mg+O2点燃2MgO
现象是剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体(氧化镁)，放出热量。
（三）有些金属在空气中不燃烧，但能在氧气(纯氧)中燃烧
3Fe+2O2点燃Fe3O4
现象是剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体(四氧化三铁)，放出热量。
（四）有些金属虽不能燃烧，但在加热的条件下能与氧气反应生成氧化物
2Cu+O2 △ 2CuO
现象是铜丝表面由紫红色变成黑色。
（五）金等金属即使在高温下也不与氧气反应
二、金属与酸的反应
(1)镁、锌等金属能与稀盐酸或稀硫酸发生反应，生成相应的盐和氢气。金属表面会有气泡出现，反应的化学方程式为
Mg+2HCl = MgCl2+H2↑ Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑
Mg+H2SO4 = MgSO4+H2↑ Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑
将燃着的木条接近有气泡产生的试管，松开拇指发现气体燃烧，此气体即为氢气。
（2）铜、银等金属不与稀盐酸或稀硫酸反应，放入两种酸中无明显现象。
（3）金属活动性顺序
在金属活动顺序表中，K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au
位于氢前面的金属才能和盐酸、稀硫酸反应，放出氢气，但反应的剧烈程度（产生气泡的速率）不同。越左边的金属与酸反应速率越快，铜和以后的金属不能置换出酸中的氢。
（4）置换反应
（1）定义：指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。
三、金属与某些盐溶液的反应
把经除油、除锈处理的洁净的铁丝、铜丝分别放入几种盐溶液中，实验记录如下表：
实验操作 实验现象 化学方程式
铁丝浸入硫酸铜溶液中 铁丝表面覆盖一层红色物质，溶液由蓝色变成浅绿色 Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu
铜丝浸入硫酸亚铁溶液中 无现象
铜丝浸入硝酸银溶液中 铜丝表面覆盖一层银白色物质，溶液由无色变成蓝色 Cu+2AgNO3 = Cu(NO3)2+2Ag
结论：铁、铜、银的金属活动性顺序为铁>铜>银，即活动性较强的金属能把活动性较弱的金属从它的盐的水溶液中置换出来。
(1)在金属的活动性顺序中，金属位置越靠前，活动性就越强。
(2)排在氢前面的金属可以把酸(非氧化性酸)里的氢置换出来，而排在氢后面的金属不能把酸(非氧化性酸)里的氢置换出来。这里的酸通常指盐酸和稀硫酸而不是浓硫酸(或硝酸)，因为金属与浓硫酸(或硝酸)等反应不产生氢气。
(3)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的水溶液中置换出来。
(4)K、Ca、Na三种金属的活动性太强，在与盐溶液反应时，会先与溶液中的水发生反应，生成对应的碱和氢气，碱再与盐发生复分解反应。
例1、小科为验证锌、铜、银三种金属的活动性顺序，设计了下列四种方案，其中合理的是（ ）
A. B. C. D.
例2、用等质量的锌、铁、镁三种金属分别与三份溶质质量分数相同的稀盐酸充分反应。产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示。下列说法中正确的是（ ）
反应后可能没有剩余的金属是锌和铁
B. 反应后不一定有剩余的金属是镁
C. 根据图像分析，金属镁产生氢气最多
D. 曲线X、Y、Z分别表示锌、铁、镁的反应情况
例3、为探究镁、铁、铜三种金属的活动性顺序，小涛设计了如图所示的实验方案。请完成下列问题：
（1）同学们经讨论后认为该方案可以优化，________试管的实验是多余的；
（2）去掉多余的实验，同学们将另两只试管中反应后的物质倒入同一大烧杯中，一段时间后过滤，向滤渣中加入稀硫酸，有气泡产生，则组成滤渣的所有可能是 ________。
1.将一定量的铜锌混合粉末放入盛有硝酸银溶液的烧杯中，不断搅拌，充分反应后过滤。向得到的滤渣和滤液中分别加入足量的稀盐酸，均无现象，则滤渣中(　　)
A．一定有银，可能有铜和锌
B．一定有银，可能有铜，一定没有锌
C．一定有银和铜，可能有锌
D．一定有银和铜，一定没有锌
2.通过实验可以比较铁、铜、银三种金属的活动性强弱。下列装置能够达到实验目的的是（ ）
A. B.
C. D.
3.如图所示的四个图像，分别对应四种过程，其中正确的是 ( )
A．①分别向等质量Mg和Cu中加入足量等质量、等浓度的稀硫酸
B．②分别向等质量且足量的Zn中加入等质量、不同浓度的稀硫酸
C．③分别向等质量且足量的Mg和Zn中加入等质量、等浓度的稀硫酸
D．④分别向等质量的Mg和Zn中加入等质量、等浓度且足量的稀硫酸
4.含铜离子的盐溶液一般呈蓝色，但老师在做氧化铜粉末与新配制的稀盐酸反应实验时，反应后的溶液却是绿色的，这是怎么回事呢 他们对此进行了科学探究：
猜想一：生成物中除铜离子外可能还有其它离子；
猜想二：可能与铜离子浓度偏大有关；
（1）为了验证猜想一，同学们先查阅了常见离子的颜色，知道了亚铁离子的颜色为浅绿色。于是，他们向反应后的溶液中加入金属锌，结果在锌表面只生成红色固体，则证明猜想一是________。
（2）为了验证猜想二，上网进行了查询，发现氯化铜溶液的颜色与溶液的浓度有关，见下表。那么，实验若要得到蓝色的氯化铜溶液，老师可采取的措施是：________。
溶液浓度 溶液很浓 溶液较浓 溶液很稀
溶液颜色 黄色 绿色 蓝色
（3）进一步查阅网上资料可知：氯化铜溶液的颜色变化的真正原因是氯离子的浓度不同产生的。为了验证上述资料是否正确。小宁同学向反应后蓝色的溶液中加入NaCI固体， 溶液出现________，则该资料是正确的。
5.某金属混合物的主要成分是锌、铁和铜,课外兴趣小组将500克稀硫酸溶液不断加到50克金属混合物中得到如下数据：
次数 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次
加入稀硫酸溶液的质量/克 100 100 100 100 100
剩余固体的质量/克 37 24.9 a 3 3
（1）表格中“a”的值为________；
（2）其所用稀硫酸溶液的溶质质量分数为多少？
（3）第2次反应结束后，溶液中含有的溶质有________。
1.某同学为确认所回收易拉罐的主要成分是铝还是铁，剪取金属片打磨后，设计了如图所示的两种不同方法进行检验。这样设计的依据是( ) 。
A.活泼金属易与氧气反应
B.铁与铝有不同的物理性质
C.排在氢前面的金属可以把酸中的氢置换出来
D.活动性较强的金属可把活动性较弱的金属从它的盐溶液中置换出来
2.为比较Zn、Cu、Ag的金属活动性顺序，以及它们置换酸中的氢的能力，某科学兴趣小组设计了下图所示的四个实验，其中不必进行的实验是（ ）
A. B. C. D.
3.现有质量相等的甲、乙、丙三种金属，分别放入三份溶质质量分数相同的足量稀硫酸中，生成氢气的质量与反应时间的关系如图所示(已知甲、乙、丙在生成物中均显+2价)。则下列说法正确的是（ ）
A. 甲、乙、丙依次可能是Mg、Zn、Fe B. 金属活动性：甲>乙>丙
C. 相对原子质量：乙>丙>甲 D. 消耗硫酸的质量：甲>乙>丙
4.能用金属与同一种酸反应制取的化合物是(　　)
A．CuCl2、AlCl3 B．ZnCl2、MgCl2
C．Fe2(SO4)3、FeSO4 D．NaCl、K2SO4
5.为探究镁、铁、铜三种金属的活动性顺序，小涛设计了如图所示的实验方案。请完成下列问题：
（1）同学们经讨论后认为该方案可以优化，________试管的实验是多余的；
（2）去掉多余的实验，同学们将另两只试管中反应后的物质倒入同一大烧杯中，一段时间后过滤，向滤渣中加入稀硫酸，有气泡产生，则组成滤渣的所有可能是 ________。
6.某科学兴趣小组为研究不同金属跟稀硫酸反应的快慢，将甲、乙、丙、丁四种金属片分别与相同体积、相同溶质质量分数的稀硫酸反应，观察30秒内产生的氢气泡的多少，记录在下表中。(“+”越多表示产生的气泡越多)
金属 甲 乙 丙 丁
氢气泡的多少 ++ ++++ +++ +
（1）从实验结果可看出，甲、乙、丙、丁四种金属与稀硫酸反应由快到慢的顺序是________。
（2）要获得令人信服的实验结论，除了稀硫酸的体积和溶质质量分数必须相同外，4种金属的________也必须相同。
7.为探究比较锌和铝的金属活动性强弱，某研究小组进行了如下探究。
（1）.小明设计的实验方案：向表面积相同的铝片和锌粒中分别加入盐酸。写出锌与盐酸反应的化学方程式： 。
（2）.小芳将去膜和未去膜的铝片分别放入盐酸中，发现前者比后者反应快，分析其中的原因是 。
（3）.小芳在（2）实验中，还观察到有“灰黑色沉淀”这一异常现象出现。
【提出问题】铝与盐酸反应出现的灰黑色沉淀的组成是什么？
【查阅文献】铝在颗粒较小时为灰黑色；AlCl3 为无色透明晶体或白色而微带浅黄色的固体，易溶于水和乙醇。
【提出合理假设】假设 a：该灰黑色沉淀可能含有 ； 假设 b：该灰黑色沉淀可能含有 AlCl3；
假设 c：该灰黑色沉淀可能含有难溶于酸的物质。
【设计并完成实验】取灰黑色沉淀分别进行如下实验。
实验编号 实验操作 实验现象
① 加入适量稀盐酸 出现微量气泡，固体全部溶解，得到澄清溶液
② 加入适量蒸馏水 固体部分溶解
③ 加入适量无水乙醇 固体部分溶解
【得出结论】由实验①可判断假设 c （填“成立”或“不成立”），再结合② 和③可得出该灰黑色沉淀的成分是 。
（4）.你认为（1）中小明的实验能否比较锌和铝的金属活动性强弱？ （填“能” 或“不能”），分别从设计方法和操作可行性的角度，具体说明理由 。
答案解析
例1、【答案】 D
【解析】在金属活动性顺序表中，只有排在前面的金属才能将后面的金属从它的盐溶液中置换出来，据此分析判断。
【解答】A.锌和铜都能与硝酸银反应，只能说明它们的活动性比银强，但是不能判断锌和铜活动性的大小，故A错误；
B.银和硫酸锌不反应，则锌的活动性大于银；铜和硝酸银反应，则活动性铜大于银，但是无法比较锌和铜的活动性大小，故B错误；
C.银和铜都不能与硫酸锌反应，不能比较二者的活动性大小，故C错误；
D.锌和硫酸铜反应，则锌的活动性大于铜；铜和硝酸银反应，则铜的活动性大于银，那么三种的金属活动性强弱：锌>铜>银，故D正确。
例2、【答案】 A
【解析】根据三种金属的活动性顺序和质量守恒定律分析。
【解答】根据金属活动性顺序表可知，三种金属的活动性顺序：镁>锌>铁，因此与酸反应的快慢为：镁>锌>铁。根据图片可知，曲线X、Y、Z分别表示镁、锌和铁的反应情况，故D错误；
根据图片可知，金属铁生成的氢气质量最多，故C错误；
根据反应的化学方程式可知，生成2份氢气，需要消耗镁24份、铁56份、锌64份，即消耗金属的质量大小：镁<铁<锌。镁和锌生成氢气的质量相等，即反应的稀盐酸的质量相等，那么二者的质量之比为：24：64，因此如果有一种金属剩余，那么就是金属镁，故B错误；
当酸的质量足够时，质量相等的锌和铁，生成氢气的质量铁大于锌，因此反应后可能没有剩余的金属是铁和锌，故A正确。
例3、【答案】 （1）丙（2）Cu、Fe和Cu、Fe、Mg
【解析】（1）根据金属能否与盐溶液反应验证金属活动性强弱分析；
（2）根据铜不能与硫酸反应，铁和镁能与硫酸反应，滤渣中固体存在的顺序为先强后强分析。
【解答】（1）甲试管可得出镁的活动性大于铁，乙试管可得出铁的活动性大于铜，甲乙试管即可得出镁、铁、铜的活动性顺序，丙可得出镁的活动性大于铜，该实验多余；
（2） 去掉多余的实验，将另两只试管中反应后的物质倒入同一大烧杯中，一段时间后过滤，向滤渣中加入稀硫酸，有气泡产生，说明滤渣中一定有铁和铜，可能有镁，则组成滤渣的所有可能是 Cu、Fe和Cu、Fe、Mg。
故答案为：（1）丙；（2） Cu、Fe和Cu、Fe、Mg 。
1.【答案】B
【解析】由于金属的活动性顺序是锌＞铜＞银，将一定量的铜锌混合粉末放入盛有硝酸银溶液的烧杯中，不断搅拌，锌先与硝酸银反应生成硝酸锌和银，当锌反应完后，铜再与硝酸银反应生成硝酸铜和银。向滤渣和滤液中分别滴加稀盐酸均无明显现象，说明不含锌、不含硝酸银溶液。所以滤渣中一定含有银，可能含有铜，一定没有锌。
2.【答案】 D
【解析】根据金属能否与酸或盐溶液反应，从而证明金属活动性强弱分析。
【解答】A、银和铜都不与稀硫酸反应，只有铁能与稀硫酸反应，只能证明铁的活动性最强，不能证明银和铜的活动性强弱，不符合题意；
B、银和铜都不能与硫酸亚铁溶液反应，只能证明铁的活动性最强，不能证明银和铜的活动性强弱，不符合题意；
C、银和铜都不能与硫酸亚铁溶液反应，只能证明铁的活动性最强，不能证明银和铜的活动性强弱，不符合题意；
D、铁能与硫酸铜反应，银不能与硫酸铜反应，可证明铁的活动性大于铜，铜的活动性大于银，可证明三金属活动性强弱，符合题意；
3.【答案】C
【解析】铜与稀硫酸不反应，不能产生氧气，A错误；等质量、不同浓度的稀硫酸中硫酸质量不相等，与等质量且足量的锌反应时生成氢气质量不相等，20%硫酸产生的氢气多，B错误；足量金属与等量酸反应产生氢气质量相等，镁的金属活动性大于锌，反应速率快，C正确；等质量两种金属与足量酸反应产生氢气质量不相等，镁产生氢气多，镁的金属活动性大于锌，反应速率快，D错误。
4.【答案】 （1）错误的
（2）稀释原盐酸溶液（或减少加入的氧化铜的质量、对实验后的氯化铜溶液加水稀释）
（3）由蓝色变成绿色
【解析】（1）根据锌能与亚铁盐发生反应分析；
（2）根据溶液浓度影响溶液颜色可通过加水稀释来验证分析；
（3）根据氯离子浓度影响溶液颜色可通过增加氯离子来验证分析。
【解答】（1）锌的活动性大于铁，若溶液中有亚铁离子则加入锌后会置换出铁，但现象是锌表面只生成红色固体，说明溶液中没有亚铁离子，猜想一错误；
（2）由资料可知氯化铜溶液的颜色与溶液的浓度有关，则可采取稀释原盐酸溶液观察颜色的变化来证明猜想的正确性；
（3）要证明氯化铜溶液的颜色变化的真正原因是氯离子的浓度不同产生，可向溶液中加入其它含氯离子的物质，通过颜色的转变来实现；
故答案为：（1）错误的；（2）稀释原盐酸溶液（或减少加入的氧化铜的质量、对实验后的氯化铜溶液加水稀释）；（3）由蓝色变成绿色 。
5.【答案】（1）13.7
（2）继续加入100g硫酸，所以在13.7的基础上继续减少11.2g剩余2.5g，结果是剩余3g，说明硫酸过量，铁完全反应。
100g硫酸对应锌的减少量为13g，
设100g硫酸中溶质的质量为x．
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
65 98
13g x
； 解得：x=19.6g；
则硫酸中溶质的质量分数为。
（3）FeSO4、ZnSO4
【解析】（1）在锌、铁和铜三种金属，锌和铁都能和硫酸反应，只有铜不和硫酸反应，所以不断加入硫酸最后剩余的是铜，也就是铜的质量为3g．由于锌铁的活动性是锌比铁活泼，根据金属反应的优先原则，锌先和硫酸反应，等到锌完全后铁才能和硫酸反应，据此分析计算a的值；
（2）根据第1组数据可知，加入100g稀硫酸，固体质量减少13g，即有13g锌完全反应，根据锌和稀硫酸反应的方程式计算出参加反应的硫酸溶质的质量，最后根据计算它的溶质质量分数。
（3）根据前面的分析，确定第2次时参加反应的物质，从而确定溶质种类。
【解答】（1）在锌、铁和铜三种金属，锌和铁都能和硫酸反应，只有铜不和硫酸反应，所以不断加入硫酸最后剩余的是铜，也就是铜的质量为3g．由于锌铁的活动性是锌比铁活泼，根据金属反应的优先原则，锌先和硫酸反应，等到锌完全后铁才能和硫酸反应。
消耗等质量的硫酸，需要锌和铁的质量为65：56，也就是当加入等质量的酸，如果是同种金属，则引起的固体质量变化相等，而现在加入第一次硫酸，引起的质量变化为：50g-37g=13g，而第二次是：37g-24.9g=12.1g，说明第一次加入酸，只有锌参加了反应，第二次是锌和铁参加的反应。
此时如果100g硫酸消耗的铁的质量为 ， 而当加入第三次硫酸的时候只有铁和硫酸反应，所以可知固体在24.9g的基础上减少了11.2g，所以a=24.9g-11.2g=13.7g。
（2）综上所述，继续加入100g硫酸，所以在13.7的基础上继续减少11.2g剩余2.5g，结果是剩余3g，说明硫酸过量，铁完全反应。
100g硫酸对应锌的减少量为13g，
设100g硫酸中溶质的质量为x．
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
65 98
13g x
； 解得：x=19.6g；
则硫酸中溶质的质量分数为。
（3）第2次反应结束后，锌已经完全反应，而铁没有完全反应，那么溶质为硫酸锌和硫酸亚铁，即 FeSO4、ZnSO4 。
1.【答案】 D
【解析】根据金属能否与盐反应是利用活动性较强的金属可把活动性较弱的金属从它的盐溶液中置换出来分析 。
【解答】铝的活动性大于锌和铁，能与氯化锌溶液、氯化亚铁溶液反应，铁的活动性小于锌，不能与氯化锌溶液反应，所以题中设计依据是活动性较强的金属可把活动性较弱的金属从它的盐溶液中置换出来 ；
2.【答案】 B
【解析】根据金属能否与酸或盐发生反应验证金属的活动性强弱分析。
【解答】A实验可证明锌的活动性大于氢，B能证明锌的活动性大于铜，C能证明铜的活动性小于氢，D能证明铜的活动性大于银，所以ACD即可证明三金属的活动性强弱，B不需进行；
3.【答案】 D
【解析】（1）（2）金属越活泼，反应速率越快，反应需要时间越短；
（3）根据甲、乙、丙的化合价模拟写出方程式，从而找到生成氢气质量与相对原子质量的对应关系即可；
（4）反应生成的氢气中的氢元素完全来自于硫酸，据此分析判断。
【解答】A.由图中信息可知，完全反应所需时间：乙＜甲＜丙，金属活动性强弱是：乙＞甲＞丙，甲、乙、丙依次不可能是Mg、Zn、Fe，故A错误；
B.由上述分析可知，金属活动活动性强弱是乙＞甲＞丙，故B错误；
C.甲、乙、丙在生成物中均显+2价，稀硫酸足量，相对原子质量越大，生成的氢气质量越小，因此相对原子质量：丙＞乙＞甲，故C错误；
D.生成的氢气中的氢元素完全来自于硫酸，因此生成氢气质量越大，消耗硫酸质量越大，则消耗硫酸的质量：甲＞乙＞丙，故D正确。
4.【答案】B
【解析】铜的活动性较弱，与酸不反应，A错
铁与酸反应生成亚铁离子，C错
钠与钾活动性很强，能与水反应生成碱再与酸反应
5.【答案】（1）丙 （2）Cu、Fe和Cu、Fe、Mg
【解析】（1）根据金属能否与盐溶液反应验证金属活动性强弱分析；
（2）根据铜不能与硫酸反应，铁和镁能与硫酸反应，滤渣中固体存在的顺序为先强后强分析。
【解答】（1）甲试管可得出镁的活动性大于铁，乙试管可得出铁的活动性大于铜，甲乙试管即可得出镁、铁、铜的活动性顺序，丙可得出镁的活动性大于铜，该实验多余；
（2） 去掉多余的实验，将另两只试管中反应后的物质倒入同一大烧杯中，一段时间后过滤，向滤渣中加入稀硫酸，有气泡产生，说明滤渣中一定有铁和铜，可能有镁，则组成滤渣的所有可能是 Cu、Fe和Cu、Fe、Mg。
6.【答案】（1）乙>丙>甲>丁 （2）表面积
【解析】根据题目中金属与酸反应产生气泡多少决定反应快慢及物质的接触面积影响反应速率分析。
（1）由所给现象可知，金属与酸反应时乙产生气泡最多，其次是丙，其次是甲，丁产生气泡最少，所以四种金属与稀硫酸反应由快到慢的顺序是乙>丙>甲>丁；
（2）对比实验要求变量唯一，该实验除了稀硫酸的体积和溶质质量分数必须相同外，4种金属的表面积也必须相同
7.【答案】 （1）Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
（2）未去膜的铝片表面有氧化铝（氧化膜），氧化铝先与盐酸反应
（3）铝（或铝和氯化铝）；不成立；铝和氯化铝
（4）不能；设计方法角度：未控制金属的纯度、盐酸的浓度等相关变量相同；操作可行性角度：操作中难以做到铝片和锌粒的表面积相同
【解析】根据锌与盐酸反应产生氯化锌和氢气，铝表面有氧化铝膜，及所给资料内容结合实验现象判断物质成分分析。
【解答】（1） 锌与盐酸反应生成氯化锌和氢气，方程式为Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ ；
（2） 未去膜的铝片表面有氧化铝（氧化膜），氧化铝先与盐酸反应，所以小芳将去膜和未去膜的铝片分别放入盐酸中，会发现前者比后者反应快；
（3）由查阅资料可知，铝在颗粒较小时为灰黑色，所以灰黑色沉淀可能含有铝；
加入稀盐酸有微量气泡产生，固体全部溶解，说明假设c不成立，加适量蒸馏水，固体部分溶解，加无水乙醇，固体部分溶解，说明固体成分为铝和氯化铝；
（4）因小明的实验中未控制锌和铝的纯度，盐酸的浓度等，所以不能比较二者金属活动性强弱；
故答案为：（1）Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ ；（2）未去膜的铝片表面有氧化铝（氧化膜），氧化铝先与盐酸反应 ；（3）铝（或铝和氯化铝）；不成立；铝和氯化铝；（4）不能；设计方法角度：未控制金属的纯度、盐酸的浓度等相关变量相同；操作可行性角度：操作中难以做到铝片和锌粒的表面积相同。
2022-2023学年上学期浙教版科学九年级“冲刺重高”讲义（十一）
金属的化学性质（1）

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