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金属的物理性质和某些化学性质
【实验突破】
一、金属的物理性质
1．观察镁、铝、铁、铜的颜色和光泽。
镁：__银白色，有金属光泽__　　铝：__银白色，有金属光泽__
铁：__银白色，有金属光泽__　　铜：__紫红色，有金属光泽__
2．金属的硬度
将铜片和黄铜片相互刻画，如图1所示。铜片上留下划痕，黄铜片上没有痕迹，说明合金的硬度比成分金属的__大__。
图1
　　　　图2
　　　　图3
3．金属的导电性
将镁条连接在电路中，如图2所示。小灯泡发光，说明镁条能__导电__。
二、金属的化学性质
1．金属与氧气反应
用坩埚钳夹取一块铜片，放在酒精灯火焰上加热，如图3所示。
铜片表面__变黑__，反应的化学方程式是__2Cu＋O22CuO__。
2．金属与酸反应
实验方案
实验现象
反应方程式
镁＋稀盐酸
__产生大量气泡__
__Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑__
铝＋稀盐酸
__产生大量气泡__
__2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑__
锌＋稀盐酸
__产生大量气泡__
__Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑__
铁＋稀盐酸
__产生大量气泡，溶液变成浅绿色__
__Fe＋2HCl__===FeCl2＋H2↑__
铜＋稀盐酸
无
不反应
　　3.比较两种金属的活动性强弱
实验原理
根据金属与酸、金属盐溶液能否发生反应或反应的剧烈程度来判断金属的活动性强弱
实验方案
将一种金属M插入另一种金属N的盐溶液中
将两种金属分别插入等体积、等浓度的稀盐酸(或稀硫酸)中
举例
操作
将铁丝插入CuSO4溶液中
将铁丝、铜丝分别插入等体积、等浓度的稀盐酸中
现象
铁丝表面有紫红色固体生成，溶液由蓝色变为浅绿色
铁丝表面有气泡产生，铜丝表面无明显现象
结论
金属活动性：__铁>铜__
　　4.比较三种金属的活动性强弱
实验思路
两金夹一盐
两盐夹一金
实验方案
将活动性最强和最弱的两种金属单质分别插入等量的排在中间金属的盐溶液中
将活动性排在中间的金属单质分别放入其他两种金属的盐溶液中
举例
操作
将铁丝、银丝分别插入CuSO4溶液中
将铜丝分别插入FeSO4溶液和AgNO3溶液中
现象
铁丝表面附着一层紫红色物质，溶液由蓝色变为浅绿色，银丝表面无明显现象
在FeSO4溶液中，无明显现象；在AgNO3溶液中，铜丝表面有银白色固体生成，溶液由无色变为蓝色
结论
金属活动性：__铁>铜>银__
特别提醒
①实验前必须打磨除去金属表面的氧化膜或污物。②做金属与酸反应的实验时，一般用稀盐酸或稀硫酸，而不用硝酸或浓硫酸，且所用酸的种类、浓度和体积要相同。③金属与金属盐溶液的反应，盐必须可溶于水。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。
【例题分析】
例　
某兴趣小组利用废旧电话线中的金属铜丝进行了一系列实验。
　　
(1)如图1所示，将铜丝分别放入盛有氯化锌溶液、稀硫酸、硝酸银溶液的试管中，观察到的现象是________，发生反应的化学方程式为_______________________________________。
(2)用细线吊着的长玻璃棒的两端分别绕有40
cm长的铜丝(如图2所示)，使玻璃棒保持平衡，用酒精灯加热玻璃棒左端2分钟后冷却，可以观察到的现象是________，产生该现象的原因是________。
(3)为了研究金属铜生锈的条件，实验中将四段相同长度的铜丝分别按如图所示放置一个月，观察并记录现象如下：
实验装置
实验现象
D
铜丝不生锈
E
铜丝不生锈
F
铜丝不生锈
G
铜丝生锈
　　该实验设计体现的思想方法是________(选填“控制变量”“定量分析”或“节能环保”)，结论：铜生锈是铜与
________作用的结果。
【解析】(1)铜的金属活动性比锌差，故与氯化锌溶液不发生置换反应；铜与稀硫酸在常温下不发生反应；铜的金属活动性比银强，所以铜能与硝酸银溶液发生置换反应。(2)左端的铜丝在加热的条件下与空气中的氧气发生了氧化反应生成氧化铜(黑色)；氧化铜的质量大于参与反应的铜的质量，因此玻璃棒会向左侧倾斜。(3)D中铜丝在干燥的空气中不生锈；E中空气通入到氢氧化钠溶液后，空气中的二氧化碳被吸收，即铜丝在潮湿的没有二氧化碳的环境中不生锈；F中铜丝在潮湿的、只有二氧化碳而没有氧气的条件下也不生锈；G中铜丝在潮湿的、有氧气、有二氧化碳的条件下生锈。由此看出该实验设计体现的思想方法是控制变量，本实验得出的结论为铜生锈是铜与二氧化碳、水、氧气共同作用的结果。
【针对训练】
1．(2020·南昌模拟)如图为探究金属化学性质的两组实验。
　　
　
实验Ⅰ　　　　　　　　实验Ⅱ
(1)实验Ⅰ中探究影响金属与酸反应的速率的因素，小李同学认为该实验设计不够合理，理由是
__酸的种类不同(或金属的种类不同)__。
(2)写出实验Ⅱ中E试管内反应的化学方程式：__Fe＋2AgNO3===Fe(NO3)2＋2Ag__。
(3)实验Ⅱ中金属丝在插入试管前一般要打磨，目的是
__除去金属表面的氧化物或污物__
；请将C中的现象补充完整：
__铜丝表面有银白色物质析出__
，溶液
__由无色变为蓝色__。
(4)实验Ⅱ中要证明Cu、Fe、Ag的金属活动性顺序，小铭认为
____E__(填字母序号)是多余的。若实验室只有铜片，小明将铜片分别放入两种化合物溶液中，他通过实验验证了这三种金属的活动性顺序，所用的两种化合物溶液可能是__FeSO4溶液和AgNO3溶液__。
2．某化学兴趣小组同学要探究Mg、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，设计了如图所示的实验方案。
(1)试管乙中观察到的现象是：铁片表面有紫红色物质析出，溶液由蓝色变成
__浅绿__
色；试管乙中发生反应的化学方程式为
__Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4__。
(2)同学们经讨论后认为该方案可以优化，
__丙__(选填“甲”“乙”或“丙”)试管的实验是多余的；实验得出三种金属的活动性由强到弱的顺序为
__Mg＞Fe＞Cu__。
方法技巧
探究金属活动性顺序的常用方法
(1)方法一：利用金属与盐酸或稀硫酸能否反应放出氢气及反应剧烈程度进行探究。能反应的金属活动性强，不反应的活动性弱；如果都能反应，则反应剧烈的活动性强。
(2)方法二：利用金属与金属的盐溶液反应置换出金属进行探究。判断三种金属的活动性顺序后，一般采用“取中”原则，可简记为“两金夹一液”或“两液夹一金”。
①“两金夹一液”：将要验证的三种金属按活动性顺序排列，分别将两边金属的单质放入中间金属的可溶性盐溶液中，观察现象。
②“两液夹一金”：将要验证的三种金属按活动性顺序排列，选择活动性居于中间的金属单质，将其放入两边金属的可溶性盐溶液中，观察现象。
【课堂评价】
1．等质量的锌与过量盐酸在不同的实验条件下进行反应，实验数据如表。收集相同条件下相同体积的氢气，所需时间最短的一组是(　D　)
组　别
A
B
C
D
盐酸浓度/%
2.5
2.5
4.0
4.0
温度/℃
25
25
40
40
锌的状态
块状
粉末
块状
粉末
2.《清波杂志》卷十二：“信州铅山胆水自山下注，势若瀑布，用以浸铜……古传一人至水滨，遗钥匙，翌日得之，已成铜矣。”这里的胆水指的是(　C　)
A.FeSO4溶液
B．ZnSO4溶液
C．CuSO4溶液
D．MgSO4溶液
3．纳米铁粉在空气中能自燃并生成一种红色固体。对比铁丝在空气中不能燃烧，而在氧气中能剧烈燃烧的事实，某同学得出的下列结论不正确的是(　A　)
A．纳米铁粉在空气中自燃的产物是四氧化三铁
B．相同的反应物在不同条件下生成物可能不同
C．有些物质在空气中不能燃烧，但可以在氧气中燃烧
D．反应物间的接触面积大小是反应能否发生的因素之一
4．“愚人金”实为铜锌合金，外观与黄金极为相似，常被不法商贩冒充黄金牟取暴利。下列关于鉴别“愚人金”与黄金的实验方案中，合理的是(　D　)
①看颜色
②比较硬度，硬度大的是“愚人金”
③取样灼烧，表面变色的是“愚人金”
④取样浸没在稀硫酸中，表面有气泡产生的是“愚人金”
A．①②③
B．①③④
C．①②④
D．③④
5．某同学利用CuCl2溶液、AlCl3溶液、Al、Cu和稀盐酸等药品探究Al和Cu的金属活动性强弱。下列说法正确的是(　A　)
A．选用其中两种合适的药品即可达到实验目的
B．CuCl2溶液是不可或缺的试剂
C．利用这些药品最多只能设计出一种实验方案
D．AlCl3溶液中加入Cu不能用来探究两种金属的活动性强弱
6．将盛有等质量、等溶质质量分数的稀硫酸的两只烧杯，分别放在托盘天平左右两盘上，调节至平衡，再向两只烧杯中分别放入质量相等的铁和锌，待反应停止后，下列说法不合理的是(　A　)
A．放铁的一边产生的氢气一定比放锌的一边产生的氢气多
B．若天平仍保持平衡，烧杯中的铁一定有剩余
C．反应后两只烧杯中溶液的质量都比反应前的溶液质量更重了
D．若天平失去平衡，指针一定偏向放锌的一边
7.
某溶液中含有Cu(NO3)2和AgNO3，现向其中逐渐加入铁粉进行反应，下列有关反应过程说法正确的是(　B　)
A．当溶液中溶质为三种时，金属单质的种类可能为三种
B．当溶液中溶质为两种时，金属单质的种类可能为两种
C．当溶液中溶质为一种时，金属单质的种类可能为一种
D．当溶液中溶质为一种时，金属单质的种类一定为两种
8.
将一定质量的氧化铜粉末完全溶解在足量的稀硫酸中，再将a
g铁粉置于所得溶液中，铁粉全部溶解，反应后过滤，并对滤渣洗涤和干燥，测得滤渣质量也为a
g。根据上述信息，下列判断不正确的是(　C　)
A．加入铁粉后可观察到有气泡产生
B．a
g滤渣为反应生成的铜的质量
C．加入铁粉前后溶液质量保持不变
D．滤液中肯定含有硫酸亚铁，质量为
g
9.
将铁粉加到一定量的硝酸银和硝酸铜混合溶液中，充分反应后，下列有关图示错误的是(　D　)
　　　
　　　A　　　　　　　　　B
　　
　　　C　　　　　　　　　D
10．(2020·九江模拟)现有X、Y、Z三种金属，已知：①X＋YSO4===XSO4＋Y　②Y＋2ZNO3===Y(NO3)2＋2Z　③Y＋H2SO4不反应，则下列符合要求的X、Y、Z分别是(　A　)
A．Fe、Cu、Ag
B．Mg、Fe、Ag
C．Mg、Zn、Ag
D．__Mg、Cu、Ag(或Zn、Cu、Ag)__
11．(2020·江西模拟)如下是金属在溶液中的活动性顺序的部分内容，…Al
①Fe
Sn
Pb(H)②Hg…，则下列说法正确的是(　B　)
A．金属①、②都能与氯化银发生置换反应
B．金属①的活动性比金属②的活动性强
C．金属②能与稀盐酸反应生成氢气
D．①为__Zn__
12．某化学兴趣小组在学习金属的化学性质时，设计了以下实验，请你一起探究。
实验Ⅰ
实验Ⅱ
(1)实验Ⅰ中，实验前要用砂纸打磨金属片的目的是__去除表面的氧化膜或污物__；实验Ⅰ中以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断铝、铁的活动性强弱，甲同学认为不够合理，其原因是__选取的酸的浓度不同(或酸的种类不同)__。
(2)上述实验涉及多个化学反应，写出其中一个反应的化学方程式：__Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑__。
(3)实验Ⅱ中要验证铁、铜和铝的活动性顺序，至少要做的实验是__CD__(填字母序号)。
(4)乙同学只用一支试管，只取一次盐酸也能证明三种金属的活动性顺序，他在盐酸中插入金属的顺序是__Fe、Cu、Al__(填化学式)。
(5)在FeSO4和CuSO4的混合溶液中，加入一定量的铝粉充分反应，过滤后得到滤渣。向滤渣中滴加稀盐酸，无气泡产生。则滤液中一定含有的金属阳离子是__Al3＋、Fe2＋__(填离子符号)。
13.
将5.6
g含有一种杂质的铁粉与足量的稀盐酸反应，生成0.18
g的氢气，则该铁粉中混入的杂质是__锌__(选填“锌”或“镁”)。把这种铁粉放入硝酸银溶液中，充分反应后过滤。将滤渣洗净，滴入稀硫酸，如果无气泡产生，则滤液中一定含有的溶质是__Zn(NO3)2、Fe(NO3)2__(填化学式)，反应后溶液质量将__减小__。
14.
探究金属性质：实验小组根据图1所示实验方案探究金属化学性质，并将金属化学性质归纳为知识网络图(见图2)。
(1)图1中实验甲反应现象是：剧烈燃烧，火星四射，放热，__生成黑色固体__。
(2)图1实验中没有明显现象的是实验__乙__(填编号)，比较得出三种金属活动性顺序，只需要观察实验__丙__和实验__戊__(均填编号)。
(3)依据图1完成金属性质网络，图2中的A属于__盐__(填物质类别)，写出图1实验戊中发生反应的化学方程式：__2Al＋3FeSO4===Al2(SO4)3＋3Fe__。
15.
铁是最常见的金属之一，同学们围绕铁的相关性质进行了如下实验：
Ⅰ.探究铁制品锈蚀的条件，进行如下实验：
步骤1：利用图1甲所示装置，将干燥的O2从导管a通入U形管(装置气密性良好，脱脂棉起支撑作用，药品如图所示)；待U形管内充满O2后，在导管b处连接一活塞推至底部的注射器，收集20
mL
O2后在导管a处连接胶皮管并用止水夹夹紧，如图1乙所示。
图1
图2
步骤2：一段时间后，观察U形管内的铁丝，其现象如表所示。
观察对象
现　象
①干燥的普通铁丝
没有明显变化
②潮湿的普通铁丝
较多红褐色锈斑
③潮湿的纯铁丝
没有明显变化
(1)步骤1中，检查U形管内是否已充满O2的方法是__将带火星的木条放在b导管口，若木条复燃，则证明U形管内已充满O2__。
(2)铁制品锈蚀的条件之一是需要O2，在此实验中能支持此条件的证据是__一段时间后，观察到注射器活塞向左移动__。
(3)通过对比实验现象，此实验还可得出影响铁制品锈蚀的因素是__水分和金属组成__。
Ⅱ.在实验室中利用CO气体模拟炼铁的原理，如图2所示。
(1)为避免装置A中玻璃管在加热时可能发生爆炸，加热前应__先通入一氧化碳排尽玻璃管内的空气__。
(2)装置A玻璃管中发生反应的化学方程式是__3CO＋Fe2O3______2Fe＋3CO2__。
(3)装置B除了吸收CO2气体外，还有__可收集CO，防止CO逸出而污染空气__的作用。
Ⅲ.“探究金属的性质”实验。将锌粉和铁粉的混合物加入到盛有一定量硝酸银溶液的烧杯中，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液。请你填空：
(1)若将所得滤渣放入稀盐酸中，有气泡产生，则：
①滤液里一定含有__Zn(NO3)2__(填化学式，下同)；
②滤渣中一定含有__Ag、Fe__，可能含有__Zn__。
(2)若反应后所得滤液呈无色，则滤渣中一定含有__Ag、Fe__(填化学式)。
(3)反应后所得滤液的溶质质量分数__小于__(选填“大于”“小于”或“等于”)原硝酸银溶液的溶质质量分数。

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