資源簡介

1.5 尋找金屬變化的規(guī)律(1)
學習指要
一、知識要點
1．金屬的物理性質(zhì)：金屬一般具有金屬光澤，具有延展性(制造器械)、導電性(制電線等)、導熱性(制炊具)，具有一定的熔點等特點。
2．金屬的化學性質(zhì)
(1)金屬與氧氣等非金屬反應
①金屬的可燃性(如鎂條的燃燒)化學方程式：2Mg+O2 2MgO
現(xiàn)象：燃燒反應劇烈，發(fā)出強烈白光。
②金屬與氧氣反應(如銅、鋁)化學方程式：2Cu+ O2 2CuO
現(xiàn)象：銅絲加熱后表面的紅色會變成黑色。
③金屬鋁的表面易生成一層致密的氧化鋁(A12O3)保護膜，能阻止鋁繼續(xù)被空氣氧化。
(2)金屬與鹽酸(或稀硫酸)反應(如鎂條、鋁條、鋅粒)
化學方程式：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↑
現(xiàn)象：金屬表面都有氣泡出現(xiàn)。
用途：常用于實驗室制氫氣。
3．置換反應：由一種單質(zhì)跟一種化合物反應生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應叫做置換反應。例：Zn+ H2SO=Zn SO4+H2↑單質(zhì)+化合物→新化合物+新單質(zhì)
二、重要提示
1．有些金屬在空氣中能燃燒(如Mg)；有些金屬在純氧中能燃燒(如Fe)；有些金屬不能燃燒(如Cu)。金屬跟酸反應時，有的能發(fā)生反應(如Al)；有的卻不能反應(如Cu)，不同金屬的活動性是不同的。
2．置換反應是初中階段四大基本反應類型之一。學習時與前面所學習的分解反應、化合反應、復分解反應進行比較，更有利于正確建構(gòu)置換反應的概念。
科學廣場
黑金屬和有色金屬
黑色金屬通常是指鐵、錳、鉻及它們的合金(主要指鋼鐵)。錳和鉻主要應用于制合金鋼，而鋼鐵表面常覆蓋著一層黑色的四氧化三鐵，所以把鐵、錳、鉻及它們的合金叫做黑色金屬。這樣分類，主要是從鋼鐵在國民經(jīng)濟中占有極重要的地位出發(fā)的。
有色金屬通常是指除黑色金屬以外的其他金屬。有色金屬可分為四類：(1)重金屬：一般是指密度在4.5克／厘米3以上的金屬，如銅、鋅、鉛、鎳等；(2)輕金屬：一般是指密度在4.5克／厘米3以下的金屬，如鈉、鈣、鎂、鋁等；(3)貴金屬：一般是指在地殼中含量較少，不易開采，價格較貴的金屬，如金、銀、鉑、銥等；(4)稀有金屬：通常是指在自然界中含量較少或分布稀少的金屬，如鍺、鈹、鑭、鈾等。
解題指導
【例l】用鐵鍋燒菜是利用了鐵的 性；鐵可以拉絲、壓成鐵片是利用了鐵的 性；油罐車內(nèi)的石油由于振蕩可產(chǎn)生靜電，容易引起火災，所以油罐車尾部?？梢娨粭l拖地的鐵鏈，這是利用了鐵的 性。
【解析】鐵鍋燒菜主要利用鐵的導熱性；把鐵拉成絲或壓成片，鐵的形狀發(fā)生了改變，主要利用其延展的性質(zhì)；油罐車尾部安裝一條拖地鐵鏈，目的是把電引向大地，利用鐵的導電性。由此可知，金屬的性質(zhì)決定了其用途。
【答案】導熱 延展 導電
【例2】四支試管中分別盛有相同質(zhì)量分數(shù)的稀鹽酸，將A、B、C和鋅四種金屬分別同時放入其中，小明將觀察到的現(xiàn)象形象地繪制成一幅卡通畫(如圖l—6)，每個卡通入物表示一種金屬，周圍的小黑點表示反應中生成的氣體。
(1)A、B、C三種金屬的活潑性由強到弱的順序可能是 。
(2)B是常見的金屬，請寫出該金屬和鹽酸反應的化學方程式 。
【解析】圖中四個卡通入物的面部表情和它們周圍小黑點的多少，形象地表示出了四種金屬在酸中的表現(xiàn)：A遇酸迅速產(chǎn)生大量氣泡，立即堅持不?。籅遇酸雖也有氣泡產(chǎn)生，但量很少，還能堅持；C遇酸不起變化。化學活動性A>B>C。由圖示可知金屬活潑性B【答案】(1)A>B>C (2)Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
同步訓練 A組
1．金屬材料在人類活動中已得到越來越廣泛的應用。下列性質(zhì)屬于金屬共性的是 ( )
A．硬度很大，熔點很高
B．有良好的導電性、傳熱性
C．是銀白色的固體
D．易與酸反應產(chǎn)生氫氣
2．選擇鑄造硬幣的金屬材料不需要考慮的因素是 ( )
A．硬度 B．價格
C．耐腐蝕性 D．導電性
3．鈦和鈦的合金被認為是21世紀的重要材料，它們具有很多優(yōu)良的性能，如熔點高、密度小、可塑性好、易于加工等，鈦合金與人體有很好的“相容性”。根據(jù)它們的主要性能，下列用途不切合實際的是 ( )
A．用于做保險絲
B．用于制造航天飛機
C．用于制造人造骨
D．用于制造船舶
4．某新型“防盜玻璃”為多層結(jié)構(gòu)，每層中間嵌有極細的金屬絲，當玻璃被擊碎時，與金屬絲相連的警報系統(tǒng)就會立刻報警?！辣I玻璃”能報警，這利用了金屬的 ( )
A．延展性 B．導電性
C．彈性 D．導熱性
5．氫氣作為一種很有發(fā)展前景的綠色能源，得到了日益廣泛的重視和應用，但氫能的使用還存在一個亟待解決的難題，即氫的儲存。科學家經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，將氫氣在超高壓條件下轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘贇?，可以很好地解決氫的儲存問題。你認為金屬氫最不可能具有的性質(zhì)是 ( )
A．導電性
B．密度小于一般的金屬
C．在一定條件下可以燃燒
D．能與稀硫酸反應
6．將燃著的鎂伸入盛有二氧化碳的集氣瓶中，鎂帶劇烈燃燒，反應的化學方程式為2Mg+O2 2MgO+C，下列敘述錯誤的是 ( )
A．該反應屬于復分解反應
B．該反應屬于置換反應
C．該反應說明二氧化碳具有助燃性
D．鎂著火時不能用二氧化碳滅火劑撲滅
7．把相同體積、相同質(zhì)量分數(shù)的稀鹽酸，分別滴到等質(zhì)量、顆粒大小相同的X、Y、Z三種較活潑金屬中，生成H：的質(zhì)量與反應時間的關系如圖所示。這三種金屬的活動性順序為 ；若X、Y、Z都是+2價金屬，則相對原子質(zhì)量由大到小的順序為 。
8．小思同學實驗操作考試的題目是“探究金屬的化學性質(zhì)”，內(nèi)容包括：銅在空氣中灼燒、鋅與稀硫酸反應、鋁絲與硫酸銅溶液反應。如圖所示是他實驗操作考試中的部分情景。請回答：
(1)圖中有一處錯誤的操作，該操作是 (填序號)。21世紀教育網(wǎng)
(2)操作A的現(xiàn)象是 。21世紀教育網(wǎng)
(3)他將鋁絲插入到硫酸銅溶液中，未出現(xiàn)任何現(xiàn)象，其原因是 。
同步訓練 B組
9．一般情況下，金屬越活潑，與酸反應的速度越快。為了探究金屬Mg、Zn、Fe與酸反應速度的快慢，某科學興趣小組設計了如圖所示的實驗。
(第9題)
實驗步驟如下：
①取A、B、C三支試管，分別加入2毫升濃度相同的鹽酸溶液；
②分別在試管中加入足量的、大小相等的Mg、Zn、Fe，立即把三個相同的氣球分別套在各試管口上。
實驗預測與分析：
(1)寫出鐵與鹽酸反應的化學方程式： ；
(2)氣球膨脹速度最快的是 (填編號)；
(3)該實驗表明，實驗室一般用鋅粒而不選用鎂、鐵制取氫氣的主要原因是：
。
10．某科學興趣小組為了測定鎂銅合金中鎂的質(zhì)量分數(shù)，取出3克合金樣品，將60克稀硫酸分6次加入樣品中，充分反應后過濾、洗滌、干燥、稱重，得到的實驗數(shù)據(jù)如下：
稀硫酸用量
剩余固體質(zhì)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)測定過程中發(fā)生反應的化學方程式為 。
(2)從以上數(shù)據(jù)可知，最后剩余的0.6克固體的成分是 ；這六次實驗中，第 次加入稀硫酸反應后樣品中的鎂已經(jīng)完全反應；表格中m= 。
(3)計算合金樣品中鎂的質(zhì)量分數(shù)。21世紀教育網(wǎng)
(4)計算所用稀硫酸中H2SO2的質(zhì)量分數(shù)。
1.5 尋找金屬變化的規(guī)律(2)
學習指要
一、知識要點
1．金屬與鹽的反應
(1)鐵與硫酸銅反應
化學方程式：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
現(xiàn)象：有紅色物質(zhì)附著在鐵絲表面，溶液變淺綠色。
用途：古代濕法煉銅原理。
(2)銅與硝酸銀反應
化學方程式：Cu+2AgNO3=Cu(NO3) 2+2Ag
現(xiàn)象：有銀白色物質(zhì)附著在銅絲的表面，溶液變藍色。
2．金屬活動性順序
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
金屬活動性由強逐漸減弱
應用：一種活動性較強的金屬能把另一種活動性較弱的金屬從它的鹽溶液中置換出來，一般情況下，排在氫前面的金屬可以把酸里的氫置換出來。
化學反應中的電子轉(zhuǎn)移：金屬鋅置換硫酸銅溶液中的銅離子為金屬銅(單質(zhì))的反應中，金屬鋅失去電子(電子用e一 表示)變成鋅離子進入溶液，而銅離子得到電子變成金屬銅，上述反應的過程實際上是電子轉(zhuǎn)移的過程?？杀硎緸椋?br/> 2e一

Zn+ CuSO4 =Cu+ZnSO4
越排在前面的金屬，失電子能力越強，其陽離子得電子能力越弱。
注：金屬易失去電子，失去的電子就會轉(zhuǎn)移到更容易得電子的陽離子上去，這也是對金屬活動性順序表的微觀解釋。
二、重要提示
1．鐵與酸或鹽溶液發(fā)生置換反應時，生成+2價的亞鐵鹽。
2．金屬與鹽溶液的反應規(guī)律
(1)不同的金屬與鹽溶液反應時，活動性強的金屬先與鹽反應。
(2)同一金屬與溶液中不同的鹽反應時，該金屬先與活動性較弱金屬的鹽溶液反應。
(3)K、Ca、Na三種金屬活動性太強，在與鹽溶液反應時，先與水反應，生成的堿再與鹽反應，因此置換反應一般不用K、Ca、Na。如把金屬Na放入CuSO4溶液中時發(fā)生如下反應：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 2NaOH+CuSO4 =Na2SO4+Cu(OH) 2↓
科學廣場
金、銀真的不生銹嗎
自古以來，人們就喜歡用金、銀制作各種首飾、器皿，因為它們光彩奪目，不會生銹。在大自然中沉睡了許多萬年形成的金礦中就有純金，銀礦中也有很多是純銀，它們至今依舊光亮如新。這說明它們的化學性質(zhì)太不活潑了，幾乎不與其他任何元素化合，非?！肮陋殹?。在空氣中，即使加熱到1000℃以上，它們也不肯與氧化合。但是鐵、鋁不一樣，它們在常溫下非常容易與氧化合，形成鐵銹或鋁銹。
然而，金、銀并不是真的不會“生銹”。金遇到王水會被銹蝕。王水是強酸，由一份硝酸與三份鹽酸混合而成。金既不與硝酸發(fā)生化學反應，也不與鹽酸發(fā)生化學反應，但王水可溶解它。這是因為王水中不僅含有硝酸、氯氣、氯化亞硝酰，同時還有高濃度的氯離子，它與金屬離子結(jié)合形成穩(wěn)定的絡離子，從而降低了溶液中金屬離子的濃度，有利于金屬的溶解。
銀比金要活潑一些，不僅王水能銹蝕它，硝酸或硫酸也能溶解它，硫黃或硫化物也能使它生銹，這就是銀器長時間不用時表面常常發(fā)黑的原因。
解題指導
【例l】有X、Y、Z三種金屬，如果把X和Y分別放入稀硫酸中，X溶解并產(chǎn)生氫氣，Y不反應，如果把Y和Z分別放入硝酸銀溶液中，過一會兒，在Y表面有銀析出，而Z沒有變化。根據(jù)以上實驗事實，判斷這三種金屬的活動性由強到弱的順序為 ( )
A．Z、Y、X B．X、Y、Z
C．Y、X、Z D．X、Z、Y
【解析】X能把硫酸中的氫置換出來，Y不能，說明金屬X比Y活動性強，且Y排在氫后，排除了A、C兩個選項；Y能置換出硝酸銀中的銀，Z不能，說明Y比Z活動性強。
【答案】B
【例2】向AgNO3、Cu(NO3) 2、Zn(NO3) 2的混合溶液中加入一些鐵粉，反應完全后過濾。下列情況不可能存在的是 ( )
A．濾紙上有Ag、Cu、Fe，濾液中有Zn2+、Fe2+
B．濾紙上有Ag、Cu，濾液中的Zn2+、Fe2+
C．濾紙上有Ag、Cu，濾液中有Cu2+、Zn2+、Fe2+
D．濾紙上有Ag、Cu、Fe，濾液中有Cu2+、Zn2+，F(xiàn)e2+
【解析】本題要求學生在熟悉金屬活動性順序的基礎上，進一步加深理解。題中涉及四種金屬元素，其單質(zhì)的活動性順序為：Zn>Fe>Cu>Ag。由此可知，當鐵粉加入到上述混合溶液中時，AgNO3和Cu(NO3)2都能與鐵發(fā)生置換反應，而Zn(NO3) 2不與鐵反應。選項A在鐵粉有剩余時發(fā)生；選項B是當鐵恰好完全反應時發(fā)生；選項C是鐵粉反應完且不足時，溶液中尚有剩余的Cu2+；選項D則不可能發(fā)生，F(xiàn)e與Cu2+都存在，反應不會停止。
【答案】D
同步訓練 A組
1．為了驗證Fe、Cu、Ag三種金屬的活動性是依次減弱的，某科學興趣小組設計了下列4個實驗，其中不必進行的是 ( )
2．若金屬錳(Mn)在金屬活動性順序中位于鋁和鋅之間，則下列反應不正確的是 ( )
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．只用一種試劑就能一次性判斷金屬鋅、銅、銀的活動性順序。這種試劑是 ( )
A．氯化鎂溶液 B．稀硫酸
C．硫酸銅溶液 D．硝酸銀溶液
4．將一定質(zhì)量的鐵粉放入足量的Cu(NO3) 2和AgNO3的混合溶液中，充分反應后過濾，結(jié)果測得濾渣中只含有一種金屬，則該金屬是 ( )
A．Fe B．Cu C．Ag D．無法確定
5．某種元素化合價在化學反應前后發(fā)生了變化，則該反應為氧化還原反應。據(jù)此可判斷下列化學反應屬于氧化還原反應的是 ( )
A．ZnO+H2SO4 = ZnSO4+H2O
B．Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
C．Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
D．CaCO3 CaO+CO2↑
6．將一根锃亮的鐵絲放人藍色的硫酸銅溶液中，過一會兒，發(fā)現(xiàn)鐵絲表面出現(xiàn)了紅色物質(zhì)。
(1)寫出發(fā)生反應的化學方程式： 。
(2)由此判斷金屬的活動性：Fe (填“>” “<”或“=”)Cu。
(3)在化學反應中，元素化合價升高的反應物是還原劑，元素化合價降低的反應物是氧化劑。試判斷上述反應中，氧化劑是 。
7．金屬鈦因為具有許多神奇的性能而越來越引起人們的關注。某科學興趣小組對Mg、Ti、Ag的金屬活動性順序進行探究。
【提出假設】a．Ti的金屬活動性比Mg強；b．Ti的金屬活動性介于Mg和Ag之間。
【查閱資料】在相同條件下，金屬與酸反應，產(chǎn)生氣泡的速度越快，則該金屬的活動性越強。21世紀教育網(wǎng)
【實驗設計】同溫下，取大小相同的三種金屬薄片，分別投入等體積、等質(zhì)量分數(shù)的足量稀鹽酸中，觀察現(xiàn)象。21世紀教育網(wǎng)
請回答下列問題：21世紀教育網(wǎng)
(1)三種金屬加入鹽酸前都要先用砂紙將表面擦
光亮，其目的是 (填序號)。
①除去表面的氧化膜，利于直接反應
②使反應的金屬溫度相同，易反應
③使金屬表面光亮，易觀察現(xiàn)象
(2)根據(jù)下表中的實驗現(xiàn)象填空：
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Ti
Mg
Ag
實驗現(xiàn)象
產(chǎn)生氣泡速度緩慢
產(chǎn)生氣泡速度快
無任何現(xiàn)象
結(jié)論：原假設中 (填“a”“b”或“a、b”)不正確，理由是 ；三種金屬的活動性由強到弱的順序為 。21世紀教育網(wǎng)
(3)上述實驗設計中，如果所用鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)不同，是否一定能夠得出正確的結(jié)論?
(填“是”或“否”)，理由是 。
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同步訓練 B組
8．某工廠排出的廢渣中混有少量的鋅粉和氧化銅(其他成分不與酸反應)，這些廢渣與廢鹽酸接觸時會形成污水，產(chǎn)生巨大的危害。若向污水中撒入鐵粉，且反應后讓鐵粉有剩余，則此時污水中一定含有的金屬離子是 ( )
A．Fe2+、Cu2+ B．Cu2+、H+
C Zn2+、Fe2+ D．Zn2+、H+
9．處理膠片的廢液中含有大量Ag+、Zn2+、Fe抖，某科學興趣小組想從上述廢液中回收銀，并得到副產(chǎn)品硫酸亞鐵，他們設計了下列流程，其中操作I和Ⅱ的名稱是 ，回收的純銀存在于 (填字母)中，X的化學式是 ，Y的化學式是 。
10．非金屬單質(zhì)也具有類似金屬與鹽溶液之間的置換反應的規(guī)律，即活動性較強的非金屬可把活動性較弱的非金屬從其鹽溶液中置換出來，如在溶液中可發(fā)生下列反應：C12+2NaBr=2NaCl+Br2 I2+Na2S=2NaI+S↓ Br2+2KI=2KBr+I2由此可判斷：
(1)S、Cl2、I2、Br2：的非金屬活動性由強到弱的順序是 。
(2)下列化學方程式書寫錯誤的是 。
A．Cl2+2NaI=2NaCl+I2 B．I2+2KBr=2KI+Br2
C．Br2+Na2S=2NaBr+S↓ D．Cl2+K2S=2KCl+S↓

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