資源簡介

一、尋找金屬變化的規律
1．金屬活動性順序：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au。
2．金屬的活動性順序中，位置越靠前的金屬活動性越強，位于氫前面的金屬能置換出酸中的氫，位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它的鹽的水溶液中置換出來，K、Ca、Na三種活潑金屬能直接置換出水中的氫。
二、金屬的銹蝕和防護
1．鐵銹蝕的條件：水、氧氣。
銅銹蝕的條件：水、氧氣、二氧化碳。
2．防銹蝕的方法：改變金屬內部結構，如制成不銹鋼等；在金屬表面形成各種保護層，如涂防銹油、油漆；形成氧化物保護膜等。
3．保護金屬資源的有效途徑：防止金屬的腐蝕，金屬的回收利用，有計劃合理地開采礦物，尋找金屬的替用品等。
三、金屬材料——合金
1．合金是把一種金屬跟其他一種或幾種金屬(或非金屬)一起熔合而成的具有金屬特性的物質。
2．合金的形成條件：其中任一金屬的熔點不能高于另一金屬的沸點(當由兩種金屬形成合金時)。
3．常見的鐵合金有碳素鋼和合金鋼(錳鋼、硅鋼、鎢鋼、不銹鋼等)。
常見的銅合金有青銅、黃銅、白銅等。
【知識拓展】
合金是金屬與金屬或金屬與非金屬的混合物。合金的很多性能與組成它們的純金屬不同。日常使用的大多數金屬材料都是合金。
例1、在試管中放入一根鎂條(已除去氧化膜)，往其中加入硝酸銀溶液至浸沒鎂條，觀察到如下現象：
①鎂條表面迅速覆蓋一層疏松的固體物質，經檢驗發現生成的固體物質中有單質銀；
②鎂條表面有明顯的氣泡現象，經檢驗發現氣泡中有氫氣。
對于上述實驗現象的分析錯誤的是(　　)
A．鎂能從硝酸銀溶液中置換出銀
B．鎂跟硝酸銀溶液反應會生成氫氣
C．鎂投入硝酸銀溶液中只發生2AgNO3＋Mg===Mg(NO3)2＋2Ag
D．根據該實驗可判斷鎂比銀活動性強
例2、小柯用圖甲所示的實驗比較Mg、Fe、Cu三種金屬的活動性順序，實驗后他把試管中的物質倒入燒杯中(如圖乙)，發現燒杯內的紅色固體明顯增多，充分反應后，過濾所得溶液中含有金屬離子的可能組成( )
①Mg2+ ②Mg2+和Fe2+ ③Mg2+和Cu + ④Mg +、Fe +和Cu +
A.①② B.②④ C.①③ D.③④
例3、等質量的鎂和鋅(均粉末狀)分別置于試管中，用相同的滴管向兩燒杯逐滴滴加質量分數相等的稀硫酸到過量。圖中變化趨勢正確的是(　　)
例4、合金是重要的金屬材料。
（1）下列物品所使用的主要材料屬于合金的是（ ）
A.青花瓷瓶 B.橡膠充氣艇 C.不銹鋼鍋
（2）生鐵是常用的合金，生鐵屬于________（填“純凈物”或“混合物”）。
（3）黃銅是銅鋅合金，將純銅片和黃銅片互相刻畫（如圖所示），純銅片上留下明顯的劃痕，說明________。
例5、小金為探究鐵制品銹蝕的條件，進行如下實驗：
步驟1：利用圖甲所示裝置，將干燥的O2從導管a通入U形管(裝置氣密性良好，藥品如圖所示)；待U形管內充滿O2后，在導管b處連接一活塞推至底部的注射器，收集20mL O2后在導管a處連接乳膠管并用止水夾夾緊，如圖乙 所示。
步驟2：一段時間后，觀察U形管內的鐵絲，其現象如表所示。
觀察對象 現象
①干燥的普通鐵絲 沒有明顯變化
②潮濕的普通鐵絲 較多紅褐色銹斑
③潮濕的純鐵絲 沒有明顯變化
(1)步驟1中，檢查U形管內是否已充滿O2的方法是___________________。
(2)鐵制品銹蝕的條件之一是需要O2，在此實驗中能支持此條件的證據是________________。
(3)通過對比實驗現象，此實驗還可得出鐵制品銹蝕的條件是_________________________。
1.將一定量的銅鋅混合粉末放入盛有硝酸銀溶液的燒杯中，不斷攪拌，充分反應后過濾。向得到的濾渣和濾液中分別加入足量的稀鹽酸，均無現象，則濾渣中(　　)
A．一定有銀，可能有銅和鋅
B．一定有銀，可能有銅，一定沒有鋅
C．一定有銀和銅，可能有鋅
D．一定有銀和銅，一定沒有鋅
2.某溶液含有Cu(NO3)2和AgNO3，現向其中加入一定量的鋅粉進行處理，并繪制參加反應的鋅與溶液中溶質種類的關系圖(如圖所示)，下列說法中不正確的是(　　)
A．Cu的活動性比Ag強，只用鹽酸無法探究兩者活動性強弱
B．當溶質種類為1種時，金屬單質種類可能為1種
C．c～d間(不含兩點)的溶液中金屬離子為Zn2＋、Cu2＋
D．從m1變化到m2時，溶液中硝酸銅的質量分數變大
3.小麗為確認所回收易拉罐的主要成分是鋁還是鐵，剪取金屬片打磨后，設計了如圖所示的兩種不同方法進行檢驗，這樣設計的依據是（ ）
A.鐵、鋁有不同的物理性質
B.活潑金屬易與氧氣反應
C.排在氫前面的金屬可以把酸中的氫置換出來
D.活動性較強的金屬可把活動性較弱的金屬從它的鹽溶液中置換出來
4.某化學興趣小組為了探究鉻與常見金屬鋁、銅在金屬活動性順序中的相對位置關系，進行了如下探究活動：
【查閱資料】鉻（Cr）是銀白色有光澤的金屬，在空氣中表面能生成抗腐蝕的致密氧化膜。鉻能與稀硫酸反應，生成氫氣和硫酸亞鉻（CrSO4）。
【提出猜想】對這三種金屬的活動性順序提出了如下猜想：
猜想①：Cr＞Al＞Cu 猜想②：Cr＞Cu>Al 猜想③：Al＞Cr＞Cu 猜想④：Al＞Cu＞Cr
（1）【討論交流】根據已學的金屬活動性順序和已查閱的資料分析，肯定不能成立的猜想有________ （填序號）。
（2）【實驗設計及過程】請將表中的內容填寫完整。
實驗操作 實驗現象 實驗結論
室溫下，將大小相同并打磨光亮的鉻片、鋁片、銅片分別投入盛有體積相同、溶質質量分數相同的稀硫酸的試管中。 鉻片表面產生氣泡緩慢，鋁片表面產生氣泡較快，銅片表面無現象 猜想________.（填序號）成立
（3）【實驗反思】有同學提出探究金屬活動性強弱還可以依據“金屬與鹽溶液是否發生置換反應”來判斷。為了驗證甲、乙、丙三種金屬的活動性依次減弱，某同學設計了如下方案：
① 把甲放入乙的鹽溶液中 ②把乙放入丙的鹽溶液中 ③把甲放入丙的鹽溶液中
你認為該方案中的 ________（填序號）沒有必要做。
5.整理實驗器材時，小柯將還在反應的鋅和稀硫酸的殘留物，倒入有少量硫酸銅溶液的廢液缸中，觀察到鋅粒表面產生氣泡的速度大大加快。對此他十分好奇：與硫酸銅溶液混合怎么會加快鋅和稀硫酸的反應速度？
查閱資料：①相互接觸的兩種活動性不同的金屬，同時放入酸中，活動性較強的金屬與酸反應產生氫氣的速度會大大加快。②硫酸銅對鋅和稀硫酸反應沒有催化作用。
小柯按下表進行實驗，觀察并記錄現象。
組別 第一組 第二組
A B C D
金屬 鋅片 綁有銅片的鋅片 鐵片 綁有銅片的鐵片
30%硫酸溶液(mL) 20 ？ 20 20
產生氣泡快慢 快 明顯加快 慢 明顯加快
(1)B組實驗中“？”處的數據應為___________________。
(2)為了定量比較產生氣體的快慢，可以測量“收集相同體積的氫氣所需的時間”或測量__________，然后進行比較。
(3)請推測與廢液缸中少量硫酸銅溶液混合后，鋅粒與稀硫酸反應速度加快的原因：___________。
1.興趣小組按如圖流程進行實驗(每步均充分反應)，反應結束后，將燒杯內物質進行過濾，向濾渣中加入少量稀鹽酸，無明顯現象，下列說法不正確的是( )
A.由實驗可判斷出鐵、銅、鋅的活動性順序
B.兩支試管混合后，固體總質量一定增加
C.濾渣中一定有Cu，一定沒有Fe和Zn
D.濾液中的溶質一定有FeCl2、ZnCl2和CuCl2
2. 將砂紙打磨過的鋁絲插入硫酸銅溶液中，經研究發現該反應的微觀示意圖如圖所示(圖中微粒未完全畫出)，則下列說法中不正確的是（ ）
A.硫酸銅溶液中含有的微粒是Cu2+、SO42
B.反應過程實際是金屬鋁與銅離子的反應，硫酸根離子反應前后沒有改變
C.反應的實質是Al失電子生成Al3+、Cu2+得電子生成Cu
D.硫酸銅溶液呈藍色，硫酸鋁溶液為無色，說明藍色與Cu2+有關
3.小金欲利用鋁和銅的鹽溶液反應來制取銅，他做了三個實驗，并將現象記錄在表格內，關于這三個實驗現象分析錯誤的是(　　)
實驗一：未打磨的鋁片浸入10mL 10%硫酸銅溶液 實驗二：打磨的鋁片浸入10mL 10%硫酸銅溶液 實驗三：未打磨的鋁片浸入10mL 10%氯化銅溶液
一段時間內無明顯現象 產生很多氣泡，鋁片上有疏松的紫紅色物質 產生許多氣泡，鋁片上有疏松的紫紅色物質
A. 驗一能說明鋁不能與硫酸銅溶液反應
B．實驗二紫紅色物質是銅，對應反應的化學方程式是2Al＋3CuSO4=== Al2(SO4)3＋3Cu
C．實驗一鋁片表面的氧化物阻礙了鋁和硫酸銅溶液反應
D．實驗一和三現象差異很大，跟硫酸銅溶液和氯化銅溶液中含有不同的酸根離子有關
4.“對比法”是實驗探究中常用的一種科學方法，分析下圖鐵釘生銹實驗的設計，得出的結論不正確的是( )
A.對比①②可以說明鐵生銹一定要有氧氣參加
B.對比②③可以說明鐵生銹一定要有水參加
C.對比①③可以說明鐵生銹一定要有水參加
D.對比①②③可以說明鐵生銹必須水和氧氣同時參加
5.向AgNO3和 Cu(NO3)2混合溶液中加入一定量的Zn、Fe和Cu的混合粉末，充分反應后過濾，洗滌，得到濾渣和濾液。下列說法正確的有(　　)
①濾渣中一定有Ag，濾液中可能有Fe(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3；
②當濾液為藍色時，濾渣中一定有Cu、Ag，一定沒有Zn、Fe；
③向濾渣中加入鹽酸，有氣泡產生，則濾渣中一定有Fe、Cu、Ag，可能有Zn；
④向濾液中加入KCl溶液，無明顯現象，則濾液中一定有Zn(NO3)2，可能有Fe(NO3)2、Cu(NO3)2，濾渣中可能有Zn、Fe、Cu。
A．1種 B．2種
C．3種 D．4種
6.常溫下，鐵在潮濕的空氣中容易生銹，產物主要為Fe2O3nH2O；鐵絲在氧氣中燃燒，產物為黑色的Fe3O4。
【提出問題】鐵在空氣中用酒精燈加熱時，是否與空氣中氧氣發生反應 產物是什么？
【查閱資料】①常見的鐵的氧化物有三種：FeO、Fe2O3、Fe3O4，其中Fe3O4是磁性物質。
②FeCl3溶液呈黃色，FeCl2溶液呈淺綠色。
【探究】①按圖連接實驗裝置，檢查 ★ 。向試管內加入鐵粉，針筒活塞停在A刻度。
②加熱鐵粉的過程中，活塞發生移動。停止加熱后，活塞逐漸向左移動，最終停在B刻度。
③用細線吊著潔凈鐵釘靠近加熱后的固體粉末，發現沒有粉末被鐵釘吸上來。
④向試管內加入鹽酸，發現有氣泡產生，溶液立即出現黃色。
⑤另取一些未加熱過的鐵粉加入到盛有鹽酸的試管內，發現有氣泡產生，溶液變為淺綠色。經檢驗，步驟④、⑤產生的氣體相同。
（1）步驟①中“★”處應填：________ 。
（2）步驟④、⑤中產生的氣體是________ 。
（3）本實驗探究的結論是：鐵粉在空氣中用酒精燈加熱時，與空氣中氧氣發生反應，產物是________ 。
（4）結合已學知識和本次探究分析可得，鐵與氧氣反應的產物受反應溫度、氧氣的________等因素影響。
答案及解析
例1、C
【解析】通過分析可知，鎂既會置換出硝酸銀中的銀，也能和硝酸銀溶液反應生成氫氣。
例2、B
【解析】在金屬活動性順序表中，排在前面的金屬能夠將后面的金屬從鹽溶液中置換出來，據此對溶液中的反應進行推測，從而對溶液中的金屬離子種類進行判斷。
【解答】在金屬活動性順序表中，活動性強弱依次為：Mg>Fe>Cu；
在a試管中，鐵和硫酸鎂溶液不發生反應，因此溶液中肯定含有鎂離子，且剩余鐵單質；
在b試管中，鐵能和硫酸銅溶液反應，生成硫酸亞鐵和銅單質，因此溶液中肯定含有鐵離子；
將二者的剩余物質注入燒杯中，紅色的固體銅明顯增多，是因為a中沒有反應的鐵與b中剩余的硫酸銅反應。如果鐵有剩余而硫酸銅全部反應，那么溶液中除了鎂離子，就只有鐵離子。如果鐵的量不夠，那么溶液中處了鎂離子，還有鐵離子和銅離子。
即②④正確。
例3、C
【解析】 注意本題的四個曲線圖中的橫坐標為滴加的硫酸質量，而不是時間。
例4、（1）C （2）混合物 （3）黃銅片的硬度大于純銅片
【解析】（1）合金是由兩種或兩種以上的金屬材料熔化在一起形成的具有金屬性能的材料；
（2）根據合金的定義分析即可；
（3）哪種金屬上有劃痕，就說明它的硬度小于另一種金屬。
【解答】（1）不銹鋼是有鋼和其它金屬組成的合金，故C正確；
（2）生鐵是由鐵和碳兩種物質組合而成的混合物；
（3）純銅片上留下明顯的劃痕，說明它的硬度小，即黃銅片的硬度大于純銅片。
例5、將帶火星的木條放置在b導管口，若木條復燃，則證明U形管內已充滿O2
觀察到注射器活塞向左移動(或注射器內O2體積減少)
水分和金屬的內部結構
【解析】(1)從a口通入氧氣，若想知道是否充滿氧氣，則需要在b出口處檢查是否有氧氣逸出，則在b出口放帶火星的木條即可檢查是否充滿。(2)注射器中有氧氣，若生銹需要氧氣參加，則注射器內的壓強會減小，現象是活塞向左移動。(3)對比表格中的記錄，可知鐵生銹除了需要氧氣，還需要水分和金屬的內部結構滿足條件。
1.B
【解析】由于金屬的活動性順序是鋅＞銅＞銀，將一定量的銅鋅混合粉末放入盛有硝酸銀溶液的燒杯中，不斷攪拌，鋅先與硝酸銀反應生成硝酸鋅和銀，當鋅反應完后，銅再與硝酸銀反應生成硝酸銅和銀。向濾渣和濾液中分別滴加稀鹽酸均無明顯現象，說明不含鋅、不含硝酸銀溶液。所以濾渣中一定含有銀，可能含有銅，一定沒有鋅。
2.B
【解析】 雖然Cu的活動性比Ag強，但都排在H后面，都不能置換出酸中的H，只用鹽酸無法探究兩者活動性強弱。當溶液中溶質種類為1種時，即溶液中只含有硝酸鋅溶質，則置換出來的金屬為銀和銅兩種。c～d間(不含兩點)，鋅已全部置換出銀，且置換出了部分銅，所以溶液中金屬離子為Zn2＋、Cu2＋。從m1變化到m2時，65份質量的鋅置換出216份質量的銀，溶液的總質量減小，而硝酸銅溶質質量不變，所以溶液中硝酸銅的質量分數變大。
3.D
【解析】金屬活動性指金屬單質在水溶液中失去電子生成金屬陽離子的傾向，屬于熱力學范疇。利用金屬活動性，可以比較金屬在水中（而不是其他環境或干態）的還原性強弱與其對應的陽離子的氧化性強弱，預測水中一系列的置換反應的方向。
A、由圖可知，試管內的反應是化學反應，與物理性質無關；故A錯誤；
B、試管內都是金屬與鹽溶液的反應，與氧氣無關；故B錯誤；
C、試管內都是金屬與鹽溶液的反應，沒有利用到與酸的性質；故C錯誤；
D、試管內都是金屬片加入到金屬鹽溶液中，而金屬單質能夠把比其活動性弱的金屬從鹽溶液中置換出來；故D正確；
4.（1）②④（2）③（3）③
【解析】（1）【討論交流】由于銅的活動性比鋁弱，因此猜想②錯誤；鉻能與稀硫酸反應，說明鉻的活動性位于氫前，而銅位于氫后，因此猜想④錯誤；
（2）【實驗設計與過程】銅位于氫后，不能和稀硫酸反應，因此觀察到沒有氣泡產生；根據鉻片表面產生氣泡緩慢，鋁片表面產生氣泡較快，銅片表面無氣泡，說明鋁的活動性最強，其次是鉻，活動性最弱的是銅，因此猜想 ③正確；
（3）【實驗反思】通過把甲翻入乙的鹽溶液中來，可以比較甲和乙的活動性；通過把乙放入丙的鹽溶液中，可以比較乙和丙的活動性大小，最后將二者連接起來即可，因此步驟③沒必要做。
5.20 相同時間內收集到氫氣的體積 硫酸銅與鋅發生置換反應產生的銅附著在鋅粒表面，加快了鋅與稀硫酸的反應速度
【解析】(1)探究實驗中應遵循控制變量原則，即除探究因素外，其他影響反應速度的因素都相同。
1.D
【解析】利用金屬活動性，可以比較金屬在水中（而不是其他環境或干態）的還原性強弱與其對應的陽離子的氧化性強弱，預測水中一系列的置換反應的方向。
A、鐵粉中加入氯化鋅溶液，沒有任何現象，說明鐵的活動性比鋅的活動性弱；鐵粉中加入氯化銅溶液，有紅色固定析出，說明鐵的活動性比銅的強；所以三種金屬的活動性由弱到強依次是銅鐵鋅；故A正確；
B、每56g鐵可以置換64g銅，所以混合后溶液總質量減少，而固體總質量增加；故B正確；
C、鐵粉能與氯化銅反應，所以濾渣中一定存在銅；向濾渣中加入稀鹽酸沒有任何現象，所以濾渣一定不存在鐵和鋅；故C正確；
D、鐵粉與氯化銅反應，由于質量不能確定，所以無法確定氯化銅反應完全，故氯化銅可能存在；故D錯誤；
2. A
【解析】A.硫酸銅溶液中含有的微粒是Cu2+、SO42 ， 還有水分子H2O，故A錯誤符合題意；
B.反應過程實際是金屬鋁與銅離子的反應，硫酸根離子反應前后沒有改變，故B正確不合題意；
C.反應的實質是Al失電子生成Al3+、Cu2+得電子生成Cu，故C正確不合題意；
D.硫酸銅溶液呈藍色，硫酸鋁溶液為無色，說明藍色與Cu2+有關，故D正確不合題意。
3.A
【解析】 鋁片表面有致密的氧化鋁保護膜，直接浸入硫酸銅溶液中時，保護膜會影響鋁與硫酸銅的反應。
4.B
【解析】鐵釘生銹需要接觸氧氣和水，分析兩個實驗中哪個因素不同，就能知道那個因素影響了鐵釘是否生銹。
A.①中有氧氣鐵釘生銹，②中沒氧氣鐵釘不生銹，因此對比①②可以說明鐵生銹一定要有氧氣參加，故A正確不合題意；
B.②和③只鐵釘都沒有生銹，因此無法證明生銹需要有水，故B錯誤，符合題意；
C.①中有水鐵釘生銹，②中無水鐵釘沒有生銹，因此對比①③可以說明鐵生銹一定要有水參加，故C正確不合題意；
D.對比①②③可以說明鐵生銹必須有水和氧氣同時參與，故D正確不合題意。故選B。
5.C
【解析】 ①濾渣中一定有鋅和硝酸銀反應生成的Ag，當混合溶液中AgNO3的量足夠多時，濾液中可能有Fe(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3；②當濾液為藍色時，濾渣中一定有Ag，不一定有Cu，這是因為濾液為藍色時，溶液中可能含有Ag＋，若Ag＋過量，則濾渣中不含Cu；③向濾渣中加入鹽酸，有氣泡產生，由于幾種金屬的活動性順序為Zn＞Fe＞(H)＞Cu＞Ag，則濾渣中一定有Fe、Cu、Ag，若Zn過量，則濾渣中可能有Zn；④向濾液中加入KCl溶液，無明顯現象，說明濾液中一定沒有AgNO3，一定有Zn(NO3)2，可能有Fe(NO3)2、Cu(NO3)2，由于K的金屬活動性比Zn強，所以濾渣中可能有Zn、Fe、Cu。
6.（1）裝置氣密性（2）氫氣（或H2）（3）氧化鐵（或Fe2O3或三氧化二鐵）（4）濃度
【解析】（1）根據密閉容器的實驗在反應前要先檢查裝置氣密性分析；
（2）根據金屬與酸反應產生氫氣分析；
（3）根據鐵的氧化物的驗證方法及現象分析；
（4）根據化學反應的影響因素分析。
【解答】（1）該反應要在密閉裝置中進行，所以反應前要先檢查裝置氣密性。
（2）步驟④、⑤中產生的氣體是鐵與鹽酸反應生成的氫氣。
（3）由實驗現象可知，鐵粉在空氣中用酒精燈加熱時，與空氣中氧氣發生反應，產物是氧化鐵。 （4） 鐵與氧氣反應的產物受反應溫度、氧氣的濃度等影響。
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