資源簡介

1.2 金屬的化學(xué)性質(zhì)
【教學(xué)目標(biāo)】1、說明金屬與氧氣、酸等反應(yīng)具有的化學(xué)性質(zhì)，并能根據(jù)性質(zhì)解釋相關(guān)現(xiàn)象；
2、能根據(jù)置換反應(yīng)的特點判斷反應(yīng)類型；
3、能利用金屬與鹽的置換反應(yīng)，掌握金屬活潑性順序規(guī)律，進(jìn)一步認(rèn)識金屬的化學(xué)性質(zhì)，了解濕法煉銅的原理。
一、金屬與氧氣的反應(yīng)
大多數(shù)金屬都能與氧氣反應(yīng)，但反應(yīng)的難易程度不同。（復(fù)習(xí)并完成以下填空）
金屬
在空氣中
在氧氣中
鎂
常溫下，表面逐漸變暗；
點燃時，劇烈燃燒，發(fā)出_______的白光生成白色固體。
點燃，劇烈燃燒，發(fā)出________的白光，生成白色固體，_______________________（方程式）
鋁
常溫下表面變暗，生成一層致密_________。
點燃，劇烈燃燒，發(fā)出________的白光，放出大量的熱，生成白色固體，______________
______________（方程式）
鐵
在潮濕的空氣中易生銹，鐵銹的主要成分是
______________。
點燃，劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成_____色固體。_____________________（方程式）
銅
潮濕空氣中生成銅綠而銹蝕，加熱生成黑色固體_________（化學(xué)式）。
加熱生成黑色固體______________________（方程式）
金、銀
即使在高溫下也不與氧氣反應(yīng)。（真金不怕火煉）
例題1 小沈同學(xué)學(xué)習(xí)化學(xué)后知道，鎂在氧氣中燃燒會生成白色的氧化鎂固體。但他在空氣中點燃鎂條時，卻發(fā)現(xiàn)在生成的白色固體中還夾雜著少量的淡黃色固體。
【提出問題】為什么會生成淡黃色固體？
【查閱資料】查閱資料，他記錄了下列幾種物質(zhì)的顏色：
物　質(zhì)
MgO
MgCl2
Mg3N2
Mg（NO3）2
MgCO3
Mg（OH）2
顏　色
白色
白色
淡黃色
白色
白色
白色
其他同學(xué)認(rèn)為不必查閱氯化鎂的顏色，理由是___________________________；
【提出猜想】分析資料，小沈認(rèn)為淡黃色固體可能是由鎂與空氣中的_______反應(yīng)生成的；
【實驗探究】小沈設(shè)計實驗證實了自己的猜想，其方案可能________________________________________
_________________________________________________________；
【實驗結(jié)論】根據(jù)小沈的實驗結(jié)果，寫出鎂條在空氣中燃燒時兩個反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________、
___________________________。
【反思與評價】通過上述實驗，你對燃燒有什么新的認(rèn)識？__________________________。
變式訓(xùn)練 1、（2015·安徽改編）某興趣小組為驗證質(zhì)量守恒定律，做了鎂條在空氣中燃燒的實驗。
（1）小明發(fā)現(xiàn)燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量大于反應(yīng)物鎂條的質(zhì)量，認(rèn)為這個反應(yīng)不遵循質(zhì)量守恒定律。我_________（“同意”或“不同意”）小明的觀點，因為____________
______________________________________________________________。
（2）小紅按下圖裝置改進(jìn)實驗，驗證了質(zhì)量守恒定律，卻發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中還有少量黃色固體。
【提出問題】黃色固體是什么呢？
【查閱資料】①氧化鎂為白色固體；②鎂能與氮氣劇烈反應(yīng)生成黃色的氮化鎂（Mg3N2）固體；③氮化鎂可與水劇烈反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鎂和氨氣，該氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)。
【做出猜想】黃色固體是Mg3N2
【實驗探究】請設(shè)計實驗，驗證猜想
實驗操作
實驗現(xiàn)象及結(jié)論
【反思與交流】空氣中N2的含量遠(yuǎn)大于O2的含量，而鎂條在空氣中燃燒生成的MgO卻遠(yuǎn)多于Mg3N2，為什么呢？請給出合理的解釋：__________________________________。
2、（2015?郴州）已知：鎂在空氣中燃燒生成氧化鎂和氮化鎂（Mg3N2），氮化鎂可與水劇烈反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鎂和氨氣。
（1）a克鎂在空氣中燃燒生成固體的總質(zhì)量m為___________________（用含a的式子表示m的取值范圍）
（2）某學(xué)生對該混合物中氮化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行測定，設(shè)計如下實驗裝置
【查閱資料】I．堿石灰是固體氧化鈣和氫氧化鈉的混合物，常用作干燥劑，不與NH3反應(yīng)。
II.2NH3+H2SO4══（NH4）2SO4
III．NH3是一種極易溶于水的氣體。
【實驗步驟】①檢查裝置的氣密性；②精確稱量鎂在空氣中燃燒后的固體5.00g放入錐形瓶中，稱量裝置C，連接好裝置；③關(guān)閉活塞K，打開A中分液漏斗活塞，逐滴加入水，至樣品恰好完全反應(yīng)；④打開活塞K，鼓入空氣；⑤再次稱量裝置C，裝置C增重0.34g。
請回答：
①裝置D的作用是_______________________；
②實驗步驟④中鼓入空氣的目的是__________________________________；
③固體混合物中Mg3N2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___________；
④實驗證明此方法測定的結(jié)果偏低，可能原因是__________________________________（寫一條）
二、金屬活潑性順序
1．常見金屬活動性順序（填寫）
/
金屬活潑性順序及人類大規(guī)模開發(fā)、利用幾種金屬的大致年代
2．金屬活動性順序的應(yīng)用
（1）判斷金屬的化學(xué)活動性：在金屬活動性順序里，金屬的位置越靠______，該金屬就越容易失去電子，變成____________，它的活動性就越____。反之。
（2）判斷金屬與酸的反應(yīng)：在金屬活動性順序里，位于氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸中的________而得到____。
（3）判斷金屬與鹽溶液的反應(yīng)：在金屬活動性順序里，位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它的_______溶液里置換出來（K、Ca、Na除外）。
（一）金屬與酸的反應(yīng)
1、金屬與酸反應(yīng)的條件是：位于___________的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸中的氫離子。該反應(yīng)是_____反應(yīng)。(填“吸熱”或“放熱”)
注意：（1）并不是所有的金屬都能與鹽酸和稀硫酸反應(yīng)，鐵與稀酸反應(yīng)生成_______；（“Fe2+”或“Fe3+”）
（2）金屬和酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，酸一般是稀鹽酸和稀硫酸，濃硫酸和硝酸與金屬的反應(yīng)比較復(fù)雜，一般不產(chǎn)生氫氣（不做要求，高中化學(xué)再學(xué)）。
2、置換反應(yīng)：一種_______與一種_________反應(yīng)，生成另一種_______和另一種____________的反應(yīng)。表達(dá)式為：C+BA==B+CA。
【歸納與總結(jié)】中學(xué)化學(xué)中四大基本反應(yīng)類型是：____________________________________________。
例題3 （2016?常德）小明將未經(jīng)砂布打磨的鋁條放入盛有稀鹽酸的密閉容器中，用壓強傳感器測得容器內(nèi)氣體壓強和反應(yīng)時間的變化曲線如圖所示，下列分析中不正確的是（　　）
A．AB段的化學(xué)反應(yīng)是：Al2O3+6HCl═2AlCl3+3H2O
B．A點鹽酸濃度最低C點鹽酸濃度最大
C．CD段壓強變化的主要影響因素是氣體溫度
D．D、E兩點處的氣體壓強相等
例題4 （2016?寧波）甲、乙兩燒杯內(nèi)盛有等質(zhì)量、等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鹽酸。將鎂逐漸加入甲燒杯，鐵逐漸加入乙燒杯，測量加入的金屬質(zhì)量m和相應(yīng)的燒杯內(nèi)物質(zhì)質(zhì)量變化量△M，畫出△M-m曲線oac和obc的示意圖，如圖所示。根據(jù)圖中信息，下列說法錯誤的是（　　）
A．m1：m2=3：7
B．m1-△M1＜m2-△M2
C．曲線oac表示的是甲燒杯中△M與m的變化關(guān)系
D．當(dāng)乙燒杯內(nèi)加入鐵的質(zhì)量為m1時，溶液中溶質(zhì)不止一種
變式訓(xùn)練 ★【雙選】（2013?青島）在托盤天平的兩盤上各放一只質(zhì)量相同的燒杯，在兩只燒杯里分別加入等質(zhì)量、等溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀硫酸，將天平調(diào)節(jié)至平衡。然后向左盤的燒杯中加入8.4g鐵，反應(yīng)物之間恰好完全反應(yīng)。欲使天平恢復(fù)平衡，則可向右盤的燒杯中加入（　　）
A．8.4g鋁 B．8.4g氧化鈣 C．8.4g鎂 D．8.4g碳酸鎂
（二）金屬與鹽溶液的反應(yīng)
1、在金屬活潑性順序表中，一般排在前面的金屬能把排在后面的金屬從它們的鹽溶液中置換出來。（如下圖漫畫）根據(jù)這個性質(zhì)，可以準(zhǔn)確地比較金屬的活動性順序。
2、注意：
（1）K、Ca、Na等活潑金屬，不能從其他金屬的鹽溶液里置換出金屬，因為它們太活潑了，會先跟溶液中的水反應(yīng)。
（2）鹽必須是可溶性的，金屬與鹽的反應(yīng)必須在溶液中進(jìn)行。
（3）鐵與鹽溶液反應(yīng)生成______的鹽溶液。
例題5 下列化學(xué)化學(xué)方程式正確的是（ ）
A．Cu+2AgCl==2Ag+CuCl2 B．2Fe+3CuSO4==3Cu+Fe2(SO4)3
C．2Na+CuCl2==2NaCl+Cu D．Cu+2AgNO3==2Ag+Cu(NO3)2
例題6 有A、B、C三種常溫下不與水反應(yīng)的金屬，為了比較它們金屬活動性的強弱，有人設(shè)計了下列四種實驗方法，下列方法最準(zhǔn)確的是（　　）
A．把它們分別和鹽酸溶液反應(yīng)，觀察是否發(fā)生反應(yīng)及產(chǎn)生氣體的快慢
B．把它們分別和鹽酸溶液反應(yīng)，觀察是否發(fā)生反應(yīng)及產(chǎn)生氣體的多少
C．把三種金屬分別在空氣中加熱，觀察它們的顏色變化程度
D．把三種金屬和它們的可溶性鹽溶液之間兩兩反應(yīng)，觀察金屬表面是否有金屬析出
變式訓(xùn)練 （2015·衢州）為了驗證鐵、銅、銀的金屬活動性順序，設(shè)計了如下實驗：
Ⅰ．將鐵片浸入稀硫酸 Ⅱ．將銅片浸入稀硫酸 Ⅲ．將鐵片浸入硝酸銀溶液
（1）上述實驗_______（選填“能”或“不能”）驗證三種金屬的活動性順序。
（2）將鐵、銅、銀三種金屬浸入_______溶液（只填一種），即可驗證它們的活動性順序。
【歸納與總結(jié)】“三取中”法驗證金屬活動性順序的基本步驟：
1、先根據(jù)已知的正確順序?qū)⑺鼈兣判颍鏏>B>C；
2、將兩端的A、C兩種金屬分別投入到中間的金屬B的鹽溶液中，或者將中間金屬B投入到兩端的A、C的鹽溶液中，根據(jù)能否從鹽溶液中置換出金屬單質(zhì)進(jìn)行比較。
例題7 （2010?定西改編）小明在學(xué)習(xí)金屬活動性順序時，對課本上“活動性較強的金屬一般可以將位于其后面的金屬從它們的鹽溶液中置換出來”這句話產(chǎn)生了好奇。為什么用“一般”這個詞呢？難道還有例外嗎？于是他就對金屬鈉與硫酸銅溶液的反應(yīng)展開探究。
【猜想與假設(shè)】第一種：鈉與硫酸銅反應(yīng)生成銅單質(zhì)；
第二種：鈉與硫酸銅反應(yīng)沒有銅單質(zhì)生成。
【查閱資料】金屬鈉性質(zhì)活潑，常溫下能與氧氣反應(yīng)，也可以與水反應(yīng)放出氫氣。實驗室中，金屬鈉保存在煤油中。
【實驗過程與現(xiàn)象】
實驗1：用鑷子從煤油中取出一塊金屬鈉，放在濾紙上，用小刀切下一小塊，將其投入燒杯中的蒸餾水里，發(fā)現(xiàn)鈉塊浮在水面，立刻熔化成閃亮的小球，在水面上游動，并發(fā)出“嘶嘶”的響聲，同時有氣體產(chǎn)生。在反應(yīng)后的溶液中滴入1-2滴酚酞試液，試液立即變?yōu)榧t色；
實驗2：在盛有硫酸銅溶液的燒杯中，投入一小塊金屬鈉，發(fā)現(xiàn)也有氣體產(chǎn)生，同時生成藍(lán)色沉淀，但沒有紅色物質(zhì)析出。
分步寫出鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：①____________________________________；
②________________________________________。
【實驗結(jié)論】活動性較強的金屬不一定能位于其后面的金屬從它們的鹽溶液中置換出來。
【反思與評價】排在金屬活動性順序表前面的金屬（K、Ca、Na）在與鹽溶液反應(yīng)時，先跟溶液中的_____反應(yīng)，生成的堿再跟鹽反應(yīng)。所以它們_____（填“能”或“不能”）置換出鹽溶液中的金屬。
變式訓(xùn)練 （2015·紹義）小明在學(xué)習(xí)金屬活動性順序后，知道鉀、鈣、鈉金屬活動性特別強，能與水反應(yīng)生成堿和氫氣。他想鎂緊排在鈉后面，它是否也能與水反應(yīng)呢？
/
【提出問題】鎂是否能與水反應(yīng)？
【實驗探究】在兩個燒杯中，分別加入等量的冷水和鎂條，用酚酞作指示劑。實驗過程和現(xiàn)象如圖
【反思和總結(jié)】
（1）小明得出的實驗結(jié)論是 。
（2）小明發(fā)現(xiàn)B試管放置在空氣中一會兒，溶液的紅色會褪色，這說明溶液的堿性減弱了。于是他大膽做出了一個猜想并設(shè)計了驗證方案：
猜想
驗證方案
可能是氫氧化鎂的溶解度受溫度的影響，溫度降低，溶解度變小，從而導(dǎo)致溶液堿性減弱
將褪色后的溶液 ，如果溶液變紅，說明小明的猜想正確
小明通過實驗證明了自己的猜想是正確的。
（3）一段時間后，小明觀察到鎂條在熱水中無現(xiàn)象，但當(dāng)他想到實驗室制取二氧化碳不能用稀硫酸與大理石反應(yīng)時，便有了解釋，他的解釋是_______________________________________________。
例題9 （2013?煙臺）【雙選】某金屬加工廠生產(chǎn)過程中的廢液含有少量的硝酸銀和硝酸銅，為回收利用資源和防止污染，該廠向廢液中加入一定量的鐵粉，反應(yīng)停止后過濾，向濾液中加入少量的稀鹽酸，無沉淀產(chǎn)生，則下列有關(guān)說法正確的是（　　）
A．濾出的固體中一定含有銀，也能含有銅
B．濾出的固體中一定含有銀和銅，一定不含鐵
C．濾液中一定含有硝酸亞鐵，一定沒有硝酸銀
D．濾液中一定含有硝酸亞鐵，可能含有硝酸銀和硝酸銅
浙江新中考 1、(2018·衢州-15)小柯為比較Mg，F(xiàn)e，Cu三種金屬的活動性順序，進(jìn)行了如圖甲所示的實驗。實驗后把兩試管中的物質(zhì)倒入燒杯中（如圖乙），發(fā)現(xiàn)燒杯內(nèi)的紅色固體明顯增多，充分反應(yīng)后過濾。濾液中含有的金屬離子可能的組成有（ ）
①Mg2＋；②Mg2＋和Fe2＋；③Fe2＋和Cu2＋；④Mg2＋、Fe2＋和Cu2＋
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
2、(2018·嘉舟-25)興趣小組某同學(xué)在做銅與硝酸銀溶液反應(yīng)的實驗, 當(dāng)觀察到銅絲表面有銀白色固體出現(xiàn)時，發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)溶液未顯藍(lán)色，與所學(xué)知識不符。組內(nèi)同學(xué)即展開討論，認(rèn)為溶液未顯藍(lán)色是因為銅離子的濃度太小，于是對銅離子濃度太小的原因進(jìn)行了如下猜想：
猜想一：硝酸銀溶液濃度不夠大。
猜想二：銅絲中含有比銅活潑的金屬。
猜想三：___________________________________。
【實驗驗證】
(1) 驗證猜想一：你的方案是_______________________________________________________________。
(2) 驗證猜想二：取上述相同的銅絲，選擇一種酸或鹽溶液在相同條件下進(jìn)行實驗，觀察實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論。請你在矩形框內(nèi)畫出實驗裝置圖，并標(biāo)出所選物質(zhì)。
(3) 驗證猜想三：進(jìn)一步實驗……
3、(2018·寧波-32)為測定CuCl2和FeCl2組成的混合溶液中FeCl2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行如下實驗：
①取200g混合溶液加人足量的AgNO3溶液，經(jīng)過濾洗滌、干燥、稱量得到143.5gAgCl固體；
②另取原混合溶液各200g與含有雜質(zhì)的廢鐵屑反應(yīng)(雜質(zhì)不溶于水，也不參與反應(yīng))，共做了五組實驗，其實驗數(shù)據(jù)如下表。
實驗組別
一
二
三
四
五
混合溶液質(zhì)量/g
200
200
200
200
200
鐵屑質(zhì)量/g
6
9
12
15
18
析出銅的質(zhì)量/g
6.4
9.6
m
16
16
請分析計算：
(1)表中第三組實驗的m值為 。
(2)第 組實驗恰好完全反應(yīng)。
(3)鐵屑中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？?(計算結(jié)果精確到0.1%)
(4)原混合溶液中FeCl2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？(計算結(jié)果精確到0.1%)
（相對原子質(zhì)量：Ag-108；Cu-64；Fe-56；N-14；Cl-35.5；O-16）
三、防止金屬生銹的方法
1．鐵生銹（鐵銹的主要成分為Fe2O3·xH2O）的條件：鐵與________、________接觸。銅生銹[銅綠的化學(xué)式為Cu2（OH）2CO3]的條件：銅與________、________、________接觸。
2．鐵銹的特點：鐵銹很疏松，不能阻礙________的鐵繼續(xù)與氧氣、水蒸氣反應(yīng)，所以鐵制品可以________被銹蝕，應(yīng)及時除去鐵銹。
3．金屬防銹的方法
（1）保護膜法：①非金屬覆蓋法（涂油漆）；②蓋塑料或搪瓷；③金屬鍍層（鍍鋅、鍍鉻）；④自身氧化膜保護層（烤藍(lán)）
（2）改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)法（合金鋼）。
例題10 （2015·眉山）某化學(xué)興趣小組進(jìn)行鐵生銹的實驗探究活動。
/
【探究一】鐵生銹的條件
（1）該興趣小組將潔凈無銹的鐵釘分別置于上圖所示裝置中，經(jīng)過一段時間觀察， （填裝置序號）裝置中出現(xiàn)了明顯的銹跡。
他們的結(jié)論：鐵生銹是因為鐵與空氣中的 等發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。
（2）甲同學(xué)提出了疑問：空氣中的氮氣、二氧化碳沒有參與鐵的生銹過程嗎？請設(shè)計實驗為甲同學(xué)釋疑。 ，觀察并記錄現(xiàn)象即可證明。
【探究二】影響鐵生銹速率快慢的因素
乙同學(xué)說：“媽媽常說菜刀沾有鹽水生銹更快。”這種說法對嗎？同學(xué)廣泛查閱資料。
資料一：導(dǎo)電性強的溶液都可加速鐵的生銹。
資料二：海上航行的輪船在與海水接觸的部分鑲嵌一鋅塊，能有效降低鋼材被腐蝕的速率。
（3）將上述A裝置中的蒸餾水改為下列液體中的 ，可使鐵生銹的速率加快。
a．硫酸鈉溶液 b．無水乙醇 c．蔗糖溶液
（4）一些鐵制品表面覆蓋了某些涂層。不同的涂層被破壞后，鐵生銹的速率不同。你認(rèn)為下列 涂層破壞后，鐵生銹的速率較快______。
a．鍍鋅鐵 b．鍍錫鐵
（5）一些建筑的大門刷上了一層銀白色的金屬，你認(rèn)為該金屬可能是 。
a．銀粉 b．銅粉 c．鎂粉
【交流與思考】
（6）寫出一種防止鐵生銹的方法 。
變式訓(xùn)練 大多數(shù)金屬材料在空氣中都會生銹．銅銹的主要成分是銅綠[Cu2（OH）2CO3]。某同學(xué)利用如圖所示的實驗一進(jìn)行實驗，研究銅在空氣中生銹的條件。一個月后該同學(xué)發(fā)現(xiàn)B裝置中的銅絲生銹了，而A、C裝置中的銅絲無明顯變化。
/
試回答下列問題：
（1）該同學(xué)得出結(jié)論說：“銅生銹的原因是銅與空氣中的氧氣和水相互作用。”該同學(xué)得出的結(jié)論正確嗎？___________，你認(rèn)為影響銅生銹的因素還可能有_________________________________。
（2）為了驗證你的判斷，現(xiàn)給你提供如圖實驗二所示的裝置，從左到右每個儀器所盛放的試劑依次為______、__________和堿石灰（堿石灰能吸收水和二氧化碳）。
（3）如圖實驗二中第一個瓶內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)方程式為_______________________________。
浙江新中考 (2018·杭州-28)小金為探究鐵制品銹蝕的條件，進(jìn)行如下實驗：
/
觀察對象
現(xiàn)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
步驟1：利用圖甲所示裝置，將干燥的O2從導(dǎo)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(nèi)充滿 O2 后，在導(dǎo)管 b 處連接一活塞推至底部的注射器，收集 20mLO2后在導(dǎo)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(nèi)的鐵絲，其現(xiàn)象如表所示。
（1）步驟一中，檢查 U 形管內(nèi)是否已充滿 O2的方法是 。
（2）鐵制品的銹蝕條件之一是需要O2，在此實驗中能支持此條件的證據(jù)是 。
（3）通過對比實驗現(xiàn)象，此實驗還可得出鐵制品銹蝕的條件是 。

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