資源簡介

第三講 金屬及其性質(zhì)
[銜接導(dǎo)入]
青銅器
青銅器（Bronze Ware）是由青銅合金（紅銅與錫的合金）制成的器具，誕生于人類文明時期的青銅時代。青銅器在世界各地均有出現(xiàn)，是一種世界性文明的象征。最早的青銅器出現(xiàn)于6000年前的古巴比倫兩河流域。蘇美爾文明時期雕有獅子形象的大型銅刀是早期青銅器的代表。青銅器在2000多年前逐漸由鐵器所取代。中國青銅器制作精美，在世界青銅器中享有極高的聲譽(yù)和藝術(shù)價值，代表著中國在先秦時期高超的技術(shù)與文化。中國青銅器之鄉(xiāng)是陜西省寶雞市，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盤等五萬余件青銅器。青銅器的顏色真正做出來的時候是很漂亮的，是黃金般的土黃色，因?yàn)槁裨谕晾锷P才一點(diǎn)一點(diǎn)變成綠色的。由于青銅器完全是由手工制造所以沒有任何兩件是一模一樣的，每一件都是獨(dú)一無二、舉世無雙的。
[知識新授]
1、金屬的化學(xué)性質(zhì)
①有些金屬能在空氣中燃燒，如鎂；有些金屬能在純氧中燃燒，如鐵；有些雖不能燃燒，但也會反應(yīng)，生成氧化物，如銅、鐵、鋁等分別能生成氧化銅、氧化鐵、氧化鋁。氧化鋁是一層致密的保護(hù)膜。
②金屬跟酸的反應(yīng)：Mg + 2HCl== Zn + 2HCl==
③金屬跟某些鹽溶液的反應(yīng)：Fe + CuSO4 == Cu + 2AgNO3==
2、金屬活動性順序：
經(jīng)過許多實(shí)驗(yàn)，人們總結(jié)出一些金屬的活動性順序如下：
K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag、Pt、Au
金屬活動性由強(qiáng)逐漸減弱
金屬活動性順序的應(yīng)用規(guī)律：
①金屬跟酸反應(yīng)：在金屬活動性順序中，只有排在氫前面的金屬可以把酸中的氫置換出來。
②金屬跟鹽溶液的反應(yīng)：在金屬活動性順序中，只有一種活動性較強(qiáng)的金屬才能把另一種活動性較弱的金屬從它的鹽溶液中置換出來。
3、合金
(1)合金是指一種近似于其他一種或幾種金屬(非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)
(2)鐵的兩種合金
比較
生鐵
鋼
碳的含量
2%~4.3%
0.03%~2%
[經(jīng)典例題]
[例1]等臂杠桿兩端各系一只等質(zhì)量的鐵球，將杠桿調(diào)平衡后，將球分別浸沒在等質(zhì)量、等密度的稀H2SO4和CuSO4溶液里（如圖所示），一段時間后杠桿將會（　　）
A．左端上翹
B．右端上翹
C．仍然平衡
D．無法判斷
[例2]等質(zhì)量的同一種稀硫酸分別與等質(zhì)量且足量的鎂、鐵、鋅發(fā)生反應(yīng)，下圖中能正確表示產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量與反應(yīng)時間之間關(guān)系的是（　　）
A．B． C． D．
[例3]向含有AgNO3、Cu（NO3）2的混合溶液中，加入一定量鐵粉，充分反應(yīng)后過濾，往濾渣中加入稀硫酸，有氣泡產(chǎn)生，則濾液中大量存在的離子是（　　）
A．Fe2+、NO3 B．Fe2+、H+、NO3
C．Fe2+、Cu2+、NO3 D．Fe2+、Cu2+、Ag+、NO3
[例4]向AgNO2和Cu（NO3）2混合溶液中加入一定量的Zn粉，充分反應(yīng)后過濾，往取出的少量濾液中滴入鹽酸有白色沉淀產(chǎn)生，下列說法正確的是（　　）
A．濾渣中一定有Ag和Cu B．濾渣中只有Ag
C．濾液中只有Ag+ D．濾液中只有Zn2+
[例5]下列敘述與對應(yīng)的示意圖表示正確的是（　　）
A．水的電解
B．在密閉容器中紅磷完全燃燒
C．加熱一定質(zhì)量的高錳酸鉀制氧氣
D．等質(zhì)量的鋅、鐵分別與足量等濃度的稀硫酸反應(yīng)
[例6]將等質(zhì)量的鎂、鐵、鋅三種金屬分別放入三份溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等的稀鹽酸中．生成H2的質(zhì)量與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示．金屬X是　 　（填化學(xué)式，下同），反應(yīng)后可能已經(jīng)反應(yīng)完的金屬是　 　，一定有剩余的金屬是　　 ．
[例7]我市某化工廠排放的廢液中含有硫酸銅和硫酸亞鐵．某化學(xué)興趣小組的同學(xué)取了適量的上述廢液樣品，將一定量鋅粉加入樣品中，充分反應(yīng)后過濾，得到濾液A和固體B．請回答下列有關(guān)問題：
（1）關(guān)于濾液A所含溶質(zhì)的猜想中，不合理的是　　 （填寫序號）．
①猜想一：只有硫酸鋅 ②猜想二：硫酸鋅、硫酸亞鐵
③猜想三：硫酸鋅、硫酸亞鐵、硫酸銅 ④猜想四：硫酸鋅、硫酸銅
（2）若“猜想一”正確，則固體B中一定含有　 　，可能含有　 　．
（3）設(shè)計簡單實(shí)驗(yàn)，確定“猜想二”對應(yīng)的固體B的成分：　　 ．
[例8]已知碳酸亞鐵在隔絕空氣的條件下，受熱易分解生成氧化亞鐵和二氧化碳：在空氣中加熱，則生成氧化鐵和二氧化碳．某化學(xué)興趣小組用如圖所示的裝置模擬煉鐵過程，并測定某樣品中碳酸亞鐵的含量（該裝置氣密性良好，B中氫氧化鈉溶液足量）．
實(shí)驗(yàn)過程中，先打開K通入一氧化碳再加熱；裝置A中固體質(zhì)量不再減少后，停止加熱，待裝置A冷卻到室溫后關(guān)閉K，實(shí)驗(yàn)測得裝置A中固體質(zhì)量減少了ag，裝置B中液體質(zhì)量增加了bg．
回答下列問題：
（1）儀器①的名稱是　 　；
（2）寫出裝置A中發(fā)生的一個反應(yīng)的化學(xué)方程式　 　；
（3）能判斷生成的二氧化碳全部被裝置B吸收的依據(jù)是：裝置B的質(zhì)量增加且　 　；
（4）若生成的二氧化碳全部被裝置B吸收，不考慮水的蒸發(fā)且該樣品中所含雜質(zhì)不參加反應(yīng)，則a　　b（填“＞”“=”或“＜”）；
（5）D處為收集尾氣的裝置，應(yīng)選擇　　 裝置（填“甲”“乙”或“丙”）．
[例9]氫氣是中學(xué)化學(xué)的重要試劑，可以與Fe2O3、CuO等多種金屬氧化物反應(yīng)得到金屬單質(zhì)．某化學(xué)興趣小組利用白鐵（表面鍍鋅的鐵）加工業(yè)的下腳料制取氫氣，生成的氫氣與CuO反應(yīng)，其反應(yīng)裝置如圖：（部分夾持裝置省略）
（1）從下圖a、b、c中選擇一套制取氫氣的最佳裝置　 　置于A處．
（2）該小組若選用鹽酸和白鐵片反應(yīng)制取氫氣，請為B處從上圖甲和乙中選擇一套合適的除雜裝置　 　．
（3）檢驗(yàn)裝置氣密性之后，點(diǎn)燃C處酒精燈之前必須進(jìn)行的步驟是　 　．
（4）若稱取CuO的質(zhì)量為m1 g，反應(yīng)一段時間后C處藥品完全變?yōu)樽霞t色，此時停止加熱，繼續(xù)通入氫氣至藥品冷卻，稱量D裝置，質(zhì)量增加了m2g，則m1 和m2應(yīng)滿足的關(guān)系是　 　．（忽略其他因素帶來的誤差）
[例10]金屬及其制品是現(xiàn)代生活中常見的材料，請回答下列問題
（1）鐵和鋁都可以制作炊具，主要利用了它們的　　 （填“導(dǎo)電”或“導(dǎo)熱”）性．
（2）依據(jù)金屬活動性順序，可知人類對鋁的利用要比銅和鐵　 　（填“早”或“晚”）得多．
（3）鐵銹的主要成分是氧化鐵，寫出氧化鐵和稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式　 　．
（4）將適量的銅粉和鎂粉的混合物放入一定量的硝酸銀溶液中，充分反應(yīng)后過濾，得到濾渣和無色濾液，則濾渣中一定含有　 　（填化學(xué)式），濾液中一定含有的溶質(zhì)是　 　（填化學(xué)式）．
（5）等質(zhì)量的A和B兩金屬，其相對原子質(zhì)量A1（A）＜B1（B），將A放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%的稀硫酸中，B放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%的稀鹽酸中，在反應(yīng)生成物中A、B兩種元素均顯正二價，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量隨反應(yīng)時間變化曲線如圖所示，下列說法正確的是　 　（填字母）．
A、產(chǎn)生氫氣的速率B＞A B、消耗的稀硫酸和稀鹽酸質(zhì)量一定不相等
C、反應(yīng)后A和B一定都有剩余 D、消耗B的質(zhì)量一定小于A的質(zhì)量．
[例11]某化學(xué)活動小組用稀鹽酸對赤鐵礦中Fe2O3含量進(jìn)行測定時（雜質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)，且不溶于水），得到一黃色溶液．為防止直接排放造成環(huán)境污染，對其組成進(jìn)一步進(jìn)行探究．過濾該殘液，取100g該殘液，向其中不斷加入5%的氫氧化鈉溶液．所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：
加入氫氧化鈉溶液的質(zhì)量/g
20
40
60
80
．．
160
180
生成沉淀的質(zhì)量/g
0
0
0.89
1.78
．．
5.35
5.35
（1）通過對上述數(shù)據(jù)的分析，該濾液中含有的溶質(zhì)是　　（寫化學(xué)式）
（2）選擇合理的數(shù)據(jù)，計算100g濾液中溶質(zhì)的質(zhì)量．（若有多種溶質(zhì)，任選一種，結(jié)果保留一位小數(shù)）
　
[課后作業(yè)]
往100g FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入鐵粉．己知反應(yīng)的先后順序和化學(xué)方程式分別為：2FeCl3+Fe=3FeCl2； CuCl2+Fe=FeCl2+Cu．如圖為加入鐵粉的質(zhì)量與反應(yīng)后剩余固體質(zhì)量關(guān)系．則下列說法不正確的是（　　）
A．B點(diǎn)后溶液的顏色為藍(lán)色
B．D點(diǎn)對應(yīng)縱坐標(biāo)為6.4g
C．該100g溶液中的CuCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.5%
D．取D、E兩點(diǎn)的剩余固體加入鹽酸，均有氣泡產(chǎn)生
向一定質(zhì)量的AgNO3溶液中加入Cu，溶液質(zhì)量與加入Cu的質(zhì)量關(guān)系如圖所示，下列說法中不正確的是（　　）
A．a(chǎn)點(diǎn)對應(yīng)溶液中的溶質(zhì)有2種
B．b點(diǎn)對應(yīng)固體只有Ag
C．b～c段對應(yīng)溶液中含有AgNO3
D．c點(diǎn)時反應(yīng)已經(jīng)停止
某化學(xué)小組用一定量AgNO3和Al（NO3）3的混合溶液加入銅粉和鋅粉，充分反應(yīng)后過濾，得到溶液甲和固體乙，如圖所示，則：
①溶液甲中一定含Al（NO3）3和 Zn（NO3）2
②固體乙中一定含Ag，可能含有Cu和Zn
③若溶液甲呈藍(lán)色，則溶液甲一定含Al（NO3）3、Zn（ NO3）2、Cu（NO3）2和AgNO3
④若向固體乙上滴加鹽酸無氣泡產(chǎn)生，則溶液甲中一定沒有AgNO3和Cu（NO3）2
上述四種說法正確的個數(shù)為（　　）
A．1個 B．2個 C．3個 D．4個
向AgNO3、Cu（NO3）2、Mg（NO3）2混合溶液中加入鋅粉，完全反應(yīng)后過濾，不可能存在的情況是（　　）
A．濾紙上有Ag，濾液中有Ag+、Cu2+、Zn2+、Mg2+
B．濾紙上有Ag、Cu，濾液中有Cu2+、Zn2+、Mg2+
C．濾紙上有Ag、Cu、Zn，濾液中有Zn2+、Mg2+
D．濾紙上有Ag、Cu、Zn、Mg，濾液中有Mg2+
甲乙兩燒杯中分別盛有等體積、等濃度的硫酸溶液．向甲杯中放入m克鎂，向乙杯中投入m克鋅．完全反應(yīng)后發(fā)現(xiàn)有一燒杯中金屬有剩余．則各杯中原來硫酸的質(zhì)量x之值是（　　）
A．x=m克
B． m＞x＞m
C． m＞x≥m
D． m＞x≥m
某興趣小組的同學(xué)從實(shí)驗(yàn)室收集到一桶含有FeSO4、CuSO4的廢液，他們想從中回收金屬銅和硫酸亞鐵晶體，設(shè)計了如下實(shí)驗(yàn)方案．有關(guān)該實(shí)驗(yàn)流程分析正確的是（　　）
A．X是鋅
B．Y是稀硫酸
C．濾液1中含有Fe2+和Cu2+
D．操作a和操作b中使用的玻璃棒的作用一樣
白銅（Cu、Ni合金）因?yàn)楣鉂珊谩⒛透g、容易加工等優(yōu)點(diǎn)，常代替銀做飾品．如圖所示是某實(shí)驗(yàn)室分離廢棄白銅飾品成分的流程（部分反應(yīng)產(chǎn)物在圖中已略去）．
已知溶液B中含有一種二價金屬的化合物，溶液D中只有一種溶質(zhì)．分析該流程，回答下列問題：
（1）固體A的化學(xué)式為，過程Ⅰ和Ⅱ中都需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是　　 ．
（2）過程Ⅰ中反應(yīng)的化學(xué)方程式為反應(yīng)類型是　 　．
（3）Cu、Ni、Zn的金屬活動性由強(qiáng)到弱的順序是　 　．
某興趣小組對物質(zhì)的性質(zhì)和成分進(jìn)行相關(guān)探究．
（1）常見金屬活動性順序如圖1所示，填寫相應(yīng)的元素符號：
某同學(xué)用硫酸銅溶液把“把鐵刀變成銅刀”，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：　 　，該反應(yīng)的基本反應(yīng)類型為　　 ．
（2）興趣小組同學(xué)用氧化銅與足量的炭粉利用如圖2所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對生成氣體的成分進(jìn)行探究．
[提出問題]生成的氣體中是否含有一氧化碳？
[實(shí)驗(yàn)與討論]
①打開K，緩緩?fù)ㄈ敫稍锏牡獨(dú)庖欢螘r間．
②關(guān)閉K，加熱至一定溫度使之反應(yīng)，用氣囊收集氣體樣品．
③除去氣體樣品中的二氧化碳，并將剩余氣體收集在集氣瓶中，如圖3所示裝置中最為合理的是　 　．
[實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證]
將除盡二氧化碳后的氣體樣品干燥，仍然用圖2所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，A中的固體應(yīng)選用　 　，B中溶液為澄清石灰水，若A中黑色固體出現(xiàn)了紅色，B中澄清石灰水　　 ，可說明氣體樣品中含有一氧化碳．
[實(shí)驗(yàn)反思]
炭粉還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)中，若生成的氣體中含有一氧化碳，則反應(yīng)時消耗碳、氧元素的質(zhì)量比　 　（填“大于”“等于”或“小于”）3：8．
早在春秋戰(zhàn)國時期，我國就開始生產(chǎn)和使用鐵器，現(xiàn)在，鐵是世界上年產(chǎn)量最多的金屬．
（1）如圖1是元素周期表中鐵元素的有關(guān)信息和鐵的原子結(jié)構(gòu)示意圖．下列說法正確的是　 　（填字母）
A鐵在化學(xué)變化中容易得到電子 B鐵元素的原子序數(shù)是26 C鐵的相對原子質(zhì)量是55.85g D鐵離子的符號為Fe2+（2）如圖2是工業(yè)煉鐵示意圖．其中，焦炭的作用是　 　和　 　．
（3）如圖3是實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)煉鐵的裝置圖．
①A裝置硬質(zhì)玻璃管里可觀察到的現(xiàn)象是　 　，所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為　 　．
②B裝置中可觀察到的現(xiàn)象是　 　．
③C處酒精燈的作用是　　 ．
（4）工業(yè)上可利用“鋁熱反應(yīng)”焊接鋼軌、冶煉難熔金屬等，其原理是在高溫下用鋁將某些金屬從其氧化物中置換出來．若用鋁與氧化鐵反應(yīng)來制取22.4kg鐵，理論上需要消耗鋁的質(zhì)量是多少？
老師在課堂上做鈉的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，先用小刀切下綠豆大小的一塊，可以看到銀白色的金屬光澤，再放入滴加過幾滴酚酞試液的水中，觀察到鈉浮在水面上，熔化成閃亮的小球，四處游動，發(fā)出“嘶嘶”的響聲，溶液變紅．反應(yīng)后產(chǎn)生一種氣體，經(jīng)檢驗(yàn)其密度最小且具有可燃性．根據(jù)以上描述，回答下列問題：
（1）鈉的物理性質(zhì)　 　（答出一條即可）；
（2）解釋任一處劃線現(xiàn)象的原因　 　；
（3）如果在實(shí)驗(yàn)室中制取該反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，收集方法為　　 ；
（4）反應(yīng)完畢，向溶液中滴加稀鹽酸至過量，可觀察到的現(xiàn)象為　　 ；
NaOH和Na2CO3分別在乙醇中的溶解度
T/℃
NaOH/g
Na2CO3/g
18.5～25.0
17.3
﹣
“﹣”表示難溶
（5）反應(yīng)完畢，向溶液中通入CO2，無明顯現(xiàn)象．現(xiàn)提供固體NaOH、CO2、乙醇和必需的儀器，并査得如下資料．
請設(shè)計一個“看得見”NaOH與CO2反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)．　 　．
為測定鋅銅合金中鋅的含量，取該合金放入如圖盛有稀硫酸的錐形瓶中，發(fā)生反應(yīng)：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑．多次實(shí)驗(yàn)后，取平均值所得數(shù)據(jù)如下表：
反應(yīng)前
充分反應(yīng)后裝置及反應(yīng)剩余物質(zhì)質(zhì)量
裝置和足量的稀硫酸質(zhì)量
鋅銅合金質(zhì)量
342.10g
16.00g
357.70g
若不考慮干燥劑吸收空氣中的水蒸氣，計算：
（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律求生成氫氣的質(zhì)量．
（2）該合金中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
向100g稀H2SO4溶液中加入一定量的鎂粉，固體完全溶解后，再向所得溶液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的NaOH溶液，所得沉淀質(zhì)量與加入NaOH溶液質(zhì)量關(guān)系如圖所示．請回答：
（1）OA段無沉淀產(chǎn)生，請寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式　 　；
（2）加入鎂粉的質(zhì)量為　 　g；
（3）求產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量是多少g？（寫出計算過程，保留小數(shù)點(diǎn)后一位）．
[參考答案]
[經(jīng)典例題]
1．A．
2．B．
3．A．
4．B．
5．D．
6．Mg，Zn、Fe，Mg．
7．（1）④；（2）銅、鐵，鋅；（3）用磁鐵吸引，有黑色粉末被吸引，說明了B是銅與少量鐵的混合物；若沒有被吸引，說明了B是銅．
8．（1）酒精燈；
（2）FeCO3FeO+CO2↑；
（3）C中澄清的石灰水不變渾濁；
（4）＜；
（5）乙．
9．（1）c；（2）乙；（3）先通入氫氣一會兒；（4）．
10．（1）導(dǎo)熱；（2）晚；（3）Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O；（4）Ag、Cu，Mg（NO3）2；（5）B．
11．（1）通過對上述數(shù)據(jù)的分析，該濾液中含有的溶質(zhì)是 HCl和FeCl3；
（2）100g濾液中氯化鐵的質(zhì)量為8.1g．

[課后作業(yè)]
1．A．
2．C．
3．B．
4．D．
5．D．
6．B．
7．（1）Cu；過濾；（2）Ni+H2SO4=NiSO4+H2↑；置換反應(yīng)；（3）Zn＞Ni＞Cu．
8．（1）Mg，Ag，F(xiàn)e+CuSO4═Cu+FeSO4，置換反應(yīng)；
（2）[實(shí)驗(yàn)與討論]c
[實(shí)驗(yàn)求證]氧化銅　變渾濁
[實(shí)驗(yàn)反思]大于
9．（1）B；
（2）燃燒提供能量；制取CO；
（3）①紅色粉末變?yōu)楹谏?CO+Fe2O32Fe+3CO2；
②澄清石灰水變渾濁；
③一10.8kg．　
10．
（1）質(zhì)地柔軟，銀白色有金屬光澤，鈉的密度是0.97g/cm3，比水的密度小（答出一點(diǎn)即可）．
（2）鈉熔化成閃亮的小球，說明反應(yīng)放出大量的熱．
（3）向下排空氣法．
（4）溶液由紅色逐漸變?yōu)闊o色．
（5）將氫氧化鈉溶于乙醇制成氫氧化鈉的乙醇溶液，而后向該溶液中通入二氧化碳?xì)怏w，看到溶液中有白色晶體（碳酸鈉）析出，說明NaOH與CO2發(fā)生了反應(yīng)．
11．（1）0.4g（2）81.25%．　
12．（1）H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O；
（2）0.2g．

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