資源簡介

金屬的化學(xué)性質(zhì)與應(yīng)用
一、金屬和氧氣反應(yīng)
將金屬鎂、鋁、鐵、銅、金分別在不同條件下與氧氣反應(yīng)，觀察反應(yīng)現(xiàn)象：
金屬
條件
現(xiàn)象
化學(xué)方程式或結(jié)論
鎂
常溫下（空氣中）
在空氣中表面逐漸變暗，生成白色固體。
2Mg＋O22MgO
點(diǎn)燃時（空氣中）
劇烈燃燒，發(fā)出耀眼白光，生成白色固體。
2Mg＋O22MgO
鋁
常溫下（空氣中）
在空氣中表面逐漸變暗，生成致密的氧化膜。
4Al＋3O22Al2O3
點(diǎn)燃（氧氣中）
火星四射，放出大量的熱，生成白色固體。
4Al＋3O22Al2O3
鐵
常溫（干燥空氣）
無明顯現(xiàn)象。
很難與O2反應(yīng)。
常溫（潮濕空氣）
鐵和空氣中的氧氣、水共同作用生成比較疏松的暗紅色物質(zhì)——鐵銹。
鐵銹主要成分
Fe2O3?xH2O
點(diǎn)燃（氧氣中）
劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體，
放出大量的熱。
3Fe＋2O2Fe3O4
銅
常溫（干燥空氣）
無明顯現(xiàn)象。
幾乎不與氧氣反應(yīng)
加熱（空氣中）
紅色固體逐漸變成黑色。
2Cu＋O22CuO
常溫（潮濕空氣）
銅和空氣中的氧氣、水、二氧化碳反應(yīng)
生成一種綠色物質(zhì)
堿式碳酸銅（俗稱銅綠）：Cu2(OH)2CO3
金
高溫
無明顯現(xiàn)象
不與氧氣反應(yīng)
結(jié)論
大多數(shù)金屬都能與氧氣發(fā)生反應(yīng)，但反應(yīng)的難易和劇烈程度不同。
注意：鋁、鋅雖然化學(xué)性質(zhì)比較活潑，但是它們在空氣中與氧氣反應(yīng)表面生成致密的氧化膜，阻止內(nèi)部的金屬進(jìn)一步與氧氣反應(yīng)。因此，鋁、鋅具有很好的抗腐蝕性能。
二、金屬與酸的反應(yīng)：
金屬活動順序表中，位于氫前面的金屬才能和稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)，放出氫氣（鉀鈣鈉除外），但反應(yīng)的劇烈程度不同。越左邊的金屬與酸反應(yīng)速率越快，銅和以后的金屬不能置換出酸中的氫。
金屬＋酸鹽＋H2↑（注意化合價和配平）
Mg＋2HClMgCl2＋H2↑ Mg＋H2SO4MgSO4＋H2↑
2Al＋6HCl2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋3H2SO4Al2(SO4)3＋3H2↑
Zn＋2HClZnCl2＋H2↑ Zn＋H2SO4ZnSO4＋H2↑ （實(shí)驗(yàn)室制取氫氣）
Fe＋2HClFeCl2＋H2↑
Fe＋H2SO4FeSO4＋H2↑
三、金屬與鹽溶液的反應(yīng)
金屬活動順序表中，前面的金屬能將后面的金屬從它的鹽溶液中置換出來。（鉀鈣鈉除外）
金屬＋鹽新金屬＋新鹽
Fe＋CuSO4Cu＋FeSO4（鐵表面有紅色物質(zhì)析出，溶液由藍(lán)色逐漸變成淺綠色）
應(yīng)用：不能用鐵制器皿盛放波爾多液，濕法煉銅的原理
Cu＋2AgNO32Ag＋Cu(NO3)2 (銅表面有銀白色物質(zhì)析出，溶液由無色逐漸變成藍(lán)色）
Fe＋2AgNO32Ag＋Fe(NO3)2
四、置換反應(yīng)：一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)。
單質(zhì)＋化合物新單質(zhì)＋新化合物 A ＋ BCB ＋ AC
初中常見的置換反應(yīng)：（1）活潑金屬與酸反應(yīng)：如 Zn＋H2SO4ZnSO4＋H2↑
（2）金屬和鹽溶液反應(yīng)：如 Fe＋CuSO4Cu＋FeSO4
（3）氫氣、碳還原金屬氧化物：如 H2＋CuOCu＋H2O C＋2CuO2Cu＋CO2↑
注:鐵在發(fā)生置換反應(yīng)時，化合價變化：0→＋2
題型：
一、金屬活動性順序的運(yùn)用：
比較金屬活動性強(qiáng)弱
方法：(1))金屬活動順序表中,位于氫前面的金屬才能和稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)。
(2)金屬活動順序表中，前面的金屬能將后面的金屬從它的鹽溶液中置換出來。
例1：X、Y、Z是三種不同的金屬，將X、Y分別放入稀鹽酸中，只有X表面產(chǎn)生氣泡；將Y、Z分別放入硝酸銀溶液中，一會兒后，Y表面有銀析出，而Z無變化。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)事實(shí)，判斷三種金屬的活動性順序?yàn)椋?）
X＞Y＞Z B、X＞ Z＞ Y C、Z＞ X＞Y D、Y＞Z ＞X
變式1：科學(xué)興趣小組對金屬R的活動性探究時發(fā)現(xiàn)：將R放入稀硫酸中，有氣泡產(chǎn)生，同時生成正二價的鹽，將R放入ZnSO4溶液中無任何變化。根據(jù)以上信息，下列化學(xué)方程式正確的是（ ）
A．R+MgCl2=R Cl2+Mg B．R+2AgCl=RCl2+2Ag
C．R+2HCl=RCl2+H2↑ D．Al+RSO4= AlSO4+R
2、設(shè)計實(shí)驗(yàn)探究和驗(yàn)證金屬活動性順序
【規(guī)律方法】初中階段，金屬活動性的比較主要是針對兩種金屬或三種金屬。它們的活動性比較在設(shè)計上有一定的規(guī)律和技巧。
（1）兩種金屬活動性的比較
①采用“一金一鹽”方法(K、Ca、Na 除外)：即一種是金屬單質(zhì)，另一種金屬則采用其鹽溶液。操作是將該金屬單質(zhì) A 放入到另一金屬 B 的化合物溶液中，如果能反應(yīng)，則活動性：A＞B，如果不能反應(yīng)，則活動性：A＜B。
②采用“二金一酸”方法(適用于至少一種氫前金屬)：即兩種都是金屬單質(zhì)，再加上一種酸（稀鹽酸或稀硫酸）。操作是將兩種金屬單質(zhì)A、B分別放入到酸溶液中，如果A能反應(yīng)而 B 不能反應(yīng)，或 A 比 B 放出氫氣速率快，則活動性：A＞B，反之，則活動性：A＜B。
（2）三種金屬活動性的比較
①排好金屬活動性順序后，采用“兩邊金屬中間鹽”。
②排好金屬活動性順序后，采用“中間金屬兩邊鹽”。
例1、某研究性學(xué)習(xí)小組，設(shè)計實(shí)驗(yàn)一次性驗(yàn)證鐵、鋅、銅三種金屬活動性的實(shí)驗(yàn)，每種方案如下，可行的方案是（　　）
A．鋅、硫酸銅溶液、硫酸亞鐵溶液　　　 B．鐵、鋅、硫酸銅溶液
C．鋅、銅、硫酸亞鐵溶液　　　　　　　 D．鐵、銅、硫酸鋅溶液
例2、為了驗(yàn)證“Fe、Cu、Ag三種金屬的活動性由強(qiáng)到弱”，小明設(shè)計了如圖所示的實(shí)驗(yàn)。其中可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡慕M合是（ ）
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
變式：為了驗(yàn)證鐵、銅、銀的金屬活動性順序，設(shè)計了如下實(shí)驗(yàn)：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）寫出實(shí)驗(yàn)Ⅲ發(fā)生的化學(xué)方程式________.
（2）上述實(shí)驗(yàn)________（選填“能”或“不能”）驗(yàn)證三種金屬的活動性順序。
（3）將鐵、銅、銀三種金屬浸入________溶液（只填一種），即可驗(yàn)證它們的活動性順序
3、金屬與酸反應(yīng)規(guī)律
（1）等量的金屬與足量的酸反應(yīng)，
產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量關(guān)系：Al > Mg > Fe > Zn
①產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量與金屬的相對原子質(zhì)量成反比，相對原子質(zhì)量越小，產(chǎn)生的氫氣量越多。（注意Al）
②反應(yīng)時間則與金屬的活動性順序成正比，活動性越強(qiáng)的所需時間越少，速度越快。
速度關(guān)系：Mg > Al > Zn > Fe
（2）足量的金屬與相同質(zhì)量的同種酸反應(yīng)
①產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量相等（不管和什么金屬反應(yīng)，酸中的H＋全部轉(zhuǎn)化為H2，所以質(zhì)量相等）
②反應(yīng)時間則與金屬的活動性順序成正比，活動性越強(qiáng)的所需時間越少，速度越快。
速度關(guān)系：Mg > Al > Zn > Fe
（3）未知量的金屬與足量的酸反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量相等，則需要金屬的質(zhì)量關(guān)系：
Zn > Fe > Mg > Al
①金屬的質(zhì)量與金屬的相對原子質(zhì)量成正比，相對原子質(zhì)量越小，所需的金屬質(zhì)量量越少。
②反應(yīng)時間則與金屬的活動性順序成正比，活動性越強(qiáng)的所需時間越少，速度越快。
速度關(guān)系：Mg > Al > Zn > Fe
（4）金屬與酸反應(yīng)，溶液質(zhì)量逐漸增加，密度逐漸增大（溶液體積的變化忽略不計）。
（5）極值法
例1、5.6g不純的鐵與足量稀鹽酸反應(yīng)生成了0.21g氫氣，則鐵中混有的雜質(zhì)可能是（ ）
A.Cu B.Hg C.Zn D.Mg
4432300140970例2、將質(zhì)量相等的A、B、C三種金屬，同時分別放入三份溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同且足量的稀鹽酸中，反應(yīng)生成H2的質(zhì)量與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示。根據(jù)圖中所提供的信息，得出的結(jié)論正確的是（ ）。(已知：A、B、C在生成物中均為+2價)
A．放出H2的質(zhì)量是B＞A＞C???? B．金屬活動性順序是A＞B＞C?
C．反應(yīng)速率最大的是A?????? D．相對原子質(zhì)量是C＞B＞A?
例3、取一定質(zhì)量的鋅粒和銅片于同一敞口容器中，再逐漸加入稀硫酸。加入稀硫酸的質(zhì)量與有關(guān)量的變化關(guān)系圖正確的是（ ???）
A.??B.?C.??D.?
例4、兩種金屬的混合物6g，加入到足量的稀硫酸中，共收集到0.2g氫氣（假設(shè)生成的氫氣全被收集），則這種金屬混合物可能是（　 ）
A．鋅、銅　 　　B．鎂、鐵　 　　C．鐵、鋅　　　 D．鎂、鋁
例5、在已經(jīng)調(diào)平的托盤天平兩邊各放一只等質(zhì)量的燒杯，向燒杯中各加入質(zhì)量相等、溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的稀鹽酸，然后在左邊燒杯中放入鎂，在右邊的燒杯中放入與鎂質(zhì)量相等的鋁。待充分反應(yīng)后，下列分析錯誤的是( )
A.天平保持平衡，左邊燒杯中，酸沒有剩余，鎂可能有剩余
B.天平保持平衡，右邊燒杯中，酸沒有剩余，鋁一定有剩余
C.天平失去平衡，左邊燒杯中，酸一定剩余，鎂一定沒剩余
D.天平失去平衡，右邊燒杯中，酸可能剩余，鋁一定沒剩余
4、金屬和鹽溶液反應(yīng)的規(guī)律：
（1）幾種金屬同時放入一中弱鹽溶液中，活動性強(qiáng)的先反應(yīng)；一種金屬放入幾種弱鹽的混合溶液中，先和最弱的鹽溶液發(fā)生反應(yīng)，在金屬活動性順序表中隔得遠(yuǎn)的先反應(yīng)。
如：將Zn、Fe同時放入CuSO4溶液中，鋅先和硫酸銅溶液反應(yīng)，然后鐵再和硫酸銅溶液反應(yīng)。將Fe放入Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中，鐵先和硝酸銀溶液反應(yīng)，然后再和硝酸銅溶液反應(yīng)。
總結(jié)：在金屬活動性順序表中隔得遠(yuǎn)的先反應(yīng)。
（2）金屬與鹽溶液的反應(yīng)，若金屬質(zhì)量增加，則鹽溶液質(zhì)量減少，密度減小（溶液體積變化忽略不計）；若金屬質(zhì)量減小，則鹽溶液質(zhì)量增大，密度增大（溶液體積變化忽略不計）。要根據(jù)對應(yīng)的化學(xué)方程式判斷。
例1、在AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的鐵粉，充分反應(yīng)后，過濾，下列情況不可能成立的是（ ）
濾液成分為Fe2+、Ag+和Cu2+，濾渣成分為Ag
B、濾液成分為Fe2+和Cu2+，濾渣成分為Ag和Cu
C、濾液成分為Fe2+和Cu2+，濾渣成分為Ag、Cu和Fe
D、濾液成分為Fe2+和Cu2+，濾渣成分為Ag
分析：發(fā)生兩個反應(yīng)先后順序?yàn)椋?……①
……②
可能出現(xiàn)的情況：
①中Fe不足，②不發(fā)生。濾液： 濾渣：
①恰好完全反應(yīng)，②不發(fā)生。濾液： 濾渣：
（3）①反應(yīng)后，②中Fe不足。 濾液： 濾渣：
（4）①反應(yīng)后，②恰好完全反應(yīng)。濾液： 濾渣：
（5）①②反應(yīng)后，F(xiàn)e過量。 濾液： 濾渣：
例2、把鋅片投入到下列溶液中，鋅片溶解且溶液質(zhì)量減輕，又沒有氣體產(chǎn)生的是（ ）
A、H2SO4 B、 CuSO4 C、ZnSO4 D、 AgNO3
例3、將一定量的銅鋅混合粉末放A盛有硝酸銀溶液的燒杯中，不斷攪拌，充分反應(yīng)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(xiàn)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
4042410436245例4、小金為回收金屬，往含有硝酸銅、硝酸銀和硝酸亞鐵的廢液中緩慢連續(xù)加入鋅粉。圖為溶液中析出的固體質(zhì)量與參加反應(yīng)的鋅粉質(zhì)量關(guān)系，則( ??? )
A.?b點(diǎn)溶液陽離子只有Zn2＋和Cu2＋?????????????????????
B.?c點(diǎn)對應(yīng)的溶液質(zhì)量最大
C.?cd段(不含兩端點(diǎn))析出的是金屬鐵?????????????????????
D.?bc段溶液中加入氯化鈉溶液后會有白色沉淀生成
參考答案：
例1、A變式：C
例1、C例2、C
變式：（1）Fe+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag
（2）不能
（3）可溶性銅鹽都可
例1、D例2、D例3、C例4、C例5、D
例1、C例2、D例3、B例4、C

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