資源簡介 一、金屬的物理性質 (1)金屬的物理共性:①常溫下都是固體(汞除外);②有金屬光澤;③大多數為電和熱的良導體;④有延展性。 (2)金屬的特性:①金屬汞常溫下呈液態;②鐵、鋁等大多數金屬呈銀白色或灰色,但金呈金黃色,銅呈紫紅色;③不同金屬的密度、硬度、熔點、導電性、導熱性等有較大差別。 二、金屬的化學性質 (1)與氧氣反應 與氧氣反應的難易程度 代表金屬種類 現象 化學方程式(氧氣中) 常溫下與氧氣反應 鋁 常溫下,金屬鋁表面易生成一層致密的氧化鋁保護膜 4Al+3O2===2Al 2O3 鐵 常溫下,緩慢氧化,生成紅褐色的鐵銹(Fe2O3) 與氧氣反應的難易程度 代表金屬種類 現象 化學方程式 (氧氣中) 能在空氣中燃燒 鎂 劇烈燃燒,發出耀眼白光,生成白色固體,放熱 2Mg+O22MgO 不能在空氣中燃燒,能在氧氣中燃燒 鐵 劇烈燃燒,火星四射,放出大量的熱,生成黑色固體 3Fe+2O2 Fe3O4 不能燃燒,在加熱條件下能與氧氣反應生成氧化物 銅 加熱,生成黑色物質 2Cu+O22CuO 在高溫下也不與氧氣反應 金 (2)與酸反應:金屬活動性順序排在H前面的金屬單質能與酸發生反應,生成相應的鹽和氫氣。相同條件下,金屬與酸反應的劇烈程度也因金屬活動性的強弱而不同,金屬活動性越強,反應越劇烈。 金屬 與鹽酸反應 與稀硫酸反應 反應現象 鎂 Mg+2HCl===MgCl2+H2↑ Mg+H2SO4===MgSO4+H2↑ 劇烈反應,產生大量氣泡,溶液仍為無色,生成的氣體在空氣中燃燒產生淡藍色火焰 鋁 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ 2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑ 鋅 Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑ Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑ 反應比較劇烈,產生大量氣泡,溶液為無色,生成的氣體在空氣中燃燒產生淡藍色火焰 鐵 Fe+2HCl===FeCl2+H2↑ Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑ 反應緩慢,產生氣泡,溶液由無色逐漸變為淺綠色,生成的氣體在空氣中燃燒產生淡藍色火焰 銅 不反應 不反應 無 ① 鐵與酸發生置換反應,生成鐵的化合物中鐵元素的化合價為+2價,故溶液呈淺綠色。 ② 金屬與酸反應的劇烈程度不止與金屬的活動性強弱有關,還與其他很多因素有關,如酸的濃度、金屬與酸接觸面積的大小、反應溫度等。故在探究金屬與酸反應快慢的問題時,一定要注意控制好變量。 ③ 由于金屬鋅與稀硫酸的反應速率適中,便于對氫氣進行收集,實驗室常用鋅與稀硫酸的反應來制取氫氣;金屬鎂和鋁與稀硫酸的反應速率過快,鐵與稀硫酸的反應速率過慢,都不利于氫氣的收集;濃鹽酸具有揮發性,用鹽酸制取的氫氣中因含有氯化氫氣體而不純凈,故不選擇鹽酸作為實驗室制取氫氣的原料。 (3)與某些鹽溶液反應 活動性較強的金屬可以把活動性較弱的金屬從其鹽溶液中置換出來。如,將鋅片、鐵片、銅片三種金屬分別放入硫酸銅溶液、硝酸銀溶液中,觀察到的現象及反應的化學方程式如下: 金屬 硫酸銅溶液 硝酸銀溶液 鋅 鋅表面有一層紅色物質析出,溶液由藍色變為無色。 Zn+CuSO4===ZnSO4+Cu 鋅表面有一層銀白色物質析出,溶液仍為無色。 Zn+2AgNO3===Zn(NO3)2+2Ag 鐵 鐵表面有一層紅色物質析出,溶液由藍色變為淺綠色。Fe+CuSO4===FeSO4+Cu 鐵表面有一層銀白色物質析出,溶液由無色變為淺綠色。Fe+2AgNO3===Fe(NO3)2+2Ag 銅 無變化,不反應 銅表面有一層銀白色物質析出,溶液由無色變成藍色。Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag 金屬與鹽的反應中,鹽必須能溶于水。 三、金屬活動性順序 (1)金屬活動性順序 常見的金屬在溶液中的活動性順序如下:K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au 活動性由強到弱,原子失電子能力減弱。 (2)金屬活動性順序的應用 ① 在金屬活動性順序中,位置越靠前,活動性越強。 ② 在金屬活動性順序中,只有排在氫前面的金屬才能置換出鹽酸、稀硫酸中的氫。 ③ 在金屬活動性順序中,排在前面的金屬能把排在后面的金屬從其鹽溶液中置換出來(K、Ca、Na除外)。 ④ 很活潑的金屬,如K、Ca、Na與鹽溶液反應,先與溶液中的水反應生成堿和氫氣,堿再與鹽溶液反應,沒有金屬單質生成。 四、金屬冶煉 (1)熱還原法:用C、CO、H2等還原劑與金屬氧化物反應,奪取金屬氧化物中的氧,得到金屬單質,該方法適用于大多數金屬。以下為氫氣還原氧化銅和一氧化碳還原氧化鐵的實驗: 實驗名稱 氫氣還原氧化銅 一氧化碳還原氧化鐵 實驗原理 CuO+H2Cu+H2O Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 實驗裝置 實驗步驟 檢:檢查氫氣的純度; 通:通氫氣; 點:點燃酒精燈加熱; 熄:實驗完畢,先熄滅酒精燈; 冷:繼續通氫氣,直到試管完全冷卻。 檢:檢查裝置的氣密性; 裝:裝入藥品并固定裝置; 通:通入一氧化碳氣體并點燃酒精燈; 點:待裝置內的空氣完全排盡后,點燃酒精噴燈給氧化鐵加熱; 熄:當玻璃管內的紅棕色粉末變成黑色時,停止加熱; 冷:繼續通入一氧化碳直到玻璃管內的固體冷卻; 熄:熄滅裝置尾部的酒精燈。 實驗現象 黑色固體逐漸變為紅色,同時試管口出現小水珠。 紅色固體逐漸變為黑色,同時產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體。 注意事項 ① 被還原的金屬氧化物要鋪在試管或直玻璃管底部,目的是增大反應物的受熱面積,加快反應速率。 ② 實驗之前先通氣體后加熱,目的是排出裝置內的空氣,防止可燃性氣體和空氣混合加熱時發生爆炸。實驗結束后先熄滅酒精燈,繼續通入還原性氣體,直至還原產生的金屬冷卻,目的是防止生成的金屬在溫度較高時再次被氧氣氧化,使實驗失敗。 ③ 因為要先通還原性氣體,實驗結束后還要通氣體,所以實際所用氣體的量要遠大于理論用量。 疑難點 ① 試管口應略向下傾斜,且試管口不能塞塞子。向下傾斜的目的是避免反應中生成的水倒流而炸裂。 ② 通氫氣的導管應插到試管底部的氧化銅上方,一是為了避免氧化銅粉末堵塞導管口,二是易把試管里的空氣排凈,加熱后不易發生危險。 ① 一氧化碳有毒,不能直接排放到空氣中,故裝置封閉并在實驗前進行氣密性檢查,且需將尾氣點燃或收集。 ② CO和用于尾氣處理的酒精燈要“早出晚歸”,用于加熱的酒精噴燈要“遲到早退”。 (2)濕法冶銅 濕法煉銅的原理是先用硫酸將銅礦中的銅轉變成可溶性的硫酸銅,再將鐵放入硫酸銅溶液中把銅置換出來。反應方程式為Fe+CuSO4===FeSO4+Cu。 五、金屬銹蝕 (1)銹蝕條件 ① 外因:金屬與空氣、水等物質的相互作用。② 內因:金屬的內部結構。 (2)防銹方法 ① 保持金屬制品表面干燥和潔凈。② 在金屬制品表面涂一層保護膜,如刷油漆、涂油等。③ 改變金屬的內部結構,如在普通鋼中加入鉻、鎳等金屬制成不銹鋼。 六、合金 (1)合金的概念:在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬形成具有金屬特征的物質。 (2)合金的特性:硬度、強度一般變大;熔點更低;顏色更鮮艷;抗腐蝕性更強。 例1. 科學探究可以培養學生良好的科學思維。某興趣小組進行了金屬燃燒實驗: 實驗 1 2 3 步驟 將一片鋁箔在空氣中用酒精燈加熱 將另一片相同的鋁箔伸入充滿氧氣的集氣瓶,引燃 將一段鎂條在空氣中用酒精燈加熱 實驗 1 2 3 現象 鋁箔不燃燒,熔化后也不滴下,外面立即形成一層薄膜 鋁箔劇烈燃燒,發出耀眼白光 鎂條劇烈燃燒,發出耀眼白光 試回答下列問題: (1)進行實驗1、2的目的是為研究鋁和氧氣反應的劇烈程度是否與氧氣的 有關。 (2)某同學分析實驗2、3后就得出了如下結論:不同金屬的活動性是不同的。其他同學認為這個結論不可靠,你認為他們的理由是 。 (3)在實驗1中,有同學用細針去刺破液態鋁外面的薄膜,觀察到里面的液態鋁依然沒有流出來。實驗后,同學們查閱資料獲知該薄膜是氧化鋁,其熔點明顯高于酒精燈火焰的溫度,由此推斷,刺破薄膜后液態鋁會迅速和 反應又會形成致密氧化膜,所以液態鋁不會流出來。 例2.下圖為氫氣還原氧化銅的實驗裝置圖,下列有關分析正確的是( ) A.裝置中試管口需略向下傾斜,主要是為了利于通入氫氣 B.在給試管內藥品加熱前,需先通氫氣排盡試管內的空氣 C.待藥品完全反應后,需同時撤去酒精燈和通氫氣的導管 D.該實驗裝置也可直接用于一氧化碳還原氧化銅的實驗 例3.小柯為比較Mg、Fe、Cu三種金屬的活動性順序,進行了如圖甲所示的實驗。實驗后他把兩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。溶液中含有的金屬離子可能的組成有 ( ) ① Mg2+ ② Mg2+和Fe2+ ③ Mg2+和Cu2+ ④ Mg2+、Fe2+和Cu2+ A.①② B.①③ C.②④ D.③④ 例4. 將質量均為10克的Mg、Fe、Zn三種金屬分別放入質量和溶質質量分數均相同的三份稀硫酸中,反應完成后,生成氫氣的質量關系不可能的是( ) A. B. C. D. 1.向一定質量的AgNO3、Fe(NO3)2混合溶液中加入a克Zn粉,充分反應后過濾,將濾渣洗滌、干燥、稱量,所得質量仍為a克。下列說法正確的是(?? ) ? A.?濾液一定呈無色 B.?濾液中一定含Fe(NO3)2和Zn(NO3)2 C.?濾渣中一定含Fe ? D.?濾渣滴加稀鹽酸一定無氣泡產生 2.等質量的鎂和鐵分別放置在兩只燒杯中,向其中分別逐滴加入質量分數相等的稀硫酸到過量。下圖中能正確反映其過程的是( ) ? A. B. C. ? D. 3.一定質量的鋅、鐵分別和等量的鹽酸反應,產生氫氣質量與時間的關系如圖所示,下列說法不正確的是(??? ) ? A.?t1時,產生氫氣的質量鋅比鐵大 ? B.?t1時,產生氫氣的速率鋅比鐵大 C.?t2時,參加反應鋅的質量與鐵相同 ? D.?t2時,鋅、鐵消耗的鹽酸質量相同 4.在氯化銅和氯化亞鐵的混合溶液中加入一定量的鎂粉,充分反應后過濾,向濾出的固體中滴加稀鹽酸,沒有氣泡產生。下列判斷正確的是(?? ) ? A.?濾出的固體中一定含有銅,可能含有鐵和鎂 B.?濾出的固體中一定含有銅,一定不含鐵和鎂 ? C.?濾液中一定含有氯化鎂和氯化亞鐵,一定不含氯化銅 ? D.?濾液中一定含有氯化鎂、氯化亞鐵、氯化銅 5.某化學興趣小組為驗證Ag、Fe、Cu三種金屬的活動性順序,設計了如圖的實驗操作,其中可以達到實驗目的的組合是(?? ) A.?①②或②③或②④⑤ ? B.?②④或①③或②④⑤ ? C.?①③或②③或①④⑤ ? D.?①②或②③或③④⑤ 6.向AgNO3溶液中加入一定質量的Zn和Cu的混合粉末,充分反應后過濾,得到濾渣和藍色濾液,下列說法正確的是(?? ) ? A.?向濾渣中加入稀鹽酸,可能有氣泡產生 B.?向濾液中加入稀鹽酸,可能有沉淀產生 ? C.?濾渣中一定有Ag,一定無Zn和Cu ? D.?濾液中一定有Cu(NO3)2,可能有Zn(NO3)2和AgNO3 7.現有等質量甲、乙、丙三種金屬,分別放入三份溶質質量分數相同的足量稀硫酸中,產生氫氣的質 量與反應時間的關系如圖所示(已知甲、乙、丙在生成物中化合價均為+2價)。則下列說法中不正確的是(?? ) A.?生成氫氣的質量:甲>乙>丙 ? B.?相對原子質量:乙>丙>甲 ? C.?金屬活動性:乙>甲>丙 ? D.?消耗硫酸的質量:甲>乙>丙 8.某校研究性學習小組的同學為了對Cu﹣Zn合金、Fe﹣Cu合金、Fe﹣Zn合金、Fe﹣Al合金進行研究,他們取其中一種合金的粉末5.6g,與足量的稀硫酸充分反應,經測定,產生了0.38g氣體。則該合金可能是(?? ) ? A.?Cu﹣Zn合金 ? B.?Fe﹣Cu合金 ? C.?Fe﹣Zn合金 D.?Fe﹣Al合金 9.按如圖進行實驗,已知A為H2、CO中的一種或兩者的混合物,甲裝置中的黑色粉末為CuO、炭粉中的一種或兩者的混合物。根據下列要求,回答問題: (1)若黑色粉末是純凈物,甲、乙、丙裝置中的固體或溶液依次出現紅色、藍色、渾濁,則氣體A是___________,黑色粉末為_____________。 (2)若第(1)問中:乙裝置的物質增重3.6g,丙裝置中的物質增重4.4g,則至少需通入__________g氣體。 (3)若A為純凈物,反應現象與(1)相同,充分反應后,甲裝置生成6.4g紅色固體,乙裝置中物質增重0.9g,則至少需要_________g黑色粉末。 10.小樂發現切過咸菜的鐵質菜刀很容易生銹,她猜測可能是咸菜中的鹽水加快了鐵的銹蝕,于是它設計了如圖所示的實驗: (1)在答題卡中畫出b試管中還需加入的物質并注明名稱; (2)一段時間后,若在實驗中觀察到_________(填實驗現象),則可證明鹽水能加快鐵的銹蝕; (3)日常生活中,人們采取多種方法來防止鐵生銹,比如在鐵片外面鍍覆一層鋅,制成鍍鋅鐵皮,小樂為了測定某鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度,設計了如下實驗: 根據相關信息判斷下列說法錯誤的是________ A.鍍鋅鐵皮屬于金屬材料中的合金 B.鍍鋅鐵皮不易生銹的原因之一是使鐵與空氣隔絕 C.在操作Ⅱ中,鋅鍍層完全反應的標志是鹽酸和鍍鋅鐵皮的反應速率突然減小 D.在操作Ⅳ中,剩余樣品的質量是鍍鋅鐵皮內鐵皮的質量 (4)若要計算得到鋅鍍層厚度,還需知道的物理量是___________。 11.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)。 【實驗設計及過程】請將表中的內容填寫完整。 (2)【實驗反思】 ①將金屬片投入稀硫酸前應先打磨金屬片的目的是________。 ②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、丙三種金屬的括動性依次減弱,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。 12.某同學用含雜質的Na2CO3樣品跟稀鹽酸反應,現將3次實驗數據列于下表(雜質不與稀鹽酸反應) 試計算:(1)所用稀鹽酸的溶質的質量分數; (2)樣品中的Na2CO3的質量分數。 1.按如圖所示裝置進行實驗(圖中鐵架臺等儀器均已略去)。先在試管Ⅱ中加入試劑乙,然后在試管Ⅰ中加入試劑甲,立即塞緊橡皮塞,一段時間后,觀察到試管Ⅱ中有白色沉淀生成。符合以上實驗現象的一組試劑是(??? ) ? A.?甲:Na2CO3、稀 HCl 乙:NaOH B.?甲:Zn、稀 H2SO4 乙:Ba (NO3)2溶液 ? C.?甲:MgO、稀鹽酸 乙:AgNO3 ? D.?甲:CuO、稀 H2SO4 乙:BaCl2溶液 2.如圖所示的四個圖象,分別對應四種過程,其中正確的是?( ????) ? A.?分別向等質量鎂和銅中加入足量等質量、等濃度的稀硫酸 ? B.?分別向等質量且足量的鋅中加入等質量、不同濃度的稀硫酸 C.?分別向等質量且足量的鎂和鋅中加入等質量、等濃度的稀硫酸 D. 分別向等質量的鎂和鋅中加入等質量、等濃度且足量的稀硫酸 3.將鐵片和銅片同時放入硝酸銀溶液中,充分反應后過濾,在濾紙上留下少量金屬M,并得到濾液N。下列關于M或N的組成說法正確的是(??? ) ? A.?若向M中滴加稀鹽酸有氣泡生成,則N中一定含有Fe2+和Ag+ B.?若向M中滴加稀鹽酸無氣泡生成,則N中可能含有Cu2+ ? C.?若向N中滴加稀鹽酸產生白色沉淀,則N中可能含有Fe2+ ? D.?若向N中滴加稀鹽酸無明顯變化,則M中一定含有Ag和Cu 4.向AgNO3溶液中加人一定質量的Al和Fe的混合粉末,充分反應后過濾,得到濾渣和淺綠色濾液。關于該濾渣和濾液有下列四種說法:①向濾渣中加入稀鹽酸,一定有氣泡產生。 ②向濾液中加入稀鹽酸,一定有沉淀產生。 ③濾渣中一定含有Ag,可能有Fe。 ④濾液中一定含有Fe(NO3)2,一定不含AgNO3,可能含有Al(NO3)3。以上說法正確的個數為(??? ) ? A.?0個 B.?1個? C.?2個 ? D.?3個 5.在金屬材料中,鋁是目前最經濟實用的材料之一。 (1)由鋁制成的鋁箔厚度僅為0.01mm,廣泛用于食品包裝等。鋁能制成鋁箔,主要利用鋁的性質是________________。 (2)某小組同學將鋁箔在酒精燈上加熱,發現鋁箔逐漸變軟,中間有液體被外面的固體包裹住。由此可以推測氧化鋁的熔點比金屬鋁____________(填“高”或“低”)。 (3)將鋁箔和稀鹽酸放在密閉容器中,用傳感器探究反應容器內的溫度隨時間變化如圖,50s時溶液中的溶質為________________;溶液溫度升高的原因是___________________。 ? 6.根據金屬活動順序表的有關知識,回答下列問題: (1)用Mg、Zn、Cu三種金屬分別與稀鹽酸反應,根據金屬與稀鹽酸反應的__________,可以判斷金屬活動性強弱的順序。 (2)用Zn分別與MgCl2、CuCl2溶液反應,也能判斷金屬活動性順序,三種金屬活動性由強到弱的順序為__________。若將一定質量的Zn放入CuCl2和MgCl2的混合溶液中,充分反應后過濾,所得固體中一定含有的物質是__________。 7.小樂通過足量鋅粒和稀硫酸反應制取氫氣,并利用制取的氫氣還原8.0g氧化銅,實驗裝置如圖(裝置氣密性良好,部分夾持儀器省略,其中B為局部)。 查閱資料獲取的信息:a.氫氣還原氧化銅除生成銅外還可能生成氧化亞銅(Cu2O); b.銅和氧化亞銅均為不溶于水的紅色固體;c.Cu2O+H2SO4==CuSO4+Cu+H2O。 (1)A中反應的化學方程式為___________________。 (2)為了證明氫氣還原氧化銅有水生成,請在答題卡中將B補畫完整,并寫出B中藥品名稱。 (3)按正確裝置和操作完成實驗后,小樂對C中剩余固體進行了進一步研究: ①步驟一中,若稱得C中剩余固體質量為________g,則可成為氧化銅全部變為銅的證據。 ②步驟二中,若觀察到溶液變藍色,是否能得出氧化銅未消耗完的結論。請寫出你的觀點及簡述理由。_________________________。? 8.下圖為某小組探究金屬化學性質的兩組實驗。 (1)實驗I中以“金屬表面產生氣泡的快慢”為標準來判斷鋅、鐵的活動性強弱,有同學認為不夠合理,理由是 ; (2)寫出實驗II中C試管內反應的化學方程式_________________; (3)實驗II中要驗證Cu、Fe、Ag的金屬活動性順序,至少要做的實驗是____________(填字母序號)。 9.某化學實驗小組實驗結束時,將含有CuSO4、ZnSO4、FeSO4的廢液倒在廢液缸里,為回收有關金屬和鹽,同學們設計了如圖的實驗方案: 試回答:??? (1)步驟①中鋅粉必須過量的原因是_________________________; ?? (2)寫出步驟①中任一反應的化學方程式___________________________; ?? (3)要檢驗步驟④中加入的稀硫酸是否足量的方法是____________________________。 參考答案 例1.(1)濃度(純度、含量)(2)只用鎂、鋁金屬做實驗,選擇的金屬樣本種類太少或實驗中存在氧氣濃度和金屬種類兩個變量沒有控制(3)氧氣 例2.B 例3.C 例4.D 1.C 2.C 3.C 4.B 5.A 6.B 7.A 8.D 9.(1)H2?CO、CuO (2)3.2 (3)8.3 10.(2)U型管中紅墨水液面左邊低,右邊高 (3)A (4)鍍鋅鐵皮的面積與金屬鋅的密度 11.(1)②④;③(2)清除金屬表面的氧化膜,利于反應;③ 12.(1)8.76%(2)80% 1.B 2.C 3.B 4.B 5.(1)延展性 (2)高 (3)AlCl3;HCl;鋁跟稀鹽酸反應放熱? ? ? ? ? ? ? ? 6.(1)速率? (2)Mg>Zn>Cu? ?(3)Cu 7.(1)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。(2)如圖所示:(3)①6.4。②不能,溶液變藍色也可能是Cu2O與H2SO4反應形成的。 ? 8.(1)酸的種類不同????(2)Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2????(3)CD 9.(1)將銅離子和亞鐵離子全部置換出(2)Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu/Zn+FeSO4=ZnSO4+Fe(3)取濾渣于試管中,加少量稀硫酸,若產生氣泡,則稀硫酸的量不足。 展開更多...... 收起↑ 資源預覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫