课堂导入
在2022北京冬奥会中,我国突破历史最好成绩,统共取得9金4银2铜。那同学们知道为什么奖牌选取金银铜三种材料吗?
课题2 金属的化学性质
///人教版义务教育教科书化学九年级下册///
一、金属与氧气的反应
【回忆】在之前的学习中,我们已经学习了哪些金属单质呢?那它们都具有什么化学性质?
铁、镁
铁在氧气中燃烧
点燃
现象:剧烈燃烧,火星四射,生成一种黑色固体,放出大量的热。
镁在氧气中燃烧
2Mg + O2 === 2MgO
点燃
现象:剧烈燃烧,发出耀眼白光,生成白色粉末状固体,放出大量的热。
应用:可制成闪光弹
一、金属与氧气的反应
在上节课学习中,我们已经知道铝在过去短短一百年内得到广泛应用,除了因为改进铝的冶炼方法(电解法),以及铝的密度较小,还由于铝的抗腐蚀性能好。
【提问】那为什么铝具有这么好的抗腐蚀性能呢?
铝制品耐腐蚀是由于铝可和空气中的氧气在其表面生成一层致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝的进一步氧化之故。
化学方程式:4Al+3O2═2Al2O3
一、金属与氧气的反应
【提问】在上世纪末中,许多人都喜欢用钢丝球刷洗铝锅,但铝锅却经常容易破洞,你知道为什么吗?
因为铝锅表面会形成致密的氧化膜,用钢丝球刷洗容易磨掉表面的氧化膜,从而使铝锅不耐用,容易破洞。
铝在常温下与氧气反应,其表面生成一层致密的氧化铝(Al2O3)薄膜,阻止铝进一步被氧化。因此铝有很好的抗腐蚀性能。
一、金属与氧气的反应
除了已经学过的铝、铁、镁,其实许多金属都能与氧气反应,但是反应的难易和剧烈程度不同。
1、常温下可以与氧气发生反应
代表金属:镁、铝
镁与氧气的反应
(1)镁在常温下与空气中的氧气反应生成一层氧化膜。
化学方程式:2Mg+O2═2MgO
(2)镁在氧气中燃烧时发出耀眼白光,生成白色粉末,放出大量的热。
化学方程式:2Mg+O2═══2MgO
点燃
一、金属与氧气的反应
2、金属在氧气中燃烧
代表金属:铁、铜
铁、铜等在常温下几乎不与氧气反应,但在高温时能与氧气反应。
铁在氧气中燃烧
点燃
现象:剧烈燃烧,火星四射,生成一种黑色固体,放出大量的热。
铁在氧气中加热
2Cu + O2===2CuO
现象:红色金属变为黑色固体
铜锅长时间使用后变黑 ?
一、金属与氧气的反应
3、金属与氧气任何条件下均不反应
代表金属:金、银
“真金不怕火炼”说明金既使在高温下也不与氧气反应。除金外,银、铂等金属也不易与氧气反应。
一、金属与氧气的反应
总 结
1、常温下可以与氧气发生反应
代表金属:镁、铝
2Mg+O2═2MgO
4Al+3O2═2Al2O3
2、金属在氧气中燃烧
代表金属:铁、铜
点燃
2Cu + O2===2CuO
3、金属与氧气任何条件下均不反应
代表金属:金、银
一、金属与氧气的反应
大多数金属能与氧气反应,但反应的难易程度和剧烈程度不同,其中活动性顺序比较为:
镁、铝 > 铁、铜 > 金、银
因此,比较金属活动性方法有:
①比较该金属与氧气反应的难易程度与剧烈程度。反应越容易发生,活动性越强。
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
【回忆】请同学们回忆一下实验室制取氢气的方法是什么呢?
Zn+ H2SO4===ZnSO4+H2 ↑
【提问】锌可以与稀硫酸反应生成氢气,其他金属是否也可以与稀硫酸反应生成氢气呢?
猜想1:其他金属也都可以与稀硫酸发生反应。
猜想2:其他金属不能与稀硫酸发生反应。
猜想3:其他金属有的可以与稀硫酸发生反应,有的不可以。
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
探究实验
实验步骤:
1.准备4支试管,分别在各试管中加入适量的镁条、锌粒、铁钉和铜片,然后在每支试管中加入足量等体积的稀硫酸,观察现象。
2.分别用燃着的木条放在各试管口,观察现象,并判断反应后产生了什么气体。
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
实验总结
金属
实验现象
反应的化学方程式
镁
锌
铁
铜
产生少量的气泡,形成浅绿色的溶液,放热
没有明显变化
表面产生大量气泡,较为剧烈,形成无色的溶液,放热
剧烈反应,产生大量的气泡,放热,形成无色的溶液
Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑
Zn+ H2SO4==ZnSO4+H2 ↑
Fe+ H2SO4 ==FeSO4+H2 ↑
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
实验总结
猜想3:其他金属有的可以与稀硫酸发生反应,有的不可以。
根据实验现象,可知猜想3成立。
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
【提问】如果将稀硫酸替换为稀盐酸,是否还有同样的现象呢?
实验步骤:
1.准备4支试管,分别在各试管中加入适量的镁条、锌粒、铁钉和铜片,然后在每支试管中加入足量等体积的稀盐酸,观察现象。
2.分别用燃着的木条放在各试管口,观察现象,并判断反应后产生了什么气体。
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
实验总结
金属
实验现象
反应的化学方程式
镁
锌
铁
铜
产生少量的气泡,形成浅绿色的溶液,放热
没有明显变化
表面产生大量气泡,较为剧烈,形成无色的溶液,放热
剧烈反应,产生大量的气泡,放热,形成无色的溶液
Mg+2HCl==MgCl2+H2↑
Zn+ 2HCl==ZnCl2+H2 ↑
Fe+ 2HCl ==FeCl2+H2 ↑
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
实验总结
镁、锌、铁三种金属都能与盐酸、稀硫酸发生反应放出氢气,它们的金属活动性比较强,反应越剧烈金属活动性越强;铜不能与盐酸、稀硫酸发生反应放出氢气,它们的金属活动性比较弱。因此它们的金属活动性强弱:镁>锌>铁>铜。
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
因此,比较金属活动性方法有:
①比较该金属与氧气反应的难易程度与剧烈程度。反应越容易发生,活动性越强。
②比较金属与盐酸或稀硫酸反应的剧烈程度。若反应程度越剧烈,金属活动性越强,若与盐酸或稀硫酸不发生反应,则活动性弱。
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
常见题型——图像题
等质量的Mg、Zn、Fe、Cu四种金属,分别放入溶质质量分数相等的足量稀硫酸中,生成氢气情况如图所示,请回答图中A、B、C、D分别是什么金属。
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
【问题1】Mg、Zn、Fe、Cu四种金属与稀硫酸反应现象有什么不同?
反应剧烈程度:Mg>Zn>Fe>Cu
反应速率:Mg>Zn>Fe>Cu
与稀硫酸反应生成氢气的速率:Mg>Zn>Fe>Cu
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
思路1:与稀硫酸反应生成氢气的速率在图像中可用图线的倾斜程度体现。
直线越倾斜说明反应速率越快。
氢气质量不变说明此时已完全反应。
所以A是Mg,B是Fe,C是Zn,D是Cu。
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
【问题2】等质量的Mg、Zn、Fe、Cu四种金属与稀硫酸反应生成的氢气量相同吗?若不同,大小关系如何?
Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑
Zn+ H2SO4==ZnSO4+H2 ↑
Fe+ H2SO4 ==FeSO4+H2 ↑
假设Mg、Zn、Fe、Cu的质量为m克。
24
m
2
m1
65
m
2
m2
56m
2
m3
Cu+ H2SO4 ==
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
解得
????1=2????24
?
????2=2????65
?
????3=2????56
?
所以m1>m3>m2,
即A是Mg,B是Fe,C是Zn
D因为没有生成氢气,即不与稀硫酸发生反应
故D为Cu。
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
【复习】在上册的学习中,你记得物质时如何分类的吗?
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
【思考】请从物质的分类角度思考,观察下列方程式的共性。
Mg + 2HCl == MgCl2 + H2↑
Zn + 2HCl == ZnCl2 + H2 ↑
Fe + 2HCl == FeCl2 + H2 ↑
单质
单质
化合物
化合物
+ == +
这种由一种单质与一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应,叫做置换反应。
通式:A+BC→AB+C
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
【练习】判断以下反应是否是置换反应。
1、C+O2 CO2
2、Fe + CuSO4 == Cu + FeSO4
3、H2 + CuO === Cu + H2O
△
4、2Na+2H2O═2NaOH+H2↑
X
√
√
√
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
归纳总结
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
分解反应
化合反应
置换反应
概念
特点
表达式
举例
由一种物质生成两种或两种以上其他物质的化学反应
由两种或两种以上的物质生成另一种物质的化学反应
由一种单质与一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应
单+化→单+化
一变多
多变一
AB→A+B
A+B→AB
A+BC→B+AC
Zn+ 2HCl==ZnCl2+H2 ↑
三、金属活动性顺序
【回顾】铁钉与硫酸铜溶液反应的方程式是什么呢?反应现象又是什么?
Fe + CuSO4 == Cu + FeSO4
现象:铁钉上有紫红色固体析出,溶液由蓝色逐渐变为浅绿色。
【提问1】在上述反应中Fe可以与CuSO4反应生成Cu 与 FeSO4,那Cu 与 FeSO4能反应吗?
不能。
【提问2】已知金属活动性铁大于铜。你能得到什么猜想呢?
猜想:金属活动性强的金属可以置换出金属活动性弱的金属。
三、金属活动性顺序
验证猜想,设计实验
实验药品:铝丝、铜丝、CuSO4溶液、AgNO3溶液、Al2(SO4)3溶液
实验步骤:
1.把一根用砂纸打磨过的铝丝浸入CuSO4溶液中,过一会儿取出,观察,有什么现象发生?
2.把一根洁净的铜丝浸入AgNO3溶液中,过一会儿取出,观察,有什么现象发生?
3.把另一根洁净的铜丝浸入Al2(SO4)3溶液中,过一会儿取出,观察,有什么现象发生?
三、金属活动性顺序
三、金属活动性顺序
铝与硫酸铜溶液反应实验
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
铝丝浸入CuSO4溶液中
实验现象
反应方程式
铝片表面有紫红色固体析出,溶液由蓝色变为无色
2Al+3CuSO4==Al2(SO4)3+3Cu
三、金属活动性顺序
铜与硫酸铝溶液是否反应的探究实验
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
铜丝浸入AgNO3溶液中
实验现象
反应方程式
铜片表面有银白色固体析出,溶液由无色变为蓝色
Cu+AgNO3===Ag+Cu(NO3)2
三、金属活动性顺序
铜与硝酸银溶液反应实验
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
铜丝浸入Al2(SO4)3溶液中
实验现象
反应方程式
无明显现象
三、金属活动性顺序
猜想:金属活动性强的金属可以置换出金属活动性弱的金属。
实验总结
所以铝、铜、银的金属活动性顺序为:
铝>铜>银
经过许多类似上述实验的探究过程,人们进行了认真的去伪存真、由表及里的分析,归纳和总结出了常见金属在溶液中的活动性顺序:
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性由强逐渐减弱
三、金属活动性顺序
金属活动性顺序的应用
1、在金属活动性顺序里,金属的位置越靠前,它的活动性就越强。
2、在金属活动性顺序里,位于氢前面的金属能置换出盐酸,稀硫酸中的氢,位于氢后面的金属与盐酸,稀硫酸不能发生反应。
Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑
Zn+ H2SO4==ZnSO4+H2 ↑
Cu+ H2SO4 ==
注意:这里的酸指的是盐酸与稀硫酸,若是硝酸或者浓硫酸,则不发生置换反应。
三、金属活动性顺序
金属活动性顺序的应用
3、在金属活动顺序里,位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液中置换出来。
注意:
1、金属活动性越弱越容易被置换出来。
如将铝条放入AgNO3与Cu(NO3)2的混合溶液中,由于Ag的活动性较弱,所以铝会优先与AgNO3反应,待与AgNO3反应完全后且铝有剩余,剩余的铝才与Cu(NO3)2反应。
2、K、Ca、Na加入溶液中后不与含金属的化合物反应,而是与水发生置换反应。如2Na+2H2O═2NaOH+H2↑。
三、金属活动性顺序
若要验证三种金属的活动性强弱,则有两种方法。
方法1:“两金夹一盐”
方法2:“两盐夹一金”
应用实例:验证Al、Cu、Ag三种金属的活动性顺序
方法1:“两金夹一盐”
将锌片、银片分别放入CuSO4溶液中。
方法2:“两盐夹一金”
将铜丝分别放入ZnCl2溶液、AgNO3溶液中。
因此,比较金属活动性方法有:
①比较该金属与氧气反应的难易程度与剧烈程度。反应越容易发生,活动性越强。
②比较金属与盐酸或稀硫酸反应的剧烈程度。若反应程度越剧烈,金属活动性越强,若与盐酸或稀硫酸不发生反应,则活动性弱。
③观察金属1是否与含金属2的化合物发生置换反应,并置换出金属2。若发生反应,则活动性:金属1>金属2;若不发生反应,则活动性:金属2>金属1.
三、金属活动性顺序
三、金属活动性顺序
【思考】市面上流通的假黄金是铜锌合金,学了今天的知识后,你能运用今日所学鉴别真假黄金吗?
方法1:灼烧真假黄金,假黄金由于含有铜,在高温下会生成黑色的氧化铜。而真黄金不怕火烧。
方法2:将真假黄金投入盐酸或者稀硫酸。假黄金由于含有锌,会与盐酸或者稀硫酸生成气泡,因此若观察到有气泡产生则为假黄金;反之为真黄金。
方法3:将真假黄金投入硫酸铜溶液中,由于假黄金中含有锌,会与硫酸铜溶液,置换出铜。因此若观察到有红色固体析出,蓝色溶液颜色变浅,则为假黄金;若无明显现象则为真黄金。
课堂练习
1、为验证Al、Fe、Cu三种金属的活动性顺序,可选用的一组物质是( )A.AlCl3溶液、FeCl2溶液、CuSO4溶液
B.Fe、Cu、AlCl3溶液 C.Fe、AlCl3溶液、CuSO4溶液
D.Cu、AlCl3溶液、FeCl2溶液
C
课堂练习
2、取等质量的A、B、C、D四种金属,分别放入溶质质量分数相等的足量稀硫酸中,生成氢气情况如图所示,它们的金属活动性顺序为( )A.A>B>C>D
B.A>B>D>C C.A>C>B>D
D.B>C>A>D
C
课堂练习
3、(双选)为探究出Fe、Cu、Ag的金属活动性强弱,进行了如图实验。若试管中物质充分反应后过滤,滤液仍为蓝色,下列说法正确的是( )。A.滤渣一定有银,一定没有铜和锌B.滤渣一定有银,可能有铜,一定没有锌C.滤液中一定有Cu2+,可能有Zn2+和Ag+D.滤液中一定有Cu2+和Zn2+,可能有Ag+
BD
课堂练习
4、现有X、Y、Z三种金属,如果把X、Y金属分别放入稀硫酸中,X没有明显现象,Y表面有气泡产生,如果把X和Z分别放入硝酸银溶液中,过一会,在X表面有银析出,而Z没有变化。根据以上实验实验事实,判断X、Y和Z三种金属的活动性顺序为( )A.X>Y>Z B.Y>Z>X
C.Z>Y>X D.Y>X>Z
D
课堂练习
5、人类社会的发展离不开金属。(1)在空气中,铝的表明易生成致密的氧化膜,氧化膜的主要成分是 (写化学式);(2)向废液[溶质是 AgNO3、Cu(NO3)2],向其中加入一定量的金属锌,反应结束后,发现溶液仍然是蓝色。据此推断,反应后溶液中一定含有的阳离子是 。
Al2O3
Zn2+、Cu2+