6.2金属的化学性质
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
1. 金属与氧气的反应:大多数金属都能与氧气反应,生成氧化物。这种反应通常是放热的,并且可能伴随着光或火焰。例如,镁和铝在常温下就能与氧气反应,而铁和铜则需要高温才能与氧气反应。金即使在高温下也不能与氧气反应。反应的剧烈程度和金属的活动性有关,活动性越强的金属与氧气反应越容易,反应也越剧烈。
2. 金属的离子性质:金属元素在化学反应中容易失去电子,形成带正电荷的离子,即阳离子。这种离子可以与周围的阴离子形成离子键,从而参与形成离子化合物。此外,金属离子还可以参与其他类型的化学反应,如还原反应、氧化反应和置换反应等。
3. 金属的价电子和价态:金属的原子通常有几个价电子,这些价电子决定了金属的化学性质。在化合物中,金属元素通常以+1或+2的价态出现,这是因为金属原子在形成化合物时通常会失去其最外层的1个或2个价电子。
一、选择题
1.我国西汉时期,在《淮南万毕术》中记载“曾青得铁则化为铜”,意思是可溶性的铜的化合物与铁发生反应得到单质铜。此为现代湿法治金的先驱。下列有关说法正确的是
A.由该反应可推测出铜能与稀硫酸反应 B.该反应证明了铁的金属活动性比铜强
C.该反应是复分解反应 D.该反应所得溶液中一定含有Cu2+
2.在AgNO3、Zn(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后过滤.向滤渣中加入稀盐酸,有气泡产生.根据上述现象,下列结论正确的是
A.滤渣中一定有Zn
B.滤渣中可能有Ag、Cu
C.滤液中﹣定有Fe(NO3)2、Zn(NO3)2
D.滤液中可能有AgNO3、Cu(NO3)2
3.将碳粉和铜粉的混合物敞放在空气中充分加热,完全反应后所得固体质量与原混合物质量相等,则原混合物中碳的质量分数
A.15.8% B.20.0% C.25.0% D.40.5%
4.下列有关金属与稀盐酸反应的说法正确的是
A.镁与稀盐酸反应后溶液变为浅绿色
B.锌与稀盐酸的反应可用于实验室制氢气
C.铜与稀盐酸不反应,说明铜的活动性较强
D.铁与稀盐酸反应生成氯化铁和氢气
5.下列金属中,活动性最强的是
A.铜 B.钠 C.镁 D.铁
6.硬铝(铝合金,含Al、Mg、Cu等)是制造国产大飞机C919的重要材料。下列说法正确的是
A.硬铝的硬度比铝的小
B.用硬铝作飞机外壳材料,利用了其质轻等特点
C.铜能与硫酸铝溶液反应
D.Al、Mg、Cu均能与稀盐酸反应
7.我国成语、诗词和谚语中蕴含着科学道理。下列从化学角度的认识中不正确的是
A.“釜底抽薪”是指清除可燃物的灭火方法
B.“真金不怕火炼”说明黄金化学性质稳定
C.“高花未吐,暗香已远”是因为分子在不断运动
D.“百炼成钢”和“沙里淘金”所蕴含的化学原理相同
8.对于有单质和化合物生成的反应,有下列几种说法:①一定是置换反应;②一定是分解反应;③可能是分解反应;④可能是化合反应.其中正确的说法是( )
A. B. C. D.
9.某太阳能技术研究所利用太阳能聚光器获得高能量太阳能,设计了热化学循环反应两步制取H2,其流程如图所示,下列有关说法不正确的是
A.整个循环过程中涉及到分解反应和置换反应
B.反应Ⅱ中仅涉及到Zn、H元素化合价的改变
C.理论上每18gH2O参与反应,最终生成16gO2
D.理论上每生成2gH2,需补充65gZn
10.在金属活动性顺序中,①②③处的金属依次是( )
A.Zn Mg Cu B.Mg Cu Zn C.Mg Zn Cu D.Cu Zn Mg
二、判断题
11.铁不能与盐酸反应。( )
12.用稀HCl验证Fe、Cu、Ag金属活动性( )
13.在Zn、Fe、Cu中金属活动性最弱的是Cu( )
14.铝与盐酸反应生成氯化铝和氢气,所以铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气( )
15.使用氯化镁、铁、铜三种药品,可以判断镁、铁、铜的金属活动性。( )
三、综合应用题
16.金属材料与人类的生产和生活密切相关。请回答:
(1)下列用品中,主要利用金属导电性的是 (填字母)。
A 铂金饰品 B 铁锅 C 铝导线
(2)为了验证铝、铜、银三种金属的活动性顺序,下列四种方案中可行的是 (填序号)。
①将铝、银分别浸入到硫酸铜溶液中
②将银分别浸入到硫酸铝、硫酸铜溶液中
③将铜、银分别浸入到硫酸铝溶液中
④将铜分别浸入到硫酸铝、硝酸银溶液中
(3)在氯化铜和氯化亚铁的混合溶液中加入一定量的镁粉,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液。①滤液中一定含有的溶质是 (填化学式);②向滤渣中滴加稀盐酸,有气泡产生,则滤渣中一定含有的物质是 (填化学式)。
(4)炼铁的原理是一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳,写出该反应的化学方程式 。
(5)露天放置的钢铁容易生锈,钢铁生锈实际是铁与空气中的 发生化学应,若除去铁生锈可用稀盐酸请写出该反应的化学方程式 。
(6)工业生产中常用10%的稀盐酸来除铁制品表面的铁锈,实验室若要配制该盐酸200g,则需用量筒量取溶质质量分数为38%的浓盐酸(密度为1.19g/mL) mL(计算结果保留至0.1);实验室在配制10%的稀盐酸的过程中,除了用到量筒、胶头滴管外,还需要用到的玻璃仪器仪器有 。
(7)某钢铁厂每天需消耗4900 t含Fe2O3 76%的赤铁矿石,该厂理论上可日产含Fe 98%的生铁的质量是 t。
17.金属及其化合物是中学化学学习的重要内容。
(1)《梦溪笔谈》中:“古人以剂刚为刃,柔铁为茎干,不尔则多断折。……”,剂刚、柔铁均为铁的合金,这主要因为合金比纯金属 。
A 硬度大、耐腐蚀 B 硬度小熔点高 C 熔点高、耐腐蚀
(2)某兴趣小组为探究Zn、Fe、Cu、Ag四种金属的活动性,进行下图中甲、乙、丙三个实验。
①请写出丙实验中的现象 。
②小组同学随后发现该实验无法得出四种金属的活动性顺序,于是补充图丁实验,最终得出四种金属活动性:Zn>Fe>Cu>Ag,则图丁中的试剂A、B分别为 (写出一组即可)。
(3)某化学实验室从含少量硝酸锌的硝酸银废液中提取金属Ag,其主要操作流程如图:
①固体A的成分有 ;
②步骤I、Ⅱ共同的实验操作名称是 ;
③请写出步骤Ⅱ中加入过量稀硫酸的原因 ;若往溶液D中加入适量的铁粉,则发生反应的化学方程式为 。
(4)2019年诺贝尔化学奖授予三位化学家,以表彰他们在锂离子电池领域的研发工作。利用锂与水的反应可制成锂水电池,作为潜艇的储备电源。已知锂与水反应生成氢氧化锂(LiOH)和一种有可燃性的单质气体,若消耗21g锂,则生成的单质气体质量为多少克 ?
18.铝合金主要含铝、铜、镁三种金属,小明为了探究这三种金属的活动性顺序,设计了以下实验:
(1)甲试管中的实验现象是 ,相应的化学方程式为 ;由此能得出的结论是 的金属活动性更强。
(2)小红认为实验乙、丙中均无明显现象,对完整的结论没有作用,都可以省去。你的看法是 。(填字母)
A.乙、丙都不能省去
B.乙、丙都能省去
C.乙可以省去,丙不能省去
D.丙可以省去,乙不能省去
(3)除小明的方案外,你还可以用金属铝、铜、镁与 反应的剧烈程度比较金属的活动性强弱。
参考答案:
1.B
【详解】可溶性的铜的化合物与铁发生反应得到单质铜,以可溶性的硫酸铜与铁反应的化学反应方程式为例,该反应为:;
A、从该反应推测不出铜是否能与稀硫酸反应,但在金属活动性顺序表中铜位于氢之后,因此铜不能与稀硫酸反应,故A错误;
B、在金属活动性顺序中,位于前面的金属能把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来,以上反应说明铁的金属活动性比铜强,故B正确;
C、该反应是由一种单质与一种化合物反应生成另一种单质与另一种化合物,属于置换反应,而复分解反应的特征是元素的化合价不发生改变,故该反应不是复分解反应,故C错误;
D、该反应所得溶液中是否含有Cu2+不确定,要看加入铁的量的多少,若加入铁的量很少,上述反应进行不完全则溶液中含有未反应完的Cu2+,若加入足量的铁,Cu2+完全反应则溶液中不含Cu2+,故D错误;
故选B。
【点睛】本题难度不大,考查了金属活动性顺序的应用,掌握金属活动性顺序并能灵活运用是正确解答此类题的关键所在。
2.C
【详解】试题分析:充分反应后过滤,向滤出的固体中滴加稀盐酸,有气泡产生,此现象说明Fe过量没有反应完,所以原混合溶液中的Cu(NO3)2、AgNO3全部被置换生成Cu、Ag和Fe(NO3)2溶液。A、铁的活动性比锌弱,不会置换出硝酸锌中的锌,故A错误;B、向滤渣中加入稀盐酸,有气泡产生,说明铁过量,所以滤渣中一定有有Ag、Cu,故B错误;C、铁会与原混合溶液中的Cu(NO3)2、AgNO3全部被置换生成Cu、Ag和Fe(NO3)2溶液,所以滤液中一定有Fe(NO3)2、Zn(NO3)2,故C正确;D、向滤渣中加入稀盐酸,有气泡产生,说明铁过量,滤液中一定没有硝酸铜和硝酸银,故D错误。故选C。
3.B
【详解】将碳粉和铜粉的混合物敞放在空气中充分加热,碳燃烧生成二氧化碳,铜和氧气在加热的条件下反应生成氧化铜,完全反应后所得固体质量与原混合物质量相等,则氧化铜中氧元素的质量等于原混合物中碳粉的质量,因此原混合物中碳粉的质量分数就是氧化铜中氧元素的质量分数,氧化铜中氧元素的质量分数为:。
故选B。
4.B
【详解】A. 镁与稀盐酸反应后溶液变为氯化镁溶液,为无色;B. 锌与稀盐酸的反应,反应速率适中,生成的氢气比较纯,所以可用于实验室制氢气, C. 铜与稀盐酸不反应,说明铜的活动性较弱,D. 铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气。故选B。
5.B
【详解】根据金属活动性顺序,这四种金属活动性由强到弱的顺序是:钠、镁、铁、铜,金属活动性最强的是钠,故选B。
6.B
【详解】A、合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大,硬铝的硬度比铝的大,故选项说法错误;
B、用硬铝作飞机外壳材料,是利用了铝合金的密度小、强度大、耐腐蚀等优点,故选项说法正确;
C、在金属活动性顺序中,铝位于铜元素前面,铜不能与硫酸铝反应,故选项说法错误;
D、Al、Mg的金属活动性比氢强,能与稀盐酸反应,铜的金属活动性比氢弱,不能与稀盐酸反应,故选项说法错误。
故选B。
7.D
【详解】A、“釜底抽薪”利用的原理是清除可燃物,将锅底的柴火抽走,就没有了可燃物,达到灭火的目的,故选项解释正确;
B、“真金不怕火炼”说明黄金的化学性质不活泼,即使在高温下也不与氧气反应,故选项解释正确;
C、“高花未吐,暗香已远”是因为花香中含有的分子是在不断的运动的,向四周扩散,使人们闻到花香,故选项解释正确;
D、“百炼成钢”是指生铁经锤炼后其中的碳转化为二氧化碳,发生的是化学变化;“沙里淘金”没有新物质生成,发生的是物理变化,故选项解释错误。
故选D。
8.A
【详解】①置换反应是由一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应,例如:一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳,因反应物都是化合物所以不属于置换反应,故错
②分解反应是由一种物质生成两种或两种以上的物质的反应,例如:一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳,虽有单质和化合物生成,但反应物有两种,故不是分解反应;故错
③分解反应是由一种物质生成两种或两种以上的物质的反应,例如:过氧化氢分解生成氧气和水,氧气属于单质,水属于化合物,故是分解反应,而一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳,虽有单质和化合物生成,但反应物有两种,故不是分解反应;故有单质和化合物生成的反应可能是分解反应;故对
④化合反应是由两种或两种以上的物质反应生成一种物质的反应,有单质和化合物生成的反应是生成两种物质;故错;故选A
9.D
【详解】A、由图可知,反应Ⅰ为氧化锌在高温下分解生成锌和氧气,该反应符合“一变多”的特点,属于分解反应,反应Ⅱ为锌和水在高温下反应生成氧化锌和氢气,该反应符合“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,属于置换反应,不符合题意;
B、反应Ⅱ为锌和水在高温下反应生成氧化锌和氢气,锌单质中锌元素化合价为0,水中氢元素显+1价,氧元素显-2价,氧化锌中锌元素显+2价,氧元素显-2价,氢气中氢元素化合价为0,故反应Ⅱ中仅涉及到Zn、H元素化合价的改变,不符合题意;
C、由图可知,反应Ⅰ为氧化锌在高温下分解生成锌和氧气,即,反应Ⅱ为锌和水在高温下反应生成氧化锌和氢气,即,该反应的总反应实质是:,则参加反应的水与生成氧气的质量比为:18:16,即理论上每18gH2O参与反应,最终生成16gO2,不符合题意;
D、由图可知,在反应Ⅰ中锌是生成物,在反应Ⅱ中锌为反应物,锌可以循环利用,无需补充,符合题意。
故选D。
10.C
【详解】根据常见的金属活动性顺序,①处为Mg,②处为Zn,③处为Cu,因此①②③处的金属依次是Mg Zn Cu。故选C。
11.错误
【详解】铁的金属活动性比氢强,能与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,故错误。
12.错误
【详解】Fe能与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,Cu、Ag均不能与稀盐酸反应,不能比较铜、银的活动性强弱,所以用稀HCl不能验证Fe、Cu、Ag金属活动性,故实验方案设计错误。
13.正确
【详解】根据金属活动性表,在Zn、Fe、Cu中金属活动性最弱的是Cu,故填:正确。
14.错误
【详解】铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,错误。
15.错误
【详解】铁、铜均不能与氯化镁反应,无明显现象,说明镁的金属活动性强于铁和铜的金属活动性,所以无法判断镁、铁、铜的金属活动性,故错误。
16. C ①④ MgCl2 Fe、Cu 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2; 氧气、水 Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O 44.2 烧杯、玻璃棒 2660
【详解】(1)铝制成导电是利用了金属的导电性;故填:C;
(2)①铝与硫酸铜反应,可验证铝的活动性比铜强。银与硫酸铜不反应,可知银的活动性比铜弱,可验证铝、铜、银三种金属的活动性顺序。故①是可行的方案;
②银与硫酸铝、硫酸铜都不发生反应,可验证铝、铜的活动性比银强。与但不能验证铝、铜的活动性,不可验证铝、铜、银三种金属的活动性顺序,故②是不可行的方案;
③铜、银与硫酸铝都不发生反应,可验证铝的活动性比铜、银强。但不能验证铜、银的活动性,不可验证铝、铜、银三种金属的活动性顺序,故③是不可行的方案;
④铜与硫酸铝不反应,可知铜的活动性比铝弱;铜与硝酸银反应,可验证铜的活动性比银强,可验证铝、铜、银三种金属的活动性顺序,故④是可行的方案。故填:①④;
(3)在氯化铜和氯化亚铁的混合溶液中加入一定量的镁粉,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液,①由于镁的活泼性大于铜、铁,能与氯化铜和氯化亚铁反应,则滤液中一定含有的溶质是MgCl2,不能确定氯化铜和氯化亚铁的存在;②若向滤渣中滴加稀盐酸,有气泡产生,则滤渣中一定含有的物质是Fe,还有置换出的Cu,Mg不能确定是否存在。故填:MgCl2;Fe、Cu;
(4)一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳;故填:3CO+Fe2O32Fe+3CO2;
(5)露天放置的钢铁容易生锈,钢铁生锈实际是铁与空气中的氧气、水发生化学反应,铁锈的主要成分是氧化铁,氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水;故填:氧气、水(或O2、H2O);Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O;
(6)设需用量筒量取溶质质量分数为38%的浓盐酸(密度为1.19g/mL)的体积为x。
根据稀释前后溶液中的溶质质量不变有:
200g×10%=1.19g/mL×x×38%,
解得:x=44.2 mL。
实验室在配制10%的稀盐酸的过程中,除了用到量筒、胶头滴管外,还需要用到的仪器有烧杯、玻璃棒。故填:44.2;烧杯、玻璃棒;
(7)设该厂理论上可日产含Fe 98%的生铁的质量的x,则:
x=2660t
故填:2660。
17. A 铜片表面析出银白色固体,溶液由无色变为蓝色 铜片、稀盐酸 银、锌 过滤 反应掉固体A中的锌,得到银单质 3克。
【详解】(1)由题意剂刚、柔铁均为铁的合金,这主要因为合金比纯金属熔点低、硬度大、耐腐蚀,A选项正确,符合题意。故选A。
(2)为探究Zn、Fe、Cu、Ag四种金属的活动性,根据图中甲、乙、丙三个实验可知:
甲实验:锌与氯化亚铁溶液反应,实验现象为有黑色单质生成,溶液变为无色;
乙实验:铁表面产生气泡,溶液变为浅绿色;
丙实验:铜片表面析出银白色固体,溶液由无色变为蓝色;
①丙实验中的现象铜片表面析出银白色固体,溶液由无色变为蓝色。
②由以上实验可知金属活动性:Zn>Fe,Cu>Ag,铁能与稀盐酸反应,该实验无法得出四种金属的活动性顺序,要最终得出四种金属活动性为Zn>Fe>Cu>Ag,则补充的丁图的实验要验证铁和铜的金属性强弱,已经有铁和稀盐酸反应的基础上,补充铜与稀盐酸不反应的实验即可证明,则丁图中的试剂A、B分别为铜片、稀盐酸,或者为铜片、硫酸亚铁等。
(3)从含少量硝酸锌的硝酸银废液中提取金属Ag,结合主要操作流程图可知:废液与过量锌粉反应,锌与硝酸银反应生成硝酸锌和银,过滤后得到溶液B硝酸锌溶液和锌、银混合物固体A,锌、银混合物中加入过量稀硫酸,锌与稀硫酸反应生成硫酸锌、氢气,过滤后,溶液D为硫酸、硫酸锌、硝酸锌的混合溶液,滤渣中为银,气体C为氢气,则有:
①固体A的成分有银和锌;
②步骤I、Ⅱ共同的实验操作名称是过滤;
③步骤Ⅱ中加入过量稀硫酸的原因是反应掉固体A中的锌,得到银单质;溶液D为硫酸、硫酸锌、硝酸锌的混合溶液,若往溶液D中加入适量的铁粉,铁与硫酸锌、硝酸锌不反应,铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,反应的化学方程式为。
(4)已知锂与水反应生成氢氧化锂(LiOH)和一种有可燃性的单质气体,该气体为氢气,设消耗21g锂,生成的单质气体氢气的质量为x,则有:
由解得x=3g
答:消耗21g锂生成的单质气体氢气的质量为3克。
18.(1) 铝丝表面附着一层红色固体,溶液由蓝色变成无色 2Al+3CuSO4=3Cu+Al2(SO4)3 铝
(2)D
(3)稀硫酸/稀盐酸
【详解】(1)金属活动性顺序中,排在前面的金属能将排在后面的金属从其化合物的水溶液中置换出来。铝的金属活动性比铜强,所以甲试管中的实验现象是铝丝表面附着一层红色固体,溶液由蓝色变成无色,相应的化学方程式为:2Al+3CuSO4=3Cu+Al2(SO4)3 ;由此能得出的结论是铝金属活动性更强。
(2)实验甲说明Al>Cu,实验乙说明Mg>Al,实验丙说明Al>Cu,所以根据实验甲和实验乙就可以说明Mg>Al>Cu,故选D。
(3)除小明的方案外,还可以用金属铝、铜、镁与稀硫酸或稀盐酸反应的剧烈程度比较金属的活动性强弱,铜的表面无现象,镁与稀硫酸或稀盐酸反应比铝与稀硫酸或稀盐酸反应剧烈,从而说明Mg>Al>Cu。