1.2 金属的化学性质 学案（无答案）

1.2 金属的化学性质
【教学目标】1、说明金属与氧气、酸等反应具有的化学性质，并能根据性质解释相关现象；
2、能根据置换反应的特点判断反应类型；
3、能利用金属与盐的置换反应，掌握金属活泼性顺序规律，进一步认识金属的化学性质，了解湿法炼铜的原理。
一、金属与氧气的反应
大多数金属都能与氧气反应，但反应的难易程度不同。（复习并完成以下填空）
金属
在空气中
在氧气中
镁
常温下，表面逐渐变暗；
点燃时，剧烈燃烧，发出_______的白光生成白色固体。
点燃，剧烈燃烧，发出________的白光，生成白色固体，_______________________（方程式）
铝
常温下表面变暗，生成一层致密_________。
点燃，剧烈燃烧，发出________的白光，放出大量的热，生成白色固体，______________
______________（方程式）
铁
在潮湿的空气中易生锈，铁锈的主要成分是
______________。
点燃，剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成_____色固体。_____________________（方程式）
铜
潮湿空气中生成铜绿而锈蚀，加热生成黑色固体_________（化学式）。
加热生成黑色固体______________________（方程式）
金、银
即使在高温下也不与氧气反应。（真金不怕火炼）
例题1 小沈同学学习化学后知道，镁在氧气中燃烧会生成白色的氧化镁固体。但他在空气中点燃镁条时，却发现在生成的白色固体中还夹杂着少量的淡黄色固体。
【提出问题】为什么会生成淡黄色固体？
【查阅资料】查阅资料，他记录了下列几种物质的颜色：
物　质
MgO
MgCl2
Mg3N2
Mg（NO3）2
MgCO3
Mg（OH）2
颜　色
白色
白色
淡黄色
白色
白色
白色
其他同学认为不必查阅氯化镁的颜色，理由是___________________________；
【提出猜想】分析资料，小沈认为淡黄色固体可能是由镁与空气中的_______反应生成的；
【实验探究】小沈设计实验证实了自己的猜想，其方案可能________________________________________
_________________________________________________________；
【实验结论】根据小沈的实验结果，写出镁条在空气中燃烧时两个反应的化学方程式：___________________、
___________________________。
【反思与评价】通过上述实验，你对燃烧有什么新的认识？__________________________。
变式训练 1、（2015·安徽改编）某兴趣小组为验证质量守恒定律，做了镁条在空气中燃烧的实验。
（1）小明发现燃烧产物的质量大于反应物镁条的质量，认为这个反应不遵循质量守恒定律。我_________（“同意”或“不同意”）小明的观点，因为____________
______________________________________________________________。
（2）小红按下图装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现产物中还有少量黄色固体。
【提出问题】黄色固体是什么呢？
【查阅资料】①氧化镁为白色固体；②镁能与氮气剧烈反应生成黄色的氮化镁（Mg3N2）固体；③氮化镁可与水剧烈反应产生氢氧化镁和氨气，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
【做出猜想】黄色固体是Mg3N2
【实验探究】请设计实验，验证猜想
实验操作
实验现象及结论
【反思与交流】空气中N2的含量远大于O2的含量，而镁条在空气中燃烧生成的MgO却远多于Mg3N2，为什么呢？请给出合理的解释：__________________________________。
2、（2015?郴州）已知：镁在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁（Mg3N2），氮化镁可与水剧烈反应产生氢氧化镁和氨气。
（1）a克镁在空气中燃烧生成固体的总质量m为___________________（用含a的式子表示m的取值范围）
（2）某学生对该混合物中氮化镁的质量分数进行测定，设计如下实验装置
【查阅资料】I．碱石灰是固体氧化钙和氢氧化钠的混合物，常用作干燥剂，不与NH3反应。
II.2NH3+H2SO4══（NH4）2SO4
III．NH3是一种极易溶于水的气体。
【实验步骤】①检查装置的气密性；②精确称量镁在空气中燃烧后的固体5.00g放入锥形瓶中，称量装置C，连接好装置；③关闭活塞K，打开A中分液漏斗活塞，逐滴加入水，至样品恰好完全反应；④打开活塞K，鼓入空气；⑤再次称量装置C，装置C增重0.34g。
请回答：
①装置D的作用是_______________________；
②实验步骤④中鼓入空气的目的是__________________________________；
③固体混合物中Mg3N2的质量分数为___________；
④实验证明此方法测定的结果偏低，可能原因是__________________________________（写一条）
二、金属活泼性顺序
1．常见金属活动性顺序（填写）
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金属活泼性顺序及人类大规模开发、利用几种金属的大致年代
2．金属活动性顺序的应用
（1）判断金属的化学活动性：在金属活动性顺序里，金属的位置越靠______，该金属就越容易失去电子，变成____________，它的活动性就越____。反之。
（2）判断金属与酸的反应：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________而得到____。
（3）判断金属与盐溶液的反应：在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它的_______溶液里置换出来（K、Ca、Na除外）。
（一）金属与酸的反应
1、金属与酸反应的条件是：位于___________的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢离子。该反应是_____反应。(填“吸热”或“放热”)
注意：（1）并不是所有的金属都能与盐酸和稀硫酸反应，铁与稀酸反应生成_______；（“Fe2+”或“Fe3+”）
（2）金属和酸反应产生氢气，酸一般是稀盐酸和稀硫酸，浓硫酸和硝酸与金属的反应比较复杂，一般不产生氢气（不做要求，高中化学再学）。
2、置换反应：一种_______与一种_________反应，生成另一种_______和另一种____________的反应。表达式为：C+BA==B+CA。
【归纳与总结】中学化学中四大基本反应类型是：____________________________________________。
例题3 （2016?常德）小明将未经砂布打磨的铝条放入盛有稀盐酸的密闭容器中，用压强传感器测得容器内气体压强和反应时间的变化曲线如图所示，下列分析中不正确的是（　　）
A．AB段的化学反应是：Al2O3+6HCl═2AlCl3+3H2O
B．A点盐酸浓度最低C点盐酸浓度最大
C．CD段压强变化的主要影响因素是气体温度
D．D、E两点处的气体压强相等
例题4 （2016?宁波）甲、乙两烧杯内盛有等质量、等质量分数的盐酸。将镁逐渐加入甲烧杯，铁逐渐加入乙烧杯，测量加入的金属质量m和相应的烧杯内物质质量变化量△M，画出△M-m曲线oac和obc的示意图，如图所示。根据图中信息，下列说法错误的是（　　）
A．m1：m2=3：7
B．m1-△M1＜m2-△M2
C．曲线oac表示的是甲烧杯中△M与m的变化关系
D．当乙烧杯内加入铁的质量为m1时，溶液中溶质不止一种
变式训练 ★【双选】（2013?青岛）在托盘天平的两盘上各放一只质量相同的烧杯，在两只烧杯里分别加入等质量、等溶质质量分数的稀硫酸，将天平调节至平衡。然后向左盘的烧杯中加入8.4g铁，反应物之间恰好完全反应。欲使天平恢复平衡，则可向右盘的烧杯中加入（　　）
A．8.4g铝 B．8.4g氧化钙 C．8.4g镁 D．8.4g碳酸镁
（二）金属与盐溶液的反应
1、在金属活泼性顺序表中，一般排在前面的金属能把排在后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。（如下图漫画）根据这个性质，可以准确地比较金属的活动性顺序。
2、注意：
（1）K、Ca、Na等活泼金属，不能从其他金属的盐溶液里置换出金属，因为它们太活泼了，会先跟溶液中的水反应。
（2）盐必须是可溶性的，金属与盐的反应必须在溶液中进行。
（3）铁与盐溶液反应生成______的盐溶液。
例题5 下列化学化学方程式正确的是（ ）
A．Cu+2AgCl==2Ag+CuCl2 B．2Fe+3CuSO4==3Cu+Fe2(SO4)3
C．2Na+CuCl2==2NaCl+Cu D．Cu+2AgNO3==2Ag+Cu(NO3)2
例题6 有A、B、C三种常温下不与水反应的金属，为了比较它们金属活动性的强弱，有人设计了下列四种实验方法，下列方法最准确的是（　　）
A．把它们分别和盐酸溶液反应，观察是否发生反应及产生气体的快慢
B．把它们分别和盐酸溶液反应，观察是否发生反应及产生气体的多少
C．把三种金属分别在空气中加热，观察它们的颜色变化程度
D．把三种金属和它们的可溶性盐溶液之间两两反应，观察金属表面是否有金属析出
变式训练 （2015·衢州）为了验证铁、铜、银的金属活动性顺序，设计了如下实验：
Ⅰ．将铁片浸入稀硫酸 Ⅱ．将铜片浸入稀硫酸 Ⅲ．将铁片浸入硝酸银溶液
（1）上述实验_______（选填“能”或“不能”）验证三种金属的活动性顺序。
（2）将铁、铜、银三种金属浸入_______溶液（只填一种），即可验证它们的活动性顺序。
【归纳与总结】“三取中”法验证金属活动性顺序的基本步骤：
1、先根据已知的正确顺序将它们排序，如A>B>C；
2、将两端的A、C两种金属分别投入到中间的金属B的盐溶液中，或者将中间金属B投入到两端的A、C的盐溶液中，根据能否从盐溶液中置换出金属单质进行比较。
例题7 （2010?定西改编）小明在学习金属活动性顺序时，对课本上“活动性较强的金属一般可以将位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来”这句话产生了好奇。为什么用“一般”这个词呢？难道还有例外吗？于是他就对金属钠与硫酸铜溶液的反应展开探究。
【猜想与假设】第一种：钠与硫酸铜反应生成铜单质；
第二种：钠与硫酸铜反应没有铜单质生成。
【查阅资料】金属钠性质活泼，常温下能与氧气反应，也可以与水反应放出氢气。实验室中，金属钠保存在煤油中。
【实验过程与现象】
实验1：用镊子从煤油中取出一块金属钠，放在滤纸上，用小刀切下一小块，将其投入烧杯中的蒸馏水里，发现钠块浮在水面，立刻熔化成闪亮的小球，在水面上游动，并发出“嘶嘶”的响声，同时有气体产生。在反应后的溶液中滴入1-2滴酚酞试液，试液立即变为红色；
实验2：在盛有硫酸铜溶液的烧杯中，投入一小块金属钠，发现也有气体产生，同时生成蓝色沉淀，但没有红色物质析出。
分步写出钠与硫酸铜溶液反应的化学方程式：①____________________________________；
②________________________________________。
【实验结论】活动性较强的金属不一定能位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。
【反思与评价】排在金属活动性顺序表前面的金属（K、Ca、Na）在与盐溶液反应时，先跟溶液中的_____反应，生成的碱再跟盐反应。所以它们_____（填“能”或“不能”）置换出盐溶液中的金属。
变式训练 （2015·绍义）小明在学习金属活动性顺序后，知道钾、钙、钠金属活动性特别强，能与水反应生成碱和氢气。他想镁紧排在钠后面，它是否也能与水反应呢？
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【提出问题】镁是否能与水反应？
【实验探究】在两个烧杯中，分别加入等量的冷水和镁条，用酚酞作指示剂。实验过程和现象如图
【反思和总结】
（1）小明得出的实验结论是 。
（2）小明发现B试管放置在空气中一会儿，溶液的红色会褪色，这说明溶液的碱性减弱了。于是他大胆做出了一个猜想并设计了验证方案：
猜想
验证方案
可能是氢氧化镁的溶解度受温度的影响，温度降低，溶解度变小，从而导致溶液碱性减弱
将褪色后的溶液 ，如果溶液变红，说明小明的猜想正确
小明通过实验证明了自己的猜想是正确的。
（3）一段时间后，小明观察到镁条在热水中无现象，但当他想到实验室制取二氧化碳不能用稀硫酸与大理石反应时，便有了解释，他的解释是_______________________________________________。
例题9 （2013?烟台）【双选】某金属加工厂生产过程中的废液含有少量的硝酸银和硝酸铜，为回收利用资源和防止污染，该厂向废液中加入一定量的铁粉，反应停止后过滤，向滤液中加入少量的稀盐酸，无沉淀产生，则下列有关说法正确的是（　　）
A．滤出的固体中一定含有银，也能含有铜
B．滤出的固体中一定含有银和铜，一定不含铁
C．滤液中一定含有硝酸亚铁，一定没有硝酸银
D．滤液中一定含有硝酸亚铁，可能含有硝酸银和硝酸铜
浙江新中考 1、(2018·衢州-15)小柯为比较Mg，Fe，Cu三种金属的活动性顺序，进行了如图甲所示的实验。实验后把两试管中的物质倒入烧杯中（如图乙），发现烧杯内的红色固体明显增多，充分反应后过滤。滤液中含有的金属离子可能的组成有（ ）
①Mg2＋；②Mg2＋和Fe2＋；③Fe2＋和Cu2＋；④Mg2＋、Fe2＋和Cu2＋
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
2、(2018·嘉舟-25)兴趣小组某同学在做铜与硝酸银溶液反应的实验, 当观察到铜丝表面有银白色固体出现时，发现试管内溶液未显蓝色，与所学知识不符。组内同学即展开讨论，认为溶液未显蓝色是因为铜离子的浓度太小，于是对铜离子浓度太小的原因进行了如下猜想：
猜想一：硝酸银溶液浓度不够大。
猜想二：铜丝中含有比铜活泼的金属。
猜想三：___________________________________。
【实验验证】
(1) 验证猜想一：你的方案是_______________________________________________________________。
(2) 验证猜想二：取上述相同的铜丝，选择一种酸或盐溶液在相同条件下进行实验，观察实验现象，得出结论。请你在矩形框内画出实验装置图，并标出所选物质。
(3) 验证猜想三：进一步实验……
3、(2018·宁波-32)为测定CuCl2和FeCl2组成的混合溶液中FeCl2的质量分数进行如下实验：
①取200g混合溶液加人足量的AgNO3溶液，经过滤洗涤、干燥、称量得到143.5gAgCl固体；
②另取原混合溶液各200g与含有杂质的废铁屑反应(杂质不溶于水，也不参与反应)，共做了五组实验，其实验数据如下表。
实验组别
一
二
三
四
五
混合溶液质量/g
200
200
200
200
200
铁屑质量/g
6
9
12
15
18
析出铜的质量/g
6.4
9.6
m
16
16
请分析计算：
(1)表中第三组实验的m值为 。
(2)第 组实验恰好完全反应。
(3)铁屑中铁的质量分数为多少？?(计算结果精确到0.1%)
(4)原混合溶液中FeCl2的质量分数为多少？(计算结果精确到0.1%)
（相对原子质量：Ag-108；Cu-64；Fe-56；N-14；Cl-35.5；O-16）
三、防止金属生锈的方法
1．铁生锈（铁锈的主要成分为Fe2O3·xH2O）的条件：铁与________、________接触。铜生锈[铜绿的化学式为Cu2（OH）2CO3]的条件：铜与________、________、________接触。
2．铁锈的特点：铁锈很疏松，不能阻碍________的铁继续与氧气、水蒸气反应，所以铁制品可以________被锈蚀，应及时除去铁锈。
3．金属防锈的方法
（1）保护膜法：①非金属覆盖法（涂油漆）；②盖塑料或搪瓷；③金属镀层（镀锌、镀铬）；④自身氧化膜保护层（烤蓝）
（2）改变金属内部结构法（合金钢）。
例题10 （2015·眉山）某化学兴趣小组进行铁生锈的实验探究活动。
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【探究一】铁生锈的条件
（1）该兴趣小组将洁净无锈的铁钉分别置于上图所示装置中，经过一段时间观察， （填装置序号）装置中出现了明显的锈迹。
他们的结论：铁生锈是因为铁与空气中的 等发生了化学反应。
（2）甲同学提出了疑问：空气中的氮气、二氧化碳没有参与铁的生锈过程吗？请设计实验为甲同学释疑。 ，观察并记录现象即可证明。
【探究二】影响铁生锈速率快慢的因素
乙同学说：“妈妈常说菜刀沾有盐水生锈更快。”这种说法对吗？同学广泛查阅资料。
资料一：导电性强的溶液都可加速铁的生锈。
资料二：海上航行的轮船在与海水接触的部分镶嵌一锌块，能有效降低钢材被腐蚀的速率。
（3）将上述A装置中的蒸馏水改为下列液体中的 ，可使铁生锈的速率加快。
a．硫酸钠溶液 b．无水乙醇 c．蔗糖溶液
（4）一些铁制品表面覆盖了某些涂层。不同的涂层被破坏后，铁生锈的速率不同。你认为下列 涂层破坏后，铁生锈的速率较快______。
a．镀锌铁 b．镀锡铁
（5）一些建筑的大门刷上了一层银白色的金属，你认为该金属可能是 。
a．银粉 b．铜粉 c．镁粉
【交流与思考】
（6）写出一种防止铁生锈的方法 。
变式训练 大多数金属材料在空气中都会生锈．铜锈的主要成分是铜绿[Cu2（OH）2CO3]。某同学利用如图所示的实验一进行实验，研究铜在空气中生锈的条件。一个月后该同学发现B装置中的铜丝生锈了，而A、C装置中的铜丝无明显变化。
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试回答下列问题：
（1）该同学得出结论说：“铜生锈的原因是铜与空气中的氧气和水相互作用。”该同学得出的结论正确吗？___________，你认为影响铜生锈的因素还可能有_________________________________。
（2）为了验证你的判断，现给你提供如图实验二所示的装置，从左到右每个仪器所盛放的试剂依次为______、__________和碱石灰（碱石灰能吸收水和二氧化碳）。
（3）如图实验二中第一个瓶内发生的反应方程式为_______________________________。
浙江新中考 (2018·杭州-28)小金为探究铁制品锈蚀的条件，进行如下实验：
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观察对象
现象
①干燥的普通铁丝
没有明显变化
②潮湿的普通铁丝
较多红褐色锈斑
③潮湿的纯铁丝
没有明显变化
步骤1：利用图甲所示装置，将干燥的O2从导管a通入U形管（装置气密性良好，药品如图所示）；待 U 形管内充满 O2 后，在导管 b 处连接一活塞推至底部的注射器，收集 20mLO2后在导管a 处连接乳胶管并用止水夹夹紧，如图乙所示。
步骤 2：一段时间后，观察 U 形管内的铁丝，其现象如表所示。
（1）步骤一中，检查 U 形管内是否已充满 O2的方法是 。
（2）铁制品的锈蚀条件之一是需要O2，在此实验中能支持此条件的证据是 。
（3）通过对比实验现象，此实验还可得出铁制品锈蚀的条件是 。