第2节 金属的化学性质
第1课时 金属与氧气、酸的反应
知识点 1 金属与氧气的反应
1．将1根镁带、1根铜丝同时在酒精灯的外焰上加热，能燃烧的是________，燃烧的现象为________________________________________________，反应的化学方程式为________________________________________________________________________；
不能燃烧的是________，冷却后表面的颜色变为________色，反应的化学方程式为________________________。
图A2－2－1
2．通常铝制品很耐腐蚀，其主要原因是( )
A．铝不易发生化学反应
B．铝表面致密的氧化膜阻止铝进一步被氧化
C．铝在空气中不易被氧化
D．铝的氧化物容易在空气中生成铝
知识点 2 金属与酸的反应
3．将Mg、Zn、Fe、Cu四种金属分别放入盛有稀硫酸的试管中，没有气泡产生的是( )
A．Cu B．Zn C．Mg D．Fe
4．实验室中常用锌与稀硫酸反应制取氢气，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
知识点 3 置换反应
5．我国是世界上发现、利用金属锑(Sb)较早的国家，目前锑的产量位居世界第一。冶炼金属锑的过程中，发生的反应为2Sb2O3＋3C4Sb＋3CO2↑。该反应的类型为( )
A．分解反应 B．化合反应
C．复分解反应 D．置换反应
6．2017·绍兴 下列属于置换反应的是( )
A．H2＋CuOCu＋H2O
B．2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑
C．HCl＋NaOH===NaCl＋H2O
D．2Mg＋O22MgO
7．2018·徐州 纳米铁粉在空气中不易自燃，但稍加热即可剧烈燃烧，如图A2－2－2所示是纳米铁粉在锥形瓶中燃烧的实验。下列说法不正确的是( )
图A2－2－2
A．纳米铁粉燃烧的化学方程式为3Fe＋2O2Fe3O4
B．水可防止生成物溅落炸裂瓶底
C．激光手电照射使纳米铁粉的着火点降低
D．气球先膨胀后又变瘪
8．2018·重庆 常温下向一定质量的稀盐酸中逐渐加入镁条，充分反应(忽略挥发)。下列图像正确的是( )
图A2－2－3
A．①② B．②③ C．①④ D．②④
9．2018·荆门 某兴趣小组在研究Zn－Cu合金、Zn－Fe合金、Fe－Al合金、Fe－Cu合金时，发现其中6.5 g某种合金与足量稀盐酸充分反应产生了0.5 g气体，该合金可能是( )
A．Zn－Cu合金 B．Zn－Fe合金
C．Fe－Al合金 D．Fe－Cu合金
10．铝箔是现代生活中常见的包装材料，放置久了，其银白色光泽会变暗淡，故又称假银箔。
(1)小柯用放置很久的铝箔与稀盐酸反应，产生氢气的质量和反应时间的关系如图A2－2－4所示。在O～t1时间段内，铝箔表面看不到明显的气泡，原因是____________________________________________________________________。在t2～t3时间段产生气泡的速率逐渐减慢，直到反应停止时，铝箔还有大量剩余。t2～t3时间段产生气泡速率减慢的原因是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
图A2－2－4
(2)为进一步测定铝箔中单质铝的质量分数，小柯取1.9 g铝箔样品与50.0 g稀盐酸充分反应(2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑)，铝箔完全溶解后剩余溶液的总质量为51.7 g。计算样品中单质铝的质量分数。
拓| 展| 培| 优
11．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ΔM，画出ΔM－m曲线Oac和Obc的示意图，如图A2－2－5所示。根据图中信息，下列说法错误的是( )
图A2－2－5
A．m1∶m2＝3∶7
B．m1－ΔM1C．曲线Oac表示的是甲烧杯中ΔM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
12．向已调节平衡的托盘天平上的甲、乙两烧杯中分别注入相同质量、相同质量分数的稀硫酸。再向甲中加入m1 g铝片，向乙中加入m2 g锌粒。
(1)若m1＝m2，且两金属完全溶解，则天平指针__________________，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若两烧杯中金属都有剩余，且指针不偏转，则m1∶m2＝________。
(3)若两烧杯中金属完全溶解，且指针不偏转，则m1∶m2＝________。
教师详解详析
1．镁带 剧烈燃烧，发出耀眼的白光、放出大量的热、生成白色固体 2Mg＋O22MgO 铜丝
黑 2Cu＋O22CuO
2．B [解析] 铝的化学性质比较活泼，在常温下就能与氧气反应，生成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止铝进一步被氧化。
3．A
4．Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
5．D [解析] 一种化合物与一种单质反应，生成另一种化合物与另一种单质，这类反应称为置换反应。
6．A
7．C [解析] 物质的着火点是一定的，一般不会降低；纳米铁粉燃烧放出大量的热，使锥形瓶内压强增大，气球膨胀，装置冷却后由于消耗氧气，锥形瓶内压强减小，气球又变瘪。
8．C [解析] ①常温下向一定质量的稀盐酸中逐渐加入镁条，反应开始前溶液质量大于零，随着反应的进行，溶液质量不断增加，直至稀盐酸反应完，溶液质量达到最大，之后溶液质量不再改变；②镁与稀盐酸反应放热，随着反应的进行，温度不断升高，稀盐酸反应结束后，溶液温度开始下降；③镁与稀盐酸反应生成氢气，反应开始前氢气体积为零，随着反应的进行，氢气体积不断增大，直至稀盐酸反应完，氢气体积达到最大，之后氢气体积不再改变；④根据质量守恒定律可知反应前后氯元素质量不变。
9．C [解析] 在金属活动性顺序中，排在氢前面的金属能与稀盐酸反应生成氢气，排在氢后面的金属不能与稀盐酸反应生成氢气。铜位于氢后，不与稀盐酸反应，锌、铁、铝位于氢前，都能与稀盐酸反应产生氢气。6.5 g Zn与足量稀盐酸充分反应产生氢气的质量是0.2 g，6.5 g Fe与足量稀盐酸充分反应产生氢气的质量是0.23 g，6.5 g Al与足量稀盐酸充分反应产生氢气的质量是0.72 g。所以6.5 g Zn－Cu合金与足量稀盐酸充分反应产生氢气的质量少于0.2 g；6.5 g Zn－Fe合金与足量稀盐酸充分反应产生氢气的质量多于0.2 g，少于0.23 g；6.5 g Fe－Al合金与足量稀盐酸充分反应产生氢气的质量多于0.23 g，少于0.72 g；6.5 g Fe－Cu合金与足量稀盐酸充分反应产生氢气的质量少于0.23 g。
10．(1)铝在空气中被氧气氧化，生成一层致密的氧化铝保护膜，阻止铝与稀盐酸反应
随着反应进行，稀盐酸的溶质质量分数逐渐减小
(2)解：生成氢气的质量为1.9 g＋50.0 g－51.7 g＝0.2 g。
设生成0.2 g氢气，需要参加反应的单质铝的质量为x。
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
54 6
x 0.2 g
＝
x＝1.8 g
样品中单质铝的质量分数为×100%≈94.7%。
答：样品中单质铝的质量分数为94.7%。
11．B
12．(1)一定偏向锌粒一方 相同质量的锌和铝与盐酸完全反应时，铝反应产生的氢气比锌反应产生的氢气多，所以放铝片的一边轻
(2)1∶1
(3)567∶520
[解析] (1)若铝和锌都完全溶解，即稀盐酸过量金属不足，相同质量的锌和铝与盐酸完全反应时，铝反应产生的氢气比锌反应产生的氢气多，所以放铝片的一边轻，所以天平指针一定偏向锌粒一方。(2)若锌和铝均有剩余，则酸不足，酸完全反应，两边消耗酸的量是相等的，所以放出氢气的质量相等，而天平的指针不偏转，则加入的锌和铝质量相等，故m1∶m2＝1∶1。(3)铝、锌都完全溶解，则硫酸过量，此时指针不偏转，即金属的质量与反应生成的氢气的质量的差值相等，则根据化学方程式进行计算，设铝与硫酸反应生成的氢气质量为x，锌与硫酸反应生成的氢气质量为y。
2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑
54 6
m1 x
＝
x＝
Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
65 2
m2 y
＝
y＝
则m1－＝m2－
解得m1∶m2＝567∶520。
第2课时 金属活动性顺序、金属的腐蚀及防止方法
知识点 1 金属活动性顺序
1．根据金属活动性顺序的相关知识回答：
(1)从左到右，金属的活动性逐渐__________(填“增强”或“减弱”)。
(2)不能用铁制容器盛装硫酸铜溶液的原因是
__________________________________________________(用化学方程式表示)。
(3)金属的活动性顺序还可以给你以下判断的依据：位于氢前面的金属能____________________________________。
2．判断下列物质间能否发生置换反应，在括号内填“能”或“不能”并写出能发生的反应的化学方程式。
(1)银与盐酸( )__________________________________________________________。
(2)铁与稀硫酸( )____________________________________________________。
(3)铜与硝酸银溶液( )____________________________________________。
(4)铜与硫酸锌溶液( )_________________________________________________。
3．判断Zn、Fe、Ag的金属活动性强弱有很多种方法，下列能作为判断依据的是( )
A．根据金属导电性强弱判断
B．根据金属导热性快慢判断
C．根据锌能把铁从硫酸亚铁溶液中置换出来，铁能把银从硝酸银溶液中置换出来判断
D．根据金属密度的大小判断
知识点 2 金属的腐蚀及防护
4．在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最慢的是( )
A．在干燥、致密、不透气的土壤中
B．在潮湿、疏松、透气的土壤中
C．在潮湿、致密、不透气的土壤中
D．在潮湿、疏松、透气的酸性土壤中
5．2018·日照 如图B2－2－1所示，通过实验探究铁钉锈蚀的条件。下列说法不正确的是( )
图B2－2－1
A．①中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的地方是丙
B．①②中使用煮沸的蒸馏水，目的是除去水中的氧气
C．②中植物油的作用是隔绝空气，③中氯化钙的作用是作干燥剂
D．①②③对比实验，得出结论：铁生锈的主要条件是与空气、水直接接触
6．2018·长沙 2018年5月我国自主建造的第一艘航母下海，为保证航母的使用寿命，下列防锈措施不可行的是( )
A．用抗锈蚀性能优异的合金制造航母零部件
B．刷防锈漆
C．给船体表面镀一层黄金
D．给某些部位涂油
7．为了验证“Fe、Cu、Ag三种金属的活动性由强到弱”，小明设计了如图B2－2－2所示的实验，其中可以达到实验目的的组合是( )
图B2－2－2
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
8．2018·衢州 小柯为比较Mg、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，进行了如图B2－2－3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。溶液中含有的金属离子可能的组成是( )
图B2－2－3
①Mg2＋ ②Mg2＋和Fe2＋
③Mg2＋和Cu2＋ ④Mg2＋、Fe2＋和Cu2＋
A．①② B．①③
C．②④ D．③④
9．2018·杭州 小金做了如下实验：将4.2 g铁粉和4.0 g氧化铜粉末均匀混合，然后一次性投入盛有200 g 9.8%稀硫酸的大烧杯中。观察到如下现象：立即出现红色固体，前阶段没有明显的气泡产生，后阶段产生大量无色气泡，充分反应后上层清液呈浅绿色。由此小金做出下列判断，其中不合理的是( )
A．“立即出现红色固体”是由于很快发生了如下转化：CuOCuSO4Cu
B．“产生大量无色气泡”是由于发生了如下反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
C．该实验条件下，硫酸铜比稀硫酸更容易跟铁粉发生反应
D．在不同浓度的硫酸铜和稀硫酸的混合溶液中投入铁粉，都是硫酸铜先跟铁粉反应
10．2017·绍兴 往硝酸铜、硝酸银和硝酸亚铁的混合溶液中缓慢连续加入质量为m的锌粉，溶液中析出固体的质量与参加反应的锌粉质量的关系如图B2－2－4所示，下列说法中正确的是( )
图B2－2－4
A．c点对应溶液中含有的金属离子为Zn2＋和Cu2＋
B．bc段(不含两端点)析出的金属是Fe
C．ab段(不含两端点)对应溶液中含有的金属离子为Zn2＋、Ag＋、Cu2＋、Fe2＋
D．若bc段和cd段中析出固体质量相等，参加反应的锌粉质量分别为m1和m2，则m1>m2
11．2018·安徽 废旧电路板中主要含有塑料、铜和锡(Sn)等，为实现对其中锡的绿色回收，某工艺流程如图B2－2－5所示。
图B2－2－5
已知：Sn＋SnCl4===2SnCl2
(1)SnCl4中锡元素的化合价是________。
(2)铜的金属活动性比锡的________(填“强”或“弱”)，固体A中一定含有的金属元素是________________________________________________________________________。
(3)写出步骤②发生反应的化学方程式：__________________________________。
(4)相比于直接焚烧废旧电路板回收金属，该工艺主要优点是________________________________________________________________________
(回答一点即可)。
拓| 展| 培| 优
12．某化工厂的废液中主要含有硝酸银、硝酸铜。取一定量的该废液样品，加入镁粉和铜粉，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣。 请回答下列问题。
(1)若滤渣中有镁粉，则滤渣中除镁粉外还含有________。(填化学式，下同)
(2)若滤渣中有铜粉，则滤液中的溶质一定含有____________，可能含有__________。
(3)若滤渣中没有铜粉，则滤液中的溶质一定含有__________________，可能含有________。
(4)反应后得到滤液的质量________(填“小于”“大于”或“等于”)反应前所取废液样品的质量。
教师详解详析
1．(1)减弱
(2)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
(3)置换出盐酸、稀硫酸中的氢
2．(1)不能
(2)能 Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
(3)能 Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2
(4)不能
3．C 4.A
5．A [解析] 铁生锈的条件是与空气和水同时接触，所以①中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的地方是乙。①中的铁钉与空气、水同时接触发生了锈蚀，②中的铁钉只与水接触没有锈蚀，③中的铁钉只与氧气接触没有锈蚀，①②③对比实验，得出结论：铁生锈的主要条件是与空气、水直接接触。
6．C [解析] 黄金的价格昂贵，通过给船体表面镀一层黄金防锈，此方法不可行。
7．C [解析] ①中银不能与稀盐酸反应，说明银的活动性比氢弱；②中铜不能与硫酸亚铁溶液反应，说明铜的活动性比铁弱；③中铁能与稀盐酸反应，说明铁的活动性比氢强；④中铜能与硝酸银溶液反应，说明铜的活动性比银强。综上分析可知，②④组合即可验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性为Fe＞Cu＞Ag。
8．C [解析] Mg、Fe、Cu三种金属的活动性顺序为Mg>Fe>Cu，铁可以与硫酸铜溶液反应，而不能与硫酸镁溶液反应。故溶液中一定有镁离子和生成的亚铁离子；另外，若铁将硫酸铜溶液中的铜完全置换出来，溶液中就没有铜离子；若铁没有将硫酸铜溶液中的铜完全置换出来，溶液中就有铜离子。
9．D [解析] 出现红色固体说明生成了铜单质，发生的转化过程为：氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜，硫酸铜与铁粉反应生成铜单质；结合题干分析，能产生气体的化学反应只有铁粉与稀硫酸反应生成氢气与硫酸亚铁，同时溶液上层清液呈浅绿色，亚铁离子呈浅绿色；前阶段无气泡，后阶段产生大量无色气泡，说明铁粉更容易与硫酸铜发生反应；题目中没有使用其他浓度的硫酸进行实验探究，无法得到普遍规律。
10．C [解析] 因为四种金属的活动性锌>铁>铜>银，活动性强的金属可以把活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来，在反应中，最不活泼的金属最先析出，以此类推，最活泼的金属留在溶液中，所以由图示可知，ab段析出的金属是银，bc段析出的金属是铜，cd段析出的金属是铁，所以c点状态时金属铜完全析出，溶液中含有的金属离子为Zn2＋和Fe2＋。ab段(不含两端点)对应溶液中含有的金属离子为Zn2＋、Ag＋、Cu2＋、Fe2＋。
锌分别与硝酸亚铁、硝酸铜反应的质量关系如下：
Zn＋Fe(NO3)2===Zn(NO3)2＋Fe，
65 56
Zn＋Cu(NO3)2===Zn(NO3)2＋Cu
65 64
由以上质量关系可知，等质量的锌完全反应置换出铜的质量多于铁，所以当置换出相等质量的铜和铁时消耗锌的质量铁多于铜，所以m111．(1)＋4 (2)弱 Cu
(3)2SnCl2Sn＋SnCl4
(4)避免焚烧塑料产生污染，更加环保(合理即可)
[解析] (1)SnCl4中氯元素的化合价为－1，根据化合物中各元素化合价的代数和为0，可计算出锡元素的化合价是＋4。(2)铜的金属活动性比锡的弱，铜没有参加反应，故固体A中一定含有的金属元素是铜。(3)SnCl2溶液在通电的条件下反应生成Sn和SnCl4，化学方程式为2SnCl2Sn＋SnCl4。
12．(1)Ag、Cu
(2)Mg(NO3)2 Cu(NO3)2
(3)Mg(NO3)2、Cu(NO3)2 AgNO3
(4)小于
[解析] 向硝酸银、硝酸铜的混合溶液中加入镁粉和铜粉，镁粉先与硝酸银溶液反应，当硝酸银溶液完全反应后，镁粉才与硝酸铜溶液反应，如镁粉完全反应后，铜粉再与硝酸银溶液反应。(1)若滤渣中有镁粉，说明溶液中的硝酸银和硝酸铜已完全反应，则滤渣中有镁、银、铜。(2)若滤渣中有铜粉，说明镁粉已完全反应，有铜粉存在，溶液中硝酸银也已完全反应，硝酸铜可能没有完全反应，则滤液中一定含有硝酸镁，可能含有硝酸铜。(3)若滤渣中没有铜粉，镁粉和铜粉均完全反应，硝酸银可能没有完全反应，则滤液中一定含有硝酸镁和硝酸铜，可能含有硝酸银。(4)镁分别与硝酸银、硝酸铜反应时，参加反应的镁的质量小于析出的银、铜的质量。铜与硝酸银反应时，参加反应的铜的质量小于析出的银的质量。因此，不论是上述哪种情况，反应后得到的滤液质量都小于反应前的溶液质量。
