2.2 金属的化学性质与应用—浙教版九年级科学上册讲义（机构）（含答案）

金属的化学性质与应用
一、金属和氧气反应
将金属镁、铝、铁、铜、金分别在不同条件下与氧气反应，观察反应现象：
金属
条件
现象
化学方程式或结论
镁
常温下（空气中）
在空气中表面逐渐变暗，生成白色固体。
2Mg＋O22MgO
点燃时（空气中）
剧烈燃烧，发出耀眼白光，生成白色固体。
2Mg＋O22MgO
铝
常温下（空气中）
在空气中表面逐渐变暗，生成致密的氧化膜。
4Al＋3O22Al2O3
点燃（氧气中）
火星四射，放出大量的热，生成白色固体。
4Al＋3O22Al2O3
铁
常温（干燥空气）
无明显现象。
很难与O2反应。
常温（潮湿空气）
铁和空气中的氧气、水共同作用生成比较疏松的暗红色物质——铁锈。
铁锈主要成分
Fe2O3?xH2O
点燃（氧气中）
剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，
放出大量的热。
3Fe＋2O2Fe3O4
铜
常温（干燥空气）
无明显现象。
几乎不与氧气反应
加热（空气中）
红色固体逐渐变成黑色。
2Cu＋O22CuO
常温（潮湿空气）
铜和空气中的氧气、水、二氧化碳反应
生成一种绿色物质
碱式碳酸铜（俗称铜绿）：Cu2(OH)2CO3
金
高温
无明显现象
不与氧气反应
结论
大多数金属都能与氧气发生反应，但反应的难易和剧烈程度不同。
注意：铝、锌虽然化学性质比较活泼，但是它们在空气中与氧气反应表面生成致密的氧化膜，阻止内部的金属进一步与氧气反应。因此，铝、锌具有很好的抗腐蚀性能。
二、金属与酸的反应：
金属活动顺序表中，位于氢前面的金属才能和稀盐酸、稀硫酸反应，放出氢气（钾钙钠除外），但反应的剧烈程度不同。越左边的金属与酸反应速率越快，铜和以后的金属不能置换出酸中的氢。
金属＋酸盐＋H2↑（注意化合价和配平）
Mg＋2HClMgCl2＋H2↑ Mg＋H2SO4MgSO4＋H2↑
2Al＋6HCl2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋3H2SO4Al2(SO4)3＋3H2↑
Zn＋2HClZnCl2＋H2↑ Zn＋H2SO4ZnSO4＋H2↑ （实验室制取氢气）
Fe＋2HClFeCl2＋H2↑
Fe＋H2SO4FeSO4＋H2↑
三、金属与盐溶液的反应
金属活动顺序表中，前面的金属能将后面的金属从它的盐溶液中置换出来。（钾钙钠除外）
金属＋盐新金属＋新盐
Fe＋CuSO4Cu＋FeSO4（铁表面有红色物质析出，溶液由蓝色逐渐变成浅绿色）
应用：不能用铁制器皿盛放波尔多液，湿法炼铜的原理
Cu＋2AgNO32Ag＋Cu(NO3)2 (铜表面有银白色物质析出，溶液由无色逐渐变成蓝色）
Fe＋2AgNO32Ag＋Fe(NO3)2
四、置换反应：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。
单质＋化合物新单质＋新化合物 A ＋ BCB ＋ AC
初中常见的置换反应：（1）活泼金属与酸反应：如 Zn＋H2SO4ZnSO4＋H2↑
（2）金属和盐溶液反应：如 Fe＋CuSO4Cu＋FeSO4
（3）氢气、碳还原金属氧化物：如 H2＋CuOCu＋H2O C＋2CuO2Cu＋CO2↑
注:铁在发生置换反应时，化合价变化：0→＋2
题型：
一、金属活动性顺序的运用：
比较金属活动性强弱
方法：(1))金属活动顺序表中,位于氢前面的金属才能和稀盐酸、稀硫酸反应。
(2)金属活动顺序表中，前面的金属能将后面的金属从它的盐溶液中置换出来。
例1：X、Y、Z是三种不同的金属，将X、Y分别放入稀盐酸中，只有X表面产生气泡；将Y、Z分别放入硝酸银溶液中，一会儿后，Y表面有银析出，而Z无变化。根据以上实验事实，判断三种金属的活动性顺序为（ ）
X＞Y＞Z B、X＞ Z＞ Y C、Z＞ X＞Y D、Y＞Z ＞X
变式1：科学兴趣小组对金属R的活动性探究时发现：将R放入稀硫酸中，有气泡产生，同时生成正二价的盐，将R放入ZnSO4溶液中无任何变化。根据以上信息，下列化学方程式正确的是（ ）
A．R+MgCl2=R Cl2+Mg B．R+2AgCl=RCl2+2Ag
C．R+2HCl=RCl2+H2↑ D．Al+RSO4= AlSO4+R
2、设计实验探究和验证金属活动性顺序
【规律方法】初中阶段，金属活动性的比较主要是针对两种金属或三种金属。它们的活动性比较在设计上有一定的规律和技巧。
（1）两种金属活动性的比较
①采用“一金一盐”方法(K、Ca、Na 除外)：即一种是金属单质，另一种金属则采用其盐溶液。操作是将该金属单质 A 放入到另一金属 B 的化合物溶液中，如果能反应，则活动性：A＞B，如果不能反应，则活动性：A＜B。
②采用“二金一酸”方法(适用于至少一种氢前金属)：即两种都是金属单质，再加上一种酸（稀盐酸或稀硫酸）。操作是将两种金属单质A、B分别放入到酸溶液中，如果A能反应而 B 不能反应，或 A 比 B 放出氢气速率快，则活动性：A＞B，反之，则活动性：A＜B。
（2）三种金属活动性的比较
①排好金属活动性顺序后，采用“两边金属中间盐”。
②排好金属活动性顺序后，采用“中间金属两边盐”。
例1、某研究性学习小组，设计实验一次性验证铁、锌、铜三种金属活动性的实验，每种方案如下，可行的方案是（　　）
A．锌、硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液　　　 B．铁、锌、硫酸铜溶液
C．锌、铜、硫酸亚铁溶液　　　　　　　 D．铁、铜、硫酸锌溶液
例2、为了验证“Fe、Cu、Ag三种金属的活动性由强到弱”，小明设计了如图所示的实验。其中可以达到实验目的的组合是（ ）
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
变式：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）写出实验Ⅲ发生的化学方程式________.
（2）上述实验________（选填“能”或“不能”）验证三种金属的活动性顺序。
（3）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
3、金属与酸反应规律
（1）等量的金属与足量的酸反应，
产生氢气的质量关系：Al > Mg > Fe > Zn
①产生氢气的质量与金属的相对原子质量成反比，相对原子质量越小，产生的氢气量越多。（注意Al）
②反应时间则与金属的活动性顺序成正比，活动性越强的所需时间越少，速度越快。
速度关系：Mg > Al > Zn > Fe
（2）足量的金属与相同质量的同种酸反应
①产生氢气的质量相等（不管和什么金属反应，酸中的H＋全部转化为H2，所以质量相等）
②反应时间则与金属的活动性顺序成正比，活动性越强的所需时间越少，速度越快。
速度关系：Mg > Al > Zn > Fe
（3）未知量的金属与足量的酸反应，产生氢气的质量相等，则需要金属的质量关系：
Zn > Fe > Mg > Al
①金属的质量与金属的相对原子质量成正比，相对原子质量越小，所需的金属质量量越少。
②反应时间则与金属的活动性顺序成正比，活动性越强的所需时间越少，速度越快。
速度关系：Mg > Al > Zn > Fe
（4）金属与酸反应，溶液质量逐渐增加，密度逐渐增大（溶液体积的变化忽略不计）。
（5）极值法
例1、5.6g不纯的铁与足量稀盐酸反应生成了0.21g氢气，则铁中混有的杂质可能是（ ）
A.Cu B.Hg C.Zn D.Mg
4432300140970例2、将质量相等的A、B、C三种金属，同时分别放入三份溶质质量分数相同且足量的稀盐酸中，反应生成H2的质量与反应时间的关系如图所示。根据图中所提供的信息，得出的结论正确的是（ ）。(已知：A、B、C在生成物中均为+2价)
A．放出H2的质量是B＞A＞C???? B．金属活动性顺序是A＞B＞C?
C．反应速率最大的是A?????? D．相对原子质量是C＞B＞A?
例3、取一定质量的锌粒和铜片于同一敞口容器中，再逐渐加入稀硫酸。加入稀硫酸的质量与有关量的变化关系图正确的是（ ???）
A.??B.?C.??D.?
例4、两种金属的混合物6g，加入到足量的稀硫酸中，共收集到0.2g氢气（假设生成的氢气全被收集），则这种金属混合物可能是（　 ）
A．锌、铜　 　　B．镁、铁　 　　C．铁、锌　　　 D．镁、铝
例5、在已经调平的托盘天平两边各放一只等质量的烧杯，向烧杯中各加入质量相等、溶质质量分数相同的稀盐酸，然后在左边烧杯中放入镁，在右边的烧杯中放入与镁质量相等的铝。待充分反应后，下列分析错误的是( )
A.天平保持平衡，左边烧杯中，酸没有剩余，镁可能有剩余
B.天平保持平衡，右边烧杯中，酸没有剩余，铝一定有剩余
C.天平失去平衡，左边烧杯中，酸一定剩余，镁一定没剩余
D.天平失去平衡，右边烧杯中，酸可能剩余，铝一定没剩余
4、金属和盐溶液反应的规律：
（1）几种金属同时放入一中弱盐溶液中，活动性强的先反应；一种金属放入几种弱盐的混合溶液中，先和最弱的盐溶液发生反应，在金属活动性顺序表中隔得远的先反应。
如：将Zn、Fe同时放入CuSO4溶液中，锌先和硫酸铜溶液反应，然后铁再和硫酸铜溶液反应。将Fe放入Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中，铁先和硝酸银溶液反应，然后再和硝酸铜溶液反应。
总结：在金属活动性顺序表中隔得远的先反应。
（2）金属与盐溶液的反应，若金属质量增加，则盐溶液质量减少，密度减小（溶液体积变化忽略不计）；若金属质量减小，则盐溶液质量增大，密度增大（溶液体积变化忽略不计）。要根据对应的化学方程式判断。
例1、在AgNO3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，下列情况不可能成立的是（ ）
滤液成分为Fe2+、Ag+和Cu2+，滤渣成分为Ag
B、滤液成分为Fe2+和Cu2+，滤渣成分为Ag和Cu
C、滤液成分为Fe2+和Cu2+，滤渣成分为Ag、Cu和Fe
D、滤液成分为Fe2+和Cu2+，滤渣成分为Ag
分析：发生两个反应先后顺序为： ……①
……②
可能出现的情况：
①中Fe不足，②不发生。滤液： 滤渣：
①恰好完全反应，②不发生。滤液： 滤渣：
（3）①反应后，②中Fe不足。 滤液： 滤渣：
（4）①反应后，②恰好完全反应。滤液： 滤渣：
（5）①②反应后，Fe过量。 滤液： 滤渣：
例2、把锌片投入到下列溶液中，锌片溶解且溶液质量减轻，又没有气体产生的是（ ）
A、H2SO4 B、 CuSO4 C、ZnSO4 D、 AgNO3
例3、将一定量的铜锌混合粉末放A盛有硝酸银溶液的烧杯中，不断搅拌，充分反应后过滤。向得到的滤渣和滤液中分别加入足量的稀盐酸，均无现象。则滤渣中（ ）
A．一定有银，可能有铜和锌 B．一定有银，可能有铜，一定没有锌
C．一定有银和铜，可能有锌 D．一定有银和铜，一定没有锌
4042410436245例4、小金为回收金属，往含有硝酸铜、硝酸银和硝酸亚铁的废液中缓慢连续加入锌粉。图为溶液中析出的固体质量与参加反应的锌粉质量关系，则( ??? )
A.?b点溶液阳离子只有Zn2＋和Cu2＋?????????????????????
B.?c点对应的溶液质量最大
C.?cd段(不含两端点)析出的是金属铁?????????????????????
D.?bc段溶液中加入氯化钠溶液后会有白色沉淀生成
参考答案：
例1、A变式：C
例1、C例2、C
变式：（1）Fe+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag
（2）不能
（3）可溶性铜盐都可
例1、D例2、D例3、C例4、C例5、D
例1、C例2、D例3、B例4、C