2 金属的活动性顺序
第1课时 金属的活动性顺序
【基础练习】
知识点
1 探究金属活动性顺序
1.完成以下化学反应的化学方程式和实验现象。
(1)镁和稀盐酸反应:
化学方程式:
。?
现象:①银白色固体逐渐减少或消失;
②固体表面产生大量 ;?
③ 热量。?
(2)铁和硫酸铜反应:
化学方程式:
。?
现象:①银白色固体表面附着一层 色物质;?
②溶液由 色逐渐变成 色。?
2.[2018·宁波模拟]
探究镁、铜、锌的金属活动性顺序时,
图1
下列现象、分析或结论正确的是( )
A.盐酸的浓度可以不同
B.铜片表面有气泡产生
C.装有镁片的试管表面发烫
D.活动性Cu>Zn>Mg
3.[2020·湘西州]
将甲、乙两种金属片分别放入CuSO4溶液中,甲表面析出金属Cu,乙表面没有发生变化,据此判断,三种金属的活动性顺序是( )
A.甲>铜>乙
B.铜>甲>乙
C.乙>铜>甲
D.甲>乙>铜
4.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2所示的实验,其中可以达到实验目的的组合是( )
图2
A.①②
B.①③
C.②④
D.③④
知识点
2 置换反应
5.下列属于置换反应的是( )
A.3Fe+2O2Fe3O4
B.Zn+2HClZnCl2+H2↑
C.2HgO2Hg+O2↑
D.KOH+HClKCl+H2O
【能力提升】
6.现有甲、乙、丙三种金属,甲在常温下就能与氧气反应,乙、丙在常温下几乎不与氧气反应。如果将乙、丙分别放入硫酸铜溶液中,过一会儿,在丙的表面有紫红色固体析出,而乙表面没有变化,则甲、乙、丙三种金属的活动性由弱到强的顺序是( )
A.甲、乙、丙
B.乙、甲、丙
C.乙、丙、甲
D.甲、丙、乙
7.[2020·金华]
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正确的是( )
图3
8.[2020·绍兴]
兴趣小组按如图4所示流程进行实验(每步均充分反应),反应结束后,将烧杯内物质进行过滤,向滤渣中加入少量稀盐酸,无明显现象。下列说法不正确的是( )
图4
A.由实验可判断出铁、铜、锌的活动性顺序
B.两支试管混合后,固体总质量一定增加
C.滤渣中一定有Cu,一定没有Fe和Zn
D.滤液中的溶质一定有FeCl2、ZnCl2和CuCl2
9.[2020·杭州]
北宋张潜在其《浸铜要略序》一书中对铜的冶炼有如下记载:“山麓有胆泉,土人汲以浸铁,数日辄类朽木,刮取其屑,锻炼成铜。”
(1)书中提及的“胆泉”为硫酸铜溶液,“浸铁”即将铁放入其中,写出此种炼铜方法中生成铜的化学方程式:
。?
(2)若“浸铁”前后溶液中存在的离子种类如图5所示,其中“”“”“”表示不同种类的离子,则“”表示 (填写离子符号)。?
图5
10.[2019·衢州]
某兴趣小组为探究锡纸中的金属成分(锡纸中以一种金属为主,其他成分对实验无干扰),开展了以下探究活动。
[提出问题]
锡纸中的金属是什么?
[建立猜想]
根据锡纸有银白色金属光泽,并结合金属活动性、价格等因素,猜想其中的金属可能是锌、铁、铝、锡中的一种。
[探究过程]
步骤
活动内容
收集证据
分析并
得出结论
步骤一
①查阅资料:金属锌在室温下很脆
②取锡纸反复折叠
锡纸未破损
锡纸中的金属不是锌
步骤二
用磁铁靠近锡纸
锡纸没有被磁铁吸引
锡纸中的金属不是 ?
步骤三
①取锡纸条放入浓度为20%的盐酸中,除去可能存在的氧化膜。当观察到 的现象时,取出锡纸条并用蒸馏水清洗?
②将处理过的锡纸条放入试管中,加入饱和硫酸锌溶液,静置观察
②中锡纸条表面无明显现象
说明锡纸中的金属活动性比锌弱,则锡纸中的金属不是铝,而是锡
[交流评价]
小科对实验结论提出怀疑:“无明显现象”并不代表没有发生反应,因为铝与硫酸锌反应[2Al+3ZnSO43Zn+Al2(SO4)3]生成的金属锌为银白色,与铝颜色相同,因此无法得出结论。请在不改变反应原理的前提下运用定量方法完善实验方案,并根据预期结果得出相应结论:????????????????????????????????????
????????????????????????????????????
???????????????????????????????????? 。?
自|我|提|升
11.【例题】
将等质量的甲、乙两金属分别与足量稀硫酸反应,产生氢气的质量与反应时间的关系如图6所示。关于甲、乙两金属,下列判断合理的是( )
图6
A.铁、镁
B.锌、镁
C.锌、铁
D.铁、锌
【提示】
根据等质量的金属和足量酸溶液反应的图像可以得出:①产生氢气的多少;②产生相同质量氢气需要的时间越 ,说明该金属的活动性越强;③如果这两种金属元素在化合物中的化合价相同,根据产生氢气的多少可以判断金属的相对原子质量的大小,相对原子质量越 的产生的氢气越少,相对原子质量越 的产生的氢气越多。从图像中不难看出:产生相同质量的氢气,金属乙与稀硫酸反应需要的时间短,说明金属乙与稀硫酸反应的速率快,即金属乙的活动性 。选项中都是二价金属,甲生成氢气多,因此甲的相对原子质量 。?
【变式】
相同质量的镁、铝、锌分别与相同质量的20%的盐酸充分反应,生成氢气的质量(直接用各金属表示)关系有以下几种猜测:①Mg>Al>Zn;②Al>Mg>Zn;③Al=Mg=Zn;④Al=Mg>Zn;⑤Al=Zn>Mg;⑥Al>Mg=Zn。其中合理的个数为( )
A.5个
B.4个
C.3个
D.2个
答案
1.(1)Mg+2HClMgCl2+H2↑ 气泡 放出
(2)Fe+CuSO4FeSO4+Cu 紫红 蓝 浅绿
2.C [解析]
利用金属和盐酸的反应来探究金属活动性顺序时,要控制金属的形状、质量和加入盐酸的浓度、质量等变量相同;由于镁和盐酸反应放热,因此装有镁片的试管表面发烫。
3.A [解析]
将甲、乙两种金属片分别放入硫酸铜溶液中,甲表面析出金属铜,乙没有发生反应,说明甲比铜活泼,乙不如铜活泼,所以三种金属的活动性顺序是甲>铜>乙。
4.C [解析]
①中银不能与稀盐酸反应,说明银的金属活动性比氢弱,即H>Ag;②中铜不能与硫酸亚铁溶液反应,说明铜的金属活动性比铁弱,即Fe>Cu;③中铁能与稀盐酸反应,说明铁的金属活动性比氢强,即Fe>H;④中铜能与硝酸银溶液反应,说明铜的金属活动性比银强,即Cu>Ag。综合以上分析可知,②④的组合即可判断Fe、Cu、Ag三种金属的活动性由强到弱。
5.B [解析]
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,这种反应叫作置换反应。
6.C [解析]
有甲、乙、丙三种金属,甲在常温下就能与氧气反应,乙、丙在常温下几乎不与氧气反应,说明甲的活动性最强,乙、丙的活动性较弱,即金属活动性甲>乙、丙;把乙和丙分别放入硫酸铜溶液中,过一会儿,在丙的表面有紫红色固体析出,说明丙的金属活动性比铜强,即丙>铜;乙表面没有变化,说明乙的金属活动性比铜弱,即铜>乙,则甲、乙、丙三种金属的活动性由弱到强的顺序是乙、丙、甲。
7.C [解析]
铜与硫酸不反应,随着稀硫酸的加入,铜片的质量不变;锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,随着稀硫酸的加入,锌粒质量不断减少至0,氢气和硫酸锌的质量不断增加,当锌完全消耗,氢气和硫酸锌的质量不再改变。
8.D
9.(1)Fe+CuSO4Cu+FeSO4
(2)Fe2+
10.[探究过程]
步骤二:铁
步骤三:①锡纸表面产生较多气泡(或锡纸表面产生气泡)
[交流评价]
①取一定量锡纸,用盐酸除去可能存在的氧化膜,取出后用蒸馏水清洗并晾干,称得质量记为m1。②将锡纸放入试管中,加入一定量饱和ZnSO4溶液浸没锡纸,充分反应后,取出锡纸用蒸馏水清洗并晾干,再次称得锡纸总质量记为m2。③如果m2>m1,则锡纸中的金属为铝;如果m2=m1,则锡纸中的金属为锡
11.【例题】
D
【提示】
短 大 小 强 小
【变式】
C [解析]
镁、铝、锌分别与盐酸反应,生成氢气的质量与金属和酸的质量关系如下:
Mg+2HClMgCl2+H2↑
24
73
2
2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑
18
73
2
Zn+2HClZnCl2+H2↑
65
73
2
假设等质量的盐酸中溶质的质量为73
g,设金属的质量为m。当m<18
g时,酸足量,生成氢气的质量由金属的相对原子质量决定,则生成氢气的质量关系为Al>Mg>Zn;当18
g≤m
<
24
g时,生成氢气的质量关系为Al>Mg>Zn;当24
g≤m<65
g时,生成氢气的质量关系为Al=Mg>Zn;当m≥65
g时,酸都完全反应,生成氢气的质量由酸的质量决定,则生成氢气的质量关系为Al=Mg=Zn。第2课时 金属的腐蚀与防护
【基础练习】
知识点
1 探究铁钉生锈的条件
1.小明用三枚洁净无锈的铁钉,设计如图1所示实验,探究铁生锈的条件。下列说法错误的是( )
图1
A.乙试管中植物油的作用是隔绝空气
B.只有甲试管中的铁钉有明显锈迹
C.乙、丙两支试管中的实验现象说明铁生锈需要水
D.实验表明铁生锈是铁与氧气和水共同作用的结果
2.一些金属易生锈,某小组同学设计如下实验,对影响金属锈蚀的因素进行探究。取5枚去油去锈的洁净铁钉,分别装入下表的试管中,进行实验。
实验
图示
1
2
3
4
5
生锈
时间
8
min
较长时间
不生锈
5
min
3
min
1
min
由上述实验可知,温度越高铁钉生锈速率越 (填“慢”或“快”);在 (填“酸性”“碱性”或“中性”)环境中铁钉生锈速率较快。?
知识点
2 金属锈蚀的防护
3.下列方法中不能防止铁锅腐蚀的是( )
A.表层镀锌
B.用食盐水浸泡
C.制成合金
D.表层涂油
4.保护金属资源的有效途径不包括下面的( )
A.合理开采矿物
B.寻找金属替代品
C.回收利用金属
D.禁止使用铁制品
【能力提升】
5.在空气中放置较长时间的锌片表面会形成一层薄膜,其中含有Zn2(OH)2CO3。若该物质通过化合反应生成,反应物除了Zn外,还有①N2、②O2、③CO2、④H2O中的( )
A.一种
B.两种
C.三种
D.四种
6.下列有关金属资源的利用与防护的解释不合理的是( )
A.在“001A型”国产航母金属外壳覆盖涂料,主要是为了美观
B.用“烤蓝”的方法处理钢铁表面,可减缓钢铁的腐蚀
C.用铝合金制造国产大飞机“C919”的机壳,利用了铝合金强度大、质量轻、抗腐蚀的特点
D.切菜后的菜刀用清水洗净擦干,可减缓菜刀生锈
7.[2020·台州]
铁在海水中容易锈蚀,通常在轮船的吃水线以下焊接比铁更活泼的金属块,用于保护铁质船壳。该金属块的材料可以是( )
A.金
B.银
C.铜
D.锌
8.某同学根据铜绿的成分Cu2(OH)2CO3作出猜想:金属铜锈蚀的条件除有氧气和水外,还必须有二氧化碳。为证明“必须有二氧化碳”,需要进行如图2所示实验中的( )
图2
A.甲和乙
B.甲和丁
C.乙和丁
D.丙和丁
9.
小红同学为研究金属腐蚀的条件,用细尼龙线将三根大小相同的铁钉分别固定在如图3所示的三个液面高度相同的相同装置中,放置一星期后观察现象。下列描述错误的是( )
图3
A.装置Ⅰ中铁钉一侧的液面一定会上升
B.装置Ⅰ、Ⅱ中的铁钉都被腐蚀
C.比较铁钉一侧的液面,装置Ⅱ比装置Ⅰ的高
D.装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
10.如图4为铁制品循环利用的示意图,请回答:
图4
(1)①②③中,一定发生化学变化的过程是 (填序号)。?
(2)废旧金属循环利用的意义是 (写一点即可)。?
11.[2018·杭州]
小金为探究铁制品锈蚀的条件,进行了如下实验:
步骤1:利用如图5甲所示装置,将干燥的氧气从导管a通入U形管(装置气密性良好,药品如图所示);待U形管内充满氧气后,在导管b处连接一活塞推至底部的注射器,收集
20
mL氧气后在导管a处连接乳胶管并用止水夹夹紧,如图乙所示。
图5
步骤2:一段时间后,观察U形管内的铁丝,其现象如下表所示。
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
(1)步骤1中,检查U形管内是否已充满氧气的方法是???????????????
。?
(2)铁制品锈蚀的条件之一是需要氧气,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 。?
12.某些铜制品在空气中久置,表面生成绿色的铜锈(又称铜绿)。某科学实验小组设计并进行实验,探究铜锈的组成和铜生锈的条件。
Ⅰ.探究铜锈的组成
[查阅资料]
①铜锈受热易分解;
②硫酸铜粉末遇水由白色变为蓝色。
[进行实验]
小组同学从铜器上取下适量的干燥铜锈,按如图6所示装置实验(部分夹持装置已略去)。观察到B中白色粉末变为蓝色,C中澄清石灰水变浑浊。
图6
[解释与结论]
(1)C中反应的化学方程式是 。?
(2)依据以上现象分析,铜锈中一定含有的元素是Cu和 。?
Ⅱ.探究铜生锈的条件
[提出猜想]
根据铜锈的组成推测,铜生锈可能与CO2、H2O和O2有关。
[进行实验]
实验小组同学取直径、长度均相同的铜丝,并打磨光亮。设计了如下表所示的5个实验并持续观察。
编
号
①
②
③
④
⑤
实
验
现
象
无明显
现象
无明显
现象
铜丝表
面有绿
色物质
无明显
现象
无明显
现象
[解释与结论]
(3)实验中使用经煮沸并迅速冷却的蒸馏水,其目的是 。?
(4)对比实验②和③,得出的结论是 。?
(5)为验证猜想,表中实验⑤集气瓶中应为 。?
(6)由上述实验可推知,铜生锈的条件是 。?
[反思与应用]
(7)结合上述实验,你对保存铜制品的建议是 。
答案
1.C [解析]
实验中,甲试管中的铁钉与氧气、水同时接触,发生了锈蚀;乙试管中的铁钉只与水接触,没有发生锈蚀;丙试管中的铁钉只与氧气接触,没有锈蚀。乙、丙两支试管中的铁钉都没有锈蚀,不能说明铁生锈需要水;由甲、乙、丙三个实验对比可知,铁生锈是铁与氧气和水共同作用的结果。
2.快 酸性
[解析]
铁钉生锈的条件是与空气中的氧气和水蒸气接触。对比实验1和实验4、实验3和实验5可知,温度越高铁钉生锈速率越快;对比实验1、2、3可知,铁钉在酸性环境中锈蚀较快。
3.B
4.D [解析]
禁止使用铁制品不现实。
5.C
6.A [解析]
在“001A型”国产航母金属外壳覆盖涂料,主要是为了防止钢铁生锈。用“烤蓝”的方法处理钢铁表面,能隔绝氧气和水,可减缓钢铁的腐蚀。铝合金具有密度小、强度高、抗腐蚀等性质,用于制造国产大飞机“C919”的机壳。切菜后的菜刀用清水洗净擦干,可减缓菜刀生锈。
7.D 8.B
9.C [解析]
装置Ⅰ中铁钉一侧的液面一定会上升,因为铁钉生锈消耗了氧气,从而使装置内气体的压强小于外界大气压;装置Ⅰ、Ⅱ中的铁钉都被腐蚀,因为铁钉都与水和氧气接触,并且盐溶液、酸溶液能够加快铁生锈的速率;比较铁钉一侧的液面,装置Ⅱ应比装置Ⅰ的低,因为浓盐酸挥发出来的氯化氢气体使装置Ⅱ内压强增大;因为浓硫酸能够吸收水蒸气,使得铁钉不能与水充分接触,所以装置Ⅲ中的铁钉不容易生锈。
10.(1)①
(2)节约金属资源(或节约冶炼金属消耗的能源;或可以减少对环境的污染,合理即可)
11.(1)将带火星的木条放在b导管口,若木条复燃,则证明U形管内已充满氧气
(2)观察到注射器活塞向左移动(或注射器内氧气体积减小)
(3)水分和金属内部结构
[解析]
(2)注射器内收集有20
mL氧气,随着实验的进行,注射器活塞会向左移动,说明注射器内氧气体积在减小,即氧气参与铁锈蚀反应被消耗。(3)本实验中设计了纯铁丝与普通铁丝的对比实验,发现纯铁丝在潮湿的空气中也不易生锈,说明铁制品锈蚀还可能与铁的纯度或铁制品内部结构有关,因为纯铁与普通铁在纯度和内部结构上均有差异。
12.(1)CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O
(2)C、H、O
(3)除去水中溶解的O2、CO2
(4)铜生锈与O2有关
(5)CO2、O2
(6)铜与H2O、O2、CO2同时接触
(7)保持铜制品表面干燥(合理即可)
