实验十一 金属的性质实验——初中化学实验知识归纳及同步训练汇编（含解析）

实验十一 金属的性质实验——初中化学实验汇编
＊知识点归纳
金属与氧气的反应
金属 条件 现象 化学反应方程式
镁 常温 银白色的镁条在空气中表面会逐渐变暗，生成白色固体
点燃 发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体
铁 常温 铁在干燥的空气中很难与氧气反应，在潮湿的空气中会生锈(Fe2O3)
点燃 剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体
铝 常温 银白色的铝的表面逐渐变暗生成一层致密的薄膜
铜 加热 红色的固体逐渐变为黑色
金 高温 “真金不怕火炼。”金在高温时不与氧气反应
2、金属与盐酸、稀硫酸的反应
反应物 发应现象 化学反应方程式 反应速率
镁 稀盐酸或稀硫酸 剧烈反应，镁逐渐溶解，产生大量气泡，溶液仍为无色，试管壁发热，生成的气体能够燃烧，产生淡蓝色火焰
很快
锌
反应比较剧烈，锌逐渐溶解，产生大量气泡，溶液仍为无色，生成的气体能够燃烧，产生淡蓝色火焰
较快
铁
反应缓慢，铁逐渐溶解，有气泡产生，溶液由无色逐渐变为浅绿色，生成的气体能够燃烧，产生淡蓝色火焰
较慢
铜
不反应
总结：镁、锌、铁三种金属都能与稀盐酸、稀硫酸反应，都会生成氢气；铜与稀盐酸、稀硫酸不反应；因此四种金属的活动性顺序：Mg> Zn>Fe>Cu。
3、金属与其他金属化合物溶液的反应
(1)铝丝与硫酸铜溶液的反应
①反应现象：将打磨过的(为了除去氧化膜)铝丝浸入硫酸铜溶液中，浸入溶液中的铝丝表面覆盖一层紫红色的固体，溶液由蓝色逐渐变为无色。
②反应的化学方程式：
(2)铜丝与硫酸铜溶液的反应
①反应现象：铜丝浸入硝酸银溶液中，浸入溶液中的铜丝表面覆盖一层银白色固体，溶液由无色逐渐变为蓝色。
②反应的化学方程式：
(3)铜丝与硫酸铝溶液的反应
①反应现象：无现象。
②结论：两种金属的活动性为Al> Cu。
总结：以上3种金属的活动性由强到弱的顺序为Al> Cu> Ag。
＊巩固练习
1.取一定量打磨后的铝片于某容器中，再逐渐加入稀盐酸。加入稀盐酸的质量与有关量的变化关系图错误的是( )
A. B.
C. D.
2.兴趣小组同学用相同形状的铁、镁、铝、锌四种金属分别和等浓度等体积的足量稀盐酸用图1所示装置进行实验，反应过程气压变化如图2所示。下列说法错误的是( )
A.图2中①②对应的物质分别是锌和铁
B.镁对应的气压变化中出现压强变小的原因是瓶中气体减少
C.铝对应的气压变化，说明在实验前没有除去表面致密的氧化铝
D.该实验能证明金属与盐酸反应的速率与金属的活动性有关
3.如图所示的四个图像，分别对应四种过程，其中正确的是( )
A.甲：分向等质量和中加入足量等质量、等浓度的稀硫酸
B.乙：分别向等质量且足量的中加入等质量、不同浓度的稀硫酸
C.丙：分别向等质量且足量的和中加入等质量、等浓度的稀硫酸
D.丁：分别向等质量的和中加入等质量、等浓度且足量的稀硫酸
4.金属材料被广泛的用于我们的生活中，不仅是因为物理性能优良，还与它们的化学性质密切相关。下面是小明设计的测定金属铁、铜和镁的活动性的探究实验过程和实验记录，请你一起探究。
（实验目的）测定金属铁、铜和镁的活动性的强弱
（所用试剂）稀硫酸、硝酸银溶液、光亮的薄铁片、薄铜片、薄镁片
（实验过程）
步骤一：将铁片、铜片、镁片分别在空气中点燃片刻，观察燃烧现象；
步骤二：将铁片、铜片、镁片分别放入三只盛有溶质质量分数相同，体积相同的稀硫酸的试管中；
步骤三：将铁片、铜片、镁片分别放入三只盛有溶质质量分数相同，体积相同的硝酸银溶液的试管中；
（实验记录）用“√”表示能观察到的实验现象，用“—”表示观察不到的实验现象（见右表）。
金属 空气 稀硫酸 硝酸银液
铁 — √ √
铜 — — √
镁 √ √ √
（1）通过步骤一可以得出三种金属中镁的金属活动性最强，判断依据是___________。
（2）运用控制变量法设计实验方案是化学研究的重要方法，步骤二和步骤三中需要控制的实验条件除了金属的体积、溶液的体积、溶质的质量分数以外，还要控制的条件是__________，写出镁和稀硫酸反应的化学方程式__________，此反应属于__________。
（实验结论）金属铁、铜、镁的活动性由强到弱的顺序是__________。（用元素符号表示）
（反思交流）若利用上述试剂制取氢气，小明认为应该选择金属铁和稀硫酸反应，而不选择金属镁和稀硫酸反应，他的理由是__________。
5.某化学小组的同学们一起探究铝、铁、铜三种金属的活动性顺序。请你和他们一起进行以下的探究活动并回答有关问题
【提出问题】三种金属的活动性顺序是怎样的？
【猜想与假设】小华的猜想是Cu>Fe>Al；小强的猜想是Fe>Cu>Al；你的猜想是______。
【实验一】小丽取铁丝、铝丝、铜丝和编号为①、②、③的三支试管，进行如下实验（试管中均盛有相同体积、相同浓度的稀盐酸）：
实验步骤 观察到的现象 实验结论
将铁丝插入试管①中 _________ 铝、铁、铜三种金属的活动性顺序为_______
将铝丝插入试管②中 刚开始无明显现象，过一段时间有大量气泡产生
将铜丝插入试管③中 无明显现象
【交流与表达1】同学们对铝丝的实验现象进行了讨论，刚开始无气泡产生的原因是______。
【实验二】为了验证以上的实验结论，小丽同学又取了形状、大小相同且打磨干净的铜片、铝片及相关溶液，进行如图所示的实验。
（1）实验前用砂纸打磨金属片的目的是______。
（2）实验中，烧杯内盛放是过量的______溶液。
（3）烧杯中发生反应的化学方程式为______。
【交流与表达2】小华同学提出也可以选择一种金属与两种盐溶液进行探究，小华要补充的方案是______（只写出所用的试剂即可）。
【实验结论】通过以上实验，同学们得出了三种金属的活动性顺序。
【评价与反思】实验结束后，同学们对实验过程进行了如下反思：影响金属与酸反应速率快慢的因素，除了相互反应的金属和酸的性质外，还有__________。
6.为探究锌、铜、镍三种金属的性质，某兴趣小组进行如下实验。
【实验一】将三种金属丝分别与一节干电池和小电珠连接，小电珠发光。
【实验二】取粗细、长短相同的锌丝、铜丝、镍丝均与50 mL稀盐酸反应，实验记录如下:
锌 铜 镍 铜
稀盐酸的质量分数 3％ 3％ 15％ 15％
反应现象 少量气泡 无现象 许多气泡 无现象
【实验三】金属锌、铜和稀盐酸构成如图所示的化学电池装置，观察到铜片表面有气泡（）产生，小电珠发光
（1）实验一的现象说明三种金属都具有 性。
（2）镍与稀盐酸反应生成氯化镍（）和氢气，反应的化学方程式是 。
铜不能与稀盐酸发生化学反应的原因是 。
（3）要判断三种金属的活动性强弱，必须在实验二的基础上增补一个实验才能得出结论，其实验内容是 。
（4）金属活动性强弱是由金属物质的结构决定的，不会因某个实验而改变。下列关于实验三分析正确的是 （填选项）。
A.铜的金属活动性变得比锌强
B.铜与稀盐酸发生了置换反应
C.该装置将化学能转化成了电能
答案以及解析
1.答案：B
解析：A选项，铝与稀盐酸反应生成氯化铝和氢气，随着稀盐酸的加入，氢气的质量逐渐增大，当铝反应完后，氢气的质量不变，图像正确；B选项，随着稀盐酸的加入，容器中溶液的质量逐渐增大，恰好完全反应后，增加的质量为所加稀盐酸的质量，与恰好完全反应前增幅不同，图像错误；C选项，随着反应的进行，铝片质量逐渐减小，直到反应完全，图像正确；D选项，化学反应前后元素种类、质量均不变，反应前后铝元素分别存在于铝片和溶液中，容器中铝元素的质量不变，图像正确。
2.答案：B
解析：金属越活泼，反应速率越快，单位时间内压强增大幅度越大，图2中①②对应的物质分别是锌和铁，A正确；镁对应的气压变化中出现压强变小的原因是瓶中温度降低，B不正确；铝对应的气压变化，说明在实验前没有除去表面致密的氧化铝，稀盐酸先和氧化铝反应生成氯化铝和水，压强变化不明显，C正确；该实验能证明金属与盐酸反应的速率与金属的活动性有关，即金属越活泼，反应速率越快，D正确。
3.答案：C
解析：甲中Cu不与稀硫酸反应生成氢气，A错误；乙中足量的与20%的稀硫酸反应生成的氢气多，B错误；丙中比活泼，分别向足量的和中加入等质量、等浓度的稀硫酸，完全反应时所需时间短，最后生成氢气的质量相等，C正确；丁中比活泼，分别向等质量的和中加入等质量、等浓度且足量的稀硫酸，完全反应耗时短，生成的氢气质量比多，D错误。
4.答案：（1）镁更容易与氧气反应（2） 温度、金属与溶液的接触面积； ；置换反应 ；Mg>Fe>Cu ；镁与稀硫酸反应速率太快不容易控制，铁与稀硫酸反应速率适中
解析： （1）通过步骤一可知，镁更容易与氧气反应，故得出三种金属中镁的金属活动性最强。
（2）运用控制变量法设计实验方案是化学研究的重要方法，步骤二和步骤三中需要控制的实验条件除了金属的体积、溶液的体积、溶质的质量分数以外，还要控制的条件是温度、金属与溶液的接触面积等；
硫酸和镁生成硫酸镁和氢气，，该反应是一种单质和化合物生成另一种单质和化合物的反应，属于置换反应。
实验结论：步骤一可知，镁的金属活动性最强；步骤二中铁能和酸反应，铜不能与酸反应，说明活动性铁大于铜；故金属铁、铜、镁的活动性由强到弱的顺序是Mg>Fe>Cu。
反思交流：若利用上述试剂制取氢气，选择金属铁和稀硫酸反应，而不选择金属镁和稀硫酸反应，原因是镁与稀硫酸反应速率太快不容易控制，铁与稀硫酸反应速率适中。
5.答案：【猜想与假设】Al>Fe>Cu
【实验一】产生气泡溶液由无色变成浅绿色；Al>Fe>Cu
【交流与表达1】稀盐酸先和铝丝表面的氧化铝反应
【实验二】（1）除去表面的氧化物
（2）氯化亚铁
（3）
【交流与表达2】铁、硫酸铜溶液、硫酸铝溶液
【评价与反思】接触面积
解析：【实验一】铁与稀硫酸反应会产生气泡溶液由无色变为浅绿色；通过铁、铝、铜三种金属与稀硫酸能否反应及反应的剧烈程度可得出，三种金属的活动性顺序为Al>Fe>Cu。
【交流与表达1】铝的化学性质比较活泼，在空气中会与氧气反应生成一层氧化膜，因此刚开始无气泡产生的原因是稀盐酸先和铝丝表面的氧化铝反应。
【实验二】实验前用砂纸打磨金属片的目的是除去表面的氧化物。验证铝、铁、铜三种金属的活动性顺序，可选择铝、氯化亚铁溶液、铜三种药品进行验证。烧杯中，铝和氯化亚铁反应生成氯化铝和铁，发生反应的化学方程式为。
【交流与表达2】验证银、铁、铜三种金属的活动性顺序，可选择硫酸铝溶液、铁和硫酸铜溶液。
【评价与反思】综合实验过程可知，影响金属与酸反应速率快慢的因素有相互反应的金属和酸的性质、反应物之间的接触面积等。
6.答案：（1）导电;（2） 铜不活泼，在金属活动性顺序中排在氢的后面;（3）把粗细、长短相同的锌丝放入50 mL质量分数为15％的稀盐酸中，观察放出气泡的快慢
解析：（1）实验一的现象说明三种金属都具有导电性。
（2）镍与稀盐酸反应生成氯化镍（）和氢气，反应的化学方程式为；铜不能与稀盐酸发生化学反应的原因是铜在金属活动性顺序中排在氢的后面。
（3）把粗细、长短相同的锌丝放入50 mL质量分数为15％的稀盐酸中，观察放出气泡的快慢，对比锌与镍反应的剧烈程度可判断金属活动性强弱。
（4）铜的金属活动性比锌弱，A错误；铜不能和稀盐酸反应，B错误；该装置将化学能转化成了电能，C正确。