2.2 金属的化学性质-【帮课堂】2024-2025学年九年级科学上册同步学与练（浙教版）

2.2 金属的化学性质 1.通过典型金属和酸以及某些盐的反应，认识金属活动性顺序。 2.了解置换反应的特点。 3.通过对钢铁锈蚀条件的探究，进一步加深对科学探究各要素的理解，提高学生的科学素养。 一、金属与氧气的反应 （一）有些金属常温下就能与氧气反应 (1)在常温下，金属铝的表面易生成一层致密的氧化铝保护膜，它能阻止金属铝继续被空气氧化，因此铝具有很好的抗腐蚀性能。反应的化学方程式为4A1+3O2 = 2Al2O3 (2)在常温下，铁在潮湿的空气中会被氧化而生锈(铁锈的主要成分是Fe2O3)。 （二）有些金属能在空气中燃烧 2Mg+O2点燃2MgO，现象是剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体(氧化镁)，放出热量。 （三）有些金属在空气中不燃烧，但能在氧气(纯氧)中燃烧 3Fe+2O2点燃Fe3O4，现象是剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体(四氧化三铁)，放出热量。 （四）有些金属虽不能燃烧，但在加热的条件下能与氧气反应生成氧化物 2Cu+O2 △ 2CuO，现象是铜丝表面由紫红色变成黑色。 （五）金等金属即使在高温下也不与氧气反应 【能力拓展】 ①洗涤铝制容器时，不要用钢丝球擦洗，以免破坏氧化膜。 ②越活泼的金属，越易与氧气反应，反应越剧烈。 二、金属与酸的反应 （一）金属与酸的反应 (1)镁、锌等金属能与稀盐酸或稀硫酸发生反应，生成相应的盐和氢气。金属表面会有气泡出现，反应的化学方程式为 Mg+2HCl = MgCl2+H2↑ Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑ Mg+H2SO4 = MgSO4+H2↑ Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑ 将燃着的木条接近有气泡产生的试管，松开拇指发现气体燃烧，此气体即为氢气。 (2)铜、银等金属不与稀盐酸或稀硫酸反应，放入两种酸中无明显现象。 （二）置换反应 (1)置换反应 ①概念：由一种单质跟一种化合物发生反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。 ②形式： A+BC → AC+B ③特点：单换单 ④置换反应类型 a.活泼金属与酸反应，如Fe+2HC1 = FeCl2+H2 ↑ b.金属与盐溶液反应，如Cu+2AgNO3 = Cu(NO3)2+2Ag (2)四大基本反应类型：化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应，它们的区别如下： 反应类型 概念 特点 形式 化合反应 由两种或两种以上物质生成一种物质的反应 多变一 A+B+...→ C 分解反应 由一种物质生成两种或两种以上物质的反应 一变多 A → B+C+... 置换反应 由一种单质跟一种化合物发生反应生成另一种单质和另一种化合物反应 单换单 AB+C → A+CB 复分解反应 两种化合物互相交换成分生成两种新化合物反应 两交换、价不变 AB+CD → AD+CB 【能力拓展】 实验室中常用金属锌和稀硫酸反应来制取氢气。原因： ①该反应速率适中，便于对氢气进行收集，金属镁、铝与稀硫酸反应速率太快，而铁与稀硫酸反应速率太慢; ②浓盐酸具有挥发性，用盐酸制取的氢气中因含有HCl气体而不纯净。 三、金属的活动性顺序 （一）金属与某些盐溶液的反应 把经除油、除锈处理的洁净的铁丝、铜丝分别放入几种盐溶液中，实验记录如下表： 实验操作 实验现象 化学方程式 铁丝浸入硫酸铜溶液中 铁丝表面覆盖一层红色物质，溶液由蓝色变成浅绿色 Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu 铜丝浸入硫酸亚铁溶液中 无现象 铜丝浸入硝酸银溶液中 铜丝表面覆盖一层银白色物质，溶液由无色变成蓝色 Cu+2AgNO3 = Cu(NO3)2+2Ag 结论：铁、铜、银的金属活动性顺序为铁>铜>银，即活动性较强的金属能把活动性较弱的金属从它的盐的水溶液中置换出来。 （二）金属活动性顺序 经过许多实验，入们总结出一些常见金属的金属活动性顺序如下： (1)在金属的活动性顺序中，金属位置越靠前，活动性就越强。 (2)排在氢前面的金属可以把酸(非氧化性酸)里的氢置换出来，而排在氢后面的金属不能把酸(非氧化性酸)里的氢置换出来。这里的酸通常指盐酸和稀硫酸而不是浓硫酸(或硝酸)，因为金属与浓硫酸(或硝酸)等反应不产生氢气。 (3)一种活动性较强的金属能把另一种活动性较弱的金属从它的盐的水溶液中置换出来。 (4)K、Ca、Na三种金属的活动性太强，在与盐溶液反应时，会先与溶液中的水发生反应，生成对应的碱和氢气，碱再与盐发生复分解反应。 （三）金属活动性顺序的应用湿法炼铜 湿法炼铜技术是我国古代劳动入民发明的，我国是世界上最早使用湿法炼铜的国家。其原理是先用硫酸将铜矿中的铜转变成可溶性的硫酸铜，再将铁放入硫酸铜溶液中把铜置换出来，反应的化学方程式为Fe+CuSO4 = Cu+FeSO4 【能力拓展】 验证三种金属的活动性顺序，一般采用两种方法：“中间金属、两边金属化合物溶液”或“两边金属、中间金属化合物溶液”。这里的“中间”“两边”指的是三种金属的活动性排序。 当多种金属盐溶液同时存在时，最不活泼的金属先从盐溶液中被置换出来，如向CuSO4、AgNO3的混合溶液中放入铁片，先置换出来银，当AgNO3完全反应后，若铁有剩余，再置换出CuSO4中的铜。四、防止金属腐蚀的常用方法 金属材料，特别是钢铁，日久之后表面往往会失去光泽，产生锈蚀现象，以致强度降低，不能继续使用。据统计，每年由于锈蚀而直接损失的钢铁材料约占钢铁年产量的四分之一。所以，研究金属的锈蚀原因，找到科学的防止金属锈蚀的方法显得尤为重要。 （一）金属锈蚀的条件 金属的锈蚀既与周围环境里水、空气等物质的作用有关，也与金属内部的结构有关。 （二）实验探究铁锈蚀的条件 (1)实验在3支试管中进行： A试管中是水和空气，B试管中是刚煮沸过的蒸馏水，C试管中是装有干燥剂(生石灰)的干燥空气，在3支试管中各放一枚铁钉，并用塞子塞紧试管口，实验装置图如图所示。 (2)一段时间后A中铁钉锈蚀严重，B、C中铁钉基本不锈蚀，说明铁生锈条件是与水和空气(氧气)同时接触。 (3)因为纯铁和铁钉的内部结构不同，纯铁并未生锈。 （三）防止金属生锈的方法 根据金属锈蚀的条件，入们采取了一系列措施以防止金属生锈，如： (1)保持金属制品(特别是钢铁)表面的洁净和干燥。 (2)在金属制品(特别是钢铁)表面覆盖保护膜。例如，在金属表面覆盖保护层(涂油、刷漆，覆盖搪瓷、塑料等)、镀耐磨和耐锈蚀的金属(镀铬等)，在钢铁表面高温制成一层致密氧化膜等。 (3)改变金属的内部组织结构(制成合金)。如加入铬、镍制成不锈钢等。 【能力拓展】 1.使金属隔绝空气或隔绝水，保持金属制品表面干燥和洁净或在金属表面涂一层保护膜，把金属与外界氧气隔开，此法又叫保护膜法。如镀上金属或非金属涂层、生成自身的氧化膜。 2.如自行车钢圈上镀铬;刷油漆、涂机油、封塑料膜;铝表面生成氧化铝。改变金属内部的结构，制成合金，如制成不锈钢等。 3.金属锈蚀的条件缺一不可，而防锈只需破坏其中一个条件即可。如铁生锈时，铁必须与水和氧气同时接触，而防止铁生锈只需隔绝氧气或水即可。 题型1金属的化学性质 [例题1] （2023秋•金东区校级月考）在盐酸中加入过量的某种金属粉末，反应的微观模型如图所示，图中圆圈表示该反应前后溶液中存在的主要离子。 （1）该金属粉末可能是 。 A.Cu B.Mg C.Al D.Na （2）图中“”所代表的离子是 （填离子符号）。 在盐酸中加入过量的某种金属粉末，由反应的微观模型图，反应后溶液中存在的离子中金属离子和氯离子的个数比为1：2，进行分析解答。 [变式1] （2022秋•南浔区期中）学习了金属的化学性质后，科学兴趣小组同学利用数字化仪器对镁与盐酸反应进行研究。实验前先用砂纸将镁条打磨，将打磨后的镁条放入锥形瓶中，再将注射器中稀盐酸快速压入锥形瓶中，通过数字传感器测定实验过程中密闭容器内压强与时间的关系如图1所示。（装置气密性良好） （1）实验前先将镁条打磨的原因是 。 （2）在注射器刚注入盐酸时镁条表面无明显气泡，但此时压强上升迅速，原因可能是 。 （3）ac段容器内压强增大，而cd段容器内压强逐渐减小，观察发现，至图2中c点镁条恰好完全溶解，说明镁与盐酸反应还会 （选填“吸收”或“放出”）热量。 [变式2] （2021秋•嵊州市校级期中）小丽为确认所回收易拉罐的主要成分是铝还是铁，剪取金属片打磨后，设计了如图所示的两种不同方法进行检验，这样设计的依据是（　　） A．铁、铝有不同的物理性质 B．活泼金属易与氧气反应 C．排在氢前面的金属可以把酸中的氢置换出来 D．活动性较强的金属可把活动性较弱的金属从它的盐溶液中置换出来 [变式3] （2021秋•平阳县期中）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4] （2023秋•镇海区期末）用金属与酸溶液反应比较金属活动性强弱，对比反应放出热量比对比化学反应速率更具科学性。科学探究小组同学用三套相同装置进行实验并记录数据。下列说法不正确的是（　　） 金属 起始温度/℃ 反应过程中的最高温度/℃ Zn 20.5 46.3 Mg 20.5 60.1 Fe 20.5 23.6 A．应保持金属的形状、质量和酸的体积、浓度等变量相同 B．试管中有气泡放出，溶液最终均为无色 C．长颈漏斗可缓冲瓶内压强，以防塞子松动 D．实验证明：Mg＞Zn＞Fe 题型2金属活动性顺序 [例题2] （2024•浙江模拟）小明将金、铜、铁三种金属与两种溶液反应，并根据实验现象编制了如图的检索表，根据检索表可知下列说法正确的是（　　） A．三种金属活动性顺序为丙＞乙＞甲 B．金属丙是铁 C．金属乙是铜 D．金属甲是金 在金属活动性顺序中，位于氢前面的金属能置换出酸中的氢，位于前面的金属能把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来，据此判断能否发生反应，进而可确定三种金属活动性由强到弱的顺序。 [变式5] （2024•衢州一模）为了测定金属活动性强弱，小科设计了如图所示的实验，向打磨过的金属X和金属Y上滴加不同溶液，金属X上仅①处有明显现象，金属Y上③和④处均有明显现象。据此可判断出金属X、金属Y、铁和银的活动性由强到弱的顺序为（　　） A．X＞Y＞Fe＞Ag B．Y＞Fe＞X＞Ag C．Y＞X＞Fe＞Ag D．X＞Fe＞Y＞Ag [变式6] （2023秋•兰溪市校级期末）碲化镉薄膜电池是一种重要的太阳能电池，其材料之一镉（Cd）的制备是在铜镉渣（主要含有Cd、Zn、Cu、Fe单质）中加入足量的稀硫酸充分反应，过滤出铜渣，然后对滤液进行除铁净化，再加入锌粉置换出镉，下列金属的活动性顺序正确的是（　　） A．Zn＞Cu＞Cd B．Zn＞Cd＞Cu C．Cu＞Zn＞Cd D．Cd＞Zn＞Cu [变式7] （2024•拱墅区校级二模）将金属M的粉末放入盛有硝酸铜溶液的烧杯中，充分反应后，溶液呈无色，继续向烧杯中加入一定量的硝酸银溶液，充分反应后过滤，得到滤渣和蓝色滤液。根据上述实验分析，下列说法错误的是（　　） A．金属活动性强弱顺序：M＞Cu＞Ag B．滤渣中可能有金属M C．滤液中至少含有两种溶质 D．滤渣中一定有Ag [变式8] （2024•上城区校级一模）A、B、C、D为金属活动顺序表中常见的四种金属。 已知：①A+BSO4＝ASO4+B ②C+H2SO4＝CSO4+H2↑ ③B+2DNO3＝B（NO3）2+2D 请完成以下填空： （1）金属C在金属活动顺序表中排在氢 （选填“前面”或“后面”）。 （2）根据上述反应能判断出其中三种金属的活动性，其金属活动性由强到弱的顺序是 （用字母填写）。 （3）若A、B、C、D分别为锌、铁、铜、银中的一种，反应③的化学方程式为 。 题型3金属锈蚀的条件与防护 [例题3] （2023秋•椒江区期末）小金利用如图甲所示装置探究“溶液中的阴离子种类对铁钉锈蚀的快慢是否有影响”，实验中测得装置中溶液上方氧气浓度变化曲线如图乙所示。下列分析不正确的是（　　） A．实验装置里将铁钉一半浸在溶液中，是为了满足铁锈蚀的条件 B．实验中可根据不同溶液上方的氧气浓度变化的快慢，判断锈蚀快慢 C．实验所用三种溶液中，铁钉在含氯离子的溶液中锈蚀最快 D．三条曲线都是先陡后缓，是由于阴离子种类影响了锈蚀快慢 根据题意，实验中测得装置中溶液上方氧气浓度变化曲线，结合铁锈蚀的条件，进行分析判断。 [变式9] （2023秋•温州期末）物质的结构、性质与用途之间存在一定的关系，合理利用三者关系，能更好地服务人类。结构一性质：铜在潮湿的空气中易生锈。古人通过往铜中加入锡，加热熔融后制成青铜合金，来增强防锈能力，其原理是（　　） A．隔绝水 B．改变铜原子的种类 C．隔绝空气 D．改变金属内部结构 [变式10] （2023秋•路桥区期末）不锈钢保温杯美观、保温效果好，在日常生活中被广泛使用，其结构如图所示。请回答下列问题： （1）不锈钢保温杯最外面的保护层通常喷涂一层具有良好致密性的漆。喷漆除美观外还具有不锈钢外层的作用是： 。 （2）不锈钢保温杯内层外面镀铜（Cu），选择所镀金属时，需要考虑该金属的活动性。请你最外层保护层写出一个能说明铜（Cu）的金属活动性比铁（Fe）弱的化学方程式： 。 “不锈钢是真的不生锈，还是不容易生锈？”针对这一问题，某化学兴趣小组的同学在查阅资料、与同学和老师讨论的基础上，选择一种不锈钢材料进行探究实验。实验方案和观察到的现象如表所示。 实验 ① ② ③ 实验方案 实验现象 放置较长时间，观察到不锈钢片表面出现铁锈 放置与实验①相同的时间，观察不到不锈钢片发生明显变化 放置与实验①相同的时间，观察不到不锈钢片发生明显变化 （3）根据上述实验探究的结果，可以得到的结论是： 。 （4）根据上述实验，请为合理使用不锈钢器皿提一条建议： 。 【基础强化】 1. （2023秋•玉环市校级期中）某学习小组用相同的洁净无锈的铁钉对铁制品锈蚀的条件进行探究，设计的实验如图所示，一周后观察，下列说法错误的是（　　） A．①和②中的铁钉无明显变化，③中的铁钉明显生锈 B．②中加入的蒸馏水要事先煮沸，目的是除去水中溶解的氧气 C．③中铁钉的甲、乙、丙三处，甲处锈蚀最严重 D．探究发现铁生锈的主要条件是铁与空气和水（或水蒸气）直接接触 2. “舌尖上的中国”第二季的热播让厨房再次成为人们施展厨艺的舞台，其实厨房也是同学们的家庭实验室，利用厨房中的物品不可以进行的实验是（　　） A．探究铁制品在什么条件下生锈 B．比较不同物质在水中的溶解能力 C．用燃着的火柴检查天然气管道是否漏气 D．探究影响液体蒸发快慢的因素 3. 通过对金属和金属材料的学习，你认为下列做法不正确的是（　　） A．将铁的表面涂上油漆，以保护铁不受腐蚀 B．硫酸铜溶液不能用铁桶盛放 C．将裸露的铁管埋在潮湿的土里，防止生锈 D．将铁锻造成不锈钢，以保护铁不受腐蚀 4. 将铁、铜分别放入稀硫酸中，铁表面有气泡产生．而铜表面无明显现象．通过这一现象可以判断（　　） A．铁的导电性比铜强 B．铁的金属活动性比铜强 C．铁的导电性比铜弱 D．铁的金属活动性比铜弱 5. （2024•杭州一模）常温下，相同质量的镁和铁分别与足量的溶质质量分数相同的稀硫酸反应，以下图像中纵坐标表示生成氢气的质量，横坐标表示相关的量。其中图像表示正确的是（　　） A． B． C． D． 6. （2024•浙江模拟）如图，在柠檬中插入铜片和A金属片可以制得水果电池。相同条件下，两种金属活泼性差异越大，柠檬电池产生的电压越大。则当A为下列哪种金属时，该柠檬电池的电压最大（　　） A．铝 B．镁 C．锌 D．铁 【素养提升】 7. （2024•鹿城区模拟）推理论证是一种重要的科学思维能力，如图曲线能正确反映下列化学变化中y与x变化关系的是（　　） A．黄铜（铜锌合金）中滴入稀硫酸：y代表氢气的质量 B．氢氧化钠和氢氧化钙的混合溶液中通入CO2气体：y代表沉淀的质量 C．稀盐酸中滴入氢氧化钠溶液：y代表混合溶液的pH D．硫酸铜和稀硫酸的混合溶液中加入氢氧化钠溶液：y代表沉淀的质量 8. （2024•拱墅区一模）小乐将一定量的锌粉加入到Al（NO3）3、Fe（NO3）2和AgNO3的混合溶液中，充分反应后将混合物过滤得到滤液和滤渣。已知混合溶液中的某些阳离子个数随时间的变化如图所示，则下列分析正确的是（　　） A．②表示的阳离子是Ag+ B．③表示的阳离子是Zn2+ C．过滤得到的滤渣中只有Ag和Fe D．过滤得到的滤液中只有Zn（NO3）2和Al（NO3）3 9. （2024•绍兴模拟）将金属X插入烧杯内的AgNO3溶液中（如图），观察到溶液颜色变蓝后取出X，向烧杯内再加入一定量锌粉，振荡后，溶液蓝色逐渐消失。 （1）金属X是 。 （2）加入锌粉后，溶液蓝色逐渐消失的原因是 。 （3）实验结束后，过滤烧杯内的液体，则滤渣中一定含有的物质是 。 【能力培优】 10. （2023秋•义乌市期末）科学改变世界，科技改变生活。请回答下列问题： （1）我国自主研发的复兴号动车组列车，领跑世界，其制造材料有铝合金等，在空气中铝制品耐腐蚀的原因是 。 （2）我国自主设计建造的港珠澳大桥是目前世界最长的跨海大桥，它使用了世界最大尺寸高阻尼橡胶隔震支座，其中橡胶属于 。（填字母） A.金属材料 B.有机高分子材料 C.复合材料 （3）我国在氢能汽车研发领域取得重大突破，采用了第四代以氢为燃料的电池技术。氢气作为理想能源前景广阔，氢能源的优点是 。（答出一点即可） 11. （2024•象山县模拟）小明同学取镁、铝、锌三种金属，分别放入盛有质量和质量分数都相等的稀盐酸的锥形瓶中，实验装置如图1，采集数据，得到如图2所示的气压变化曲线。 （1）镁、铝、锌与稀盐酸反应产生的相同气体是 （填化学式）。 （2）铝对应的曲线是B，反应速率先慢后快，其主要原因是 。 （3）从图2分析，以下结论正确的是 （填序号）。 ①金属镁对应的气压变化曲线是A ②M点时参加反应的镁锌质量相等 ③实验时取用的镁铝质量可能相等 12. （2023•长兴县三模）如图所示为小博探究铁生锈条件的装置图（图中铁丝绒的固定装置未画出）。 （1）据图可知，小博探究的是铁生锈是否需要 。 （2）实验开始一段时间后，可观察到U形管中两侧液面高低情况是 。 （3）为进一步探究温度对铁生锈快慢的影响。小博将该装置（每组装置内铁丝绒质量均相等且足量）分别置于不同温度下进行实验，4小时后记录每组U形管两端液面高度差，具体数据如表： 温度/摄氏度 10 20 30 40 50 60 70 U形管两端液面高度差/厘米 2 4 6 7 8 8 8 小博分析数据后，在10﹣50℃范围内，温度越高，铁生锈越快。但小雅观察实验装置并查阅相关资料后，认为小博的实验不能真实反映50摄氏度以后铁生锈的快慢，其理由是50摄氏度后U形管两端液面高度差不变。请分析出现该现象的原因： 。 13. （2023秋•鹿城区校级月考）小实将包口香糖的“锡纸”剪成中间窄、两端宽的条状，并将其两端搭在电池的正负极上，过一会儿，“锡纸”中间部分燃烧起来，如图所示。锡纸是什么材料呢？ 小实查阅资料：“锡纸”是锡箔或铝箔和纸粘合而成。 小实进行实验探究：取包口香糖的“锡纸”，将有金属的一面打磨后，朝上放在点滴板上；并向其表面滴加氯化锌溶液，观察到有深灰色固体析出。 实验分析： （1）实验中打磨“锡纸”的目的是 。 （2）通过上述实验现象，可知“锡纸”是 （选填“锡”或“铝”）箔和纸粘合而成。 （3）下列物质的溶液可以替代氯化锌溶液完成上述探究实验的是 （选填字母）。 A．硝酸银 B．稀盐酸 C．硫酸亚铁 D．氯化镁 14. （2023秋•东阳市期末）取相等质量的铁粉和锌粉，分别与足量的质量分数相同的稀盐酸充分反应。根据实验测定：铁粉与稀盐酸反应产生氢气的质量随加入稀盐酸的质量变化情况如图所示。请在图中画出锌粉与稀盐酸反应产生氢气的质量随加入稀盐酸的质量变化的大致曲线，并用所学的科学知识解释。 15. （2023秋•宁波期中）生产生活中，我们经常发现存放不当的铁制品，一段时间后就会生锈的现象。如图是某兴趣小组对铁钉生锈的条件进行探究。 （1）通过观察发现B、C试管中的铁钉都不易生锈，其原因是 。 （2）该兴趣小组还发现铁钉生锈需要几天的时间，后查得资料：氯化物可能加快铁钉生锈的速度，为此进行了“氯化物对铁钉生锈有怎样的影响？”的探究实验： 编号 ①号试管+铁钉 ②号试管+铁钉 ③号试管+铁钉 ④号试管+铁钉 实验操作 加6mL蒸馏水 加5mL蒸馏水和1mL1%NaCl溶液 加5mL蒸馏水和1mL1%CaCl2溶液 加5mL蒸馏水和1mL1%CuCl2溶液 现象 3天后，铁钉表面出现红色物质 1天后，铁钉表面出现红色物质 1天后，铁钉表面出现红色物质 10分钟时铁钉表面出现红色物质 请结合上述实验回答： Ⅰ．对比实验①②③可以得到的结论是 。 Ⅱ．小组同学又提出了验证试管④中红色物质组成的实验思路：取红色物质和足量稀硫酸反应，如果观察到 ，则红色物质中既有铁锈，又有铜。 16. （2024•富阳区一模）某兴趣小组的同学为了测定镁铜合金中镁的质量分数，取10克合金样品，将120克稀硫酸分6次加入样品中，充分反应后过滤、洗涤、干燥、称重，得到的实验数据如表： 稀硫酸用量 剩余固体质量 稀硫酸用量 剩余固体质量 第一次加入20克 m 第四次加入20克 5.2克 第二次加入20克 7.6克 第五次加入20克 4.2克 第三次加入20克 6.4克 第六次加入20克 4.2克 （1）分析数据可知，表中m＝ ，第 次加入稀硫酸后样品中的镁已完全反应。 （2）计算合金样品中镁的质量分数？ （3）计算实验所用稀硫酸的溶质质量分数？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.2 金属的化学性质 1.通过典型金属和酸以及某些盐的反应，认识金属活动性顺序。 2.了解置换反应的特点。 3.通过对钢铁锈蚀条件的探究，进一步加深对科学探究各要素的理解，提高学生的科学素养。 一、金属与氧气的反应 （一）有些金属常温下就能与氧气反应 (1)在常温下，金属铝的表面易生成一层致密的氧化铝保护膜，它能阻止金属铝继续被空气氧化，因此铝具有很好的抗腐蚀性能。反应的化学方程式为4A1+3O2 = 2Al2O3 (2)在常温下，铁在潮湿的空气中会被氧化而生锈(铁锈的主要成分是Fe2O3)。 （二）有些金属能在空气中燃烧 2Mg+O2点燃2MgO，现象是剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体(氧化镁)，放出热量。 （三）有些金属在空气中不燃烧，但能在氧气(纯氧)中燃烧 3Fe+2O2点燃Fe3O4，现象是剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体(四氧化三铁)，放出热量。 （四）有些金属虽不能燃烧，但在加热的条件下能与氧气反应生成氧化物 2Cu+O2 △ 2CuO，现象是铜丝表面由紫红色变成黑色。 （五）金等金属即使在高温下也不与氧气反应 【能力拓展】 ①洗涤铝制容器时，不要用钢丝球擦洗，以免破坏氧化膜。 ②越活泼的金属，越易与氧气反应，反应越剧烈。 二、金属与酸的反应 （一）金属与酸的反应 (1)镁、锌等金属能与稀盐酸或稀硫酸发生反应，生成相应的盐和氢气。金属表面会有气泡出现，反应的化学方程式为 Mg+2HCl = MgCl2+H2↑ Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑ Mg+H2SO4 = MgSO4+H2↑ Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑ 将燃着的木条接近有气泡产生的试管，松开拇指发现气体燃烧，此气体即为氢气。 (2)铜、银等金属不与稀盐酸或稀硫酸反应，放入两种酸中无明显现象。 （二）置换反应 (1)置换反应 ①概念：由一种单质跟一种化合物发生反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。 ②形式： A+BC → AC+B ③特点：单换单 ④置换反应类型 a.活泼金属与酸反应，如Fe+2HC1 = FeCl2+H2 ↑ b.金属与盐溶液反应，如Cu+2AgNO3 = Cu(NO3)2+2Ag (2)四大基本反应类型：化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应，它们的区别如下： 反应类型 概念 特点 形式 化合反应 由两种或两种以上物质生成一种物质的反应 多变一 A+B+...→ C 分解反应 由一种物质生成两种或两种以上物质的反应 一变多 A → B+C+... 置换反应 由一种单质跟一种化合物发生反应生成另一种单质和另一种化合物反应 单换单 AB+C → A+CB 复分解反应 两种化合物互相交换成分生成两种新化合物反应 两交换、价不变 AB+CD → AD+CB 【能力拓展】 实验室中常用金属锌和稀硫酸反应来制取氢气。原因： ①该反应速率适中，便于对氢气进行收集，金属镁、铝与稀硫酸反应速率太快，而铁与稀硫酸反应速率太慢; ②浓盐酸具有挥发性，用盐酸制取的氢气中因含有HCl气体而不纯净。 三、金属的活动性顺序 （一）金属与某些盐溶液的反应 把经除油、除锈处理的洁净的铁丝、铜丝分别放入几种盐溶液中，实验记录如下表： 实验操作 实验现象 化学方程式 铁丝浸入硫酸铜溶液中 铁丝表面覆盖一层红色物质，溶液由蓝色变成浅绿色 Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu 铜丝浸入硫酸亚铁溶液中 无现象 铜丝浸入硝酸银溶液中 铜丝表面覆盖一层银白色物质，溶液由无色变成蓝色 Cu+2AgNO3 = Cu(NO3)2+2Ag 结论：铁、铜、银的金属活动性顺序为铁>铜>银，即活动性较强的金属能把活动性较弱的金属从它的盐的水溶液中置换出来。 （二）金属活动性顺序 经过许多实验，入们总结出一些常见金属的金属活动性顺序如下： (1)在金属的活动性顺序中，金属位置越靠前，活动性就越强。 (2)排在氢前面的金属可以把酸(非氧化性酸)里的氢置换出来，而排在氢后面的金属不能把酸(非氧化性酸)里的氢置换出来。这里的酸通常指盐酸和稀硫酸而不是浓硫酸(或硝酸)，因为金属与浓硫酸(或硝酸)等反应不产生氢气。 (3)一种活动性较强的金属能把另一种活动性较弱的金属从它的盐的水溶液中置换出来。 (4)K、Ca、Na三种金属的活动性太强，在与盐溶液反应时，会先与溶液中的水发生反应，生成对应的碱和氢气，碱再与盐发生复分解反应。 （三）金属活动性顺序的应用湿法炼铜 湿法炼铜技术是我国古代劳动入民发明的，我国是世界上最早使用湿法炼铜的国家。其原理是先用硫酸将铜矿中的铜转变成可溶性的硫酸铜，再将铁放入硫酸铜溶液中把铜置换出来，反应的化学方程式为Fe+CuSO4 = Cu+FeSO4 【能力拓展】 验证三种金属的活动性顺序，一般采用两种方法：“中间金属、两边金属化合物溶液”或“两边金属、中间金属化合物溶液”。这里的“中间”“两边”指的是三种金属的活动性排序。 当多种金属盐溶液同时存在时，最不活泼的金属先从盐溶液中被置换出来，如向CuSO4、AgNO3的混合溶液中放入铁片，先置换出来银，当AgNO3完全反应后，若铁有剩余，再置换出CuSO4中的铜。四、防止金属腐蚀的常用方法 金属材料，特别是钢铁，日久之后表面往往会失去光泽，产生锈蚀现象，以致强度降低，不能继续使用。据统计，每年由于锈蚀而直接损失的钢铁材料约占钢铁年产量的四分之一。所以，研究金属的锈蚀原因，找到科学的防止金属锈蚀的方法显得尤为重要。 （一）金属锈蚀的条件 金属的锈蚀既与周围环境里水、空气等物质的作用有关，也与金属内部的结构有关。 （二）实验探究铁锈蚀的条件 (1)实验在3支试管中进行： A试管中是水和空气，B试管中是刚煮沸过的蒸馏水，C试管中是装有干燥剂(生石灰)的干燥空气，在3支试管中各放一枚铁钉，并用塞子塞紧试管口，实验装置图如图所示。 (2)一段时间后A中铁钉锈蚀严重，B、C中铁钉基本不锈蚀，说明铁生锈条件是与水和空气(氧气)同时接触。 (3)因为纯铁和铁钉的内部结构不同，纯铁并未生锈。 （三）防止金属生锈的方法 根据金属锈蚀的条件，入们采取了一系列措施以防止金属生锈，如： (1)保持金属制品(特别是钢铁)表面的洁净和干燥。 (2)在金属制品(特别是钢铁)表面覆盖保护膜。例如，在金属表面覆盖保护层(涂油、刷漆，覆盖搪瓷、塑料等)、镀耐磨和耐锈蚀的金属(镀铬等)，在钢铁表面高温制成一层致密氧化膜等。 (3)改变金属的内部组织结构(制成合金)。如加入铬、镍制成不锈钢等。 【能力拓展】 1.使金属隔绝空气或隔绝水，保持金属制品表面干燥和洁净或在金属表面涂一层保护膜，把金属与外界氧气隔开，此法又叫保护膜法。如镀上金属或非金属涂层、生成自身的氧化膜。 2.如自行车钢圈上镀铬;刷油漆、涂机油、封塑料膜;铝表面生成氧化铝。改变金属内部的结构，制成合金，如制成不锈钢等。 3.金属锈蚀的条件缺一不可，而防锈只需破坏其中一个条件即可。如铁生锈时，铁必须与水和氧气同时接触，而防止铁生锈只需隔绝氧气或水即可。 题型1金属的化学性质 [例题1] （2023秋•金东区校级月考）在盐酸中加入过量的某种金属粉末，反应的微观模型如图所示，图中圆圈表示该反应前后溶液中存在的主要离子。 （1）该金属粉末可能是 。 A.Cu B.Mg C.Al D.Na （2）图中“”所代表的离子是 （填离子符号）。 【解答】解：（1）在盐酸中加入过量的某种金属粉末，由反应的微观模型图，反应后溶液中存在的离子中金属离子和氯离子的个数比为1：2，该金属粉末可能是镁，镁与稀盐酸反应生成氯化镁和氢气，氯化镁中镁离子和氯离子的个数比为1：2。不可能是铜，铜不与稀盐酸反应；铝与稀盐酸生成的氯化铝中铝离子和氯离子的个数比为1：3；钠与稀盐酸生成的氯化钠中钠离子和氯离子的个数比为1：1。 （2）图中“”所代表的离子是镁离子，其离子符号为Mg2+。 在盐酸中加入过量的某种金属粉末，由反应的微观模型图，反应后溶液中存在的离子中金属离子和氯离子的个数比为1：2，进行分析解答。 [变式1] （2022秋•南浔区期中）学习了金属的化学性质后，科学兴趣小组同学利用数字化仪器对镁与盐酸反应进行研究。实验前先用砂纸将镁条打磨，将打磨后的镁条放入锥形瓶中，再将注射器中稀盐酸快速压入锥形瓶中，通过数字传感器测定实验过程中密闭容器内压强与时间的关系如图1所示。（装置气密性良好） （1）实验前先将镁条打磨的原因是 。 （2）在注射器刚注入盐酸时镁条表面无明显气泡，但此时压强上升迅速，原因可能是 。 （3）ac段容器内压强增大，而cd段容器内压强逐渐减小，观察发现，至图2中c点镁条恰好完全溶解，说明镁与盐酸反应还会 （选填“吸收”或“放出”）热量。 【解答】解：（1）实验前先将镁条打磨的原因是除去表面的氧化物。 （2）将注射器刚注入盐酸时镁条表面无明显气泡，但此时压强上升迅速，原因可能是盐酸占据一定体积，使容器中气体收缩，气压增大。 （3）ac段容器内压强增大，而cd段容器内压强逐渐减小，观察发现，至图中c点镁条恰好完全溶解，说明镁与盐酸反应还会放出热量。 故答案为：（1）除去表面的氧化物。 （2）盐酸占据一定体积，使容器中气体收缩，气压增大。 （3）放出。 [变式2] （2021秋•嵊州市校级期中）小丽为确认所回收易拉罐的主要成分是铝还是铁，剪取金属片打磨后，设计了如图所示的两种不同方法进行检验，这样设计的依据是（　　） A．铁、铝有不同的物理性质 B．活泼金属易与氧气反应 C．排在氢前面的金属可以把酸中的氢置换出来 D．活动性较强的金属可把活动性较弱的金属从它的盐溶液中置换出来 【解答】解：金属片和氯化锌反应，金属片和氯化亚铁溶液反应，依据的是活动性较强的金属可把活动性较弱的金属从它的盐溶液中置换出来； 故选：D。 [变式3] （2021秋•平阳县期中）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 【解答】解：镁与稀盐酸反应生成氯化镁和氢气，铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，反应的化学方程式分别是Mg+2HCl═MgCl2+H2↑、Fe+2HCl═FeCl2+H2↑。 Mg+2HCl═MgCl2+H2↑△M1 24 2 24﹣2＝22 Fe+2HCl═FeCl2+H2↑△M2 56 2 56﹣2＝54 A、由图示，m1、m2时金属与稀盐酸完全反应，由反应的化学方程式可知，参加反应的稀盐酸的质量相同时，此时消耗的镁与铁的质量比为24：56＝3：7，故选项说法正确。 B、由题意，m1﹣△M1、m2﹣△M2即为金属质量与烧杯内物质质量变化量的差值，即生成氢气的质量，由反应的化学方程式，参加反应的盐酸的质量相等，则生成氢气的质量相等，即m1﹣△M1＝m2﹣△M2，故选项说法错误。 C、由A选项的分析，完全反应时消耗的镁的质量少，则曲线oac表示的是甲烧杯中△M与m的变化关系，故选项说法正确。 D、当乙烧杯内加入铁的质量为m1时，稀盐酸有剩余，溶液中溶质不止一种，为氯化亚铁和HCl，故选项说法正确。 故选：B。 [变式4] （2023秋•镇海区期末）用金属与酸溶液反应比较金属活动性强弱，对比反应放出热量比对比化学反应速率更具科学性。科学探究小组同学用三套相同装置进行实验并记录数据。下列说法不正确的是（　　） 金属 起始温度/℃ 反应过程中的最高温度/℃ Zn 20.5 46.3 Mg 20.5 60.1 Fe 20.5 23.6 A．应保持金属的形状、质量和酸的体积、浓度等变量相同 B．试管中有气泡放出，溶液最终均为无色 C．长颈漏斗可缓冲瓶内压强，以防塞子松动 D．实验证明：Mg＞Zn＞Fe 【解答】解：A、该实验为对比实验，变量为金属的种类，则控制变量应保持金属的形状、质量和酸的体积、浓度等变量相同，说法正确，故该选项不符合题意； B、金属活动性顺序表中，Zn、Mg、Fe均位于氢之前，均能与酸反应生成氢气，因此试管中均有气泡产生，但铁与酸反应生成的亚铁盐溶液呈浅绿色，则溶液最终不是均为无色，说法不正确，故该选项符合题意； C、金属与酸反应放热，装置内气体受热膨胀，气压增大，长颈漏斗可缓冲瓶内压强，以防塞子松动，说法正确，故该选项不符合题意； D、由表格数据可知，放出热量Mg＞Zn＞Fe，则金属活动性Mg＞Zn＞Fe，说法正确，故该选项不符合题意； 故选：B。 题型2金属活动性顺序 [例题2] （2024•浙江模拟）小明将金、铜、铁三种金属与两种溶液反应，并根据实验现象编制了如图的检索表，根据检索表可知下列说法正确的是（　　） A．三种金属活动性顺序为丙＞乙＞甲 B．金属丙是铁 C．金属乙是铜 D．金属甲是金 【解答】解：在金属活动性顺序中，位于氢前面的金属能置换出酸中的氢，甲能与盐酸反应，乙、丙不能与盐酸反应，说明甲的位置排在氢的前面，乙、丙的位置排在氢的后面，即甲＞H＞乙、丙。 如果把乙、丙分别放入硝酸银溶液中，乙能与硝酸银溶液反应，丙不能，说明乙的金属活动性比银强，丙的金属活动性比银弱，即乙＞银＞丙。 则三种金属的活动性顺序为：甲＞乙＞丙，故甲为铁，乙为铜，丙为金。 A、三种金属的活动性顺序为甲＞乙＞丙，故A说法错误； B、金属丙为金，故B说法错误； C、金属乙为铜，故C说法正确； D、金属甲为铁，故D说法错误； 故选：C。 在金属活动性顺序中，位于氢前面的金属能置换出酸中的氢，位于前面的金属能把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来，据此判断能否发生反应，进而可确定三种金属活动性由强到弱的顺序。 [变式5] （2024•衢州一模）为了测定金属活动性强弱，小科设计了如图所示的实验，向打磨过的金属X和金属Y上滴加不同溶液，金属X上仅①处有明显现象，金属Y上③和④处均有明显现象。据此可判断出金属X、金属Y、铁和银的活动性由强到弱的顺序为（　　） A．X＞Y＞Fe＞Ag B．Y＞Fe＞X＞Ag C．Y＞X＞Fe＞Ag D．X＞Fe＞Y＞Ag 【解答】解：向打磨过的金属X上滴加硝酸银溶液、氯化亚铁溶液，金属X上仅①处有明显现象，说明X的金属活动性比银强，比铁弱，即Fe＞X＞Ag；向打磨过的金属Y上滴加硝酸银溶液、氯化亚铁溶液，金属Y上③和④处均有明显现象，说明Y的金属活动性比银、铁强，即Y＞Ag，Y＞Fe；可判断出金属X、金属Y、铁和银的活动性由强到弱的顺序为Y＞Fe＞X＞Ag。 故选：B。 [变式6] （2023秋•兰溪市校级期末）碲化镉薄膜电池是一种重要的太阳能电池，其材料之一镉（Cd）的制备是在铜镉渣（主要含有Cd、Zn、Cu、Fe单质）中加入足量的稀硫酸充分反应，过滤出铜渣，然后对滤液进行除铁净化，再加入锌粉置换出镉，下列金属的活动性顺序正确的是（　　） A．Zn＞Cu＞Cd B．Zn＞Cd＞Cu C．Cu＞Zn＞Cd D．Cd＞Zn＞Cu 【解答】解：在铜镉渣（主要含有Cd、Zn、Cu、Fe单质）中加入足量的稀硫酸充分反应，过滤出铜渣，说明Cd、Zn、Fe均能与稀硫酸反应，Cu不与稀硫酸反应，说明Cd、Zn、Fe的位置排在氢的前面，Cu的位置排在氢的后面，即Cd、Zn、Fe＞H＞Cu。 再加入锌粉置换出镉，说明锌的金属活动性比镉强，即Zn＞Cd。 则三种金属的金属活动性顺序为：Zn＞Cd＞Cu。 故选：B。 [变式7] （2024•拱墅区校级二模）将金属M的粉末放入盛有硝酸铜溶液的烧杯中，充分反应后，溶液呈无色，继续向烧杯中加入一定量的硝酸银溶液，充分反应后过滤，得到滤渣和蓝色滤液。根据上述实验分析，下列说法错误的是（　　） A．金属活动性强弱顺序：M＞Cu＞Ag B．滤渣中可能有金属M C．滤液中至少含有两种溶质 D．滤渣中一定有Ag 【解答】解：A、将金属M的粉末放入盛有硝酸铜溶液的烧杯中，充分反应后，溶液呈无色，是因为M和硝酸铜发生了反应，说明M比铜活泼，继续向烧杯中加入一定量的硝酸银溶液，充分反应后过滤，得到蓝色滤液，是因为铜和硝酸银发生了反应，说明铜比银活泼，因此金属活动性强弱顺序：M＞Cu＞Ag，该选项说法正确； B、滤渣中不可能有金属M，这是因为如果含有M，则M和硝酸铜反应，滤液是无色溶液，该选项说法不正确； C、滤液中至少含有两种溶质，即M的硝酸盐和硝酸铜，该选项说法正确； D、滤渣中一定含有反应生成的银，该选项说法正确。 故选：B。 [变式8] （2024•上城区校级一模）A、B、C、D为金属活动顺序表中常见的四种金属。 已知：①A+BSO4＝ASO4+B ②C+H2SO4＝CSO4+H2↑ ③B+2DNO3＝B（NO3）2+2D 请完成以下填空： （1）金属C在金属活动顺序表中排在氢 （选填“前面”或“后面”）。 （2）根据上述反应能判断出其中三种金属的活动性，其金属活动性由强到弱的顺序是 （用字母填写）。 （3）若A、B、C、D分别为锌、铁、铜、银中的一种，反应③的化学方程式为 。 【解答】解：（1）C+H2SO4＝CSO4+H2↑，说明金属C在金属活动顺序表中排在氢前面； （2）由①A+BSO4＝ASO4+B可知活动性A＞B；由②C+H2SO4＝CSO4+H2↑可知C在氢前面；由③B+2DNO3＝B（NO3）2+2D可知B＞D；根据上述反应能判断出ABD三种金属的活动性强弱的关系是A＞B＞D； （3）若A、B、C、D分别为锌、铁、铜、银中的一种，由①A+BSO4＝ASO4+B ②C+H2SO4＝CSO4+H2↑ ③B+2DNO3＝B（NO3）2+2D 可知，金属A为锌，B是铜，D是银，反应③的化学方程式为Cu+2AgNO3＝Cu（NO3）2+2Ag。 题型3金属锈蚀的条件与防护 [例题3] （2023秋•椒江区期末）小金利用如图甲所示装置探究“溶液中的阴离子种类对铁钉锈蚀的快慢是否有影响”，实验中测得装置中溶液上方氧气浓度变化曲线如图乙所示。下列分析不正确的是（　　） A．实验装置里将铁钉一半浸在溶液中，是为了满足铁锈蚀的条件 B．实验中可根据不同溶液上方的氧气浓度变化的快慢，判断锈蚀快慢 C．实验所用三种溶液中，铁钉在含氯离子的溶液中锈蚀最快 D．三条曲线都是先陡后缓，是由于阴离子种类影响了锈蚀快慢 【解答】解：A、铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的氧气、水共同作用的结果，实验装置里将铁钉一半浸在溶液中，是为了满足铁锈蚀的条件，故选项说法正确。 B、铁锈蚀消耗氧气，实验中可根据溶液上方氧气浓度变化的快慢，判断铁钉锈蚀的快慢，故选项说法正确。 C、由图乙可知，实验所用三种溶液中，铁钉在含氯离子的溶液中锈蚀最快，故选项说法正确。 D、根据三条曲线都是“先陡后缓”，是因为铁钉生锈消耗氧气，随着氧气浓度降低反应变慢，不能确定影响铁钉锈蚀快慢的因素是阴离子种类，故选项说法错误。 故选：D。 根据题意，实验中测得装置中溶液上方氧气浓度变化曲线，结合铁锈蚀的条件，进行分析判断。 [变式9] （2023秋•温州期末）物质的结构、性质与用途之间存在一定的关系，合理利用三者关系，能更好地服务人类。结构一性质：铜在潮湿的空气中易生锈。古人通过往铜中加入锡，加热熔融后制成青铜合金，来增强防锈能力，其原理是（　　） A．隔绝水 B．改变铜原子的种类 C．隔绝空气 D．改变金属内部结构 【解答】解：古人通过往铜中加入锡，加热熔融后制成青铜合金，来增强防锈能力，其原理是改变金属内部结构。 故选：D。 [变式10] （2023秋•路桥区期末）不锈钢保温杯美观、保温效果好，在日常生活中被广泛使用，其结构如图所示。请回答下列问题： （1）不锈钢保温杯最外面的保护层通常喷涂一层具有良好致密性的漆。喷漆除美观外还具有不锈钢外层的作用是： 。 （2）不锈钢保温杯内层外面镀铜（Cu），选择所镀金属时，需要考虑该金属的活动性。请你最外层保护层写出一个能说明铜（Cu）的金属活动性比铁（Fe）弱的化学方程式： 。 “不锈钢是真的不生锈，还是不容易生锈？”针对这一问题，某化学兴趣小组的同学在查阅资料、与同学和老师讨论的基础上，选择一种不锈钢材料进行探究实验。实验方案和观察到的现象如表所示。 实验 ① ② ③ 实验方案 实验现象 放置较长时间，观察到不锈钢片表面出现铁锈 放置与实验①相同的时间，观察不到不锈钢片发生明显变化 放置与实验①相同的时间，观察不到不锈钢片发生明显变化 （3）根据上述实验探究的结果，可以得到的结论是： 。 （4）根据上述实验，请为合理使用不锈钢器皿提一条建议： 。 【解答】解：（1）不锈钢保温杯最外面的保护层通常喷涂一层具有良好致密性的漆。喷漆除美观外还具有不锈钢外层的作用是：隔绝氧气和水，防止生锈。 故答案为：隔绝氧气和水，防止生锈。 （2）铁能和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，说明铁比铜活泼，化学方程式：Fe+CuSO4═FeSO4+Cu。 故答案为：Fe+CuSO4═FeSO4+Cu。 （3）根据上述实验①②探究的结果，可以得到的结论是：不锈钢不容易生锈。 故答案为：不锈钢不容易生锈。 （4）根据上述实验，使用不锈钢器皿提一条建议：隔绝水或隔绝氧气或与氯化钠溶液隔绝等。 故答案为：隔绝水或隔绝氧气或与氯化钠溶液隔绝等。 【基础强化】 1. （2023秋•玉环市校级期中）某学习小组用相同的洁净无锈的铁钉对铁制品锈蚀的条件进行探究，设计的实验如图所示，一周后观察，下列说法错误的是（　　） A．①和②中的铁钉无明显变化，③中的铁钉明显生锈 B．②中加入的蒸馏水要事先煮沸，目的是除去水中溶解的氧气 C．③中铁钉的甲、乙、丙三处，甲处锈蚀最严重 D．探究发现铁生锈的主要条件是铁与空气和水（或水蒸气）直接接触 【解答】A.①中铁钉只与氧气接触，不生锈，②中的铁钉只与水接触，不生锈，故①②无明显变化；③中的铁钉与水和氧气同时接触，明显生锈，故A正确； B.试管②中加入的蒸馏水要事先煮沸，考虑温度升高，气体溶解度减小，目的是除去水中溶解的氧气，故B正确； C.③中铁钉的甲、乙、丙三处，乙处与水和氧气接触的最为充分，锈蚀最严重，故C错误； D.经过探究可以知道铁在与水和氧气同时接触时最易生锈，故D正确； 故选：C。 2. “舌尖上的中国”第二季的热播让厨房再次成为人们施展厨艺的舞台，其实厨房也是同学们的家庭实验室，利用厨房中的物品不可以进行的实验是（　　） A．探究铁制品在什么条件下生锈 B．比较不同物质在水中的溶解能力 C．用燃着的火柴检查天然气管道是否漏气 D．探究影响液体蒸发快慢的因素 【解答】解：A、铁生锈的探究不用采用什么特殊材料，只要利用水与空气即可，因此利用厨房中的物品可以进行的实验； B、选择不同的溶质即可探究不同的物质在水中的溶解能力，因此利用厨房中的物品可以进行的实验； C、天然气是易燃性物质，用燃着的火柴检查易发生爆炸，因此利用厨房中的物品不可以进行实验； D、影响蒸发快慢的因素可以是温度、表面积的大小等，因此利用厨房中的物品可以进行的实验。 故选：C。 3. 通过对金属和金属材料的学习，你认为下列做法不正确的是（　　） A．将铁的表面涂上油漆，以保护铁不受腐蚀 B．硫酸铜溶液不能用铁桶盛放 C．将裸露的铁管埋在潮湿的土里，防止生锈 D．将铁锻造成不锈钢，以保护铁不受腐蚀 【解答】解：A、将铁的表面涂上油漆，能隔绝氧气和水，以保护铁不受腐蚀，故选项说法正确。 B、铁能与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，硫酸铜溶液不能用铁桶盛放，故选项说法正确。 C、将裸露的铁管埋在潮湿的土里，铁能与氧气、水充分接触，容易生锈，故选项说法错误。 D、将铁锻造成不锈钢，不锈钢具有良好的抗腐蚀性，以保护铁不受腐蚀，故选项说法正确。 故选：C。 4. 将铁、铜分别放入稀硫酸中，铁表面有气泡产生．而铜表面无明显现象．通过这一现象可以判断（　　） A．铁的导电性比铜强 B．铁的金属活动性比铜强 C．铁的导电性比铜弱 D．铁的金属活动性比铜弱 【解答】解：将铁、铜分别放入稀硫酸中，铁表面有气泡产生，而铜表面无明显现象，说明铁能与稀硫酸反应，能置换成硫酸中的氢，即活动性铁＞氢；铜表面无明显现象，铜与稀硫酸不反应，说明氢＞铜；由此可得的两种金属活动性铁＞铜，即铁的金属活动性比铜强。 故选：B。 5. （2024•杭州一模）常温下，相同质量的镁和铁分别与足量的溶质质量分数相同的稀硫酸反应，以下图像中纵坐标表示生成氢气的质量，横坐标表示相关的量。其中图像表示正确的是（　　） A． B． C． D． 【解答】解：恰好完全反应时，24份质量的镁和稀硫酸反应生成2份质量的氢气，56份质量的铁和稀硫酸反应生成2份质量的氢气，稀硫酸足量时，相同质量的镁和铁完全反应时，镁生成的氢气较多。 A、镁比铁活泼，反应需要时间较短，故选项不正确。 B、完全反应后镁反应生成的氢气较多，故选项不正确。 C、反应的硫酸质量相等时，生成氢气质量相等，最终镁反应生成的氢气较多，故选项正确。 D、最终镁反应生成的氢气较多，故选项不正确。 故选：C。 6. （2024•浙江模拟）如图，在柠檬中插入铜片和A金属片可以制得水果电池。相同条件下，两种金属活泼性差异越大，柠檬电池产生的电压越大。则当A为下列哪种金属时，该柠檬电池的电压最大（　　） A．铝 B．镁 C．锌 D．铁 【解答】解：在柠檬中插入铜片和A金属片可以制得水果电池，相同条件下，两种金属活泼性差异越大，柠檬电池产生的电压越大，选项中的四种金属中，当A为镁时，与铜的金属活动性差异最大，该柠檬电池的电压最大。 故选：B。 【素养提升】 7. （2024•鹿城区模拟）推理论证是一种重要的科学思维能力，如图曲线能正确反映下列化学变化中y与x变化关系的是（　　） A．黄铜（铜锌合金）中滴入稀硫酸：y代表氢气的质量 B．氢氧化钠和氢氧化钙的混合溶液中通入CO2气体：y代表沉淀的质量 C．稀盐酸中滴入氢氧化钠溶液：y代表混合溶液的pH D．硫酸铜和稀硫酸的混合溶液中加入氢氧化钠溶液：y代表沉淀的质量 【解答】解：A、锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，一开始就产生氢气，与图像不符，故选项错误。 B、氢氧化钠和氢氧化钙的混合溶液中通入CO2气体，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，一开始就产生沉淀，与图像相符，故选项错误。 C、稀盐酸显酸性，溶液的pH小于7；向稀盐酸中不断滴加氢氧化钠溶液，酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强，pH的变化是从小于7逐渐的增大到等于7、大于7，故选项图像错误。 D、硫酸铜和稀硫酸的混合溶液中加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠先与稀硫酸反应生成硫酸钠和水，开始时不会生成沉淀，稀硫酸消耗完，氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀，故沉淀的质量先是零，滴加一定量的氢氧化钠溶液后，再不断上升，最后形成一条水平直线；与图像相符，故选项正确。 故选：D。 8. （2024•拱墅区一模）小乐将一定量的锌粉加入到Al（NO3）3、Fe（NO3）2和AgNO3的混合溶液中，充分反应后将混合物过滤得到滤液和滤渣。已知混合溶液中的某些阳离子个数随时间的变化如图所示，则下列分析正确的是（　　） A．②表示的阳离子是Ag+ B．③表示的阳离子是Zn2+ C．过滤得到的滤渣中只有Ag和Fe D．过滤得到的滤液中只有Zn（NO3）2和Al（NO3）3 【解答】解：A、②表示的阳离子是亚铁离子，故选项不正确。 B、③表示的阳离子是铝离子，故选项不正确。 C、亚铁离子有剩余，说明硝酸亚铁部分反应，滤渣中含有银和铁，故选项正确。 D、过滤得到的滤液中只有Zn（NO3）2和Al（NO3）3和硝酸亚铁，故选项不正确。 故选：C。 9. （2024•绍兴模拟）将金属X插入烧杯内的AgNO3溶液中（如图），观察到溶液颜色变蓝后取出X，向烧杯内再加入一定量锌粉，振荡后，溶液蓝色逐渐消失。 （1）金属X是 。 （2）加入锌粉后，溶液蓝色逐渐消失的原因是 。 （3）实验结束后，过滤烧杯内的液体，则滤渣中一定含有的物质是 。 【解答】解：（1）将金属X插入烧杯内的AgNO3溶液中，观察到溶液颜色变蓝，说明金属X为铜； 故答案为：铜； （2）硝酸银和铜反应生成硝酸铜和银，化学方程式为：Cu+2AgNO3＝2Ag+Cu（NO3）2；加入锌粉后，硝酸铜与锌反应生成硝酸锌和铜，化学方程式为：Zn+Cu（NO3）2＝Cu+Zn（NO3）2； 故答案为：Zn+Cu（NO3）2＝Cu+Zn（NO3）2； （3）实验结束后，过滤烧杯内的液体，则滤渣中一定含有的物质是反应生成的银和铜。 故答案为：银、铜。 【能力培优】 10. （2023秋•义乌市期末）科学改变世界，科技改变生活。请回答下列问题： （1）我国自主研发的复兴号动车组列车，领跑世界，其制造材料有铝合金等，在空气中铝制品耐腐蚀的原因是 。 （2）我国自主设计建造的港珠澳大桥是目前世界最长的跨海大桥，它使用了世界最大尺寸高阻尼橡胶隔震支座，其中橡胶属于 。（填字母） A.金属材料 B.有机高分子材料 C.复合材料 （3）我国在氢能汽车研发领域取得重大突破，采用了第四代以氢为燃料的电池技术。氢气作为理想能源前景广阔，氢能源的优点是 。（答出一点即可） 【解答】解：（1）在常温的条件下，铝易与空气的氧气反应生成致密的氧化铝保护膜，所以在空气中铝制品耐腐蚀；故答案为：常温下，铝易与空气中的氧气反应形成致密的氧化铝保护膜； （2）高阻尼橡胶是由合成橡胶制成的，合成橡胶是一种有机高分子材料，故答案为：B； （3）氢能源的优点是热值高，制备原料来源广，燃烧产物是水，对环境无污染；故答案为：燃烧产物是水，对环境无污染（合理即可）。 11. （2024•象山县模拟）小明同学取镁、铝、锌三种金属，分别放入盛有质量和质量分数都相等的稀盐酸的锥形瓶中，实验装置如图1，采集数据，得到如图2所示的气压变化曲线。 （1）镁、铝、锌与稀盐酸反应产生的相同气体是 （填化学式）。 （2）铝对应的曲线是B，反应速率先慢后快，其主要原因是 。 （3）从图2分析，以下结论正确的是 （填序号）。 ①金属镁对应的气压变化曲线是A ②M点时参加反应的镁锌质量相等 ③实验时取用的镁铝质量可能相等 【解答】解：（1）镁、铝、锌与稀盐酸反应产生的相同气体是氢气，其化学式为H2。 （2）铝的表面有一层致密的氧化铝薄膜，氧化铝先与稀盐酸反应生成氯化铝和水，氧化铝反应完，铝再与稀盐酸反应生成氯化铝和氢气，故铝对应的曲线是B，反应速率先慢后快。 （3）①镁、铝、锌三种金属中镁的金属活动性最强，反应速率最快，则金属镁对应的气压变化曲线是A。 ②M点时AC曲线对应的气压相等，生成氢气的质量相等，生成等质量的氢气，消耗的锌的质量多，则M点时参加反应的镁锌质量不相等。 ③稀盐酸的质量相等，最终铝产生的氢气的质量大于镁，等质量的镁和铝与足量的酸反应，铝产生的氢气的质量多，则实验时取用的镁铝质量可能相等。 12. （2023•长兴县三模）如图所示为小博探究铁生锈条件的装置图（图中铁丝绒的固定装置未画出）。 （1）据图可知，小博探究的是铁生锈是否需要 。 （2）实验开始一段时间后，可观察到U形管中两侧液面高低情况是 。 （3）为进一步探究温度对铁生锈快慢的影响。小博将该装置（每组装置内铁丝绒质量均相等且足量）分别置于不同温度下进行实验，4小时后记录每组U形管两端液面高度差，具体数据如表： 温度/摄氏度 10 20 30 40 50 60 70 U形管两端液面高度差/厘米 2 4 6 7 8 8 8 小博分析数据后，在10﹣50℃范围内，温度越高，铁生锈越快。但小雅观察实验装置并查阅相关资料后，认为小博的实验不能真实反映50摄氏度以后铁生锈的快慢，其理由是50摄氏度后U形管两端液面高度差不变。请分析出现该现象的原因： 。 【解答】解：（1）据图可知，小博探究的是铁生锈是否需要水（左边铁丝绒与水隔绝，右边铁丝绒与水接触）。 故答案为：水。 （2）实验开始一段时间后，可观察到U形管中两侧液面高低情况是左边下降右边上升（左边铁丝绒与水隔绝，不能生锈，右边铁丝绒与水接触，能够生锈，氧气消耗，气压减小）。 故答案为：左边下降右边上升。 （3）小博的实验不能真实反映50摄氏度以后铁生锈的快慢，其理由是50摄氏度后U形管两端液面高度差不变。出现该现象的原因是氧气完全反应，铁丝绒不再锈蚀。 故答案为：氧气完全反应。 13. （2023秋•鹿城区校级月考）小实将包口香糖的“锡纸”剪成中间窄、两端宽的条状，并将其两端搭在电池的正负极上，过一会儿，“锡纸”中间部分燃烧起来，如图所示。锡纸是什么材料呢？ 小实查阅资料：“锡纸”是锡箔或铝箔和纸粘合而成。 小实进行实验探究：取包口香糖的“锡纸”，将有金属的一面打磨后，朝上放在点滴板上；并向其表面滴加氯化锌溶液，观察到有深灰色固体析出。 实验分析： （1）实验中打磨“锡纸”的目的是 。 （2）通过上述实验现象，可知“锡纸”是 （选填“锡”或“铝”）箔和纸粘合而成。 （3）下列物质的溶液可以替代氯化锌溶液完成上述探究实验的是 （选填字母）。 A．硝酸银 B．稀盐酸 C．硫酸亚铁 D．氯化镁 【解答】解：（1）实验中打磨“锡纸”的目的是除去表面的氧化物和污物。故答案为：除去表面的氧化物和污物。 （2）取包口香糖的“锡纸”，将有金属的一面打磨后，朝上放在点滴板上；并向其表面滴加氯化锌溶液，观察到有深灰色固体析出，是因为金属和氯化锌反应生成了锌，说明金属比锌活泼，通过上述实验现象，可判断“锡纸”是铝箔和纸粘合而成，故答案为：铝。 （3）A.不能用硝酸银，是因为铝、锡都能和硝酸银反应，故A错误。 B.不能用稀盐酸，是因为铝、锡都能和稀盐酸反应，故B错误。 C.可以用硫酸亚铁，是因为铝能和硫酸亚铁反应，锡不能和硫酸亚铁反应，故C正确。 D.不能用氯化镁，是因为铝和锡都不能和氯化镁反应，故D错误。 故答案为：C。 14. （2023秋•东阳市期末）取相等质量的铁粉和锌粉，分别与足量的质量分数相同的稀盐酸充分反应。根据实验测定：铁粉与稀盐酸反应产生氢气的质量随加入稀盐酸的质量变化情况如图所示。请在图中画出锌粉与稀盐酸反应产生氢气的质量随加入稀盐酸的质量变化的大致曲线，并用所学的科学知识解释。 【解答】解：锌比铁活泼反应速率较快，反应所需的时间短，所以在相同的时间内锌产生的氢气更多，两支试管中加入两份完全相同的稀盐酸（足量），所以锌和铁完全反应，锌和铁化合价都是+2价，锌的相对原子质量比铁大，所以等质量的锌和铁完全反应，铁生成的氢气较多，如下图： 。 15. （2023秋•宁波期中）生产生活中，我们经常发现存放不当的铁制品，一段时间后就会生锈的现象。如图是某兴趣小组对铁钉生锈的条件进行探究。 （1）通过观察发现B、C试管中的铁钉都不易生锈，其原因是 。 （2）该兴趣小组还发现铁钉生锈需要几天的时间，后查得资料：氯化物可能加快铁钉生锈的速度，为此进行了“氯化物对铁钉生锈有怎样的影响？”的探究实验： 编号 ①号试管+铁钉 ②号试管+铁钉 ③号试管+铁钉 ④号试管+铁钉 实验操作 加6mL蒸馏水 加5mL蒸馏水和1mL1%NaCl溶液 加5mL蒸馏水和1mL1%CaCl2溶液 加5mL蒸馏水和1mL1%CuCl2溶液 现象 3天后，铁钉表面出现红色物质 1天后，铁钉表面出现红色物质 1天后，铁钉表面出现红色物质 10分钟时铁钉表面出现红色物质 请结合上述实验回答： Ⅰ．对比实验①②③可以得到的结论是 。 Ⅱ．小组同学又提出了验证试管④中红色物质组成的实验思路：取红色物质和足量稀硫酸反应，如果观察到 ，则红色物质中既有铁锈，又有铜。 【解答】解：（1）通过观察发现B、C试管中的铁钉都不易生锈，其原因是铁钉没有与空气中的水和氧气同时接触； （2）Ⅰ．依据控制变量法的操作可知，实验①中3天后，铁钉表面出现红色，实验②、③中1天后，铁钉表面出现红色，所以对比实验①②③可以得到的结论是：氯化物能加快铁钉生锈的速率； Ⅱ．氧化铁和酸反应生成盐和水，铜不会与酸反应，所以试管④中红色物质组成的实验思路，取红色物质和足量稀硫酸反应，红色固体大部分溶解，溶液变为黄色，说明固体中含有氧化铁，又有铜。 16. （2024•富阳区一模）某兴趣小组的同学为了测定镁铜合金中镁的质量分数，取10克合金样品，将120克稀硫酸分6次加入样品中，充分反应后过滤、洗涤、干燥、称重，得到的实验数据如表： 稀硫酸用量 剩余固体质量 稀硫酸用量 剩余固体质量 第一次加入20克 m 第四次加入20克 5.2克 第二次加入20克 7.6克 第五次加入20克 4.2克 第三次加入20克 6.4克 第六次加入20克 4.2克 （1）分析数据可知，表中m＝ ，第 次加入稀硫酸后样品中的镁已完全反应。 （2）计算合金样品中镁的质量分数？ （3）计算实验所用稀硫酸的溶质质量分数？ 【解答】解：（1）根据表格中的数据可分析出与20克稀硫酸恰好完全反应的镁的质量为1.2g，可以推断m＝1.2+7.6＝8.8；第五次加入20g的稀硫酸反应的镁的质量为1g＜1.2g，说明了酸有剩余，镁已完全反应。 （2）由上述分析可知，镁的总质量为：8.8g﹣4.2g＝4.6g。 故合金样品中镁的质量分数为：100%≈52.3%； （3）设20g稀硫酸中硫酸的质量为x。 Mg+H2SO4═MgSO4+H2↑ 24 98 1.2g x 解得：x＝4.9g 所用稀硫酸中H2SO4的质量分数为：100%＝24.5% 答：（3）合金样品中镁的质量分数为52.3%； （4）所用稀硫酸中H2SO4的质量分数为24.5% 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$