2.2 金属的化学性质 知识点及随堂练习-2024-2025学年浙教版九年级上册科学

第二节 金属的化学性质 知识点一 金属与氧气的反应 镁与氧气反应 在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体(氧化镁)，放出热量 铁与氧气反应 在空气中不燃烧，在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体(四氧化三铁)，放出热量 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) 铝与氧气反应 在氧气中燃烧，产生耀眼白光产生白色粉末 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；铝制品不能用钢丝球擦洗，以免破坏氧化层 铜与氧气反应 铜在空气中不能燃烧，但在加热的条件下能与氧气反应生成氧化铜，铜丝表面从紫红色变成黑色 金等不活泼金属，即使在高温下也不与氧气反应，越活泼的金属，越易与氧气反应，反应越剧烈 知识点二 金属与酸的反应 铝与酸反应 铝制容器不能盛放酸性或碱性物质，因为酸性或碱性物质会破坏铝的氧化膜，进而腐蚀金属铝 镁条与盐酸反应 镁条表面有气体产生 锌粒与盐酸反应 锌粒变小，表面有气体产生 铜片与盐酸反应 不反应 镁条与硫酸反应 镁条表面有气体产生 锌粒与硫酸反应 锌粒变小，表面有气体产生 铜片与硫酸反应 不反应 实验室选锌粒与硫酸反应来制取氢气 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 知识点三 置换反应 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的反应 A + BC = AC + B 类型 活泼金属与酸反应 金属与盐溶液反应 H2和C与金属氧化物反应 知识点四 金属活动性顺序 (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里的氢置换出来，Fe与酸反应生成+2价，强氧化性的酸不能与金属发生置换反应 (3)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，同一份盐溶液中存在多个置换反应时，活动性相差较大的两种金属优先置换 (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 知识点五 金属活动性与反应图像的关系 在等质量等浓度的盐酸溶液中，加入过量镁和铁 等质量的镁和铁，加入过量的等浓度的盐酸 等质量的镁和铁，加入过量的等浓度的盐酸 若三种金属X，Y，Z，在过量等浓度的盐酸溶液中反应，生成物对应的化合价都为+2价 则曲线斜率(或坡度)越大，金属活动性越强；若金属X，Y，Z的质量相等，待完全反应后，相对原子质量越大，产生的氢气的质量越小 等质量的镁、铝、锌、铁四种金属与浓度相同的过量盐酸溶液反应，产生氢气的质量由多到少排序 铝 ＞ 镁 ＞ 铁 ＞ 锌 知识点六 金属与盐反应 我国古代湿法炼铜 化学反应中的电子转移 金属锌失电子能力比铜强，或者说铜离子得电子能力比锌强，使反应发生，锌变为离子，铜变为单质 上述反应的过程实质是电子转移的过程 金属活动性顺序表在某种意义上表示金属得失电子能力的强弱 知识点七 防止金属腐蚀的常用方法 铁生锈实验 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 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 纯铁和铁钉的内部结构不同，纯铁不易生锈 金属锈蚀条件 与周围环境中的水、空气有关，还与金属内部的结构有关 防锈措施 ①保护膜法：如刷油漆、涂机油、封塑料膜、电镀 ②改变钢铁内部结构法：如加铬镍制成不锈钢 随堂练习 1．铁在海水中容易被锈蚀，通常在轮船的“吃水线”以下可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．钠 B．锌 C．铅 D．铜 2．如图，将等质量的锌和铁分别放入左右试管中（左边放锌，右边放铁），加入等质量、等质量分数的稀盐酸，充分反应后，冷却到室温，金属均有剩余（U型管内为水，初始液面相平，反应过程中，装置气密性良好），下列说法正确的是（　　） A．右试管溶液由无色变成黄色 B．两试管中所得溶液的质量相等 C．U型管中液面最终保持相平 D．右试管比左试管中产生气泡的速率快 3．为比较铁与铜金属活动性强弱，某同学设计了以下四种方案。其中，不能得出结论的是（　　） A． B． C． D． 4．某市有一家工厂处理含铜垃圾的生产流程如下，下列说法正确的是（  ） A．a条件为点燃，黑色固体为氧化铜 B．b发生置换反应，蓝色溶液为硫酸铜溶液 C．c中发生两个反应，反应中还能看到气泡产生 D．d的目的是为了得到纯净铜粉，可加硝酸银溶液 5．兴趣小组想初步了解金属R的活动性强弱，进行了如图实验。根据实验现象，下列推测错误的是（　　） A．R>Zn B．R>Ag C．Zn>Cu D．R>H 几种金属活动性检索表 1ａ能与盐酸反应产生气体……Zn 1ｂ不能与盐酸反应产生气体…2 2ａ能与硝酸银反应……………3 2ｂ不能与硝酸银反应…………Ag 3ａ能与硝酸铜反应……………R 3ｂ不能与硝酸铜反应…………Cu 6．小浔同学通过实验探究某种金属R的活动性强弱，并根据实验现象编制检索表如图，根据检索表可知，金属R的活动性强弱排序正确的是（　　） A．Zn＞R＞Cu＞Ag B．Zn＞Cu＞R＞Ag C．R＞Zn＞Cu＞Ag D．Zn＞Cu＞Ag＞R 7．《天工开物》中记载了锡的冶炼方法：用木炭和锡砂（主要含）加热产生锡，反应方程式为：，其中关键一步是“点铅勾锡”，即加铅使锡较易熔化流出。下列说法正确的是（　　） A．中锡元素的化合价为+2价 B．C与反应属于复分解反应 C．加少许铅使锡较易熔化是利用合金熔点低 D．可以用铜将锡从它的盐溶液中置换出来 8．某兴趣小组通过如下方式得到单质银，将足量的铁粉和稀硫酸依次加入到一定量的硝酸银溶液中，搅拌使其充分反应。实验过程中，加入的物质质量与烧杯中剩余固体质量关系如图所示。下列说法正确的是（    ） A．m点剩余的固体为铁、银 B．n点溶液中的溶质为硝酸铁 C．a点固体表面产生气泡 D．b点溶液中有两种金属阳离子 9．兴趣小组为探究Fe、Cu、Ag三种金属的活动性，将铜片放入硝酸银溶液中，观察到铜片表面出现银白色物质。一段时间后将甲图试管中的物质过滤，向滤液中加铁片，析出固体的质量随时间变化如图乙所示，下列说法错误的是（　　） A．该实验可以证明金属的活动性 B．试管中的物质过滤后，滤液中的溶质有两种 C．a点对应的溶质有、 D．bc段析出的固体是铜 10．如图所示，倾斜锥形瓶使试管内的稀盐酸流入瓶中与固体发生反应，利用数字化设备采集瓶内气压，瓶内气压与时间关系如曲线所示。有关说法正确的是（    ） A．曲线①表示锌粒与稀盐酸的反应 B．d点表示反应停止 C．反应结束后，稀盐酸可能有剩余 D．比较b、c两点，说明影响反应速率的因素之一是反应物的接触面积 11．除去下列物质中少量的杂质，所用的试剂和主要操作方法都正确的是（　　） 选项 物质（括号内为杂质） 所用试剂和主要操作方法 A ZnCl2溶液（CuCl2） 加入足量的铁粉后过滤 B 铜粉（木炭） 在空气中灼烧 C NaCl（CaCl2） 加水充分溶解后过滤，蒸发结晶 D Fe(OH)3(NaOH) 将物质加水溶解，过滤，洗涤，干燥 A．A B．B C．C D．D 12．下列图象与对应的叙述相符合的是（　　） A．图A是一定温度下，向接近饱和的硝酸钾溶液中不断加入硝酸钾固体 B．图B是高温灼烧一定质量的大理石 C．图C是将等质量的Mg、Fe分别与溶质质量分数相同的足量稀硫酸反应 D．图D是向一定质量的HCl和MgCl2的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液 13．焊接钢轨时要用到铝热反应．其原理为。 （1）该反应属于 反应（填基本反应类型）。 （2）在该反应中Al能夺取氧化铁中的氧，说明Al具有 性。 14．在一次科学拓展课中，曙光学习小组欲从废旧电脑的某些零部件中回收金属银，设计如下流程： （1）步骤Ⅰ和步骤Ⅱ都涉及的实验操作是 。 （2）溶液X中只含有一种溶质，该溶质的化学式为 。 15．公安机关常用硝酸银提取指纹，是利用了硝酸银会与人手指汗液中的氯化钠发生反应。小金在实验室模拟该过程：向盛有氯化钠溶液的烧杯中加入适量的硝酸银溶液，恰好完全反应，如图所示。 （1）写出该反应的化学方程式 。 （2）图中“●”“□”“△”表示该反应前后溶液中由溶质电离产生的不同离子，则“□”表示的是 。（填写离子符号） 16．如图是我市一家工厂处理含铜垃圾的生产流程，请回答： （1）步骤B中发生的反应：。反应前后溶液中离子种类变化情况如右图所示，则“”表示 （填离子符号）； （2）写出步骤C中产生红色沉淀物的化学反应方程式： 。 17．铜版画是版画的一种，其中涉及印刷版面的制作。若用腐蚀法制作版面，先要在铜板上涂上不与化学药剂反应的防腐层，再用刻针作画，以刻除相应的防腐层，再用硝酸等腐蚀没有防腐层的铜，以使画线处形成凹陷的线条。在缺乏硝酸的情况下，某同学用过量溶液与铜反应的方法尝试版面制作，因成本较高，故对废液进行Cu、Ag回收。具体流程如下： （1）从化学反应的基本类型看，步骤①是 反应。 （2）在该流程中，收集滤渣 （填字母）可获得金属Ag。 （3）在步骤③中，能够观察到的实验现象为 。 18．蒸汽眼能罩缓解眼睛疲劳。某科学兴趣小组同学对蒸汽眼罩开展了以下探究。 【查阅资料】蒸汽眼罩由无纺布眼罩和发热体构成。发热体内含有铁粉、活性炭、氯化钠、蛭石（保温作用）、高吸水树脂（良好保水性能）等。 【任务一】探究蒸汽眼罩发热的原理 根据使用方法——打开蒸汽眼罩包装，接触空气即开始发热。小组同学进行了以下实验：取20g发热体内固体粉末放入密闭容器中，通过数字传感器分别测得密闭容器内氧气和二氧化碳含量变化如下图 （1）据图分析，发热体内的物质是和空气中的氧气发生了反应，理由是 。 【任务二】探究蒸汽眼罩快速发热的原因 经分析蒸汽眼罩的热量来源于铁锈蚀，但铁锈蚀是一个缓慢氧化放热的过程，但是蒸汽眼罩打开后会迅速升温，这是为什么呢？他们又设计了以下实验方案进行验证。 方案 药品 1分钟后温度变化 实验1 4g铁粉、适量的水 16℃→16℃ 实验2 4g铁粉、适量的水、2g活性炭 16℃→16℃ 实验3 4g铁粉、适量的水、2g氯化钠 16℃→16℃ 实验4 4g铁粉、适量的水、1g活性炭、1g氯化钠 16℃→55℃ （2）根据上述实验数据可得出的结论是 。 （3）小科在进行实验4的过程中发现，锥形瓶内的气压先增大后减小，请解释气压先增大的原因 。 19．小科在学习金属活动性顺序后，知道钾、钙、钠金属活动性特别强，能与水反应生成碱和氢气。他想镁紧排在钠后面，它是否也能与水反应呢？他进行了如下探究。 在两个烧杯中，分别加入等量的冷水和镁条，分别如图甲和图乙进行操作。实验过程和现象如图 (1)小科得出的实验结论是 。 (2)一段时间后，小科观察到镁条在热水中无现象，但当他想到实验室制取二氧化碳不能用稀硫酸和大理石反应时，便有了解释。他的解释是 。 (3)小科发现B试管放置空气中一会儿溶液的红色会褪色，这说明溶液的碱性减弱了。于是他大胆作出了一个猜想并设计了验证方案： 猜想 验证方案 可能是氢氧化镁的溶解度受温度的影响，温度降低，溶解度变小，从而导致溶液碱性的减弱。 实验器材： 实验方案： 小科通过实验验证了自己的猜想是正确的。 20．Fe（OH）2是白色难溶于水的物质，可用于制颜料、药物等，但很容易被空气中的氧气氧化为Fe（OH）3，氧化过程中白色沉淀转化为灰绿色沉淀，最后变为红褐色沉淀。因此在实验室中制备Fe（OH）2，并使Fe（OH）2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。现用铁片、稀盐酸、氢氧化钠溶液、水等试剂制取少量的Fe（OH）2，装置如图。 【实验步骤】 步骤1检查气密性，关闭阀门A和B，打开1中活塞让1中足量的稀盐酸滴入到容器2中与铁片发生反应，关闭1中的活塞步骤2立即打开阀门B让容器2中生成的气体通入容器3中一段时间； 步骤3关闭阀门B，打开阀门A，待容器2中物质继续反应一段时间后，即可在容器3中制得Fe（OH）2 步骤4.实验完毕，关闭阀门A和B。 【资料】本实验中所有配制溶液的水需煮沸，容器2、3均密闭。请你用所学知识及以上资料信息，解释该实验制取Fe（OH）2的原理。 21．小明发现食品中常用还原铁粉作抗氧化剂。为探究其原理，用图示的装置制取氧气。 （1）图中仪器a的名称： ． （2）用氯酸钾制取氧气反应方程式为 ，用乙装置收集氧气应从 口进入。 （3）在制得两瓶氧气中分别加入等质量的还原铁粉和铁钉，连接氧气传感器，通过数据处理软件实时绘出氧气体积分数随时间变化曲线，如图丙所示。 ①查阅资料：铁粉与氧气发生化合反应生成价的铁的化合物，写出化学方程式 。 ②根据曲线判断用还原铁粉作食品抗氧化剂的原因是 。 22．氧气是重要的资源，回答下列问题。 （1）图一为“铁丝在氧气中燃烧”的实验改进装置（浓硫酸具有吸水性，可干燥氧气）。图一丙装置：铁丝应盘成 状：用塑料瓶代替集气瓶的优点之一是 。 （2）如图二实是验室制取气体的部分装置，请回答下列问题：氢气是最理想的燃料。通常状况下，氢气密度比空气小，难溶于水。小秦同学用锌粒与盐酸反应制取较纯净的氢气，可以选择的制取装置是 （填字母），若用F装置排空气法收集氢气，气体应从 端进入（选填“b”或“c”） 23．小宁欲利用干燥的氢气还原氧化铜，得到较为纯净的铜，进行实验。相关资料信息如下： A．氢气还原氧化铜除生成铜外，还可能生成红色的氧化亚铜（） B．铜和氧化亚铜均为不溶于水的红色固体； C． 【实验分析】反应后观察到的结果黑色粉末变成红色。为检验该红色物质是否为纯净的铜，请你设计一个实验方案．并写出判断依据。 24．兴趣小组同学利用铜与溶质质量分数为2%硝酸银溶液反应，比较银与铜的活动性强弱，发现铜丝表面有黑色物质析出。 （1）反应前用砂纸对铜丝进行打磨，其目的是 。 （2）针对上述异常现象，他们猜想：可能是生成的银被氧化成了氧化银。为排除这个猜想，请列举一种方法。 。 （3）他们进一步猜想可能是溶液浓度太低或者时间过短，导致析出的银颗粒较小，对光全部吸收所以呈黑色。为进一步探究此问题，请设计实验方案并写出实验步骤： 。 建议：①实验可设计3～6组；②实验时每支试管取用硝酸银溶液3毫升；③实验时间控制在30分钟以内。实验室提供烧杯、酒精灯、温度计、铜丝、溶质质量分数为8%的硝酸银溶液、蒸馏水及其它实验所需的仪器。 25．两个烧杯中装有等质量的铁和锌，然后分别与过量相同浓度的稀硫酸完全反应，产生氢气的质量与稀硫酸质量的关系如图所示。 完成下列问题： （1）比较图中a点时参加反应的金属质量， （选填“大于”“等于”或“小于”） （2）该图像能否反映出铁和锌金属活动性的强弱，请解释说明 。 26．高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，俗称白钢。不同型号的高速钢含铁量不同。为测定某高速钢中铁的质量分数，将一定质量的该高速钢碎屑置于质量为103g的烧杯中，在电子秤上称得总质量为120g。然后，分三次向烧杯中各加入质量为100g的相同稀硫酸，每次充分反应后称得的总质量见电子称读数（其余成分不与酸反应）。 (1)第二次充分反应后，电子秤上显示的总质量 g。 (2)第三次反应后溶液中溶质为 。 (3)计算高速钢中铁的质量分数（计算结果精确到0.1%）。 27．某工厂排放的废液中含有、、。小宁研究废液的处理方案，欲回收部分金属。设计的实验流程如图所示，请回答： （1）该同学设计的实验流程中，固体B是 ； （2）在上述实验流程中，能证明操作①中锌粉过量的现象是 ； （3）滤液A和滤液B均含有的溶质为 （填化学式） 参考答案： 1．B 2．C 3．D 4．C 5．A 6．A 7．C 8．C 9．C 10．C 11．D 12．D 13． 置换 还原 14． 过滤 Cu（NO3）2 15． NaCl+AgNO3=AgCl↓+NaNO3 16． 17． 置换 A、B/B、A 有红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色 18． 密闭容器内O2含量明显下降，CO2含量几乎不变 蒸汽眼罩快速发热是铁粉和水、活性炭、氯化钠共同作用的结果 铁生锈放出热量，使温度升高，气压增大，并且温度升高对气压的影响超过气体减少对气压的影响 19．(1)镁条不能与冷水反应，能与热水反应 (2)镁条表面覆盖了难溶于水的氢氧化镁，导致反应终止 (3) 试管、试管夹、酒精灯 将褪色后的溶液加热，如果溶液变红，说明猜想成立 20．首先，在步骤1中，关闭阀门A和B，打开1中活塞让1中足量的稀盐酸滴入到容器2中与铁片发生反应，生成氢气和氯化亚铁；然后，在步骤2中，立即打开阀门B，让容器2中生成的氢气通入容器3中一段时间，目的是排出容器3中的空气，防止空气中的氧气将Fe(OH)2氧化；接下来，在步骤 3 中，关闭阀门 B，打开阀门A，待容器 2 中物质继续反应一段时间后，容器内气压增大，容器 2 中的氯化亚铁溶液会通过导管进入容器3中；同时，由于氢氧化钠溶液是煮沸过的，其中溶解的氧气已经被去除，所以氢氧化钠溶液与氯化亚铁溶液在容器 3 中反应生成Fe(OH)2沉淀；最后，在步骤 4中，实验完毕，关闭阀门 A 和 B，防止外界空气进入容器 3 中氧化Fe(OH)2。 21． 分液漏斗 c 4Fe + 3O₂ = 2Fe₂O₃ 还原铁粉能较快地消耗氧气，从而有效地防止食品氧化变质 22． 螺旋 防止集气瓶炸裂，更安全； BC/CB c 23．取生成的红色物质于试管中，加入稀硫酸后充分振荡观察溶液颜色变化，若溶液变蓝色，则不是纯净的铜，若溶液是无色，则是纯净的铜 24． 除去表面的杂质 把银丝置于空气中一段时间，观察银丝是否变黑色 ①将质量分数为8%的硫酸铜溶液稀释成2%、4%、6%的硫酸铜溶液备用；②取四支试管分别装入3mL2%、4%、6%、8%的硝酸银铜溶液，然后在相同实验条件下，将4根大小相同的铜丝同时放入4支试管内；③在30分钟内观察银颗粒大小，每2分钟记录一次变化情况；④比较不同浓度的硝酸银溶液，在相同时间内银颗粒大小的变化，同时比较同一浓度硝酸银溶液在不同时间的银颗粒大小变化，得出溶液浓度和反应时间对银颗粒大小的影响 25． 小于 该图反映的是产生氢气质量与硫酸的关系，不能反映产生氢气速度，不能成为比较金属活动性强弱的依据 26．(1)319.5 (2) (3)总共生成氢气的质量为，设高速钢中含有铁的质量为x， 则高速钢中铁元素的质量分数为， 答：高速钢中铁元素的质量分数为82.4% 27． Fe 固体C中加入稀硫酸有气泡产生 1 学科网（北京）股份有限公司 $$