6.2 金属的性质和应用【七大题型】-2024-2025学年九年级化学上册举一反三系列（沪教版·全国2024）

第6章第2节 金属的性质和应用 【题型1 金属的物理性质】 【题型2 金属与酸的反应】 【题型3 金属和氧气的反应】 【题型4 金属与盐溶液的反应】 【题型5 氢气的制取】 【题型6 置换反应】 【题型7 合金及其应用】 【知识梳理1 金属的物理性质】 1．金属有金属光泽：金属一般都呈 ，而少量金属呈现特殊的颜色；例如铜（Cu）是紫红色等；粉末状的铁粉呈 。 2．常温下，铁、铝、铜等大多数金属都是 ，但体温计中的 是液体． 3．金属有 性和 性：主要用途：用作输电线，炊具等。 4．金属有 ：大多数的金属有 （抽丝）及 （压薄片）。 【题型1 金属的物理性质】 【例1】锂（Li）离子电池应用广泛，有利于电动汽车的不断发展，锂离子电池中含有铝箔，通常由铝锭打造而成，说明铝具有良好的 性。 【变式1-1】“手撕钢”的厚度仅为0.015mm，这体现了钢具有 A．密度小 B．导电性 C．导热性 D．延展性 【变式1-2】纽扣电池是生活中常用的电源，下图是银锌纽扣电池的构造示意图，回答下列问题。 纽扣电池的外壳可以加工得很薄，说明金属具有 性。 【变式1-3】用有关金属的性质填空。 （1）油罐车的尾部经常有一条铁链拖到地上，这是利用了铁的 。 （2）用铜作火锅，利用了铜的延展性和 性。 （3）用金属钨做白炽灯的灯丝，这是利用了钨的 。 （4）铝能制成很薄的铝箔，这是利用了铝的 。 【知识梳理2 金属与酸的反应】 有些金属能与稀盐酸、稀硫酸反应 该反应的条件：金属活动性顺序中 的活泼金属 （1）H2SO4 + Mg == MgSO4 + H2↑ 2HCl + Mg == MgCl2+ H2↑ 现象：反应剧烈，有 产生。 （2） 3H2SO4 + 2Al == Al2（SO4）3 + 3H2↑ 6HCl + 2Al == 2AlCl3+ 3H2↑ 现象：反应剧烈，有 产生。 （3） H2SO4 +Zn == ZnSO4 + H2↑ 2HCl +Zn == ZnCl2 + H2↑ 现象：反应比较剧烈，有 产生。 （4） H2SO4 + Fe == FeSO4 + H2↑ 2HCl + Fe == FeCl2+ H2↑ 现象：反应比较缓慢，有 产生，溶液由无色变为 。 【题型2 金属与酸的反应】 【例2】小圳同学在探究金属与酸的反应时做了如图1实验，分别将形状、体积相同的、R和M五种金属打磨后放入烧瓶中，再注入足量体积和浓度均相同的稀盐酸，利用压强传感器采集数据，得到图2所示的气压变化情况。下列有关说法错误的是 A．五种金属中Mg的金属活动性最强 B．Zn与稀盐酸反应产生速率比M快 C．Zn与稀盐酸反应后溶液质量减少 D．反应结束后消耗稀盐酸最多的金属是R 【变式2-1】铜是生活中常见的金属。小亮同学在实验室完成镁的相关探究后，对铜产生浓厚的兴趣，请你与他一起完成下列探究实验。 【实验探究】如下图 【实验记录】 实验内容 实验现象 实验结论 实验一：在空气中加热铜丝 ①铜丝表面 在加热条件下，铜能与氧气反应生成氧化铜 实验二：在盛有铜的试管中加入白醋 无明显现象 ②铜 （选填“能”或“不能”）与白醋反应 【变式2-2】成华区某研究性学习小组探究影响化学反应快慢的因素 （1）探究一：同温下，取相同大小的Fe、Zn、Cu、Mg四种金属单质在相同条件下与相同浓度的盐酸反应，观察实验。 实验结论与解释：金属与酸反应的速率主要与 有关。 （2）探究二：查阅资料，分析各实验装置优缺点后，学习小组选择如图装置用于实验室制备H2。 ①写出相应的化学反应方程式： 。 ②该装置的优点是： 。 （3）探究三：按上图装置进行实验： 取相同质量的锌与足量的碗酸反应，收集相同条件下等量的H2所需时间如下表所示。 实验编号 温度/℃ 锌的规格 硫酸的浓度 所需时间秒 Ⅰ 25 锌粒 20% 50 Ⅱ 25 锌粒 30% 20 Ⅲ 25 锌块 20% 120 Ⅳ 40 锌粒 20% 5 ①实验Ⅰ-Ⅳ是为了探究温度、硫酸的浓度以及 对反应快慢的影响。 ②实验Ⅰ-Ⅳ采用了 方法探究影响化学反应快慢的因素 （4）探究四： ①数据分析后，小组选择实验编号Ⅱ的条件进行实验的原因： 。 实验中采集到H2的体积（常温常压）与时间的部分数据如下 实验编号 Ⅱ 实验时间/秒 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 H2的体积/30mL 0.3 1 2 3.5 5.5 8 11 13 14 14.2 ②根据表中数据在坐标中画出H2的体积与实验时间的变化关系图像； ③根据变化关系图分析图像变化的原因： 。 【变式2-3】同学们学习金属的化学性质后，对某品牌螺帽（如图）的金属成分展开如下的探究（其它杂质不参与下述各步反应）。 【做出猜想】 猜想1：螺帽的主要成分是铁。 猜想2：螺帽的主要成分是铁。其表面镀有锌。 猜想3：螺帽的主要成分是铁，其表面镀有镁。 【实验一】甲组先探究铁、镁、锌三种金属的活动性顺序，并设计如下实验。 实验编号 稀硫酸的体积和浓度 金属（均取2g） 收集50mL氢气所需时间/s ① 10mL10%稀硫酸 铁片 ② 10mL10%稀硫酸 镁片 ③ 10mL_____稀硫酸 锌片 （1）实验前需将金属片进行打磨，其目的是 。 （2）实验③中加入稀硫酸的浓度应为 。 （3）写出铁与稀硫酸反应的化学方程式： 。 【观察并记录时间】 【得出结论】 （4）初步判断铁、镁、锌的金属活动性由强到弱的顺序是 。 【实验二】乙组用以下方案探究螺帽的金属成分。 （5）步骤1：取一个螺帽适当打磨，称量其质量为22.4g。 步骤2： 实验操作 预测现象 预测结论 将螺帽放入硫酸锌溶液中，10分钟后取出螺帽洗涤，在氮气流中烘干，称得质量为 若m 22.4g（选填“>”或“=”或“<”） 猜想1或2成立 若 22.4g（选填“>”或“=”或“<”） 猜想3成立 实验结论：由步骤2的实际实验现象得到猜想3不成立。 步骤3：将步骤2中烘干后的螺帽加入 （写化学式）溶液中，若观察到螺帽表面析出黑色固体，说明猜想2成立。 实验反思：步骤2中，烘干螺帽需要在氮气流中进行的原因是 。 【知识梳理3 金属和氧气的反应】 1. 铁与氧气的反应：常温下， 的空气中铁很难与氧气反应。在 的空气中，铁与氧气发生缓慢氧化而生成铁锈（主要成分：Fe2O3；铁锈呈红色，结构疏松，易吸水，加快铁器的腐蚀）；在 中，铁丝能够被点燃，剧烈燃烧， ，生成 ， 大量的热； 2. 镁与氧气的反应：常温下所看到的镁条呈 ，用砂纸打磨后呈银 。 3. 铝与氧气的反应：铝在空气容易形成 ，故其 能很好：4Al+3O2====2Al2O3． 4. 铜与氧气的反应：在加热的情况下，铜能与氧气反应，生成 的物质（氧化铜）。即使在纯氧中，铜也 被点燃。 5. 金即使在高温时也不与氧气反应。 【题型3 金属和氧气的反应】 【例3】十二生肖铜铸龙首，铸造于清朝乾隆年间。其头部以精炼的红铜为材料，至今依然清晰逼真。体现了红铜良好的 A．导电性 B．耐蚀性 C．延展性 D．导热性 【变式3-1】下列化学方程式书写错误的是 A．4Fe+3O2 2Fe2O3 B．2Mg+O2 2MgO C．4Al+3O2 2Al2O3 D．2H2+O2 2H2O 【变式3-2】实验小组选用如图所示的实验进行跨学科实验探究。实验前已将杠杆调节平衡，加热铜丝团一段时间后移走酒精灯，铜丝变为黑色（CuO），观察到铜丝团下降。 （1）书写该实验的化学方程式。 （2）解释铜丝团下降的原因。 【变式3-3】镁与某金属的混合物共mg，在一定条件下与氧气充分反应，生成的氧化物共2mg。则该金属（括号内为生成的氧化物）可能是 A．Be（BeO） B．Cu（CuO） C．Al（Al2O3） D．Fe（Fe3O4） 【知识梳理4 金属与盐溶液的反应】 1. 铁丝浸入硫酸铜溶液中 化学方程式： Fe + CuSO4 == Cu + FeSO4 现象：铁钉表面有 物质出现，溶液由 变为 。 2. 铜丝浸入硝酸银溶液中 化学方程式：Cu + 2AgNO3 == Cu（NO3）2 + 2Ag 现象：铜丝表面有 物质出现，溶液由 变为 。 【题型4 金属与盐溶液的反应】 【例4】某学为验证 Zn、Fe、Cu三种金属活动性强弱的顺序，设计以下四个实验，其实验设计能验证出三种金属活动性强弱的顺序的是 A．实验一：将Zn、Cu两金属片分别放入稀盐酸中 B．实验二：将Fe、Cu两金属片分别放入稀盐酸中 C．实验三：将Zn、Fe两金属片分别放入CuCl2溶液中 D．实验四：将Zn、Cu两金属片分别放入FeCl2溶液中 【变式4-1】同学们学习了金属的化学性质后，在实验室设计并完成了如下实验，以探究金属的活动性。 （1）实验现象：I中 ，Ⅱ中铁丝表面附着一层红色固体，溶液由蓝色变为浅绿色：Ⅲ中铝丝表面附着一层黑色固体，溶液由浅绿色变为无色。 （2）实验原理：Ⅲ中发生反应的化学方程式为 。 （3）实验结论：三种金属的活动性由强到弱为 。 【问题与交流】 （4）同学们讨论后认为不需要进行实验 （填序号）也能得出实验结论。 【变式4-2】用下图所示实验研究金属的性质。 （1）①中所得溶液颜色为 。 （2）③中反应的化学方程式为 。 （3）由①②③ （填“能”或“不能”）得出铁、铜、银的金属活动性顺序。 （4）由③④可得出铁、铜、银的金属活动性顺序，完成④实验图示。 【变式4-4】很多门把手都是铜质镀铬的，为了了解铬与常见金属镁、铜在金属活动性顺序表中的相对位置关系，同学们进行如下探究活动： 【查阅资料】①铬（Cr）是银白色有光泽的金属，在空气中其表面能生成致密氧化膜。铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO4）溶液。②在相同条件下，金属与酸反应越剧烈，金属活动性越强。 【猜想与假设】 （1）猜想三种金属在金属活动性顺序表中的相对位置关系： 猜想一：Cr>Mg>Cu； 猜想二：Mg>Cr>Cu； 猜想三：Mg>Cu>Cr， 根据给定资料信息，猜想 一定不成立。 【实验过程】取大小相同的三种金属薄片，用砂纸打磨光亮。进行如下实验： 【实验现象及结论】 （2）①甲中可以观察到铬片表面产生气泡缓慢，溶液逐渐变为蓝色，发生反应的化学方程式为 ，可以得出铬能与稀硫酸发生反应且反应速率较缓慢。 ②乙中可以观察到 ，可以得出铜不与稀硫酸反应。 ③丙中可以观察到镁片表面有大量气泡产生，反应比较剧烈。 【实验结论】 （3）三种金属在金属活动性顺序表中的相对位置关系是 。 【反思与评价】 （4）①用砂纸打磨金属片的目的是 。 ②小明提出用硫酸铜溶液代替上述实验中的稀硫酸也能得出三种金属在金属活动性顺序表中的相对位置关系，小燕认为不可行，理由是 。 【知识梳理5 氢气的制取】 药品：金属 、 （或 ） 装置： 的发生装置、 排空气法（氢气的密度比空气小得多）或 （氢气难溶于水）的收集装置。 【题型5 氢气的制取】 【例5】下图是实验室中常见气体制备、干燥、收集和进行实验探究的部分仪器（组装实验装置时，可重复选择仪器），化学小组的同学利用其进行下列化学实验． （1）以过氧化氢溶液为原料（二氧化锰作催化剂），在实验室中制备并收集干燥的氧气．按照要求设计实验装置，连接仪器，检查装置的气密性，然后进行实验． ①所选仪器的连接顺序为 （按从左到右的顺序填写仪器序号字母）． ②用上述方法制取氧气所发生反应的化学方程式为 ． ③下列关于氧气制取和性质的叙述中，不正确的是 （填选项序号之一）． A．实验室制取氧气时应先加入药品，再检查装置的气密性 B．此反应前后二氧化锰的质量和化学性质都不发生改变 C．氧气是一种化学性质比较活泼的气体 （2）用锌和稀硫酸为原料制取干燥的氢气，并用其测定某不纯氧化铁样品（杂质为铁粉）中的质量分数，所选仪器按“”的顺序连接（均为浓硫酸洗气瓶），检查装置的气密性，然后进行实验．（假设发生的化学反应充分进行：） ①写出锌与稀硫酸反应的化学方程式： ．反应过程中，溶液质量会逐渐 （填“变大”“变小”“不变”之一）．在点燃氢气前，一定要先检验氢气的 ,以免发生危险． ②通过测量反应前后的质量，计算出该样品中的质量分数．在该装置中，洗气瓶都吸收水分，其作用的不同之处是 ． ③通过测量反应前后仪器A中玻璃管内药品的质量，测算出该样品中的质量分数．反应前将氧化铁样品装入仪器A中的玻璃管内，充分反应后冷却，测得此时仪器A中玻璃管内药品的质量为．通过计算，该氧化铁样品中的质量分数为 （精确至0.1%），该氧化铁样品中铁元素与氧元素的质量比为 （填最简整数比）． 【变式5-1】兴趣小组用如图所示装置测定铜锌合金样品中锌的质量分数。实验测得铜锌合金中锌的质量分数偏小，对产生此现象的原因解释不合理的是 A．加入稀硫酸的量不足，锌未反应完 B．该装置的气密性不好 C．没有考虑所加入稀硫酸的体积 D．移出D中的导管内留存有水 【变式5-2】如图所示为实验室中常见的气体制备和收集装置。请回答下列问题： （1）实验室用高锰酸钾制取氧气，应选用发生装置 （填字母序号），反应的化学方程式为 。若用装置D收集氧气，验满的方法是 。 （2）用如图装置制氢气时，关闭开关，多孔隔板处依次观察到的现象是 （用字母e、f、g对如图所示现象进行排序）。 （3）如果用装置E采用排空气法收集H2，则H2从导管口 进入（填“a”或“b”）。 （4）实验室制取二氧化碳，通常选用的收集装置是 （填字母序号）。 【变式5-3】某学习小组用如图所示装置测定锌铜合金中锌、铜的质量分数。 （1）实验前，先将锌铜合金用砂纸打磨片刻，其目的是 ； （2）实验操作步骤有：检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，再进行的操作还有：①记录C的液面位置；②将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥、称重；③待B中不再有气体产生恢复至室温，记录C的液面位置；④由A向B滴加足量试剂。 上述再进行的操作的顺序是 （填序号），记录C的液面位置时，除视线平视外，还应 ； （3）B中发生反应的化学方程式为： ； （4）若实验用铜锌合金的质量为a g，与酸充分反应后，测得氢气体积为VL，为求出合金中锌、铜的质量分数，还缺少的一个数据是___________。 A．反应前加入稀酸的体积 B．反应前加入稀酸的质量分数 C．实验前反应装置中空气的体积 D．实验条件下氢气的密度 （5）若实验用锌铜合金的质量为a g，与酸充分反应后，B中剩余固体的质量为b g，则锌的质量分数为 ； （6）实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得锌的质量分数将 （填“偏大”“偏小”或“不受影响”）。 【知识梳理6 置换反应】 由一种 与一种 反应，生成另一种 和另一种 的反应； 表达式： A+BC→B+AC 【题型6 置换反应】 【例6】2023年，中国空间站进入应用与发展阶段。空间站返回舱的船舱由颗粒状的铝和碳化硅（）复合而成。有关制取的反应为。下列说法正确的 A．X的化学式为 B．该反应属于置换反应 C．中元素的化合价是＋4 D．该反应前后固体质量保持不变 【变式6-1】下列属于置换反应的是 A． B． C． D． 【变式6-2】二氧化氯（）具有很强的杀菌能力，是公认的绿色消毒剂，广泛用于自来水的处理，其制备方法有：，下列说法正确的是 A．NaCl由钠原子和氯原子直接构成 B．能使蛋白质变性 C．该反应类型为置换反应 D．反应涉及的物质中氯元素有两种化合价 【变式6-3】用CH4和H2O进行催化重整制氢气，反应前后分子变化的微观示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．甲中参加反应的分子个数比为2：3 B．反应过程中原子个数不变 C．乙到丙反应属于置换反应 D．反应中分子种类没有改变 【知识梳理7 合金及其应用】 1．概念：在金属中加入其他元素可以改变金属的性能，形成 。 2．常见的合金： （1）铁合金：主要包括 和 。它们的区别是 不同，生铁含碳量为2%—4.3%，钢的含碳量为0.03%—2% ，钢与生铁相比具有更多的优良性能，易于加工，用途更为广泛。 （2）钛和钛合金是21世纪重要的金属材料，有很多优良的性能，如 ， ， ，易于加工，机械性能好等，尤其是钛和钛合金的抗腐蚀性能非常好，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等。 3．合金的性质主要是：合金的强度和硬度一般比组成它的纯金属更高，抗腐蚀性能等也比组成它的纯金属更好；但是大多数合金的硬度一般比各成分金属 ，多数合金的熔点比它的纯金属的 。 【题型7 合金及其应用】 【例7】2024年5月1日8时许，我国第一艘电磁弹射型航空母舰——福建舰从上海江南造船厂码头解缆启航，赴相关海域开展首次航行试验。 （1）①已知建造航空母舰的主要材料是高强度合金钢，高强度合金钢属于 （选填“非金属材料”、“合成材料”“金属材料”或“复合材料”之一）。 ②西汉后期出现了以生铁炼钢的新工艺—“炒钢”，即借助空气中的氧把生铁中的部分碳氧化掉，该过程用化学反应方程式表示为 。 ③世界卫生组织推广使用中国铁锅。铁锅炒菜利用了铁良好的 性能。 （2）建造航母用到了钛合金，构成金属钛的粒子是 （填“原子”、“分子”或“离子”）。 （3）舰载机发动机叶片使用钛合金的优点是 （填序号）。 a.密度小    b．熔点低    c．强度小 （4）航母外壳用涂料覆盖，是为了防止钢铁材料与 接触而锈蚀。 （5）建造航母时，常用氮气或稀有气体作焊接金属的保护气，因为它们的化学性质 。 【变式7-1】下列物质不属于合金的是 A．青铜 B．氧化铁 C．焊锡 D．不锈钢 【变式7-2】合金是一类重要的金属材料，下列有关叙述中正确的是 A．“金（即铜）柔锡柔，合两柔则刚”，说明合金的熔点比组成它的纯金属高 B．最早的合金是青铜 C．合金中至少有两种金属元素 D．合金一定是银白色的 【变式7-3】Ⅰ．我国自主研制“蛟龙号”潜水器创造了九天九潜的下潜新纪录；“C919”大飞机已投产并运营，两者都使用铝锂合金、钛合金等材料。 （1）铝锂合金、钛合金均属于 （填“金属”或“合成”）材料，铝箔也可用作空调热交换器翅片，是利用了铝的 性（填“导热”或“导电”）。 （2）制造飞机大量使用铝合金，主要原因是铝合金的密度小且抗腐蚀性能强，铝具有很好的抗腐蚀性的原因是 ，潜水器中氧气的产氧剂是氯酸钠（），氯酸钠中氯元素的化合价为 价。 （3）某金属混合物有Mg、Al、Fe、Cu四种金属中的两种组成，5.6g该金属混合物与足量的盐酸反应可得到0.2g氢气。则该金属混合物中一定含有 （填化学式）。 Ⅱ．同学们在学习“金属材料”一课后，收集了一些金属材料进行实验，①铁片和钢片；②纯铜片和黄铜片；③纯铝片和铝合金片。 （4）将上述三组中的两种金属互相刻画。 ①这样做的目的是探究 。 ②观察到现象是 ，从该现象得到的结论是 。 （5）经查阅资料，同学们还获得了以下信息： 金属材料 纯金属 合金 熔点（℃） 铅 镉 铋 锡 焊锡 武德合金 327 321 271 232 183 70 ①分析表中有关数据可以得出的结论是 。 ②写出武德合金的一个重要用途： 。 （6）通过以上综合探究，发现合金的很多性能与组成它们的纯金属要 （填“好”或“不好”），因此日常使用的金属材料大多数是 （填“纯金属”或“合金”）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第6章第2节 金属的性质和应用 【题型1 金属的物理性质】 【题型2 金属与酸的反应】 【题型3 金属和氧气的反应】 【题型4 金属与盐溶液的反应】 【题型5 氢气的制取】 【题型6 置换反应】 【题型7 合金及其应用】 【知识梳理1 金属的物理性质】 1．金属有金属光泽：金属一般都呈银白色，而少量金属呈现特殊的颜色；例如铜（Cu）是紫红色等； 粉末状的铁粉呈黑色。 2．常温下，铁、铝、铜等大多数金属都是固体，但体温计中的汞是液体． 3．金属有导电性和导热性：主要用途：用作输电线，炊具等。 4．金属有延展性：大多数的金属有延性（抽丝）及展性（压薄片）。 【题型1 金属的物理性质】 【例1】锂（Li）离子电池应用广泛，有利于电动汽车的不断发展，锂离子电池中含有铝箔，通常由铝锭打造而成，说明铝具有良好的 性。 【答案】延展 【详解】铝箔是由铝锭打造而成，说明铝具有良好的延展性。 【变式1-1】“手撕钢”的厚度仅为0.015mm，这体现了钢具有 A．密度小 B．导电性 C．导热性 D．延展性 【答案】D 【详解】“手撕钢”的厚度仅为0.015mm，这体现了钢具有良好的延展性，无法体现钢的密度小、导电性、导热性。 故选D。 【变式1-2】纽扣电池是生活中常用的电源，下图是银锌纽扣电池的构造示意图，回答下列问题。 纽扣电池的外壳可以加工得很薄，说明金属具有 性。 【答案】延展 【详解】纽扣电池的外壳可以加工得很薄，说明金属具有延展性。 【变式1-3】用有关金属的性质填空。 （1）油罐车的尾部经常有一条铁链拖到地上，这是利用了铁的 。 （2）用铜作火锅，利用了铜的延展性和 性。 （3）用金属钨做白炽灯的灯丝，这是利用了钨的 。 （4）铝能制成很薄的铝箔，这是利用了铝的 。 【答案】 （1）导电性 （2）导热 （3）熔点高 （4）延展性 【详解】 （1）铁具有良好的导电性，可以把运输过程中振荡、摩擦产生的静电导入大地，防止发生燃烧或爆炸，故油罐车的尾部经常有一条铁链拖到地上，这是利用了铁的导电性。 （2）用铜作火锅，铜块制成火锅的过程利用了铜的延展性，火锅的使用过程需要加热，利用了铜的导热性。 （3）白炽灯的灯丝要耐高温，不易熔化，所以要求灯丝的熔点要高，用金属钨做白炽灯的灯丝，这是利用了钨的熔点高。 （4）铝能制成很薄的铝箔，这是利用了铝的延展性。 【知识梳理2 金属与酸的反应】 有些金属能与稀盐酸、稀硫酸反应 该反应的条件：金属活动性顺序中氢之前的活泼金属 （1）H2SO4 + Mg == MgSO4 + H2↑ 2HCl + Mg == MgCl2+ H2↑ 现象：反应剧烈，有大量气泡产生。 （2） 3H2SO4 + 2Al == Al2（SO4）3 + 3H2↑ 6HCl + 2Al == 2AlCl3+ 3H2↑ 现象：反应剧烈，有大量气泡产生。 （3） H2SO4 +Zn == ZnSO4 + H2↑ 2HCl +Zn == ZnCl2 + H2↑ 现象：反应比较剧烈，有大量气泡产生。 （4） H2SO4 + Fe == FeSO4 + H2↑ 2HCl + Fe == FeCl2+ H2↑ 现象：反应比较缓慢，有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色。 【题型2 金属与酸的反应】 【例2】小圳同学在探究金属与酸的反应时做了如图1实验，分别将形状、体积相同的、R和M五种金属打磨后放入烧瓶中，再注入足量体积和浓度均相同的稀盐酸，利用压强传感器采集数据，得到图2所示的气压变化情况。下列有关说法错误的是 A．五种金属中Mg的金属活动性最强 B．Zn与稀盐酸反应产生速率比M快 C．Zn与稀盐酸反应后溶液质量减少 D．反应结束后消耗稀盐酸最多的金属是R 【答案】C 【详解】A、由图可知，镁反应用时压强变化到最高点用时最短即最短时间反应结束，则五种金属中Mg的金属活动性最强，故A说法正确，不符合题意； B、由图可知，锌的反应速率适中，压强变化比较平稳，M与酸反应的速率较慢，则锌与酸反应的速率比M快，故B说法正确，不符合题意； C、锌与盐酸反应，65g的锌反应生成2g的氢气，根据质量守恒定律，溶液质量增加，故C说法错误，符合题意； D、根据图像可知，反应后R的压强最大，说明生成的氢气量最多，则反应消耗的盐酸最多，故D说法正确，不符合题意； 故应选C。 【变式2-1】铜是生活中常见的金属。小亮同学在实验室完成镁的相关探究后，对铜产生浓厚的兴趣，请你与他一起完成下列探究实验。 【实验探究】如下图 【实验记录】 实验内容 实验现象 实验结论 实验一：在空气中加热铜丝 ①铜丝表面 在加热条件下，铜能与氧气反应生成氧化铜 实验二：在盛有铜的试管中加入白醋 无明显现象 ②铜 （选填“能”或“不能”）与白醋反应 【答案】 变黑 不能 【详解】 实验一：在空气中加热铜丝，会生成黑色的氧化铜，可观察到铜丝表面变黑； 实验二：在盛有铜的试管中加入白醋，无明显现象，说明铜不能与白醋反应。 【变式2-2】成华区某研究性学习小组探究影响化学反应快慢的因素 （1）探究一：同温下，取相同大小的Fe、Zn、Cu、Mg四种金属单质在相同条件下与相同浓度的盐酸反应，观察实验。 实验结论与解释：金属与酸反应的速率主要与 有关。 （2）探究二：查阅资料，分析各实验装置优缺点后，学习小组选择如图装置用于实验室制备H2。 ①写出相应的化学反应方程式： 。 ②该装置的优点是： 。 （3）探究三：按上图装置进行实验： 取相同质量的锌与足量的碗酸反应，收集相同条件下等量的H2所需时间如下表所示。 实验编号 温度/℃ 锌的规格 硫酸的浓度 所需时间秒 Ⅰ 25 锌粒 20% 50 Ⅱ 25 锌粒 30% 20 Ⅲ 25 锌块 20% 120 Ⅳ 40 锌粒 20% 5 ①实验Ⅰ-Ⅳ是为了探究温度、硫酸的浓度以及 对反应快慢的影响。 ②实验Ⅰ-Ⅳ采用了 方法探究影响化学反应快慢的因素 （4）探究四： ①数据分析后，小组选择实验编号Ⅱ的条件进行实验的原因： 。 实验中采集到H2的体积（常温常压）与时间的部分数据如下 实验编号 Ⅱ 实验时间/秒 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 H2的体积/30mL 0.3 1 2 3.5 5.5 8 11 13 14 14.2 ②根据表中数据在坐标中画出H2的体积与实验时间的变化关系图像； ③根据变化关系图分析图像变化的原因： 。 【答案】 （1）金属的活动性 （2） 可以控制反应的发生和停止 （3） 锌的规格（或锌的形状等） 控制变量 （4）实验Ⅱ反应速率适中，便于收集气体 锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，该反应是放热反应，随着反应的进行，温度升高，反应速率较快，由于反应消耗硫酸，反应一段时间后，硫酸浓度变小，故反应速率减慢，完全反应，氢气的体积不再变化 【详解】 （1）同温下，取相同大小的Fe、Zn、Cu、Mg四种金属单质在相同条件下与相同浓度的盐酸反应，金属活动性：Mg＞Zn＞Fe＞Cu，故镁与稀盐酸反应速率最快，其次是锌，铁与稀盐酸反应速率较慢，铜和稀盐酸不反应，说明金属与酸反应的速率主要与金属的活动性有关，相同条件下，金属活动性越强，反应速率越快； （2）①发生反应为锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，该反应的化学方程式； ②该装置中，可将固体置于多孔隔板上，关闭活塞，通过长颈漏斗添加液体，固液接触，生成气体，装置内压强增大，将液体压入长颈漏斗中，固液分离，反应停止，打开活塞，气体导出，固液接触，反应开始，故优点是：可以控制反应的发生和停止； （3）①由表可知，实验Ⅰ-Ⅳ是为了探究温度、硫酸的浓度以及锌的规格对反应快慢的影响； ②实验Ⅰ-Ⅳ采用了控制变量方法探究影响化学反应快慢的因素，如实验Ⅰ、Ⅱ中硫酸的浓度不同，其它因素相同，是探究硫酸的浓度对化学反应快慢的影响； （4）①实验编号Ⅱ反应速率适中，便于收集气体，实验Ⅳ反应速率太快，不利于收集气体，实验Ⅰ、Ⅲ反应速率较慢，耗时较长，故①小组选择实验编号Ⅱ的条件进行实验； ②根据表中数据，以实验时间为横坐标，以氢气的体积为纵坐标，作图为：； ③锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，该反应是放热反应，随着反应的进行，温度升高，反应速率较快，由于反应消耗硫酸，反应一段时间后，硫酸浓度变小，故反应速率减慢，完全反应，氢气的体积不再变化。 【变式2-3】同学们学习金属的化学性质后，对某品牌螺帽（如图）的金属成分展开如下的探究（其它杂质不参与下述各步反应）。 【做出猜想】 猜想1：螺帽的主要成分是铁。 猜想2：螺帽的主要成分是铁。其表面镀有锌。 猜想3：螺帽的主要成分是铁，其表面镀有镁。 【实验一】甲组先探究铁、镁、锌三种金属的活动性顺序，并设计如下实验。 实验编号 稀硫酸的体积和浓度 金属（均取2g） 收集50mL氢气所需时间/s ① 10mL10%稀硫酸 铁片 ② 10mL10%稀硫酸 镁片 ③ 10mL_____稀硫酸 锌片 （1）实验前需将金属片进行打磨，其目的是 。 （2）实验③中加入稀硫酸的浓度应为 。 （3）写出铁与稀硫酸反应的化学方程式： 。 【观察并记录时间】 【得出结论】 （4）初步判断铁、镁、锌的金属活动性由强到弱的顺序是 。 【实验二】乙组用以下方案探究螺帽的金属成分。 （5）步骤1：取一个螺帽适当打磨，称量其质量为22.4g。 步骤2： 实验操作 预测现象 预测结论 将螺帽放入硫酸锌溶液中，10分钟后取出螺帽洗涤，在氮气流中烘干，称得质量为 若m 22.4g（选填“>”或“=”或“<”） 猜想1或2成立 若 22.4g（选填“>”或“=”或“<”） 猜想3成立 实验结论：由步骤2的实际实验现象得到猜想3不成立。 步骤3：将步骤2中烘干后的螺帽加入 （写化学式）溶液中，若观察到螺帽表面析出黑色固体，说明猜想2成立。 实验反思：步骤2中，烘干螺帽需要在氮气流中进行的原因是 。 【答案】 （1）除去金属表面的氧化物 （2）10% （3） （4）镁＞锌＞铁 （5） = ＞ FeSO4（合理即可） 防止镁、锌、铁在加热时被空气中的氧气氧化 【详解】 （1）实验前需将金属片进行打磨，其目的是：除去金属表面的氧化物，防止影响实验； （2）实验目的是探究铁、镁、锌三种金属的活动性顺序，根据控制变量法，金属的种类不同，其它因素相同，故加入稀硫酸的浓度应该相同，故实验③中加入稀硫酸的浓度应为：10%； （3）铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，该反应的化学方程式为：； （4）收集50mL氢气所需时间：t1>t3>t2，说明镁与稀硫酸反应速率最快，其次是锌，铁与稀硫酸反应速率最慢，则初步判断铁、镁、锌的金属活动性由强到弱的顺序是：镁＞锌＞铁； （5）步骤2：结论为：猜想1或2成立，则螺帽中含铁或铁、锌，将螺帽放入硫酸锌溶液中，10分钟后取出螺帽洗涤，在氮气流中烘干，称得质量为m，铁、锌均与硫酸锌不反应，故m=22.4g； 结论为：猜想3成立，则螺帽的主要成分是铁，其表面镀有镁，将螺帽放入硫酸锌溶液中，镁和硫酸锌反应生成硫酸镁和锌，即，24份质量的镁置换出65份质量的锌，固体质量增加，则10分钟后取出螺帽洗涤，在氮气流中烘干，称得质量为 m，m＞22.4g； 步骤3：由上述结论可知，猜想3不成立，则只需验证螺帽中是否含锌即可，锌能与硫酸亚铁反应生成硫酸锌和铁，故将步骤2中烘干后的螺帽加入FeSO4溶液中，若观察到螺帽表面析出黑色固体，说明猜想2成立； 实验反思：镁、锌、铁均能与空气中的氧气在加热的条件下反应，故步骤2中，烘干螺帽需要在氮气流中进行的原因是：防止镁、锌、铁在加热时被空气中的氧气氧化。 【知识梳理3 金属和氧气的反应】 1. 铁与氧气的反应：常温下，干燥的空气中铁很难与氧气反应。在潮湿的空气中，铁与氧气发生缓慢氧化而生成铁锈（主要成分：Fe2O3；铁锈呈红色，结构疏松，易吸水，加快铁器的腐蚀）；在纯度较高的氧气中，铁丝能够被点燃，剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放出大量的热； 2. 镁与氧气的反应：常温下所看到的镁条呈黑色，用砂纸打磨后呈银白色。 3. 铝与氧气的反应：铝在空气容易形成致密的氧化物，故其抗腐蚀性能很好：4Al+3O2====2Al2O3． 4. 铜与氧气的反应：在加热的情况下，铜能与氧气反应，生成黑色的物质（氧化铜）。即使在纯氧中，铜也不能被点燃。 5. 金即使在高温时也不与氧气反应。 【题型3 金属和氧气的反应】 【例3】十二生肖铜铸龙首，铸造于清朝乾隆年间。其头部以精炼的红铜为材料，至今依然清晰逼真。体现了红铜良好的 A．导电性 B．耐蚀性 C．延展性 D．导热性 【答案】B 【详解】头部以精炼的红铜为材料，至今依然清晰逼真，说明红铜具有良好的抗腐蚀性； 故选B。 【变式3-1】下列化学方程式书写错误的是 A．4Fe+3O2 2Fe2O3 B．2Mg+O2 2MgO C．4Al+3O2 2Al2O3 D．2H2+O2 2H2O 【答案】A 【详解】A、铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，正确的化学方程式应为，故A错误； B、镁燃烧生成氯化镁，化学方程式书写完全正确，故B正确； C、铝燃烧生成氯化铝，化学方程式书写完全正确，故C正确； D、氢气和氧气反应生成水，化学方程式书写完全正确，故D正确。 故选：A。 【变式3-2】实验小组选用如图所示的实验进行跨学科实验探究。实验前已将杠杆调节平衡，加热铜丝团一段时间后移走酒精灯，铜丝变为黑色（CuO），观察到铜丝团下降。 （1）书写该实验的化学方程式。 （2）解释铜丝团下降的原因。 【答案】 （1） （2）Cu与氧气反应，在表面生成质量更大的CuO 【详解】 （1）铜与氧气在加热条件下生成氧化铜，该反应的化学方程式为； （2），铜丝与氧气反应生成了氧化铜，使铜丝团质量变大，故铜丝团端下降。 【变式3-3】镁与某金属的混合物共mg，在一定条件下与氧气充分反应，生成的氧化物共2mg。则该金属（括号内为生成的氧化物）可能是 A．Be（BeO） B．Cu（CuO） C．Al（Al2O3） D．Fe（Fe3O4） 【答案】A 【分析】镁与某金属的混合物共mg，在一定条件下与氧气充分反应，镁和氧气生成氧化镁，生成的氧化物共2mg，假设mg金属全部是镁，则有，生成氧化镁的质量为，生成的氧化物共2mg，说明另一种金属与氧气反应生成氧化物的质量应该＞2mg。 【详解】A、假设mg金属全是Be，则有，生成BeO的质量为，符合题意； B、假设mg金属全是Cu，则有，生成CuO的质量为＜2mg，不符合题意； C、假设mg金属全是Al，则有，生成Al2O3的质量为＜2mg，不符合题意； D、假设mg金属全是Fe，则有，生成Fe3O4的质量为＜2mg，不符合题意； 故选：A。 【知识梳理4 金属与盐溶液的反应】 1. 铁丝浸入硫酸铜溶液中 化学方程式： Fe + CuSO4 == Cu + FeSO4 现象：铁钉表面有红色物质出现，溶液由蓝色变为浅绿色。 2. 铜丝浸入硝酸银溶液中 化学方程式：Cu + 2AgNO3 == Cu（NO3）2 + 2Ag 现象：铜丝表面有银白色物质出现，溶液由无色变为蓝色 【题型4 金属与盐溶液的反应】 【例4】某学为验证 Zn、Fe、Cu三种金属活动性强弱的顺序，设计以下四个实验，其实验设计能验证出三种金属活动性强弱的顺序的是 A．实验一：将Zn、Cu两金属片分别放入稀盐酸中 B．实验二：将Fe、Cu两金属片分别放入稀盐酸中 C．实验三：将Zn、Fe两金属片分别放入CuCl2溶液中 D．实验四：将Zn、Cu两金属片分别放入FeCl2溶液中 【答案】D 【详解】A、该方案根据锌能与盐酸反应生成氯化锌与氢气，铜不能反应，只能说明金属Zn的活动性比Cu强，不能确定Fe与金属Zn、Cu的活动性强弱，不符合题意； B、该方案根据铁能与盐酸反应生成氯化亚铁与氢气，铜不能反应，只能说明Fe的活动性比Cu强，不能确定Zn与金属Fe、Cu的活动性强弱，不符合题意； C、锌与氯化铜反应生成氯化锌与铜，铁与氯化铜反应生成铜与氯化亚铁，该方案根据Zn、Fe两金属能置换CuCl2溶液中铜，只能说明Zn、Fe两金属活动性比Cu强，但不能判断Zn、Fe两金属活动性强弱关系，不能确定Zn、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，不符合题意； D、锌与氯化亚铁反应生成铁与氯化锌，该方案中Zn能置换氯化亚铁中的铁，说明Zn活动性比Fe强；Cu不能置换氯化亚铁中的铁，说明Cu活动性不如比Fe强；则活动性顺序为Zn＞Fe＞Cu，符合题意； 故选D。 【变式4-1】同学们学习了金属的化学性质后，在实验室设计并完成了如下实验，以探究金属的活动性。 （1）实验现象：I中 ，Ⅱ中铁丝表面附着一层红色固体，溶液由蓝色变为浅绿色：Ⅲ中铝丝表面附着一层黑色固体，溶液由浅绿色变为无色。 （2）实验原理：Ⅲ中发生反应的化学方程式为 。 （3）实验结论：三种金属的活动性由强到弱为 。 【问题与交流】 （4）同学们讨论后认为不需要进行实验 （填序号）也能得出实验结论。 【答案】 （1）铝丝表面附着一层红色固体，溶液由蓝色变为无色 （2） （3）Al＞Fe＞Cu （4）I 【详解】 （1）铝与硫酸铜反应生成铜和硫酸铝，铜为红色固体，硫酸铜溶液为蓝色，硫酸铝溶液为无色，故I中现象为铝丝表面附着一层红色固体，溶液由蓝色变为无色； （2）Ⅲ中发生反应为铝与硫酸亚铁反应生成硫酸铝和铁，方程式为：； （3）实验I中铝能将铜置换出来，说明金属活动性Al＞Cu，实验Ⅱ中铁能将铜置换出来，说明金属活动性Fe＞Cu，实验Ⅲ中铝能将铁置换出来，说明金属活动性Al＞Fe，故可以得出金属的活动性由强到弱为Al＞Fe＞Cu； （4）实验Ⅱ中铁能将铜置换出来，说明金属活动性Fe＞Cu，实验Ⅲ中铝能将铁置换出来，说明金属活动性Al＞Fe，即可得出金属的活动性由强到弱为Al＞Fe＞Cu，所以不需进行实验I也能得出实验结论。 【变式4-2】用下图所示实验研究金属的性质。 （1）①中所得溶液颜色为 。 （2）③中反应的化学方程式为 。 （3）由①②③ （填“能”或“不能”）得出铁、铜、银的金属活动性顺序。 （4）由③④可得出铁、铜、银的金属活动性顺序，完成④实验图示。 【答案】 （1）浅绿色 （2） （3）能 （4）/ 【详解】 （1）①中铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，硫酸亚铁溶液是浅绿色溶液，所得溶液颜色为浅绿色； （2）③中是铜和硝酸银反应生成银和硝酸铜，反应的化学方程式为Cu+2AgNO3=Cu（NO3）2+2Ag； （3）由①（铁能和稀硫酸反应，说明铁在金属活动性顺序中排在氢前面）②（铜不能和稀硫酸反应，说明铜在金属活动性顺序中排在氢后面）③（铜能和硝酸银反应，说明铜比银活泼）能得出铁、铜、银的金属活动性顺序； （4）③中是铜和硝酸银反应生成银和硝酸铜，可知铜比银活泼，实验④需要得出铁比铜活泼，可以用铁能和硫酸铜溶液或铜和硫酸亚铁溶液进行验证，如图：或。 【变式4-4】很多门把手都是铜质镀铬的，为了了解铬与常见金属镁、铜在金属活动性顺序表中的相对位置关系，同学们进行如下探究活动： 【查阅资料】①铬（Cr）是银白色有光泽的金属，在空气中其表面能生成致密氧化膜。铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO4）溶液。②在相同条件下，金属与酸反应越剧烈，金属活动性越强。 【猜想与假设】 （1）猜想三种金属在金属活动性顺序表中的相对位置关系： 猜想一：Cr>Mg>Cu； 猜想二：Mg>Cr>Cu； 猜想三：Mg>Cu>Cr， 根据给定资料信息，猜想 一定不成立。 【实验过程】取大小相同的三种金属薄片，用砂纸打磨光亮。进行如下实验： 【实验现象及结论】 （2）①甲中可以观察到铬片表面产生气泡缓慢，溶液逐渐变为蓝色，发生反应的化学方程式为 ，可以得出铬能与稀硫酸发生反应且反应速率较缓慢。 ②乙中可以观察到 ，可以得出铜不与稀硫酸反应。 ③丙中可以观察到镁片表面有大量气泡产生，反应比较剧烈。 【实验结论】 （3）三种金属在金属活动性顺序表中的相对位置关系是 。 【反思与评价】 （4）①用砂纸打磨金属片的目的是 。 ②小明提出用硫酸铜溶液代替上述实验中的稀硫酸也能得出三种金属在金属活动性顺序表中的相对位置关系，小燕认为不可行，理由是 。 【答案】 （1）三 （2） 无明显现象 （3）Mg＞Cr＞Cu （4） 除去表面的金属氧化物 Mg和Cr都可以与硫酸铜溶液反应，不能够比较二者的金属活性 【详解】 （1）铬能与稀硫酸反应生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO4）溶液和氢气，而铜与稀硫酸不反应，所以铬比铜活泼，故猜想三不成立； （2）①甲中发生的反应为铬与硫酸反应生成硫酸亚铬（CrSO4）和氢气，方程式为：； ②由于铜的金属活动性排在氢后，不与稀硫酸反应，所以乙中可以观察到无明显现象； （3）根据甲中铬片表面产生气泡缓慢，丙中镁片表面有大量气泡产生，反应比较剧烈，说明镁和铬的金属活动性都排在氢气，且镁＞铬，根据乙中没有明显实验现象，说明铜的金属活动性排在氢后，故三种金属在金属活动性顺序表中的相对位置关系是：Mg＞Cr＞Cu； （4）①用砂纸打磨金属片的目的是除去金属表面的氧化物，以免影响实验现象； ②Mg和Cr都可以与硫酸铜溶液反应，置换出硫酸铜溶液中的铜，不能够比较二者的金属活性，所以不能用硫酸铜溶液代替上述实验中的稀硫酸。 【知识梳理5 氢气的制取】 药品：金属锌、稀盐酸（或稀硫酸） 装置：固液不加热型的发生装置、向下排空气法（氢气的密度比空气小得多）或排水法（氢气难溶于水）的收集装置。 【题型5 氢气的制取】 【例5】下图是实验室中常见气体制备、干燥、收集和进行实验探究的部分仪器（组装实验装置时，可重复选择仪器），化学小组的同学利用其进行下列化学实验． （1）以过氧化氢溶液为原料（二氧化锰作催化剂），在实验室中制备并收集干燥的氧气．按照要求设计实验装置，连接仪器，检查装置的气密性，然后进行实验． ①所选仪器的连接顺序为 （按从左到右的顺序填写仪器序号字母）． ②用上述方法制取氧气所发生反应的化学方程式为 ． ③下列关于氧气制取和性质的叙述中，不正确的是 （填选项序号之一）． A．实验室制取氧气时应先加入药品，再检查装置的气密性 B．此反应前后二氧化锰的质量和化学性质都不发生改变 C．氧气是一种化学性质比较活泼的气体 （2）用锌和稀硫酸为原料制取干燥的氢气，并用其测定某不纯氧化铁样品（杂质为铁粉）中的质量分数，所选仪器按“”的顺序连接（均为浓硫酸洗气瓶），检查装置的气密性，然后进行实验．（假设发生的化学反应充分进行：） ①写出锌与稀硫酸反应的化学方程式： ．反应过程中，溶液质量会逐渐 （填“变大”“变小”“不变”之一）．在点燃氢气前，一定要先检验氢气的 ,以免发生危险． ②通过测量反应前后的质量，计算出该样品中的质量分数．在该装置中，洗气瓶都吸收水分，其作用的不同之处是 ． ③通过测量反应前后仪器A中玻璃管内药品的质量，测算出该样品中的质量分数．反应前将氧化铁样品装入仪器A中的玻璃管内，充分反应后冷却，测得此时仪器A中玻璃管内药品的质量为．通过计算，该氧化铁样品中的质量分数为 （精确至0.1%），该氧化铁样品中铁元素与氧元素的质量比为 （填最简整数比）． 【答案】 （1） BCE A （2） 变大 纯度 是干燥氢气，是测量生成的水的质量 66.7% 【详解】 （1）①实验室用过氧化氢和二氧化锰制取氧气，由于反应物的状态为固体和液体，反应条件不需要加热，发生装置应选B，欲得到干燥的氧气，应选择C作为装置，氧气密度比空气大，收集装置应选E，故所选仪器的连接顺序为BCE。 ②过氧化氢在二氧化锰的催化条件下分解生成水和氧气，该反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑。 ③A、实验室制取氧气时应先检查装置的气密性，再加入药品，故A选项说法不正确，符合题意； B、实验室用过氧化氢和二氧化锰制取氧气的反应中，二氧化锰作催化剂，催化剂能够改变化学反应的速率，其质量和化学性质保持不变，因此此反应前后二氧化锰的质量和化学性质都不发生改变，故B选项说法正确，不符合题意； C、氧气能跟很多物质，如碳、硫、红磷、铁、铜等物质发生反应，因此氧气的化学性质比较活泼，故C选项说法正确，不符合题意。 故选A。 （2）①锌和硫酸反应生成硫酸锌和氢气，该反应的化学方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。反应前溶液中的溶质为H2SO4，反应后溶液中的溶质为ZnSO4，根据化学方程式可知，反应后生成的ZnSO4的质量大于反应前H2SO4的质量，故反应过程中，溶液质量会逐渐变大。氢气具有可燃性，当氢气和空气或氧气混合达到一定的浓度时点燃会发生爆炸的危险，故在点燃氢气前，一定要先检验氢气的纯度，以免发生危险。 ②通过测量反应前后C2的质量，计算出该样品中Fe2O3的质量分数．在该装置中，洗气瓶C1、C2都吸收水分，其作用的不同之处是C1是干燥氢气，防止氢气中的水分干扰实验结果，而C2是测量氢气和氧化铁反应生成水的质量，从而计算出样品中Fe2O3的质量分数。 ③氧化铁和氢气在高温条件下反应生成铁和水，则反应前后A中玻璃管内减少的质量为氧化铁中氧元素的质量，氧化铁中氧元素和氧化铁的质量比为16×3：（56×2+16×3）=40：160=1：4，设氧化铁的质量为x，则，解得x=8g，则样品中氧化铁的质量分数=×100%≈66.7%。该样品中含有氧化铁和铁粉，则A中反应后玻璃管内剩余物质的质量即为该样品中铁元素的质量，故该氧化铁样品中铁元素与氧元素的质量比为9.6g：（12g-9.6g）=9.6g：2.4g=4：1。 【变式5-1】兴趣小组用如图所示装置测定铜锌合金样品中锌的质量分数。实验测得铜锌合金中锌的质量分数偏小，对产生此现象的原因解释不合理的是 A．加入稀硫酸的量不足，锌未反应完 B．该装置的气密性不好 C．没有考虑所加入稀硫酸的体积 D．移出D中的导管内留存有水 【答案】C 【详解】A、所加稀硫酸的量不足，锌没有完全反应，得到气体的体积偏小，计算结果偏小，选项说法正确； B、装置气密性不好，导致气体逸出，收集到气体体积偏小，计算结果偏小，选项说法正确； C、加入稀硫酸占据了B试管中的一部分体积，使排出水的体积偏大，故没有考虑所加入稀硫酸的体积，会使计算结果偏大，选项说法错误； D、移出D中的导管内留存有水 ，说明排出的水分没有被全部收集，收集到气体体积偏小，使最终计算结果偏小，选项说法正确。 故选C。 【变式5-2】如图所示为实验室中常见的气体制备和收集装置。请回答下列问题： （1）实验室用高锰酸钾制取氧气，应选用发生装置 （填字母序号），反应的化学方程式为 。若用装置D收集氧气，验满的方法是 。 （2）用如图装置制氢气时，关闭开关，多孔隔板处依次观察到的现象是 （用字母e、f、g对如图所示现象进行排序）。 （3）如果用装置E采用排空气法收集H2，则H2从导管口 进入（填“a”或“b”）。 （4）实验室制取二氧化碳，通常选用的收集装置是 （填字母序号）。 【答案】 （1） A 将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃证明氧气已集满 （2）g、f、e （3）b （4）D/E 【详解】 （1）实验室用高锰酸钾制取氧气：高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。 反应物为固体，反应条件需要加热，发生装置为固固加热型，则应选择的发生装置为A， 反应的化学方程式为； 氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，若用装置D收集氧气，验满的方法是将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃证明氧气已集满； （2）用如图装置制氢气时，关闭开关，生成氢气无法排出，试管内气压增大，液面逐渐下降，最终下降至多孔隔板之下，反应停止，则多孔隔板处依次观察到的现象是g、f、e； （3）如果用装置E采用排空气法收集H2，H2密度比空气小，则H2从导管口b进； （4）实验室制取二氧化碳，二氧化碳密度比空气大，能溶于水且与水发生反应，用向上排空气法收集，则通常选用的收集装置是D或E（从导管A进入）。 【变式5-3】某学习小组用如图所示装置测定锌铜合金中锌、铜的质量分数。 （1）实验前，先将锌铜合金用砂纸打磨片刻，其目的是 ； （2）实验操作步骤有：检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，再进行的操作还有：①记录C的液面位置；②将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥、称重；③待B中不再有气体产生恢复至室温，记录C的液面位置；④由A向B滴加足量试剂。 上述再进行的操作的顺序是 （填序号），记录C的液面位置时，除视线平视外，还应 ； （3）B中发生反应的化学方程式为： ； （4）若实验用铜锌合金的质量为a g，与酸充分反应后，测得氢气体积为VL，为求出合金中锌、铜的质量分数，还缺少的一个数据是___________。 A．反应前加入稀酸的体积 B．反应前加入稀酸的质量分数 C．实验前反应装置中空气的体积 D．实验条件下氢气的密度 （5）若实验用锌铜合金的质量为a g，与酸充分反应后，B中剩余固体的质量为b g，则锌的质量分数为 ； （6）实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得锌的质量分数将 （填“偏大”“偏小”或“不受影响”）。 【答案】 （1）除去合金表面的氧化膜 （2） ①④③② 使D和C的液面相平 （3）或 （4）D （5） （6）偏小 【详解】 （1）实验前，先将锌铜合金用砂纸打磨片刻，其目的是：除去合金表面的氧化膜； （2）要根据排开液体的体积来测定生成氢气的体积，首先需记录 C 的液面，由A向B滴加足量试剂，使反应进行，待B中不再有气体产生恢复至室温，说明完全反应，记录C的液面位置；最后可以对剩余固体进行处理，即将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥、称重；所以本题答案为：①④③②； 记录 C 的液面位置时，除视线平视外，还应使 D 和 C 的液面相平，保持两边液面的压强相同； （3）B中发生反应为锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，该反应的化学方程式为：，或锌与稀盐酸反应生成氯化锌和氢气，该反应的化学方程式为：； （4）A、如果已知反应前加入稀酸的体积，酸的密度和溶质质量分数未知，且酸足量，无法计算出锌的质量，不能得出合金中锌、铜的质量分数，不符合题意； B、如果已知反应前加入稀酸的质量分数，但是酸的质量未知，且酸足量，无法计算出锌的质量，不能得出合金中锌、铜的质量分数，不符合题意； C、如果已知实验前反应装置中空气的体积，无法计算出锌的质量，不能得出合金中锌、铜的质量分数，不符合题意； D、已知生成氢气的体积，如果知道实验条件下氢气的密度，可计算出生成氢气的质量，从而计算得出合金中锌的质量，从而计算出合金中锌的质量分数，继而求出合金中铜的质量分数，符合题意。 故选D； （5）锌能与稀酸反应，铜与稀酸不反应，故与酸充分反应后，B中剩余固体为铜，则铜的质量为b g，则锌的质量分数为：； （6）实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则会导致得到铜的质量偏大，则计算出的锌的质量偏小，则测得锌的质量分数将偏小。 【知识梳理6 置换反应】 由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应； 表达式： A+BC→B+AC 【题型6 置换反应】 【例6】2023年，中国空间站进入应用与发展阶段。空间站返回舱的船舱由颗粒状的铝和碳化硅（）复合而成。有关制取的反应为。下列说法正确的 A．X的化学式为 B．该反应属于置换反应 C．中元素的化合价是＋4 D．该反应前后固体质量保持不变 【答案】C 【详解】A、根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类和数目不变，反应物中含Si、O、C的个数分别是1、2、3，生成物中含Si、O、C的个数分别是1、0、1，故生成物中还应含2个O、2个C，故X的化学式为：CO，不符合题意； B、置换反应是一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，该反应的生成物均是化合物，不属于置换反应，不符合题意； C、二氧化硅中氧元素显-2价，根据化合物中，正、负化合价的代数和为零，可得硅元素显+4价，符合题意； D、根据质量守恒定律，化学反应前后，物质的总质量不变，该反应有气体生成，故该反应前后固体质量减小，不符合题意。 故选C。 【变式6-1】下列属于置换反应的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】置换反应由一种单质与一种化合物反应生成一种新的单质与一种新的化合物。 【详解】A、该反应由一种物质反应生成两种物质，属于分解反应，不属于置换反应，A选项错误； B、该反应由一种单质与一种化合物反应生成一种新的单质与一种新的化合物，属于置换反应，B选项正确； C、该反应由两种物质反应生成一种物质，属于化合反应，不属于置换反应，C选项错误； D、该反应由一种单质与一种化合物反应生成两种化合物，不属于置换反应，D选项错误。 故选：B。 【变式6-2】二氧化氯（）具有很强的杀菌能力，是公认的绿色消毒剂，广泛用于自来水的处理，其制备方法有：，下列说法正确的是 A．NaCl由钠原子和氯原子直接构成 B．能使蛋白质变性 C．该反应类型为置换反应 D．反应涉及的物质中氯元素有两种化合价 【答案】B 【详解】A、NaCl由钠离子和氯离子构成的，选项错误； B、ClO2能使蛋白质变性，故具有很强的杀菌能力，选项正确； C、置换反应是由一种单质与一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应，该反应的两种生成物都是化合物，故不属于置换反应，选项错误； D、NaClO2中钠元素显+1价，氧元素显-2价，根据化合物化合价代数和为0，可知氯元素显+3价；Cl2属于单质，其中氯元素显0价； NaCl中钠元素显+1价，氯元素显-1价；ClO2中氧元素显-2价，根据化合物化合价代数和为0，氯元素显+4价，所以反应涉及的物质中氯元素有四种化合价，选项错误； 故选B。 【变式6-3】用CH4和H2O进行催化重整制氢气，反应前后分子变化的微观示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．甲中参加反应的分子个数比为2：3 B．反应过程中原子个数不变 C．乙到丙反应属于置换反应 D．反应中分子种类没有改变 【答案】B 【详解】A.由甲、乙两图可知，水分子在反应后有剩余，甲中参加反应的分子个数比为1：1，故A错误； B.化学反应前后，原子种类和个数不变，故B正确； C.乙到丙为一氧化碳和水反应生成二氧化碳和氢气，反应物均为化合物，不属于置换反应，故C错误； D.由微粒变化可知，上述过程中有一氧化碳分子、氢分子、二氧化碳分子生成，分子种类发生改变，故D错误。 故选：B。 【知识梳理7 合金及其应用】 1．概念：在金属中加入其他元素可以改变金属的性能，形成合金。 2．常见的合金： （1）铁合金：主要包括生铁和钢。它们的区别是含碳量不同，生铁含碳量为2%—4.3%，钢的含碳量为0.03%—2% ，钢与生铁相比具有更多的优良性能，易于加工，用途更为广泛。 （2）钛和钛合金是21世纪重要的金属材料，有很多优良的性能，如熔点高，密度小，可塑性好，易于加工，机械性能好等，尤其是钛和钛合金的抗腐蚀性能非常好，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等。 3．合金的性质主要是：合金的强度和硬度一般比组成它的纯金属更高，抗腐蚀性能等也比组成它的纯金属更好；但是大多数合金的硬度一般比各成分金属大，多数合金的熔点比它的纯金属的熔点低。 【题型7 合金及其应用】 【例7】2024年5月1日8时许，我国第一艘电磁弹射型航空母舰——福建舰从上海江南造船厂码头解缆启航，赴相关海域开展首次航行试验。 （1）①已知建造航空母舰的主要材料是高强度合金钢，高强度合金钢属于 （选填“非金属材料”、“合成材料”“金属材料”或“复合材料”之一）。 ②西汉后期出现了以生铁炼钢的新工艺—“炒钢”，即借助空气中的氧把生铁中的部分碳氧化掉，该过程用化学反应方程式表示为 。 ③世界卫生组织推广使用中国铁锅。铁锅炒菜利用了铁良好的 性能。 （2）建造航母用到了钛合金，构成金属钛的粒子是 （填“原子”、“分子”或“离子”）。 （3）舰载机发动机叶片使用钛合金的优点是 （填序号）。 a.密度小    b．熔点低    c．强度小 （4）航母外壳用涂料覆盖，是为了防止钢铁材料与 接触而锈蚀。 （5）建造航母时，常用氮气或稀有气体作焊接金属的保护气，因为它们的化学性质 。 【答案】 （1） 金属材料 导热 （2） 原子 （3） a （4） 氧气、水 （5） 稳定 【详解】 （1）①金属材料包括合金和纯金属，高强度合金钢属于金属材料。 ②借助空气中的氧把生铁中的部分碳氧化掉，即氧气和碳在点燃条件下反应生成二氧化碳气体，该反应化学方程式：。 ③金属具有良好导热性，铁锅炒菜利用了铁良好的导热性能。 （2）钛属于金属，构成金属钛的粒子是原子。 （3）舰载机发动机叶片使用钛合金的优点是密度小、熔点高、强度大； 故选：a。 （4）铁与氧气和水接触时会发生锈蚀，航母外壳用涂料覆盖，是为了防止钢铁材料与水、氧气接触而锈蚀。 （5）建造航母时，常用氮气或稀有气体作焊接金属保护气，因为它们的化学性质稳定。 【变式7-1】下列物质不属于合金的是 A．青铜 B．氧化铁 C．焊锡 D．不锈钢 【答案】B 【详解】A、青铜是铜和锡的合金，故错误； B、氧化铁是纯净物，不是合金，故正确； C、焊锡是锡铅合金，故错误； D、不锈钢是在普通钢中加入金属铬等金属而形成的耐腐蚀合金，是钢的一种，是铁的合金，故错误。 故选B。 【变式7-2】合金是一类重要的金属材料，下列有关叙述中正确的是 A．“金（即铜）柔锡柔，合两柔则刚”，说明合金的熔点比组成它的纯金属高 B．最早的合金是青铜 C．合金中至少有两种金属元素 D．合金一定是银白色的 【答案】B 【详解】A、“金（即铜）柔锡柔，合两柔则刚”，说明合金的硬度比组成它的纯金属大，选项错误； B、最早的合金是青铜，选项正确； C、合金是一种金属与另一种或几种金属或非金属经过熔合而成的具有金属特性的物质，合金中至少有一种金属，选项错误； D、合金不一定是银白色的，如黄铜是金黄色，选项错误； 故选B。 【变式7-3】Ⅰ．我国自主研制“蛟龙号”潜水器创造了九天九潜的下潜新纪录；“C919”大飞机已投产并运营，两者都使用铝锂合金、钛合金等材料。 （1）铝锂合金、钛合金均属于 （填“金属”或“合成”）材料，铝箔也可用作空调热交换器翅片，是利用了铝的 性（填“导热”或“导电”）。 （2）制造飞机大量使用铝合金，主要原因是铝合金的密度小且抗腐蚀性能强，铝具有很好的抗腐蚀性的原因是 ，潜水器中氧气的产氧剂是氯酸钠（），氯酸钠中氯元素的化合价为 价。 （3）某金属混合物有Mg、Al、Fe、Cu四种金属中的两种组成，5.6g该金属混合物与足量的盐酸反应可得到0.2g氢气。则该金属混合物中一定含有 （填化学式）。 Ⅱ．同学们在学习“金属材料”一课后，收集了一些金属材料进行实验，①铁片和钢片；②纯铜片和黄铜片；③纯铝片和铝合金片。 （4）将上述三组中的两种金属互相刻画。 ①这样做的目的是探究 。 ②观察到现象是 ，从该现象得到的结论是 。 （5）经查阅资料，同学们还获得了以下信息： 金属材料 纯金属 合金 熔点（℃） 铅 镉 铋 锡 焊锡 武德合金 327 321 271 232 183 70 ①分析表中有关数据可以得出的结论是 。 ②写出武德合金的一个重要用途： 。 （6）通过以上综合探究，发现合金的很多性能与组成它们的纯金属要 （填“好”或“不好”），因此日常使用的金属材料大多数是 （填“纯金属”或“合金”）。 【答案】 （1） 金属 导热 （2） 铝的化学性质比较活泼，常温下，铝能与空气中的氧气反应，在其表面形成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步被氧化 +5 （3） Cu （4） 比较纯金属和合金的硬度 铁片、纯铜片、纯铝片上留下较多划痕 合金比组成它的纯金属硬度大 （5） 合金比组成它的纯金属熔点低 作保险丝 （6） 好 合金 【详解】 （1）铝锂合金、钛合金均属于合金，均属于金属材料； 铝箔也可用作空调热交换器翅片，是利用了铝的导热性； （2）铝具有很好的抗腐蚀性的原因是：铝的化学性质比较活泼，常温下，铝能与空气中的氧气反应，在其表面形成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步被氧化； 氯酸钠中钠元素显+1价，氧元素显-2价，设氯元素的化合价为x，根据化合物中，正、负化合价的代数和为零，可得：，x=+5； （3）5.6g镁与足量稀盐酸反应生成氢气的质量为： 5.6g铝与足量稀盐酸反应生成氢气的质量为： 5.6g铁与足量稀盐酸反应生成氢气的质量为： 铜和稀盐酸不反应，5.6g该金属混合物与足量的盐酸反应可得到0.2g氢气，则该金属混合物中一定含铜，含镁、铝其中一种，故填：Cu； （4）①将上述三组中的两种金属互相刻画，是为了探究比较纯金属和合金的硬度； ②该实验中可观察到铁片、纯铜片、纯铝片上留下较多划痕，说明钢比铁的硬度大，黄铜比铜的硬度大，铝合金比铝的硬度大，从而得出结论：合金比组成它的纯金属硬度大； （5）①焊锡是锡、铅合金，武德合金是铅、镉、铋、锡组成的合金，由表中数据可知，合金比组成它的纯金属熔点低； ②武德合金熔点低，可用作保险丝； （6）通过以上综合探究，发现合金的很多性能与组成它们的纯金属要好，如合金硬度大、耐腐蚀，故日常使用的金属材料大多数是合金。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$