2.2 金属的化学性质（同步课件）-【上好课】2024-2025学年九年级科学上册同步精品课堂（浙教版）

2.2 金属的化学性质 目 录 金属 与氧 金属 与酸 金属 活动性 锈蚀 与防治 2 了解金属与氧气反应 教学 目标 明确金属的活动性 掌握反应间的现象 把握金属与酸反应的实质 金属与酸反应的现象特点 置换反应的有关知识 综合分析金属的置换原理 湿法炼铜的冶炼原理 北京波士山汽车销售服务有限公司 3 新课引入 烟花，又称花炮、烟火、焰火、炮仗，燃烧时会发出五颜六色的光芒，那你知道这些颜色的光，是什么物质燃烧发出的吗？ 金属与氧气反应 新课引入 烟花能够发出绚丽多彩的色光，是因为不同的金属，在空气中燃烧时，可以发出不同的色光，如上图所示 金属与氧气反应 1.在下列金属单质中，用红笔圈出你知道名称的金属，用蓝笔圈出你用过其制品的金属。 2.把你所知道的金属的化学性质与同学进行交流，看看哪些是你所不了解的。 金属与氧气反应 黄金，其化学性质非常稳定，不与氧气发生反应 金属与氧气反应 将1根镁带、1根铜丝同时在酒精灯的外焰上加热，如图所示，哪根金属会在空气中燃烧?不燃烧的那根金属冷却后表面的颜色发生了什么变化? 【实验现象】镁条常温下表面逐渐变暗。点燃，剧烈燃烧，发出耀眼白光，生成白色固体 【实验现象】加热不燃烧，生成黑色物质 金属与氧气反应 铁在空气中，与水、氧气 铁在空气中加热 铁在氧气中点燃 接触，生成红棕色铁锈 持续红热，离火变冷 火星四射、发出耀眼白光 金属与氧气反应 1.金属与其他物质发生反应时，会生成新的物质，表现出金属的化学性质。有些金属能在氧气中燃烧，有些金属不能燃烧，但都生成相应的氧化物。氧气的浓度不同，化学反应的现象可能不同。 金属 在空气中 在氧气中 化学方程式 镁 常温下表面逐渐变暗。点燃，剧烈燃烧，发出耀眼白光，生成白色固体 点燃，剧烈燃烧，发出耀眼白光，生成白色固体 2Mg+O2==2MgO 铝 常温下，铝表面变暗，生成一层致密的氧化膜，保护铝不再被腐蚀 点燃，剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成白色固体 4Al+3O2==2Al2O3 铁 持续加热发红，离火变冷 点燃，剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体 3Fe+2O2==Fe3O4 铜 加热，生成黑色物质；潮湿空气中，生成铜绿而被腐蚀 加热，生成黑色物质 2Cu+O2==2CuO， 2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3 金 即使在高温时也不与氧气反应 金属活动性：Mg>Al>Fe>Cu>Au 金属与酸反应 金属与酸反应 之前学过，硫酸可以与活泼金属反应，生成盐和氢气，那用什么物质来装载硫酸呢？ 稀硫酸不能用铁罐或铝罐盛装，但浓硫酸能用铁罐或铝罐盛装，是因为浓硫酸能在铁、铝等金属表面形成一层致密的氧化薄膜，隔绝了浓硫酸与铁或铝直接接触。这种现象叫金属的钝化现象。 金属与酸反应 有三种金属：铝片、铁片、铜片，如何确定三种金属的活动性强弱？ 金属与酸反应 【步骤】 1.取三支试管，分别加入少量稀盐酸 2.将少量的铝丝、铁丝、铜丝加入试管中 3.观察试管中片刻后的现象和几分钟的现象，并记录下来 金属与酸反应 金属 现象 反应的化学方程式   盐酸 稀硫酸 盐酸 稀硫酸 镁 剧烈反应，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 Mg+2HCl===MgCl2+H2↑ Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑ 铝 打磨过的铝放入酸中，剧烈反应产生大量气泡，溶液仍为无色，生成的气体能够燃烧，产生淡蓝色火焰 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ 2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑ 锌 反应比较剧烈，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 Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑ Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ 铁 反应缓慢，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 Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ 铜 无任何现象 不反应 不反应 金属活动性 金属活动性 不同的金属，放入相同的酸中，会出现不同的现象，这是因为什么呢？ 金属活动性 （1）金属的位置越靠前，它的活动性就越强 【例】Mg+2HCl===MgCl2+H2↑、Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑、Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑， 反应的剧烈程度：Mg>Zn>Fe （2）位于氢前面的金属能置换出酸中的氢 【例】2Al＋3H2SO4(稀)===Al2(SO4)3＋3H2↑、Cu＋H2SO4(稀)===(不反应) （3）位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的可溶性盐溶液里置换出来 【例】2Al+3CuSO4===3Cu+ Al2(SO4)3 、Cu+2AgNO3=== Cu(NO3)2+2Ag、Cu+ Al2(SO4)3=== (不反应) 活动性：Al>Cu>Ag 金属活动性 置换反应： (1)概念：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叫做置换反应。金属与稀盐酸、稀硫酸，以及铁与硫酸铜溶液的反应等都属于置换反应。 (2)形式：AB+C→A+CB。 [拓展]置换反应归纳 ①K、Ca、Na等极活泼金属与水反应产生氢气：2Na+2H2O==2NaOH+ H2↑ ②金属与酸的置换反应：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ ③金属与某些盐溶液的置换反应：Fe+CuSO4===FeSO4+Cu ④热还原置换反应：H2+CuO=Cu+H2O、3C+2Fe2O3=4Fe+3CO2↑、2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe 金属活动性 比较铁与铜的活动性 【方案一】 1.提出问题，建立假设:活泼性强的金属可以与酸反应，活动性弱的金属不与酸反应。 2.设计实验：取两支试管，加入盐酸，将铁片与铜片分别加入试管中，观察反应现象 3.实验现象：一段时间后，铁片表面出现气泡，溶液由无色变为浅绿色，铜片表面无明显现象 4.反应结论：铁的活泼性强于铜的活泼性 5.化学式：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ Fe失去电子，H+得到电子 Fe H+ Cl- Fe H+ Cl- Fe H+ Cl- 金属活动性 比较铁与铜的活动性 【方案二】 1.提出问题，建立假设: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。 2.设计实验：在盛有硫酸铜溶液的试管里浸入一段洁净的（经过除油、除锈处理）铁丝，过一会儿取出，如图所示。 3.实验现象：一段时间后，溶液由蓝色变为浅绿色，铁丝表面出现红色固体。 4.反应结论：铁的活泼性强于铜的活泼性 5.化学式：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 金属活动性 我国是世界上最早使用湿法炼铜的国家，在古代就有湿法炼铜的记载“曾青得铁则化为铜”。 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。 金属活动性 步骤一：将铜矿放入火中加热，将游离态的单质铜变为化合态的CuO； 方程式：2Cu+O2==2CuO 步骤二：将生成的CuO加入硫酸中，生成CuSO4； 方程式：CuO+H2SO4==CuSO4+H2O 步骤三：利用铁的活泼性大于铜的活泼性，将溶液中的Cu2+置换出来 方程式：CuSO4+Fe==FeSO4+Cu 锈蚀与防治 锈蚀与防治 铁在什么条件下会生锈？ 锈蚀与防治 【实验探究】铁的生锈条件 【做出猜想】铁与氧气和水等物质相互作用 【实验操作】取三支洁净干燥的试管，一支加入干燥空气与铁钉；第二支加入蒸馏水与铁钉；第三支加入水和空气，观察七日后的现象。 【现象】第三支试管中的铁钉锈蚀 【结论】铁与氧气和水等物质相互作用，铁钉生锈。 锈蚀与防治 根据铁的锈蚀条件不难推断防止铁生锈的方法是使铁制品隔绝空气或隔绝水。 铁锈是一种疏松易吸水的物质，铁生锈后如果没有除锈，会加速铁的锈蚀。因此铁制品要除锈后再涂保护层。 铝制品表面有一层致密氧化铝保护膜，不需要再涂保护层。 典题分析 【典型例题1】为验证镁、铁、铜三种金属的活动性顺序，小涛设计了如图所示的实验方案。请完成下列问题： (1)实验乙中可以证明铁的活动性大于铜的证据是：__________。 (2)同学们经讨论后认为该方案可以优化，____________的实验是多余的。 【答案】(1)析出红色固体 (2)丙 【详解】（1）实验乙中铁与硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸亚铁溶液，观察到析出红色固体，即可证明铁的活动性大于铜，故填：析出红色固体； （2）甲中，镁能够和硫酸亚铁反应，则说明金属活动性镁>铁；乙中，铁和硫酸铜反应，则说明金属活动性铁>铜，据此可以比较三者的金属活动性强弱，故丙的实验是多余的，故填：丙。 【答案】C 【详解】A、b管中不含水分，铁钉不会锈蚀，选项正确； B、一段时间后，a管中的铁钉发生锈蚀，而b管中的铁钉不发生锈蚀，该实验说明铁锈蚀与水有关，选项正确； C、a 管中的铁钉发生锈蚀，消耗氧气，a管中的压强减小，b管中铁钉不发生锈蚀，气体不减少，观察到L端液面上升，R端液面下降，选项错误； D、将a管中的水改为食盐水能加快铁的锈蚀，选项正确，故选C。 【典型例题2】如图所示是探究铁锈蚀条件的装置。调节L端与R端的液面高度一致，塞紧木塞，一周后观察。下列推断错误的是（　　） A．b管中铁钉不会锈蚀 B．该实验说明铁锈蚀与水有关 C．L端与R端液面高度仍然保持一致 D．若将a管中的水改为食盐水能加快铁的锈蚀 【典型例题3】将质量均为10克的Mg、Fe、Zn三种金属分别放入质量和溶质质量分数均相同的三份稀硫酸中，反应完成后有2种金属剩余，则它们生成氢气的质量关系是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【详解】镁、铁、锌与稀硫酸反应的化学方程式及其质量关系： ，由以上质量关系可知，等质量的金属单质完全反应时，镁反应生成氢气质量最大，消耗的酸最多，锌反应生成氢气质量最小，消耗的酸最少，反应完成后有2种金属剩余，则剩余金属为镁和铁，说明镁与铁已将酸完全反应，生成等量且大量氢气，锌可能恰好完全反应，生成氢气的质量与镁、铁反应时生成氢气相同，也可能少于镁、铁反应时生成氢气；又金属活动性为镁＞锌＞铁。 故选C。 谢谢大家 的聆听 $$