专题15 金属与置换反应实验—备战2025年中考二轮复习 课本实验及拓展延伸（浙教版）

专题15 金属与置换反应实验 一、实验原理与核心规律 1、置换反应的定义与类型 金属置换金属：活动性强的金属将活动性弱的金属从其盐溶液中置换，例如： Fe+CuSO4=FeSO4+Cu（应用场景：湿法炼铜。） 金属置换非金属（H₂）：活泼金属（如Zn、Fe、Mg）与稀酸反应生成氢气，例如： Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 非金属置换金属：如碳高温还原金属氧化物，例如：C+2CuO=2Cu+CO2↑ 2、金属活动性顺序的应用 金属活动性顺序表是判断置换反应能否发生的关键依据。例如： K、Ca、Na 在溶液中会先与水反应，而非直接置换其他金属（需特别注意）。 盐溶液中的金属离子被置换顺序由弱到强（如Ag⁺< Cu²⁺< Fe²⁺）。 一、高频题型与解题策略 1. 金属与酸反应的图像分析 题型特点：以氢气质量或溶液pH为纵坐标，时间或酸量为横坐标的图像题。 关键点：①斜率反映反应速率，金属活动性越强，斜率越大。 ②等质量金属完全反应时，生成H₂质量：Al > Mg > Fe > Zn（需结合相对原子质量计算））。 示例：若等质量Mg、Zn与足量稀硫酸反应，Mg生成H₂更多，但Zn反应更慢（曲线斜率小）。 2. 金属与盐溶液反应的成分判断 题型特点：混合溶液中加入金属，判断滤渣和滤液成分。 解题步骤：① 确定金属活动性顺序； ② 按“弱者先置换”原则分阶段分析； ③ 结合滤渣与酸反应现象（气泡、沉淀）验证过量金属。 示例：向AgNO₃和Cu(NO₃)₂混合液中加Fe粉，滤渣中一定含Ag，可能含Cu；若滤渣加酸无气泡，说明Fe未过量。 3. 实验设计与验证题 题型特点：设计实验验证金属活动性或反应产物。 策略：① 验证H⁺存在：加入活泼金属（如Zn）或碳酸盐（如CaCO₃）。 ②验证金属活动性：通过置换反应现象（如Fe与CuSO₄溶液生成红色固体）。 易错点：避免试剂干扰（如Cl⁻存在时不用AgNO₃验证H⁺）。 4. 定量计算与图像结合题 题型特点：结合质量守恒分析反应物比例或生成物量。 关键公式：生成H2质量=金属相对原子质量×化合价​ 示例：若6.5g Zn与足量稀硫酸反应，生成H₂质量为0.2g。 二、答题策略与易错提醒 1、分阶段分析反应 例：向含HCl和CaCl₂的溶液中滴加Na₂CO₃溶液，先与H⁺反应（气泡），再与Ca²⁺反应（沉淀）。 2、排除干扰因素 Na₂CO₃溶液显碱性，需先用中性盐（如CaCl₂）除去CO₃²⁻，再测OH⁻（如验证NaOH是否变质）。 3、图像题解题技巧 pH变化曲线：初始pH反映原溶液酸碱性，拐点对应完全反应点。 沉淀/气体量曲线：多个反应阶段时，拐点区分不同反应（如酸先反应，后金属离子反应）。 4、常见错误规避 误判金属与浓硫酸/硝酸反应为置换反应（实际为氧化还原反应）。 忽略溶液温度变化（如中和反应放热可能影响反应速率判断）。 1．（2025九下·浙江开学考）学习了金属活动性的相关知识后，科学兴趣小组想要比较具有磁性的铁、钴、镍三种金属活动性。他们查阅了资料，发现三种金属都可以与酸反应生成氢气，于是他们设计如图所示的实验装置并进行实验研究。 实验药品：铁、钴、镍粉末，质量分数为7.3%的盐酸，清水。 请帮助他们完成实验步骤： ⑴检查装置的气密性，若气密性良好，进行下一步； ⑵分别取等质量的　 　，分三次实验分别置于图的锥形瓶中； ⑶在分液漏斗中装入体积相同质量分数为7.3%的盐酸，三次实验均以相同的速率滴入锥形瓶中； ⑷观察　 　，由此判断三种金属的活动性强弱。 【答案】铁、钴、镍；注射器活塞位置 【解析】由图示可知，该实验是利用金属与酸反应速率的快慢验证金属活动性强弱，该装置可利用相同时间注射器气体体积的多少来判断反应速率快慢，则步骤（2）为发别取等质量的铁、钴、镍， 分三次实验分别置于图的锥形瓶中； （4）观察注射器活塞的位置。 2．（2025九上·诸暨期末）小明通过实验知道金属锌能与可溶性的硝酸银反应，他产生疑问： “金属锌是否能与不溶性的氯化银反应?”，于是他进行如下研究： 【实验步骤】①取 10mL 的AgNO3溶液于烧杯中，逐滴加入NaCl溶液至过量； ②过滤后再用蒸馏水洗涤沉淀3次，向第3次所得洗涤液中加入AgNO3溶液，无明显现象； ③将洗涤后的沉淀放入另一烧杯中，加入50mL 蒸馏水，将锌片加入烧杯中，并搅拌(如图)； ④10分钟后，将烧杯中的混合物进行过滤。过滤后，向滤液中滴加AgNO3溶液， 观察现象。 （1）【验证与推理】 步骤②中，向第3次洗涤液加入AgNO3溶液的目的是　 　。 （2）步骤③中，锌片放入前需进行预处理，消除表面氧化膜对实验的影响，预处理的具体操作是　 　。 （3）步骤④中若观察到有白色沉淀生成，可得出的结论是　 　。 （4）小明观察到锌片表面有灰黑色固体生成。取生成的灰黑色固体于试管中，加入稀硫酸，若发现　 　，证明有 Ag生成。 【答案】（1）检验沉淀中是否还有氯化钠 （2）用砂纸打磨锌片表面 （3）（一定条件下）金属锌能与不溶性的氯化银反应 （4）无明显现象 【解析】（1）银离子和氯离子接触会产生白色沉淀，所以向第3次洗涤液中加入硝酸银的目的是检验氯化钠是否被除尽。 （2）锌化学性质较活泼，表面有氧化锌附着，实验前应用砂纸将打磨锌片，除去氧化锌。 （3）加硝酸银有白色沉淀产生，说明溶液中含有氯离子，可知锌和氯化银发生反应。 （4）银是不活泼金属，不能与酸反应，所以滴加稀硫酸，若没有现象，可知有银生成。 3．（2025九下·慈溪模拟）兴趣小组探究锌、铁、银三种金属的活动性，按步骤做了以下实验： 【步骤Ⅰ】在试管中取少量盐酸，插入铁丝，充分作用： 【步骤Ⅱ】在①所得的溶液中，插入银丝，充分作用： 【步骤Ⅲ】在②所得的溶液中插入锌丝，充分作用。完成下列问题： （1）写出步骤③的化学方程式：　 　。 （2）小鹏认为在上述实验方案中补充一个实验，就可得出 Zn>Fe>H>Ag的结论。补充的实验是　 　。 （3）小晗认为要得到 Zn>Fe>H>Ag的结论，不必做补充实验，只需调整实验步骤即可，你认为调整插入金属的顺序是　 　。 【答案】（1）Zn+FeCl2═Fe+ZnCl2 （2）取一试管装入少量稀盐酸，插入银丝，观察是否有气泡产生。 （3）银丝、铁丝、锌丝 【解析】 （1）根据金属活动性顺序进行判断，步骤①中发生铁与稀盐酸的反应，步骤②中银不能与氯化亚铁溶液发生反应，所以步骤③锌与氯化亚铁溶液反应生成铁和氯化锌， 方程式为：Zn+FeCl2═Fe+ZnCl2。 （2）步骤①能证明铁排在氢的前面，步骤②银不与氯化亚铁溶液反应，证明银排在铁的后面，步骤③能证明锌排在铁的前面，综上分析，银排在氢的哪里，不太清楚，所以需要证明银排在氢的哪里，需要选择酸溶液来实验。 （3）如果步骤①中放稀盐酸，插入银丝，充分作用，无明显现象，可以证明，银排在氢的后面，步骤②在①中所得溶液中，插入铁丝，充分作用，产生气泡，可以证明铁排在氢的前面，步骤③在②中所得溶液中，插入锌丝，充分作用，可以证明锌排在铁的前面，从而证明Zn＞Fe＞H＞Ag， 4．（2022·浙江模拟）特活泼金属能否将较不活泼的金属从它的盐溶液中置换出来，小美、小丽同学做了金属钠与硫酸铜溶液反应的实验。 【实验一】把一块比绿豆略大的金属钠，放入盛有20mL硫酸铜溶液的烧杯中，发现金属钠浮在液面上不停打转，并发出嘶嘶声，烧杯发烫，表层溶液中出现了蓝色絮状沉淀，絮状物慢慢下沉渐渐增多，并没有出现紫红色的铜。正准备整理器材，她们突然发现蓝色沉淀渐渐变黑。 【提出问题】生成的黑色固体是什么物质? 【实验二】搭建分离装置，经过　 　、洗涤、干燥，得到少量的黑色粉末。 【查阅资料】常见的黑色不溶于水的固体有：四氧化三铁、二氧化锰、氧化铜、炭粉等。 小丽猜想：黑色固体可能是氧化铜，不可能是四氧化三铁、二氧化锰、炭粉。你认为小丽作出如此判断的依据是　 　。 小美猜想：黑色固体可能是氧化铜和铜的混合物。依据是量少而又细小的铜粉杂在氧化铜之间可能看不清。 【实验三】为了进一步证实该黑色固体中是否含有铜，她们取少量该粉末放入试管，加入一定量的　 　溶液，略微加热，发现固体全部消失，从而证实了　 　同学的猜想是正确的。那么蓝色絮状沉淀怎么变成黑色固体的呢? 【查阅资料 的起始分解温度约66℃。 【实验反思】至此，谜底全部解开。为确保蓝色沉淀不分解，实验过程中要注意： ①控制实验的初始温度； ②放入的金属钠需适量； ③　 　。 【答案】过滤；根据反应前后元素种类不变(或质量守恒定律)；稀盐酸(稀硫酸或稀H2SO4或稀HCl)；小丽；硫酸铜溶液用量不能太少 【解析】【实验二】不溶性固体和液体分离的一种方法是过滤，所以将不溶性黑色粉末分离出来，可以用过滤的方法。 小丽猜想：根据质量守恒定律可知反应前后元素种类不变，蓝色沉淀是氢氧化铜，变为黑色，不可能出现铁元素、锰元素和碳元素，因为氢氧化铜中不含有这些元素； 【实验三】氧化铜能与酸反应，铜与酸不反应，所以加入酸溶液，例如加入稀盐酸，发现固体全部消失，说明其中不含有铜，因为铜与盐酸不反应，所以黑色固体是氧化铜，小丽的猜想正确； 【实验反思】③由于氢氧化铜在66℃开始分解，所以要控制实验的初始温度，低于该温度，由于钠与水反应放出大量的热，所以放入的金属钠需适量，不能太多了，硫酸铜溶液用量多了可以吸收一部分热量，使溶液温度达不到氢氧化铜分解的温度。 5．（2024·金东模拟）锰钢(含Fe、Mn、C等)是具有优良金属性能的合金，在生产生活中有广泛的应用。 查阅文献得知：①锰是难溶于水的固体。②锰在水溶液中反应常显+2价，使溶液呈肉色。 兴趣小组同学为了解Mn、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，进行了如下探究。 根据金属活动性顺序(Fe>Cu)，对Mn的金属活动性提出了三种猜想： 猜想Ⅰ： Mn>Fe>Cu； 猜想Ⅱ： Fe>Cu>Mn； 猜想Ⅲ： Fe>Mn>Cu。 （1）初步探究： 实验序号 操 作 现 象 结 论 1 将三种打磨好、粗细质量相同的金属片，分别放入相同的稀硫酸中 放入铁片溶液呈浅绿色，放入锰片溶液为肉色， 放入铜片溶液为无色 猜想 　 　错误 2 将打磨好的锰片放入硫酸亚铁溶液中 　 　 猜想Ⅰ正确 （2）进一步探究：兴趣小组同学认为有不同的方法可以比较铁、锰的活动性，兴趣小组又进行了新的探究：在盐酸中加入铁或锰进行反应。实验结果记录如下表： 实验编号 盐酸的浓度 (均取20毫升) 金属 (均取 2 克) 金属的形状 收集 50毫升氢气所需时间/秒 ① 10% 锰 粉状 70 ② 10% 铁 片状 120 ③ 20% 铁 片状 110 ①依据以上实验结果能否推断出锰、铁活动性顺序?请判断并说明依据：　 　。 ②你认为金属与酸的反应速度除了表中的影响因素还受哪些因素影响?　 　(说出一项即可) 【答案】（1）Ⅱ；浅绿色溶液变为肉色溶液 （2）不能，因为所加金属的表面积不同，没有控制唯一变量；酸的种类等 【解析】（1）铁片和锰片放入稀硫酸中溶液都变色，说明发生反应，而放入铜片溶液不变色，说明铜排在氢后面不与酸反应，得出锰的活动性比铜强，因此猜想Ⅲ不成立。 猜想Ⅰ正确，说明锰的活动性比铁强，将打磨好的锰片放入硫酸亚铁溶液中反应，溶液由浅绿色变为肉色。 （2）① 依据以上实验结果能否推断出锰、铁活动性顺序? 说明依据：不能，因为所加金属的表面积不同，没有控制唯一变量。 ② 认为金属与酸的反应速度除了表中的影响因素酸的种类等，金属与酸反应快慢还与酸的种类有关。 6．为探究金属活动性顺序，小科同学按以下步骤开展探究： 步骤一：在编号为A、B、C、D的4支空试管中各注入5 mL稀盐酸。 步骤二：用砂纸打磨大小相同的镁片、铜片、锌片和银片，同一时间分别投入 A、B、C、D试管中，再立即将带有相同气球的橡皮塞塞紧。观察试管中的现象。 步骤三：将砂纸打磨后的铜片投入E试管，注入5 mL浓度为 10%的硝酸银溶液，观察实验现象，进一步探究铜和银的金属活动性顺序。 请回答： （1）用砂纸打磨金属表面的目的是　 　。 （2）实验过程中能够产生气泡的试管是　 　(填A~E的字母)。 （3）对于能与酸反应的金属，通过产生气泡的速率不能准确判断活动性的强弱，此时可通过　 　的实验进行比较。 （4）为探究 E试管反应后的溶液质量变化，小科向试管中加入质量为 m1 的硝酸银溶液，然后放入铜片反应一段时间，得到反应后的溶液质量为m2，则反应前后溶液质量大小关系为m1　 　m2。 【答案】（1）除去金属表面的氧化物 （2）AC （3）一种金属能否将另一种金属从其盐溶液中置换出来 （4）> 【解析】（1）在实验前用砂纸打磨金属表面是为了除去金属表面的氧化物； （2）在金属活动顺序表，镁>锌>H>铜>银，因此镁和锌能够和稀盐酸反应生成氢气，而银和铜不能，因此AC试管中的金属能够产生气泡； （3）对于能与酸反应的金属，通过产生气泡的速率不能准确判断活动性的强弱，此时可通过一种金属能否将另一种金属从其盐溶液中置换出来的实验进行比较； （4）假设与硝酸银溶液反应的铜的质量为a，生成银的质量为b， Cu+ 2AgNO3= 2Ag+ Cu(NO3)2 64 　 216 　 a 　 b 　 解得： 则a<b，反应后溶液的质量m2=m1+a-b，则m1>m2。 7．（2024·温州三模）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。他猜想：镁的金属活动性顺序排在钠后面，镁是否也能与水反应呢?于是他在两个烧杯中都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）加热后乙图的烧杯中出现气泡，一段时间后该现象消失。他联想到实验室制取二氧化碳不以稀硫酸和大理石为反应物，便对该现象进行了解释。他的解释是　 　。 （3）小科发现B试管放置在空气一段时间后溶液的红色会褪色，这说明溶液的碱性减弱了。请你根据该实验现象进行解释：　 　。 【答案】（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，导致反应停止 （3）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 【解析】（1）根据图甲可知，镁条放入冷水中，表面没有气泡产生，且加入酚酞溶液也没有出现红色，而镁条加热热水中，表面有气泡产生，且加入酚酞溶液变成了红色，则小科得出的实验结论是镁条不能与冷水反应，能与热水反应； （2）镁与水反应生成氢氧化镁沉淀和氢气，生成的氢氧化镁会覆盖在镁条的表面，导致反应停止，则小科观察到镁条在热水中无现象，他的解释是镁条表面覆盖了难溶于水的氢氧化镁，导致反应停止； （3）小科发现B试管放置在空气一段时间后溶液的红色会褪色，这说明溶液的碱性减弱了，其原因是：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。 8．（2024·湖州模拟）锰钢(含 Fe、Mn、C等)是具有优良金属性能的合金，在生产生活中有广泛的应用。 查阅文献得知：①锰是难溶于水的固体。②锰在水溶液中反应常显+2价，使溶液呈肉色。 兴趣小组同学为了解Mn、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，进行了如下探究。 （1）根据金属活动性顺序(Fe >Cu)，对 Mn的金属活动性提出了三种猜想： 猜想I： Mn > Fe >Cu ； 猜想Ⅱ： Fe > Mn >Cu ； 猜想Ⅲ： 　 　。 （2）初步探究： 实验序号 操作 现象 结论 1 将三种打磨好、粗细质量相同的金属片，分别放入相同的稀硫酸中 放入铁片溶液呈浅绿色， 放入锰片溶液为肉色， 放入铜片溶液为无色 猜想Ⅲ错误 2 将打磨好的锰片放入硫酸亚铁溶液中 　 猜想I 正确 （3）进一步探究：兴趣小组同学认为有不同的方法可以比较铁、锰的活动性，兴趣小组又进行了新的探究：在盐酸中加入铁或锰进行反应。实验结果记录如下表： 实验编号 盐酸的浓度 (均取20毫升) 金属 (均取2 克) 金属的形状 收集 50 毫升氢气所需时间/秒 ① 10% 锰 粉状 70 ② 10% 铁 片状 120 ③ 20% 铁 粉状 65 ①你认为兴趣小组同学想通过　 　来比较铁、锰的活动性。 ②依据以上实验结果能否推断出锰、铁活动性顺序?　 　。 【答案】（1）Fe＞Cu＞Mn （2）溶液由浅绿色变为肉色 （3）金属与酸反应的快慢；不能，实验过程中变量不是一个 【解析】（1）已知金属活动性顺序（Fe＞Cu），只是不知道锰的活动性，由猜想I猜想Ⅱ可知猜想Ⅲ为Fe＞Cu＞Mn； （2）猜想Ⅰ正确，说明锰的活动性比铁强，锰能置换出硫酸亚铁中的铁，将打磨好的锰片放入硫酸亚铁溶液中反应，溶液由浅绿色变为肉色； （3）①根据表格中的数据可知，你认为兴趣小组同学想通过金属与酸反应的快慢来比较铁、锰的活动性； ②影响金属与酸反应的速率的因素：金属本身的性质（金属的种类）、 金属颗粒的粗细程度、酸的浓度、 温度等，兴趣小组同学想通过金属与酸反应的快慢来比较铁、锰的活动性，根据对比实验的基本要求，变量只有一个，其他条件完全相同，变量就是实验研究的对象，由于实验①、②金属形状、金属种类都不同，实验过程存在两个变量，不能通过金属与酸反应的快慢来比较铁、锰的活动性；实验①、③盐酸的浓度、金属种类都不同，实验过程存在两个变量，不能通过金属与酸反应的快慢来比较铁、锰的活动性；因此：依据以上实验结果不能推断出锰、铁活动性顺序。 9．将一定量Al粉加入Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中，过滤。 （1）滤液、滤渣成分分析。 第一步：金属的活动性由强到弱排列　 　。 第二步：Al 与Cu(NO3)2、AgNO3溶液均能反应，请写出反应的化学方程式。 先：　 　 。 后：　 　。 第三步：根据加入 Al粉的量，分析如下： 加入AI粉的质量 滤液中溶质成分 滤渣成分 ①先与部分AgNO3反应 　 　 　 　 ②恰好与AgNO3完全反应 　 　 　 　 ③再与部分Cu(NO3)2反应 　 　 　 　 ④恰好与Cu(NO3)2完全反应 　 　 　 　 ⑤过量 　 　 　 　 （2）若滤液呈蓝色，则： ①滤渣中一定含有　 　，一定不含有　 　，可能含有　 　。 ②滤液中一定含有　 　，可能含有　 　。 （3）若向滤液中滴加稀盐酸，有白色沉淀生成，则： ①滤渣中一定含有　 　，一定不含有　 　。 ②滤液中一定含有　 　。 （4）若向滤渣中滴加稀盐酸，有气泡产生，该气体是　 　，则： ①滤渣中一定含有　 　。 ②滤液中一定含有　 　，一定不含有　 　。 （5）向所得滤渣中加入稀盐酸： ①若有气泡产生，则滤渣中一定含有　 　，滤液的成分为　 　。 ②若无气泡产生，则滤渣中一定不含　 　，一定含有　 　，可能含有　 　，滤液中溶质最多有　 　种。 （6）若所得滤液呈蓝色，则滤渣中一定含有　 　，一定不含　 　，可能含有　 　，滤液中一定含有　 　，可能含有　 　。 【答案】（1）Al、Cu、Ag(或 Al>Cu>Ag)；；；Al(NO3)3、AgNO3、Cu(NO3)2；Ag；Al(NO3)3、Cu(NO3)2；Ag；Al(NO3)3、Cu(NO3)2；Cu、Ag；Al(NO3)3；Cu、Ag；Al(NO3)3；Ag、Cu、Al （2）Ag；Al；Cu；Al(NO3)3、Cu(NO3)2；AgNO3 （3）Ag；Al、Cu；Al(NO3)3、Cu(NO3)2、AgNO3 （4）H2；Al、Cu、Ag；Al(NO3)3；Cu(NO3)2、AgNO3 （5）Al、Cu、Ag；Al(NO3)3；Al；Ag；Cu；3(或三) （6）Ag；Al；Cu；Al(NO3)3、Cu(NO3)2；AgNO3 【解析】（1）滤液、滤渣成分分析。 第一步：金属的活动性由强到弱排列顺序为 Al>Cu>Ag。 第二步：Al 与Cu(NO3)2、AgNO3溶液均能反应，先是铝与硝酸银反应生成硝酸铝和银，反应的化学方程式为 。 后是：铝与硝酸铜反应生成硝酸铝和铜，反应的化学方程式为 。 ①先与部分AgNO3反应，铝与硝酸银反应生成硝酸铝和银，滤液中溶质成分为硝酸银、硝酸铝，还有没有反应的硝酸铜，化学式为Al(NO3)3、AgNO3、Cu(NO3)2，滤渣为银，化学式为Ag； ②恰好与AgNO3完全反应，铝与硝酸银反应生成硝酸铝和银，滤液中溶质成分为硝酸铝，还有没有反应的硝酸铜，化学式为Al(NO3)3、Cu(NO3)2，滤渣为银，化学式为Ag； ③再与部分Cu(NO3)2反应，铝与硝酸铜反应生成硝酸铝和铜，滤液中溶质成分为硝酸铝，还有没有完全反应的硝酸铜，化学式为Al(NO3)3、Cu(NO3)2，滤渣为银、铜，化学式为Ag、Cu； ④恰好与Cu(NO3)2完全反应，铝与硝酸铜反应生成硝酸铝和铜，滤液中溶质成分为硝酸铝，化学式为Al(NO3)3，滤渣为银、铜，化学式为Ag、Cu； ⑤过量，硝酸银、硝酸铜完全反应，滤液中含有硝酸铝，化学式为Al(NO3)3，滤渣为银、铜、多余的铝，化学式为Ag、Cu、铝。 （2）若滤液呈蓝色，说明含有硝酸铜，铝与硝酸银可能完全反应，铝可能与硝酸铜反应，则： ① 滤渣中一定含有Ag，一定不含有Al，可能含有Cu。 ② 滤液中一定含有Al(NO3)3、Cu(NO3)2，可能含有AgNO3。 （3）若向滤液中滴加稀盐酸，有白色沉淀生成，说明含有硝酸银，硝酸银没有完全反应，则： ① 滤渣中一定含有Ag，一定不含有Al、Cu。 ② 滤液中一定含有Al(NO3)3、Cu(NO3)2、AgNO3。 （4）若向滤渣中滴加稀盐酸，有气泡产生，说明铝有剩余，该气体是氢气，化学式为H2，则： ① 滤渣中一定含有Al、Cu、Ag。 ② 滤液中一定含有Al(NO3)3，一定不含有Cu(NO3)2、AgNO3。 （5）向所得滤渣中加入稀盐酸： ① 若有气泡产生，说明含有铝，铝过量，则滤渣中一定含有Al、Cu、Ag，滤液的成分为Al(NO3)3。 ② 若无气泡产生，说明铝完全反应，则滤渣中一定不含Al，一定含有Ag，可能含有Cu； 如果硝酸银与铝没有完全反应，铝就没有了，滤液中含有Al(NO3)3、Cu(NO3)2、AgNO3； 如果硝酸银与铝完全反应，铝就没有了，滤液中含有Cu(NO3)2、Al(NO3)3； 如果硝酸铜与铝没有完全反应，铝就没有了，滤液中含有Al(NO3)3、Cu(NO3)2； 如果硝酸铜与铝完全反应，铝就没有了，滤液中含有Al(NO3)3； 所以，滤液中溶质最多有三种。 （6）若所得滤液呈蓝色，说明含有硝酸铜，可能硝酸铜没有完全反应，则滤渣中一定含有Ag，一定不含Al，可能含有Cu，滤液中一定含有Al(NO3)3、Cu(NO3)2，可能含有AgNO3。 10．（2022·长兴模拟）某兴趣小组在探究金属化学性质时，做了如图甲、乙的两次实验。 （1）图甲是向滤液中加入稀盐酸，观察到有白色沉淀产生。则滤液中一定含有的金属离子为　 　(填离子符号)。 （2）图乙是向滤渣中加入过量的稀盐酸，观察到有无色气体产生。 ①滤液中含有溶质的化学式为 　 　。 ②实验结束后所得滤液质量　 　 (填“大于”“小于” 或“等于”反应前原烧杯中混合溶液质量。 【答案】（1）Ag+、Cu2+、Fe2+ （2）Fe(NO3)2；小于 【解析】（1）在图甲中，向滤液加入稀盐酸后，看到白色沉淀，应该为氯化银，即滤液中存在硝酸银。根据金属活动性顺序可知，铁粉先和硝酸银反应生成硝酸亚铁和银，再和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜。既然硝酸银没有完全反应，那么硝酸铜肯定还存在，因此滤液中的金属离子为Ag+、Cu2+和产物Fe2+。 （2）①图乙中，向滤液中加入稀盐酸后生成无色气体，应该为氢气，即滤渣中存在铁粉，那么溶液中的硝酸铜和硝酸银肯定完全反应，因此溶质只有硝酸亚铁，化学式为： Fe(NO3)2 。 ②铁的相对原子质量小于银和铜的相对原子质量，则进入溶液的质量小于析出的质量，因此实验结束时滤液质量小于反应前混合溶液质量。 11．（2022·丽水模拟）小科在验证Al和Cu的活动性实验时，把表面打磨过的铝片放入盛有CuSO4溶液的试管中，发现无明显现象。难道是铝的金属活动性比铜弱？小科查阅资料得知铝参加反应速率与液体中所含离子的种类有关，于是重新设计实验，如图甲、乙、丙、丁，观察到的现象如下表： 　 甲 乙 丙 丁 现象 不明显 反应剧烈，铝片表面产生大量气泡，放热 反应剧烈，铝片表面产生大量气泡，放热 ？ （1）小科实验时打磨铝片的目的是　 　。 （2）小明认为要确定Cl能否促进铝反应，实验中　 　 (选填 “应该”或“不应该”)采用NaCl溶液，理由是　 　。 （3）改进实验后，小明也进行了上述实验，若Cl能促进铝反应，则丁“？”处预期观察到的现象为　 　。 【答案】（1）除去铝表面的氧化膜 （2）不应该；其中的钠离子或Na+会对实验造成干扰 （3）铝片表面出现大量红色固体，溶液由蓝色逐渐变成无色 【解析】（1）小科实验时打磨铝片的目的是：除去铝表面的氧化膜。 （2）小明认为要确定Cl能否促进铝反应，实验中不应该采用NaCl溶液，理由是：其中的钠离子或Na+会对实验造成干扰。 （3）进实验后，小明也进行了上述实验，若Cl能促进铝反应，则丁“？”处预期观察到的现象为：铝片表面出现大量红色固体，溶液由蓝色逐渐变成无色。 12．小强同学分别取溶质质量分数相同的稀盐酸，大小、形状都和同的果种金属X、Al、Cu进行实验，实验现象记录如下： 　 　 Al X Cu 现象 开始时 几乎无气泡产生 产生气泡速度慢 无气泡产生 一段时间后 产生气泡速度快 产生气泡速度慢 无气泡产生 回答下列问题： （1）实验开始时，铝表面几乎无气泡产生的原因是　 　。 （2）Cu表面始终无气泡产生的原因是　 　。 （3）三种金属的活动性由强到弱的顺序是　 　。 （4）如果金属X的活动性比弱，且金属X与稀盐酸反应后生成易溶于水的XCl2。向只含有XCl2、CuCl2两种溶质的溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中加入稀盐酸没有气泡产生。则滤液中一定含有的金属阳离子是　 　（用离子符号表示）。 【答案】（1）铝表面有一层氧化铝薄膜 （2）铜的金属活动性位于氢后不与盐酸发生置换反应 （3）Al>X>Cu （4）Fe2+、X2+ 【解析】（1）铝是比较活泼的金属，在常温下就能够和氧气反应在表面形成致密的氧化铝薄膜，对铝起到了保护作用，故铝表面几乎无气泡产生的原因是：铝表面有一层氧化铝薄膜 （2）铜是不活泼的金属，它不能和盐酸反应，所以没有气泡产生，故Cu表面始终无气泡产生的原因是：铜的金属活动性位于氢后不与盐酸发生置换反应 （3）根据与盐酸反应产生气泡的速度可以判断出这三种金属的活动性，产生气泡快的活动性强，故三种金属的活动性由强到弱的顺序是Al＞X＞Cu。 （4）金属X的活动性比铁弱，铜的活动性也比铁弱，所以把铁加入XCl2、CuCl2两种溶质的溶液中时，铁能够把这两种物质都置换出来，注意在反应时总是把最不活泼的全部置换出来之后才能置换较活泼的金属， 本题中向滤出的固体中加入盐酸没有气泡产生，说明X没有被置换出来，铁由于发生了置换反应而生成了亚铁离子，则滤液中一定含有的金属阳离子是：Fe2+、X2+ 。 13．（2020·柯桥模拟）某兴趣小组为探究金属镁的化学性质，做了镁与稀盐酸反应的实验。小柯同学做镁粉与稀盐酸反应的实验时发现试管温度明显升高，并在试管中出现灰白色沉淀，该小组同学对灰白色沉淀的成分进行如下探究： 【提出假设】 假设一：可能含有氯化镁 假设二：可能含有镁粉 假设三：可能含有氢氧化镁 【查阅资料】①镁可与热水反应生成氢氧化镁；②氢氧化镁在水中溶解度很小，水溶液呈弱碱性。 【设计并进行实验】各取少量灰白色沉淀加入2支试管中，进行如下实验： 编号 实验操作 实验现象 实验1 加入一定温度的蒸馏水、搅拌 沉淀未见减少 实验2 加入适量稀盐酸 沉淀全部溶解，没有气泡产生 （1）【得出结论】根据实验2现象，说明假设　 　不成立。 （2）【实验思考】 如果假设三成立，请写出实验2中发生的反应方程式：　 　。 （3）实验后同学们请教老师得知，灰白色沉淀的主要成分是碱式氯化镁(Mg(OH)2·MgCl2)，碱式氯化镁受热易分解产生氯化氢气体。为了验证试管中的灰白色沉淀中含有碱式氯化镁，小米把灰白色沉淀放进试管进行加热，并在试管口放一张湿润的石蕊试纸。如果灰白色沉淀中含有碱式氯化镁，则小米将看到的现象是　 　。 （4）镁与稀盐酸反应究竟是一个怎样的过程呢？ 小组同学进行了如下实验：在小烧杯中加入一定量的稀盐酸和去除氧化膜的镁带，测量溶液pH的变化，并观察实验现象。结果如下表： 时间/min 0 2 4 8 12 16 20 24 溶液pH 2.0 5.3 7.0 8.6 9.3 9.8 10.0 10.0 实验现象 　 镁带溶解较快，产生大量气泡，试管温度升高，无沉淀生成 镁带缓慢溶解，产生气泡速率减慢，溶液变浑浊，烧杯底部有灰白色沉淀 根据表中信息，请你说说溶液pH值出现这样变化的原因：　 　。 【答案】（1）二 （2）2HCl+Mg(OH)2=MgCl2+2H2O （3）石蕊试纸变红(石蕊试纸呈现红色) （4）镁先与稀盐酸反应，溶液pH值升高；当盐酸消耗完，pH值显中性；接着镁就与热水应生成氢氧化镁沉淀，同时溶液pH值升高呈碱性 【解析】【得出结论】根据实验2现象，说明白色沉淀中没有金属镁的存在，即假设二不成立。 【实验思考】（1）如果假设三成立，请写出实验2中发生的反应方程式：2HCl+Mg(OH)2=MgCl2+2H2O； （2）如果灰白色沉淀中含有碱式氯化镁，则小米将看到的现象是：石蕊试纸变红(石蕊试纸呈现红色)。 （3）溶液pH值出现变化的原因是：镁先与稀盐酸反应，溶液pH值升高；当盐酸消耗完，pH值显中性；接着镁就与热水应生成氢氧化镁沉淀，同时溶液pH值升高呈碱性。 14．（2019·衢州）某兴趣小组为探究锡纸中的金属成分（锡纸中以一种金属为主，其它成分对实验无干扰），开展了以下探究活动。 【提出问题】锡纸中的金属是什么？ 【建立猜想】根据锡纸有银白色金属光泽，并结合金属活动性、价格等因素，猜想其中的金属可能是锌、铁、铝、锡中的一种。 【探究过程】 步骤 活动内容 收集证据 分析并得出结论 步骤一 ①查阅资料：金属锌在室温下很脆 ②取锡纸反复折叠 锡纸未破损 锡纸中金属不是锌 步骤二 用磁铁靠近锡纸 锡纸没有被磁铁吸引 锡纸中金属不是　 　 步骤三 ①取锡纸条放入浓度为20%的盐酸中除去可能存在的氧化膜。当观察到　 　现象时，取出锡纸条并用蒸馏水清洗。 ②将处理过的锡纸条放入试管中，加入饱和硫酸锌溶液，静置观察。 ②中锡纸条表面无明显现象 说明锡纸中的金属活动性比锌弱，则锡纸中金属不是铝，而是锡 【交流评价】小科对实验结论提出质疑：“无明显现象”并不代表没有发生反应，因为铝与硫酸锌反应[2Al+3ZnSO4=3Zn+Al2(SO4)3]生成的金属锌为银白色，与铝颜色相同，因此无法得出结论。请在不改变反应原理的前提下运用定量方法完善实验方案，并根据预期结果得出相应结论： 　 。 【继续探究】运用完善后的方案进行实验，分析实验结果，得出初步结论：锡纸中金属是铝。 【答案】铁；锡纸表面产生较多气泡；取一定量锡纸，用盐酸除去可能存在的氧化膜，取出后用蒸馏水清洗并晾干，称得质量记为m1。将锡纸放入烧杯中，加入一定量饱和ZnSO4溶液浸没锡纸，充分反应后，取出锡纸用蒸馏水清洗并晾干，再次称得锡纸总质量记为m2。如果m2>m1，则锡纸中金属为铝；如果m2=m1，则锡纸中金属为锡。 【解析】【探究过程】 锡纸没有被磁铁吸引，则说明锡纸中不含有能够被此贴吸引的铁；锡纸外面是金属氧化物，与盐酸反应生成盐和水，没有明显现象，而当氧化膜除去后，锡和另外一种金属单质，与盐酸反应则会生成盐和氢气，所以当观察到锡纸表面出现较多的气泡时，则说明氧化膜除尽了； 【交流评价】 在不改变反应原理的前提下运用定量方法完善实验方案，定量实验则需要称量反应前后锡纸固体质量是否发生变化，首先将除去氧化膜的锡纸洗净、干燥后称量其质量，然后与饱和硫酸锌溶液完全反应后，取出锡纸洗净、干燥，再次称量，如果反应后的质量增加了，则锡纸中金属是铝；如果质量不变，则锡纸中只有锡； 15．（2022·富阳）某化学研究小组用以下试剂：①镁条，②铁条(与镁条粗细相同)，③铁粉，④质量分数为9%的盐酸，⑤质量分数为18%的盐酸，来研究影响化学反应快慢的因素。以下是研究小组所做的5个实验： 序号 温度/℃ 反应物的种类和反应物的量 完全反应所需时间/ min ① 25 0.1g 镁条与9%的盐酸5mL反应 3 ② 25 0.1g 铁条与9%的盐酸5mL 反应 15 ③ 25 0.1g 铁粉与9%的盐酸5mL 反应 11 ④ 25 0.1g 铁粉与18%的盐酸5mL 反应 　 ⑤ 35 0.1g 铁粉与18%的盐酸5mL 反应 　 请根据以上实验条件和实验结果填空： （1）你认为①②组实验的研究课题是 　，实验的结论是　 　 。 （2）实验②所发生反应的化学方程式为　 　。 （3）实验②③对照实验的结论是　 　。 （4）若实验④产生 H2的质量随时间变化的关系如图曲线Ⅰ所示，请你根据曲线Ⅰ，得出实验③④对照实验的结论　 　。请你根据实验⑤的实验条件和你的实验常识，借助曲线Ⅰ定性画出实验⑤的曲线图。　 　 【答案】（1）反应物的种类对化学反应快慢的影响；反应物的种类对化学反应快慢有影响 （2）Fe+2HCl （3）反应物间的接触面积越大，反应速率越快 （4）反应物的浓度越大，反应速率越快； 【解析】（1）①②组实验中的变量是金属的种类不同，实验结果是完全反应所需时间不同，则①②组实验的研究课题是反应物的种类对化学反应快慢的影响，不同种类金属，镁的活动性大于铁，镁和盐酸反应速率快，则实验的结论是反应物的种类对化学反应快慢有影响； （2）铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，反应的化学方程式是Fe+2HCl=FeCl2+H2↑； （3）利用控制变量法知，②③是同一种金属，粉末状比片状的反应时间快，原因粉末状比片状与盐酸反应接触面积大，则可以得出反应物的接触面积越大，反应速率越快； （4）利用控制变量法知，③④是浓度不同的盐酸和铁粉反应，由曲线Ⅰ看出实验④完全反应所需的时间是8min，而实验③完全反应所需的时间是11min，则反应物的浓度越大，反应速率越快，实验⑤和④对比，反应物的种类和反应物的量相同，实验⑤的温度更高，反应速率更快，则完全反应所需时间⑤比④短，产生氢气的质量相同，故实验⑤的曲线图为 16．（2023·龙泉模拟）某兴趣小组在做“金属和酸反应”实验时，取镁条和锌粒分别放入盛有稀盐酸的试管中，实验现象记录如下： 金属种类 与稀盐酸反应现象 与稀盐酸反应一段时间后 镁条 产生大量气泡 表面仍有少量气泡生成，且试管底部出现灰白色固体 锌粒 产生大量气泡 表面几乎看不见气泡 【提出问题】镁和稀盐酸反应生成的灰白色固体是什么？ 【查阅资料】①镁与水能生成难溶于水的氢氧化镁和氢气。 ②在碱性条件下，镁和氯化镁溶液能生成碱式氯化镁固体，它难溶于水， 受热易分解成水和氯化氢气体。 【建立猜想】猜想一：灰白色固体可能是　 　； 猜想二：灰白色固体可能是碱式氯化镁； 【实验探究】将灰白色固体洗涤、干燥后进行如下图所示实验： 【收集证据】若灰白色固体是碱式氯化镁，则可能出现的实验现象是　 　； 【去伪求真】反应物的质量多少通常会影响反应的进程。请结合实验记录表和【查阅资料】中的信息，在图乙基础上画出过量镁与等质量相同质量分数的稀盐酸反应的大致图像。　 　 【答案】氢氧化镁；A 中无水硫酸铜变蓝，B 中试纸变红； 【解析】 【建立猜想】 灰白色固体难溶于水，可以是镁与水能生成的氢氧化镁 。 【收集证据】若灰白色固体是碱式氯化镁，则加热时分解成水和氯化氢气体，可能出现的实验现象是A 中无水硫酸铜变蓝，B 中试纸变红。 【去伪求真】镁的相对原子质量小于锌，活动性大于锌，过量的镁与等质量相同质量分数的稀盐酸反应产生氢气速率大于锌，最终产生氢气质量大于锌，由此在锌的图像上方绘出镁的曲线即可。 17．（2024九上·兰溪期中）学习小组在实验室探究铜、锌、银三种金属活动性顺序。 【设计与实验】同学们设计并进行如图所示实验（实验中所用金属均已用砂纸打磨）。 【解释与结论】实验Ⅱ中实验现象是　 　。由上述实验得出三种金属活动性由强到弱的顺序是锌、铜、银。 【反思与交流】某同学又取了金属M放入试管中，滴加稀硫酸，发现有气泡产生，则金属M　 　（选填“能”或“不能”）与硫酸铜溶液发生化学反应。 【拓展与延伸】同学们用不同形状的锌和不同溶质质量分数的稀硫酸在室温下进行实验，探究锌与稀硫酸反应快慢的影响因素，实验记录表： 实验编号 硫酸的溶质质量分数 （均取20mL） 锌的形状（均取1g） 氢气的体积（mL）（均收集3min） ① 20% 锌粒 31.7 ② 20% 锌片 50.9 ③ 30% 锌粒 61.7 ④ 30% 锌片 79.9 ⑴实验①②对比说明　 　。 ⑵若要比较不同溶质质量分数的稀硫酸对反应快慢的影响，应选择的实验编号是　 　。学习小组由此得出影响锌和稀硫酸反应快慢的部分因素。 【答案】铜片表面有银白色固体生成，溶液由无色变成蓝色；能；在其他条件相同时，锌与稀硫酸接触面积越大，反应越快；①③ 【解析】【解释与结论】实验Ⅱ中铜片与硝酸银溶液反应生成银和硝酸铜，故观察到的实验现象是铜片表面有银白色固体生成，溶液由无色变成蓝色； 【反思与交流】某同学又取了金属M放入试管中，滴加稀硫酸，发现有气泡产生，说明金属M的活动性大于氢，而铜的金属活动性小于氢，则金属M的活动性大于铜，故金属M能与硫酸铜溶液发生化学反应； 【拓展与延伸】（1）根据实验记录表可知，实验①②对比说明在其他条件相同时，锌与稀硫酸接触面积越大，反应速率越快； （2）比较不同质量分数的硫酸对反应快慢的影响，其他因素应该相同，根据控制变量法，应选择的实验编号是①③或②④，由此得出不同形状的锌和不同溶质质量分数的稀硫酸都会影响反应快慢。 18．（2024九上·椒江月考）某校化学社团的同学为探究金属的化学性质，进行如下实验。 （1）实验1：锌片表面产生气泡，铜片表面　 　、 （2）小芸同学无意间将两种金属接触（见实验2），她发现铜片表面产生无色的气体。根据你已掌握的化学知识判断实验2中的气体不可能是（　　）。 A．氢气 B．氧气 C．二氧化硫 D．二氧化碳 （3）小芸同学又设计了实验3：将锌片、铜片用导线连接后平行插入稀硫酸中，铜片表面也产生无色无味的气体，电路中的电流计指针发生偏转。 【资料】铜锌原电池：把铜、锌同时浸入稀硫酸，锌失去电子生成Zn2+，电子（e-）由锌片通过导线流向铜片，溶液中的氢离子从铜片处获得电子产生气体。 由此推知实验2铜片上产生的气体是　 　，溶液的pH值将　 　（填“变小”、“变大”或“不变”）。 （4）甲乙两小组成员用7g锌片与50g质量分数为9.8%的稀硫酸反应制取氢气，生成氢气的速率随时间的变化趋势并绘出图所示曲线。 组别 锌片/g 9.8%的稀硫酸/g 是否加饱和硫酸铜溶液 甲组 7 50 未添加 乙组 7 50 添加 ①对比甲、乙两组数据后发现加入0.1g饱和硫酸铜溶液能够　 　（填“加快”或“减慢”）生成氢气的速率。结合资料推测该变化可能是锌与铜形成了原电池，在铜表面产生了气体，将　 　能转化为电能。锌与硫酸铜反应的化学方程式为　 　。 ②反应结束后，甲、乙两组发现均有固体剩余，计算甲组生成的氢气质量是多少？　 　 【答案】（1）无明显现象 （2）D （3）氢气；变大 （4）加快；化学；；解：参加反应的硫酸的质量=50g×9.8%=4.9g设甲组生成的氢气质量为x=x=0.1g答：甲组生成的氢气质量为0.1g。 【解析】（1）铜位于金属活动性顺序表中氢的后面，与稀硫酸不反应，所以铜片表明无明显现象。 故答案为：无明显现象。 （2）实验2体系中有锌、铜、稀硫酸，整个体系中不含有碳元素，含有锌、铜、氢、氧、硫元素，根据质量守恒定律可知，实验2中的气体不可能是二氧化碳。 故答案为：D。 （3）溶液中的氢离子从铜片处获得电子产生气体，氢离子得到电子变为氢气，则实验2铜片上产生的气体是氢气。 反应中氢离子浓度下降，溶液的酸性减弱，溶液pH变大。 （4）①从曲线图得，乙组生成的氢气速率更大，说明加入0.1g饱和硫酸铜溶液能够加快氢气生成速率。原电池是将化学能转化为电能的装置，锌与硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，故反应的化学方程式写为：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu。 （1）铜位于金属活动性顺序表中氢的后面，与稀硫酸不反应，所以铜片表明无明显现象，故填无明显现象。 （2）实验2体系中有锌、铜、稀硫酸，整个体系中不含有碳元素，含有锌、铜、氢、氧、硫元素，根据质量守恒定律可知，实验2中的气体不可能是二氧化碳，故填D。 （3）溶液中的氢离子从铜片处获得电子产生气体，氢离子得到电子变为氢气，则实验2铜片上产生的气体是氢气，故填氢气或H2； 反应中氢离子浓度下降，溶液的酸性减弱，溶液pH变大，故填变大。 （4）①从曲线图得，乙组生成的氢气速率更大，说明加入0.1g饱和硫酸铜溶液能够加快氢气生成速率，故填加快； 原电池是将化学能转化为电能的装置，故填化学； 锌与硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，故反应的化学方程式写为：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu。 ②见答案。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题15 金属与置换反应实验 一、实验原理与核心规律 1、置换反应的定义与类型 金属置换金属：活动性强的金属将活动性弱的金属从其盐溶液中置换，例如： Fe+CuSO4=FeSO4+Cu（应用场景：湿法炼铜。） 金属置换非金属（H₂）：活泼金属（如Zn、Fe、Mg）与稀酸反应生成氢气，例如： Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 非金属置换金属：如碳高温还原金属氧化物，例如：C+2CuO=2Cu+CO2↑ 2、金属活动性顺序的应用 金属活动性顺序表是判断置换反应能否发生的关键依据。例如： K、Ca、Na 在溶液中会先与水反应，而非直接置换其他金属（需特别注意）。 盐溶液中的金属离子被置换顺序由弱到强（如Ag⁺< Cu²⁺< Fe²⁺）。 一、高频题型与解题策略 1. 金属与酸反应的图像分析 题型特点：以氢气质量或溶液pH为纵坐标，时间或酸量为横坐标的图像题。 关键点：①斜率反映反应速率，金属活动性越强，斜率越大。 ②等质量金属完全反应时，生成H₂质量：Al > Mg > Fe > Zn（需结合相对原子质量计算））。 示例：若等质量Mg、Zn与足量稀硫酸反应，Mg生成H₂更多，但Zn反应更慢（曲线斜率小）。 2. 金属与盐溶液反应的成分判断 题型特点：混合溶液中加入金属，判断滤渣和滤液成分。 解题步骤：① 确定金属活动性顺序； ② 按“弱者先置换”原则分阶段分析； ③ 结合滤渣与酸反应现象（气泡、沉淀）验证过量金属。 示例：向AgNO₃和Cu(NO₃)₂混合液中加Fe粉，滤渣中一定含Ag，可能含Cu；若滤渣加酸无气泡，说明Fe未过量。 3. 实验设计与验证题 题型特点：设计实验验证金属活动性或反应产物。 策略：① 验证H⁺存在：加入活泼金属（如Zn）或碳酸盐（如CaCO₃）。 ②验证金属活动性：通过置换反应现象（如Fe与CuSO₄溶液生成红色固体）。 易错点：避免试剂干扰（如Cl⁻存在时不用AgNO₃验证H⁺）。 4. 定量计算与图像结合题 题型特点：结合质量守恒分析反应物比例或生成物量。 关键公式：生成H2质量=金属相对原子质量×化合价​ 示例：若6.5g Zn与足量稀硫酸反应，生成H₂质量为0.2g。 二、答题策略与易错提醒 1、分阶段分析反应 例：向含HCl和CaCl₂的溶液中滴加Na₂CO₃溶液，先与H⁺反应（气泡），再与Ca²⁺反应（沉淀）。 2、排除干扰因素 Na₂CO₃溶液显碱性，需先用中性盐（如CaCl₂）除去CO₃²⁻，再测OH⁻（如验证NaOH是否变质）。 3、图像题解题技巧 pH变化曲线：初始pH反映原溶液酸碱性，拐点对应完全反应点。 沉淀/气体量曲线：多个反应阶段时，拐点区分不同反应（如酸先反应，后金属离子反应）。 4、常见错误规避 误判金属与浓硫酸/硝酸反应为置换反应（实际为氧化还原反应）。 忽略溶液温度变化（如中和反应放热可能影响反应速率判断）。 1．（2025九下·浙江开学考）学习了金属活动性的相关知识后，科学兴趣小组想要比较具有磁性的铁、钴、镍三种金属活动性。他们查阅了资料，发现三种金属都可以与酸反应生成氢气，于是他们设计如图所示的实验装置并进行实验研究。 实验药品：铁、钴、镍粉末，质量分数为7.3%的盐酸，清水。 请帮助他们完成实验步骤： ⑴检查装置的气密性，若气密性良好，进行下一步； ⑵分别取等质量的　 　，分三次实验分别置于图的锥形瓶中； ⑶在分液漏斗中装入体积相同质量分数为7.3%的盐酸，三次实验均以相同的速率滴入锥形瓶中； ⑷观察　 　，由此判断三种金属的活动性强弱。 2．（2025九上·诸暨期末）小明通过实验知道金属锌能与可溶性的硝酸银反应，他产生疑问： “金属锌是否能与不溶性的氯化银反应?”，于是他进行如下研究： 【实验步骤】①取 10mL 的AgNO3溶液于烧杯中，逐滴加入NaCl溶液至过量； ②过滤后再用蒸馏水洗涤沉淀3次，向第3次所得洗涤液中加入AgNO3溶液，无明显现象； ③将洗涤后的沉淀放入另一烧杯中，加入50mL 蒸馏水，将锌片加入烧杯中，并搅拌(如图)； ④10分钟后，将烧杯中的混合物进行过滤。过滤后，向滤液中滴加AgNO3溶液， 观察现象。 （1）【验证与推理】 步骤②中，向第3次洗涤液加入AgNO3溶液的目的是　 　。 （2）步骤③中，锌片放入前需进行预处理，消除表面氧化膜对实验的影响，预处理的具体操作是　 　。 （3）步骤④中若观察到有白色沉淀生成，可得出的结论是　 　。 （4）小明观察到锌片表面有灰黑色固体生成。取生成的灰黑色固体于试管中，加入稀硫酸，若发现　 　，证明有 Ag生成。 3．（2025九下·慈溪模拟）兴趣小组探究锌、铁、银三种金属的活动性，按步骤做了以下实验： 【步骤Ⅰ】在试管中取少量盐酸，插入铁丝，充分作用： 【步骤Ⅱ】在①所得的溶液中，插入银丝，充分作用： 【步骤Ⅲ】在②所得的溶液中插入锌丝，充分作用。完成下列问题： （1）写出步骤③的化学方程式：　 　。 （2）小鹏认为在上述实验方案中补充一个实验，就可得出 Zn>Fe>H>Ag的结论。补充的实验是　 　。 （3）小晗认为要得到 Zn>Fe>H>Ag的结论，不必做补充实验，只需调整实验步骤即可，你认为调整插入金属的顺序是　 　。 4．（2022·浙江模拟）特活泼金属能否将较不活泼的金属从它的盐溶液中置换出来，小美、小丽同学做了金属钠与硫酸铜溶液反应的实验。 【实验一】把一块比绿豆略大的金属钠，放入盛有20mL硫酸铜溶液的烧杯中，发现金属钠浮在液面上不停打转，并发出嘶嘶声，烧杯发烫，表层溶液中出现了蓝色絮状沉淀，絮状物慢慢下沉渐渐增多，并没有出现紫红色的铜。正准备整理器材，她们突然发现蓝色沉淀渐渐变黑。 【提出问题】生成的黑色固体是什么物质? 【实验二】搭建分离装置，经过　 　、洗涤、干燥，得到少量的黑色粉末。 【查阅资料】常见的黑色不溶于水的固体有：四氧化三铁、二氧化锰、氧化铜、炭粉等。 小丽猜想：黑色固体可能是氧化铜，不可能是四氧化三铁、二氧化锰、炭粉。你认为小丽作出如此判断的依据是　 　。 小美猜想：黑色固体可能是氧化铜和铜的混合物。依据是量少而又细小的铜粉杂在氧化铜之间可能看不清。 【实验三】为了进一步证实该黑色固体中是否含有铜，她们取少量该粉末放入试管，加入一定量的　 　溶液，略微加热，发现固体全部消失，从而证实了　 　同学的猜想是正确的。那么蓝色絮状沉淀怎么变成黑色固体的呢? 【查阅资料 的起始分解温度约66℃。 【实验反思】至此，谜底全部解开。为确保蓝色沉淀不分解，实验过程中要注意： ①控制实验的初始温度； ②放入的金属钠需适量； ③　 　。 5．（2024·金东模拟）锰钢(含Fe、Mn、C等)是具有优良金属性能的合金，在生产生活中有广泛的应用。 查阅文献得知：①锰是难溶于水的固体。②锰在水溶液中反应常显+2价，使溶液呈肉色。 兴趣小组同学为了解Mn、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，进行了如下探究。 根据金属活动性顺序(Fe>Cu)，对Mn的金属活动性提出了三种猜想： 猜想Ⅰ： Mn>Fe>Cu； 猜想Ⅱ： Fe>Cu>Mn； 猜想Ⅲ： Fe>Mn>Cu。 （1）初步探究： 实验序号 操 作 现 象 结 论 1 将三种打磨好、粗细质量相同的金属片，分别放入相同的稀硫酸中 放入铁片溶液呈浅绿色，放入锰片溶液为肉色， 放入铜片溶液为无色 猜想 　 　错误 2 将打磨好的锰片放入硫酸亚铁溶液中 　 　 猜想Ⅰ正确 （2）进一步探究：兴趣小组同学认为有不同的方法可以比较铁、锰的活动性，兴趣小组又进行了新的探究：在盐酸中加入铁或锰进行反应。实验结果记录如下表： 实验编号 盐酸的浓度 (均取20毫升) 金属 (均取 2 克) 金属的形状 收集 50毫升氢气所需时间/秒 ① 10% 锰 粉状 70 ② 10% 铁 片状 120 ③ 20% 铁 片状 110 ①依据以上实验结果能否推断出锰、铁活动性顺序?请判断并说明依据：　 　。 ②你认为金属与酸的反应速度除了表中的影响因素还受哪些因素影响? 　(说出一项即可) 6．为探究金属活动性顺序，小科同学按以下步骤开展探究： 步骤一：在编号为A、B、C、D的4支空试管中各注入5 mL稀盐酸。 步骤二：用砂纸打磨大小相同的镁片、铜片、锌片和银片，同一时间分别投入 A、B、C、D试管中，再立即将带有相同气球的橡皮塞塞紧。观察试管中的现象。 步骤三：将砂纸打磨后的铜片投入E试管，注入5 mL浓度为 10%的硝酸银溶液，观察实验现象，进一步探究铜和银的金属活动性顺序。 请回答： （1）用砂纸打磨金属表面的目的是　 　。 （2）实验过程中能够产生气泡的试管是　 　(填A~E的字母)。 （3）对于能与酸反应的金属，通过产生气泡的速率不能准确判断活动性的强弱，此时可通过　 　的实验进行比较。 （4）为探究 E试管反应后的溶液质量变化，小科向试管中加入质量为 m1 的硝酸银溶液，然后放入铜片反应一段时间，得到反应后的溶液质量为m2，则反应前后溶液质量大小关系为m1　 　m2。 7．（2024·温州三模）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。他猜想：镁的金属活动性顺序排在钠后面，镁是否也能与水反应呢?于是他在两个烧杯中都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）加热后乙图的烧杯中出现气泡，一段时间后该现象消失。他联想到实验室制取二氧化碳不以稀硫酸和大理石为反应物，便对该现象进行了解释。他的解释是　 　。 （3）小科发现B试管放置在空气一段时间后溶液的红色会褪色，这说明溶液的碱性减弱了。请你根据该实验现象进行解释：　 　。 8．（2024·湖州模拟）锰钢(含 Fe、Mn、C等)是具有优良金属性能的合金，在生产生活中有广泛的应用。 查阅文献得知：①锰是难溶于水的固体。②锰在水溶液中反应常显+2价，使溶液呈肉色。 兴趣小组同学为了解Mn、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，进行了如下探究。 （1）根据金属活动性顺序(Fe >Cu)，对 Mn的金属活动性提出了三种猜想： 猜想I： Mn > Fe >Cu ； 猜想Ⅱ： Fe > Mn >Cu ； 猜想Ⅲ： 　 　。 （2）初步探究： 实验序号 操作 现象 结论 1 将三种打磨好、粗细质量相同的金属片，分别放入相同的稀硫酸中 放入铁片溶液呈浅绿色， 放入锰片溶液为肉色， 放入铜片溶液为无色 猜想Ⅲ错误 2 将打磨好的锰片放入硫酸亚铁溶液中 　 猜想I 正确 （3）进一步探究：兴趣小组同学认为有不同的方法可以比较铁、锰的活动性，兴趣小组又进行了新的探究：在盐酸中加入铁或锰进行反应。实验结果记录如下表： 实验编号 盐酸的浓度 (均取20毫升) 金属 (均取2 克) 金属的形状 收集 50 毫升氢气所需时间/秒 ① 10% 锰 粉状 70 ② 10% 铁 片状 120 ③ 20% 铁 粉状 65 ①你认为兴趣小组同学想通过　 　来比较铁、锰的活动性。 ②依据以上实验结果能否推断出锰、铁活动性顺序?　 　。 9．将一定量Al粉加入Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中，过滤。 （1）滤液、滤渣成分分析。 第一步：金属的活动性由强到弱排列　 　。 第二步：Al 与Cu(NO3)2、AgNO3溶液均能反应，请写出反应的化学方程式。 先：　 　 。 后：　 　。 第三步：根据加入 Al粉的量，分析如下： 加入AI粉的质量 滤液中溶质成分 滤渣成分 ①先与部分AgNO3反应 　 　 　 　 ②恰好与AgNO3完全反应 　 　 　 　 ③再与部分Cu(NO3)2反应 　 　 　 　 ④恰好与Cu(NO3)2完全反应 　 　 　 　 ⑤过量 　 　 　 　 （2）若滤液呈蓝色，则： ①滤渣中一定含有　 　，一定不含有　 　，可能含有　 　。 ②滤液中一定含有　 　，可能含有　 　。 （3）若向滤液中滴加稀盐酸，有白色沉淀生成，则： ①滤渣中一定含有　 　，一定不含有　 　。 ②滤液中一定含有　 　。 （4）若向滤渣中滴加稀盐酸，有气泡产生，该气体是　 　，则： ①滤渣中一定含有　 　。 ②滤液中一定含有　 　，一定不含有　 　。 （5）向所得滤渣中加入稀盐酸： ①若有气泡产生，则滤渣中一定含有　 　，滤液的成分为　 　。 ②若无气泡产生，则滤渣中一定不含　 　，一定含有　 　，可能含有　 　，滤液中溶质最多有　 　种。 （6）若所得滤液呈蓝色，则滤渣中一定含有　 　，一定不含　 　，可能含有　 　，滤液中一定含有　 　，可能含有　 　。 10．（2022·长兴模拟）某兴趣小组在探究金属化学性质时，做了如图甲、乙的两次实验。 （1）图甲是向滤液中加入稀盐酸，观察到有白色沉淀产生。则滤液中一定含有的金属离子为　 　(填离子符号)。 （2）图乙是向滤渣中加入过量的稀盐酸，观察到有无色气体产生。 ①滤液中含有溶质的化学式为 　 　。 ②实验结束后所得滤液质量　 　 (填“大于”“小于” 或“等于”反应前原烧杯中混合溶液质量。 11．（2022·丽水模拟）小科在验证Al和Cu的活动性实验时，把表面打磨过的铝片放入盛有CuSO4溶液的试管中，发现无明显现象。难道是铝的金属活动性比铜弱？小科查阅资料得知铝参加反应速率与液体中所含离子的种类有关，于是重新设计实验，如图甲、乙、丙、丁，观察到的现象如下表： 　 甲 乙 丙 丁 现象 不明显 反应剧烈，铝片表面产生大量气泡，放热 反应剧烈，铝片表面产生大量气泡，放热 ？ （1）小科实验时打磨铝片的目的是　 　。 （2）小明认为要确定Cl能否促进铝反应，实验中　 　 (选填 “应该”或“不应该”)采用NaCl溶液，理由是　 　。 （3）改进实验后，小明也进行了上述实验，若Cl能促进铝反应，则丁“？”处预期观察到的现象为　 　。 12．小强同学分别取溶质质量分数相同的稀盐酸，大小、形状都和同的果种金属X、Al、Cu进行实验，实验现象记录如下： 　 　 Al X Cu 现象 开始时 几乎无气泡产生 产生气泡速度慢 无气泡产生 一段时间后 产生气泡速度快 产生气泡速度慢 无气泡产生 回答下列问题： （1）实验开始时，铝表面几乎无气泡产生的原因是　 　。 （2）Cu表面始终无气泡产生的原因是　 　。 （3）三种金属的活动性由强到弱的顺序是　 　。 （4）如果金属X的活动性比弱，且金属X与稀盐酸反应后生成易溶于水的XCl2。向只含有XCl2、CuCl2两种溶质的溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中加入稀盐酸没有气泡产生。则滤液中一定含有的金属阳离子是　 　（用离子符号表示）。 13．（2020·柯桥模拟）某兴趣小组为探究金属镁的化学性质，做了镁与稀盐酸反应的实验。小柯同学做镁粉与稀盐酸反应的实验时发现试管温度明显升高，并在试管中出现灰白色沉淀，该小组同学对灰白色沉淀的成分进行如下探究： 【提出假设】 假设一：可能含有氯化镁 假设二：可能含有镁粉 假设三：可能含有氢氧化镁 【查阅资料】①镁可与热水反应生成氢氧化镁；②氢氧化镁在水中溶解度很小，水溶液呈弱碱性。 【设计并进行实验】各取少量灰白色沉淀加入2支试管中，进行如下实验： 编号 实验操作 实验现象 实验1 加入一定温度的蒸馏水、搅拌 沉淀未见减少 实验2 加入适量稀盐酸 沉淀全部溶解，没有气泡产生 （1）【得出结论】根据实验2现象，说明假设　 　不成立。 （2）【实验思考】 如果假设三成立，请写出实验2中发生的反应方程式：　 　。 （3）实验后同学们请教老师得知，灰白色沉淀的主要成分是碱式氯化镁(Mg(OH)2·MgCl2)，碱式氯化镁受热易分解产生氯化氢气体。为了验证试管中的灰白色沉淀中含有碱式氯化镁，小米把灰白色沉淀放进试管进行加热，并在试管口放一张湿润的石蕊试纸。如果灰白色沉淀中含有碱式氯化镁，则小米将看到的现象是　 　。 （4）镁与稀盐酸反应究竟是一个怎样的过程呢？ 小组同学进行了如下实验：在小烧杯中加入一定量的稀盐酸和去除氧化膜的镁带，测量溶液pH的变化，并观察实验现象。结果如下表： 时间/min 0 2 4 8 12 16 20 24 溶液pH 2.0 5.3 7.0 8.6 9.3 9.8 10.0 10.0 实验现象 　 镁带溶解较快，产生大量气泡，试管温度升高，无沉淀生成 镁带缓慢溶解，产生气泡速率减慢，溶液变浑浊，烧杯底部有灰白色沉淀 根据表中信息，请你说说溶液pH值出现这样变化的原因：　 　。 14．（2019·衢州）某兴趣小组为探究锡纸中的金属成分（锡纸中以一种金属为主，其它成分对实验无干扰），开展了以下探究活动。 【提出问题】锡纸中的金属是什么？ 【建立猜想】根据锡纸有银白色金属光泽，并结合金属活动性、价格等因素，猜想其中的金属可能是锌、铁、铝、锡中的一种。 【探究过程】 步骤 活动内容 收集证据 分析并得出结论 步骤一 ①查阅资料：金属锌在室温下很脆 ②取锡纸反复折叠 锡纸未破损 锡纸中金属不是锌 步骤二 用磁铁靠近锡纸 锡纸没有被磁铁吸引 锡纸中金属不是　 　 步骤三 ①取锡纸条放入浓度为20%的盐酸中除去可能存在的氧化膜。当观察到　 　现象时，取出锡纸条并用蒸馏水清洗。 ②将处理过的锡纸条放入试管中，加入饱和硫酸锌溶液，静置观察。 ②中锡纸条表面无明显现象 说明锡纸中的金属活动性比锌弱，则锡纸中金属不是铝，而是锡 【交流评价】小科对实验结论提出质疑：“无明显现象”并不代表没有发生反应，因为铝与硫酸锌反应[2Al+3ZnSO4=3Zn+Al2(SO4)3]生成的金属锌为银白色，与铝颜色相同，因此无法得出结论。请在不改变反应原理的前提下运用定量方法完善实验方案，并根据预期结果得出相应结论： 　 。 【继续探究】运用完善后的方案进行实验，分析实验结果，得出初步结论：锡纸中金属是铝。 15．（2022·富阳）某化学研究小组用以下试剂：①镁条，②铁条(与镁条粗细相同)，③铁粉，④质量分数为9%的盐酸，⑤质量分数为18%的盐酸，来研究影响化学反应快慢的因素。以下是研究小组所做的5个实验： 序号 温度/℃ 反应物的种类和反应物的量 完全反应所需时间/ min ① 25 0.1g 镁条与9%的盐酸5mL反应 3 ② 25 0.1g 铁条与9%的盐酸5mL 反应 15 ③ 25 0.1g 铁粉与9%的盐酸5mL 反应 11 ④ 25 0.1g 铁粉与18%的盐酸5mL 反应 　 ⑤ 35 0.1g 铁粉与18%的盐酸5mL 反应 　 请根据以上实验条件和实验结果填空： （1）你认为①②组实验的研究课题是 　，实验的结论是　 　 。 （2）实验②所发生反应的化学方程式为　 　。 （3）实验②③对照实验的结论是　 　。 （4）若实验④产生 H2的质量随时间变化的关系如图曲线Ⅰ所示，请你根据曲线Ⅰ，得出实验③④对照实验的结论　 　。请你根据实验⑤的实验条件和你的实验常识，借助曲线Ⅰ定性画出实验⑤的曲线图。　 　 16．（2023·龙泉模拟）某兴趣小组在做“金属和酸反应”实验时，取镁条和锌粒分别放入盛有稀盐酸的试管中，实验现象记录如下： 金属种类 与稀盐酸反应现象 与稀盐酸反应一段时间后 镁条 产生大量气泡 表面仍有少量气泡生成，且试管底部出现灰白色固体 锌粒 产生大量气泡 表面几乎看不见气泡 【提出问题】镁和稀盐酸反应生成的灰白色固体是什么？ 【查阅资料】①镁与水能生成难溶于水的氢氧化镁和氢气。 ②在碱性条件下，镁和氯化镁溶液能生成碱式氯化镁固体，它难溶于水， 受热易分解成水和氯化氢气体。 【建立猜想】猜想一：灰白色固体可能是　 　； 猜想二：灰白色固体可能是碱式氯化镁； 【实验探究】将灰白色固体洗涤、干燥后进行如下图所示实验： 【收集证据】若灰白色固体是碱式氯化镁，则可能出现的实验现象是　 　； 【去伪求真】反应物的质量多少通常会影响反应的进程。请结合实验记录表和【查阅资料】中的信息，在图乙基础上画出过量镁与等质量相同质量分数的稀盐酸反应的大致图像。　 　 17．（2024九上·兰溪期中）学习小组在实验室探究铜、锌、银三种金属活动性顺序。 【设计与实验】同学们设计并进行如图所示实验（实验中所用金属均已用砂纸打磨）。 【解释与结论】实验Ⅱ中实验现象是　 　。由上述实验得出三种金属活动性由强到弱的顺序是锌、铜、银。 【反思与交流】某同学又取了金属M放入试管中，滴加稀硫酸，发现有气泡产生，则金属M　 　（选填“能”或“不能”）与硫酸铜溶液发生化学反应。 【拓展与延伸】同学们用不同形状的锌和不同溶质质量分数的稀硫酸在室温下进行实验，探究锌与稀硫酸反应快慢的影响因素，实验记录表： 实验编号 硫酸的溶质质量分数 （均取20mL） 锌的形状（均取1g） 氢气的体积（mL）（均收集3min） ① 20% 锌粒 31.7 ② 20% 锌片 50.9 ③ 30% 锌粒 61.7 ④ 30% 锌片 79.9 ⑴实验①②对比说明　 　。 ⑵若要比较不同溶质质量分数的稀硫酸对反应快慢的影响，应选择的实验编号是　 　。学习小组由此得出影响锌和稀硫酸反应快慢的部分因素。 18．（2024九上·椒江月考）某校化学社团的同学为探究金属的化学性质，进行如下实验。 （1）实验1：锌片表面产生气泡，铜片表面　 　、 （2）小芸同学无意间将两种金属接触（见实验2），她发现铜片表面产生无色的气体。根据你已掌握的化学知识判断实验2中的气体不可能是（　　）。 A．氢气 B．氧气 C．二氧化硫 D．二氧化碳 （3）小芸同学又设计了实验3：将锌片、铜片用导线连接后平行插入稀硫酸中，铜片表面也产生无色无味的气体，电路中的电流计指针发生偏转。 【资料】铜锌原电池：把铜、锌同时浸入稀硫酸，锌失去电子生成Zn2+，电子（e-）由锌片通过导线流向铜片，溶液中的氢离子从铜片处获得电子产生气体。 由此推知实验2铜片上产生的气体是　 ，溶液的pH值将　 　（填“变小”、“变大”或“不变”）。 （4）甲乙两小组成员用7g锌片与50g质量分数为9.8%的稀硫酸反应制取氢气，生成氢气的速率随时间的变化趋势并绘出图所示曲线。 组别 锌片/g 9.8%的稀硫酸/g 是否加饱和硫酸铜溶液 甲组 7 50 未添加 乙组 7 50 添加 ①对比甲、乙两组数据后发现加入0.1g饱和硫酸铜溶液能够　 　（填“加快”或“减慢”）生成氢气的速率。结合资料推测该变化可能是锌与铜形成了原电池，在铜表面产生了气体，将　 　能转化为电能。锌与硫酸铜反应的化学方程式为　 　。 ②反应结束后，甲、乙两组发现均有固体剩余，计算甲组生成的氢气质量是多少？　 　 学科网（北京）股份有限公司 $$