内容正文:
金属和金属材料
第八单元
江西2025版
课件说明
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目 录
知识网络
考点扫描
难点突破
实验探究
3
知识网络
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4
(一)金属材料的范围(2022题16,2019题5,2017题18)
考点扫描
金属材料(10年8考)
范围 举例
金属材料 __________(纯净物) 金、银、铜、铁、铝等
__________(混合物) 生铁、钢、硬铝、黄铜等
纯金属
合金
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5
(二)纯金属的物理共性及特性(2024题15,2023题5,2018题1)
共性 有金属光泽(用金、银制首饰),具有良好的________性(用铜制导线)、________性(用铁制炊具)和________性(用铝制铝箔)
特性 颜色 镁、铝等大多数金属呈银白色,但铜呈________色,金呈黄色,铁粉呈________色
状态 常温下,大多数金属都是固体,但________为液体
导电
导热
延展
红
黑
汞
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(三)合金(2024题14,2020题23)
1.概念:在金属中加热熔合某些金属或非金属后形成的具有金属特征的物质。
2.特性:与组成它的纯金属相比,合金的硬度更________,抗腐蚀性更________,熔点更________。
大
强
低
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3.几种常见的合金
合金 铁合金 铜合金 焊锡(锡铅合金)
生铁(含碳量2%~4.3%) 钢(含碳量0.03%~2%) 黄铜(铜锌合金) 青铜(铜锡合金)
备注 不锈钢:含铬、镍的钢,抗腐蚀性好 — 熔点低
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9.比较纯金属和合金的硬度
如右图所示,将黄铜片(铜锌合金)和铜片相互刻画,可观察到黄铜片表面________划痕,铜片表面________划痕。由此可得出的结论是黄铜片的硬度比铜片的硬度________。
无
有
大
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(一)金属资源的利用(2020题22,2019题24)
金属资源的利用和保护(10年6考)
金属矿石 金属矿石有赤铁矿(主要成分为________)、磁铁矿(主要成分为
________)、金红石、铝土矿、赤铜矿及软锰矿等
金属的冶炼(工业炼铁) 主要设备:高炉
原料:赤铁矿石、焦炭、石灰石等
主要原理:______________________________(用化学方程式表示)
焦炭的作用:提供________,产生________。CO2—→CO发生反应的化学方程式为_____________________
石灰石的主要作用:将赤铁矿石中的二氧化硅转变为炉渣
Fe2O3
Fe3O4
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
热量
CO
CO2+C2CO
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(二)金属的锈蚀与防护(2022题15,2021题19,2018题9,2016题6)
1.金属的锈蚀
(1)铁制品锈蚀的条件:铁与空气中的___________同时接触。
(2)铝的锈蚀:常温下铝具有良好的抗腐蚀性能,其原因是铝在空气中与氧气反应,其表面生成一层致密的________薄膜,从而阻止铝进一步被氧化。
H2O、O2
氧化铝
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铁锈很疏松,不能阻止里层的铁继续反应,且铁锈有吸水性,还会加快铁制品的锈蚀,因此铁制品可以全部锈蚀。
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2.防止铁制品锈蚀的措施
原理 方法 实例
使铁制品不与____接触 保持铁制品表面洁净干燥 淋过水的自行车应及时擦干
既隔绝空气又隔绝水 在铁制品表面涂保护层 刷油漆 铁窗表面
涂油 自行车链条
制成搪瓷 搪瓷盆
镀上一层不易锈蚀的金属或使表面形成致密保护层 电镀 零件表面
烤蓝 锯条表面
制成合金、改变性能 改变铁的组成和结构,制成合金 不锈钢
水
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(三)金属资源的保护方法
防止金属锈蚀;回收废旧金属;有计划、合理地开采矿物,严禁不顾国家利益乱采矿;寻找金属代用品,如用塑料制品代替金属制品。
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(一)金属与氧气的反应(2024题7)
规律:金属+氧气—→金属氧化物。
金属的化学性质(10年10考)
反应条件 金属 现象 化学方程式
常温下反应 铝 露置在空气中的铝表面会逐渐变暗 _____________________
4Al+3O2====2Al2O3
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反应
条件 金属 现象 化学方程式
点燃或加热时反应 镁 剧烈燃烧,发出耀眼的白光,放出大量的热,生成白色固体 ______________________
铁 剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成_______色固体 _______________________
铜 生成黑色固体 _____________________
高温不反应 金 — —
结论:从实验事实可以看出,铝、镁比较活泼,铁、铜次之,金最不活泼
2Mg+O22MgO
黑
3Fe+2O2Fe3O4
2Cu+O22CuO
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(二)金属与稀盐酸、稀硫酸的反应(2022题13,2021题19,2019题10,2018题24)
1.规律:金属+酸—→盐+氢气(置换反应)。
2.条件:在金属活动性顺序里,金属必须排在________之前。
氢
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3.镁、锌、铁分别与酸反应的现象及化学方程式:
金属 现象 反应的化学方程式(金属分别与稀盐酸、稀硫酸反应)
镁 反应剧烈,产生大量气泡,反应后溶液呈无色 ___________________________;
Mg+H2SO4====MgSO4+H2↑
锌 反应较剧烈,产生大量气泡,反应后溶液呈无色 Zn+2HCl====ZnCl2+H2↑;
______________________________
铁 反应缓慢,有气泡生成,溶液由无色逐渐变成________色 ____________________________;
_____________________________
Mg+2HCl====MgCl2+H2↑
Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑
浅绿
Fe+2HCl====FeCl2+H2↑
Fe+H2SO4====FeSO4+H2↑
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(三)金属与某些盐溶液反应(2023题19,2020题10、题23,2018题12,2017题9)
规律:金属+盐—→新金属+新盐。
实验操作 实验现象 化学方程式 金属活动性顺序
将打磨过的铁丝浸入硫酸铜溶液中 铁丝表面有红色物质生成,溶液由_______色逐渐变为______色 __________________________________ Fe>Cu
蓝
浅绿
Fe+CuSO4==== Cu+FeSO4
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实验操作 实验现象 化学方程式 金属活动性顺序
将打磨过的铝丝浸入硫酸铜溶液中 铝丝表面有红色物质生成,溶液由______
色逐渐变为______色 __________________________________ Al>Cu
将铜丝浸入硝酸银溶液中 铜丝表面有银白色物质生成,溶液由无色逐渐变为_______色 __________________________________ Cu>Ag
蓝
无
2Al+3CuSO4====
3Cu+Al2(SO4)3
蓝
Cu+2AgNO3====
2Ag+Cu(NO3)2
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实验操作 实验现象 化学方程式 金属活动性顺序
将铁丝浸入硫酸铝溶液中 无明显现象 — Al>Fe
结论:较活泼的金属能把较不活泼的金属从它的盐溶液中置换出来
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一种金属与两种盐溶液都能反应时,遵循“远距离的先置换”的规律,如将铁粉加入CuSO4和AgNO3的混合溶液中,Fe先置换出Ag,后置换出Cu。
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(一)概念: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。
(二)表达式:A+BCB+AC。
(三)特征:“单换单”,置换反应中一定存在化合价变化的元素。
置换反应(10年3考)
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金属活动性顺序及应用(10年9考)
顺序 常见金属活动性由强到弱依次为K、Ca、Na、________、Al、Zn、________、Sn、Pb、(H)、________、Hg、________、Pt、Au
判断 金属活动性顺序:金属的位置越靠前,它的活动性就越_____
与酸的反应:能与酸反应的金属比不能与酸反应的金属的活动性______
Mg
Fe
Cu
Ag
强
强
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判断 与盐溶液的反应:若置换反应能发生,则该金属单质的活动性________于盐中的金属
在自然界中的存在形式:能以________形式存在的金属比以________形式存在的金属活动性强
人类开发利用的时间:活动性越______的金属开发利用得越晚,如Fe、Cu、Al被大规模开发和利用的先后顺序是___________
强
化合物
单质
强
Cu、Fe、Al
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青铜是人类最早使用的合金。下列说法错误的是
( )
A.青铜属于金属材料
B.青铜的硬度比纯铜的大
C.青铜的熔点比纯铜的熔点要低
D.铜是目前世界年产量最高的金属
难点突破
金属材料
D
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26
金属材料包括纯金属和合金。合金的硬度一般比组成它的纯金属大,合金的熔点一般比组成它的纯金属低。铁是目前世界年产量最高的金属。
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北斗系统的全面建成彰显了中国航天的力量,在航天科技中会用到大量金属材料。下列有关金属材料的说法,正确 的是( )
A.合金中只含有金属元素
B.生锈的钢铁制品没有回收价值
C.铁能制成铁丝利用了铁的延展性
D.合金的熔点一般比组成它的纯金属更高
C
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1.合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属制得的具有金属特征的物质。据此可知合金并不一定是由金属与金属熔合而成的,也可以是由金属与非金属熔合而成的。
2.合金的色泽往往比制成合金的纯金属更鲜艳,硬度更大,抗腐蚀性能更好,熔点更低。不是所有的金属都是银白色的,合金也不一定都是银白色的,如黄铜为金黄色。
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(2024江西样卷七改编)将久置于空气中的铝片,投入盛有稀硫酸的烧杯中,反应产生氢气的速率与反应时间的关系如下图所示。下列说法正确的是( )
金属与酸反应相关量的变化曲线
A.OA时段没有产生氢气,是因为反应未开始
B.BC时段产生氢气的速率加快的原因是稀硫酸的浓度增大
C.时刻C以后,产生氢气的速率减慢是因为稀硫酸逐渐被消耗,稀硫酸浓度减小
D.时刻O到时刻C,烧杯内溶液中的溶质只有硫酸铝
C
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久置在空气中的铝片表面会形成一层氧化铝薄膜,将该铝片投入稀硫酸中,氧化铝先与稀硫酸反应生成硫酸铝和水;然后铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气。OA时段是氧化铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和水,故没有产生氢气;铝与稀硫酸反应放热,温度升高,使反应速率加快,故BC时段产生氢气的速率加快;时刻O到时刻C,烧杯中溶液的溶质是硫酸铝和硫酸。
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将等质量的甲、乙两种金属分别与足量等浓度的稀硫酸反应,产生氢气的质量与时间的关系如右图所示。下列说法与图像相符的是( )
A.甲是镁,乙是锌
B.甲是锌,乙是铁
C.甲是铝,乙是铜
D.甲是镁,乙是铝
A
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向含有硝酸铜和硝酸锌的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后过滤,向滤渣中加入稀盐酸,有气泡产生。下列有关判断错误的是( )
A.发生的反应属于置换反应 √
B.滤渣中一定有锌和铜
C.滤渣中一定有铁和铜
D.滤液中一定有Fe2+
一种金属与含两种金属盐的混合溶液反应后滤液、滤渣成分的判断
B
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向含有硝酸铜和硝酸锌的混合溶液中加入一定量的铁粉,铁不能和硝酸锌反应,铁和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜,充分反应后过滤,向滤渣中加入稀盐酸,有气泡产生,说明铁有剩余。铁和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜,是置换反应;滤渣中一定含有铜和铁,不含锌;反应生成了硝酸亚铁,则滤液中一定有Fe2+。
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化学兴趣小组的同学把质量为m g的铝粉加入一定质量的氯化锌和氯化铜的混合溶液中,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣,向滤渣中滴加稀盐酸,有气泡产生。下列判断正确的是
( )
A.滤渣中可能含有Al,滤液中一定含有AlCl3
B.滤渣中一定含有Zn,滤液可能为蓝色
C.若滤渣中只含Cu、Zn,则滤液中一定只含有AlCl3
D.根据质量守恒定律,所得滤渣的质量一定等于m g
A
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若将金属A放入金属B和C的盐溶液中(金属活动性:A>B>C),A先与金属C的盐溶液反应置换出最不活泼的金属C,金属C的盐溶液完全反应后,A再与金属B的盐溶液反应置换出较活泼的金属B。反应后的成分判断如下:
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反应区间或临界点 滤液中的溶质 滤渣
ab段 A盐、B盐、C盐 C
b点 A盐、B盐 C
bc段 A盐、B盐 B、C
c点 A盐 B、C
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将锌粉和铁粉的混合物加入盛有一定量硝酸银溶液 的烧杯中,充分反应后过滤,将所得滤渣放入稀盐酸中,有气泡产 生。下列说法错误的是( )
A.滤液中最多含有两种溶质
B.滤液中一定含有Zn(NO3)2,可能含有Fe(NO3)2
C.滤渣中一定含有Fe和Ag,可能含有Zn
D.若反应后所得滤液呈无色,则滤渣中一定含有Fe和Ag,一定没有Zn
两种金属与一种金属盐溶液反应后滤
液、滤渣成分的判断
D
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在金属活动性顺序中,位于氢前面的金属能与酸反应生成氢气,位于前面的金属(K、Ca、Na除外)能将位于其后面的金属从其盐溶液中置换出来。
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向一定量的镁粉和锌粉的混合物中逐滴滴入硝酸 铜溶液,相关量的变化如右图所示。下列说法错误的是( )
A.ab段发生反应的化学方程式:Mg+Cu(NO3)2====Cu+Mg(NO3)2
B.b点对应的溶液是蓝色的
C.向c点对应的固体中加稀盐酸,没有气泡产生
D.d点对应的溶液中含有3种金属离子
B
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对的在括号里打“√”,错的在括号里打“×”。
1.常温下,金属都是固体。( )
2.合金中一定含有金属元素,一定不含非金属元素。( )
3.与铝片相比,硬铝片的硬度更大,熔点更低。( )
4.用钢丝球擦洗铝壶可使其光亮且耐用。( )
5.必须同时隔绝空气和水才能防止铁生锈。( )
×
×
√
×
×
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6.C和CO还原Fe2O3均属于置换反应。( )
7.铝的化学性质比铁活泼,故铝比铁更易生锈。( )
8.铁和稀盐酸反应后溶液由无色变成浅绿色。( )
9.金属和盐溶液能反应,则该金属一定是在金属活动性顺序中位于
氢前面的金属。( )
×
×
√
×
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1.铁制品锈蚀的原因
铁锈蚀的原因:铁与空气中的_________和_________等物质发生化学反应。铁锈的主要成分是_____________,铁锈____________,不能阻止里层的铁继续与氧气、水等反应。
实验探究
金属锈蚀条件的探究
水
氧气
Fe2O3·xH2O
疏松多孔
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43
2.实验设计
条件 铁钉在干燥的空气中 铁钉在蒸馏水中 铁钉与空气和蒸馏水同时接触 铁钉与蒸馏水和氧气同时接触
图示 ① ② ③ ④
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生锈
情况 ________ ________ ________ __________
结论 通过对比____________,可知影响铁生锈的因素是水;通过对比②③,可知影响铁生锈的因素是____________;通过对比____________,可知影响铁生锈的因素是氧气。由此可得出,铁生锈的条件是与水和氧气同时接触
不生锈
不生锈
生锈
最易生锈
①③
空气
②④
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1.分别向a、b两支试管中加入形状和大小完全相同的铁片,再向a中加入植物油,b中铁片表面滴几滴清水,试管口均塞上橡胶塞,U形玻璃管内为红墨水(开始时两端液面水平),如图所示。放置一段时
间后,以下说法正确的是( )
A.该实验说明了铁生锈只需要氧气
B.两支试管中铁片均发生锈蚀
C.U形玻璃管两端的液面变为左高右低
D.植物油用于隔绝氧气和水
D
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2.跨学科 右图所示的是某课外活动中学
生利用杠杆完成的探究实验,杠杆已调
至水平平衡。较长时间后,左边铁粉布
包下降,原因是铁粉与____________发
生了反应。将铁粉换成下列物质中的____________(填字母),杠杆也会出现相似现象。
A.NaCl √B.NaOH √C.CaO
O2、H2O
BC
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3.金属铁及其制品是现代生活中不可缺少的材料和工具,在生产和生活中的应用极为广泛。请用所学化学知识回答下列问题:
Ⅰ.铁与铁的化合物
(1)金属在生产和生活中有着广泛的用途,铁是目前世界上使用最多
的金属。图1是铁原子的结构示意图,其最外层电子数为______。
2
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(2)铁的化合物在很多领域都发挥着重要的作用,其中碳酸亚铁(FeCO3)可作补血剂,其与胃酸反应生成的物质能促进血红蛋白的
生成。写出碳酸亚铁与胃酸反应的化学方程式:_________________
_________________________。
FeCO3+2HCl
====FeCl2+H2O+CO2↑
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Ⅱ.铁的锈蚀
(3)铁生锈的原理:FeFe(OH)2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O。
①铁生锈属于____________(填“缓慢”或“剧烈”)氧化。
②Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的反应的化学方程式为________________
______________________。
缓慢
4Fe(OH)2+O2
+2H2O====4Fe(OH)3
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(4)防止金属生锈是保护金属资源的有效方法之一。某学习小组设计了如图2所示的实验(夹持装置已省略),探究铁锈蚀的条件。
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一段时间后观察到A处铁丝依然光亮,B处铁丝表面变暗,C处铁丝依然光亮。A、B处实验现象对比,说明铁生锈与____________有
关;B、C处实验现象对比,说明影响铁生锈快慢的一个重要因素是
____________。
水
氧气的浓度
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1.实验原理
借助金属与酸溶液、可溶性盐溶液能否发生反应来判断。
金属活动性顺序的探究
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2.探究金属活动性强弱的方法
判断依据 实验设计 实验现象和结论
金属能否与稀盐酸或稀硫酸反应 将金属插入稀盐酸或稀硫酸中,观察是否___________ 若有___________,则该金属在金属活动性顺序中排在氢________,否则排在氢后
金属与稀盐酸或稀硫酸的反应速率 将金属插入稀盐酸或稀硫酸中,观察________________ 产生气体越___________的金属,其金属活动性越____________
金属能否与盐溶液发生置换反应 将金属插入某金属的盐溶液中,观察现象 若____________能将盐溶液中的金属置换出来,则插入的金属比盐溶
液中所含的金属的活动性_______,否则相反
产生气体
气体产生
前
产生气体的快慢
快
强
插入的金属
强
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3.方案设计
(1)两种金属(用M和N表示)
比较方法 实验步骤 实验现象 结论(金属活
动性强弱)
直接比较法 方案一:将金属M插入金属N的盐溶液中 若无明显现象 _______
若M表面有固体析出 ________
M<N
M>N
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比较
方法 实验步骤 实验现象 结论(金属活动性强弱)
间接比较法 方案二:将形状、大小相同的金属M和N,分别放入装有等量同种稀盐酸(或稀硫酸)的试管中 若M表面有_________,而N表面____________ M>N
若M和N表面均有气泡产生,且M表面产生气泡的速率更快 _________
气泡产生
无明显现象
M>N
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比较
方法 实验步骤 实验现象 结论(金属活动性强弱)
间接比较法 方案三:将M和N分别插入金属P的盐溶液中 若M表面有__________,而N表面_____________ M>N
固体析出
无明显现象
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(2)三种金属(为方便描述,三种金属分别用M、P和N表示,且假设三种金属的活动性顺序为M>P>N)
实验方案 实验步骤 实验现象 结论(金属活动性强弱)
“中间
金属两
边盐” 分别把金属P插入金属M和金属N的盐溶液中 金属P在M的盐溶液中无明显变化,而在N的盐溶液中其表面有固体析出 M>P>N
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实验方案 实验步骤 实验现象 结论(金属活动性强弱)
“两边
金属中
间盐” 分别把金属M和金属N插入金属P的盐溶液中 M的表面有_________,而N的表面_______________ M>P>N
固体析出
没有明显变化
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4.实验注意事项
(1)实验前必须打磨除去金属表面的__________和污物。
(2)做金属与酸的反应实验时,一般用_________或_________,不用硝酸和浓硫酸,且酸的种类、浓度和体积要相同。
(3)金属与盐溶液的反应,盐必须_________溶于水。
(4)在金属活动性顺序中,并不是所有排在前面的金属都能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来,如钾、钙、钠(因为钾、钙、钠太活泼,会先与水反应)。
氧化膜
稀盐酸
稀硫酸
可
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1.(2024滨州)下列各组试剂不能验证铁、铜、银三种金属活动性强弱
的是( )
A.CuSO4溶液、Fe、Ag
B.FeSO4溶液、稀硫酸、Cu、Ag
C.AgNO3溶液、稀硫酸、Fe、Cu
D.AgNO3溶液、FeSO4溶液、Cu
B
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2.(2024抚州模拟)某兴趣小组欲通过实验对铁、铜、锌三种金属的活动性强弱进行探究,现提供的试剂有铁粉、铜丝、锌粒、稀硫酸、CuSO4溶液、ZnSO4溶液、FeSO4溶液。
(1)甲、乙两位同学分别采取不同的实验方案进行了实验,如下表所示:
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实验操作 实验现象 解释与结论
甲 实验①:将铜丝加入FeSO4溶液中 ____________ 实验②发生反应的化学方程式为__________________________;三种金属的活动性由强到弱的顺序为______________
实验②:将锌粒加入FeSO4溶液中 溶液逐渐由浅绿色变为无色
无明显现象
Zn+FeSO4====ZnSO4+Fe
Zn、Fe、Cu
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实验操作 实验现象 解释与结论
乙 实验③:将铁粉加入________溶液中 无明显现象 实验②发生反应的化学方程式为_________________________;三种金属的活动性由强到弱的顺序为______________
实验④:将_____加入CuSO4溶液中 析出红色固体,溶液由蓝色变成浅绿色
ZnSO4
Zn+FeSO4 ===ZnSO4+Fe
Zn、Fe、Cu
铁粉
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(2)丙同学将实验③和实验④反应后剩余的物质倒在一个洁净的烧杯中,发现烧杯内的红色固体明显增多。充分反应后过滤,选择上述提供的试剂对滤渣的成分展开了探究。
【作出猜想】
猜想一:滤渣中只有铜;
猜想二:______________________。
滤渣中含有铜和铁
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【进行实验】
实验步骤 实验现象 实验结论
向滤渣中加入____________ 有气泡产生,溶液由无色变为浅绿色 猜想二正确
稀硫酸
(3)丁同学通过与大家交流学习,认为用铁粉、铜丝、锌粒分别与等质量、等浓度的稀硫酸进行实验也可以比较三种金属的活动性强
弱。你认为是否合理?说明你的理由:___________________________ ___________________________________。
不合理。理由是所用金属的形状、大小不同,变量不唯一,不能比较
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$$