第2节 金属的化学性质 第1课时 金属与氧气、酸的反应（高效培优讲义）科学浙教版九年级上册

第2章 物质转化与材料利用 第2节　金属的化学性质 第1课时 金属与氧气、酸的反应 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 金属与氧气反应 1 题型2 金属与酸反应 4 题型3 置换反应 7 【能力培优练】 9 【链接中考】 14 【重难题型讲解】 题型1 金属与氧气反应 一、金属与氧气反应 1.大多数金属都能与氧气发生反应，但反应的难易和剧烈程度是不同的。 实验：将1根镁带、1根铜丝同时在酒精灯的外焰上加热。能燃烧的是镁带，燃烧的现象为发出耀眼的白光，放出热量，生成一种白色固体；不能燃烧的金属是铜丝，冷却后表面的颜色变为黑色。 (1)镁在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的强光，生成白色的氧化镁固体，同时放出大量的热。 反应的化学方程式为2Mg+ O2=== (点燃)2MgO. (2)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。 反应的化学方程式为4Al+ 3O2=== (点燃)2Al2O3. (3)细铁丝在空气中不能燃烧。在纯氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的四氧化三铁，同时放出大量的热。 反应的化学方程式为3Fe+2O2=== (点燃)Fe3O4 金属铁在潮湿的空气中会被氧气所氧化而生锈(铁锈的主要成分是Fe2O3)。 (4)在加热的情况下，铜能跟空气中的氧气反应，生成黑色的氧化铜。 反应的化学方程式为2Cu+O2=== (△)2 CuO. (5)金在高温时也不与氧气反应。 在元素周期表中，除汞外，金属元素的中文名称都带有金字旁。 2.金属与氧气反应的剧烈程度不同，主要取决于金属的化学性质，金属越活泼，越容易与氧气发生反应，现象越明显，其次与氧气的浓度、金属与氧气的接触面积也有关，氧气的浓度越大，金属与氧气的接触面积越大，反应越剧烈。 （1）金属铝的表面易生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝的进一步氧化，因而铝具有很好的抗腐蚀性能。但用钢丝球擦洗铝制容器会破坏氧化膜，会使金属铝进一步被氧化。 （3）从金属与氧气反应的情况可比较金属的活泼性，与氧气反应的金属比不与之反应的金属活泼性强，与氧气反应越剧烈其活泼性越强。从上述实验事实可以看出：镁、铝比较活泼，铁、铜次之，金最不活泼。 【典例1-1】下列有关金属的说法不正确的是（ ） A. 铁生锈是铁与氧气和水发生了反应 B. 铜丝在空气中加热表面变成黑色 C. 镁带在空气中燃烧，发出耀眼白光，生成白色固体 D. 铝制品不需要涂保护层来防腐蚀，因为常温下铝不与氧气反应 关键点拨：解答此类题目应特别注意两点：一是明确不同金属与氧气反应的不同条件；二是要明确铝制品不易锈蚀的原理。 【典例1-2】2024 年 11 月 30 日，我国首个商业航天发射场完成了其首次发射任务。铝合金被广泛用于航天领域，其强度和硬度比纯铝____(填 “大” 或 “小”); 铝在空气中不易锈蚀，其原因可用化学方程式表示为________________________, 该反应的基本反应类型是__________。 跟踪训练1-1 下列关于金属与氧气反应的说法中正确的是（ ） A. 细铁丝在空气中不能燃烧，是因为温度没有达到其着火点 B. 铜在空气中能与氧气发生化学反应，其化学方程式为 Cu+O₂===CuO C.“真金不怕火炼” 说明即使在高温条件下金也不与氧气反应 D. 金属与氧气发生化学反应时，都需要在点燃或加热的条件下 跟踪训练1-2 金属与氧气反应可以生成金属氧化物。小林同学绘制了三条表示某种金属质量和其与氧气反应生成的金属氧化物质量的关系曲线，如图，请回答： (1) 曲线______一定是错误的。 (2) 三条曲线中，表示 Cu 与 CuO 质量关系的曲线是______。 题型2 金属与酸反应 铝、镁、锌、铁等金属能与稀盐酸或稀硫酸发生反应，生成相应的盐和氢气。铜、银等金属不能与稀盐酸或稀硫酸发生反应。 金属与盐酸或稀硫酸反应伴随的现象及反应的化学方程式如下表所示： 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 （1）这里的酸一般指稀盐酸或稀硫酸，硝酸、浓硫酸除外，因为硝酸、浓硫酸具有强氧化性，它们与金属反应一般不生成氢气而生成水。 （2）铁与酸溶液发生置换反应时，生成亚铁盐和氢气，此时铁的化合价为+2价。 【方法技巧】金属混合物(合金)与足量酸反应，已知生成氢气的质量，求金属组成，有两种方法： ①可将金属混合物(合金)看做纯金属，求出全属混合物(合金)的平均相对原子质量，再进行判断，该方法要注意金属元素的化合价； ②可将金属混合物看做纯金属，计算生成相同的氢气需要各种金属的质量，再进行判断。 【典例2-1】[2025 浙江宁波质检] 在托盘天平左、右两边各放一只质量相等的烧杯，分别向两只烧杯中加入等质量、等浓度的稀盐酸，此时天平平衡。然后向左盘的烧杯中加入 10g 锌粒，向右盘的烧杯中加入 10g 铁粉，充分反应后，烧杯中均无固体剩余，则此时天平（ ） A. 指针偏向左边 B. 指针偏向右边 C. 仍然平衡 D. 无法判断 【典例2-2】[2024 浙江杭州期中] 学习了金属的化学性质后，某科学兴趣小组的同学利用数字化仪器对镁与稀盐酸的反应进行了探究。实验前先用砂纸将镁条打磨，将打磨后的镁条放入锥形瓶中，再将注射器中的稀盐酸快速压入锥形瓶中，通过压强传感器测定实验过程中密闭容器内压强与时间的关系如图所示 (装置气密性良好)。 甲 乙 (1) 向锥形瓶中刚注入稀盐酸时，镁条表面无明显气泡，但此时压强上升迅速，原因可能是___________ _________________________________。 (2) ac 段容器内压强增大，而 cd 段容器内压强逐渐减小，观察发现，c 点时镁条恰好完全反应，说明镁与稀盐酸反应会________(填 “吸收” 或 “放出”) 热量。 (3) 用 pH 试纸测出 ab 段溶液的 pH___(填 “>”“<” 或 “=”) 7。 跟踪训练2-1 [2024 浙江温州调研] 下列物质中，能用金属单质与稀盐酸直接反应制取的是（ ） A.CuCl₂ B.AgCl C.ZnCl₂ D.FeCl₃ 跟踪训练2-2 [2024 安徽安师附中一模]将大小、形状相同的 Mg、Zn、Fe、Cu 四种金属同时投入盐酸中，下列结论不正确的是（ ） A. 铜不能与盐酸发生反应 B. 四种金属中与盐酸反应最剧烈的是 Mg C. 相等质量的锌和铁分别与足量盐酸反应，生成 H₂的质量：Zn>Fe D. 如果把盐酸换成稀硫酸，实验现象相同 跟踪训练2-3 [2024 陕西榆林榆阳二模]如图所示，杠杆的两端分别挂着打磨干净、质量相等的铁球和锌球，杠杆平衡。将两个金属球分别浸入等质量、等浓度的稀硫酸中，待不再产生气泡后，移走烧杯，两个金属球均有剩余。下列说法正确的是（ ） A. 两个烧杯中溶液均变为浅绿色 B. 实验开始阶段，杠杆右端下沉 C. 实验结束后，左侧烧杯中溶液质量更大 D. 移走烧杯后，要想使杠杆平衡，支点应向左移动 题型3 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。 3.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金属与稀硫酸(或盐酸)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=== (Δ)Cu+H2O 3C+2Fe2O3=== (高温)4Fe+3CO2↑ 2Al+Fe2O3=== (高温)Al2O3+2Fe 4种化学基本反应类型：一种单质跟一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，叫作置换反应，表示形式为：A＋BC===B＋AC；化合反应是由两种或两种以上物质生成一种物质的反应(A＋B===AB)；分解反应是由一种物质生成两种或两种以上物质的反应(AB===A＋B)；复分解反应是两种化合物互相交换成分生成新化合物的反应(AB＋CD===AD＋CB)。 【典例3】[2025 浙江温州质检] 温州轻轨工程建设的过程中，工程技术人员利用铝热剂燃烧释放大量的热来焊接铁轨。点燃铝热剂时，发生反应的化学方程式为 2Al+Fe₂O₃=== (点燃)Al₂O₃+2Fe。该反应属于( ) A. 化合反应 B. 分解反应 C. 置换反应 D. 复分解反应 跟踪训练3-1 下列关于置换反应的说法中正确的是（ ） A. 置换反应一定是在溶液中进行的 B. 有单质和化合物生成的反应一定是置换反应 C. 置换反应中一定有元素的化合价发生改变 D.CO+CuO=== (△)Cu+CO₂属于置换反应 跟踪训练3-2 下图是某个化学反应前后物质的微观模型。根据图示判断，该反应属于（ ） A. 化合反应 B. 分解反应 C. 复分解反应 D. 置换反应 【能力培优练】 1.下列根据镁条相关实验现象推出的结论不正确的是（ ） A. 镁条可以在二氧化碳中燃烧，说明燃烧不一定需要氧气 B. 镁条在空气中燃烧后质量减小，可能是氧化镁逸散 C. 镁条可以和盐酸反应产生氢气，说明镁适合用于实验室制取氢气 D. 将打磨过的镁条放入滴加无色酚酞的热水中产生气泡，溶液变红，说明镁可与热水发生化学反应 关键点拨：本题要明确未打磨过的铝片放入稀盐酸中发生了两个反应：氧化铝与稀盐酸的反应以及铝与稀盐酸的反应。 2.[2024 湖南怀化鹤城模拟]现有等质量的甲、乙、丙三种金属，分别放入三份浓度相同的足量稀硫酸中，产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示 (已知甲、乙、丙在生成物中化合价相同)。下列说法中错误的是（ ） A. 反应速率：乙 > 甲 > 丙 B. 产生氢气的质量：甲 > 乙 > 丙 C. 相对原子质量：乙 > 丙 > 甲 D. 消耗硫酸的质量：甲 > 乙 > 丙 3.[2024 浙江嘉兴质检] 用一小块未打磨过的铝片和一定质量的稀盐酸反应，反应产生气泡的快慢和反应时间的关系如图所示。待实验结束后，发现试管底部出现了灰色沉淀。为了初步判断灰色沉淀的成分，向上述试管中继续滴加稀盐酸，观察到沉淀溶解并有气泡生成。下列推理正确的有（ ） (1) 0~t₁阶段，铝的氧化物与稀盐酸反应 (2) t₁~t₂阶段，铝和稀盐酸反应生成气体 (3) t₃~t₄阶段，稀盐酸过量生成气体量减少 ④实验结束后试管底部出现的灰色沉淀是铝 A.①② B.①②④ C.①③④ D.②③④ 4. [2025 浙江杭州质检] 将等质量的 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，反应完成后生成氢气的质量关系不可能的是（ ） A. B. C. D. 5.[2025 浙江温州质检] 铜锌合金呈金黄色，外观与单质金相似，科学小组为检测其中锌的质量分数，按下列流程进行探究实验，充分反应后所得数据如图所示 (忽略盐酸的挥发), 请回答下列问题。 (1) 生成氢气的总质量为_________g。发生反应的化学方程式为________________。 (2) 合金中锌的质量。 (3) 所用稀盐酸中溶质的质量分数。 6.[2024 四川攀枝花仁和一模]运用手持技术探究金属与酸的反应。向 250 mL 的烧瓶内注入 25 mL 一定浓度的稀盐酸，分别剪取长 4 cm、宽 0.4 cm 的镁条、铝条、锌条、铁条、铜条，打磨后投入烧瓶中，迅速塞紧带有压强传感器的橡皮塞 (见图 1)，采集数据得到如图 2 所示的压强变化曲线。回答下列问题： (1) 曲线______一定是错误的。 (2) 曲线 b 对应的金属是铁，反应的化学方程式为__________________________。 (3) 曲线 c 在 18 s 左右达到最高点后又稍下降的原因是______ (4) 下列说法错误的是______(填字母)。 A.d 对应的金属与稀盐酸的反应速率适中，适用于实验室制取氢气 B. 从图 2 中 0~100 s 可推测 e 对应的金属打磨不彻底 C. 从图 2 中推测 250~450 s 时盐酸浓度变大 7.久置的镁带表面会有一层灰黑色固体。为了测量久置镁带中金属镁的质量分数，同学们提出了两种实验方法：①物理方法，取一定质量的镁带，用砂纸打磨，除尽表面的灰黑色固体，根据剩余固体质量计算金属镁的质量分数；②化学方法，取一定质量的镁带，与足量的稀硫酸反应，根据测得生成气体的体积计算金属镁的质量分数。 (1) 经讨论，同学们否定了物理方法。理由是：打磨过程中__________________________。 (2) 常温常压下氢气密度已知，因此大家认为化学方法可行。老师提示：镁与稀硫酸反应放热；灰黑色固体除了氧化镁之外，还存在少量碱式碳酸镁 [MgCO₃・Mg (OH)₂]，它与酸反应会产生 CO₂气体；碱石灰是 CaO 和 NaOH 的混合物。 同学们从下列装置中选择合适的装置，组装并进行实验。 ①图 C、D 虚线框内有一种测量体积的仪器 (未画出)，该仪器是_______。 ②完成该实验应选择的装置为________(填字母)。 ③结合实验方法和选择的装置分析，会造成实验结果不准确的是________(填字母)。 A. 加入稀硫酸不足，镁带有剩余 B. 装置气密性不好 C. 反应结束，立即读数 【链接中考】 1．[2025•武汉中考]项目小组为探究金属的化学性质进行图1所示实验，充分反应后，甲试管内的溶液只含一种溶质。然后将甲、乙两支试管内的物质倒入烧杯，如图2所示。充分反应后过滤，得到滤渣和滤液。下列说法错误的是（　　） A．若滤液呈无色，则滤渣中可能存在3种物质 B．若滤液呈蓝色，则滤渣中可能存在2种物质 C．若滤渣为混合物，则其质量可能小于2mg D．若滤渣为纯净物，则滤液中可能存在3种金属离子 2．[玉林中考]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．反应结束后，稀盐酸可能有剩余 B．曲线①表示锌粒与稀盐酸的反应 C．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 D．a、b、c、d四点处的溶质成分相同 3． [重庆中考]我国在高端芯片领域已经快速发展。高端芯片及其制造设备中含硅、铜、银等元素。 （1）2个硅原子表示为_______，二氧化硅中硅元素的化合价为_______。 （2）铜块能制成铜丝，说明铜具有良好的_______性。银______（填“能”或“不能”）与稀硫酸反应。 12 / 12 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2章 物质转化与材料利用 第2节　金属的化学性质 第1课时 金属与氧气、酸的反应 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 金属与氧气反应 1 题型2 金属与酸反应 4 题型3 置换反应 7 【能力培优练】 9 【链接中考】 14 【重难题型讲解】 题型1 金属与氧气反应 一、金属与氧气反应 1.大多数金属都能与氧气发生反应，但反应的难易和剧烈程度是不同的。 实验：将1根镁带、1根铜丝同时在酒精灯的外焰上加热。能燃烧的是镁带，燃烧的现象为发出耀眼的白光，放出热量，生成一种白色固体；不能燃烧的金属是铜丝，冷却后表面的颜色变为黑色。 (1)镁在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的强光，生成白色的氧化镁固体，同时放出大量的热。 反应的化学方程式为2Mg+ O2=== (点燃)2MgO. (2)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。 反应的化学方程式为4Al+ 3O2=== (点燃)2Al2O3. (3)细铁丝在空气中不能燃烧。在纯氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的四氧化三铁，同时放出大量的热。 反应的化学方程式为3Fe+2O2=== (点燃)Fe3O4 金属铁在潮湿的空气中会被氧气所氧化而生锈(铁锈的主要成分是Fe2O3)。 (4)在加热的情况下，铜能跟空气中的氧气反应，生成黑色的氧化铜。 反应的化学方程式为2Cu+O2=== (△)2 CuO. (5)金在高温时也不与氧气反应。 在元素周期表中，除汞外，金属元素的中文名称都带有金字旁。 2.金属与氧气反应的剧烈程度不同，主要取决于金属的化学性质，金属越活泼，越容易与氧气发生反应，现象越明显，其次与氧气的浓度、金属与氧气的接触面积也有关，氧气的浓度越大，金属与氧气的接触面积越大，反应越剧烈。 ★特别提醒 （1）金属铝的表面易生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝的进一步氧化，因而铝具有很好的抗腐蚀性能。但用钢丝球擦洗铝制容器会破坏氧化膜，会使金属铝进一步被氧化。 （3）从金属与氧气反应的情况可比较金属的活泼性，与氧气反应的金属比不与之反应的金属活泼性强，与氧气反应越剧烈其活泼性越强。从上述实验事实可以看出：镁、铝比较活泼，铁、铜次之，金最不活泼。 【典例1-1】下列有关金属的说法不正确的是（ ） A. 铁生锈是铁与氧气和水发生了反应 B. 铜丝在空气中加热表面变成黑色 C. 镁带在空气中燃烧，发出耀眼白光，生成白色固体 D. 铝制品不需要涂保护层来防腐蚀，因为常温下铝不与氧气反应 【答案】D 【解析】铝制品不需要涂保护层来防腐蚀，因为常温下铝能与氧气反应，在其表面生成一层致密的氧化铝保护膜，D 错误。 关键点拨：解答此类题目应特别注意两点：一是明确不同金属与氧气反应的不同条件；二是要明确铝制品不易锈蚀的原理。 【典例1-2】2024 年 11 月 30 日，我国首个商业航天发射场完成了其首次发射任务。铝合金被广泛用于航天领域，其强度和硬度比纯铝____(填 “大” 或 “小”); 铝在空气中不易锈蚀，其原因可用化学方程式表示为________________________, 该反应的基本反应类型是__________。 【答案】大 4Al + 3O₂===2Al₂O₃ 化合反应 【解析】铝合金的强度和硬度比纯铝大；常温下铝能和空气中的氧气反应，在其表面易生成一层致密的氧化铝保护膜，反应的化学方程式为 4Al+3O₂=2Al₂O₃, 该反应属于化合反应。 跟踪训练1-1 下列关于金属与氧气反应的说法中正确的是（ ） A. 细铁丝在空气中不能燃烧，是因为温度没有达到其着火点 B. 铜在空气中能与氧气发生化学反应，其化学方程式为 Cu+O₂===CuO C.“真金不怕火炼” 说明即使在高温条件下金也不与氧气反应 D. 金属与氧气发生化学反应时，都需要在点燃或加热的条件下 【答案】C 【解析】细铁丝在空气中不能燃烧，是因为空气中氧气的浓度小，A 错误；铜在空气中能与氧气发生化学反应，反应的化学方程式为 2Cu+O₂=== (△)2CuO，B 错误；“真金不怕火炼” 意思是金即使在高温时也不与氧气反应，说明金的化学性质不活泼，C 正确；金属与氧气发生化学反应时，不一定需要点燃或加热的条件，如铝在空气中能与氧气反应，不需要点燃或加热，D 错误。 跟踪训练1-2 金属与氧气反应可以生成金属氧化物。小林同学绘制了三条表示某种金属质量和其与氧气反应生成的金属氧化物质量的关系曲线，如图，请回答： (1) 曲线______一定是错误的。 (2) 三条曲线中，表示 Cu 与 CuO 质量关系的曲线是______。 【答案】（1）A （2）B 【解析】（1）由质量守恒定律可知，生成金属氧化物的质量一定比反应的金属的质量大，曲线 A 上的每一点对应的横坐标数值都小于纵坐标数值，即金属氧化物的质量小于金属的质量，不符合质量守恒定律。 (2) 铜与氧气反应的化学方程式为 2Cu+O₂=== (△)2CuO，参加反应的铜与生成氧化铜的质量比为 (64×2)∶(80×2)=4∶5，曲线 B 符合 Cu 与 CuO 质量关系。 题型2 金属与酸反应 铝、镁、锌、铁等金属能与稀盐酸或稀硫酸发生反应，生成相应的盐和氢气。铜、银等金属不能与稀盐酸或稀硫酸发生反应。 金属与盐酸或稀硫酸反应伴随的现象及反应的化学方程式如下表所示： 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 ★特别提醒 （1）这里的酸一般指稀盐酸或稀硫酸，硝酸、浓硫酸除外，因为硝酸、浓硫酸具有强氧化性，它们与金属反应一般不生成氢气而生成水。 （2）铁与酸溶液发生置换反应时，生成亚铁盐和氢气，此时铁的化合价为+2价。 【方法技巧】金属混合物(合金)与足量酸反应，已知生成氢气的质量，求金属组成，有两种方法： ①可将金属混合物(合金)看做纯金属，求出全属混合物(合金)的平均相对原子质量，再进行判断，该方法要注意金属元素的化合价； ②可将金属混合物看做纯金属，计算生成相同的氢气需要各种金属的质量，再进行判断。 【典例2-1】[2025 浙江宁波质检] 在托盘天平左、右两边各放一只质量相等的烧杯，分别向两只烧杯中加入等质量、等浓度的稀盐酸，此时天平平衡。然后向左盘的烧杯中加入 10g 锌粒，向右盘的烧杯中加入 10g 铁粉，充分反应后，烧杯中均无固体剩余，则此时天平（ ） A. 指针偏向左边 B. 指针偏向右边 C. 仍然平衡 D. 无法判断 【答案】A 【解析】锌、铁和酸发生反应后，固体都没有剩余，说明金属全部反应，由铁和锌与稀盐酸反应的化学方程式及质量关系可知，等质量的锌、铁与足量的盐酸反应时，铁生成的氢气较多，所以指针偏向左边。故选 A。 【典例2-2】[2024 浙江杭州期中] 学习了金属的化学性质后，某科学兴趣小组的同学利用数字化仪器对镁与稀盐酸的反应进行了探究。实验前先用砂纸将镁条打磨，将打磨后的镁条放入锥形瓶中，再将注射器中的稀盐酸快速压入锥形瓶中，通过压强传感器测定实验过程中密闭容器内压强与时间的关系如图所示 (装置气密性良好)。 甲 乙 (1) 向锥形瓶中刚注入稀盐酸时，镁条表面无明显气泡，但此时压强上升迅速，原因可能是___________ _________________________________。 (2) ac 段容器内压强增大，而 cd 段容器内压强逐渐减小，观察发现，c 点时镁条恰好完全反应，说明镁与稀盐酸反应会________(填 “吸收” 或 “放出”) 热量。 (3) 用 pH 试纸测出 ab 段溶液的 pH___(填 “>”“<” 或 “=”) 7。 【答案】（1）稀盐酸占据了一定体积，使容器中气体被压缩，压强增大 （2）放出 （3）< 【解析】（1）向锥形瓶中刚注入稀盐酸时，镁条表面无明显气泡，但此时压强上升迅速，原因可能是稀盐酸占据了一定体积，使容器中气体被压缩，压强增大。 （2）ac 段容器内压强增大，而 cd 段容器内压强逐渐减小，观察发现，C 点时镁条恰好完全反应，cd 段容器内压强逐渐减小的原因可能是镁条完全反应后不再放热，温度降低，压强减小，说明镁与稀盐酸反应会放出热量。 （3）ab 段溶液的溶质为 MgCl₂和过量的 HCI, 溶液显酸性，pH 小于 7 。 跟踪训练2-1 [2024 浙江温州调研] 下列物质中，能用金属单质与稀盐酸直接反应制取的是（ ） A.CuCl₂ B.AgCl C.ZnCl₂ D.FeCl₃ 【答案】C 【解析】铜、银不能与稀盐酸反应；锌和稀盐酸反应生成氯化锌和氢气；铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，不会生成氯化铁。故选 C。 跟踪训练2-2 [2024 安徽安师附中一模]将大小、形状相同的 Mg、Zn、Fe、Cu 四种金属同时投入盐酸中，下列结论不正确的是（ ） A. 铜不能与盐酸发生反应 B. 四种金属中与盐酸反应最剧烈的是 Mg C. 相等质量的锌和铁分别与足量盐酸反应，生成 H₂的质量：Zn>Fe D. 如果把盐酸换成稀硫酸，实验现象相同 【答案】C 【解析】相等质量的锌和铁分别与足量盐酸反应，金属反应完全，生成 H₂的质量 Zn<Fe。 跟踪训练2-3 [2024 陕西榆林榆阳二模]如图所示，杠杆的两端分别挂着打磨干净、质量相等的铁球和锌球，杠杆平衡。将两个金属球分别浸入等质量、等浓度的稀硫酸中，待不再产生气泡后，移走烧杯，两个金属球均有剩余。下列说法正确的是（ ） A. 两个烧杯中溶液均变为浅绿色 B. 实验开始阶段，杠杆右端下沉 C. 实验结束后，左侧烧杯中溶液质量更大 D. 移走烧杯后，要想使杠杆平衡，支点应向左移动 【答案】D 【解析】左侧烧杯中铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，溶液变为浅绿色；右侧烧杯中锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，溶液不变色。锌与稀硫酸的反应速率比铁快，实验开始阶段，相同时间内右侧烧杯中消耗的金属较多，杠杆左端下沉。实验结束后两个金属球均有剩余，说明稀硫酸完全反应，最终生成氢气的质量相等，消耗的锌的质量大于铁的质量，所以右侧烧杯中溶液质量比左侧烧杯中溶液质量大。因为消耗的锌的质量大于铁的质量，所以移走烧杯后，杠杆左端下沉，要想使杠杆平衡，支点应向左移动。 题型3 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。 3.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金属与稀硫酸(或盐酸)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=== (Δ)Cu+H2O 3C+2Fe2O3=== (高温)4Fe+3CO2↑ 2Al+Fe2O3=== (高温)Al2O3+2Fe ★特别提醒 4种化学基本反应类型：一种单质跟一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，叫作置换反应，表示形式为：A＋BC===B＋AC；化合反应是由两种或两种以上物质生成一种物质的反应(A＋B===AB)；分解反应是由一种物质生成两种或两种以上物质的反应(AB===A＋B)；复分解反应是两种化合物互相交换成分生成新化合物的反应(AB＋CD===AD＋CB)。 【典例3】[2025 浙江温州质检] 温州轻轨工程建设的过程中，工程技术人员利用铝热剂燃烧释放大量的热来焊接铁轨。点燃铝热剂时，发生反应的化学方程式为 2Al+Fe₂O₃=== (点燃)Al₂O₃+2Fe。该反应属于( ) A. 化合反应 B. 分解反应 C. 置换反应 D. 复分解反应 【答案】C 【解析】该反应是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，属于置换反应。故选 C。 跟踪训练3-1 下列关于置换反应的说法中正确的是（ ） A. 置换反应一定是在溶液中进行的 B. 有单质和化合物生成的反应一定是置换反应 C. 置换反应中一定有元素的化合价发生改变 D.CO+CuO=== (△)Cu+CO₂属于置换反应 【答案】C 【解析】置换反应不一定在溶液中进行，如氢气与氧化铜的反应，A 错误；有单质和化合物生成的反应不一定是置换反应，如一氧化碳与氧化铁的反应，B 错误；由于单质中元素的化合价为 0, 而化合物中各元素的化合价不为 0, 所以置换反应中一定有元素的化合价发生改变，C 正确；CO 与 CuO 都是化合物，因此它们之间发生的反应不属于置换反应，D 错误。 跟踪训练3-2 下图是某个化学反应前后物质的微观模型。根据图示判断，该反应属于（ ） A. 化合反应 B. 分解反应 C. 复分解反应 D. 置换反应 【答案】D 【解析】由题图可知，该反应的反应物是一种单质和一种化合物，生成物是另一种单质和另一种化合物，所以属于置换反应。故选 D。 归纳总结：实验室制取气体时，不仅要考虑反应能否发生，也应当选取反应速率适中的物质，为了获得平稳的气流，有利于气体的收集。 【能力培优练】 1.下列根据镁条相关实验现象推出的结论不正确的是（ ） A. 镁条可以在二氧化碳中燃烧，说明燃烧不一定需要氧气 B. 镁条在空气中燃烧后质量减小，可能是氧化镁逸散 C. 镁条可以和盐酸反应产生氢气，说明镁适合用于实验室制取氢气 D. 将打磨过的镁条放入滴加无色酚酞的热水中产生气泡，溶液变红，说明镁可与热水发生化学反应 【答案】C 【解析】镁比较活泼，与稀盐酸反应速度太快，不便于收集氢气，故镁不适合用于实验室制取氢气，C 不正确。 关键点拨：本题要明确未打磨过的铝片放入稀盐酸中发生了两个反应：氧化铝与稀盐酸的反应以及铝与稀盐酸的反应。 2.[2024 湖南怀化鹤城模拟]现有等质量的甲、乙、丙三种金属，分别放入三份浓度相同的足量稀硫酸中，产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示 (已知甲、乙、丙在生成物中化合价相同)。下列说法中错误的是（ ） A. 反应速率：乙 > 甲 > 丙 B. 产生氢气的质量：甲 > 乙 > 丙 C. 相对原子质量：乙 > 丙 > 甲 D. 消耗硫酸的质量：甲 > 乙 > 丙 【答案】C 【解析】看横、纵坐标：根据坐标曲线图可知，此图像为氢气质量 — 时间图像; 看曲线变化趋势：图像为氢气质量 — 时间图像，则曲线斜率表示反应速率。乙与稀硫酸的反应速率最快，丙最慢; 看曲线拐点：图像为氢气质量 — 时间图像，甲的拐点最高，则生成氢气的质量最大，产生氢气的质量：甲 > 乙 > 丙；氢气中的氢元素全部来自稀硫酸，则消耗硫酸的质量：甲 > 乙 > 丙；甲、乙、丙在生成物中化合价相同，则生成氢气的质量越大，其相对原子质量越小，即相对原子质量：丙 > 乙 > 甲. 3.[2024 浙江嘉兴质检] 用一小块未打磨过的铝片和一定质量的稀盐酸反应，反应产生气泡的快慢和反应时间的关系如图所示。待实验结束后，发现试管底部出现了灰色沉淀。为了初步判断灰色沉淀的成分，向上述试管中继续滴加稀盐酸，观察到沉淀溶解并有气泡生成。下列推理正确的有（ ） (1) 0~t₁阶段，铝的氧化物与稀盐酸反应 (2) t₁~t₂阶段，铝和稀盐酸反应生成气体 (3) t₃~t₄阶段，稀盐酸过量生成气体量减少 ④实验结束后试管底部出现的灰色沉淀是铝 A.①② B.①②④ C.①③④ D.②③④ 【答案】B 【解析】 4. [2025 浙江杭州质检] 将等质量的 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，反应完成后生成氢气的质量关系不可能的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】A. 稀硫酸过量的情况下，等质量的Mg、Fe、Zn完全反应，Mg 和稀硫酸反应生成氢气质量最多，锌和稀硫酸反应生成氢气质量最少，该选项对应关系有可能; B.无论金属单质质量、稀硫酸质量是多少，都不会出现Mg 与稀硫酸反应生成氢气的质量最大，Fe、Zn 与稀硫酸反应生成氢气质量相等的情况，该选项对应关系不可能 C.如果与三种金属反应的稀硫酸均不足，那么生成氢气的质量相等，该选项对应关系有可能 D.如果稀硫酸恰好和Mg完全反应，且Fe是过量的，则Mg、Fe 消耗的稀硫酸的质量相同，产生氢气的质量相同；此时Zn 与稀硫酸恰好完全反应，即稀硫酸过量，实际消耗硫酸的质量小，产生氢气的质量小，该选项对应关系有可能. 5.[2025 浙江温州质检] 铜锌合金呈金黄色，外观与单质金相似，科学小组为检测其中锌的质量分数，按下列流程进行探究实验，充分反应后所得数据如图所示 (忽略盐酸的挥发), 请回答下列问题。 (1) 生成氢气的总质量为_________g。发生反应的化学方程式为________________。 (2) 合金中锌的质量。 (3) 所用稀盐酸中溶质的质量分数。 【答案】（1）0.2 Zn+2HCl===ZnCl₂+H₂↑ （2）6.5g （3）解：设参加反应的锌的质量为 x, 稀盐酸中溶质的质量为 y Zn+2HCl===ZnCl₂+H₂↑ 65 73 2 x y 0.2g 65/2=x/0.2g x=6.5g 73/2=y/0.2g y=7.3g 稀盐酸中溶质的质量分数为 7.3g/100g×100%=7.3% 答：合金中锌的质量为 6.5g; 所用稀盐酸中溶质的质量分数为 7.3%。 【解析】（1）生成氢气的总质量为 20g+50g+50g+50g-169.8g=0.2g。铜不与稀盐酸反应，锌与稀盐酸反应生成氯化锌和氢气，反应的化学方程式为 Zn+2HCl===ZnCl₂+H₂↑。 （3）根据质量守恒定律和已知数据，可知加入稀盐酸 100g 时锌和稀盐酸恰好完全反应，由反应的化学方程式可求出合金中锌的质量和所用稀盐酸中溶质的质量，进而可求出稀盐酸中溶质的质量分数。 6.[2024 四川攀枝花仁和一模]运用手持技术探究金属与酸的反应。向 250 mL 的烧瓶内注入 25 mL 一定浓度的稀盐酸，分别剪取长 4 cm、宽 0.4 cm 的镁条、铝条、锌条、铁条、铜条，打磨后投入烧瓶中，迅速塞紧带有压强传感器的橡皮塞 (见图 1)，采集数据得到如图 2 所示的压强变化曲线。回答下列问题： (1) 曲线______一定是错误的。 (2) 曲线 b 对应的金属是铁，反应的化学方程式为__________________________。 (3) 曲线 c 在 18 s 左右达到最高点后又稍下降的原因是______ (4) 下列说法错误的是______(填字母)。 A.d 对应的金属与稀盐酸的反应速率适中，适用于实验室制取氢气 B. 从图 2 中 0~100 s 可推测 e 对应的金属打磨不彻底 C. 从图 2 中推测 250~450 s 时盐酸浓度变大 【答案】（1）铜 （2）Fe+2HCl===FeCl₂+H₂↑ （3）镁与稀盐酸反应放热，18 s 左右反应结束后，装置温度降低 （4）C 【解析】(1) 曲线 a 压强不变，则对应的金属是铜。 (2) 曲线 b 对应的金属是铁，铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气。 (3) 曲线 c 的压强变化最快，则对应的金属是镁，曲线 c 在 18 s 左右达到最高点后又稍下降的原因是镁与稀盐酸反应放热，18 s 左右反应结束后，装置温度降低，瓶内压强下降。 (4) d 对应的金属 (锌) 与稀盐酸的反应速率适中，适用于实验室制取氢气。e 对应的金属为铝，0~100 s 时，稀盐酸与 Al₂O₃反应生成氯化铝和水，压强基本不变。由图 2 可知，投入镁，250~450 s 时反应已结束，盐酸浓度不变；投入铜不发生反应，250~450 s 时盐酸浓度不变；投入铝、锌、铁，250~450 s 时随着反应的进行，盐酸浓度变小。 7.久置的镁带表面会有一层灰黑色固体。为了测量久置镁带中金属镁的质量分数，同学们提出了两种实验方法：①物理方法，取一定质量的镁带，用砂纸打磨，除尽表面的灰黑色固体，根据剩余固体质量计算金属镁的质量分数；②化学方法，取一定质量的镁带，与足量的稀硫酸反应，根据测得生成气体的体积计算金属镁的质量分数。 (1) 经讨论，同学们否定了物理方法。理由是：打磨过程中__________________________。 (2) 常温常压下氢气密度已知，因此大家认为化学方法可行。老师提示：镁与稀硫酸反应放热；灰黑色固体除了氧化镁之外，还存在少量碱式碳酸镁 [MgCO₃・Mg (OH)₂]，它与酸反应会产生 CO₂气体；碱石灰是 CaO 和 NaOH 的混合物。 同学们从下列装置中选择合适的装置，组装并进行实验。 ①图 C、D 虚线框内有一种测量体积的仪器 (未画出)，该仪器是_______。 ②完成该实验应选择的装置为________(填字母)。 ③结合实验方法和选择的装置分析，会造成实验结果不准确的是________(填字母)。 A. 加入稀硫酸不足，镁带有剩余 B. 装置气密性不好 C. 反应结束，立即读数 【答案】（1）易把镁也打磨掉 （2）量筒 （3） ABC ABC（4） （5） 【解析】(2)①实验中排出的液体的体积即为生成的氢气的体积，而测量液体的体积应使用量筒。②由于镁带中有碱式碳酸镁存在，其与硫酸反应会产生二氧化碳气体，实验产生的氢气中会混有二氧化碳和水蒸气，而碱石灰能将两者吸收，故必须有 B 装置，另外 A 为发生装置，C 为测量体积的装置，故选 ABC。③加入稀硫酸不足，镁带有剩余，会造成实验结果不准确；装置气密性不好，氢气逸出，会造成实验结果不准确；镁与稀硫酸反应放热，反应结束，立即读数，所测得氢气体积偏大，会造成实验结果不准确。 【链接中考】 1．[2025•武汉中考]项目小组为探究金属的化学性质进行图1所示实验，充分反应后，甲试管内的溶液只含一种溶质。然后将甲、乙两支试管内的物质倒入烧杯，如图2所示。充分反应后过滤，得到滤渣和滤液。下列说法错误的是（　　） A．若滤液呈无色，则滤渣中可能存在3种物质 B．若滤液呈蓝色，则滤渣中可能存在2种物质 C．若滤渣为混合物，则其质量可能小于2mg D．若滤渣为纯净物，则滤液中可能存在3种金属离子 【答案】D 【解析】A、若滤液呈无色，则滤液中不含硝酸铜，则混合前甲试管中锌过量，混合后，锌和硝酸铜反应生成了硝酸锌和铜，且硝酸铜完全反应，铜一定与硝酸银反应生成了银，锌一定与硝酸铜反应生成了铜，故滤渣中一定含有铜、银，可能含有锌，则滤渣中可能存在3种物质，故A不符合题意； B、若滤液呈蓝色，则滤液中含有硝酸铜，乙试管中铜一定和硝酸银反应生成了银，则滤渣中一定有银，若甲试管中锌过量，混合后，锌可能与硝酸铜反应生成了铜，且硝酸铜部分反应，则滤渣中可能含有铜，故滤渣中可能含有铜、银2种物质，故B不符合题意； C、若滤渣为混合物，由以上分析可知，滤渣中一定含有银，铜与硝酸银反应生成硝酸铜和银，反应的化学方程式为Cu+2AgNO3=Cu（NO3）2+2Ag,每64份质量的铜置换出216份质量的银，固体质量增加，则得到的固体质量大于mg,若甲试管中锌过量，混合后，锌和硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，反应的化学方程式为Zn+Cu（NO3）2=Zn（NO3）2+Cu,每65份质量的锌置换出64份质量的铜，固体质量减小，得到铜的质量一定小于mg,则若滤渣为混合物，则其质量可能小于2mg,故C不符合题意； D、若滤渣为纯净物，由于乙试管中铜与硝酸银反应生成了银，且银不参与其他反应，则滤渣中一定有银，甲试管中一定含有氯化锌，若乙试管中含有硝酸银，硝酸银能与氯化锌反应生成氯化银沉淀和硝酸锌，则乙试管中一定不含硝酸银，则混合后滤液中一定含有锌离子、铜离子两种金属离子，一定不含银离子，故D符合题意. 2．[玉林中考]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．反应结束后，稀盐酸可能有剩余 B．曲线①表示锌粒与稀盐酸的反应 C．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 D．a、b、c、d四点处的溶质成分相同 【答案】A 【解析】A、反应结束后生成氢气质量相等，稀盐酸可能有剩余，该选项说法正确； B、曲线①反应速率较快，表示锌粉与稀盐酸的反应，该选项说法不正确； C、比较d、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，该选项说法不正确； D、a、b、d处的溶质成分相同，都是反应生成的氯化锌和过量的氯化氢，c处溶质可能是氯化锌，也可能是氯化锌和氯化氢（盐酸过量时），该选项说法不正确。 3． [重庆中考]我国在高端芯片领域已经快速发展。高端芯片及其制造设备中含硅、铜、银等元素。 （1）2个硅原子表示为_______，二氧化硅中硅元素的化合价为_______。 （2）铜块能制成铜丝，说明铜具有良好的_______性。银______（填“能”或“不能”）与稀硫酸反应。 【答案】（1）2Si；+4价；（2）延展；不能 【解析】（1）由原子的表示方法，用元素符号来表示一个原子，表示多个该原子，就在其元素符号前加上相应的数字，故2个硅原子可表示为2Si。二氧化硅中硅元素的化合价为x+（-2）×2=0，x=+4。 （2）铜块能制成铜丝，说明铜具有良好的延展性；在金属活动性顺序中，银位于氢的后面，不能与稀硫酸反应。 10 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $$