课题3 防止金属腐蚀的措施（12大题型专项训练） 化学沪科版五四学制2024九年级全一册

专题9 化学反应的调控 课题3 防止金属腐蚀的措施 题型01 金属与酸反应 题型02 金属与酸反应的图像 题型03 金属与盐溶液反应 题型04 金属与盐溶液反应图像 题型05 金属活动顺序理解和判断 题型06 实验探究金属活动性顺序 题型07 置换反应 题型08 金属与盐溶液反应后滤液、滤渣成分的判断 题型09 利用金属活动性顺序回收金属 题型10 探究铁生锈的条件 题型11 金属的防锈措施 题型12 铁生锈的应用 题型01 金属与酸反应 1.反应规律与条件‌ ‌基本反应‌ 金属 + 酸 → 盐 + 氢气（置换反应） 通式：M + 2H⁺ == M²⁺ + H₂↑（M为活泼金属） ‌反应条件‌ 金属必须位于金属活动性顺序表中 ‌氢（H）的前面‌（如 Mg、Al、Zn、Fe）。 酸通常是‌非氧化性酸‌（稀盐酸、稀硫酸），浓硫酸、硝酸等氧化性酸不生成氢气。 2.常见金属与酸的反应现象及方程式 金属 现象 化学方程式 ‌镁（Mg）‌ 剧烈反应，产生大量气泡，溶液无色 Mg + 2HCl == MgCl₂ + H₂↑ Mg + H₂SO₄ == MgSO₄ + H₂↑ ‌铝（Al）‌ 初期较慢（氧化膜阻碍），后剧烈反应 2Al + 6HCl ==2AlCl₃ + 3H₂↑ 2Al + 3H₂SO₄ == Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑ ‌锌（Zn）‌ 持续气泡，速率适中，常用实验室制氢气 Zn + 2HCl == ZnCl₂ + H₂↑ Zn + H₂SO₄ == ZnSO₄ + H₂↑ ‌铁（Fe）‌ 反应缓慢，溶液变浅绿色 Fe + 2HCl ==FeCl₂ + H₂↑ Fe + H₂SO₄ == FeSO₄ + H₂↑ 💡 ‌注意‌：铜（Cu）、银（Ag）等氢后金属不与稀酸反应。 3.反应优先级与金属活动性‌ ‌多种金属与酸反应‌：活动性最强的金属优先反应（如锌铁合金中锌先反应）。 ‌金属活动性顺序‌（由强到弱）： K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Sn > Pb > (H) > Cu > Ag > Au 活动性越强，与酸反应速率越快（如 Mg 快于 Fe）。 4.定量规律‌ ‌等质量金属与足量酸反应‌ 产氢量排序：‌Al > Mg > Ca > Na > Zn > Fe‌ 铝因化合价高（+3），单位质量产氢最多： 2Al + 6HCl == 2AlCl₃ + 3H₂↑（产氢量：Al > Mg）。 ‌等量酸与足量金属反应‌ 最终生成氢气质量相同（酸完全消耗）。 5.特殊现象与注意事项‌ ‌铝的钝化‌：常温下浓硫酸/浓硝酸使铝表面形成氧化膜，阻止反应。 ‌铁反应产物‌：生成 ‌Fe²⁺‌（亚铁盐），溶液呈浅绿色。‌ 【典例1】（24-25九年级上·河北石家庄·期末）质量相同、外形相同的镁条与体积相同、浓度不同的稀盐酸在密闭容器内反应，压强变化如图所示。下列说法错误的是 A．两种情况最终产生氢气的质量可能相同 B．盐酸浓度越大，反应越快 C．曲线a对应的盐酸浓度较小 D．镁与盐酸反应是放热反应 【答案】C 【详解】A、如果镁条都完全反应，根据化学方程式，相同质量的镁产生氢气的质量是相同的，所以两种情况最终产生氢气的质量可能相同，该说法正确； B、其它条件不变时，盐酸浓度越大，反应速率越快，该说法正确； C、曲线a单位时间内压强变化比曲线b大，说明曲线a对应的反应速率快，根据盐酸浓度越大反应越快，可知曲线a对应的盐酸浓度较大，而不是较小，该说法错误； D、反应过程中压强增大，反应结束后压强略微减小，说明反应放热，反应结束后温度逐渐恢复室温，气压减小，该说法正确。 故选C。 【变式1-1】（2025·陕西咸阳·模拟预测）提出一个问题比解决一个问题更重要。针对“金属与稀硫酸的反应”实验(如图)提出的问题中，没有意义的是 A．稀盐酸是否也能与铁片反应 B．铁片与不同浓度的稀硫酸反应的现象是否相同 C．除铁外，还有哪些金属能与稀硫酸反应 D．稀硫酸为什么是无色透明的 【答案】D 【详解】A、铁的金属活动性排在氢之前，稀盐酸也含有氢离子，所以探究稀盐酸是否也能与铁片反应，对于研究金属与酸的反应具有意义；不符合题意。    B、不同浓度的稀硫酸，其反应的速率等现象可能不同，探究铁片与不同浓度的稀硫酸反应的现象是否相同，有助于更深入地理解浓度对化学反应的影响，具有意义；不符合题意。    C、 探究除铁外，还有哪些金属能与稀硫酸反应，属于对金属活动性顺序的进一步研究，具有意义；不符合题意。    D、稀硫酸为什么是无色透明的，这是关于硫酸的物理性质的问题，与“金属与稀硫酸的反应”这一化学变化过程无关，没有意义；符合题意。    故选D。 【变式1-2】（2025·陕西商洛·模拟预测）如图，托盘上各放一只等质量的烧杯，分别盛有等质量、等质量分数的稀硫酸，天平平衡。再向烧杯中分别加入等质量的铁粉和锌粉。下列说法错误的是 A．反应一段时间后，右边烧杯中溶液的颜色为浅绿色 B．反应初始，观察到天平指针向右偏转，由此可验证两种金属的活动性强弱 C．反应结束后，两烧杯中的金属完全消失，为使天平再次平衡，可将游码右移 D．反应结束后，右边烧杯中对应溶液的溶质最多一种 【答案】D 【详解】A、右边烧杯中铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，故反应一段时间后，右边烧杯中溶液的颜色为浅绿色，不符合题意； B、反应初始，观察到天平指针向右偏转，说明锌与稀硫酸反应速率快，生成的氢气多，则锌比铁活泼，不符合题意； C、锌与稀硫酸反应：，铁与稀硫酸反应：，相对原子质量：Zn大于Fe，故相同质量的锌和铁完全反应，铁生成氢气的质量大，则右边质量小，则反应结束后，两烧杯中的金属完全消失，为使天平再次平衡，可将游码右移，不符合题意； D、由以上分析可知，质量相等的铁、锌分别与稀硫酸反应，铁生成氢气多，消耗硫酸多，锌消耗硫酸少，如果两烧杯中硫酸完全反应，金属过量，则右边烧杯中只含硫酸亚铁一种溶质，如果两种金属均完全反应，由于锌消耗硫酸少，铁消耗硫酸多，则左边烧杯中的硫酸一定有剩余，右边烧杯中的硫酸可能恰好用完，也可能有剩余，此时右边烧杯中对应溶液的溶质可能是生成的硫酸亚铁或是生成的硫酸亚铁和剩余的硫酸，故反应结束后，右边烧杯中对应溶液的溶质最多两种，符合题意。 故选D。 【变式1-3】（2025·青海西宁·一模）一般情况下，金属活动性越强，与酸反应的速度越快。为了探究金属镁、锌、铁与酸反应的快慢，某研究性学习小组设计了如下的实验。 【实验步骤】①取A、B、C三支试管，分别加入浓度相同的盐酸。 ②分别将过量的、颗粒大小相同的镁、锌、铁三种金属粉末，放入相同的气球中。 ③小心的把三个气球分别套在各个试管口上，如图所示。 ④分别将三种金属粉末倒入试管中。 【实验预测与分析】 (1)铁与盐酸反应的现象是 、反应的化学方程式 。 (2)该实验得出三种金属活动性强弱的依据是 。 【答案】(1) 产生气泡，溶液变为浅绿色 Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ (2)金属越活泼与酸反应越剧烈，产生氢气的速度越快 【详解】（1）铁与盐酸反应，生成氯化亚铁和氢气，产生的现象：产生气泡，溶液变为浅绿色； 方程式为： Fe + 2HCl=FeCl2+ H2↑。 （2）一般情况下，金属活动性越强，与酸反应越剧烈，产生氢气的速度越快，可由此判断金属活动性的强弱顺序，故答案为：金属越活泼与酸反应越剧烈，产生氢气的速度越快。 题型02 金属与酸反应的图像 1.图像核心分类‌ (1)‌等量金属与足量酸反应（金属完全反应）‌ ‌横坐标为反应时间（m(H₂)-T图）‌： 斜率（陡峭程度）反映反应速率，金属活动性越强，曲线越陡。 活动性顺序：‌Mg > Al > Zn > Fe。 终点高度（氢气总量）由金属相对原子质量与化合价决定： ‌氢气质量 = 金属质量 × 化合价 / 相对原子质量‌。 产氢量排序：‌Al > Mg > Fe > Zn‌（铝因+3价，实际相对原子质量等效为18）。 ‌横坐标为酸的质量（m(H₂)-m(酸)图）‌： 起始段重合（酸不足时，等量酸生成等量氢气）； 酸足量后曲线分离，氢气总量排序同上（Al > Mg > Fe > Zn）。 (2)‌等量酸与足量金属反应（酸完全反应）‌ ‌横坐标为反应时间（m(H₂)-t图）‌：斜率仍反映金属活动性（Mg > Al > Zn > Fe）；‌终点高度相同‌（酸耗尽，氢气总量相等）。 ‌横坐标为金属质量（m(H₂)-m(金属)图）‌：起始段分离（金属不足时，相同金属质量产生氢气量：Al > Mg > Fe > Zn）；金属足量后曲线重合（酸耗尽，氢气总量相等）。 2.解题核心口诀‌ ‌“人小志气大”‌（除铝外）：相对原子质量越小的金属（Mg=24, Al等效18, Fe=56, Zn=65），等质量时产氢量越多（Al因化合价优势排第一）。 ‌“横坐标定乾坤”‌：横轴为‌时间‌ → 斜率表活动性，终点表氢气总量；横轴为‌酸/金属质量‌ → 分析初始重合段与分离段条件。 ‌注‌：当横坐标为金属/酸质量时，斜率无速率含义，仅表示氢气增量。 3.典型图像示例‌ ‌金属过量时（酸耗尽）‌：所有金属最终氢气质量相同（水平直线）。 ‌酸过量时（金属耗尽）‌：曲线分离，产氢量按"Al > Mg > Fe > Zn"排列。 4.解题步骤总结‌ 确认横纵坐标含义； 判断反应条件（酸过量或金属过量）； 结合斜率分析活动性，结合终点高度计算氢气量； 验证是否符合口诀规律。 【易错提醒】‌ ‌铝的等效原子量‌：计算氢气量时，Al按化合价换算（实际=18），勿直接使用。 ‌斜率误读‌：横坐标为酸/金属质量时，斜率不代表速率！ ‌铁与锌的顺序‌：Fe（56）产氢量>Zn（65），口诀中“Fe>Zn”易颠倒。 注：所有图像规律均基于反应 ‌M + H⁺ → Mⁿ⁺ + H₂‌，金属活动性及原子量为核心变量。‌ 【典例2】（24-25九年级下·重庆沙坪坝·开学考试）现有等质量甲、乙、丙三种金属（在化合物中均为+2价），分别放入三份溶质质量分数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，则下列说法中错误的是 A．反应后液体的质量：甲>乙>丙 B．相对原子质量：丙>乙>甲 C．金属活动性：乙>甲>丙 D．消耗硫酸的质量：甲>乙>丙 【答案】A 【详解】A、等质量甲、乙、丙三种金属，分别放入三份溶质质量分数相同的足量稀硫酸中，最终产生氢气的质量由多到少的顺序是甲>乙>丙，根据质量守恒定律，则反应后液体的质量：丙>乙>甲，故选项说法错误； B、等质量甲、乙、丙三种金属在化合物中均为价，分别放入三份溶质质量分数相同的足量稀硫酸中，最终产生氢气的质量由多到少的顺序是甲>乙>丙，由于化合价相同，产生的氢气质量与金属的相对原子质量成反比，产生氢气质量越多，说明该金属的相对原子质量越小，则相对原子质量：丙>乙>甲，故选项说法正确； C、金属的活动性越强，与酸反应产生气体速率越快，单位时间内产生的气体越多，由氢气质量与反应时间的关系图，当金属都在发生反应时，相同时间内生成气体的质量由多到少的顺序是乙>甲>丙，则金属活动性：乙>甲>丙，故选项说法正确； D、金属与酸反应时氢气来源于酸中的氢元素，产生氢气的质量由多到少的顺序是甲>乙>丙，则消耗硫酸的质量：甲>乙>丙，故选项说法正确； 故选：A。 【变式2-1】（2025·新疆伊犁·模拟预测）常温下，在密闭容器中用数字传感器探究相同质量的镁和锌分别与等质量分数、等质量的稀盐酸反应过程中压强变化，测定结果如图所示。下列说法正确的是 A．锌的金属活动性比镁强 B．曲线①产生的比曲线②多 C．根据压强变化推测两个反应都有热量放出 D．曲线②是镁与稀盐酸反应的压强变化曲线 【答案】C 【详解】A、在金属活动性顺序中，镁在锌之前，所以锌的金属活动性比镁弱，故选项说法错误； B、曲线①、曲线②最后压强相等，说明两者产生的氢气体积相等，故选项说法错误； C、镁、锌都能与稀盐酸反应生成氢气，由于生成了气体，压强会逐渐增大，由图可知，随着反应的进行，曲线①、曲线②的压强都是先增大，后小幅下降，可推测两个反应过程中都有热量放出，待完全反应后，温度逐渐恢复至室温，故压强下降，故选项说法正确； D、镁的活动性比锌强，反应完所需时间短，则曲线①是镁与稀盐酸反应的压强变化曲线，故选项说法错误； 故选：C。 【变式2-2】（2025·广东深圳·三模）利用数字化手持技术探究金属铝和稀盐酸反应，其容器内的压强和温度随时间变化的关系如下图所示，下列说法不正确的是 A．0~50s内AB段压强变化不明显，原因可能是铝表面的金属氧化物与酸发生反应 B．由温度变化曲线可知，该反应属于放热反应 C．BC段压强上升只是因为反应生成气体 D．CD段压强下降是因为反应结束，温度下降 【答案】C 【详解】A、铝是较活泼的金属，在空气中铝容易与氧气反应会生成氧化铝薄膜，0~50s内温度变化不明显，是因为氧化铝先与盐酸反应，生成氯化铝和水，正确； B、由温度变化曲线可知，反应过程中温度升高，该反应属于放热反应，正确； C、BC段压强上升不只是因为反应生成气体，还有原因温度升高，错误； D、CD段压强下降是因为反应结束，温度下降，正确。 故选：C。 【变式2-3】（24-25九年级下·黑龙江哈尔滨·开学考试）下列各图象中有关量的变化趋势与对应叙述不相符合的是 A．向等质量的镁粉和铁粉中分别逐滴加入同浓度的稀盐酸至过量 B．向等质量的镁粉和铁粉中分别逐滴加入同浓度的稀盐酸至过量 C．向等质量的镁粉和铁粉中分别加入足量的等浓度的稀盐酸 D．向质量相同、浓度相同的稀盐酸中分别加入过量的铁粉和镁粉 【答案】D 【详解】A、镁和稀盐酸反应生成氯化镁和氢气，反应的质量关系为：，每24份的镁能反应生成95份的氯化镁，铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，反应的质量关系为：，每56份的镁能反应生成127份的氯化亚铁，向等质量的镁粉和铁粉中分别逐滴加入同浓度的稀盐酸至过量，镁生成的盐的质量较多，故图像相符； B、镁和稀盐酸反应生成氯化镁和氢气，反应的质量关系为：，每24份的镁能反应生成2份的氢气，铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，反应的质量关系为：，每56份的镁能反应生成2份的氢气，向等质量的镁粉和铁粉中分别逐滴加入同浓度的稀盐酸至过量，镁生成的氢气的质量较多，故图像相符； C、活动性镁大于铁，足量的酸中，氢气的质量由金属决定，等质量的镁粉和铁粉，镁产生的氢气的质量较多，故图像相符； D、生成的氢气量由盐酸的量决定，最终生成的氢气量相同，但由于镁更活泼，镁的反应速率更快，氢气生成更快，故图像不符， 故选：D。 题型03 金属与盐溶液反应 1.反应通式‌ 金属 + 盐 → 新盐 + 新金属（置换反应） 2.反应条件‌ ‌金属活动性要求：反应物金属（除 K、Ca、Na）的活动性必须‌强于盐中金属的活动性（即“前置后”）。 例如：Fe > Cu，故铁能置换硫酸铜中的铜，但铜不能置换硫酸亚铁中的铁。 ‌盐溶液要求：盐必须‌可溶于水‌（即“盐可溶”）。 例如：CuSO₄（可溶）能与铁反应，但 CaCO₃（不溶）不能。 ‌特例金属：K、Ca、Na 因与水剧烈反应，不能置换盐溶液中的金属。 3.实验现象与化学方程式 反应物 现象 化学方程式 ‌铁丝 + CuSO₄溶液‌ 铁表面析出红色固体，溶液由蓝色→浅绿色 Fe + CuSO₄ == FeSO₄ + Cu ‌铝丝 + CuSO₄溶液‌ 铝丝表面析出红色固体，溶液由蓝色→无色 2Al + 3CuSO₄ == Al₂(SO₄)₃ + 3Cu ‌铜丝 + AgNO₃溶液‌ 铜丝表面析出银白色固体，溶液由无色→蓝色 Cu + 2AgNO₃ == Cu(NO₃)₂ + 2Ag ‌溶液颜色变化原因‌：Fe²⁺（亚铁离子）溶液呈浅绿色；Cu²⁺（铜离子）溶液呈蓝色。 4.反应顺序规则（混合体系）‌ ‌一种金属 + 多种盐溶液‌ 金属优先置换活动性 ‌最弱‌ 的金属离子。 例：将铁粉加入含 Ag⁺、Cu²⁺的溶液，铁先与 Ag⁺反应：‌Fe + 2AgNO₃ == Fe(NO₃)₂ + 2Ag‌ 完全反应后再与 Cu²⁺反应。 ‌多种金属 + 一种盐溶液‌ 活动性‌最强的金属优先置换盐溶液中的金属离子。 例：将锌粉、铁粉加入CuSO₄溶液，锌优先反应：‌Zn + CuSO₄ == ZnSO₄ + Cu‌ 注：反应均需满足“前置后，盐可溶”条件。‌ 【典例3】（2025·山东威海·中考真题）欲探究Mg、Cu、Ag的金属活动性顺序，仅用组内试剂无法实现的是 A．Mg、Cu、稀硫酸、AgNO3溶液 B．Mg、Cu、Ag、稀硫酸 C．溶液 D．溶液、溶液 【答案】B 【详解】A、分别将镁、铜放入稀硫酸中，镁能和硫酸反应，但铜不能，则说明镁比铜活泼，再将铜放入硝酸银溶液中，铜能将银从硝酸银溶液中置换出来，则说明铜比银活泼，则可得到金属活动性顺序：锌>铜>银，该选项不符合题意； B、镁能和硫酸反应，铜、银不能和硫酸反应，只能说明镁最活泼，但不能比较铜、银的金属活动性顺序，该选项符合题意； C、镁能将铜从硫酸铜溶液中置换出来，但银不能，说明金属活动性顺序：镁>铜>银，该选项不符合题意； D、铜不能和硫酸镁反应，但能和硝酸银反应，说明金属活动性顺序：镁>铜>银，该选项不符合题意。 故选B。 【变式3-1】（2025·陕西咸阳·模拟预测）铜可以与不同的金属制造多种合金，比如黄铜(金黄色)是铜、锌合金，青铜(暗黄色)是铜、锡合金(已知锡的金属活动性比铁弱)。 (1)如图，加入锌粉充分反应后，溶液变为无色，向所得溶液中伸入锡片后无明显现象。该实验能验证锡与 的金属活动性强弱。加入锌粉发生反应的化学方程式是 。 (2)小明欲鉴别黄铜和青铜，下列方法不可行的是___________(填字母)。 A．观察合金的颜色 B．将黄铜片和青铜片分别伸入硝酸锌溶液中 C．将黄铜片和青铜片分别伸入硝酸亚铁溶液中 【答案】(1) 锌/Zn (2)B 【详解】（1）在金属活动性顺序中，活泼金属能将不活泼金属从它的盐溶液中置换出来。向硫酸铜溶液中加入锌粉充分反应后，溶液变为无色，说明锌与硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，化学方程式为：，溶液中溶质为硫酸锌，向所得溶液中伸入锡片后无明显现象，说明锡不能与硫酸锌反应，说明锡的活动性小于锌，故该实验能验证锡与锌的金属活动性强弱，故填：锌(或Zn）；； （2）A.黄铜是金黄色，青铜是暗黄色，观察合金的颜色可以鉴别，该方法可行 。 B.已知锡的金属活动性比铁弱，锌的金属活动性比铁强，所以锡和铜的金属活动性都比锌弱，将黄铜片（铜锌合金 ）和青铜片（铜锡合金 ）分别伸入硝酸锌溶液中，都不反应，无法鉴别，该方法不可行 。 C.锌的金属活动性比铁强，锡的金属活动性比铁弱，所以黄铜中的锌能与硝酸亚铁反应；青铜中的锡和铜不能与硝酸亚铁反应，无明显现象，可以鉴别，该方法可行 。 故选B 。 【变式3-2】（2025·河南驻马店·三模）现利用如图所示实验验证Al、Cu、Ag三种金属的活动性顺序，请回答： (1)请写出A试管中反应的化学方程式。 (2)实验前铝丝需先用砂纸打磨光亮，原因是什么？ (3)实验结束后某同学将两支试管中的金属和溶液均倒入一个废液缸中，最终所得溶液呈蓝色，请分析该溶液中溶质的成分。 【答案】(1) (2)铝表面有一层致密的氧化膜，若不打磨会阻止反应进行 (3)一定含有Al(NO3)3和Cu(NO3)2，可能含有AgNO3 【详解】（1）根据金属活动性顺序可知，Al比Cu活泼，Al能将溶液中的Cu2+置换出来，因此A试管中发生的反应为铝和硝酸铜的置换反应，反应的化学方程式为； （2）铝暴露在空气中数秒，就会与空气中的氧气反应，形成一层致密的氧化铝薄膜，因此在实验前铝丝需先用砂纸打磨光亮，去除表面致密的氧化膜，若不打磨会干扰实验的进行； （3）实验结束后某同学将两支试管中的金属和溶液均倒入一个废液缸中，最终所得溶液呈蓝色，说明溶液中含有Cu(NO3)2。由于Al能和Cu(NO3)2反应，二者不能共存，最终溶液中含有Cu(NO3)2，则一定不会有金属Al，由此判断出Al已经全部转化成了Al(NO3)3，所以溶液中一定含有Al(NO3)3和Cu(NO3)2。根据题目中的现象无法判断AgNO3是否过量，则溶液中可能含有AgNO3。 【变式3-3】（2025·陕西西安·模拟预测）在培养皿中放入用金属盐溶液润湿的滤纸，将金属片放在滤纸上，观察到置换出的金属沿着滤纸像树枝一样“生长”，得到多姿多彩的“金属树”。小明同学进行如下实验： (1)实验B中有“银树”生成，产生“银树”的原理是 (用化学方程式表示)。 (2)上述实验不能验证锌、铁、银三种金属的活动性顺序，若要验证还需补充的一组实验是___________(填字母)。 A．铁片浸入稀盐酸中 B．铁片浸入AgNO3溶液中 C．锌片浸入稀盐酸中 (3)将一定量锌粉和铁粉的混合物放在用Cu(NO3)2溶液润湿的滤纸上，置于培养皿中，静置一段时间后，取出固体，向固体中加入稀盐酸有气泡产生，则固体成分有 种情况。 【答案】(1) (2)B (3)2 【详解】（1）实验B中产生“银树”的原理是锌与硝酸银反应生成银和硝酸锌，化学方程式为； （2）实验A中锌与硝酸亚铁反应生成铁和硝酸锌，说明锌比铁活泼；实验B中锌与硝酸银反应生成银和硝酸锌，说明锌比银活泼，还需要补充实验验证铁、银的金属活动性强弱，才能验证锌、铁、银三种金属的活动性顺序； A、铁片浸入稀盐酸中，铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，说明铁比氢活泼，不能验证铁、银的金属活动性强弱，不符合题意； B、铁片浸入溶液中，铁与硝酸银反应生成银和硝酸亚铁，说明铁比银活泼，结合实验A、B，能验证锌、铁、银三种金属的活动性顺序为，符合题意； C、锌片浸入稀盐酸中，锌与稀盐酸反应生成氯化锌和氢气，说明锌比氢活泼，不能验证铁、银的金属活动性强弱，不符合题意。 故选：B； （3）将一定量锌粉和铁粉的混合物放在用溶液润湿的滤纸上，置于培养皿中，根据金属活动性，锌先与硝酸铜反应生成铜和硝酸锌，锌完全反应后，铁再与硝酸铜反应生成铜和硝酸亚铁，静置一段时间后，取出固体，向固体中加入稀盐酸有气泡产生，铜与稀盐酸不反应，锌、铁均能与稀盐酸反应生成氢气，则固体中一定含铜，若锌部分反应，则固体中还含有锌、铁；若锌恰好完全反应或铁部分反应，则固体中还含有铁，故固体成分有锌、铁、铜或铁、铜2种情况。 题型04 金属与盐溶液反应图像 1.反应本质与图像核心规律 金属与盐溶液发生置换反应，遵循"活泼金属置换不活泼金属"的规律。反应中固体质量或溶液质量的变化可通过图像直观体现： ‌固体质量变化‌：取决于置换出的金属与原金属的相对原子质量差异 ‌溶液质量变化‌：与反应前后金属离子质量变化相关 2.典型图像解析（以铁与硫酸铜反应为例） Fe + CuSO₄ == FeSO₄ + Cu （56份铁置换出64份铜） ‌横坐标为反应时间/加入铁粉质量‌ 固体质量变化曲线：先上升（因生成的铜质量 > 消耗的铁质量），后水平（硫酸铜反应完全）溶液质量变化曲线：先下降（溶液失去铜离子、获得亚铁离子，但铜相对原子质量更大），后水平。 ‌关键点分析 特征点 含义 图像表现 起点 初始固体/溶液质量 曲线纵轴截距 拐点 盐溶液完全反应 曲线转折点 终点 反应停止 水平线段 斜率变化 反应速率变化 曲线陡峭程度变化 3.图像题型分类 ‌单一金属与单一盐溶液‌ 例：锌片插入硝酸银溶液 图像特征：固体质量先增后减（Zn置换Ag时固体增重，Zn过量后溶解） ‌混合盐溶液与单一金属反应 例：铁粉加入含CuSO₄和MgSO₄的溶液 图像特征：阶梯型曲线（铁优先置换铜，铜完全析出后才与镁离子反应） ‌混合金属与单一盐溶液‌ 例：锌铁混合物加入CuCl₂溶液 图像特征：双拐点（活泼金属锌先反应，反应完后铁才开始反应） 4.解题技巧总结 ‌四步分析法‌ 看起点 → 析拐点 → 观趋势 → 定终点 ‌质量守恒应用‌ 溶液质量变化量 = 进入溶液金属质量 - 析出金属质量 固体质量变化量 = 析出金属质量 - 溶解金属质量 ‌特殊情况‌ 极活泼金属（K/Ca/Na）优先与水反应，不直接置换盐中金属 【典例4】（2025·河北邢台·三模）将一定质量锌粉和铜粉的混合物放入烧杯中，再向烧杯中逐渐加入硝酸银溶液，充分反应后烧杯中剩余固体质量与加入硝酸银溶液质量的关系如图所示。下列判断错误的是 A．ab段溶液始终为无色 B．b点剩余固体中加入稀盐酸能观察到有气泡 C．c点发生反应： D．e点所得溶液中的溶质有三种 【答案】B 【详解】A、ab段发生反应的化学方程式：，反应生成的溶液为无色，因此ab段溶液始终为无色，判断正确，不符合题意； B、根据金属活动性（），只有锌能与稀盐酸反应产生气泡。锌的相对原子质量（65）小于银的相对原子质量（108），固体质量增加较慢（段斜率小）；铜的相对原子质量为64，铜与硝酸银反应时，固体质量增加更快（段斜率大）。因此段锌与硝酸银的反应阶段，b点时锌已经完全反应（否则段斜率不会突变），剩余固体为铜和银（均不与稀盐酸反应），加入稀盐酸不能观察到气泡，判断错误，符合题意； C、段锌完全反应后，铜开始与硝酸银反应（段），c点处于段内，反应为铜置换银，化学方程式为，判断正确，不符合题意； D、e点时，硝酸银过量，反应生成了溶液（锌与硝酸银反应）、溶液（铜与硝酸银反应），同时剩余未反应的溶液，因此溶液中溶质为、、共三种，判断正确，不符合题意。 故填：B。 【变式4-1】（2025·贵州贵阳·二模）向硝酸镁、硝酸亚铁、硝酸铜的混合溶液中逐渐加入一定量的锌粉，生成铁的质量与加入锌粉的质量关系如图所示。下列说法正确的是 A．Oa段没有发生化学反应 B．ab段溶液质量减小 C．c点溶液中的溶质有三种 D．根据实验现象及消耗锌粉、生成铁的质量可以判断铜锌铁三种金属的活动性顺序 【答案】D 【详解】向硝酸镁、硝酸亚铁、硝酸铜的混合溶液中加入锌粉，因为锌的金属活动性比镁弱，所以锌不与硝酸镁反应，而锌的活动性比铁和铜强，且铜的活动性比铁弱，所以锌先与硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，硝酸铜完全后，再与硝酸亚铁反应生成硝酸锌和铁。 A、根据分析可知，Oa段是锌与硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，发生了化学反应，错误； B、ab段是锌与硝酸亚铁反应，化学方程式为Zn+Fe(NO3)2=Zn(NO3)2+Fe，根据化学方程式可知，每65份质量的锌置换出56份质量的铁，即进入溶液的锌的质量大于从溶液中析出铁的质量，溶液质量增大，错误； C、c点时锌粉过量，硝酸铜和硝酸亚铁都已完全反应。溶液中的溶质有硝酸镁、硝酸锌两种（锌不与硝酸镁反应，锌与硝酸铜、硝酸亚铁反应分别生成硝酸锌），错误； D、根据实验现象及消耗锌粉、生成铁的质量获得的信息：开始有红色物质生成，铁的质量为零，一段时间后有铁生成，说明锌能置换出铁和铜，说明锌比铁和铜活泼；又因为锌先与硝酸铜反应，后与硝酸亚铁反应，说明铜比铁的活动性弱。所以可以判断铜、锌、铁三种金属的活动性顺序为Zn＞Fe＞Cu，正确。 故选D。 【变式4-2】（2025·山东青岛·二模）将一定量的锌粉加入到硝酸铜、硝酸银的混合溶液中，溶液最终变为无色，下列图像能正确表示对应变化关系的是 A．①③ B．②③ C．②④ D．①④ 【答案】C 【详解】金属活动性：Zn＞Cu＞Ag，将一定量的锌粉加入到硝酸铜、硝酸银的混合溶液中，锌先与硝酸银反应生成硝酸锌和银，待硝酸银完全反应后，锌与硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，溶液最终变为无色，说明硝酸铜已经完全反应，则硝酸银也已经完全反应。 ①由分析可知，锌先与硝酸银反应：，65份质量的锌置换出216份质量的银，固体质量增加，溶液质量减小，待硝酸银完全反应后，锌与硝酸铜反应：，65份质量的锌置换出64份质量的铜，固体质量减小，溶液质量增加。故溶液质量先减小后增大，待完全反应后，不再变化，错误； ②由①的分析可知，锌和硝酸银反应，固体质量增加，锌和硝酸铜反应，固体质量减小，待完全反应后，不再变化，正确； ③由以上分析可知，锌先与硝酸银反应生成硝酸锌和银，待硝酸银完全反应后，锌和硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，故一开始无铜生成，后生成铜的质量逐渐增大，待完全反应后，不再变化，错误； ④由以上分析可知，锌先与硝酸银反应生成硝酸锌和银，待硝酸银完全反应后，锌和硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，故硝酸锌的质量逐渐增大，待完全反应后，不再变化，正确。 故选C。 【变式4-3】（2025·江苏南京·二模）向盛有一定质量MgSO4、FeSO4和CuSO4混合溶液的烧杯中加入锌粉至过量，使其充分反应(实验过程中溶液均为不饱和状态)，烧杯中溶质、溶剂和金属的质量随锌粉质量的变化情况如下图所示。下列说法正确的是 A．曲线乙表示烧杯中金属的质量变化 B．MN段发生反应：Zn+FeSO4=ZnSO4+Fe C．当加入的锌粉质量为bg时，若向固体中加入稀盐酸，有气泡产生 D．当加入的锌粉质量为cg时，固体中有2种金属，溶液中有2种溶质 【答案】D 【详解】A、金属活动性顺序为Mg＞Zn＞Fe＞Cu，向盛有一定质量MgSO4、FeSO4和CuSO4混合溶液的烧杯中加入锌粉至过量，锌不能与MgSO4溶液反应，锌优先与CuSO4反应生成硫酸锌和铜，CuSO4反应完，锌才能与FeSO4反应生成硫酸锌和铁。锌和硫酸铜反应的化学方程式为Zn+CuSO4═ZnSO4+Cu，每65份质量的锌可置换出64份质量的铜，烧杯中金属的质量从0开始逐渐增加，溶质的质量也会增加；锌和硫酸亚铁反应的化学方程式为Zn+FeSO4═ZnSO4+Fe，每65份质量的锌可置换出56份质量的铁，烧杯中金属的质量继续增加，溶质的质量会增加，曲线丙表示烧杯中金属的质量变化；曲线乙表示烧杯中溶质质量的变化，错误； B、根据分析可知，MN段发生反应：Zn+CuSO4═ZnSO4+Cu，错误； C、根据分析可知，当加入的锌粉质量为bg时，锌恰好与CuSO4溶液完全反应，此时固体是铜，若向固体中加入稀盐酸，没有气泡产生，错误； D、当加入的锌粉质量为cg时，锌和硫酸亚铁恰好完全反应，固体中有铜、铁2种金属，溶液中有硫酸锌、硫酸镁2种溶质，正确。 故选D。 题型05 金属活动顺序理解和判断 1.金属活动性顺序表（由强到弱） ‌钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅、(氢)、铜、汞、银、铂、金‌ 记忆口诀：‌"嫁给那美女，身体细纤轻，统共一百斤"‌（谐音对应顺序） 2.核心应用规律‌ ‌与酸反应（H作为分界点）‌ ‌H前金属‌：能与稀盐酸/稀硫酸反应生成氢气，位置越靠前反应越剧烈（如镁>锌>铁）。 注意：K/Ca/Na因与水剧烈反应，实际不与酸置换氢气（优先与水反应）。 ‌H后金属‌：不与稀酸反应生成氢气（如Cu、Ag等）。 ‌与盐溶液置换反应：‌活动性强的金属‌能将‌活动性弱的金属‌从其盐溶液中置换出来（如Zn置换Cu²⁺）。 例外：K/Ca/Na因与水剧烈反应，无法置换盐溶液中的金属（如钠投入CuSO₄溶液：生成Cu(OH)₂沉淀而非铜单质）。 ‌活动性强弱比较‌ 位置越靠前，化学性质越活泼，自然界中越易以化合态存在（如Al、Fe）；越靠后越稳定（如Au、Pt常以单质存在）。 注：K/Ca/Na与酸反应生成盐和氢气，但因优先与水剧烈反应，实际实验中不用于置换酸中氢。 3.活动性判断方法‌ ‌实验法（常用）‌ ‌与酸反应‌：能反应且速率快者更强（如Mg比Zn反应剧烈）。不反应者弱于H（如铜不与稀盐酸反应）。 ‌与盐溶液反应‌：若金属A能置换盐中金属B，则A > B（如Fe + CuSO₄== Fe > Cu）。 需注意盐必须可溶。 ‌多金属比较技巧‌ ‌三种金属活动性验证‌： ‌"两金夹一盐"‌：取活动性居中的金属的盐溶液，加入另两种金属单质（如比较Fe/Cu/Ag：将Fe、Ag分别加入CuSO₄，Fe反应而Ag不反应 → Fe > Cu > Ag）。 ‌"两盐夹一金"‌：取活动性居中的金属单质，加入另两种金属的盐溶液[如Cu加入FeSO₄（不反应）和AgNO₃（反应） → Fe > Cu > Ag]。 【易错提醒】‌ 铁（Fe）在置换反应中‌均生成+2价亚铁盐‌（如FeCl₂、FeSO₄）。 铝（Al）因表面致密氧化膜（Al₂O₃）保护，常温下抗腐蚀性强，反应可能不明显。‌ 【典例5】（2025·山东威海·中考真题）欲探究Mg、Cu、Ag的金属活动性顺序，仅用组内试剂无法实现的是 A．Mg、Cu、稀硫酸、AgNO3溶液 B．Mg、Cu、Ag、稀硫酸 C．溶液 D．溶液、溶液 【答案】B 【详解】A、分别将镁、铜放入稀硫酸中，镁能和硫酸反应，但铜不能，则说明镁比铜活泼，再将铜放入硝酸银溶液中，铜能将银从硝酸银溶液中置换出来，则说明铜比银活泼，则可得到金属活动性顺序：锌>铜>银，该选项不符合题意； B、镁能和硫酸反应，铜、银不能和硫酸反应，只能说明镁最活泼，但不能比较铜、银的金属活动性顺序，该选项符合题意； C、镁能将铜从硫酸铜溶液中置换出来，但银不能，说明金属活动性顺序：镁>铜>银，该选项不符合题意； D、铜不能和硫酸镁反应，但能和硝酸银反应，说明金属活动性顺序：镁>铜>银，该选项不符合题意。 故选B。 【变式5-1】（2025·新疆乌鲁木齐·三模）已知金属R和Fe、H活动性强弱关系为，下列说法正确的是 A．金属R放入溶液中，有镁析出 B．金属R放入溶液中，金属表面有红色固体析出 C．金属铁(足量)放入无色的溶液中，溶液变黄色 D．金属R放入溶液中，一段时间后溶液质量一定变大 【答案】B 【详解】A、R的活动性弱于Mg（因Mg＞Fe＞R），无法置换硝酸镁中的Mg，故说法错误。 B、R的活动性强于Cu（Fe＞R＞H＞Cu），R能置换硫酸铜中的Cu，生成红色固体，故说法正确。 C、Fe能置换R(NO3)2中的R，生成Fe2+，溶液呈浅绿色而非黄色（Fe3+为黄色），故说法错误。 D、R能置换硝酸银中的Ag，反应为R + 2AgNO3=R(NO3)2+ 2Ag。若R的相对原子质量＜2×108（Ag的相对原子质量），溶液质量减少，因此“一定变大”不成立，故说法错误。 故选B。 【变式5-2】（2025·辽宁营口·二模）现有编号为：X、Y、Z的三种金属，如果将X和Y分别放入稀硫酸中，X溶解并产生氢气，Y不反应；如果将Y和Z分别加入到AgNO3溶液中，过一会儿，发现Y表面出现白色物质而Z却没有。根据以上事实，则X、Y、Z的金属活动性由强到弱依次为 A． B． C． D．Z＞X＞Y 【答案】A 【详解】如果把和分别放入稀硫酸中，溶解并产生氢气，不反应，说明位于氢前，位于氢后，即；如果把和分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在表面有银析出，而没有变化，说明的金属活动性比银强，的金属活动性比银弱，即；则、、Z的金属活动性顺序为。 故选A。 【变式5-3】（2025·河南南阳·三模）小康以丙为“数轴”的原点将活动性顺序中的金属分为两部分（如图）。下列有关说法错误的是 A．在自然界中丁主要以单质形式存在 B．小康选择“数轴”的原点丙为H C．将乙加入稀盐酸中，有气泡产生，溶液变为浅绿色 D．甲和Hg都能和稀硫酸发生反应，甲比Hg反应更快 【答案】D 【分析】根据金属活动性顺序（K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag、Pt、Au），甲是Al，乙是Fe，丙是H，丁是Au（金） 。 【详解】A、丁是金，化学性质稳定，在自然界中主要以单质形式存在，该选项正确； B、由分析可知丙为H，该选项正确； C、乙是铁，铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气（），有气泡产生，溶液变为浅绿色，该选项正确； D、Hg（汞）在金属活动性顺序中位于氢之后，不能和稀硫酸发生反应，该选项错误。 故选D。 题型06 实验探究金属活动性顺序 ‌1. 比较两种金属的活动性‌ ‌方法一：金属与酸反应‌ 将金属放入等浓度稀盐酸/稀硫酸中：若金属表面产生气泡（H₂），则活动性 > H；无气泡则活动性 < H。 ‌现象对比‌：均反应时，气泡产生速率越快，活动性越强（如 Mg 比 Fe 反应剧烈）。 示例：铁与盐酸反应产生气泡，铜不反应 → Fe > H > Cu。 ‌方法二：金属与盐溶液反应‌ 将金属 M 放入金属 N 的盐溶液中：若 M 表面析出 N（溶液变色），则 M > N；无现象则 M < N。 示例：铜片浸入AgNO₃溶液，析出银白色固体 → Cu > Ag。 ‌2. 比较三种金属的活动性（以 Zn、Cu、Ag 为例）‌ ‌方案‌ ‌操作‌ ‌现象及结论‌ ‌两金夹一盐‌ 取活动性最强（Zn）和最弱（Ag）的金属单质，浸入中间金属（Cu）的盐溶液（CuSO₄） Zn 表面析出红色固体，Ag 无现象 → Zn > Cu > Ag ‌两盐夹一金‌ 取中间金属单质（Cu），浸入最强（ZnSO₄）和最弱（AgNO₃）的盐溶液 ZnSO₄中无现象，AgNO₃ 中析出银白色固体 → Zn > Cu > Ag ‌注意‌：钾、钙、钠因过于活泼（与水剧烈反应），‌不可‌用于盐溶液置换实验。 3.关键操作注意事项‌ ‌金属预处理‌：用砂纸打磨金属表面，去除氧化物或污物。 ‌试剂选择‌：酸必须用稀盐酸或稀硫酸（禁用浓硫酸或硝酸）。盐溶液必须可溶（如 CuSO₄、AgNO₃）。 ‌控制变量‌：酸/盐溶液的浓度、温度、体积需相同；金属的形状、表面积需一致。 4.典型实验案例‌ ‌验证 Fe、Cu、Ag 活动性顺序‌： 将 Fe、Cu 分别放入稀盐酸：Fe 产生气泡，Cu 无现象 → Fe > H > Cu。 将 Cu 片浸入 AgNO₃ 溶液：Cu 表面析出银白色固体 → Cu > Ag。 ‌结论‌：Fe > Cu > Ag。 ‌总结‌ 金属活动性实验的核心是通过‌置换反应现象‌（气泡产生、金属析出、溶液颜色变化）判断强弱顺序，需严格控制变量并排除干扰因素（如氧化物）。‌ 【典例6】（2024·山东枣庄·三模）为验证铁、铜、银的金属活动性强弱，某实验小组设计如下实验，下列说法错误的是 A．通过实验①②，能验证金属活动性：Fe>Cu>Ag B．通过实验①④，能验证三种金属中Fe的活动性最强 C．通过实验②③，不能验证三种金属中Ag的活动性最弱 D．若试管⑤中X为Cu，Y溶液为稀硫酸，通过实验②③⑤能验证金属活动：Fe>Cu>Ag 【答案】B 【详解】A、①中铁能和硫酸铜反应，说明铁比铜活泼；②中铜能和硝酸银反应，说明铜比银活泼，对比实验①②，能验证金属活动性：Fe>Cu>Ag，A正确。 B、①中铁能和硫酸铜反应，说明铁比铜活泼，④中银不能和硫酸反应，说明银的金属活动性位于氢后面，这两个实验没有确认铁的金属活动性比氢强，所以不能验证铁的金属活动性最强，B错误； C、②中铜能和硝酸银反应，说明铜比银活泼，③中铁能和硫酸反应，说明铁的金属活动性比氢强，这两个实验没有确认银的金属活动性比氢弱，所以不能验证银的活动性最弱，C正确； D、若试管⑤中X为Cu，Y溶液为稀硫酸，铜不能和硫酸反应，说明铜的金属活动性比氢弱，而③中铁能和硫酸反应，说明铁的金属活动性比氢强，对比可知铁比铜活泼，②中铜能和硝酸银反应，证明铜比银活泼，则能验证金属活动性：Fe>Cu>Ag，D正确。 故选：B。 【变式6-1】（2025·云南昆明·三模）化学小组为探究铝、铜、银三种金属的活动性顺序，设计了如图所示实验方案。 (1)实验前用砂纸打磨铝丝的目的是 。 (2)反应一段时间后，观察到铝丝表面有 析出，银丝表面无明显现象，可知三种金属的活动性由强到弱的顺序为 。 (3)实验结束后烧杯中溶液质量 (填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】(1)除去铝丝表面的氧化膜 (2) 红色固体 Al>Cu>Ag (3)减小 【详解】（1）实验前用砂纸打磨铝丝的目的是：除去铝丝表面的氧化膜，防止影响实验； （2）铝能与硫酸铜反应生成硫酸铝和铜，银与硫酸铜不反应，故反应一段时间后，观察到铝丝表面有红色固体析出； 铝丝表面有红色物质析出，说明铝能与硫酸铜反应，说明铝比铜活泼，银丝表面无明显现象，说明银与硫酸铜不反应，说明铜比银活泼，故三种金属的活动性由强到弱的顺序是：Al＞Cu＞Ag； （3）铝与硫酸铜反应生成硫酸铝和铜，即，54份质量的铝置换出192份质量的铜，固体质量增加，溶液质量减小。 【变式6-2】（24-25九年级下·湖南衡阳·开学考试）学习了金属的化学性质后，小月对Zn、Fe、Cu的活泼程度进行了如下实验验证。 实验一：利用金属与金属化合物溶液反应来验证金属活动性，设计了如图实验方案。 (1)实验一中，试管②里发生的反应现象为 (2)验证金属活动性：Zn>Fe>Cu,上述实验中，没有必要做的是 （填试管序号）。 实验二：能否利用金属与酸反应的速率验证金属活动性强弱？ 【查阅资料】影响化学反应速率的因素除了物质本身的化学性质外，还有温度、反应物浓度、接触面积等因素。 【实验验证】如图二，取相同大小的金属片，分别放到相同的三份稀盐酸中，并用温度传感器测定反应过程中一段时间内温度变化。所得温度变化曲线如图三所示。 (3)图二中，试管②里发生化学反应方程式为 。 (4)根据图三分析，金属与酸反应属于 （填“吸热”或“放热”）反应。 【反思交流】 (5)根据上述金属与酸反应的实验以及图三，能否验证得出属活动性：Zn>Fe>Cu?请做出判断，并说明理由 。 【拓展延伸】 (6)为得到活动性：Zn>Fe>Cu的结论，小月提出，可在原实验二方案基础上，再直接利用一种药品完成实验即可，该药品可能是 。 A．CuSO4 B．ZnSO4 C．MgSO4 【答案】(1)有红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色： (2)③ (3) (4)放热 (5)不能，没有比较锌和铁的活动性强弱，且金属活动性与反应放热没有直接关系 (6)B 【详解】（1）铁与硫酸铜反应生成铜与硫酸亚铁，生成的铜为红色固体，硫酸铜溶液为蓝色，硫酸亚铁溶液为浅绿色，因此看到的现象为：有红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色： （2）通过试管①铁与硫酸锌溶液不反应，可以证明锌的金属活动性比铁强；通过试管②铁与硫酸铜溶液反应生成铜与硫酸亚铁，证明铁的金属活动性比铜强；试管③中锌能与硫酸铜溶液反应，生成硫酸锌与铜，证明锌的金属活动性比铜强，而结合试管①、②的现象即可得出结论： Zn > Fe > Cu ,则没有必要做的是③。故填：③； （3）盐酸能与铁反应生成氯化亚铁和氢气，化学方程式为;故填：; （4）由题图三可知，反应过程中温度升高，说明为放热反应，故填：放热； （5）该实验只知道铜最不活泼，但没有比较锌和铁的金属活动性强弱，且金属活动性与反应放热没有关系，则不能得出结论。故填：不能，没有比较锌和铁的活动性强弱，且金属活动性与反应放热没有直接关系； （6）根据原实验方案二，我们得出铜的活动性最弱，但锌和铁的金属活动性未判断，则可将铁放入硫酸锌溶液中，根据二者不能反应，即锌的金属活动性比铁强，可得出实验结论，故该实验药品为,故选B。 【变式6-3】（2025·宁夏银川·二模）小柯同学家新买了水龙头，从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬的。他想起在学习金属性质时用到的金属活动性顺序中没有铬，为了了解铬与常见金属铝、铜在金属活动性顺序中的相对位置关系，进行了如下探究活动。 【查阅资料】铬(Cr)是银白色有光泽的金属，在空气中其表面能生成抗腐蚀性的致密氧化膜。铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬( 溶液。 【猜想与假设】三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系： (1)猜想一： Cr> Al> Cu ；猜想二： ；猜想三： 。 【实验过程】 (2)取大小相同的三种薄片，用砂纸打磨光亮。 实验一 实验二 实验三 实验方案 实验现象 铬片表面产生气泡，溶液变为蓝色 铬片表面无明显变化 实验结论 铬能和稀硫酸发生反应，活动性： Cr>H 铜不与稀硫酸反应，活动性： H> Cu 猜想 成立 【反思与交流】 (3)用砂纸打磨金属片的目的是 。 (4)实验一所发生反应的化学方程式是 。 (5)小清认为只要选用三种试剂进行实验，就可以得出三种金属的金属活动性强弱，这三种试剂可以是 。 【答案】(1)Al＞Cu＞Cr (2) 铜片表面无明显变化 铬不能与硫酸铝发生反应，活动性：Al>Cr 二 (3)除去金属表面的氧化物薄膜 (4) (5)铝片、CrSO4溶液、铜片 【详解】（1）在金属活动性顺序里，铝排在铜前，则铝比铜活泼，铬的金属活动性未知，结合其他猜想，则猜想三：Al＞Cu＞Cr； （2）由结论可知，铜不与稀硫酸反应，则实验二中的现象是：铜片表面无明显变化； 实验三中铬片表面无明显变化，说明铬与硫酸铝不反应，可得出结论：铬不能与硫酸铝发生反应，活动性：Al>Cr； 铬能与稀硫酸反应，产生气泡，说明在金属活动性顺序里，铬排在氢前，铜与稀硫酸不反应，无明显现象，说明在金属活动性顺序里，铜排在氢后，说明铬比铜活泼，铬与硫酸铝不反应，无明显现象，说明铝比铬活泼，故三种金属的活动性顺序为：Al＞Cr＞Cu，故猜想二成立； （3）用砂纸打磨金属片的目的是：除去金属表面的氧化物薄膜，防止影响实验； （4）实验一中发生反应为铬与稀硫酸反应生成CrSO4和氢气，该反应的化学方程式为：； （5）只要选用三种试剂进行实验，就可以得出三种金属的金属活动性强弱，这三种试剂可以是：铝片、CrSO4溶液、铜片，铝能与硫酸亚铬溶液反应生成硫酸铝和铬，有银白色固体析出，说明铝比铬活泼，铜与硫酸亚铬不反应，无明显现象，说明铬比铜活泼，从而得出三种金属的活动性顺序。 题型07 置换反应 1.定义与通式 置换反应指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，通式为： ‌A + BC → AC + B‌（如锌与稀硫酸反应：Zn + H₂SO₄ == ZnSO₄ + H₂↑）210。 其核心特征是“单换单”，反应前后元素化合价一定改变（单质化合价为0，反应后变为化合物中的非0价）。 2.主要分类及实例 ‌金属与酸的反应‌ 活泼金属（金属活动性顺序氢之前）与稀酸反应： Mg + 2HCl == MgCl₂ + H₂↑（镁与盐酸） Zn + H₂SO₄== ZnSO₄ + H₂↑（实验室制氢气） ‌现象‌：产生气泡，溶液可能变色（如铁反应后呈浅绿色）35。 ‌注意‌：不可用浓硫酸或硝酸（强氧化性酸）25。 ‌金属与盐溶液的反应‌ 活泼金属置换较不活泼金属： Fe + CuSO₄ == FeSO₄ + Cu（铁片表面析出红色固体，溶液蓝色变浅绿色） Cu + 2AgNO₃ == Cu(NO₃)₂ + 2Ag（铜片表面析出银白色固体）。 ‌条件‌：遵循金属活动性顺序表（K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>H>Cu>Hg>Ag）。 ‌氢气/碳还原金属氧化物‌ 氢气还原：H2＋CuO Cu＋H2O（黑色固体变红，试管壁有水珠）。 碳还原： C＋2CuO 2Cu＋CO2↑（黑色固体变红，生成使石灰水变浑的气体）。 ‌其他类型‌ 铝热反应（如铝还原氧化铁）：2Al + Fe₂O₃ 2Fe + Al₂O₃。 碳与水蒸气：H₂O + C H₂ + CO（吸热反应）。 3.实验现象关键点 ‌颜色变化‌：铜盐（蓝色→浅绿）、亚铁盐（浅绿色）、银盐（无色→蓝）等。 ‌气体产生‌：金属与酸反应生成氢气，碳还原生成CO₂。‌ 【典例7】（2025·河南平顶山·三模）我国宋代《梦溪笔谈》中有“熬胆矾铁釜久之亦化为铜”的记载，其化学反应原理为，该反应的基本反应类型是 A．化合反应 B．置换反应 C．分解反应 D．氧化反应 【答案】B 【详解】根据化学方程式可知，该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的化学反应，属于置换反应。 故选B。 【变式7-1】（2025·黑龙江哈尔滨·三模）下列应用、原理（用化学方程式表示）及基本反应类型都正确的是 A．木炭还原氧化铜： 2CuO + C2Cu + CO2↑   置换反应 B．验证铁的活动性比银强：    置换反应 C．检验二氧化碳气体：    复分解反应 D．治疗胃酸过多症：   中和反应 【答案】A 【详解】A、木炭还原氧化铜生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为，该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，属于置换反应，此选项正确； B、验证铁比银活泼，应通过铁置换银的反应证明，但方程式写为硝酸亚铁与银反应生成铁和硝酸银，这表示银置换铁，与实际金属活动性顺序矛盾（铁比银活泼，银不能置换铁），正确方程式是，反应类型：置换反应，虽然置换反应类型正确，但方程式本身错误，反应无法发生，此选项错误； C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，常用澄清石灰水检验，二氧化碳与澄清石灰水的主要成分氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，反应的化学方程式为，该反应不属于复分解反应，此选项错误； D、氢氧化镁与胃酸的主要成分HCl反应生成氯化镁和水，反应的化学方程式为，该反应是两种化合物相互交换成分生成新的化合物的反应，属于基本反应类型中的复分解反应，此选项错误； 故选A。 【变式7-2】（24-25九年级下·宁夏吴忠·期中）推理是化学学习的一种重要方法，下列推理正确的是 A．置换反应中一定有单质生成，有单质生成的反应一定是置换反应 B．氧化物中都含有氧元素，所以含有氧元素的物质一定是氧化物 C．二氧化碳能使燃着的木条熄灭，所以能使燃着的木条熄灭的气体一定是 D．化学变化中一定有新物质产生，所以有新物质产生的变化一定是化学变化 【答案】D 【详解】A、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。但是，有单质生成的反应不一定是置换反应，例如电解水中生成了单质 ，但它是分解反应，不是置换反应。因此，A选项的推理错误。 B、氧化物是由两种元素组成，其中一种为氧元素的化合物。但是，含有氧元素的物质不一定是氧化物，例如硫酸（) 含有氧元素，但它由氢、硫、氧三种元素组成，属于酸，不是氧化物；因此，B选项的推理错误。 C、二氧化碳不支持燃烧。但是，能使燃着的木条熄灭的气体不一定是二氧化碳，例如氮气也不支持燃烧，同样能使燃着的木条熄灭；因此，C选项的推理错误。 D、化学变化的本质是生成新物质。同时，有新物质产生的变化一定是化学变化，因为物理变化只改变形状、状态等，没有新物质生成。因此，D选项的推理正确。 故选D。 【变式7-3】（2025·天津红桥·二模）下列化学方程式符合守恒客观事实，且所属基本反应类型也正确的是 A．，中和反应 B．，化合反应 C．，置换反应 D．，复分解反应 【答案】B 【详解】A、氢氧化钠和盐酸反应生成氯化钠和水，化学方程式为，该反应是酸和碱反应生成盐和水，属于中和反应，但是中和反应不属于基本反应类型，该反应是两种化合物相互交换成分生成另外两种化合物，属于复分解反应，故错误； B、氧化钙和水反应生成氢氧化钙，化学方程式为，该反应是两种物质生成一种物质，属于化合反应，故正确； C、，该反应是两种物质生成一种物质，属于化合反应，而不是置换反应，故错误； D、碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，化学方程式为，该反应是两种化合物相互交换成分生成另外两种化合物，属于复分解反应，选项中化学方程式没有配平，故错误； 故选B。 题型08 金属与盐溶液反应后滤液、滤渣成分的判断 1.核心解题步骤（以锌粉加入含Ag⁺、Cu²⁺的混合溶液为例） ‌排序金属活动性‌ 按活动性由强到弱排序：Zn > Cu > Ag。 ‌判断反应顺序‌ ‌优先反应‌：活动性差距最大的金属之间先反应（远距离先置换） 先发生：Zn + 2AgNO₃ == Zn(NO₃)₂ + 2Ag 后发生：Zn + Cu(NO₃)₂ == Zn(NO₃)₂ + Cu ‌分情况讨论‌（根据锌粉加入量） 反应程度 滤液成分 滤渣成分 锌不足，仅置换部分Ag⁺ Zn²⁺、Cu²⁺、剩余Ag⁺ Ag 锌恰好置换完Ag⁺ Zn²⁺、Cu²⁺ Ag 锌置换完Ag⁺和部分Cu²⁺ Zn²⁺、剩余Cu²⁺ Ag、Cu 锌恰好置换完Ag⁺和Cu²⁺ Zn²⁺ Ag、Cu 锌过量 Zn²⁺ Ag、Cu、Zn ‌规律‌：滤液中一定含活动性最强的金属离子（Zn²⁺），滤渣中一定含活动性最弱的金属单质（Ag）。 2.关键现象与成分推断 根据实验现象快速反推成分： (1)‌向滤渣加稀盐酸：‌ 有气泡产生 → 滤渣含氢前金属（如Zn） 滤渣一定含Zn，可能含Cu、Ag 滤液一定含Zn²⁺，一定不含Ag⁺、Cu²⁺（否则会被Zn置换）。 无气泡产生 → 滤渣不含氢前金属 滤渣一定含Ag，可能含Cu，一定不含Zn 滤液一定含Zn²⁺，可能含Cu²⁺（若未反应完）。 (2)‌向滤液加稀盐酸‌ 产生白色沉淀 → 滤液含Ag⁺（生成AgCl） 滤液中一定含Ag⁺ 滤渣一定不含Zn、Cu（否则会置换Ag⁺）。 无明显现象 → 滤液不含Ag⁺ 滤液一定含Zn²⁺，可能含Cu²⁺ 滤渣一定含Ag，可能含Cu。 (3)‌滤液颜色‌ 蓝色 → 含Cu²⁺ 滤渣一定不含Zn（否则会继续反应） 滤液中一定含Cu²⁺和Zn²⁺。 3.典型易错点 滤液质量变化：锌置换铜时，65g Zn置换64g Cu，溶液质量增加。 滤液浅绿色时，滤渣一定含Ag（活动性最弱金属），可能含Fe（若原溶液含Fe²⁺）。 ‌示例‌：锌粉加入AgNO₃和Cu(NO₃)₂混合液，反应后： 若滤渣加盐酸有气泡 → 滤渣含Zn、Cu、Ag，滤液只有Zn²⁺。 若滤液加盐酸有白色沉淀 → 滤液含Ag⁺，滤渣只有Ag。 此方法适用于任意金属与盐溶液反应体系的成分分析，需结合金属活动性顺序和反应优先级综合判断。‌ 【典例8】（2025·陕西·中考真题）将一定量铁粉加入含有Cu(NO3)2和AgNO3两种溶质的溶液中，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣。则下列说法正确的是 A．若滤液中有AgNO3，则滤渣中一定没有Cu、Ag B．若滤渣成分为Cu、Ag、Fe，则滤液中溶质只有一种 C．若滤渣成分为Cu、Ag，则滤液中一定有Fe(NO3)3 D．若滤液中有Cu(NO3)2，则滤渣中加入稀硫酸一定会有气泡产生 【答案】B 【分析】根据金属活动性顺序（Fe > Cu > Ag），铁粉优先置换AgNO3中的Ag，同时产生硝酸亚铁，如果铁过量，铁再置换硝酸铜中的Cu，同时产生硝酸亚铁。 【详解】A. 若滤液中有AgNO3，说明AgNO3未完全反应，此时Fe仅置换部分银离子，滤渣中必然含有Ag，但Cu未被置换（因AgNO3未反应完时Fe不会置换Cu）。因此，滤渣中一定含有Ag，而非“没有Cu、Ag”。A错误。 B. 若滤渣含Fe、Cu、Ag，说明Fe过量，AgNO3和Cu(NO3)2已完全反应。Fe在置换反应中生成Fe2+，溶质仅剩硝酸亚铁。B正确。 C. 若滤渣含Cu、Ag，说明Fe已置换Ag和Cu，但Fe可能未完全反应。Fe在置换反应中生成Fe2+，而非Fe3+。因此，滤液中应一定含有硝酸亚铁，而非硝酸铁。C错误。 D. 若滤液含硝酸铜，说明Fe可能未与硝酸铜反应或者只反应了部分硝酸铜，此时滤渣中一定含有银，可能含有铜，而无Fe。加入稀硫酸时，无Fe则无气泡。因此，“一定会有气泡”不成立。D错误。 故选B。 【变式8-1】（2025·广西河池·二模）在溶质为Cu(NO3)2、AgNO3和Mg(NO3)2的混合溶液中加入一定量的锌粉，充分反应后过滤，得到滤渣和无色滤液。下列判断正确的是 A．滤液中一定没有 B．滤液中有三种金属离子 C．滤渣中一定有Ag，可能有Cu和Zn D．向滤渣中加入稀盐酸可能有气泡产生 【答案】D 【详解】金属活动性顺序：Mg＞Zn＞Cu＞Ag，所以锌粉加入混合溶液中，锌先与AgNO3反应[]，再与Cu(NO3)2​反应[]，不与Mg(NO3)2​反应。 A、因为锌不与Mg(NO3)2​反应，所以滤液中一定有Mg(NO3)2​，A 选项错误； B、由于得到无色滤液，说明Cu(NO3)2​已完全反应，AgNO3​也已反应完，滤液中溶质为Zn(NO3)2​和Mg(NO3)2​，含有的金属离子是Mg2+和Zn2+两种 ，B 选项错误； C、锌先与AgNO3​反应，所以滤渣中一定有Ag，又因为Cu(NO3)2完全反应，所以滤渣中一定有Cu，若锌粉过量，滤渣中还有Zn ，即滤渣中一定有Ag、Cu，可能有Zn，C 选项错误； D、若锌粉过量，滤渣中有Zn，Zn能与稀盐酸反应生成氢气（），会有气泡产生，所以向滤渣中加入稀盐酸可能有气泡产生，D 选项正确。 故选D。 【变式8-2】（2025·山东济南·模拟预测）向一定量的硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中逐渐加入锌粉，反应过程中溶质硫酸亚铁的质量随加入锌粉质量的变化关系如图所示。下列说法不正确的是 A．a点时，溶液的总质量与反应前相比减小 B．b点时，溶液为硫酸锌和硫酸铜的混合溶液 C．c点时，溶液呈无色 D．d点时，过滤所得滤渣为铁和铜的混合物 【答案】ABC 【分析】金属活动性：锌大于铁大于铜，向一定量的硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中逐渐加入锌粉，锌先与硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，待硫酸铜完全反应后，锌与硫酸亚铁反应生成硫酸锌和铁。 【详解】A、a点时，锌与硫酸铜发生了反应，锌与硫酸铜反应：，65份质量的锌置换出64份质量的铜，固体质量减小，溶液质量增加，故溶液的总质量与反应前相比增加，符合题意； B、b点时，锌与硫酸铜恰好完全反应生成硫酸锌和铜，硫酸亚铁还未反应，此时溶液为硫酸亚铁和硫酸锌的混合溶液，符合题意； C、c点时硫酸亚铁部分反应，硫酸铜完全反应，此时溶液中的溶质是硫酸锌和硫酸亚铁，溶液呈浅绿色，符合题意； D、d点时，锌与硫酸亚铁恰好完全反应，锌与硫酸铜反应生成了铜，锌与硫酸亚铁反应生成了铁，此时过滤所得滤渣为铁和铜的混合物，不符合题意。 故选ABC。 【变式8-3】（24-25九年级下·山东东营·阶段练习）某金属加工厂产生的废液中含有少量的硝酸锌、硝酸银，为回收利用资源并防止污染，该厂实验员取一定质量废液A，向其中加入ag铁粉，充分反应后过滤，分别向滤液和滤渣中加入少量的稀盐酸，发生的现象如图所示。下列有关说法中，正确的是 A．滤渣C的质量一定大于ag B．滤渣C中一定含有单质铁、单质银， 可能含有单质锌 C．滤液B是无色溶液 D．滤液B中存在的金属阳离子只有亚铁离子 【答案】A 【分析】锌、铁、银三种金属的活动性顺序为锌＞铁＞银，向废液中加入一定量铁粉，铁只能与硝酸银反应生成硝酸亚铁和银，不能与硝酸锌反应，反应停止后过滤，滤渣C滴加少量的稀盐酸，产生无色气体，说明滤渣中存在铁，铁过量，则滤渣中存在铁、银，向滤液B中加入少量稀盐酸，无明显变化，说明硝酸银没有有剩余，滤液中存在硝酸亚铁和硝酸锌。 【详解】A、根据化学质量关系可知，每56份质量的铁能置换出216份质量的银，滤渣C的质量一定大于ag，故选项正确； B、根据分析可知，滤渣C中一定含有铁、银两种金属单质，不存在锌，故选项错误； C、根据分析可知，滤液中存在硝酸亚铁和硝酸锌，滤液B颜色为浅绿色，故选项错误； D、根据分析可知，滤液B中存在的金属阳离子有亚铁离子和锌离子，故选项错误。 故选：A。 题型09 利用金属活动性顺序回收金属 1.回收原理 金属活动性顺序（K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Sn > Pb > H > Cu > Hg > Ag > Pt > Au）决定了不同金属的化学活性： ‌活泼金属优先反应‌：活泼金属可置换出较不活泼金属的盐溶液中的金属离子。 例：Zn + Cu²⁺ == Zn²⁺ + Cu（Zn的活动性强于Cu） ‌酸中置换氢‌：排在氢前的金属能与盐酸/稀硫酸反应生成H₂，用于分离杂质。 例：Fe + 2HCl == FeCl₂ + H₂↑（分离含铁废料中的非金属杂质） 2.回收流程设计（以电子废料回收铜、银为例） A[废旧金属混合物] --> B{加入稀酸} B -- 活动性＞H的金属溶解 --> C[过滤得滤渣：Cu/Ag等] B -- 滤液含Zn²⁺/Fe²⁺等 --> D[电解或还原得纯金属] C --> E{加入AgNO₃溶液} E -- Ag⁺被Cu置换 --> F[滤渣：Ag] E -- 滤液含Cu²⁺ --> G[回收铜] 3.关键操作 ‌分离混合金属‌：加入稀酸溶解活动性＞H的金属（如Fe、Zn），过滤后剩余活动性＜H的金属（如Cu、Ag）。 ‌置换目标金属‌：向含Ag⁺的溶液中加入活动性更强的Cu：Cu + 2Ag⁺== Cu²⁺ + 2Ag（回收银）。 ‌酸的选择限制‌：必须用盐酸/稀硫酸，浓硫酸、硝酸因强氧化性无法生成H₂。 4.实际应用 ‌手机部件回收‌：先酸溶去除Al/Mg，再向Cu/Ag混合物中加入AgNO₃，Cu置换出Ag。 ‌镀银废液处理‌：插入铁片置换银：Fe + 2Ag⁺== Fe²⁺ + 2Ag。 提示：实验设计需严格遵循金属活动性顺序，避免使用氧化性酸，并注意滤渣/滤液的成分分析。 【典例9】（2025·山东烟台·中考真题）某化学兴趣小组利用工业废镍材料（含有金属镍及少量Fe、Cu、）回收金属镍（Ni），设计流程如下图所示（部分产物略去）。回答下列问题： 【查阅资料】①“转化”过程中发生的反应：； ②“除铁”过程中，可以通过调节溶液pH，使溶液中的硫酸铁生成沉淀，而硫酸镍不生成沉淀。 (1)“酸浸”过程中Ni与稀硫酸反应的化学方程式是 ，此反应的基本反应类型是 。酸浸后，滤渣的成分是 。 (2)“除铁”过程中，生成沉淀，该反应的化学方程式是 。 (3)“置换”过程中，生成镍的化学方程式是 。铁粉能置换出镍，说明铁的金属活动性比镍 。 【答案】(1) 置换反应 Cu (2) (3) 强 【详解】（1）根据流程图，“酸浸”后产生了，则Ni与稀硫酸反应生成硫酸镍（）和氢气，化学方程式为；该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，基本反应类型是置换反应。废镍材料中Cu在金属活动性顺序表H之后，不与稀硫酸反应，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，所以酸浸后滤渣成分是Cu。 （2）转化过程将亚铁离子全部转化为铁离子，则形成的是硫酸铁。硫酸铁与氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀和硫酸钠，化学方程式为。 （3） 滤液中含硫酸镍，加入铁粉发生置换反应，生成硫酸亚铁和镍，化学方程式为。 铁粉能置换出镍，说明铁的金属活动性比镍强。 【变式9-1】（2025·四川广安·二模）某同学在实验室收集到一桶含和的废液，他想从中回收金属铜和硫酸亚铁晶体，设计的实验方案如图所示。结合实验方案回答下列问题： (1)步骤Ⅰ中所加金属X是 (填化学式)。加入过量的X的目的是 。 (2)操作a的名称是 ，该操作中使用玻璃棒的作用是 。 (3)写出步骤Ⅱ中发生反应的化学方程式： 。 (4)该同学认为在步骤Ⅱ中加入适量的稀盐酸，按照该流程操作，不会影响最终回收金属铜和硫酸亚铁晶体，有同学不同意他的观点，理由是 。 【答案】(1) Fe 将溶液中的完全转化为和Cu (2) 过滤 引流 (3) (4)稀盐酸与铁反应生成氯化亚铁，会引入新杂质，导致最终得到的硫酸亚铁晶体不纯(合理即可) 【详解】（1）用含和的废液回收金属铜和硫酸亚铁晶体，需将废液中铜离子置换出来，为不引入新杂质，则步骤Ⅰ中所加金属X是Fe，加入X是为了将溶液中的完全转化为和Cu。 （2）操作a将固体和溶液分离，其名称是过滤。该操作中玻璃棒的作用是引流液体。 （3）固体A为铜和铁的混合物，步骤Ⅱ中加入适量稀硫酸，发生的是铁与硫酸生成硫酸亚铁和氢气的反应，方程式为。 （4）稀盐酸与铁反应生成氯化亚铁，会引入新杂质，导致最终得到的硫酸亚铁晶体不纯。 【变式9-2】（2025·四川广安·中考真题）2025年，中国经济新动能澎湃发展，我国制造业向着高质量发展的航道稳健前行。制造业中的芯片用到的高纯度硅，可用石英砂(主要成分：SiO2，含少量其它杂质)为原料制得，制备过程中还可以回收金属铝和铁。其工艺流程如图： 已知：①SiO2不溶于水，且不与酸反应；②； ③其它杂质不溶于水也不参与反应。 回答下列问题： (1)Al2O3中铝元素的化合价为 。 (2)在实验室中“操作1”的名称为 。 (3)“酸浸”步骤中发生的反应属于 反应(填基本反应类型)。 (4)写出焦炭与SiO2在高温条件下反应生成Si和CO的化学方程式 。 (5)该工艺流程中，可循环利用的物质： (填化学式)。 【答案】(1)+3 (2)过滤 (3)复分解 (4) (5)HCl、H2 【详解】（1）在化合物中，各元素正负化合价代数和为零。在Al2O3中，氧元素化合价为−2价，设铝元素化合价为x，则，解得x=+3。 （2）“操作 1” 是将不溶性固体（滤渣）和液体（滤液）分离的操作，在实验室中，这种操作名称为过滤。 （3）“酸浸” 步骤中，Al2O3与稀盐酸反应生成氯化铝和水，化学方程式为；Fe2O3与稀盐酸反应生成氯化铁和水，化学方程式为。这两个反应都是两种化合物相互交换成分，生成另外两种化合物，属于基本反应类型中的复分解反应。 （4）焦炭与SiO2在高温条件下反应生成Si和CO，化学方程式为。 （5）根据已知信息，流程中发生反应，需要消耗HCl，同时生成H2，而流程最后一步还原SiHCl3需要使用H2，同时生成HCl，所以H2和HCl在流程中既是反应物又是生成物，可循环利用。 【变式9-3】（2025·山东德州·二模）化学小组利用含铜废电路板回收金属铜进行探究。 注：①升高温度可以加快反应速率。②稀硫酸与H2O2的混合溶液可以将Cu转变为CuSO4。 (1)操作A的名称 。 (2)“溶解”过程中发生的反应为Cu+H2SO4+H2O2=CuSO4+2X，X的化学式为是 。 (3)“置换”过程中发生的化学反应方程式为 。 (4)“除杂”时需要保持强制通风并禁止明火，原因是 。 【答案】(1)过滤 (2)H2O (3)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu (4)防止产生的H2发生爆炸 【详解】（1）由图可知，操作A将难溶性固体与液体进行了分离，为过滤，故填过滤。 （2）由化学方程式可知，反应前出现了1个铜原子、4个氢原子、1个硫原子和6个氧原子，反应后出现了1个铜原子、1个硫原子和4个氧原子，由质量守恒定律可知，反应后尚缺的4个氢原子和2个氧原子存在于2X中，则X的化学式为H2O，故填H2O。 （3）由图可知，溶解中铜、硫酸和过氧化氢反应生成硫酸铜和水，“置换”过程中发生的反应是铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，故反应的化学方程式写为：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。 （4）除杂过程中，稀硫酸与过量的铁粉反应生成氢气，氢气具有可燃性，“除杂”时需要保持强制通风并禁止明火，目的是防止产生的H2发生爆炸，故填防止产生的H2发生爆炸。 题型10 探究铁生锈的条件 1.简化实验设计（三组对照） (1)‌干燥组‌ 试管中放入打磨后的铁钉 + 无水氯化钙（或食品干燥剂） 塞紧橡胶塞隔绝水汽 预期现象：铁钉无锈斑 (2)‌隔绝氧气组‌ 试管加入煮沸冷却的蒸馏水（浸没铁钉） 迅速滴加植物油覆盖水面（厚度约3mm） 预期现象：铁钉无明显变化 (3)‌暴露组‌ 试管加入煮沸冷却的蒸馏水（浸没铁钉一半） 铁钉上半部分接触空气 预期现象：水与空气交界处出现红褐色锈斑 2.结论验证 仅‌暴露组‌生锈 → 证明铁生锈需‌水与氧气共存‌ 防锈应用：保持干燥或隔绝空气（如涂油） ⚠️ 注意事项：蒸馏水煮沸后需‌快速冷却使用‌，避免重新溶入氧气；植物油需完全覆盖水面无气泡。‌ 【典例10】（2025·江苏苏州·中考真题）为验证活性炭或食盐能加快铁粉生锈速率，进行实验。下表是铁粉、水与不同质量活性炭、食盐均匀混合后，在10分钟内温度上升的实验记录 实验编号 活性炭质量/g 食盐质量/g 温度上升值/℃ 1 0 0 0.1 2 0.2 0 22.0 3 0.1 3.1 4 0.2 0.1 56.3 下列说法正确的是x A．铁的锈蚀不需要氧气参与 B．表中的值为0.2 C．欲得出结论“活性炭能加快铁粉生锈速率”可以对比实验1和2 D．对比实验1和4得出的结论是“食盐能加快铁粉生锈速率” 【答案】C 【详解】A、铁的锈蚀需要氧气和水共同作用，故铁的锈蚀需要氧气参与，不符合题意； B、该实验需要验证活性炭或食盐能加快铁粉生锈速率，由表可知，实验1和2的变量为是否有活性炭，是探究活性炭对铁粉生锈速率的影响，则实验1和3应是探究食盐对铁粉生锈速率的影响，根据控制变量法，变量是是否含食盐，其他因素相同，则x的值为0，不符合题意； C、实验1（无活性炭、无食盐）与实验2（有活性炭0.2g、无食盐）的变量仅为活性炭。实验2温度显著升高，说明活性炭能加快铁粉生锈速率，故欲得出结论“活性炭能加快铁粉生锈速率”可以对比实验1和2，符合题意； D、实验1（无活性炭、无食盐）与实验4（有活性炭0.2g、食盐0.1g）的变量为活性炭和食盐，无法单独证明食盐的作用。正确对比应为实验1（无活性炭、无食盐）和实验3（无活性炭、有食盐），不符合题意。 故选C。 【变式10-1】（2025·山东德州·二模）实验研究铁锈蚀影响因素，记录如下。下列分析不正确的是 实验装置 序号 其他试剂 200s时O2的含量 ① 干燥剂 21% ② 10滴水 15% ③ 10滴水和1.0g食盐 8% A．②③中O2含量减少表明铁已锈蚀 B．①②证明水对铁锈蚀有影响 C．②③证明食盐能加快铁锈蚀 D．①②③证明炭粉对铁锈蚀有影响 【答案】D 【详解】A、铁生锈，氧气含量会减少，②③氧气含量减少，说明铁已经生锈，故选项正确； B、干燥剂吸水，①没有水，氧气没有减少，铁没有生锈，②加水后氧气减少，铁生锈，说明水对铁锈蚀有影响，故选项正确； C、②没加食盐，氧气含量为15%，③加食盐后，氧气含量为8%，加食盐后，氧气含量减少增大，铁生锈速度加快，说明食盐能加快铁锈蚀，故选项正确； D、①②③实验中没有探究炭粉对锈蚀的影响，①②③无法证明炭粉对铁锈蚀有影响，故选项错误。 故选：D。 【变式10-2】（2025·安徽池州·一模）某同学设计如图所示装置探究铁锈蚀的条件。a管中装入少量煮沸后迅速冷却的蒸馏水，b管中是干燥的空气。调节L端与R端的液面高度一致，塞紧橡胶塞，一段时间后观察。下列推断错误的是 A．只有a管中的铁钉会锈蚀 B．该实验说明铁的锈蚀与水有关 C．L端与R端的液面高度一直保持一致 D．装置中的植物油可防止红墨水蒸发影响实验结果 【答案】C 【详解】A、a管中的铁钉与水和氧气同时接触，易生锈，而b 管中的铁钉在干燥的空气中不易生锈，故选项说法正确； B、该实验可以说明铁的锈蚀与空气和水有关，故选项说法正确； C、a管中的铁钉生锈消耗氧气，导致压强减小，b管中的铁钉不生锈，压强不变，故液体会向L端移动，L端液面高于R端，故选项说法错误； D、油和水不能互溶，使用植物油能减少红墨水蒸发对实验的影响，故选项说法正确。 故选：C。 【变式10-3】（2025·安徽阜阳·二模）取足量的铁、炭混合物加入如图甲所示装置的三颈瓶内，再加入饱和氯化钠溶液，立即塞紧胶塞。反应开始一段时间，三颈瓶内的气体温度和压强随时间的变化如图乙所示。实验装置长时间放置后，三颈瓶会冷却至室温，此时气体压强约为初始气压的。下列有关说法错误的是 A．铁的生锈是放热反应 B．三颈瓶中的压强变化只与氧气被消耗有关 C．反应结束后，瓶中气体的主要成分是 D．打开弹簧夹，从导管通入空气，再关闭弹簧夹，瓶中温度会上升 【答案】B 【详解】A、根据曲线温度上升，说明铁的生锈是放热反应，故选项说法正确； B、压强变化受到两个因素影响，温度升高压强变大，消耗氧气压强变小，后者影响大于前者，所以三颈瓶内的压强下降，故选项说法错误； C、最终瓶中压强变为初始气压的，说明剩余气体主要为，故选项说法正确； D、由于一开始反应在密闭容器中，氧气量有限且铁足量，故打开弹簧夹，从导管通入空气，再关闭弹簧夹，瓶中铁与进来的氧气等又发生反应，温度会上升，故选项说法正确。 故选：B。 题型11 金属的防锈措施 金属防锈的核心是破坏铁生锈的条件 1.物理隔绝法 ‌保持干燥‌ 使用后及时擦干金属制品表面水分（如菜刀、铁锅擦干存放）。 ‌覆盖保护层‌ ‌非金属层‌：喷油漆（车船）、涂矿物油（机械）、包裹塑料或搪瓷。 ‌金属镀层‌：镀锌（白铁皮）、镀铬（水龙头）、镀锡（马口铁），通过牺牲阳极或隔绝氧气防锈。 2.化学处理法 ‌表面氧化膜‌： 烤蓝工艺（如锯条），高温氧化形成致密四氧化三铁膜（Fe₃O₄）。 磷酸盐或铬酸盐溶液浸泡生成防锈化合物。 ‌牺牲阳极保护‌： 船舶底部焊接锌块，锌优先腐蚀以保护铁。 3.改变金属结构 ‌制成合金‌：添加铬、镍等制成不锈钢，增强抗腐蚀性。 4.日常维护与修复 ‌除锈方法‌： 物理法：砂纸打磨、刀刮锈层。 化学法：稀盐酸/稀硫酸浸泡溶解铁锈（溶液变黄）。 ‌修复后防锈‌：重新涂抹油膜或烤蓝。 关键原理总结 防锈本质是阻断铁与 ‌氧气 + 水‌ 的反应（4Fe + 3O₂ + nH₂O → 2Fe₂O₃·nH₂O）。实际应用中常组合措施（如镀锌后涂漆）强化效果。‌ 【典例11】（2023·湖南娄底·中考真题）下列对金属的防护措施不合理的是 A．齿轮表面涂油 B．制成合金 C．将铁制品放在潮湿的空气中 D．车圈镀铬 【答案】C 【详解】A、齿轮表面涂油，可以隔绝氧气和水，能有效防止齿轮生锈，是合理的金属防护措施，该选项不符合题意； B、制成合金，改变金属的内部结构，能增强金属的抗腐蚀性，比如不锈钢是铁和铬、镍等制成的合金，抗腐蚀性能比纯铁好很多，是合理的防护措施，该选项不符合题意； C、铁生锈的条件是与氧气和水同时接触，将铁制品放在潮湿的空气中，铁易生锈，这不是合理的金属防护措施，该选项符合题意； D、车圈镀铬，铬的化学性质相对稳定，镀铬能在车圈表面形成一层保护膜，隔绝氧气和水，防止车圈生锈，是合理的防护措施，该选项不符合题意。 故选C。 【变式11-1】（2025·山东青岛·中考真题）下列做法有利于防止金属生锈的是 A．自行车淋雨后未及时擦干 B．给室外铁制篮球架刷油漆 C．将钢铁制品存放在潮湿的环境中 D．经常用食盐水清洗铁制品 【答案】B 【详解】A. 自行车淋雨后表面残留水分，提供生锈所需的水分条件，会加速生锈。因此，这种做法不利于防止金属生锈。故A错误。 B. 油漆能形成一层致密的保护层，隔绝铁与氧气和水分的接触，从而有效防止生锈。因此，这种做法有利于防止金属生锈。故B正确。 C. 潮湿环境含有大量水分，会促进铁与氧气、水的反应，加速生锈。因此，这种做法不利于防止金属生锈。故C错误。 D.食盐水中的盐分会加速铁的腐蚀，使生锈更快。因此，这种做法不利于防止金属生锈。故D错误。 故选B。 【变式11-2】（2025·江西上饶·一模）世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的20%~40%。下列做法不能有效防止钢铁生锈的是 A．表面刷漆 B．避光保存 C．制成不锈钢 D．镀耐腐蚀的铬 【答案】B 【详解】A、在钢铁表面刷一层油漆，可以隔绝空气和水防锈，从而防止钢铁生锈，故A不符合题意； B、铁生锈是铁与空气中的氧气和水共同作用的结果，避光不能防止钢铁生锈，故B符合题意； C、制成不锈钢可以改变铁内部的结构，能防止铁生锈，故C不符合题意； D、在钢铁表面镀一层耐腐蚀的铬，可以防止生锈，能防止金属被腐蚀，故D不符合题意。 故选B。 【变式11-3】（2025·湖南·一模）以中国传统神话故事为原型的春节档电影《哪吒之魔童闹海》票房突破145亿，向世界展示了中国文化，也加深了我们的文化自信。电影情节中包含许多化学知识，哪吒所使用的火尖枪是由金属铁制作而成，以下做法不能有效防止火尖枪生锈的是 A．在枪身上涂油进行保养 B．在枪头镀一层耐腐蚀的铬 C．将铁质枪身换成不锈钢 D．用湿布包裹后存放在山洞中 【答案】D 【详解】A、在枪身上涂油进行保养，能在铁表面形成一层保护膜，隔绝氧气和水，可有效防止火尖枪生锈，该做法正确； B、在枪头镀一层耐腐蚀的铬，铬能在铁表面形成致密的保护膜，阻止铁与氧气、水接触，能有效防止生锈，该做法正确； C、将铁质枪身换成不锈钢，不锈钢抗腐蚀性能强，可有效防止生锈，该做法正确； D、用湿布包裹后存放在山洞中，湿布会使铁与水充分接触，山洞中也有一定湿度和氧气，铁会与氧气、水同时接触，会加快铁生锈的速度，不能有效防止火尖枪生锈，该做法错误。 故选D。 题型12 铁生锈的应用 1.‌取暖应用‌：铁粉生锈时持续放热，用于制作暖贴或自热包，提供户外或日常保暖。 2.‌食品保鲜‌：铁基脱氧剂置于食品包装内，通过生锈反应消耗氧气和水分，抑制微生物生长延长保质期。 3.‌文物防护‌：含铁粉的除氧剂密封存放青铜器等文物，降低氧浓度减缓氧化腐蚀速度。‌ 【典例12】（2025·山东·中考真题）暖身贴可持续发热，能用于身体局部热敷。某品牌暖身贴的发热包内含有铁粉、活性炭、吸水树脂(具有吸水、保水功能)、盐。兴趣小组对发热包的发热原理开展探究活动。 (1)验证发热包中含有铁粉 将未使用的发热包中原料取出，进行实验。 步骤 操作 现象 结论 I 将磁铁靠近原料 部分黑色粉末被磁铁吸引 原料中含有铁粉 II 将磁铁吸引的黑色粉末加入试管内，加入适量 振荡 黑色粉末溶解，产生气泡，溶液变成浅绿色 (2)探究发热包的发热原理 打开使用后的发热包，发现其中有红棕色物质，同学们猜想发热包的发热原理可能与铁钉(含等)生锈的原理相同。利用图1装置(夹持装置已略去)进行实验。 步骤I：组装好仪器后，需进行的操作为 。 步骤II：向三颈烧瓶内加入一定量铁粉、活性炭和氯化钠，向注射器内加入少量蒸馏水。 步骤III：进行以下操作，测得装置内的体积分数和温度变化如图2，正确的操作顺序为 (用①②③④表示) ①推动注射器，向装置内注入蒸馏水，静置1000s。 ②打开止水夹a、b，向装置内迅速充满干燥的空气，关闭止水夹a、b，静置1000s。 ③打开止水夹a、b，向装置内迅速充满干燥的，关闭止水夹a、b，静置1000s。 ④打开止水夹a、b，向装置内迅速充满干燥的，关闭止水夹a、b，静置1000s。 由实验可知，发热包的发热原理与铁钉生锈的原理 (选填“相同”或“不同”)。 (3)拓展应用 另取图1装置，加入未使用的发热包中原料，并注入少量蒸馏水。一段时间后，装置内的体积分数降至，由此预测该原料还可用作___________(填标号)。 A．除味剂 B．脱氧剂 C．补铁剂 (4)反思交流 经过本次探究，结合已有知识可知“铁生锈”有利有弊，我们要辩证地看待问题，让科学更好地服务于生活。结合实例谈一谈对“铁生锈”利弊的理解。 。 【答案】(1)稀硫酸或稀盐酸 (2) 检验装置气密性 ②③④① 相同 (3)B (4) 铁生锈有利有弊。例如，利：利用铁生锈放热可制作暖宝宝，为人们在寒冷时提供热量；弊：铁制品生锈会导致其损坏，如铁锅生锈会缩短使用寿命，造成资源浪费。 【详解】（1）铁能被磁铁吸引，实验步骤I中部分黑色粉末被磁铁吸引，说明原料中可能含有铁粉。   步骤Ⅱ  铁能与稀盐酸或稀硫酸反应生成氯化亚铁和氢气，会观察到黑色粉末溶解，产生气泡，溶液变成浅绿色。所以应向被磁铁吸引的黑色粉末中加入适量稀盐酸或稀硫酸振荡。    （2）步骤I：有气体参与的反应，在实验开始前需要检查装置的气密性，防止装置漏气影响实验结果。所以组装好仪器后，需进行的操作为检查装置的气密性。 步骤III：要探究发热包的发热原理与铁钉生锈原理是否相同，需要先排除其他气体的干扰，所以充满干燥的空气，空气包含多种成分，观察整体情况，即操作②；然后充满干燥的二氧化碳，观察在没有氧气和水时装置内的情况，即操作③；单独探究氧气的影响，即操作④；最后注入蒸馏水，探究水和氧气共同作用的情况，即操作①。所以正确的操作顺序为②③④①；由实验中装置内氧气的体积分数下降且温度升高，这与铁钉生锈时消耗氧气并放热的现象一致，所以发热包的发热原理与铁钉生锈的原理相同。 （3）加入未使用的发热包中原料并注入少量蒸馏水后，装置内O2的体积分数降至2.8%，说明该原料能消耗氧气，因此可作脱氧剂（B）。除味剂一般利用吸附性，该原料不具备此性质；补铁剂需要含有能被人体吸收的铁元素，此处原料并非用于补铁，所以A、C不符合。故选B。 （4）铁生锈有利有弊。例如，利：利用铁生锈放热可制作暖宝宝，为人们在寒冷时提供热量；弊：铁制品生锈会导致其损坏，如铁锅生锈会缩短使用寿命，造成资源浪费。 【变式12-1】（2025·湖北武汉·模拟预测）“食品脱氧剂”广泛应用于包括糖果、面食、熟肉制品、干制蔬菜的保鲜。某化学小组开展“食品脱氧剂”的项目式学习。 查阅资料：食品脱氧剂主要成分有铁粉、活性炭、氯化钠，发生脱氧反应消耗食品包装袋内的氧气延长食品保质期。 【探究活动一】 提出问题：怎样验证“食品脱氧剂”中含有铁粉、活性炭？ 进行实验： 步骤一：用剪刀剪开一包脱氧剂，倾倒于白纸上，观察到粉末呈黑色，用磁铁吸引。 步骤二：取少量除去铁粉的脱氧剂于置于坩埚(耐高温容器)内，在电炉上灼烧，在坩埚上方罩上内壁涂有澄清石灰水的烧杯。 收集证据： (1)步骤一中观察到部分黑色粉末被磁铁吸引，步骤二中观察到部分黑色固体燃烧，澄清石灰水变浑浊，脱氧剂中含有 。 【探究活动二】 提出问题：脱氧剂中铁粉的含量是多少？ 实验设计：利用如图1装置(气密性良好)进行测定 查阅资料：实验条件下，氢气的密度约为ρg/L。 进行实验：①称取mg样品置于烧瓶中，并在分液漏斗中加入足量稀硫酸。 ②打开分液漏斗活塞，加入稀硫酸，至不再产生气泡，关闭活塞。 ③测得量筒内水的体积为amL。 分析问题： (2)A装置内反应的化学方程式是 。用上述数据表示该脱氧剂中铁粉的质量分数为 。 【探究活动三】 提出问题：活性炭和氯化钠的用量对脱氧效果有什么影响？ 进行实验：室温下，利用5g铁粉和10滴水，改变活性炭和氯化钠的用量(见表)，用氧气传感器测定密闭容器中氧气含量变化，实验结果如图2、图3所示。 编号 铁粉/g 活性炭/g 氯化钠/g 1 5 0 1 2 5 0.75 0 3 5 0.75 1 4 5 1.5 1 5 5 a 2 分析问题： (3)实验5中，a= 。 (4)实验1、3、4的目的是 。 交流研讨：通过此次项目式学习，同学们认识到，学好化学知识，用好化学知识，能真正认识世界。 【答案】(1)铁粉、活性炭 (2) (3)0.75 (4)探究活性炭用量对脱氧效果的影响 【详解】（1）步骤一中观察到部分黑色粉末被磁铁吸引，铁粉是黑色的，且铁粉能被磁铁吸引，故脱氧剂中含有铁粉，步骤二中观察到部分黑色固体燃烧，澄清石灰水变浑浊，活性炭是黑色固体，活性炭燃烧生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故脱氧剂中含有活性炭，故填：铁粉、活性炭； （2）A装置内反应为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：； 铁与稀硫酸反应生成氢气，装置内压强增大，将B中的水排出，用量筒测量排出水的体积，排出水的体积就是生成氢气的体积，测得量筒内水的体积为amL，则生成氢气的体积为amL，amL=； 解：设该脱氧剂中铁粉的质量分为x    x= 答：该脱氧剂中铁粉的质量分数为：； （3）该实验探究活性炭和氯化钠的用量对脱氧效果的影响，根据控制变量的原则，根据表中数据可知，实验1、3、4中氯化钠的质量均为1克，探究活性炭用量的影响；而实验2、3、5是固定活性炭的质量，探究氯化钠用量的影响，故a=0.75； （4）实验1、3、4中活性炭的用量不同，其他因素相同，故目的是：探究活性炭用量对脱氧效果的影响。【变式12-2】（2025·海南·一模）项目小组对铁系食品脱氧剂（又称为“双吸剂”）进行了如下探究。 (1)探成分 某脱氧剂标签显示含有铁粉、活性炭、食盐以及无水氯化钙等。为确定脱氧剂中铁粉的存在，进行如下实验。 实验1：取一包脱氧剂粉末，用磁铁吸引。观察到部分黑色粉末被吸引。 实验2：取被磁铁吸引的黑色粉末少量，撒向酒精灯的火焰。观察到粉末剧烈燃烧，火星四射。该反应的化学方程式为： 。 (2)明原理 利用如图所示装置进行实验3。 实验3：脱氧剂“脱氧”后，打开弹簧夹可观察到现象是 。 (3)悟应用 实验4：设计如表所示对比实验探究脱氧剂中活性炭和食盐的作用。利用温度传感器测得集气瓶中温度随时间的变化曲线如图2所示。 实验序号 铁粉/g 水/ 活性炭/g ① 2 5 0 0 ② 2 5 0 0.1 ③ 2 5 0.2 0 ④ 2 5 0.2 0.1 i.对比实验①与实验③可得到的结论是 。 ii.下列叙述正确的是 （填字母）。 a.铁系食品脱氧剂可吸收氧气和水。 b.铁系食品脱氧剂使用过程中放出热量 c.铁系食品脱氧剂能延长食物的保存时间 【答案】(1) (2)水倒吸入集气瓶 (3) 活性炭能加快铁的锈蚀速率 abc 【详解】（1）铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，反应的化学方程式为：； （2）实验3中脱氧剂中的铁粉消耗集气瓶中的氧气，使瓶内气压减小，打开弹簧夹后，外界大气压使烧杯中的水倒吸入集气瓶； （3）i.实验①与实验③变量为活性炭，由图2知实验③温度升高的快，说明活性炭能加快铁的锈蚀速率； a、铁可与氧气和水共同作用，无水氯化钙也可以吸收水，所以铁系食品脱氧剂可吸收氧气和水，正确； b、铁系食品脱氧剂使用过程中发生缓慢氧化，放出热量，正确； c、铁系食品脱氧剂既能吸收氧气，防止食品腐败，又能吸收水分，保持食品干燥，能延长食物的保存时间，正确，故选abc。 【变式12-3】（24-25九年级下·山东烟台·期中）“暖宝宝”是我们日常生活中常用的物品。某同学打开一个使用过的“暖宝宝”内包装，发现黑色固体中掺杂有红棕色物质，于是她把这包固体带到实验室，发现“暖宝宝”的说明书如图所示，和兴趣小组的同学在老师的指导下对这包固体的成分展开了探究。 暖宝宝 发热时间：10小时以上 性能：平均，最高 主要成分：铁粉、活性炭、氯化钠等 注意事项：使用时勿直接接触皮肤 (1)“暖宝宝”发热是因为颗粒微小的铁粉与空气中的 发生反应，放出热量，生成红棕色固体；生活中常用铁锅炒菜主要利用了铁的 性；请列举生活中防止钢铁生锈的一种方法 。 (2)为探究使用过的“暖宝宝”内有无铁粉，设计了以下实验： 序号 实验操作 实验现象 实验结论 实验1 取适量黑色固体于试管中，加入足量稀盐酸溶液 ① 使用过的“暖宝宝”内有铁粉存在 实验2 取适量黑色固体于试管中，加入② 溶液 有红色固体析出，溶液变为绿色 实验3 取适量黑色固体，放入盛有氧气的集气瓶中，点燃 ③ (3)为探究“暖宝宝”中的作用，小组同学用图1所示的装置进行实验，实验数据如图2所示。结合反应原理和对比图2中曲线，可得到的实验结论为 。 (4)以下是甲同学设计的利用使用过的“暖宝宝”中固体粉末回收铁的流程。 查阅资料：在溶液中，与反应生成。 ①写出步骤Ⅱ中氧化物发生反应的化学反应方程式 。 ②溶液1的溶质为 。 【答案】(1) 氧气、水 导热 刷漆（或者涂油、保持钢铁表面干燥等） (2) 有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色 硫酸铜（或CuSO4） 剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体 (3)氯化钠能加快铁粉与氧气、水的反应速率 (4) FeCl3、FeCl2、HCl 【详解】（1）铁生锈是铁与空气中的氧气、水发生缓慢氧化反应，放出热量，生成红色的铁锈（主要成分是Fe2O3），所以“暖宝宝”发热是因为颗粒微小的铁粉与空气中的氧气、水发生反应； 生活中常用铁锅炒菜主要是利用了铁的导热性，能将热量传递给食物。 防止钢铁生锈的方法有很多，原理是隔绝氧气或水，例如刷漆或者涂油、保持钢铁表面干燥等。 （2）①铁能与稀盐酸发生反应生成氯化亚铁和氢气，若使用过的“暖宝宝”内有铁粉存在，取适量黑色固体于试管中，加入足量稀盐酸溶液，会观察到有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色。 ②铁能与含铜离子的盐溶液发生置换反应，生成铜单质和亚铁盐。取适量黑色固体于试管中，加入硫酸铜（或CuSO4）溶液，若有红色固体（Cu）析出，溶液变为浅绿色，可证明有铁粉存在。 ③铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁。取适量黑色固体，放入盛有氧气的集气瓶中，点燃，若使用过的“暖宝宝”内有铁粉存在，会观察到剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体。 （3）装置A、B都在探究铁粉的缓慢氧化过程，因为铁粉生锈会消耗氧气，可通过氧气传感器监测氧气的体积分数变化，即图2。观察曲线可知，装置B（含NaCl）中的氧气的体积分数下降得比装置A（不含NaCl）更快，说明铁粉消耗氧气的速率更快。由此可得出结论：氯化钠能加快铁粉与氧气、水的反应速率。 （4）①步骤Ⅱ中氧化物为氧化铁，氧化铁与稀盐酸发生反应生成氯化铁和水，反应的化学方程式为。 ②氧化铁与稀盐酸发生反应生成氯化铁，同时铁也会与稀盐酸反应生成氯化亚铁，又因为稀盐酸过滤，所以溶液1中的溶质为FeCl3、FeCl2、HCl。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题9 化学反应的调控 课题3 防止金属腐蚀的措施 题型01 金属与酸反应 题型02 金属与酸反应的图像 题型03 金属与盐溶液反应 题型04 金属与盐溶液反应图像 题型05 金属活动顺序理解和判断 题型06 实验探究金属活动性顺序 题型07 置换反应 题型08 金属与盐溶液反应后滤液、滤渣成分的判断 题型09 利用金属活动性顺序回收金属 题型10 探究铁生锈的条件 题型11 金属的防锈措施 题型12 铁生锈的应用 题型01 金属与酸反应 1.反应规律与条件‌ ‌基本反应‌ 金属 + 酸 → 盐 + 氢气（置换反应） 通式：M + 2H⁺ == M²⁺ + H₂↑（M为活泼金属） ‌反应条件‌ 金属必须位于金属活动性顺序表中 ‌氢（H）的前面‌（如 Mg、Al、Zn、Fe）。 酸通常是‌非氧化性酸‌（稀盐酸、稀硫酸），浓硫酸、硝酸等氧化性酸不生成氢气。 2.常见金属与酸的反应现象及方程式 金属 现象 化学方程式 ‌镁（Mg）‌ 剧烈反应，产生大量气泡，溶液无色 Mg + 2HCl == MgCl₂ + H₂↑ Mg + H₂SO₄ == MgSO₄ + H₂↑ ‌铝（Al）‌ 初期较慢（氧化膜阻碍），后剧烈反应 2Al + 6HCl ==2AlCl₃ + 3H₂↑ 2Al + 3H₂SO₄ == Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑ ‌锌（Zn）‌ 持续气泡，速率适中，常用实验室制氢气 Zn + 2HCl == ZnCl₂ + H₂↑ Zn + H₂SO₄ == ZnSO₄ + H₂↑ ‌铁（Fe）‌ 反应缓慢，溶液变浅绿色 Fe + 2HCl ==FeCl₂ + H₂↑ Fe + H₂SO₄ == FeSO₄ + H₂↑ 💡 ‌注意‌：铜（Cu）、银（Ag）等氢后金属不与稀酸反应。 3.反应优先级与金属活动性‌ ‌多种金属与酸反应‌：活动性最强的金属优先反应（如锌铁合金中锌先反应）。 ‌金属活动性顺序‌（由强到弱）： K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Sn > Pb > (H) > Cu > Ag > Au 活动性越强，与酸反应速率越快（如 Mg 快于 Fe）。 4.定量规律‌ ‌等质量金属与足量酸反应‌ 产氢量排序：‌Al > Mg > Ca > Na > Zn > Fe‌ 铝因化合价高（+3），单位质量产氢最多： 2Al + 6HCl == 2AlCl₃ + 3H₂↑（产氢量：Al > Mg）。 ‌等量酸与足量金属反应‌ 最终生成氢气质量相同（酸完全消耗）。 5.特殊现象与注意事项‌ ‌铝的钝化‌：常温下浓硫酸/浓硝酸使铝表面形成氧化膜，阻止反应。 ‌铁反应产物‌：生成 ‌Fe²⁺‌（亚铁盐），溶液呈浅绿色。‌ 【典例1】（24-25九年级上·河北石家庄·期末）质量相同、外形相同的镁条与体积相同、浓度不同的稀盐酸在密闭容器内反应，压强变化如图所示。下列说法错误的是 A．两种情况最终产生氢气的质量可能相同 B．盐酸浓度越大，反应越快 C．曲线a对应的盐酸浓度较小 D．镁与盐酸反应是放热反应 【变式1-1】（2025·陕西咸阳·模拟预测）提出一个问题比解决一个问题更重要。针对“金属与稀硫酸的反应”实验(如图)提出的问题中，没有意义的是 A．稀盐酸是否也能与铁片反应 B．铁片与不同浓度的稀硫酸反应的现象是否相同 C．除铁外，还有哪些金属能与稀硫酸反应 D．稀硫酸为什么是无色透明的 【变式1-2】（2025·陕西商洛·模拟预测）如图，托盘上各放一只等质量的烧杯，分别盛有等质量、等质量分数的稀硫酸，天平平衡。再向烧杯中分别加入等质量的铁粉和锌粉。下列说法错误的是 A．反应一段时间后，右边烧杯中溶液的颜色为浅绿色 B．反应初始，观察到天平指针向右偏转，由此可验证两种金属的活动性强弱 C．反应结束后，两烧杯中的金属完全消失，为使天平再次平衡，可将游码右移 D．反应结束后，右边烧杯中对应溶液的溶质最多一种 【变式1-3】（2025·青海西宁·一模）一般情况下，金属活动性越强，与酸反应的速度越快。为了探究金属镁、锌、铁与酸反应的快慢，某研究性学习小组设计了如下的实验。 【实验步骤】①取A、B、C三支试管，分别加入浓度相同的盐酸。 ②分别将过量的、颗粒大小相同的镁、锌、铁三种金属粉末，放入相同的气球中。 ③小心的把三个气球分别套在各个试管口上，如图所示。 ④分别将三种金属粉末倒入试管中。 【实验预测与分析】 (1)铁与盐酸反应的现象是 、反应的化学方程式 。 (2)该实验得出三种金属活动性强弱的依据是 。 题型02 金属与酸反应的图像 1.图像核心分类‌ (1)‌等量金属与足量酸反应（金属完全反应）‌ ‌横坐标为反应时间（m(H₂)-T图）‌： 斜率（陡峭程度）反映反应速率，金属活动性越强，曲线越陡。 活动性顺序：‌Mg > Al > Zn > Fe。 终点高度（氢气总量）由金属相对原子质量与化合价决定： ‌氢气质量 = 金属质量 × 化合价 / 相对原子质量‌。 产氢量排序：‌Al > Mg > Fe > Zn‌（铝因+3价，实际相对原子质量等效为18）。 ‌横坐标为酸的质量（m(H₂)-m(酸)图）‌： 起始段重合（酸不足时，等量酸生成等量氢气）； 酸足量后曲线分离，氢气总量排序同上（Al > Mg > Fe > Zn）。 (2)‌等量酸与足量金属反应（酸完全反应）‌ ‌横坐标为反应时间（m(H₂)-t图）‌：斜率仍反映金属活动性（Mg > Al > Zn > Fe）；‌终点高度相同‌（酸耗尽，氢气总量相等）。 ‌横坐标为金属质量（m(H₂)-m(金属)图）‌：起始段分离（金属不足时，相同金属质量产生氢气量：Al > Mg > Fe > Zn）；金属足量后曲线重合（酸耗尽，氢气总量相等）。 2.解题核心口诀‌ ‌“人小志气大”‌（除铝外）：相对原子质量越小的金属（Mg=24, Al等效18, Fe=56, Zn=65），等质量时产氢量越多（Al因化合价优势排第一）。 ‌“横坐标定乾坤”‌：横轴为‌时间‌ → 斜率表活动性，终点表氢气总量；横轴为‌酸/金属质量‌ → 分析初始重合段与分离段条件。 ‌注‌：当横坐标为金属/酸质量时，斜率无速率含义，仅表示氢气增量。 3.典型图像示例‌ ‌金属过量时（酸耗尽）‌：所有金属最终氢气质量相同（水平直线）。 ‌酸过量时（金属耗尽）‌：曲线分离，产氢量按"Al > Mg > Fe > Zn"排列。 4.解题步骤总结‌ 确认横纵坐标含义； 判断反应条件（酸过量或金属过量）； 结合斜率分析活动性，结合终点高度计算氢气量； 验证是否符合口诀规律。 【易错提醒】‌ ‌铝的等效原子量‌：计算氢气量时，Al按化合价换算（实际=18），勿直接使用。 ‌斜率误读‌：横坐标为酸/金属质量时，斜率不代表速率！ ‌铁与锌的顺序‌：Fe（56）产氢量>Zn（65），口诀中“Fe>Zn”易颠倒。 注：所有图像规律均基于反应 ‌M + H⁺ → Mⁿ⁺ + H₂‌，金属活动性及原子量为核心变量。‌ 【典例2】（24-25九年级下·重庆沙坪坝·开学考试）现有等质量甲、乙、丙三种金属（在化合物中均为+2价），分别放入三份溶质质量分数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，则下列说法中错误的是 A．反应后液体的质量：甲>乙>丙 B．相对原子质量：丙>乙>甲 C．金属活动性：乙>甲>丙 D．消耗硫酸的质量：甲>乙>丙 【变式2-1】（2025·新疆伊犁·模拟预测）常温下，在密闭容器中用数字传感器探究相同质量的镁和锌分别与等质量分数、等质量的稀盐酸反应过程中压强变化，测定结果如图所示。下列说法正确的是 A．锌的金属活动性比镁强 B．曲线①产生的比曲线②多 C．根据压强变化推测两个反应都有热量放出 D．曲线②是镁与稀盐酸反应的压强变化曲线 【变式2-2】（2025·广东深圳·三模）利用数字化手持技术探究金属铝和稀盐酸反应，其容器内的压强和温度随时间变化的关系如下图所示，下列说法不正确的是 A．0~50s内AB段压强变化不明显，原因可能是铝表面的金属氧化物与酸发生反应 B．由温度变化曲线可知，该反应属于放热反应 C．BC段压强上升只是因为反应生成气体 D．CD段压强下降是因为反应结束，温度下降 【变式2-3】（24-25九年级下·黑龙江哈尔滨·开学考试）下列各图象中有关量的变化趋势与对应叙述不相符合的是 A．向等质量的镁粉和铁粉中分别逐滴加入同浓度的稀盐酸至过量 B．向等质量的镁粉和铁粉中分别逐滴加入同浓度的稀盐酸至过量 C．向等质量的镁粉和铁粉中分别加入足量的等浓度的稀盐酸 D．向质量相同、浓度相同的稀盐酸中分别加入过量的铁粉和镁粉 题型03 金属与盐溶液反应 1.反应通式‌ 金属 + 盐 → 新盐 + 新金属（置换反应） 2.反应条件‌ ‌金属活动性要求：反应物金属（除 K、Ca、Na）的活动性必须‌强于盐中金属的活动性（即“前置后”）。 例如：Fe > Cu，故铁能置换硫酸铜中的铜，但铜不能置换硫酸亚铁中的铁。 ‌盐溶液要求：盐必须‌可溶于水‌（即“盐可溶”）。 例如：CuSO₄（可溶）能与铁反应，但 CaCO₃（不溶）不能。 ‌特例金属：K、Ca、Na 因与水剧烈反应，不能置换盐溶液中的金属。 3.实验现象与化学方程式 反应物 现象 化学方程式 ‌铁丝 + CuSO₄溶液‌ 铁表面析出红色固体，溶液由蓝色→浅绿色 Fe + CuSO₄ == FeSO₄ + Cu ‌铝丝 + CuSO₄溶液‌ 铝丝表面析出红色固体，溶液由蓝色→无色 2Al + 3CuSO₄ == Al₂(SO₄)₃ + 3Cu ‌铜丝 + AgNO₃溶液‌ 铜丝表面析出银白色固体，溶液由无色→蓝色 Cu + 2AgNO₃ == Cu(NO₃)₂ + 2Ag ‌溶液颜色变化原因‌：Fe²⁺（亚铁离子）溶液呈浅绿色；Cu²⁺（铜离子）溶液呈蓝色。 4.反应顺序规则（混合体系）‌ ‌一种金属 + 多种盐溶液‌ 金属优先置换活动性 ‌最弱‌ 的金属离子。 例：将铁粉加入含 Ag⁺、Cu²⁺的溶液，铁先与 Ag⁺反应：‌Fe + 2AgNO₃ == Fe(NO₃)₂ + 2Ag‌ 完全反应后再与 Cu²⁺反应。 ‌多种金属 + 一种盐溶液‌ 活动性‌最强的金属优先置换盐溶液中的金属离子。 例：将锌粉、铁粉加入CuSO₄溶液，锌优先反应：‌Zn + CuSO₄ == ZnSO₄ + Cu‌ 注：反应均需满足“前置后，盐可溶”条件。‌ 【典例3】（2025·山东威海·中考真题）欲探究Mg、Cu、Ag的金属活动性顺序，仅用组内试剂无法实现的是 A．Mg、Cu、稀硫酸、AgNO3溶液 B．Mg、Cu、Ag、稀硫酸 C．溶液 D．溶液、溶液 【变式3-1】（2025·陕西咸阳·模拟预测）铜可以与不同的金属制造多种合金，比如黄铜(金黄色)是铜、锌合金，青铜(暗黄色)是铜、锡合金(已知锡的金属活动性比铁弱)。 (1)如图，加入锌粉充分反应后，溶液变为无色，向所得溶液中伸入锡片后无明显现象。该实验能验证锡与 的金属活动性强弱。加入锌粉发生反应的化学方程式是 。 (2)小明欲鉴别黄铜和青铜，下列方法不可行的是___________(填字母)。 A．观察合金的颜色 B．将黄铜片和青铜片分别伸入硝酸锌溶液中 C．将黄铜片和青铜片分别伸入硝酸亚铁溶液中 【变式3-2】（2025·河南驻马店·三模）现利用如图所示实验验证Al、Cu、Ag三种金属的活动性顺序，请回答： (1)请写出A试管中反应的化学方程式。 (2)实验前铝丝需先用砂纸打磨光亮，原因是什么？ (3)实验结束后某同学将两支试管中的金属和溶液均倒入一个废液缸中，最终所得溶液呈蓝色，请分析该溶液中溶质的成分。 【变式3-3】（2025·陕西西安·模拟预测）在培养皿中放入用金属盐溶液润湿的滤纸，将金属片放在滤纸上，观察到置换出的金属沿着滤纸像树枝一样“生长”，得到多姿多彩的“金属树”。小明同学进行如下实验： (1)实验B中有“银树”生成，产生“银树”的原理是 (用化学方程式表示)。 (2)上述实验不能验证锌、铁、银三种金属的活动性顺序，若要验证还需补充的一组实验是___________(填字母)。 A．铁片浸入稀盐酸中 B．铁片浸入AgNO3溶液中 C．锌片浸入稀盐酸中 (3)将一定量锌粉和铁粉的混合物放在用Cu(NO3)2溶液润湿的滤纸上，置于培养皿中，静置一段时间后，取出固体，向固体中加入稀盐酸有气泡产生，则固体成分有 种情况。 题型04 金属与盐溶液反应图像 1.反应本质与图像核心规律 金属与盐溶液发生置换反应，遵循"活泼金属置换不活泼金属"的规律。反应中固体质量或溶液质量的变化可通过图像直观体现： ‌固体质量变化‌：取决于置换出的金属与原金属的相对原子质量差异 ‌溶液质量变化‌：与反应前后金属离子质量变化相关 2.典型图像解析（以铁与硫酸铜反应为例） Fe + CuSO₄ == FeSO₄ + Cu （56份铁置换出64份铜） ‌横坐标为反应时间/加入铁粉质量‌ 固体质量变化曲线：先上升（因生成的铜质量 > 消耗的铁质量），后水平（硫酸铜反应完全）溶液质量变化曲线：先下降（溶液失去铜离子、获得亚铁离子，但铜相对原子质量更大），后水平。 ‌关键点分析 特征点 含义 图像表现 起点 初始固体/溶液质量 曲线纵轴截距 拐点 盐溶液完全反应 曲线转折点 终点 反应停止 水平线段 斜率变化 反应速率变化 曲线陡峭程度变化 3.图像题型分类 ‌单一金属与单一盐溶液‌ 例：锌片插入硝酸银溶液 图像特征：固体质量先增后减（Zn置换Ag时固体增重，Zn过量后溶解） ‌混合盐溶液与单一金属反应 例：铁粉加入含CuSO₄和MgSO₄的溶液 图像特征：阶梯型曲线（铁优先置换铜，铜完全析出后才与镁离子反应） ‌混合金属与单一盐溶液‌ 例：锌铁混合物加入CuCl₂溶液 图像特征：双拐点（活泼金属锌先反应，反应完后铁才开始反应） 4.解题技巧总结 ‌四步分析法‌ 看起点 → 析拐点 → 观趋势 → 定终点 ‌质量守恒应用‌ 溶液质量变化量 = 进入溶液金属质量 - 析出金属质量 固体质量变化量 = 析出金属质量 - 溶解金属质量 ‌特殊情况‌ 极活泼金属（K/Ca/Na）优先与水反应，不直接置换盐中金属 【典例4】（2025·河北邢台·三模）将一定质量锌粉和铜粉的混合物放入烧杯中，再向烧杯中逐渐加入硝酸银溶液，充分反应后烧杯中剩余固体质量与加入硝酸银溶液质量的关系如图所示。下列判断错误的是 A．ab段溶液始终为无色 B．b点剩余固体中加入稀盐酸能观察到有气泡 C．c点发生反应： D．e点所得溶液中的溶质有三种 【变式4-1】（2025·贵州贵阳·二模）向硝酸镁、硝酸亚铁、硝酸铜的混合溶液中逐渐加入一定量的锌粉，生成铁的质量与加入锌粉的质量关系如图所示。下列说法正确的是 A．Oa段没有发生化学反应 B．ab段溶液质量减小 C．c点溶液中的溶质有三种 D．根据实验现象及消耗锌粉、生成铁的质量可以判断铜锌铁三种金属的活动性顺序 【变式4-2】（2025·山东青岛·二模）将一定量的锌粉加入到硝酸铜、硝酸银的混合溶液中，溶液最终变为无色，下列图像能正确表示对应变化关系的是 A．①③ B．②③ C．②④ D．①④ 【变式4-3】（2025·江苏南京·二模）向盛有一定质量MgSO4、FeSO4和CuSO4混合溶液的烧杯中加入锌粉至过量，使其充分反应(实验过程中溶液均为不饱和状态)，烧杯中溶质、溶剂和金属的质量随锌粉质量的变化情况如下图所示。下列说法正确的是 A．曲线乙表示烧杯中金属的质量变化 B．MN段发生反应：Zn+FeSO4=ZnSO4+Fe C．当加入的锌粉质量为bg时，若向固体中加入稀盐酸，有气泡产生 D．当加入的锌粉质量为cg时，固体中有2种金属，溶液中有2种溶质 题型05 金属活动顺序理解和判断 1.金属活动性顺序表（由强到弱） ‌钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅、(氢)、铜、汞、银、铂、金‌ 记忆口诀：‌"嫁给那美女，身体细纤轻，统共一百斤"‌（谐音对应顺序） 2.核心应用规律‌ ‌与酸反应（H作为分界点）‌ ‌H前金属‌：能与稀盐酸/稀硫酸反应生成氢气，位置越靠前反应越剧烈（如镁>锌>铁）。 注意：K/Ca/Na因与水剧烈反应，实际不与酸置换氢气（优先与水反应）。 ‌H后金属‌：不与稀酸反应生成氢气（如Cu、Ag等）。 ‌与盐溶液置换反应：‌活动性强的金属‌能将‌活动性弱的金属‌从其盐溶液中置换出来（如Zn置换Cu²⁺）。 例外：K/Ca/Na因与水剧烈反应，无法置换盐溶液中的金属（如钠投入CuSO₄溶液：生成Cu(OH)₂沉淀而非铜单质）。 ‌活动性强弱比较‌ 位置越靠前，化学性质越活泼，自然界中越易以化合态存在（如Al、Fe）；越靠后越稳定（如Au、Pt常以单质存在）。 注：K/Ca/Na与酸反应生成盐和氢气，但因优先与水剧烈反应，实际实验中不用于置换酸中氢。 3.活动性判断方法‌ ‌实验法（常用）‌ ‌与酸反应‌：能反应且速率快者更强（如Mg比Zn反应剧烈）。不反应者弱于H（如铜不与稀盐酸反应）。 ‌与盐溶液反应‌：若金属A能置换盐中金属B，则A > B（如Fe + CuSO₄== Fe > Cu）。 需注意盐必须可溶。 ‌多金属比较技巧‌ ‌三种金属活动性验证‌： ‌"两金夹一盐"‌：取活动性居中的金属的盐溶液，加入另两种金属单质（如比较Fe/Cu/Ag：将Fe、Ag分别加入CuSO₄，Fe反应而Ag不反应 → Fe > Cu > Ag）。 ‌"两盐夹一金"‌：取活动性居中的金属单质，加入另两种金属的盐溶液[如Cu加入FeSO₄（不反应）和AgNO₃（反应） → Fe > Cu > Ag]。 【易错提醒】‌ 铁（Fe）在置换反应中‌均生成+2价亚铁盐‌（如FeCl₂、FeSO₄）。 铝（Al）因表面致密氧化膜（Al₂O₃）保护，常温下抗腐蚀性强，反应可能不明显。‌ 【典例5】（2025·山东威海·中考真题）欲探究Mg、Cu、Ag的金属活动性顺序，仅用组内试剂无法实现的是 A．Mg、Cu、稀硫酸、AgNO3溶液 B．Mg、Cu、Ag、稀硫酸 C．溶液 D．溶液、溶液 【变式5-1】（2025·新疆乌鲁木齐·三模）已知金属R和Fe、H活动性强弱关系为，下列说法正确的是 A．金属R放入溶液中，有镁析出 B．金属R放入溶液中，金属表面有红色固体析出 C．金属铁(足量)放入无色的溶液中，溶液变黄色 D．金属R放入溶液中，一段时间后溶液质量一定变大 【变式5-2】（2025·辽宁营口·二模）现有编号为：X、Y、Z的三种金属，如果将X和Y分别放入稀硫酸中，X溶解并产生氢气，Y不反应；如果将Y和Z分别加入到AgNO3溶液中，过一会儿，发现Y表面出现白色物质而Z却没有。根据以上事实，则X、Y、Z的金属活动性由强到弱依次为 A． B． C． D．Z＞X＞Y 【变式5-3】（2025·河南南阳·三模）小康以丙为“数轴”的原点将活动性顺序中的金属分为两部分（如图）。下列有关说法错误的是 A．在自然界中丁主要以单质形式存在 B．小康选择“数轴”的原点丙为H C．将乙加入稀盐酸中，有气泡产生，溶液变为浅绿色 D．甲和Hg都能和稀硫酸发生反应，甲比Hg反应更快 题型06 实验探究金属活动性顺序 ‌1. 比较两种金属的活动性‌ ‌方法一：金属与酸反应‌ 将金属放入等浓度稀盐酸/稀硫酸中：若金属表面产生气泡（H₂），则活动性 > H；无气泡则活动性 < H。 ‌现象对比‌：均反应时，气泡产生速率越快，活动性越强（如 Mg 比 Fe 反应剧烈）。 示例：铁与盐酸反应产生气泡，铜不反应 → Fe > H > Cu。 ‌方法二：金属与盐溶液反应‌ 将金属 M 放入金属 N 的盐溶液中：若 M 表面析出 N（溶液变色），则 M > N；无现象则 M < N。 示例：铜片浸入AgNO₃溶液，析出银白色固体 → Cu > Ag。 ‌2. 比较三种金属的活动性（以 Zn、Cu、Ag 为例）‌ ‌方案‌ ‌操作‌ ‌现象及结论‌ ‌两金夹一盐‌ 取活动性最强（Zn）和最弱（Ag）的金属单质，浸入中间金属（Cu）的盐溶液（CuSO₄） Zn 表面析出红色固体，Ag 无现象 → Zn > Cu > Ag ‌两盐夹一金‌ 取中间金属单质（Cu），浸入最强（ZnSO₄）和最弱（AgNO₃）的盐溶液 ZnSO₄中无现象，AgNO₃ 中析出银白色固体 → Zn > Cu > Ag ‌注意‌：钾、钙、钠因过于活泼（与水剧烈反应），‌不可‌用于盐溶液置换实验。 3.关键操作注意事项‌ ‌金属预处理‌：用砂纸打磨金属表面，去除氧化物或污物。 ‌试剂选择‌：酸必须用稀盐酸或稀硫酸（禁用浓硫酸或硝酸）。盐溶液必须可溶（如 CuSO₄、AgNO₃）。 ‌控制变量‌：酸/盐溶液的浓度、温度、体积需相同；金属的形状、表面积需一致。 4.典型实验案例‌ ‌验证 Fe、Cu、Ag 活动性顺序‌： 将 Fe、Cu 分别放入稀盐酸：Fe 产生气泡，Cu 无现象 → Fe > H > Cu。 将 Cu 片浸入 AgNO₃ 溶液：Cu 表面析出银白色固体 → Cu > Ag。 ‌结论‌：Fe > Cu > Ag。 ‌总结‌ 金属活动性实验的核心是通过‌置换反应现象‌（气泡产生、金属析出、溶液颜色变化）判断强弱顺序，需严格控制变量并排除干扰因素（如氧化物）。‌ 【典例6】（2024·山东枣庄·三模）为验证铁、铜、银的金属活动性强弱，某实验小组设计如下实验，下列说法错误的是 A．通过实验①②，能验证金属活动性：Fe>Cu>Ag B．通过实验①④，能验证三种金属中Fe的活动性最强 C．通过实验②③，不能验证三种金属中Ag的活动性最弱 D．若试管⑤中X为Cu，Y溶液为稀硫酸，通过实验②③⑤能验证金属活动：Fe>Cu>Ag 【变式6-1】（2025·云南昆明·三模）化学小组为探究铝、铜、银三种金属的活动性顺序，设计了如图所示实验方案。 (1)实验前用砂纸打磨铝丝的目的是 。 (2)反应一段时间后，观察到铝丝表面有 析出，银丝表面无明显现象，可知三种金属的活动性由强到弱的顺序为 。 (3)实验结束后烧杯中溶液质量 (填“增大”“减小”或“不变”)。 【变式6-2】（24-25九年级下·湖南衡阳·开学考试）学习了金属的化学性质后，小月对Zn、Fe、Cu的活泼程度进行了如下实验验证。 实验一：利用金属与金属化合物溶液反应来验证金属活动性，设计了如图实验方案。 (1)实验一中，试管②里发生的反应现象为 (2)验证金属活动性：Zn>Fe>Cu,上述实验中，没有必要做的是 （填试管序号）。 实验二：能否利用金属与酸反应的速率验证金属活动性强弱？ 【查阅资料】影响化学反应速率的因素除了物质本身的化学性质外，还有温度、反应物浓度、接触面积等因素。 【实验验证】如图二，取相同大小的金属片，分别放到相同的三份稀盐酸中，并用温度传感器测定反应过程中一段时间内温度变化。所得温度变化曲线如图三所示。 (3)图二中，试管②里发生化学反应方程式为 。 (4)根据图三分析，金属与酸反应属于 （填“吸热”或“放热”）反应。 【反思交流】 (5)根据上述金属与酸反应的实验以及图三，能否验证得出属活动性：Zn>Fe>Cu?请做出判断，并说明理由 。 【拓展延伸】 (6)为得到活动性：Zn>Fe>Cu的结论，小月提出，可在原实验二方案基础上，再直接利用一种药品完成实验即可，该药品可能是 。 A．CuSO4 B．ZnSO4 C．MgSO4 【变式6-3】（2025·宁夏银川·二模）小柯同学家新买了水龙头，从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬的。他想起在学习金属性质时用到的金属活动性顺序中没有铬，为了了解铬与常见金属铝、铜在金属活动性顺序中的相对位置关系，进行了如下探究活动。 【查阅资料】铬(Cr)是银白色有光泽的金属，在空气中其表面能生成抗腐蚀性的致密氧化膜。铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬( 溶液。 【猜想与假设】三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系： (1)猜想一： Cr> Al> Cu ；猜想二： ；猜想三： 。 【实验过程】 (2)取大小相同的三种薄片，用砂纸打磨光亮。 实验一 实验二 实验三 实验方案 实验现象 铬片表面产生气泡，溶液变为蓝色 铬片表面无明显变化 实验结论 铬能和稀硫酸发生反应，活动性： Cr>H 铜不与稀硫酸反应，活动性： H> Cu 猜想 成立 【反思与交流】 (3)用砂纸打磨金属片的目的是 。 (4)实验一所发生反应的化学方程式是 。 (5)小清认为只要选用三种试剂进行实验，就可以得出三种金属的金属活动性强弱，这三种试剂可以是 。 题型07 置换反应 1.定义与通式 置换反应指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，通式为： ‌A + BC → AC + B‌（如锌与稀硫酸反应：Zn + H₂SO₄ == ZnSO₄ + H₂↑）210。 其核心特征是“单换单”，反应前后元素化合价一定改变（单质化合价为0，反应后变为化合物中的非0价）。 2.主要分类及实例 ‌金属与酸的反应‌ 活泼金属（金属活动性顺序氢之前）与稀酸反应： Mg + 2HCl == MgCl₂ + H₂↑（镁与盐酸） Zn + H₂SO₄== ZnSO₄ + H₂↑（实验室制氢气） ‌现象‌：产生气泡，溶液可能变色（如铁反应后呈浅绿色）35。 ‌注意‌：不可用浓硫酸或硝酸（强氧化性酸）25。 ‌金属与盐溶液的反应‌ 活泼金属置换较不活泼金属： Fe + CuSO₄ == FeSO₄ + Cu（铁片表面析出红色固体，溶液蓝色变浅绿色） Cu + 2AgNO₃ == Cu(NO₃)₂ + 2Ag（铜片表面析出银白色固体）。 ‌条件‌：遵循金属活动性顺序表（K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>H>Cu>Hg>Ag）。 ‌氢气/碳还原金属氧化物‌ 氢气还原：H2＋CuO Cu＋H2O（黑色固体变红，试管壁有水珠）。 碳还原： C＋2CuO 2Cu＋CO2↑（黑色固体变红，生成使石灰水变浑的气体）。 ‌其他类型‌ 铝热反应（如铝还原氧化铁）：2Al + Fe₂O₃ 2Fe + Al₂O₃。 碳与水蒸气：H₂O + C H₂ + CO（吸热反应）。 3.实验现象关键点 ‌颜色变化‌：铜盐（蓝色→浅绿）、亚铁盐（浅绿色）、银盐（无色→蓝）等。 ‌气体产生‌：金属与酸反应生成氢气，碳还原生成CO₂。‌ 【典例7】（2025·河南平顶山·三模）我国宋代《梦溪笔谈》中有“熬胆矾铁釜久之亦化为铜”的记载，其化学反应原理为，该反应的基本反应类型是 A．化合反应 B．置换反应 C．分解反应 D．氧化反应 【变式7-1】（2025·黑龙江哈尔滨·三模）下列应用、原理（用化学方程式表示）及基本反应类型都正确的是 A．木炭还原氧化铜： 2CuO + C2Cu + CO2↑   置换反应 B．验证铁的活动性比银强：    置换反应 C．检验二氧化碳气体：    复分解反应 D．治疗胃酸过多症：   中和反应 【变式7-2】（24-25九年级下·宁夏吴忠·期中）推理是化学学习的一种重要方法，下列推理正确的是 A．置换反应中一定有单质生成，有单质生成的反应一定是置换反应 B．氧化物中都含有氧元素，所以含有氧元素的物质一定是氧化物 C．二氧化碳能使燃着的木条熄灭，所以能使燃着的木条熄灭的气体一定是 D．化学变化中一定有新物质产生，所以有新物质产生的变化一定是化学变化 【变式7-3】（2025·天津红桥·二模）下列化学方程式符合守恒客观事实，且所属基本反应类型也正确的是 A．，中和反应 B．，化合反应 C．，置换反应 D．，复分解反应 题型08 金属与盐溶液反应后滤液、滤渣成分的判断 1.核心解题步骤（以锌粉加入含Ag⁺、Cu²⁺的混合溶液为例） ‌排序金属活动性‌ 按活动性由强到弱排序：Zn > Cu > Ag。 ‌判断反应顺序‌ ‌优先反应‌：活动性差距最大的金属之间先反应（远距离先置换） 先发生：Zn + 2AgNO₃ == Zn(NO₃)₂ + 2Ag 后发生：Zn + Cu(NO₃)₂ == Zn(NO₃)₂ + Cu ‌分情况讨论‌（根据锌粉加入量） 反应程度 滤液成分 滤渣成分 锌不足，仅置换部分Ag⁺ Zn²⁺、Cu²⁺、剩余Ag⁺ Ag 锌恰好置换完Ag⁺ Zn²⁺、Cu²⁺ Ag 锌置换完Ag⁺和部分Cu²⁺ Zn²⁺、剩余Cu²⁺ Ag、Cu 锌恰好置换完Ag⁺和Cu²⁺ Zn²⁺ Ag、Cu 锌过量 Zn²⁺ Ag、Cu、Zn ‌规律‌：滤液中一定含活动性最强的金属离子（Zn²⁺），滤渣中一定含活动性最弱的金属单质（Ag）。 2.关键现象与成分推断 根据实验现象快速反推成分： (1)‌向滤渣加稀盐酸：‌ 有气泡产生 → 滤渣含氢前金属（如Zn） 滤渣一定含Zn，可能含Cu、Ag 滤液一定含Zn²⁺，一定不含Ag⁺、Cu²⁺（否则会被Zn置换）。 无气泡产生 → 滤渣不含氢前金属 滤渣一定含Ag，可能含Cu，一定不含Zn 滤液一定含Zn²⁺，可能含Cu²⁺（若未反应完）。 (2)‌向滤液加稀盐酸‌ 产生白色沉淀 → 滤液含Ag⁺（生成AgCl） 滤液中一定含Ag⁺ 滤渣一定不含Zn、Cu（否则会置换Ag⁺）。 无明显现象 → 滤液不含Ag⁺ 滤液一定含Zn²⁺，可能含Cu²⁺ 滤渣一定含Ag，可能含Cu。 (3)‌滤液颜色‌ 蓝色 → 含Cu²⁺ 滤渣一定不含Zn（否则会继续反应） 滤液中一定含Cu²⁺和Zn²⁺。 3.典型易错点 滤液质量变化：锌置换铜时，65g Zn置换64g Cu，溶液质量增加。 滤液浅绿色时，滤渣一定含Ag（活动性最弱金属），可能含Fe（若原溶液含Fe²⁺）。 ‌示例‌：锌粉加入AgNO₃和Cu(NO₃)₂混合液，反应后： 若滤渣加盐酸有气泡 → 滤渣含Zn、Cu、Ag，滤液只有Zn²⁺。 若滤液加盐酸有白色沉淀 → 滤液含Ag⁺，滤渣只有Ag。 此方法适用于任意金属与盐溶液反应体系的成分分析，需结合金属活动性顺序和反应优先级综合判断。‌ 【典例8】（2025·陕西·中考真题）将一定量铁粉加入含有Cu(NO3)2和AgNO3两种溶质的溶液中，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣。则下列说法正确的是 A．若滤液中有AgNO3，则滤渣中一定没有Cu、Ag B．若滤渣成分为Cu、Ag、Fe，则滤液中溶质只有一种 C．若滤渣成分为Cu、Ag，则滤液中一定有Fe(NO3)3 D．若滤液中有Cu(NO3)2，则滤渣中加入稀硫酸一定会有气泡产生 【变式8-1】（2025·广西河池·二模）在溶质为Cu(NO3)2、AgNO3和Mg(NO3)2的混合溶液中加入一定量的锌粉，充分反应后过滤，得到滤渣和无色滤液。下列判断正确的是 A．滤液中一定没有 B．滤液中有三种金属离子 C．滤渣中一定有Ag，可能有Cu和Zn D．向滤渣中加入稀盐酸可能有气泡产生 【变式8-2】（2025·山东济南·模拟预测）向一定量的硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中逐渐加入锌粉，反应过程中溶质硫酸亚铁的质量随加入锌粉质量的变化关系如图所示。下列说法不正确的是 A．a点时，溶液的总质量与反应前相比减小 B．b点时，溶液为硫酸锌和硫酸铜的混合溶液 C．c点时，溶液呈无色 D．d点时，过滤所得滤渣为铁和铜的混合物 【变式8-3】（24-25九年级下·山东东营·阶段练习）某金属加工厂产生的废液中含有少量的硝酸锌、硝酸银，为回收利用资源并防止污染，该厂实验员取一定质量废液A，向其中加入ag铁粉，充分反应后过滤，分别向滤液和滤渣中加入少量的稀盐酸，发生的现象如图所示。下列有关说法中，正确的是 A．滤渣C的质量一定大于ag B．滤渣C中一定含有单质铁、单质银， 可能含有单质锌 C．滤液B是无色溶液 D．滤液B中存在的金属阳离子只有亚铁离子 题型09 利用金属活动性顺序回收金属 1.回收原理 金属活动性顺序（K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Sn > Pb > H > Cu > Hg > Ag > Pt > Au）决定了不同金属的化学活性： ‌活泼金属优先反应‌：活泼金属可置换出较不活泼金属的盐溶液中的金属离子。 例：Zn + Cu²⁺ == Zn²⁺ + Cu（Zn的活动性强于Cu） ‌酸中置换氢‌：排在氢前的金属能与盐酸/稀硫酸反应生成H₂，用于分离杂质。 例：Fe + 2HCl == FeCl₂ + H₂↑（分离含铁废料中的非金属杂质） 2.回收流程设计（以电子废料回收铜、银为例） A[废旧金属混合物] --> B{加入稀酸} B -- 活动性＞H的金属溶解 --> C[过滤得滤渣：Cu/Ag等] B -- 滤液含Zn²⁺/Fe²⁺等 --> D[电解或还原得纯金属] C --> E{加入AgNO₃溶液} E -- Ag⁺被Cu置换 --> F[滤渣：Ag] E -- 滤液含Cu²⁺ --> G[回收铜] 3.关键操作 ‌分离混合金属‌：加入稀酸溶解活动性＞H的金属（如Fe、Zn），过滤后剩余活动性＜H的金属（如Cu、Ag）。 ‌置换目标金属‌：向含Ag⁺的溶液中加入活动性更强的Cu：Cu + 2Ag⁺== Cu²⁺ + 2Ag（回收银）。 ‌酸的选择限制‌：必须用盐酸/稀硫酸，浓硫酸、硝酸因强氧化性无法生成H₂。 4.实际应用 ‌手机部件回收‌：先酸溶去除Al/Mg，再向Cu/Ag混合物中加入AgNO₃，Cu置换出Ag。 ‌镀银废液处理‌：插入铁片置换银：Fe + 2Ag⁺== Fe²⁺ + 2Ag。 提示：实验设计需严格遵循金属活动性顺序，避免使用氧化性酸，并注意滤渣/滤液的成分分析。 【典例9】（2025·山东烟台·中考真题）某化学兴趣小组利用工业废镍材料（含有金属镍及少量Fe、Cu、）回收金属镍（Ni），设计流程如下图所示（部分产物略去）。回答下列问题： 【查阅资料】①“转化”过程中发生的反应：； ②“除铁”过程中，可以通过调节溶液pH，使溶液中的硫酸铁生成沉淀，而硫酸镍不生成沉淀。 (1)“酸浸”过程中Ni与稀硫酸反应的化学方程式是 ，此反应的基本反应类型是 。酸浸后，滤渣的成分是 。 (2)“除铁”过程中，生成沉淀，该反应的化学方程式是 。 (3)“置换”过程中，生成镍的化学方程式是 。铁粉能置换出镍，说明铁的金属活动性比镍 。 【变式9-1】（2025·四川广安·二模）某同学在实验室收集到一桶含和的废液，他想从中回收金属铜和硫酸亚铁晶体，设计的实验方案如图所示。结合实验方案回答下列问题： (1)步骤Ⅰ中所加金属X是 (填化学式)。加入过量的X的目的是 。 (2)操作a的名称是 ，该操作中使用玻璃棒的作用是 。 (3)写出步骤Ⅱ中发生反应的化学方程式： 。 (4)该同学认为在步骤Ⅱ中加入适量的稀盐酸，按照该流程操作，不会影响最终回收金属铜和硫酸亚铁晶体，有同学不同意他的观点，理由是 。 【变式9-2】（2025·四川广安·中考真题）2025年，中国经济新动能澎湃发展，我国制造业向着高质量发展的航道稳健前行。制造业中的芯片用到的高纯度硅，可用石英砂(主要成分：SiO2，含少量其它杂质)为原料制得，制备过程中还可以回收金属铝和铁。其工艺流程如图： 已知：①SiO2不溶于水，且不与酸反应；②； ③其它杂质不溶于水也不参与反应。 回答下列问题： (1)Al2O3中铝元素的化合价为 。 (2)在实验室中“操作1”的名称为 。 (3)“酸浸”步骤中发生的反应属于 反应(填基本反应类型)。 (4)写出焦炭与SiO2在高温条件下反应生成Si和CO的化学方程式 。 (5)该工艺流程中，可循环利用的物质： (填化学式)。 【变式9-3】（2025·山东德州·二模）化学小组利用含铜废电路板回收金属铜进行探究。 注：①升高温度可以加快反应速率。②稀硫酸与H2O2的混合溶液可以将Cu转变为CuSO4。 (1)操作A的名称 。 (2)“溶解”过程中发生的反应为Cu+H2SO4+H2O2=CuSO4+2X，X的化学式为是 。 (3)“置换”过程中发生的化学反应方程式为 。 (4)“除杂”时需要保持强制通风并禁止明火，原因是 。 题型10 探究铁生锈的条件 1.简化实验设计（三组对照） (1)‌干燥组‌ 试管中放入打磨后的铁钉 + 无水氯化钙（或食品干燥剂） 塞紧橡胶塞隔绝水汽 预期现象：铁钉无锈斑 (2)‌隔绝氧气组‌ 试管加入煮沸冷却的蒸馏水（浸没铁钉） 迅速滴加植物油覆盖水面（厚度约3mm） 预期现象：铁钉无明显变化 (3)‌暴露组‌ 试管加入煮沸冷却的蒸馏水（浸没铁钉一半） 铁钉上半部分接触空气 预期现象：水与空气交界处出现红褐色锈斑 2.结论验证 仅‌暴露组‌生锈 → 证明铁生锈需‌水与氧气共存‌ 防锈应用：保持干燥或隔绝空气（如涂油） ⚠️ 注意事项：蒸馏水煮沸后需‌快速冷却使用‌，避免重新溶入氧气；植物油需完全覆盖水面无气泡。‌ 【典例10】（2025·江苏苏州·中考真题）为验证活性炭或食盐能加快铁粉生锈速率，进行实验。下表是铁粉、水与不同质量活性炭、食盐均匀混合后，在10分钟内温度上升的实验记录 实验编号 活性炭质量/g 食盐质量/g 温度上升值/℃ 1 0 0 0.1 2 0.2 0 22.0 3 0.1 3.1 4 0.2 0.1 56.3 下列说法正确的是x A．铁的锈蚀不需要氧气参与 B．表中的值为0.2 C．欲得出结论“活性炭能加快铁粉生锈速率”可以对比实验1和2 D．对比实验1和4得出的结论是“食盐能加快铁粉生锈速率” 【变式10-1】（2025·山东德州·二模）实验研究铁锈蚀影响因素，记录如下。下列分析不正确的是 实验装置 序号 其他试剂 200s时O2的含量 ① 干燥剂 21% ② 10滴水 15% ③ 10滴水和1.0g食盐 8% A．②③中O2含量减少表明铁已锈蚀 B．①②证明水对铁锈蚀有影响 C．②③证明食盐能加快铁锈蚀 D．①②③证明炭粉对铁锈蚀有影响 【变式10-2】（2025·安徽池州·一模）某同学设计如图所示装置探究铁锈蚀的条件。a管中装入少量煮沸后迅速冷却的蒸馏水，b管中是干燥的空气。调节L端与R端的液面高度一致，塞紧橡胶塞，一段时间后观察。下列推断错误的是 A．只有a管中的铁钉会锈蚀 B．该实验说明铁的锈蚀与水有关 C．L端与R端的液面高度一直保持一致 D．装置中的植物油可防止红墨水蒸发影响实验结果 【变式10-3】（2025·安徽阜阳·二模）取足量的铁、炭混合物加入如图甲所示装置的三颈瓶内，再加入饱和氯化钠溶液，立即塞紧胶塞。反应开始一段时间，三颈瓶内的气体温度和压强随时间的变化如图乙所示。实验装置长时间放置后，三颈瓶会冷却至室温，此时气体压强约为初始气压的。下列有关说法错误的是 A．铁的生锈是放热反应 B．三颈瓶中的压强变化只与氧气被消耗有关 C．反应结束后，瓶中气体的主要成分是 D．打开弹簧夹，从导管通入空气，再关闭弹簧夹，瓶中温度会上升 题型11 金属的防锈措施 金属防锈的核心是破坏铁生锈的条件 1.物理隔绝法 ‌保持干燥‌ 使用后及时擦干金属制品表面水分（如菜刀、铁锅擦干存放）。 ‌覆盖保护层‌ ‌非金属层‌：喷油漆（车船）、涂矿物油（机械）、包裹塑料或搪瓷。 ‌金属镀层‌：镀锌（白铁皮）、镀铬（水龙头）、镀锡（马口铁），通过牺牲阳极或隔绝氧气防锈。 2.化学处理法 ‌表面氧化膜‌： 烤蓝工艺（如锯条），高温氧化形成致密四氧化三铁膜（Fe₃O₄）。 磷酸盐或铬酸盐溶液浸泡生成防锈化合物。 ‌牺牲阳极保护‌： 船舶底部焊接锌块，锌优先腐蚀以保护铁。 3.改变金属结构 ‌制成合金‌：添加铬、镍等制成不锈钢，增强抗腐蚀性。 4.日常维护与修复 ‌除锈方法‌： 物理法：砂纸打磨、刀刮锈层。 化学法：稀盐酸/稀硫酸浸泡溶解铁锈（溶液变黄）。 ‌修复后防锈‌：重新涂抹油膜或烤蓝。 关键原理总结 防锈本质是阻断铁与 ‌氧气 + 水‌ 的反应（4Fe + 3O₂ + nH₂O → 2Fe₂O₃·nH₂O）。实际应用中常组合措施（如镀锌后涂漆）强化效果。‌ 【典例11】（2023·湖南娄底·中考真题）下列对金属的防护措施不合理的是 A．齿轮表面涂油 B．制成合金 C．将铁制品放在潮湿的空气中 D．车圈镀铬 【变式11-1】（2025·山东青岛·中考真题）下列做法有利于防止金属生锈的是 A．自行车淋雨后未及时擦干 B．给室外铁制篮球架刷油漆 C．将钢铁制品存放在潮湿的环境中 D．经常用食盐水清洗铁制品 【变式11-2】（2025·江西上饶·一模）世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的20%~40%。下列做法不能有效防止钢铁生锈的是 A．表面刷漆 B．避光保存 C．制成不锈钢 D．镀耐腐蚀的铬 【变式11-3】（2025·湖南·一模）以中国传统神话故事为原型的春节档电影《哪吒之魔童闹海》票房突破145亿，向世界展示了中国文化，也加深了我们的文化自信。电影情节中包含许多化学知识，哪吒所使用的火尖枪是由金属铁制作而成，以下做法不能有效防止火尖枪生锈的是 A．在枪身上涂油进行保养 B．在枪头镀一层耐腐蚀的铬 C．将铁质枪身换成不锈钢 D．用湿布包裹后存放在山洞中 题型12 铁生锈的应用 1.‌取暖应用‌：铁粉生锈时持续放热，用于制作暖贴或自热包，提供户外或日常保暖。 2.‌食品保鲜‌：铁基脱氧剂置于食品包装内，通过生锈反应消耗氧气和水分，抑制微生物生长延长保质期。 3.‌文物防护‌：含铁粉的除氧剂密封存放青铜器等文物，降低氧浓度减缓氧化腐蚀速度。‌ 【典例12】（2025·山东·中考真题）暖身贴可持续发热，能用于身体局部热敷。某品牌暖身贴的发热包内含有铁粉、活性炭、吸水树脂(具有吸水、保水功能)、盐。兴趣小组对发热包的发热原理开展探究活动。 (1)验证发热包中含有铁粉 将未使用的发热包中原料取出，进行实验。 步骤 操作 现象 结论 I 将磁铁靠近原料 部分黑色粉末被磁铁吸引 原料中含有铁粉 II 将磁铁吸引的黑色粉末加入试管内，加入适量 振荡 黑色粉末溶解，产生气泡，溶液变成浅绿色 (2)探究发热包的发热原理 打开使用后的发热包，发现其中有红棕色物质，同学们猜想发热包的发热原理可能与铁钉(含等)生锈的原理相同。利用图1装置(夹持装置已略去)进行实验。 步骤I：组装好仪器后，需进行的操作为 。 步骤II：向三颈烧瓶内加入一定量铁粉、活性炭和氯化钠，向注射器内加入少量蒸馏水。 步骤III：进行以下操作，测得装置内的体积分数和温度变化如图2，正确的操作顺序为 (用①②③④表示) ①推动注射器，向装置内注入蒸馏水，静置1000s。 ②打开止水夹a、b，向装置内迅速充满干燥的空气，关闭止水夹a、b，静置1000s。 ③打开止水夹a、b，向装置内迅速充满干燥的，关闭止水夹a、b，静置1000s。 ④打开止水夹a、b，向装置内迅速充满干燥的，关闭止水夹a、b，静置1000s。 由实验可知，发热包的发热原理与铁钉生锈的原理 (选填“相同”或“不同”)。 (3)拓展应用 另取图1装置，加入未使用的发热包中原料，并注入少量蒸馏水。一段时间后，装置内的体积分数降至，由此预测该原料还可用作___________(填标号)。 A．除味剂 B．脱氧剂 C．补铁剂 (4)反思交流 经过本次探究，结合已有知识可知“铁生锈”有利有弊，我们要辩证地看待问题，让科学更好地服务于生活。结合实例谈一谈对“铁生锈”利弊的理解。 。 【变式12-1】（2025·湖北武汉·模拟预测）“食品脱氧剂”广泛应用于包括糖果、面食、熟肉制品、干制蔬菜的保鲜。某化学小组开展“食品脱氧剂”的项目式学习。 查阅资料：食品脱氧剂主要成分有铁粉、活性炭、氯化钠，发生脱氧反应消耗食品包装袋内的氧气延长食品保质期。 【探究活动一】 提出问题：怎样验证“食品脱氧剂”中含有铁粉、活性炭？ 进行实验： 步骤一：用剪刀剪开一包脱氧剂，倾倒于白纸上，观察到粉末呈黑色，用磁铁吸引。 步骤二：取少量除去铁粉的脱氧剂于置于坩埚(耐高温容器)内，在电炉上灼烧，在坩埚上方罩上内壁涂有澄清石灰水的烧杯。 收集证据： (1)步骤一中观察到部分黑色粉末被磁铁吸引，步骤二中观察到部分黑色固体燃烧，澄清石灰水变浑浊，脱氧剂中含有 。 【探究活动二】 提出问题：脱氧剂中铁粉的含量是多少？ 实验设计：利用如图1装置(气密性良好)进行测定 查阅资料：实验条件下，氢气的密度约为ρg/L。 进行实验：①称取mg样品置于烧瓶中，并在分液漏斗中加入足量稀硫酸。 ②打开分液漏斗活塞，加入稀硫酸，至不再产生气泡，关闭活塞。 ③测得量筒内水的体积为amL。 分析问题： (2)A装置内反应的化学方程式是 。用上述数据表示该脱氧剂中铁粉的质量分数为 。 【探究活动三】 提出问题：活性炭和氯化钠的用量对脱氧效果有什么影响？ 进行实验：室温下，利用5g铁粉和10滴水，改变活性炭和氯化钠的用量(见表)，用氧气传感器测定密闭容器中氧气含量变化，实验结果如图2、图3所示。 编号 铁粉/g 活性炭/g 氯化钠/g 1 5 0 1 2 5 0.75 0 3 5 0.75 1 4 5 1.5 1 5 5 a 2 分析问题： (3)实验5中，a= 。 (4)实验1、3、4的目的是 。 交流研讨：通过此次项目式学习，同学们认识到，学好化学知识，用好化学知识，能真正认识世界。 【变式12-2】（2025·海南·一模）项目小组对铁系食品脱氧剂（又称为“双吸剂”）进行了如下探究。 (1)探成分 某脱氧剂标签显示含有铁粉、活性炭、食盐以及无水氯化钙等。为确定脱氧剂中铁粉的存在，进行如下实验。 实验1：取一包脱氧剂粉末，用磁铁吸引。观察到部分黑色粉末被吸引。 实验2：取被磁铁吸引的黑色粉末少量，撒向酒精灯的火焰。观察到粉末剧烈燃烧，火星四射。该反应的化学方程式为： 。 (2)明原理 利用如图所示装置进行实验3。 实验3：脱氧剂“脱氧”后，打开弹簧夹可观察到现象是 。 (3)悟应用 实验4：设计如表所示对比实验探究脱氧剂中活性炭和食盐的作用。利用温度传感器测得集气瓶中温度随时间的变化曲线如图2所示。 实验序号 铁粉/g 水/ 活性炭/g ① 2 5 0 0 ② 2 5 0 0.1 ③ 2 5 0.2 0 ④ 2 5 0.2 0.1 i.对比实验①与实验③可得到的结论是 。 ii.下列叙述正确的是 （填字母）。 a.铁系食品脱氧剂可吸收氧气和水。 b.铁系食品脱氧剂使用过程中放出热量 c.铁系食品脱氧剂能延长食物的保存时间 【变式12-3】（24-25九年级下·山东烟台·期中）“暖宝宝”是我们日常生活中常用的物品。某同学打开一个使用过的“暖宝宝”内包装，发现黑色固体中掺杂有红棕色物质，于是她把这包固体带到实验室，发现“暖宝宝”的说明书如图所示，和兴趣小组的同学在老师的指导下对这包固体的成分展开了探究。 暖宝宝 发热时间：10小时以上 性能：平均，最高 主要成分：铁粉、活性炭、氯化钠等 注意事项：使用时勿直接接触皮肤 (1)“暖宝宝”发热是因为颗粒微小的铁粉与空气中的 发生反应，放出热量，生成红棕色固体；生活中常用铁锅炒菜主要利用了铁的 性；请列举生活中防止钢铁生锈的一种方法 。 (2)为探究使用过的“暖宝宝”内有无铁粉，设计了以下实验： 序号 实验操作 实验现象 实验结论 实验1 取适量黑色固体于试管中，加入足量稀盐酸溶液 ① 使用过的“暖宝宝”内有铁粉存在 实验2 取适量黑色固体于试管中，加入② 溶液 有红色固体析出，溶液变为绿色 实验3 取适量黑色固体，放入盛有氧气的集气瓶中，点燃 ③ (3)为探究“暖宝宝”中的作用，小组同学用图1所示的装置进行实验，实验数据如图2所示。结合反应原理和对比图2中曲线，可得到的实验结论为 。 (4)以下是甲同学设计的利用使用过的“暖宝宝”中固体粉末回收铁的流程。 查阅资料：在溶液中，与反应生成。 ①写出步骤Ⅱ中氧化物发生反应的化学反应方程式 。 ②溶液1的溶质为 。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$