内容正文:
8.2 金属的化学性质(知识解读)(原卷版)
•知识点1 金属与氧气的反应
•知识点2 金属与稀盐酸、稀硫酸的反应
•知识点3 金属活动性顺序
•作业 巩固训练
金属与氧气的反应
知识点1
1、铁与氧气的反应
(1)常温下,干燥的空气中铁很难与氧气反应。
(2)在潮湿的空气中,铁与氧气发生缓慢氧化而生成铁锈(主要成分:Fe2O3;铁锈呈红色,结构疏松,易吸水,加快铁器的腐蚀)。
(3)铁经过缓慢氧化后,形成的化合物也可认为是氧化铁,即4Fe+3O2=2Fe2O3。
(3)在纯氧中,铁丝能够被点燃,剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体,放出大量的热(在点燃前,先将铁丝打磨,在集气瓶中留有少量细砂或水,防止高温溅落物炸裂瓶底 )即3Fe+2O2Fe3O4。
归纳总结:由上述实验现象,可以看出:“同种物质,在不同的反应条件下,现象可能不同,生成物有可能不同”。
2、镁与氧气的反应
(1)常温下所看到的镁条呈黑色,用砂纸打磨后呈银白色,做镁条燃烧实验时,要注意用坩埚钳夹持,在下面垫上石棉网。
(2)镁条被点燃后,剧烈燃烧,产生耀眼的白光,形成白烟,放出大量的热;即2Mg+O22MgO。
3、铝与氧气的反应
(1)铝在空气容易形成致密的氧化物,故其抗腐蚀性能很好。
(2)铝箔在纯氧中能够剧烈燃烧,即4Al+3O22Al2O3。
4、铜与氧气的反应:在加热的情况下,铜能与氧气反应,生成黑色的物质(氧化铜);即2Cu+O22CuO.即使在纯氧中,铜也不能被点燃.在潮湿的空气中,铜能被腐蚀,形成绿色粉末状固体--铜绿[Cu2(OH)2CO3];即2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3.
5、大多数金属可与氧气的反应
金属
在空气中
在氧气中
镁
常温下逐渐变暗,表面形成氧化膜。点燃,剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色的固体。
点燃,剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色的固体
2Mg + O2 点燃 2MgO
铝
常温下表面变暗,生成一种致密的氧化膜
点燃,剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色的固体4Al + 3O2 点燃 2Al2O3
铁
持续加热变红
点燃,剧烈燃烧,火星四射,生成黑色的固体3Fe + 2O2 点燃 Fe3O4
铜
加热,生成黑色物质;在潮湿的空气中,生成铜绿而被腐蚀
紫红色的铜丝加热后变黑2Cu + O2 加热 2CuO
银、金
即使在高温时也不与氧气发生反应
归纳总结:大多数金属一般都能与氧气反应,只是难易及剧烈程度不同而已,由此可判断金属的活动性强弱;反之亦然.
【典例1】一定质量的某固体粉末,在一定条件下与氧气完全反应后,称量固体质量增加了0.2倍,则该固体可能是
A.铝粉 B.铜粉 C.铜粉和碳粉 D.铝粉和铜粉
【变式1-1】下列对实验现象的描述正确的是
A.红磷燃烧产生大量白雾
B.铜在空气中加热由黑色变成红色
C.氨气和氯化氢反应生成白烟
D.镁带在空气中燃烧发出耀眼的白光,生成氧化镁
【变式1-2】金属材料广泛应用于生产、生活中。
(1)台灯中,铜质插头是利用了金属铜的 (填“导电”或“导热”)性。
(2)灯管后面的反光片为铝箔。铝在空气中与氧气反应,生成氧化铝,反应的化学方程式为 。
【变式1-3】化学兴趣小组同学将一根质量为36.20g的洁净铜丝盘成螺旋状,放在酒精灯上加热一段时间后,称量其质量为36.52g。
回答下列问题:
(1)参加反应的氧气的质量为 。
(2)计算生成的氧化铜的质量(结果精确到0.1g)。
金属与稀盐酸、稀硫酸的反应
知识点2
1、金属 + 酸 → 盐 + H2↑(置换反应)
(1)反应条件:金属活动性排在H前。
特别注意:实验前用砂纸打磨金属,除去镁、铁等金属表面的氧化膜,便于金属与酸接触反应。
(2)根据金属与酸混合时是否有氢气产生将金属分为两类:活泼金属和不活泼金属:通过金属与酸能否反应或与酸反应的剧烈程度判断金属的活动性。镁>锌>铁>铜(不反应)
(3)铁与稀盐酸和稀硫酸反应生成的铁的化合物中,铁化合价为+2价。有Fe2+的溶液为浅绿色。
(4)金属放入酸中产生的现象
+稀盐酸
+稀硫酸
镁
锌
铁
现象
固体逐渐溶解,产生大量气泡
固体逐渐溶解,产生较多气泡
固体逐渐溶解,无色溶液变为浅绿色,产生少量气泡
方程式
Mg+2HCl = MgCl2+H2↑
Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑
Fe+ 2HCl = FeCl2 + H2↑
Mg+H2SO4 = MgSO4+H2↑
Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑
Fe+H2SO4 =FeSO4+H2↑
2、置换反应
(1)定义:由一种单质与一种化合物反应,生成另一种单质与另一种化合物的反应 A+BC→AC+B
(2)置换反应类型
①金属+酸→金属化合物+H2 ②金属+金属化合物→另一金属+另一金属化合物
③C+金属氧化物→金属单质+CO2 ④H2+金属氧化物→金属单质+H2O
特别注意:CO+金属氧化物→金属单质+CO2 该反应不属于基本反应。
化合反应:多变一 CO2+H2O = H2CO3
(3)化学反应基本类型 分解反应:一变多 H2CO3 = CO2↑+H2O
置换反应:单化生化单 C + 2CuO2Cu+CO2↑
【典例2】下列物质不能由金属和稀盐酸直接反应生成的是
A.CuCl2 B.MgCl2 C.AlCl3 D.FeCl2
【变式2-1】将一枚洁净的铁钉浸入稀硫酸溶液中,下列说法不正确的是
A.铁钉表面产生气泡 B.溶液由无色变为浅绿色 C.铁钉质量增加 D.该反应为置换反应
【变式2-2】实验室中用锌和稀硫酸可以制取氢气,则该反应的生成物为 和氢气;若镁和铝分别与足量稀硫酸反应,生成氢气的质量相等,则参加反应的镁和铝的质量比为 。
【变式2-3】某化学兴趣小组为了测定镁铜合金中镁的质量分数,取出3g合金样品,将60g稀硫酸分6次加入样品中,充分反应后过滤、洗涤、干燥、称重,得到的实验数据如下:
稀硫酸用量
剩余固体质量
第一次加入10g
mg
第二次加入10g
2.0g
第三次加入10g
1.5g
第四次加入10g
1.0g
第五次加入10g
0.6g
第六次加入10g
0.6g
(1)从以上数据可知,这六次实验中,第 次加入稀硫酸时样品中的镁已经完全反应;表格中,m= 。
(2)计算完全反应后生成气体的质量。
金属活动性顺序
知识点3
常见金属在溶液中的活动性顺序:(巧记:嫁给那美女;身体细纤轻;总共一百斤)
钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅 (氢) 铜 汞 银 铂 金
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
1、金属在溶液中的活动性顺序表明了金属活动性强弱顺序(前强后弱),即在金属活动性顺序中,金属的位置越靠前,它在水溶液中就越容易失去电子变成离子,其活动性就越强;金属的位置越靠后,其阳离子在水溶液中就比较容易获得电子变成原子,其活动性就越弱。
特别注意:金属的活动性就越强参加反应时,现象就越明显、越剧烈。
2、可用来判断金属与酸能否发生置换反应(氢前置换氢),只有排在氢前面的金属,才能置换出酸中的氢,而排在氢后面的金属不能置换出酸中的氢。
特别注意:
(1)金属必须是排在金属活动性顺序中氢(H)前面的金属。
(2)酸应是盐酸、稀硫酸(即不具有强氧化性的酸),不包括浓硫酸和硝酸。
(3)单质铁与酸发生置换反应时生成亚铁盐;
(4)K、Ca、Na除与酸反应外,还能与水在常温下发生置换反应(如2Na+2H2O=2NaOH+H2↑),其余金属则不能。
3、可用来判断金属与金属化合物溶液(即盐溶液)能否发生置换反应(前置后,盐可溶,K、Ca、Na不能够),排在金属活动性顺序中前面的金属一般能把排在后面的金属从其盐溶液里置换出来。
特别注意
(1)在金属活动性顺序中只要排在前面的金属就能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来,而与H的位置无关,但K、Ca、Na等金属例外,由于它们过于活泼,不与溶液中的盐发生置换反应,而是先与溶液中的水发生置换反应;如把钠放入硫酸铜溶液中虽然反应[2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4],最终没有单质铜生成;
(2)铁与盐溶液发生置换反应时,生成二价亚铁盐;
(3)用同种金属置换不同的盐溶液,盐中金属排在金属活动性顺序中较后的金属首先被置换出来,用不同的金属置换同种盐溶液,盐中金属先被排在金属活动性顺序中较前的金属置换出来;若有一种金属和多种混合盐溶液反应,最先反应的是最不活泼的那个金属的盐溶液,例如,锌粒与氯化亚铁和硫酸铜和硝酸汞的混合溶液反应,最先反应的是硝酸汞,当硝酸汞被消耗完时,硫酸铜才与锌粒反应,同理,硫酸铜反应完后,锌才会和氯化亚铁反应;当多种金属与一种盐溶液反应时,最活泼的金属先反应,例如,把打磨光亮的镁带、铝丝、铜丝一起放入硝酸银溶液中,镁被消耗完后,铝才和硝酸银反应,铝反应完后,铜跟硝酸银反应。
4、利用金属与酸或盐溶液之间的置换反应是否发生,通过具体的实验及其现象的分析,反过来可以反推金属的活动性顺序,具体的推断方法是这样的:
(1)利用金属与酸能否发生置换反应,来反推金属的活动性顺序,例如,把铁和铜分别放在稀盐酸中时,铁的表面上有气泡冒出,这说明铁位居金属活动性顺序中氢的前面;而铜的表面无明显的现象,这说明铜位居金属活动性顺序中氢的后面;由此可推得铁活泼性比铜的要强;
(2)利用金属与盐溶液能否发生置换反应,来反推金属的活动性顺序。例如,把铁钉放在硫酸铜溶液中,过一会儿,发现铁钉表面上出现了一层红色物质(即铜);由此可推得铁活泼性比铜的要强。
【典例3】某同学按如下步骤对三种未知金属展开探究:
(1)将它们编号为:X、Y、Z;
(2)取样,分别加入到溶液中,发现X、Z表面出现红色物质而Y却没有。
(3)取X、Z大小相等的颗粒,分别加入到溶质质量分数相等的稀中,发现Z表面产生气泡的速度明显比X快。
则X、Y、Z的金属活动性由强到弱依次为
A. B. C. D.
【变式3-1】在溶液中加入一定量的铁粉,等完全反应后过滤,下列说法正确的是
A.滤纸上若有,滤液中可能有
B.滤纸上若有,滤液中不可能有
C.滤纸上若有、,滤液中一定只有
D.滤纸上若有、,滤液中可能有、
【变式3-2】柯柯同学在探究常见金属的活动性顺序后,明确了A、B、C三种金属在常见金属的活动性顺序表中的位置如图,请回答下列问题。
(1)在A、B、C三种金属中,能与稀盐酸发生反应的是 ,活动性最弱的金属是 。
(2)国际上推广使用生铁铸造的锅。因为食入的少量铁与人体胃液中的盐酸反应,生成的金属化合物能预防缺铁性贫血。写出该反应的化学方程式: 。
【变式3-3】如图所示三组实验。请分析并回答下列问题。
(1)写出标有序号①的仪器名称: 。用该装置制取气体的优点是 。
(2)实验二中,利用了铜片的 。
(3)实验三中,丙试管中发生反应的化学方程式是 。甲、乙、丙三个试管 (填“能”或“不能”)探究出铁、铜、银三种金属的活动性顺序。
1.下列关于试验现象的描述中,不准确的是
A.铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体
B.足量铁丝与稀硫酸充分反应后,所得溶液肯定是无色溶液
C.镁条在空气中燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体
D.探究水的组成时,用带火星的木条检验与正极相连的玻璃管内气体,木条复燃
2.铝在氧气中燃烧生成氧化铝。在这个反应中,铝、氧气、氧化铝的质量比是
A. B. C. D.
3.稀土金属铈(Ce)性质活泼,常见的化合价为+3价和+4价,可发生如下反应:
①;
②;
③。
下列说法错误的是
A.还原性由强到弱的顺序是
B.氧化性由强到弱的顺序是
C.反应可以进行
D.在反应①中被氧化,在反应②中被还原
4.将锌片分别放入下列溶液中充分反应,反应后溶液质量反应前减轻的是
A. B. C. D.
5.已知物质符合下列转化关系:,则可能是
A.镁 B.铝 C.铜 D.钠
6.现将等质量且形状相同的甲、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,产生氢气的质量随反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是
(已知甲、乙、丙在生成物中化合价均为+2)。
A.相对原子质量;丙<乙<甲 B.金属活动性:丙<甲<乙
C.消耗硫酸的质量:甲<乙<丙 D.甲、乙、丙可能分别是锌、铁、镁
7.将一枚洁净的铁钉浸入稀硫酸中,下列叙述:①铁钉表面产生气泡;②液体由无色逐渐变为浅绿色;③铁钉的质量减轻;④液体的质量减轻。其中正确的是
A.②③ B.①②④ C.①②③ D.①②③④
8.下列图像与反应过程的变化趋势对应正确的是
A.加热一定量的氯酸钾和二氧化锰的混合物
B.在密闭容器中用红磷测定空气中氧气的含量
C.向等质量的铝和镁中分别加入等浓度、等质量且足量的稀硫酸
D.电解水实验中,产生的氢气和氧气的体积关系
9.分类、类比是初中化学常用的学习方法。
(1)请从物质类别的角度,对下列物质进行分类(平均分为两类):
a.空气 b.石墨 c.氧气 d.天然气 e.金刚石 f.石灰石
选出的一组物质的序号是 ;分类依据是 。
(2)铁片能和硫酸铜溶液反应,锌片也能和硫酸铜溶液发生类似的反应,生成硫酸锌(ZnSO4)和铜,请写出该反应的化学方程式 ;上述列举的反应很类似,反应物都是一种单质和一种化合物,生成物也都是 ,这样的反应叫做置换反应。
10.金属的使用和发展历史可以追溯到几千年前,随着人类文明的进步,金属的种类和用途也在不断扩大和丰富。
(1)秦国丞相吕不韦主持编撰的《吕氏春秋》记载“金柔锡柔,合两柔则刚”,这句话说明合金相较于成分金属具有的特性是 。
(2)我国晋代炼丹家、医学家葛洪所著《抱朴子》一书中记载有“丹砂烧之成水银,积变又成丹砂”。其中涉及到了反应HgS+O2Hg+SO2,该反应属于 (填反应类型)。
(3)宋代著名法医学家宋慈的《洗冤集录》中有“银针验毒”的记载。“银针验毒”是因为反应后生成了黑色的硫化银,其反应的原理为:4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2X,其中X的化学式为 。
(4)北宋科学家沈括编撰的《梦溪笔谈》中记载了用“苦泉水”制取铜的方法:“挹其水熬之,则成胆矾(化学式为CuSO4•5H2O),烹胆矾则成铜;熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”。“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”即“湿法制铜”。其涉及反应的化学方程式是 。
(5)人们经过长期的实践,总结出了金属活动性顺序。下列事实中,不能用金属活动性解释的是______(填选项序号)。
A.铝元素在地壳中含量比铁元素高 B.铜的应用历史比铝长两千年以上
C.可用稀盐酸鉴别真黄金、假黄金 D.金、银以单质形式存在于自然界
11.在人类社会的发展进程中,金属材料发挥着重要作用。
(1)我国是最早采用湿法冶铜的国家,《梦溪笔谈》中记载“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”,即在溶液中加入铁则可得到铜,该反应的化学方程式为 。
(2)“天宫空间站”采用众多先进科技,如钛镍“形状记忆合金”制成的天线,钛镍合金属于 材料。
(3)锰钢是建造航母常用的金属材料。已知锰加入稀硫酸中有气泡产生。实验室现有以下试剂:
①锰片 ②铜片 ③稀硫酸 ④硫酸铜溶液 ⑤硫酸锰溶液
请你选择一组试剂比较铜、锰的金属活动性强弱 (填序号)。
(4)“嫦娥五号”使用的记忆合金再次让全世界关注新合金材料。是一种能够储存氢能源的合金,它吸氢后生成合金和,而和稀盐酸反应能产生氢气。和HCl反应的化学方程式是 。
(5)飞船使用了大量的铝合金材料,铝具有很好抗腐蚀性能的原因 (用化学方程式表示)。
12.下列三个实验都是在Y形管中进行的,请回答下列问题。
(1)实验1中仪器a的名称是 。
(2)实验1可以探究燃烧的条件之一是 ,该装置中气球的作用是 。
(3)实验2说明使石蕊变色的物质是 (填化学式)。
(4)实验3中缓慢倾斜Y形管,使右侧的部分稀硫酸倒入左侧,能够观察到左侧产生气泡,写出该反应的化学方程式: 。
13.为探究Fe、Cu、Ag的金属活动性强弱,某兴趣小组做了如下实验:
(1)实验前需将金属丝打磨,目的是 。
(2)甲实验中观察到的现象为 ,发生反应的化学方程式 。通过甲、乙实验探究,可得出三种金属活动性由弱到强的顺序为 。
(3)若采用丙实验方案也可得出相同结论,则金属C是 。
14.铜锌合金外观形似黄金,某化学兴趣小组为检测合金的成分,进行了如图所示的实验。
根据图示数据进行如下计算(写过程):
(1)生成氢气的质量为 。
(2)铜锌合金中锌的质量分数为多少?
(3)反应后将烧杯内的物质进行过滤,滤液中除水之外的物质有 。
15.黄铜是铜和锌的合金,常用来制造机器,电器零件和日常用品,为了测定黄铜样品中的铜的质量分数,取20克该样品向其中加入足量的稀硫酸,完全反应后生成氢气0.4克,请解答以下问题:
(1)黄铜属于 材料
(2)计算该黄铜样品中的铜的质量分数。
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8.2 金属的化学性质(知识解读)(解析版)
•知识点1 金属与氧气的反应
•知识点2 金属与稀盐酸、稀硫酸的反应
•知识点3 金属活动性顺序
•作业 巩固训练
金属与氧气的反应
知识点1
1、铁与氧气的反应
(1)常温下,干燥的空气中铁很难与氧气反应。
(2)在潮湿的空气中,铁与氧气发生缓慢氧化而生成铁锈(主要成分:Fe2O3;铁锈呈红色,结构疏松,易吸水,加快铁器的腐蚀)。
(3)铁经过缓慢氧化后,形成的化合物也可认为是氧化铁,即4Fe+3O2=2Fe2O3。
(3)在纯氧中,铁丝能够被点燃,剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体,放出大量的热(在点燃前,先将铁丝打磨,在集气瓶中留有少量细砂或水,防止高温溅落物炸裂瓶底 )即3Fe+2O2Fe3O4。
归纳总结:由上述实验现象,可以看出:“同种物质,在不同的反应条件下,现象可能不同,生成物有可能不同”。
2、镁与氧气的反应
(1)常温下所看到的镁条呈黑色,用砂纸打磨后呈银白色,做镁条燃烧实验时,要注意用坩埚钳夹持,在下面垫上石棉网。
(2)镁条被点燃后,剧烈燃烧,产生耀眼的白光,形成白烟,放出大量的热;即2Mg+O22MgO。
3、铝与氧气的反应
(1)铝在空气容易形成致密的氧化物,故其抗腐蚀性能很好。
(2)铝箔在纯氧中能够剧烈燃烧,即4Al+3O22Al2O3。
4、铜与氧气的反应:在加热的情况下,铜能与氧气反应,生成黑色的物质(氧化铜);即2Cu+O22CuO.即使在纯氧中,铜也不能被点燃.在潮湿的空气中,铜能被腐蚀,形成绿色粉末状固体--铜绿[Cu2(OH)2CO3];即2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3.
5、大多数金属可与氧气的反应
金属
在空气中
在氧气中
镁
常温下逐渐变暗,表面形成氧化膜。点燃,剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色的固体。
点燃,剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色的固体
2Mg + O2 点燃 2MgO
铝
常温下表面变暗,生成一种致密的氧化膜
点燃,剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色的固体4Al + 3O2 点燃 2Al2O3
铁
持续加热变红
点燃,剧烈燃烧,火星四射,生成黑色的固体3Fe + 2O2 点燃 Fe3O4
铜
加热,生成黑色物质;在潮湿的空气中,生成铜绿而被腐蚀
紫红色的铜丝加热后变黑2Cu + O2 加热 2CuO
银、金
即使在高温时也不与氧气发生反应
归纳总结:大多数金属一般都能与氧气反应,只是难易及剧烈程度不同而已,由此可判断金属的活动性强弱;反之亦然.
【典例1】一定质量的某固体粉末,在一定条件下与氧气完全反应后,称量固体质量增加了0.2倍,则该固体可能是
A.铝粉 B.铜粉 C.铜粉和碳粉 D.铝粉和铜粉
【答案】C
【详解】A、铝和氧气反应生成氧化铝,化学方程式为,固体的质量增加,增加的质量等于参加反应的氧气的质量,根据化学方程式可知,参加反应的铝与氧气的质量比为(27×4):(16×6)=9:8,则固体质量增加了倍>0.2倍,不符合题意;
B、铜和氧气加热生成氧化铜,化学方程式为,固体的质量增加,增加的质量等于参加反应的氧气的质量,根据化学方程式可知,参加反应的铜与氧气的质量比为(64×2):(16×2)=4:1,则固体质量增加了倍>0.2倍,不符合题意;
C、铜和氧气加热生成氧化铜,化学方程式为,固体的质量增加,增加的质量等于参加反应的氧气的质量,根据化学方程式可知,参加反应的铜与氧气的质量比为(64×2):(16×2)=4:1,则固体质量增加了倍>0.2倍,碳粉和氧气点燃生成二氧化碳,化学方程式为,固体质量减少,铜粉和碳粉的混合物在一定条件下与氧气完全反应后,称量固体质量可能增加了0.25倍,符合题意;
D、铝和氧气反应生成氧化铝,化学方程式为,固体的质量增加,增加的质量等于参加反应的氧气的质量,根据化学方程式可知,参加反应的铝与氧气的质量比为(27×4):(16×6)=9:8,则固体质量增加了倍>0.2倍,铜和氧气加热生成氧化铜,化学方程式为,固体的质量增加,增加的质量等于参加反应的氧气的质量,根据化学方程式可知,参加反应的铜与氧气的质量比为(64×2):(16×2)=4:1,则固体质量增加了倍>0.2倍,铝粉和铜粉的混合物在一定条件下与氧气完全反应后,称量固体质量不可能增加了0.2倍,不符合题意;
故选C。
【变式1-1】下列对实验现象的描述正确的是
A.红磷燃烧产生大量白雾
B.铜在空气中加热由黑色变成红色
C.氨气和氯化氢反应生成白烟
D.镁带在空气中燃烧发出耀眼的白光,生成氧化镁
【答案】C
【详解】A、红磷燃烧生成的五氧化二磷是白色固体小颗粒,在空气中形成白烟,不是白雾,故A错误;
B、铜在空气中加热时,与氧气反应生成氧化铜,铜本身是紫红色,氧化铜是黑色固体,因此现象是铜由红色变为黑色,故B错误;
C、氨气和氯化氢都是气体,它们反应生成氯化铵,氯化铵是白色固体小颗粒,悬浮在空气中形成白烟,故C正确;
D、生成氧化镁是结论不是现象,故D错误。
故选C。
【变式1-2】金属材料广泛应用于生产、生活中。
(1)台灯中,铜质插头是利用了金属铜的 (填“导电”或“导热”)性。
(2)灯管后面的反光片为铝箔。铝在空气中与氧气反应,生成氧化铝,反应的化学方程式为 。
【答案】(1)导电
(2)
【详解】(1)物质的用途体现物质的性质,台灯中铜质插头是利用了金属铜的导电性。
(2)铝在空气中与氧气反应生成氧化铝,该反应化学方程式:。
【变式1-3】化学兴趣小组同学将一根质量为36.20g的洁净铜丝盘成螺旋状,放在酒精灯上加热一段时间后,称量其质量为36.52g。
回答下列问题:
(1)参加反应的氧气的质量为 。
(2)计算生成的氧化铜的质量(结果精确到0.1g)。
(2)解:设生成的氧化铜的质量为x。
x=1.6g
答:生成的氧化铜的质量为1.6g。
【详解】(1)铜和氧气加热生成氧化铜,根据质量守恒定律,则参加反应的氧气的质量为36.52g-36.20g=0.32g;
(2)见答案。
金属与稀盐酸、稀硫酸的反应
知识点2
1、金属 + 酸 → 盐 + H2↑(置换反应)
(1)反应条件:金属活动性排在H前。
特别注意:实验前用砂纸打磨金属,除去镁、铁等金属表面的氧化膜,便于金属与酸接触反应。
(2)根据金属与酸混合时是否有氢气产生将金属分为两类:活泼金属和不活泼金属:通过金属与酸能否反应或与酸反应的剧烈程度判断金属的活动性。镁>锌>铁>铜(不反应)
(3)铁与稀盐酸和稀硫酸反应生成的铁的化合物中,铁化合价为+2价。有Fe2+的溶液为浅绿色。
(4)金属放入酸中产生的现象
+稀盐酸
+稀硫酸
镁
锌
铁
现象
固体逐渐溶解,产生大量气泡
固体逐渐溶解,产生较多气泡
固体逐渐溶解,无色溶液变为浅绿色,产生少量气泡
方程式
Mg+2HCl = MgCl2+H2↑
Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑
Fe+ 2HCl = FeCl2 + H2↑
Mg+H2SO4 = MgSO4+H2↑
Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑
Fe+H2SO4 =FeSO4+H2↑
2、置换反应
(1)定义:由一种单质与一种化合物反应,生成另一种单质与另一种化合物的反应 A+BC→AC+B
(2)置换反应类型
①金属+酸→金属化合物+H2 ②金属+金属化合物→另一金属+另一金属化合物
③C+金属氧化物→金属单质+CO2 ④H2+金属氧化物→金属单质+H2O
特别注意:CO+金属氧化物→金属单质+CO2 该反应不属于基本反应。
化合反应:多变一 CO2+H2O = H2CO3
(3)化学反应基本类型 分解反应:一变多 H2CO3 = CO2↑+H2O
置换反应:单化生化单 C + 2CuO2Cu+CO2↑
【典例2】下列物质不能由金属和稀盐酸直接反应生成的是
A.CuCl2 B.MgCl2 C.AlCl3 D.FeCl2
【答案】A
【详解】A、在金属活动性顺序中,铜排在氢后面,不能与盐酸反应,故选项符合题意;
B、在金属活动性顺序中,镁排在氢的前面,镁和盐酸反应生成MgCl2和氢气,故选项不符合题意;
C、在金属活动性顺序中,铝排在氢的前面,能与盐酸反应生成AlCl3和氢气,故选项不符合题意;
D、在金属活动性顺序中,铁排在氢的前面,能与盐酸反应生成FeCl2和氢气,故选项不符合题意;
故选A。
【变式2-1】将一枚洁净的铁钉浸入稀硫酸溶液中,下列说法不正确的是
A.铁钉表面产生气泡 B.溶液由无色变为浅绿色 C.铁钉质量增加 D.该反应为置换反应
【答案】C
【详解】A、铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,故可以看到铁钉表面有气泡产生,A 正确。
B、铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,反应前稀硫酸溶液是无色的,反应后生成的硫酸亚铁溶液是浅绿色的,所以溶液会由无色变为浅绿色,B 正确。
C、铁钉在反应过程中会逐渐溶解,质量是减少的,而不是增加,C 错误。
D、该反应是一种单质(铁)和一种化合物(稀硫酸)反应生成另一种单质(氢气)和另一种化合物(硫酸亚铁),属于置换反应,D 正确。
故选C。
【变式2-2】实验室中用锌和稀硫酸可以制取氢气,则该反应的生成物为 和氢气;若镁和铝分别与足量稀硫酸反应,生成氢气的质量相等,则参加反应的镁和铝的质量比为 。
【答案】 硫酸锌/ 4:3
【详解】锌和稀硫酸反应生成硫酸锌(化学式为ZnSO4)和氢气,化学方程式为;故填:硫酸锌或ZnSO4。
设:生成氢气的质量为mg,参加反应的镁和铝的质量分别为、。
=12mg
=9mg
所以参加反应的镁和铝的质量比=12mg:9mg=4:3。故填:4:3。
【变式2-3】某化学兴趣小组为了测定镁铜合金中镁的质量分数,取出3g合金样品,将60g稀硫酸分6次加入样品中,充分反应后过滤、洗涤、干燥、称重,得到的实验数据如下:
稀硫酸用量
剩余固体质量
第一次加入10g
mg
第二次加入10g
2.0g
第三次加入10g
1.5g
第四次加入10g
1.0g
第五次加入10g
0.6g
第六次加入10g
0.6g
(1)从以上数据可知,这六次实验中,第 次加入稀硫酸时样品中的镁已经完全反应;表格中,m= 。
(2)计算完全反应后生成气体的质量。
(2)从以上数据可知,第二次和第三次可知,10g稀硫酸恰好和0.5g镁反应,第五次反应的镁的质量是0.4g,说明镁已经完全反应,最后剩余的0.6g固体的成分是铜,则镁铜合金中镁的质量为:3g-0.6g=2.4g;
设完全反应后生成气体的质量为
答:完全反应后生成气体的质量为0.2g。
【详解】(1)从以上数据可知,第二次和第三次可知,10g稀硫酸恰好和0.5g镁反应,第五次反应的镁的质量是0.4g,说明镁已经完全反应,最后剩余的0.6g固体的成分是铜;这六次实验中,第五次加入稀硫酸时样品中的镁已经完全反应,表格中,m = 2.5;
(2)解析见答案。
金属活动性顺序
知识点3
常见金属在溶液中的活动性顺序:(巧记:嫁给那美女;身体细纤轻;总共一百斤)
钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅 (氢) 铜 汞 银 铂 金
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
1、金属在溶液中的活动性顺序表明了金属活动性强弱顺序(前强后弱),即在金属活动性顺序中,金属的位置越靠前,它在水溶液中就越容易失去电子变成离子,其活动性就越强;金属的位置越靠后,其阳离子在水溶液中就比较容易获得电子变成原子,其活动性就越弱。
特别注意:金属的活动性就越强参加反应时,现象就越明显、越剧烈。
2、可用来判断金属与酸能否发生置换反应(氢前置换氢),只有排在氢前面的金属,才能置换出酸中的氢,而排在氢后面的金属不能置换出酸中的氢。
特别注意:
(1)金属必须是排在金属活动性顺序中氢(H)前面的金属。
(2)酸应是盐酸、稀硫酸(即不具有强氧化性的酸),不包括浓硫酸和硝酸。
(3)单质铁与酸发生置换反应时生成亚铁盐;
(4)K、Ca、Na除与酸反应外,还能与水在常温下发生置换反应(如2Na+2H2O=2NaOH+H2↑),其余金属则不能。
3、可用来判断金属与金属化合物溶液(即盐溶液)能否发生置换反应(前置后,盐可溶,K、Ca、Na不能够),排在金属活动性顺序中前面的金属一般能把排在后面的金属从其盐溶液里置换出来。
特别注意
(1)在金属活动性顺序中只要排在前面的金属就能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来,而与H的位置无关,但K、Ca、Na等金属例外,由于它们过于活泼,不与溶液中的盐发生置换反应,而是先与溶液中的水发生置换反应;如把钠放入硫酸铜溶液中虽然反应[2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4],最终没有单质铜生成;
(2)铁与盐溶液发生置换反应时,生成二价亚铁盐;
(3)用同种金属置换不同的盐溶液,盐中金属排在金属活动性顺序中较后的金属首先被置换出来,用不同的金属置换同种盐溶液,盐中金属先被排在金属活动性顺序中较前的金属置换出来;若有一种金属和多种混合盐溶液反应,最先反应的是最不活泼的那个金属的盐溶液,例如,锌粒与氯化亚铁和硫酸铜和硝酸汞的混合溶液反应,最先反应的是硝酸汞,当硝酸汞被消耗完时,硫酸铜才与锌粒反应,同理,硫酸铜反应完后,锌才会和氯化亚铁反应;当多种金属与一种盐溶液反应时,最活泼的金属先反应,例如,把打磨光亮的镁带、铝丝、铜丝一起放入硝酸银溶液中,镁被消耗完后,铝才和硝酸银反应,铝反应完后,铜跟硝酸银反应。
4、利用金属与酸或盐溶液之间的置换反应是否发生,通过具体的实验及其现象的分析,反过来可以反推金属的活动性顺序,具体的推断方法是这样的:
(1)利用金属与酸能否发生置换反应,来反推金属的活动性顺序,例如,把铁和铜分别放在稀盐酸中时,铁的表面上有气泡冒出,这说明铁位居金属活动性顺序中氢的前面;而铜的表面无明显的现象,这说明铜位居金属活动性顺序中氢的后面;由此可推得铁活泼性比铜的要强;
(2)利用金属与盐溶液能否发生置换反应,来反推金属的活动性顺序。例如,把铁钉放在硫酸铜溶液中,过一会儿,发现铁钉表面上出现了一层红色物质(即铜);由此可推得铁活泼性比铜的要强。
【典例3】某同学按如下步骤对三种未知金属展开探究:
(1)将它们编号为:X、Y、Z;
(2)取样,分别加入到溶液中,发现X、Z表面出现红色物质而Y却没有。
(3)取X、Z大小相等的颗粒,分别加入到溶质质量分数相等的稀中,发现Z表面产生气泡的速度明显比X快。
则X、Y、Z的金属活动性由强到弱依次为
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】将X、Y、Z分别加入CuSO4溶液中,X和Z表面出现红色物质(铜),而Y没有。 说明X和Z的活动性 > 铜(Cu),Y的活动性 < 铜(Cu)。 因此,Y的活动性最弱。
取大小相等的X和Z颗粒,分别加入质量分数相等的稀H2SO4中,Z表面产生气泡(氢气)的速度明显比X快。
说明Z的活动性 > X的活动性。
因此,金属活动性由强到弱依次为:Z > X > Y。
故选B。
【变式3-1】在溶液中加入一定量的铁粉,等完全反应后过滤,下列说法正确的是
A.滤纸上若有,滤液中可能有
B.滤纸上若有,滤液中不可能有
C.滤纸上若有、,滤液中一定只有
D.滤纸上若有、,滤液中可能有、
【答案】C
【分析】金属活动性顺序表中,铁排在铜前面,铁(Fe)比铜(Cu)活泼,铁能置换出硝酸铜溶液中的铜,反应的化学方程式为:Fe+Cu(NO3)2=Fe(NO3)2+Cu 。铁粉的加入量分三种情况:①铁不足,Cu(NO3)2未完全反应,滤纸上只有Cu,滤液中有Cu(NO3)2、Fe(NO3)2;②铁和硝酸铜恰好完全反应,滤纸上只有Cu,滤液中只有Fe(NO3)2;③铁过量,滤纸上有Fe和Cu,滤液中只有Fe(NO3)2。
【详解】A、滤纸上若有,说明铁有剩余,硝酸铜被完全反应,滤液中只有Fe(NO3)2,不可能含有Cu(NO3)2,选项A不正确;
B、滤纸上若有,说明铁和硝酸铜溶液一定发生了反应,铁和硝酸铜反应生成铜和硝酸亚铁,因此滤液中一定含有Fe(NO3)2,选项B不正确;
C、滤纸上若有、,说明反应中铁有剩余,硝酸铜全部反应转变成硝酸亚铁,因此滤液中一定只有Fe(NO3)2,选C项正确;
D、滤纸上若有、,说明反应中铁有剩余,硝酸铜全部反应生成硝酸亚铁,滤液中一定含有Fe(NO3)2,一定不含Cu(NO3)2,选项D不正确。
故选C。
【变式3-2】柯柯同学在探究常见金属的活动性顺序后,明确了A、B、C三种金属在常见金属的活动性顺序表中的位置如图,请回答下列问题。
(1)在A、B、C三种金属中,能与稀盐酸发生反应的是 ,活动性最弱的金属是 。
(2)国际上推广使用生铁铸造的锅。因为食入的少量铁与人体胃液中的盐酸反应,生成的金属化合物能预防缺铁性贫血。写出该反应的化学方程式: 。
【答案】(1) A C
(2)Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
【详解】(1)在金属活动性顺序里,金属的位置越靠前,它的活动性就越强;在A、B、C三种金属中,A排在氢的前面,能与稀盐酸发生反应,C排在最后面,最不活泼;
(2)铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,反应的化学方程式为:Fe + 2HCl= FeCl2+H2↑;
【变式3-3】如图所示三组实验。请分析并回答下列问题。
(1)写出标有序号①的仪器名称: 。用该装置制取气体的优点是 。
(2)实验二中,利用了铜片的 。
(3)实验三中,丙试管中发生反应的化学方程式是 。甲、乙、丙三个试管 (填“能”或“不能”)探究出铁、铜、银三种金属的活动性顺序。
【答案】(1) 分液漏斗 能控制反应速率
(2)导热性
(3) 不能
【详解】(1)①的仪器名称是长颈漏斗;
该装置属于固液常温型装置,能用大理石和稀盐酸反应来制取二氧化碳,其优点是:能随时控制反应的速率;
(2)金属具有良好的导热性,实验二中,利用了铜片的导热性,来给烧杯中的液体加热;
(3)实验三中,丙试管中发生反应为铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,化学方程式是Fe+CuSO4=FeSO4+Cu;
甲试管中铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,说明铁的活动性位于氢前,乙试管中银与稀硫酸不反应,说明银的活动性位于氢后,丙试管中发生反应为铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,说明铁的活动性大于铜,不能比较铜和银的活动性顺序,故甲、乙、丙三个试管不能探究出铁、铜、银三种金属的活动性顺序。
1.下列关于试验现象的描述中,不准确的是
A.铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体
B.足量铁丝与稀硫酸充分反应后,所得溶液肯定是无色溶液
C.镁条在空气中燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体
D.探究水的组成时,用带火星的木条检验与正极相连的玻璃管内气体,木条复燃
【答案】B
【详解】A、铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成黑色固体。选项正确;
B、铁丝与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,由于铁足量,所以反应后溶液为硫酸亚铁溶液,硫酸亚铁溶液呈浅绿色。选项错误;
C、镁条在空气中燃烧,发出耀眼的白光,放出热量,生成白色固体。 选项正确;
D、在电解水实验中,与正极相连的玻璃管产生氧气,氧气具有助燃性,能使带火星的木条复燃。选项正确;
故选B。
2.铝在氧气中燃烧生成氧化铝。在这个反应中,铝、氧气、氧化铝的质量比是
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】铝与氧气反应生成氧化铝的反应方程式为:,根据质量守恒定律,每(4 × 27 = 108)份质量的铝与(3 × 32 = 96)份质量的氧气完全反应生成
(2×27 + 3×16 = 204)份质量的氧化铝,108 : 96 : 204= 9 : 8 : 17。
故选B。
3.稀土金属铈(Ce)性质活泼,常见的化合价为+3价和+4价,可发生如下反应:
①;
②;
③。
下列说法错误的是
A.还原性由强到弱的顺序是
B.氧化性由强到弱的顺序是
C.反应可以进行
D.在反应①中被氧化,在反应②中被还原
【答案】A
【详解】A、氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物的还原性,由①得出还原性:H2O2>Ce3+;由②得出还原性:I->H2O2;由③得出还原性:SO2>I-,故还原性:SO2>I->H2O2>Ce3+,故说法错误;
B、氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,由①得出氧化性:CeO2>H2O2;由②得出氧化性:H2O2>I2,故氧化性:CeO2>H2O2>I2,故说法正确;
C、还原性由强到弱的顺序是SO2>I->H2O2>Ce3+,故反应可以进行,故说法正确;
D、由反应方程式可知,反应①H2O2中的O由-1价升高到0价,故被氧化,在反应②中H2O2中O由-1价降低到-2价,故被还原,故说法正确。
故选A。
4.将锌片分别放入下列溶液中充分反应,反应后溶液质量反应前减轻的是
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】A、把锌片放入硝酸亚铁溶液中,锌能与硝酸亚铁溶液反应生成硝酸锌溶液和铁,反应的化学方程式为Zn+Fe(NO3)2═Zn(NO3)2+Fe,由反应时的质量比可知,每65份质量的锌可置换出56份质量的铁,溶液的质量会增加,故选项错误;
B、把锌片放入H2SO4中,锌片能和H2SO4反应生成硫酸锌溶液和氢气,进入溶液中发生反应的锌的质量要比逸出的氢气的质量要大得多,溶液的质量会增加,故选项错误;
C、锌与硝酸银溶液反应生成硝酸锌溶液和银,反应的化学方程式为Zn+2AgNO3═Zn(NO3)2+2Ag,由反应时的质量比可知,每65份质量的锌可置换出216份质量的银,溶液的质量会减少,故选项正确;
D、把锌片放入硫酸铜溶液中,锌能与硫酸铜溶液反应生成硫酸锌溶液和铜,反应的化学方程式为Zn+CuSO4═ZnSO4+Cu,由反应时的质量比可知,每65份质量的锌可置换出64份质量的铜,溶液的质量会增加,故选项错误。
故选C。
5.已知物质符合下列转化关系:,则可能是
A.镁 B.铝 C.铜 D.钠
【答案】A
【分析】金属活动性顺序中,氢前的金属可与稀盐酸反应生成氢气。XCl2中X元素的化合价为+2。
【详解】A. 金属活动性顺序中,镁在氢的前面,所以镁能与稀盐酸反应生成氯化镁、氢气,氯化镁中镁元素的化合价为+2,此选项符合题意;
B. 金属活动性顺序中,铝在氢的前面,所以铝能与稀盐酸反应生成氯化铝、氢气,氯化铝中铝元素的化合价为+3,此选项不符合题意;
C. 金属活动性顺序中,铜在氢的后面,铜不能与稀盐酸反应,此选项不符合题意;
D. 金属活动性顺序中,钠在氢的前面,所以钠能与稀盐酸反应生成氯化钠、氢气,氯化钠中钠元素的化合价为+1,此选项不符合题意。
故选A。
6.现将等质量且形状相同的甲、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,产生氢气的质量随反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是
(已知甲、乙、丙在生成物中化合价均为+2)。
A.相对原子质量;丙<乙<甲 B.金属活动性:丙<甲<乙
C.消耗硫酸的质量:甲<乙<丙 D.甲、乙、丙可能分别是锌、铁、镁
【答案】B
【详解】A、等质量的金属与足量的稀硫酸反应且生成物中金属元素均为+2价时,产生氢气的质量与金属的相对原子质量成反比,结合图像可知,相对原子质量由大到小的顺序为丙>乙>甲,故选项错误;
B、金属越活泼,与酸反应产生气体速率越快,单位时间内产生的气体越多,结合图像可知,金属活动性为丙<甲<乙,故选项正确;
C、金属与酸反应生成氢气时,氢气来源于酸中的氢元素,所以生成的氢气与消耗的酸的多少顺序一致,故消耗酸的质量为甲>乙>丙,故选项错误;
D、由金属的活泼性:乙>甲>丙,及相对原子质量:丙>乙>甲,可知甲、乙、丙不可能分别为锌、铁、镁,故选项错误;
故选:B。
7.将一枚洁净的铁钉浸入稀硫酸中,下列叙述:①铁钉表面产生气泡;②液体由无色逐渐变为浅绿色;③铁钉的质量减轻;④液体的质量减轻。其中正确的是
A.②③ B.①②④ C.①②③ D.①②③④
【答案】C
【详解】将一枚洁净的铁钉浸入稀硫酸中,铁与硫酸反应生成硫酸亚铁(溶液呈浅绿色)和氢气;
①铁钉表面产生气泡,正确;
②液体由无色逐渐变为浅绿色,正确;
③铁钉的质量减轻,正确;
④由方程式Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑及质量守恒定律可知,反应的铁的质量大于生成氢气质量,则液体的质量增重,错误;
综上,正确的是①②③;
故选C。
8.下列图像与反应过程的变化趋势对应正确的是
A.加热一定量的氯酸钾和二氧化锰的混合物
B.在密闭容器中用红磷测定空气中氧气的含量
C.向等质量的铝和镁中分别加入等浓度、等质量且足量的稀硫酸
D.电解水实验中,产生的氢气和氧气的体积关系
【答案】C
【详解】A、加热一定量的氯酸钾和二氧化锰的混合物,二氧化锰作为该反应的催化剂,在反应前后质量不变,氯酸钾在二氧化锰的催化下分解生成氧气和氯化钾,随着反应的进行,固体的质量不断减小,则固体中二氧化锰的质量分数不断增大,至完全反应不再发生改变,故A错误;
B、在密闭容器中用红磷测定空气中氧气的含量,红磷燃烧放出大量的热,温度升高,压强增大;随着反应的进行氧气被消耗,温度逐渐恢复至室温,压强逐渐减小,最终压强一定比反应前小,故B错误;
C、向等质量的铝和镁中分别加入等浓度、等质量且足量的稀硫酸,由于镁比铝活泼,所以镁反应更快,相同时间镁产生气体更多,,,由于酸足量,金属完全反应,等质量的铝产生的氢气大于镁产生的氢气,所以最终铝产生气体更多,故C正确;
D、电解水,“正氧负氢,氧一氢二”,生成的氧气和氢气的体积比为1:2,故D错误。
故选:C。
9.分类、类比是初中化学常用的学习方法。
(1)请从物质类别的角度,对下列物质进行分类(平均分为两类):
a.空气 b.石墨 c.氧气 d.天然气 e.金刚石 f.石灰石
选出的一组物质的序号是 ;分类依据是 。
(2)铁片能和硫酸铜溶液反应,锌片也能和硫酸铜溶液发生类似的反应,生成硫酸锌(ZnSO4)和铜,请写出该反应的化学方程式 ;上述列举的反应很类似,反应物都是一种单质和一种化合物,生成物也都是 ,这样的反应叫做置换反应。
【答案】(1) adf/bce 均为混合物/均为纯净物(与前面物质对应)
(2) 一种单质和一种化合物
【详解】(1)石墨(b)、氧气(c)、金刚石(e)都是由一种元素组成的纯净物,属于单质;空气(a,含有氮气、氧气等)、天然气(d,主要成分是甲烷)、石灰石(f,主要成分是碳酸钙)都由多种物质组成,属于混合物。
(2)锌与硫酸铜反应生成硫酸锌和铜,化学方程式为;
置换反应定义:单质与化合物反应生成另一种单质和另一种化合物。
10.金属的使用和发展历史可以追溯到几千年前,随着人类文明的进步,金属的种类和用途也在不断扩大和丰富。
(1)秦国丞相吕不韦主持编撰的《吕氏春秋》记载“金柔锡柔,合两柔则刚”,这句话说明合金相较于成分金属具有的特性是 。
(2)我国晋代炼丹家、医学家葛洪所著《抱朴子》一书中记载有“丹砂烧之成水银,积变又成丹砂”。其中涉及到了反应HgS+O2Hg+SO2,该反应属于 (填反应类型)。
(3)宋代著名法医学家宋慈的《洗冤集录》中有“银针验毒”的记载。“银针验毒”是因为反应后生成了黑色的硫化银,其反应的原理为:4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2X,其中X的化学式为 。
(4)北宋科学家沈括编撰的《梦溪笔谈》中记载了用“苦泉水”制取铜的方法:“挹其水熬之,则成胆矾(化学式为CuSO4•5H2O),烹胆矾则成铜;熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”。“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”即“湿法制铜”。其涉及反应的化学方程式是 。
(5)人们经过长期的实践,总结出了金属活动性顺序。下列事实中,不能用金属活动性解释的是______(填选项序号)。
A.铝元素在地壳中含量比铁元素高 B.铜的应用历史比铝长两千年以上
C.可用稀盐酸鉴别真黄金、假黄金 D.金、银以单质形式存在于自然界
【答案】(1)硬度大
(2)置换反应
(3)H2O
(4)
(5)A
【详解】(1)金柔锡柔,合两柔则刚”,说明合金相较于其成分金属其硬度更大;
(2)根据化学方程式可知,该反应是硫化汞和氧气反应,属于氧化反应,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,属于置换反应;
(3)根据化学方程式可知,反应前有4个银原子,4个氢原子,2个硫原子和2个氧原子,反应后有4个银原子和2个硫原子,根据质量守恒定律,反应前后原子的种类和数目不变,则2X中含有4个氢原子和2个氧原子,每个X中含有2个氢原子和1个氧原子,所以X的化学式是H2O;
(4)“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”涉及的反应是铁和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁,反应的化学方程式是:
(5)A、铝元素在地壳中含量比铁元素高,这是天然形成的,不能用金属活动性解释,故选项符合题意;
B、铜的应用历史比铝长两千年以上,是因为铜的活动性弱,容易冶炼,能用金属活动性解释,故选项不符合题意;
C、可用稀盐酸鉴别真黄金、假黄金,是因为假黄金中的活泼金属在金属活动性顺序中排在氢前,能和稀盐酸反应生成氢气,而金在金属活动性顺序中排在氢后,不能与稀盐酸反应,能用金属活动性解释,故选项不符合题意;
D、金、银以单质形式存在于自然界,是因为金、银的金属活动性很弱,很难被氧化,能用金属活动性解释,故选项不符合题意;
故选A。
11.在人类社会的发展进程中,金属材料发挥着重要作用。
(1)我国是最早采用湿法冶铜的国家,《梦溪笔谈》中记载“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”,即在溶液中加入铁则可得到铜,该反应的化学方程式为 。
(2)“天宫空间站”采用众多先进科技,如钛镍“形状记忆合金”制成的天线,钛镍合金属于 材料。
(3)锰钢是建造航母常用的金属材料。已知锰加入稀硫酸中有气泡产生。实验室现有以下试剂:
①锰片 ②铜片 ③稀硫酸 ④硫酸铜溶液 ⑤硫酸锰溶液
请你选择一组试剂比较铜、锰的金属活动性强弱 (填序号)。
(4)“嫦娥五号”使用的记忆合金再次让全世界关注新合金材料。是一种能够储存氢能源的合金,它吸氢后生成合金和,而和稀盐酸反应能产生氢气。和HCl反应的化学方程式是 。
(5)飞船使用了大量的铝合金材料,铝具有很好抗腐蚀性能的原因 (用化学方程式表示)。
【答案】(1)
(2)金属
(3)①④
(4)
(5)
【详解】(1)金属活动性顺序中,排在前面的金属能将排在后面的金属从其盐溶液中置换出来(置换反应)。铁(Fe)在铜(Cu)之前,因此铁能置换硫酸铜中的铜,生成硫酸亚铁和铜单质。
化学方程式:
(2)材料分为金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料。合金是两种或多种金属(或金属与非金属)熔合而成的,具有金属特性(如导电性、延展性),因此属于金属材料。钛镍合金由钛和镍组成,符合合金定义,属于金属材料。
(3)锰与稀硫酸反应产生气泡(题干信息),而铜不与稀硫酸反应(金属活动性顺序)。说明铜位于氢之后,锰位于氢之前。
方案1:①锰片和④硫酸铜溶液:若锰比铜活泼,锰能置换硫酸铜中的铜,观察到锰片表面出现红色固体(铜),溶液蓝色变浅。
方案2:②铜片和⑤硫酸锰溶液:若铜不能置换锰,无现象,说明锰比铜活泼;
方案3:①锰片 ②铜片和③稀硫酸:若铜不反应,无现象,锰反应,有气泡,说明锰比铜活泼。
(4)MgH2与HCl反应生成氯化镁(MgCl2)和氢气(H2)。
化学方程式:
(5)铝是活泼金属,但暴露在空气中时,表面与氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜,该膜能阻止内部铝进一步与氧气、水等反应,起到保护作用。化学方程式:。
12.下列三个实验都是在Y形管中进行的,请回答下列问题。
(1)实验1中仪器a的名称是 。
(2)实验1可以探究燃烧的条件之一是 ,该装置中气球的作用是 。
(3)实验2说明使石蕊变色的物质是 (填化学式)。
(4)实验3中缓慢倾斜Y形管,使右侧的部分稀硫酸倒入左侧,能够观察到左侧产生气泡,写出该反应的化学方程式: 。
【答案】(1)烧杯
(2) 温度达到可燃物的着火点 防止污染空气
(3)H2CO3
(4)
【详解】(1)由图可知,仪器a为烧杯;
(2)实验1中白磷与氧气接触,同时温度达到了着火点,燃烧;红磷与氧气接触,温度没有达到着火点,不燃烧,说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点;
磷燃烧生成五氧化二磷,五氧化二磷有毒会污染空气,Y形管顶端气球能够使装置密闭,防止污染空气;
(3)干冰升华成二氧化碳气体,二氧化碳气体不能使紫色石蕊变色,二氧化碳能与水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊变红,所以观察到实验2中左侧干燥的紫色石蕊滤纸条不变色,右侧润湿的紫色石蕊滤纸条变红,石蕊变色的物质是碳酸。故填:H2CO3;
(4)实验3中缓慢倾斜Y形管,使右侧的部分稀硫酸倒入左侧,铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,故观察到有气泡产生,方程式为:。
13.为探究Fe、Cu、Ag的金属活动性强弱,某兴趣小组做了如下实验:
(1)实验前需将金属丝打磨,目的是 。
(2)甲实验中观察到的现象为 ,发生反应的化学方程式 。通过甲、乙实验探究,可得出三种金属活动性由弱到强的顺序为 。
(3)若采用丙实验方案也可得出相同结论,则金属C是 。
【答案】(1)除去金属表面的氧化膜
(2) 铜丝表面有银白色物质生成,溶液由无色逐渐变为蓝色 Ag<Cu<Fe
(3)铜/Cu
【详解】(1)实验前需将金属丝打磨,目的是:除去金属表面的氧化膜,防止影响实验;
(2)甲实验中铜和硝酸银反应生成硝酸铜和银,现象是:铜丝表面有银白色物质生成,溶液由无色逐渐变为蓝色;该反应的化学方程式为:;
甲实验中铜能与硝酸银反应生成硝酸铜和银,有银白色固体析出,说明铜比银活泼;乙实验中铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,有红色固体析出,说明铁比铜活泼,故可得出三种金属活动性由弱到强的顺序为:Ag<Cu<Fe;
(3)若采用丙实验方案也可得出相同结论,则金属C为铜,盐溶液A和B为硝酸亚铁和硝酸银溶液,铜和硝酸银反应生成硝酸铜和银,有银白色固体析出,说明铜比银活泼,铜和硝酸亚铁不反应,无明显现象,说明铁比铜活泼,从而得出三种金属的活动性顺序。
14.铜锌合金外观形似黄金,某化学兴趣小组为检测合金的成分,进行了如图所示的实验。
根据图示数据进行如下计算(写过程):
(1)生成氢气的质量为 。
(2)铜锌合金中锌的质量分数为多少?
(3)反应后将烧杯内的物质进行过滤,滤液中除水之外的物质有 。
【答案】(1)
(2)解:设样品中锌的质量为x
x=6.5g
答:铜锌合金中锌的质量分数为32.5%。
(3)ZnSO4/硫酸锌
【详解】(1)加入稀硫酸,铜与稀硫酸不反应,锌与稀硫酸发生反应。随着反应的进行,产生氢气的质量不断增大,则烧杯内剩余物质的质量不断减小。根据质量守恒定律,反应前物质的总质量为,反应后烧杯内剩余物的质量为69.8g,所以生成氢气的质量为。
(2)根据氢气的质量计算,见答案。
(3)锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,铜不与稀硫酸反应,过滤后,滤液中除水之外的物质是反应生成的硫酸锌(ZnSO4)。
15.黄铜是铜和锌的合金,常用来制造机器,电器零件和日常用品,为了测定黄铜样品中的铜的质量分数,取20克该样品向其中加入足量的稀硫酸,完全反应后生成氢气0.4克,请解答以下问题:
(1)黄铜属于 材料
(2)计算该黄铜样品中的铜的质量分数。
【答案】(1)金属
(2)解:设该黄铜样品中锌的质量为x
x=13g
则该黄铜样品中铜的质量分数为:
答:该黄铜样品中的铜的质量分数为35%。
【详解】(1)黄铜是铜锌合金,属于金属材料;
(2)见答案。
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