8.2 金属的化学性质 第1课时（同步讲义）化学新教材人教版九年级下册

第八章 金属和金属材料 课题2 金属的化学性质 第1课时 金属与氧气、稀盐酸、稀硫酸的反应 教学目标 1.能写出铁、铝、镁和铜等常见金属与氧气反应的化学方程式。 2.通过实验探究等活动认识金属与稀盐酸、稀硫酸的反应，并能用化学方程式表示。 3.理解置换反应的概念与特征，能辨别反应是否为置换反应。 重点和难点 重点：金属与氧气的反应。 难点：金属与稀酸的反应。 ◆知识点一 金属与氧气的反应 1.金属与氧气的反应 镁、铝、铁、铜、金与氧气反应的情况如下表： 反应条件 金属 现象 化学方程式 常温(点燃时也能反应) 镁 常温下打磨过的镁条在空气中表面逐渐变暗；在空气中点燃时，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体 在空气中点燃： 2Mg+O22MgO 铝 常温下打磨过的铝在空气中表面会逐渐变暗；在纯氧中点燃时，剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体 常温下： 4Al+3O2===2Al2O3 点燃或加热时才能反应 铁 常温下在干燥的空气中，铁很难与氧气反应；在氧气中点燃时，剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放出大量的热 在氧气中点燃： 3Fe+2O2Fe3O4 铜 常温下在干燥的空气中，铜很难与氧气反应；在空气中加热时，表面会生成黑色物质 在空气中加热： 2Cu+O22CuO 高温不反应 金 即使在高温时也不与氧气反应 ①金属与氧气反应的难易程度，也可在一定意义上反映出金属的活泼程度，即镁、铝比较活泼，铁、铜次之，金最不活泼。 ②铝的抗腐蚀性能好的原因是铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化。因此，铝具有很好的抗腐蚀性能(而非铝不活泼)。利用铝的这一特性，可以用铝粉制成“银粉漆”涂在暖气片表面。 ③“真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不会与氧气反应。所以可以利用灼烧法鉴别黄铜（铜锌合金）和黄金，灼烧时无现象的是黄金，表面变黑的是黄铜。 2.结论 即学即练 1．《天工开物•五金》关于黄金有下列记载：“凡黄金为五金之长，熔化成形之后，住世永无变更……凡金性又柔，可屈折如枝柳……凡金箔每金七厘，造方寸金一千片”。下列说法错误的是 A．黄金的化学性质活泼 B．黄金的硬度较小 C．黄金制成金箔发生了物理变化 D．黄金是一种古老而珍贵的金属 【答案】A 【解析】A、“住世永无变更”说明黄金的化学性质不活泼，该选项说法错误； B、“凡金性又柔，可屈折如枝柳”说明黄金的硬度小，该选项说法正确； C、黄金制成金箔过程中，没有新物质生成，属于物理变化，该选项说法正确； D、黄金是一种古老而珍贵的金属，该选项说法正确。 故选A。 2．下列化学方程式书写正确的是 A．2Mg+O22MgO B．Al+O2=AlO2 C．H2OH2↑+O2↑ D．4Fe+3O22Fe2O3 【答案】A 【解析】A、镁和氧气在点燃的条件下反应生成氧化镁，该反应的化学方程式为：，符合题意； B、铝和氧气反应生成氧化铝，该反应的化学方程式为：，氧化铝的化学式错误，不符合题意； C、水通电分解生成氢气和氧气，该反应的化学方程式为：，错误是：未配平，不符合题意； D、铁和氧气在点燃的条件下反应生成四氧化三铁，该反应的化学方程式为：，生成物是四氧化三铁，不是氧化铁，不符合题意。 故选A。 ◆知识点二 金属与稀盐酸、稀硫酸的反应 金属与稀盐酸或稀硫酸的反应 （1）实验图示 （2）实验现象 金属 现象（与稀盐酸或稀硫酸） 反应的化学方程式 镁 反应剧烈，有大量气泡生成，生成的气体能够燃烧并产生淡蓝色火焰 Mg+2HCl===MgCl2+H2↑ Mg+H2SO4===MgSO4+H2↑ 锌 反应较剧烈，有较多气泡生成，生成的气体能够燃烧并产生淡蓝色火焰 Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑ Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑ 铁 发生反应，有少量气泡生成，溶液由无色变为浅绿色，生成的气体能够燃烧并产生淡蓝色火焰 Fe+2HCl===FeCl2+H2↑ Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑ 铜 无明显现象 —— （3）实验结论 ①镁、锌、铁能与稀盐酸、稀硫酸反应，生成氢气，铜不能与稀盐酸、稀硫酸反应。 ②根据金属能否与稀盐酸、稀硫酸反应，可判断它们的活动性强弱；能反应的金属比不能反应的金属活动性强。金属的活动性：镁>锌>铁>铜。 ①金属与酸混合一段时间后，用燃着的小木条放在试管口点燃产生的气体，看到气体能燃烧，且产生淡蓝色火焰，由此可判断反应生成的气体是氢气。 ②实验室一般选用锌与稀硫酸反应制取氢气，因为锌与稀硫酸反应速率适中，便于收集；不选用镁，是因为镁与稀硫酸反应速率太快，来不及收集；不选用铁，是因为铁与稀硫酸反应速率太慢，实验时间太长。 ③在相同条件下，能与酸反应的金属比不能与酸反应的金属活泼；与酸反应产生气泡快的金属比产生气泡慢的金属活泼。 ④铁与稀盐酸、稀硫酸反应时，生成的铁的化合物中铁元素呈+2价。含有Fe2+的溶液均为浅绿色。 ⑤进行金属与酸反应的实验探究时，要注意控制变量，除金属种类不同外，金属的形状、大小，实验的温度，酸的种类、浓度、体积等都应相同。 ⑥金属与稀盐酸或稀硫酸反应后溶液的质量增大，是因为参加反应的金属的质量大于生成H2的质量。 即学即练 1．废旧手机的某些部件含有Mg、Al、Cu、Ag等金属，为了回收重金属，将旧手机部件浸入足量稀盐酸中充分反应后，过滤，所得固体中含有的金属 A．Cu、Ag B．Mg、Ag C．Al、Cu D．Mg、Al 【答案】A 【解析】在金属活动性顺序中，Mg、Al在氢的前面，可以与酸发生置换反应，而Cu、Ag在氢的后面，不能与酸发生置换反应，故与盐酸充分反应后，剩余的金属是Cu、Ag。 故选：A。 2．把一根洁净的铁钉放在稀硫酸中，下列叙述错误的是（  ） A．铁钉的质量减轻 B．溶液的质量减轻 C．在铁钉表面产生气泡 D．溶液由无色逐渐变为浅绿色 【答案】B 【解析】铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，反应方程式为 A.铁参加反应，所以说铁钉的质量会减轻，此选项正确； B.由方程式可知一个铁原子能置换出一个氢分子，故铁与硫酸反应时生成的氢气质量远远小于反应的铁的质量，所以溶液质量会增加，此选项错误； C.铁反应生成氢气，所以会看到铁钉表面的有气泡产生，此选项正确； D.反应前硫酸溶液是无色的，当生成硫酸亚铁，硫酸亚铁溶液是浅绿色，所以说溶液由无色逐渐变为浅绿色，此选项正确； 故选B ◆知识点三 置换反应 1.置换反应的概念与特征 ①由于置换反应是单质与化合物反应生成新的单质和新的化合物的反应，单质中元素的化合价为0,化合物中各元素的化合价不为0,因此置换反应中一定有元素化合价的变化。 ②有单质和化合物参加的反应不一定是置换反应，如 CH4+2O22H2O+CO2。 ③有单质和化合物生成的反应也不一定是置换反应，如CO+CuOCu+CO2。 ④置换反应属于化学反应的基本反应类型。 2.置换反应的常见类型 常见类型 示例 金属置换非金属 Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑ 金属置换金属 Fe+CuSO4===FeSO4+Cu 非金属置换金属 2CuO+C2Cu+CO2↑ 即学即练 1．下列属于置换反应的是 A．天然气燃烧： B．实验室制取氧气： C．潜艇供氧： D．铝与盐酸： 【答案】D 【分析】置换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反应。 【解析】A、反应物是一种化合物和一种单质，生成物是两种化合物，不属于置换反应，故错误； B、反应物是一种化合物，生成物是一种单质和一种化合物，不属于置换反应，故错误； C、反应物是两种化合物，生成物是一种单质和一种化合物，不属于置换反应，故错误； D、反应物和生成物都是一种单质和一种化合物，属于置换反应，故正确。 故选D。 一、金属与酸反应的图像分析 1.横坐标为不同物理量时的图像分析（以锌、铁两种金属与盐酸反应为例） 横坐标表示反应时间 ①等质量的金属分别和足量的同体积、同浓度的酸反应，金属被消耗完时，化合价相同的元素，相对原子质量越小的，产生的氢气越多，曲线的拐点越高，金属越活泼曲线越陡; ②若金属过量，酸被消耗完，最终生成氢气的质量相等 横坐标表示金属质量 等质量的金属分别和少量同体积、同浓度的酸反应时，化合价相同的元素，相对原子质量越小的，生成的氢气越多，曲线越陡;金属过量时，酸完全反应，生成的氢气质量相等，曲线拐点相平 横坐标表示酸的质量 向等质量的不同金属中分别加浓度相同的盐酸至过量，金属反应完之前，消耗盐酸的质量相等，产生氢气的质量也就相等，曲线重合;酸过量时，化合价相同的元素，相对原子质量小的金属产生的氢气多，曲线拐点在上方 2.解题方法 （1）可以通过单位时间内产生氢气的多少来比较金属活动性强弱，单位时间内产生氢气多即反应速率快，则该金属活动性强（即金属越活泼曲线越陡）。 （2）一定质量的金属与足量的酸反应产生氢气的质量公式：m(H2)=m(金属)× ，其中n表示生成物中金属元素化合价的数值，R表示金属的相对原子质量。如果两种金属元素在化合物中的化合价相同，可以根据产生氢气的多少判断金属的相对原子质量的大小，相对原子质量越大的得到的氢气越少，相对原子质量越小的得到的氢气越多，曲线的拐点越高。 实践应用 1．将质量均为10g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，反应完成后有2种金属剩余，则它们生成氢气的质量关系是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】根据镁、铁、锌与稀硫酸反应的化学方程式及其质量关系： 、、； 由以上质量关系可知，等质量的金属单质完全反应时，镁反应生成氢气质量最大，消耗的酸最多，锌反应生成氢气质量最小，消耗的酸最少，反应完成后有2种金属剩余，则剩余金属为镁和铁，说明镁与铁已将酸完全反应，生成氢气的质量相等；锌完全反应，但硫酸过量，生成氢气的质量少于镁、铁反应时生成氢气的质量；又金属活动性为镁＞锌＞铁，故选B。 2．两个烧杯中装有等质量的金属锌和镁，然后分别逐渐加入同浓度的稀硫酸，产生氢气的质量与加入硫酸的质量关系如图所示，下列说法不正确的是 A．a点时，两个烧杯中的金属都没有剩余 B．b点时，两个烧杯中产生氢气的质量不相同 C．c点时，两个烧杯中产生氢气质量相同 D．该图反映出镁比锌的金属活动性强 【答案】D 【解析】A、a点时，装金属锌烧杯中的酸过量，因为在c点上方拐点时氢气不再增加，此时锌已经反应完；而装镁烧杯的酸恰好完全反应，金属镁完全消耗没有剩余，说法正确，故A不符合题意； B、b点时，两个烧杯中产生氢气的质量不相同，因为在c点上方拐点时锌已经反应完，即使酸加到b点时，氢气的质量也不再增加，而镁在c点时没有反应完，酸加到b点时，氢气的质量也不断增加，所以b点出镁生成的氢气质量大于锌生成的氢气质量，说法正确，故B不符合题意； C、c点时，金属锌和金属镁都没有消耗完，此时生成的氢气质量由加入的硫酸质量决定，而此时两烧杯内的硫酸质量相同，所以生成的氢气质量也相同，说法正确，故C不符合题意； D、该图像中，当横坐标为时间时，图像越陡金属越活泼，该图像横坐标不为时间，无法判断金属活动性强弱，说法错误，故D符合题意； 故选D。 考点一 金属与氧气的反应 【例1】下列对实验现象的描述中正确的是 A．镁条在空气中燃烧，产生耀眼的白色火焰，同时放出大量的热 B．蜡烛在空气中燃烧，生成二氧化碳和水 C．木炭在空气中剧烈燃烧、发出白光、产生大量白烟 D．在空气中加热铜粉，有黑色固体产生 【答案】D 【解析】A、镁条在空气中燃烧，发出耀眼白光，生成白色固体，放出大量的热。A不正确； B、蜡烛在空气中燃烧，生成二氧化碳和水属于实验结论，不是实验现象。B不正确； C、木炭在空气中燃烧发出红光，放出热量。C不正确； D、由于在空气中加热铜粉生成氧化铜，氧化铜是黑色的，所以在空气中加热铜粉，有黑色固体产生。D正确。 综上所述：选择D。 【变式1-1】下列物质与氧气反应，能生成黑色固体的是 A．S B．P C．Fe D．Al 【答案】C 【解析】A、硫与氧气在点燃的条件下反应，生成二氧化硫气体。错误。 B、磷与氧气在点燃的条件下反应，生成五氧化二磷白色固体，错误。 C、铁与氧气在点燃的条件下反应，生成四氧化三铁黑色固体。正确。 D、铝与氧气在常温下反应，生成氧化铝白色固体，错误。 故选C。 【变式1-2】清末铝制艺术品能保存到现在不被锈蚀的原因是 A．铝不易被氧化 B．铝的金属活动性比较弱 C．铝不易发生化学反应 D．铝表面的氧化膜具有保护作用 【答案】D 【解析】铝的化学性质比较活泼，常温下，铝能与空气中的氧气反应，在其表面形成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步被氧化。 故选D。 【变式1-3】（多选）为探究铜的化学性质，某同学借助氧气传感器在密闭装置中进行如图所示实验，观察实验现象并分析氧气含量随时间变化的曲线图。其中终点D（203，6.15％）表示时间为203秒时，装置中氧气含量为6.15％。结合图示判断下列说法合理的是 A．加热前的空气样品中氧气含量为20.99％ B．实验过程中，固体由黑色逐渐变成红色 C．铜在加热条件下能与氧气发生化学反应 D．拐点C至终点D所对应的时间范围内，装置内物质的总质量逐渐减少 【答案】AC 【解析】A、由图可知，加热前的空气样品中氧气含量为20.99%，故选项说法正确； B、铜在加热条件下能与氧气生成氧化铜，固体由红色逐渐变成黑色，故选项说法不正确； C、由图可知，装置内氧气的含量降低，即说明铜在加热条件下能与氧气发生化学反应，故选项说法正确； D、铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，则装置内物质的总质量不变，故选项说法不正确。 故选AC。 考点二 金属与酸反应的相关计算 【例2】有的混合物共，与足量的稀硫酸反应，生成的质量可能是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】4.8g镁完全反应生成氢气的质量为：； 4.8g铝完全反应生成氢气的质量为： 4.8g铁完全反应生成氢气的质量为： 则生成氢气的质量应在0.17g-0.53g之间。 故选B。 【变式2-1】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 【解析】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2-2】室温下足量镁片、铝片(已去除氧化膜)分别与40g溶质质量分数为7.3%的稀盐酸反应(装置如图甲)，用压强传感器测得装置内压强随时间的变化关系如图乙。已知：相同温度下，装置内压强与产生气体的体积成正比。下列说法错误的是 A．曲线①为镁与盐酸反应的压强变化曲线 B．AB段下降不可能是反应结束不再产生热量导致的 C．反应结束时消耗镁片与铝片的质量比为4∶3 D．反应结束后二者产生氢气的质量相等 【答案】B 【解析】A、由于镁比铝活泼，则镁与盐酸反应较快，则曲线①为镁与盐酸反应的压强变化曲线，该选项说法正确，不符合题意； B、金属与酸反应放热，则AB段压强变小，是因为反应结束，温度降低，该选项说法不正确，符合题意； C、镁和盐酸反应生成氯化镁和氢气，化学方程式为，每24份质量的镁和73份质量的氯化氢反应生成2份质量的氢气，铝和盐酸反应生成氯化铝和氢气，化学方程式为，每54（18）份质量的铝和219（73）份质量的氯化氢反应生成6（2）份质量的氢气，金属足量，酸反应完全，则消耗相同的盐酸，消耗的镁片与铝片的质量比为24：18=4：3，该选项说法正确，不符合题意； D、由于金属足量，酸反应完全，即消耗的盐酸质量相同，则产生的氢气质量相等，该选项说法正确，不符合题意； 故选：B。 【变式2-3】相同质量的Mg、Al、Fe分别与一定质量的稀硫酸反应，生成氢气的质量(直接用各金属表示)的关系不可能是 A．Al=Fe=Mg B．Al=Fe>Mg C．Mg=Al>Fe D．Al>Mg>Fe 【答案】B 【解析】每24份质量的镁会与98份质量的硫酸反应生成2份质量的氢气，每54份质量的铝和294份质量的硫酸反应生成6份质量的氢气，每56份质量铁和98份质量的硫酸反应生成2份质量的氢气，假设金属的质量都是24g，等质量的金属消耗硫酸的质量分别是： 假设三种金属质量均为24g，则 当硫酸质量m≤42g 时，生成氢气质量：Al= Mg=Fe，选项A正确，故不符合题意； 当硫酸质量42g<m≤98g 时，生成氢气质量：Al=Mg> Fe，选项C正确，故不符合题意； 当硫酸质量98g<m≤130.7 g，生成氢气质量：Al>Mg>Fe，当硫酸质量m> 130.7 g时，生成氢气的质量：Al> Mg> Fe，选项D正确，故不符合题意； 只有选项B错误，故符合题意。 故选：B。 考点三 金属与酸反应的图像分析 【例3】等质量的锌、铁与足量的稀硫酸反应，下列产生氢气的质量与反应时间的关系合理的是 A．B．C． D． 【答案】B 【解析】根据金属活动性强弱关系锌>铁，可判断锌与稀硫酸反应快，铁与稀硫酸反应慢，即相同的反应时间，锌产生的气体更多，斜率更大；由于稀硫酸过量，因此金属完全反应，根据化学方程式：、，消耗等质量的锌和铁，最终铁产生的气体更多。 故选B。 【变式3-1】现有质量相等的甲、乙、丙三种金属，分别放入三份同体积、同浓度的足量稀硫酸中，生成氢气的质量与时间的关系如图所示（已知甲、乙、丙在生成物中均显+2价）。则下列说法错误的是 A．完全反应所需时间：丙＞甲＞乙 B．生成氢气的质量：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】A.从图像中反应速率（斜率）看，乙最快，甲次之，丙最慢，反应速率越快，完全反应所需时间越短，所以完全反应所需时间：丙＞甲＞乙，该说法正确，故不符合题意； B.由图像最高点纵坐标可知，最终生成氢气的质量：甲＞乙＞丙，该说法正确，故不符合题意； C.由价量比公式：可知， 已知甲、乙、丙在生成物中均显+2价，等质量的金属与足量稀硫酸反应，相对原子质量越小，生成氢气的质量越多，因为生成氢气的质量：甲＞乙＞丙，所以相对原子质量甲＜乙＜丙，即相对原子质量：丙＞乙＞甲，该说法错误，故符合题意； D.由化学方程式的意义可知，，，，由于甲、乙、丙在生成物中均显+2价，所以，化学方程式中H2SO4和H2前的化学计量系数都为1，即每消耗98g的硫酸，都会产生2g的氢气，即生成氢气质量相同时，消耗硫酸质量也相同，那么，生成氢气的质量越多，消耗硫酸的质量越多，因为生成氢气质量甲＞乙＞丙，所以消耗硫酸的质量：甲＞乙＞丙，该说法正确，故不符合题意； 故选C。 【点睛】该题为图像题，明确金属与酸反应的相关规律金属与酸反应时，金属活动性越强，反应速率越快，完全反应所需时间越短，当金属在生成物中化合价相同时，等质量的金属与足量酸反应，相对原子质量越小，生成氢气的质量越多；生成氢气的质量越多，消耗酸的质量也越多。 【变式3-2】“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。小实同学学习了金属的化学性质后，将X和Y两种金属分别加入到等量等浓度的稀硫酸中，绘制了如图。根据图像得出以下结论，正确的有 ①相对原子质量可能X＞Y ②可能X是铁，Y是锌 ③无法比较X、Y的活动性 ④生成等量氢气时，消耗的硫酸质量一定相等 A．一个 B．两个 C．三个 D．四个 【答案】D 【解析】①金属与酸反应生成氢气的质量公式为：。由图像可以看出氢气的质量，但题目中未说明金属化合价和金属质量是否相等，则相对原子质量可能，也可能。故该选项正确； ②图像中X生成的氢气对应的硫酸质量更多，氢气更多，若X是铁，Y是锌，符合“铁生成氢气多”的特点。故该选项正确； ③从图像中无法看到产生氢气的速率，所以无法比较X、Y的活动性。故该选项正确； ④根据质量守恒定律，产生的氢气中的氢元素全部来自于硫酸中的氢元素。即是生成等量氢气时，消耗的硫酸质量一定相等。故该选项正确； 故①②③④四个选项全部正确。 故选：D。 【变式3-3】用等质量相同表面积的镁条与等体积不同浓度的盐酸在一定条件下反应，实验结果如图所示。下列结论正确的是 A．镁与盐酸的反应是放热反应 B．b曲线对应的盐酸浓度较大，盐酸浓度越大，反应速率越快 C．装置内氢气的质量先增大，后减小 D．两种情况最终产生氢气的质量一定不相同 【答案】A 【解析】A、金属与酸反应生成氢气，若仅考虑气体体积变化，压强应持续上升，反应结束后压强保持不变。但由图示a曲线可以看出，镁与盐酸反应后压强到达最大值后又缓慢下降，说明反应过程中有温度变化，即该反应是放热反应，A正确； B、曲线a在短时间内压强迅速增大，说明其对应盐酸的浓度较大，盐酸的浓度越大，反应速率越快，B不正确； C、镁与盐酸反应生成氢气，反应过程中装置内氢气的质量不断增大，至完全反应后不再变化，C不正确； D、若金属过量，等体积不同浓度的盐酸完全反应，则最终产生氢气的质量不同，若酸过量，等质量的金属镁完全反应，则产生的氢气质量相同，故两种情况最终产生氢气的质量可能相同，D不正确。 故选A。 考点四 置换反应的辨别 【例4】下列反应属于置换反应的是 A．CaO+H2O=Ca(OH)2 B．H2CO3=H2O+CO2↑ C．Fe+CuSO4=FeSO4+Cu D．3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2 【答案】C 【分析】置换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。 【解析】A、该反应为多种物质生成一种物质的反应，属于化合反应，该选项不符合题意； B、该反应为一种物质生成多种物质的反应，属于分解反应，该选项不符合题意； C、该反应为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反应，属于置换反应，该选项符合题意； D、该反应的反应物均为化合物，不属于置换反应，该选项不符合题意。 故选C。 【变式4-1】下列化学反应方程式书写正确且属于置换反应的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A.化学方程式正确，但不属于置换反应，故A错误； B.化学方程式没配平，Fe反应前后原子个数不同，故B错误； C.化学方程式正确，但不属于置换反应，故C错误； D.化学方程式书写正确，属于置换反应，故D正确。 故选D。 【变式4-2】下列有关化学知识的应用、化学方程式、基本反应类型的叙述正确的是 A．拉瓦锡测量空气中氧气含量    还原反应 B．工业常温下用大理石生产生石灰    分解反应 C．用硫酸洗去试管壁上附着的铜    置换反应 D．铝制品抗腐蚀的原理    化合反应 【答案】D 【解析】A.反应条件是点燃而不是通电，还原反应不是基本反应类型，基本反应类型是化合反应，故A错误； B.化学方程式缺少高温条件，二氧化碳是气体，缺少气体符号，故B错误； C.铜位于金属活动性顺序，氢之后，铜不能与硫酸反应，知识应用错误，故C错误； D.铝制品抗腐蚀的原理，是铝在常温下与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，化学方程式和基本反应类型都对，故D正确。 故选D。 【变式4-3】下列应用、化学方程式以及基本反应类型均正确的是 A．实验室用锌粒和稀硫酸反应制氢气：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑    置换反应 B．铝制品具有很好的抗腐蚀性的原因：Al+O2=AlO2    化合反应 C．用酒精作燃料：C2H5OH+3O22CO2+3H2O    氧化反应 D．实验室制氧气：2H2O22H2↑+O2↑    分解反应 【答案】A 【解析】A、实验室用锌粒和稀硫酸制氢气，化学方程式为，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，该反应属于置换反应，A项均正确； B、铝制品抗腐蚀的原因是铝表面易与氧气反应形成致密氧化铝膜，阻止进一步腐蚀，化学方程式为，化合反应是两种及两种以上物质反应生成一种物质，该反应属于化合反应，B项化学方程式错误； C、用酒精作燃料，利用其可燃性，化学方程式为，但氧化反应不属于基本反应类型，C项反应类型错误； D、实验室制氧气可用过氧化氢在二氧化锰催化下分解，化学方程式为，分解反应是一种物质反应生成两种或两种以上物质，该反应属于分解反应，D项化学方程式错误。 故选A。 基础达标 1．下列金属不能与稀反应的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A、铁能与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，不符合题意； B、锌能与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，不符合题意； C、镁能与稀硫酸反应生成硫酸镁和氢气，不符合题意； D、在金属活动性顺序里，铜排在氢后，铜与稀硫酸不反应，符合题意。 故选D。 2．在天平两盘上的烧杯中，各放入质量和溶质质量分数均相同的足量的稀硫酸，调节天平至平衡。分别向两边烧杯中各加入5g镁和5g铁，镁和铁全部反应消失后，天平的指针 A．偏向加铁的一边 B．偏向加镁的一边 C．仍停留在原来的位置 D．左右摆动，不能停止 【答案】A 【解析】在天平两盘上的烧杯中，各放入质量和溶质质量分数均相同的稀硫酸，调节天平至平衡，分别向两边烧杯中各加入5g镁和5g铁，镁与稀硫酸反应生成硫酸镁和氢气，化学方程式为；铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，化学方程式为，则等质量的镁、铁与稀硫酸反应生成氢气的质量镁>铁，氢气是气体会逸出到空气中，所以镁和铁全部反应消失后，天平的指针偏向加铁的一边，故选：A。 3．向盛有两种金属混合物的烧杯中滴加稀硫酸至不再产生气体，将溶液蒸干后得到固体，则生成氢气的质量为 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】向盛有两种金属混合物的烧杯中滴加稀硫酸至不再产生气体，镁与稀硫酸反应：，锌与稀硫酸反应：，将溶液蒸干后所得固体为硫酸镁和硫酸锌的混合物，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类和质量不变，则硫酸中的硫酸根离子完全转化到了硫酸镁和硫酸锌中，金属混合物中的金属元素也完全转化到了硫酸镁和硫酸锌中，则硫酸镁和硫酸锌中硫酸根离子的质量为：18g-3.6g=14.4g，硫酸中的氢元素完全转化到了氢气中，设硫酸中氢元素的质量为x，则x：14.4g=2：96，x=0.3g，则生成氢气的质量为0.3g。 故选C。 4．分别向等质量的Mg、Al中滴加等浓度等质量的稀盐酸，生成气体的质量关系正确的是 A．Mg＞Al B．Mg=Al C．Mg＜Al D．Mg≤Al 【答案】D 【解析】稀盐酸和镁反应生成氯化镁和氢气，与铝反应生成氯化铝和氢气，反应的化学方程式为Mg+2HCl=MgCl2+H2↑、2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，24份质量的镁完全反应生成2份质量的氢气，18份质量的铝完全反应生成2份质量的氢气，如果镁、铝都过量，则稀盐酸完全反应，生成氢气质量相等；如果镁、铝都不足，则铝反应生成的氢气比镁多，因此生成气体的质量关系正确的是Mg≤Al。 故选D。 5．Y型管的左侧分别装有等质量的铁粉和铝粉，右侧分别装有等质量等浓度的稀硫酸。同时倾斜两支Y型管，使稀硫酸同时全部流入左侧与金属反应。实验结束后观察到注射器活塞停留的刻度相同。有关说法正确的是    A．反应过程中甲管活塞向上推动较快 B．乙管产生氢气多，所以铝比铁活泼 C．反应结束后，硫酸没有剩余，铁粉一定有剩余 D．反应结束后，铝粉有剩余，铁粉可能没有剩余 【答案】D 【解析】A、在金属活动顺序中，铝活动性强于铁，相同条件下铝粉反应速率比铁粉快，反应过程中乙管活塞向上推动较快，错误； B、比较金属活动性强弱可根据在相同条件下金属与酸反应的剧烈程度或金属与另一种金属的盐溶液反应的可能性来判断，不可根据金属与酸反应产生的氢气多少来判断，错误； C、根据化学方程式2Al+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2↑，可知每54g铝与294份质量硫酸反应生成6g氢气即每18g铝与98份质量硫酸反应生成2g氢气，根据化学方程式Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑，可知每56g铁与98份质量硫酸反应生成2g氢气；相同质量的硫酸完全反应消耗的铝质量小于铁，反应结束后，硫酸没有剩余，铝粉一定有剩余，铁可能有剩余，错误； D、根据选项C的分析可知，反应结束后，当铝粉有剩余时，铁粉可能没有剩余，正确。 故选D。 6．区分下列各组物质所用的两种方法都正确的是 选项 待区分的物质 方法1 方法2 A 18K黄金和黄铜 分别加入稀硫酸观察 分别加热观察颜色 B 铁粉和铝粉 加稀盐酸观察现象 分别加入硫酸铜溶液 C 焊锡和锰钢 加热 观察是否有金属光泽 D 生铁和钢 空气中加热 加入稀盐酸 【答案】B 【解析】A、方法1：黄铜（含锌）与稀硫酸反应产生气泡（锌在H前），而18K黄金（含铜等）不反应（铜在H后），可区分；方法2：加热时，黄铜中的铜和18K黄金中的铜均会氧化变黑，无法区分。A错误； B、方法1：铝与稀盐酸反应更剧烈（铝活动性比铁强），可区分；方法2：铁和铝均能置换硫酸铜中的铜，但铝与硫酸铜反应溶液会由蓝色变为无色，铁与硫酸铜反应溶液会由蓝色变为浅绿色现象不同，可区分。B正确； C、方法1：焊锡（低熔点合金）加热熔化，锰钢（高熔点合金）不熔，可区分；方法2：两者均为金属合金，均有银白色金属光泽，无法区分。C错误； D、方法1：生铁和钢在空气中加热都没有明显的实验现象（碳含量都较少，不能看到碳的燃烧），无法区分；方法2：生铁和钢中的铁都会与稀盐酸反应产生氢气，且反应后有少量残渣剩余，无法区分。D错误； 故选B。 7．从《中国成语大会》到《中国诗词大会》，中国诗词文化大放异彩，很多成语、诗词中蕴含着丰富的科学道理，下列叙述错误的是 A．“百炼成钢”与“沙里淘金”所涉及的变化相同 B．“一畦春韭绿，十里稻花香”是因为分子在不断地运动 C．“真金不怕火炼”说明黄金的化学性质非常稳定 D．“钻木取火”所涉及的是化学变化 【答案】A 【解析】A、“百炼成钢” 是将生铁中的碳通过高温氧化等方式除去，从而使含碳量降低变成钢，此过程中有新物质生成，属于化学变化。“沙里淘金” 是利用金的密度比沙子大，通过水冲洗等物理方法将金从沙子中分离出来，没有新物质生成，属于物理变化。所以 “百炼成钢” 与 “沙里淘金” 所涉及的变化不同，叙述错误，符合题意。 B、“一畦春韭绿，十里稻花香” 能闻到花香，是因为分子在不断地运动，花香分子扩散到空气中，使人能闻到香味，叙述正确，不符合题意。 C、“真金不怕火炼” 意思是金在高温下也不与氧气发生反应，说明黄金的化学性质非常稳定，叙述正确，不符合题意。 D、“钻木取火” 过程中，通过摩擦生热，使温度达到木材的着火点而燃烧，有新物质生成，属于化学变化，叙述正确，不符合题意。 故选A。 8．取等质量的X、Y、Z分别与足量的溶质质量分数相同的稀硫酸反应，都生成＋2价金属的化合物，反应情况如图所示。下列对该图象理解的叙述中，正确的是 A．金属活动性由强到弱：Y＞Z＞X B．消耗稀硫酸的质量由大到小：X＞Z＞Y C．X、Y、Z依次可能是Mg、Zn、Fe D．相对原子质量的大小：Z＞Y＞X 【答案】D 【解析】A、据图可以看出，X的斜线最陡，反应的速率最快，Y的斜线最平缓，故反应的速率最慢，故其活动性为X＞Z＞Y，说法错误； B、等质量的X、Y、Z分别与足量的溶质质量分数相等的稀硫酸反应，都生成+2价金属的硫酸盐，反应生成氢气的质量越少，消耗硫酸的质量越少，则消耗硫酸的质量关系为：X＞Y＞Z，说法错误； C、据图由A分析可知，金属活动性顺序为X＞Z＞Y，再结合在金属活动性顺序中，Mg＞Zn＞Fe，不符合其活动性为X＞Z＞Y，说法错误； D、等质量的X、Y、Z分别与足量的溶质质量分数相等的稀硫酸反应，都生成+2价金属的硫酸盐，则金属的相对原子质量越大，反应生成氢气的质量越少，所以相对原子质量由大到小的顺序是：Z＞Y＞X，说法正确。 故选D。 9．下列化学方程式符合题意且书写、基本反应类型正确的是 A．不能用铁制容器配制波尔多液：  置换反应 B．证明铜的活动性比银强：  置换反应 C．铝制品具有良好的抗腐蚀性：  化合反应 D．用赤铁矿炼铁：  置换反应 【答案】C 【解析】A、铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，化学方程式应为，错误； B、氯化银难溶于水，铜不能与氯化银反应，错误； C、铝与氧气反应生成氧化铝，化学方程式为，且该反应由两种物质反应生成一种物质，是化合反应，正确； D、置换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，该反应的反应物是两种化合物，不属于置换反应，错误。 故选C。 10．将等质量的镁、铝、铁三种金属分别放入足量的稀盐酸中，充分反应后，生成氢气的质量由多到少的顺序是 A．镁>铝>铁 B．铝>镁>铁 C．铁>镁>铝 D．镁>铁>铝 【答案】B 【解析】将等质量的镁、铝、铁三种金属分别放入足量的稀盐酸中，镁与稀盐酸反应：，铝与稀盐酸反应：，铁与稀盐酸反应：，相对原子质量：，则生成氢气的质量由多到少依次是：Al＞Mg＞Fe。 故选B。 综合应用 11．等质量的A、B、C三种金属跟足量的稀硫酸完全反应后都生成+2价的硫酸盐，生成氢气的质量(m)与反应时间(t)的关系如图所示，则下列说法中正确的是 A．三种金属的活动性是A>B>C B．三种金属的相对原子质量是A<B<C C．反应消耗硫酸的质量相同 D．反应速度最慢的是C，最快是A 【答案】B 【解析】A、单位时间放出氢气越多，说明金属越活泼，所以三种金属的活泼性是A>C>B，选项错误； B、等质量的A、B、C三种金属与足量的稀硫酸反应后生成+2价的硫酸盐，生成盐的化合价相同，酸足量，则相对原子质量越大，生成氢气越少。所以三种金属的相对原子量是A<B<C，选项正确； C、消耗等量等浓度的稀硫酸，产生的氢气质量相同，因最终放出氢气的质量不相同，所以消耗硫酸的质量不相同。选项错误； D、从图中可知，开始相同时间内A放出氢气最多，B放出氢气最少，所以反应速度最快的是A，最慢的是B，选项错误； 故选B。 12．宁宁同学设计了两个实验测定化学反应前后物质的质量关系(不考虑气球浮力)，甲乙两实验开始前装置如图所示。下列说法正确的是 A．甲中加热锥形瓶时观察到红色粉末变黑，气球先胀大冷却后恢复到原样 B．甲中锥形瓶冷却后放回天平，示数不变，拔松橡胶塞，示数减小 C．乙中若取用碳酸钠的量不足，会影响实验结果 D．甲、乙两组实验中气球的作用相同：均可调节气压，防止胶塞弹开 【答案】D 【解析】A. 甲中加热锥形瓶时，锥形瓶内的气体受热膨胀，红色的铜与氧气反应生成黑色的氧化铜，由于反应消耗氧气，锥形瓶内气体减少，压强变小，气球变瘪，比反应前小，观察到红色粉末变黑，气球先胀大然后逐渐变瘪，此选项错误； B. 甲中锥形瓶冷却后放回天平，示数不变，拔松橡胶塞，空气进入锥形瓶内，示数增大，此选项错误； C. 乙实验是测定化学反应前后物质的质量关系，若取用碳酸钠的量不足，不会影响实验结果，此选项错误； D. 甲、乙两组实验中气球的作用相同：均可调节气压，防止胶塞弹开，此选项正确。 故选D。 13．（多选）下列图像能直观表达各种变化关系，加深对知识的理解，下列图像与其对应表述正确的是 A．分别向等质量的锌、铁中加入足量且质量分数相等的稀硫酸 B．分别向足量且等质量的锌、铁中滴加等质量、等质量分数的稀硫酸 C．分别向等质量的锌、镁中滴加足量且质量分数相等的稀盐酸 D．分别向足量且等质量的锌、镁中滴加等质量、等质量分数的稀盐酸 【答案】AD 【解析】A、分别向等质量的锌、铁中加入足量且质量分数相等的稀硫酸。又因为等质量的锌和铁与足量酸反应，等质量的金属完全反应，根据化学计量关系，，铁产生氢气的质量比锌多。 A 正确。    B、分别向足量且等质量的锌、铁中滴加等质量、等质量分数的稀硫酸。因为酸的质量是有限的，且锌和铁足量，所以最终产生氢气的质量取决于酸的量，酸的质量相同，产生氢气的质量就相等。 B 错误。    C、分别向等质量的锌、镁中滴加足量且质量分数相等的稀盐酸。镁的活动性比锌强，所以镁与稀盐酸反应的速率更快，即镁的曲线斜率更大。 C 错误。    D、分别向足量且等质量的锌、镁中滴加等质量、等质量分数的稀盐酸。因为酸的质量是有限的，且锌和镁足量，所以最终产生氢气的质量取决于酸的量，酸的质量相同，产生氢气的质量就相等。根据比例关系，可知，产生等质量氢气消耗的金属质量锌更多，所以 D 正确。   故选AD。 14．探究金属的化学性质 实验一： （1）用坩埚钳夹取一块铜片，放在酒精灯火焰上加热，观察到的现象是 ，发生反应的化学方程式为 。 实验二：某小组同学利用如图装置探究金属的化学性质（试管中的溶液均为稀盐酸）： （2）实验前，用砂纸打磨金属片的目的是 。 （3）实验中有气泡冒出的是 （填字母序号），生成的气体是 。 【答案】（1）铜片表面变黑 （2）除去表面的氧化膜 （3）ABCD 氢气/H2 【解析】（1）铜在空气中加热生成黑色的氧化铜，则可观察到铜片表面变黑； 反应的化学方程式为：。 （2）金属表面有氧化膜，用砂纸打磨金属片的目的是除去表面的氧化膜。 （3）在金属活动性顺序中：镁>铝>锌>铁>（氢）>铜，则镁、铝、锌、铁均能和稀盐酸反应生成氢气，即有气泡冒出的为ABCD。 拓展培优 15．黄铜是铜和锌的合金，某化学兴趣小组同学欲测定实验室中某黄铜样品中铜的质量分数（不考虑黄铜中其他杂质），请你参与他们的探究过程。称量10g粉末状黄铜样品放入烧杯中，量取90mL稀硫酸分三次加到其中，每次充分反应后，测定生成氢气的质量，实验数据如表： 第一次 第二次 第三次 加入稀硫酸的体积（mL） 30 30 30 生成氢气的质量（g） m 0.08 0.04 试求： （1）m的数值 ； （2）此黄铜样品中铜的质量分数是多少？（写出计算过程） 【答案】（1）0.08 （2）产生氢气的质量共有0.08g+0.08g+0.04g=0.2g，设黄铜中锌的质量为x，则 解得x=6.5g 则此黄铜样品中铜的质量分数是 答：此黄铜样品中铜的质量分数是35%。 【解析】（1）根据表中数据可知，第三次加入稀硫酸时，仍有气体产生，说明前两次加入的稀硫酸完全反应，且锌有剩余，则前两次生成的氢气的质量相同，故m的数值为008。 （2）见答案。 16．金属涂层光纤是一种在光纤的表面涂布Cu-Al合金层的光纤。为测定金属涂层光纤材料Cu-Al合金中铝的质量分数，甲、乙、丙三名同学称取该样品于烧杯中，进行实验，充分反应，测得实验数据如下表： 甲 乙 丙 加入合金样品粉末的质量/g 10 10 20 加入稀硫酸的质量/g 200 100 100 烧杯中剩余物的质量/g 209 109 119 （1）Cu-Al合金属于 (填“金属”或“合成”)材料，实验中合金样品粉末与稀硫酸恰好完全反应的是 (填“甲”“乙”或“丙”)同学的实验。 （2）该合金样品中铝的质量分数为多少？(写出计算过程) （3）实验结束后，甲、乙、丙三名同学将各自烧杯中的剩余物倒入指定容器中，观察到的现象是 ，指定容器中物质的总质量最终为 g。 【答案】（1）金属 乙 （2）解：根据质量守恒定律可知，完全反应生成氢气的质量为。设10 g该合金样品中铝的质量为x。 ， 该合金样品中铝的质量分数为 答：该合金样品中铝的质量分数为90%。 （3）有气体产生 436 【解析】【小题1】合金属于金属材料； 根据质量守恒定律，甲、乙、丙三名同学实验中因生成氢气，烧杯内物质的总质量均减少了1 g，说明甲同学的实验中稀硫酸过量，丙同学的实验中金属过量，乙同学的实验中恰好完全反应； 【小题2】解：根据质量守恒定律可知，完全反应生成氢气的质量为。 设10 g该合金样品中铝的质量为x ， 该合金样品中铝的质量分数为 答：该合金样品中铝的质量分数为90%。 【小题3】将三个烧杯中的剩余物混合后，甲中过量的100 g稀硫酸与丙中过量的10 g合金样品粉末恰好完全反应放出1 g气体，所以会观察到有气体产生，指定容器中物质的总质量最终为。 17．金属与酸的反应速率受多种因素影响。同学们在老师指导下开展了相关探究活动。（注：实验均在通常情况下进行） 任务一：探究温度与酸的浓度对金属和酸反应速率的影响 【设计与实验】分别取完全相同的两份镁片和锌粒，进行如下两组实验并记录如下表。 实验编号 金属 稀硫酸（足量） 温度/℃ 同种金属反应速率对比 体积/mL 溶质质量分数% 实验一 Mg 20 5 20 相对较慢 Mg 20 5 40 相对较快 实验二 Zn 20 5 20 相对较慢 Zn 20 5 40 相对较快 （1）实验二中发生反应的化学方程式为 。 （2）同学们通过对比分析，认为实验一和实验二均能得出以下结论：在其他条件相同时，同种金属与相同浓度的稀硫酸反应， ，反应速率越大。 【观察比较】 （3）同学们观察到两组实验共同的现象是：固体表面产生气泡，固体逐渐减少至消失，同时 （填“吸收”或“放出”）热量等。 【交流表达】甲组同学根据实验现象并结合上述结论思考后提出：活泼金属与稀硫酸反应，即使不加热，随着反应进行，反应也会越来越快； 乙组同学根据实验现象提出，反应一段时间后反应速率逐渐变小，是否因为随着反应的进行，稀硫酸的浓度不断减小呢？ 同学们在老师的指导下，设计方案用稀硫酸和稀盐酸分别进行实验验证“酸在一定浓度范围内对反应速率的影响”，均得出“其他条件相同时，两种常见酸的稀溶液，浓度越小，反应速率越小”的结论。 任务二：探究一定条件下，多因素同时对反应速率产生影响时的主导因素 【教师引导】当反应过程中温度与酸的浓度均发生改变时，哪种因素对反应速率起主导作用呢？ 【深入探究】经讨论，同学们设计并进行如下实验： 甲组：取一定质量的镁片与足量的稀硫酸在保温装置中反应，测量生成氢气的体积及反应过程中的温度变化； 乙组：将甲组实验中的镁片换成铁片，重新进行上述实验。 同学们实验后，绘制了如下三幅趋势图： 【分析解释】 （4）同学们分析甲组图像，得出镁与稀硫酸反应速率的变化趋势大致为“小→大→小”。请解释“小→大”的原因： ； 【拓展延伸】 （5）有同学认为：所有活泼金属与稀硫酸反应过程中，反应速率都遵循“小→大→小”的规律；同学们又分析了乙组图像，得出铁片与稀硫酸反应速率的变化趋势为 。同学们结合“任务一”的结论，经讨论，认为此次实验中铁与稀硫酸反应速率呈上述变化趋势的原因可能是 。 【总结提升】同学们通过以上探究活动，对影响反应速率的因素有了新的认识。化学反应速率的微小变化，都值得深入分析讨论。老师表扬了大家严谨求实的科学精神。 【答案】（1） （2）温度越高 （3）放出 （4）反应初期，温度比酸的浓度对反应速率的影响大 （5）越来越小 铁与稀硫酸反应产生的热量少，温度升高不明显，随着硫酸浓度的降低，反应速率越来越小 【解析】（1）锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气，化学方程式为。 （2）在实验一和实验二中，稀硫酸的浓度相同，温度为20℃时，反应速率相对较慢，40℃时反应速率相对较快，由此可以得出结论：在其他条件相同时，同种金属与相同浓度的稀硫酸反应，温度越高，反应速率越大。 （3）金属与酸反应，放出热量。 （4）镁与硫酸反应放热，温度升高，反应速率加快，随着反应进行，酸的浓度降低，使反应速率减慢，但反应初期，温度比酸的浓度对反应速率的影响大。 （5）分析乙组图像，横坐标表示时间，纵坐标表示氢气的体积，则曲线的斜率（即倾斜度）可表示反应速率，由图可知，曲线的斜率越来越小，最后变为0，所以反应的速率一直在变小，则变化趋势表现为越来越小； 可能的原因是：铁与稀硫酸反应产生的热量少，温度升高不明显，随着硫酸浓度的降低，反应速率越来越小。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第八章 金属和金属材料 课题2 金属的化学性质 第1课时 金属与氧气、稀盐酸、稀硫酸的反应 教学目标 1.能写出铁、铝、镁和铜等常见金属与氧气反应的化学方程式。 2.通过实验探究等活动认识金属与稀盐酸、稀硫酸的反应，并能用化学方程式表示。 3.理解置换反应的概念与特征，能辨别反应是否为置换反应。 重点和难点 重点：金属与氧气的反应。 难点：金属与稀酸的反应。 ◆知识点一 金属与氧气的反应 1.金属与氧气的反应 镁、铝、铁、铜、金与氧气反应的情况如下表： 反应条件 金属 现象 化学方程式 常温(点燃时也能反应) 镁 常温下打磨过的镁条在空气中表面逐渐 ；在空气中点燃时，发出 ，放出大量的热，生成 在空气中点燃： 铝 常温下打磨过的铝在空气中表面会逐渐 ；在纯氧中点燃时，剧烈燃烧，发出 ，放出大量的热，生成 常温下： 点燃或加热时才能反应 铁 常温下在干燥的空气中，铁很难与氧气反应；在氧气中点燃时， ，生成 ，放出大量的热 在氧气中点燃： 铜 常温下在干燥的空气中，铜很难与氧气反应；在空气中 时，表面会生成 物质 在空气中加热： 高温不反应 金 即使在高温时也不与氧气反应 ①金属与氧气反应的难易程度，也可在一定意义上反映出金属的活泼程度，即镁、铝比较活泼，铁、铜次之，金最不活泼。 ②铝的抗腐蚀性能好的原因是 。因此，铝具有很好的抗腐蚀性能(而非铝不活泼)。利用铝的这一特性，可以用铝粉制成“银粉漆”涂在暖气片表面。 ③“真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不会与氧气反应。所以可以利用灼烧法鉴别黄铜（铜锌合金）和黄金，灼烧时无现象的是黄金，表面变黑的是黄铜。 2.结论 即学即练 1．《天工开物•五金》关于黄金有下列记载：“凡黄金为五金之长，熔化成形之后，住世永无变更……凡金性又柔，可屈折如枝柳……凡金箔每金七厘，造方寸金一千片”。下列说法错误的是 A．黄金的化学性质活泼 B．黄金的硬度较小 C．黄金制成金箔发生了物理变化 D．黄金是一种古老而珍贵的金属 2．下列化学方程式书写正确的是 A．2Mg+O22MgO B．Al+O2=AlO2 C．H2OH2↑+O2↑ D．4Fe+3O22Fe2O3 ◆知识点二 金属与稀盐酸、稀硫酸的反应 金属与稀盐酸或稀硫酸的反应 （1）实验图示 （2）实验现象 金属 现象（与稀盐酸或稀硫酸） 反应的化学方程式 镁 反应剧烈，有 气泡生成，生成的气体能够燃烧并产生 火焰 锌 反应较剧烈，有 气泡生成，生成的气体能够燃烧并产生淡蓝色火焰 铁 发生反应，有 气泡生成，溶液由无色变为 ，生成的气体能够燃烧并产生淡蓝色火焰 铜 无明显现象 —— （3）实验结论 ①镁、锌、铁能与稀盐酸、稀硫酸反应，生成氢气，铜不能与稀盐酸、稀硫酸反应。 ②根据金属能否与稀盐酸、稀硫酸反应，可判断它们的活动性强弱；能反应的金属比不能反应的金属活动性 。金属的活动性：镁>锌>铁>铜。 ①金属与酸混合一段时间后，用燃着的小木条放在试管口点燃产生的气体，看到气体能燃烧，且产生淡蓝色火焰，由此可判断反应生成的气体是氢气。 ②实验室一般选用锌与稀硫酸反应制取氢气，因为锌与稀硫酸反应速率适中，便于收集；不选用镁，是因为镁与稀硫酸反应速率太快，来不及收集；不选用铁，是因为铁与稀硫酸反应速率太慢，实验时间太长。 ③在相同条件下，能与酸反应的金属比不能与酸反应的金属 ；与酸反应产生气泡快的金属比产生气泡慢的金属 。 ④铁与稀盐酸、稀硫酸反应时，生成的铁的化合物中铁元素呈 价。含有Fe2+的溶液均为 色。 ⑤进行金属与酸反应的实验探究时，要注意控制变量，除金属种类不同外，金属的 、 ，实验的温度，酸的种类、 、 等都应相同。 ⑥金属与稀盐酸或稀硫酸反应后溶液的质量 ，是因为参加反应的金属的质量 生成H2的质量。 即学即练 1．废旧手机的某些部件含有Mg、Al、Cu、Ag等金属，为了回收重金属，将旧手机部件浸入足量稀盐酸中充分反应后，过滤，所得固体中含有的金属 A．Cu、Ag B．Mg、Ag C．Al、Cu D．Mg、Al 2．把一根洁净的铁钉放在稀硫酸中，下列叙述错误的是（  ） A．铁钉的质量减轻 B．溶液的质量减轻 C．在铁钉表面产生气泡 D．溶液由无色逐渐变为浅绿色 ◆知识点三 置换反应 1.置换反应的概念与特征 ①由于置换反应是单质与化合物反应生成新的单质和新的化合物的反应，单质中元素的化合价为0,化合物中各元素的化合价不为0,因此置换反应中 元素化合价的变化。 ②有单质和化合物参加的反应 是置换反应，如 CH4+2O22H2O+CO2。 ③有单质和化合物生成的反应也 是置换反应，如CO+CuOCu+CO2。 ④置换反应 化学反应的基本反应类型。 2.置换反应的常见类型 常见类型 示例 金属置换非金属 Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑ 金属置换金属 Fe+CuSO4===FeSO4+Cu 非金属置换金属 2CuO+C2Cu+CO2↑ 即学即练 1．下列属于置换反应的是 A．天然气燃烧： B．实验室制取氧气： C．潜艇供氧： D．铝与盐酸： 一、金属与酸反应的图像分析 1.横坐标为不同物理量时的图像分析（以锌、铁两种金属与盐酸反应为例） 横坐标表示反应时间 ①等质量的金属分别和足量的同体积、同浓度的酸反应，金属被消耗完时，化合价相同的元素，相对原子质量越小的，产生的氢气越 ，曲线的拐点越 ，金属越活泼曲线越 ; ②若金属过量，酸被消耗完，最终生成氢气的质量 横坐标表示金属质量 等质量的金属分别和少量同体积、同浓度的酸反应时，化合价相同的元素，相对原子质量越小的，生成的氢气越 ，曲线越 ;金属过量时，酸完全反应，生成的氢气质量 ，曲线拐点相平 横坐标表示酸的质量 向等质量的不同金属中分别加浓度相同的盐酸至过量，金属反应完之前，消耗盐酸的质量相等，产生氢气的质量也就 ，曲线重合;酸过量时，化合价相同的元素，相对原子质量小的金属产生的氢气 ，曲线拐点在 方 2.解题方法 （1）可以通过单位时间内产生氢气的多少来比较金属活动性强弱，单位时间内产生氢气多即反应速率快，则该金属活动性强（即金属越活泼曲线越陡）。 （2）一定质量的金属与足量的酸反应产生氢气的质量公式：m(H2)= ，其中n表示生成物中金属元素化合价的数值，R表示金属的相对原子质量。如果两种金属元素在化合物中的化合价相同，可以根据产生氢气的多少判断金属的相对原子质量的大小，相对原子质量越大的得到的氢气越少，相对原子质量越小的得到的氢气越多，曲线的拐点越高。 实践应用 1．将质量均为10g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，反应完成后有2种金属剩余，则它们生成氢气的质量关系是 A． B． C． D． 2．两个烧杯中装有等质量的金属锌和镁，然后分别逐渐加入同浓度的稀硫酸，产生氢气的质量与加入硫酸的质量关系如图所示，下列说法不正确的是 A．a点时，两个烧杯中的金属都没有剩余 B．b点时，两个烧杯中产生氢气的质量不相同 C．c点时，两个烧杯中产生氢气质量相同 D．该图反映出镁比锌的金属活动性强 考点一 金属与氧气的反应 【例1】下列对实验现象的描述中正确的是 A．镁条在空气中燃烧，产生耀眼的白色火焰，同时放出大量的热 B．蜡烛在空气中燃烧，生成二氧化碳和水 C．木炭在空气中剧烈燃烧、发出白光、产生大量白烟 D．在空气中加热铜粉，有黑色固体产生 【变式1-1】下列物质与氧气反应，能生成黑色固体的是 A．S B．P C．Fe D．Al 【变式1-2】清末铝制艺术品能保存到现在不被锈蚀的原因是 A．铝不易被氧化 B．铝的金属活动性比较弱 C．铝不易发生化学反应 D．铝表面的氧化膜具有保护作用 【变式1-3】（多选）为探究铜的化学性质，某同学借助氧气传感器在密闭装置中进行如图所示实验，观察实验现象并分析氧气含量随时间变化的曲线图。其中终点D（203，6.15％）表示时间为203秒时，装置中氧气含量为6.15％。结合图示判断下列说法合理的是 A．加热前的空气样品中氧气含量为20.99％ B．实验过程中，固体由黑色逐渐变成红色 C．铜在加热条件下能与氧气发生化学反应 D．拐点C至终点D所对应的时间范围内，装置内物质的总质量逐渐减少 考点二 金属与酸反应的相关计算 【例2】有的混合物共，与足量的稀硫酸反应，生成的质量可能是 A． B． C． D． 【变式2-1】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2-2】室温下足量镁片、铝片(已去除氧化膜)分别与40g溶质质量分数为7.3%的稀盐酸反应(装置如图甲)，用压强传感器测得装置内压强随时间的变化关系如图乙。已知：相同温度下，装置内压强与产生气体的体积成正比。下列说法错误的是 A．曲线①为镁与盐酸反应的压强变化曲线 B．AB段下降不可能是反应结束不再产生热量导致的 C．反应结束时消耗镁片与铝片的质量比为4∶3 D．反应结束后二者产生氢气的质量相等 【变式2-3】相同质量的Mg、Al、Fe分别与一定质量的稀硫酸反应，生成氢气的质量(直接用各金属表示)的关系不可能是 A．Al=Fe=Mg B．Al=Fe>Mg C．Mg=Al>Fe D．Al>Mg>Fe 考点三 金属与酸反应的图像分析 【例3】等质量的锌、铁与足量的稀硫酸反应，下列产生氢气的质量与反应时间的关系合理的是 A．B．C． D． 【变式3-1】现有质量相等的甲、乙、丙三种金属，分别放入三份同体积、同浓度的足量稀硫酸中，生成氢气的质量与时间的关系如图所示（已知甲、乙、丙在生成物中均显+2价）。则下列说法错误的是 A．完全反应所需时间：丙＞甲＞乙 B．生成氢气的质量：甲＞乙＞丙 C．相对原子质量：乙＞丙＞甲 D．消耗硫酸的质量：甲＞乙＞丙 【变式3-2】“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。小实同学学习了金属的化学性质后，将X和Y两种金属分别加入到等量等浓度的稀硫酸中，绘制了如图。根据图像得出以下结论，正确的有 ①相对原子质量可能X＞Y ②可能X是铁，Y是锌 ③无法比较X、Y的活动性 ④生成等量氢气时，消耗的硫酸质量一定相等 A．一个 B．两个 C．三个 D．四个 【变式3-3】用等质量相同表面积的镁条与等体积不同浓度的盐酸在一定条件下反应，实验结果如图所示。下列结论正确的是 A．镁与盐酸的反应是放热反应 B．b曲线对应的盐酸浓度较大，盐酸浓度越大，反应速率越快 C．装置内氢气的质量先增大，后减小 D．两种情况最终产生氢气的质量一定不相同 考点四 置换反应的辨别 【例4】下列反应属于置换反应的是 A．CaO+H2O=Ca(OH)2 B．H2CO3=H2O+CO2↑ C．Fe+CuSO4=FeSO4+Cu D．3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2 【变式4-1】下列化学反应方程式书写正确且属于置换反应的是 A． B． C． D． 【变式4-2】下列有关化学知识的应用、化学方程式、基本反应类型的叙述正确的是 A．拉瓦锡测量空气中氧气含量    还原反应 B．工业常温下用大理石生产生石灰    分解反应 C．用硫酸洗去试管壁上附着的铜    置换反应 D．铝制品抗腐蚀的原理    化合反应 【变式4-3】下列应用、化学方程式以及基本反应类型均正确的是 A．实验室用锌粒和稀硫酸反应制氢气：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑    置换反应 B．铝制品具有很好的抗腐蚀性的原因：Al+O2=AlO2    化合反应 C．用酒精作燃料：C2H5OH+3O22CO2+3H2O    氧化反应 D．实验室制氧气：2H2O22H2↑+O2↑    分解反应 基础达标 1．下列金属不能与稀反应的是 A． B． C． D． 2．在天平两盘上的烧杯中，各放入质量和溶质质量分数均相同的足量的稀硫酸，调节天平至平衡。分别向两边烧杯中各加入5g镁和5g铁，镁和铁全部反应消失后，天平的指针 A．偏向加铁的一边 B．偏向加镁的一边 C．仍停留在原来的位置 D．左右摆动，不能停止 3．向盛有两种金属混合物的烧杯中滴加稀硫酸至不再产生气体，将溶液蒸干后得到固体，则生成氢气的质量为 A． B． C． D． 4．分别向等质量的Mg、Al中滴加等浓度等质量的稀盐酸，生成气体的质量关系正确的是 A．Mg＞Al B．Mg=Al C．Mg＜Al D．Mg≤Al 5．Y型管的左侧分别装有等质量的铁粉和铝粉，右侧分别装有等质量等浓度的稀硫酸。同时倾斜两支Y型管，使稀硫酸同时全部流入左侧与金属反应。实验结束后观察到注射器活塞停留的刻度相同。有关说法正确的是    A．反应过程中甲管活塞向上推动较快 B．乙管产生氢气多，所以铝比铁活泼 C．反应结束后，硫酸没有剩余，铁粉一定有剩余 D．反应结束后，铝粉有剩余，铁粉可能没有剩余 6．区分下列各组物质所用的两种方法都正确的是 选项 待区分的物质 方法1 方法2 A 18K黄金和黄铜 分别加入稀硫酸观察 分别加热观察颜色 B 铁粉和铝粉 加稀盐酸观察现象 分别加入硫酸铜溶液 C 焊锡和锰钢 加热 观察是否有金属光泽 D 生铁和钢 空气中加热 加入稀盐酸 7．从《中国成语大会》到《中国诗词大会》，中国诗词文化大放异彩，很多成语、诗词中蕴含着丰富的科学道理，下列叙述错误的是 A．“百炼成钢”与“沙里淘金”所涉及的变化相同 B．“一畦春韭绿，十里稻花香”是因为分子在不断地运动 C．“真金不怕火炼”说明黄金的化学性质非常稳定 D．“钻木取火”所涉及的是化学变化 8．取等质量的X、Y、Z分别与足量的溶质质量分数相同的稀硫酸反应，都生成＋2价金属的化合物，反应情况如图所示。下列对该图象理解的叙述中，正确的是 A．金属活动性由强到弱：Y＞Z＞X B．消耗稀硫酸的质量由大到小：X＞Z＞Y C．X、Y、Z依次可能是Mg、Zn、Fe D．相对原子质量的大小：Z＞Y＞X 9．下列化学方程式符合题意且书写、基本反应类型正确的是 A．不能用铁制容器配制波尔多液：  置换反应 B．证明铜的活动性比银强：  置换反应 C．铝制品具有良好的抗腐蚀性：  化合反应 D．用赤铁矿炼铁：  置换反应 10．将等质量的镁、铝、铁三种金属分别放入足量的稀盐酸中，充分反应后，生成氢气的质量由多到少的顺序是 A．镁>铝>铁 B．铝>镁>铁 C．铁>镁>铝 D．镁>铁>铝 综合应用 11．等质量的A、B、C三种金属跟足量的稀硫酸完全反应后都生成+2价的硫酸盐，生成氢气的质量(m)与反应时间(t)的关系如图所示，则下列说法中正确的是 A．三种金属的活动性是A>B>C B．三种金属的相对原子质量是A<B<C C．反应消耗硫酸的质量相同 D．反应速度最慢的是C，最快是A 12．宁宁同学设计了两个实验测定化学反应前后物质的质量关系(不考虑气球浮力)，甲乙两实验开始前装置如图所示。下列说法正确的是 A．甲中加热锥形瓶时观察到红色粉末变黑，气球先胀大冷却后恢复到原样 B．甲中锥形瓶冷却后放回天平，示数不变，拔松橡胶塞，示数减小 C．乙中若取用碳酸钠的量不足，会影响实验结果 D．甲、乙两组实验中气球的作用相同：均可调节气压，防止胶塞弹开 13．（多选）下列图像能直观表达各种变化关系，加深对知识的理解，下列图像与其对应表述正确的是 A．分别向等质量的锌、铁中加入足量且质量分数相等的稀硫酸 B．分别向足量且等质量的锌、铁中滴加等质量、等质量分数的稀硫酸 C．分别向等质量的锌、镁中滴加足量且质量分数相等的稀盐酸 D．分别向足量且等质量的锌、镁中滴加等质量、等质量分数的稀盐酸 14．探究金属的化学性质 实验一： （1）用坩埚钳夹取一块铜片，放在酒精灯火焰上加热，观察到的现象是 ，发生反应的化学方程式为 。 实验二：某小组同学利用如图装置探究金属的化学性质（试管中的溶液均为稀盐酸）： （2）实验前，用砂纸打磨金属片的目的是 。 （3）实验中有气泡冒出的是 （填字母序号），生成的气体是 。 拓展培优 15．黄铜是铜和锌的合金，某化学兴趣小组同学欲测定实验室中某黄铜样品中铜的质量分数（不考虑黄铜中其他杂质），请你参与他们的探究过程。称量10g粉末状黄铜样品放入烧杯中，量取90mL稀硫酸分三次加到其中，每次充分反应后，测定生成氢气的质量，实验数据如表： 第一次 第二次 第三次 加入稀硫酸的体积（mL） 30 30 30 生成氢气的质量（g） m 0.08 0.04 试求： （1）m的数值 ； （2）此黄铜样品中铜的质量分数是多少？（写出计算过程） 16．金属涂层光纤是一种在光纤的表面涂布Cu-Al合金层的光纤。为测定金属涂层光纤材料Cu-Al合金中铝的质量分数，甲、乙、丙三名同学称取该样品于烧杯中，进行实验，充分反应，测得实验数据如下表： 甲 乙 丙 加入合金样品粉末的质量/g 10 10 20 加入稀硫酸的质量/g 200 100 100 烧杯中剩余物的质量/g 209 109 119 （1）Cu-Al合金属于 (填“金属”或“合成”)材料，实验中合金样品粉末与稀硫酸恰好完全反应的是 (填“甲”“乙”或“丙”)同学的实验。 （2）该合金样品中铝的质量分数为多少？(写出计算过程) （3）实验结束后，甲、乙、丙三名同学将各自烧杯中的剩余物倒入指定容器中，观察到的现象是 ，指定容器中物质的总质量最终为 g。 17．金属与酸的反应速率受多种因素影响。同学们在老师指导下开展了相关探究活动。（注：实验均在通常情况下进行） 任务一：探究温度与酸的浓度对金属和酸反应速率的影响 【设计与实验】分别取完全相同的两份镁片和锌粒，进行如下两组实验并记录如下表。 实验编号 金属 稀硫酸（足量） 温度/℃ 同种金属反应速率对比 体积/mL 溶质质量分数% 实验一 Mg 20 5 20 相对较慢 Mg 20 5 40 相对较快 实验二 Zn 20 5 20 相对较慢 Zn 20 5 40 相对较快 （1）实验二中发生反应的化学方程式为 。 （2）同学们通过对比分析，认为实验一和实验二均能得出以下结论：在其他条件相同时，同种金属与相同浓度的稀硫酸反应， ，反应速率越大。 【观察比较】 （3）同学们观察到两组实验共同的现象是：固体表面产生气泡，固体逐渐减少至消失，同时 （填“吸收”或“放出”）热量等。 【交流表达】甲组同学根据实验现象并结合上述结论思考后提出：活泼金属与稀硫酸反应，即使不加热，随着反应进行，反应也会越来越快； 乙组同学根据实验现象提出，反应一段时间后反应速率逐渐变小，是否因为随着反应的进行，稀硫酸的浓度不断减小呢？ 同学们在老师的指导下，设计方案用稀硫酸和稀盐酸分别进行实验验证“酸在一定浓度范围内对反应速率的影响”，均得出“其他条件相同时，两种常见酸的稀溶液，浓度越小，反应速率越小”的结论。 任务二：探究一定条件下，多因素同时对反应速率产生影响时的主导因素 【教师引导】当反应过程中温度与酸的浓度均发生改变时，哪种因素对反应速率起主导作用呢？ 【深入探究】经讨论，同学们设计并进行如下实验： 甲组：取一定质量的镁片与足量的稀硫酸在保温装置中反应，测量生成氢气的体积及反应过程中的温度变化； 乙组：将甲组实验中的镁片换成铁片，重新进行上述实验。 同学们实验后，绘制了如下三幅趋势图： 【分析解释】 （4）同学们分析甲组图像，得出镁与稀硫酸反应速率的变化趋势大致为“小→大→小”。请解释“小→大”的原因： ； 【拓展延伸】 （5）有同学认为：所有活泼金属与稀硫酸反应过程中，反应速率都遵循“小→大→小”的规律；同学们又分析了乙组图像，得出铁片与稀硫酸反应速率的变化趋势为 。同学们结合“任务一”的结论，经讨论，认为此次实验中铁与稀硫酸反应速率呈上述变化趋势的原因可能是 。 【总结提升】同学们通过以上探究活动，对影响反应速率的因素有了新的认识。化学反应速率的微小变化，都值得深入分析讨论。老师表扬了大家严谨求实的科学精神。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $