初三化学第14讲金属的性质

1、 初三化学 第十四讲 金属的性质 【知识梳理】 一、金属与氧气的反应金属 在空气中在氧气中化学方程式镁常温下表面逐渐变暗;点燃，剧烈燃烧，发出耀眼白光，生成白色固体点燃，剧烈燃烧，发出耀眼白光，生成白色固体2Mg+O2点燃2MgO铝常温下，铝表面变暗，生成一层致密氧化膜点燃，剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成白色固体4A1+302点燃2A12O3铁持续加热发红，离火变冷点燃，剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体3Fe+2O2点燃Fe3O铜加热，生成黑色物质;潮湿空气中，生成铜绿而被腐蚀加热，生成黑色物质2Cu+O22CuO2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3银、金

2、即使在高温下也不与氧气反应 - - 强调 (1)镁和铝在空气中能燃烧，而铁在空气中不能燃烧。 (2)当金属的颗粒很小时(如纳米级，1 nm=10-9 m),在空气中也能燃烧，其原因是颗粒越小，与空气接触的面积越大。 (3)做铝、铁在氧气中燃烧的实验时，集气瓶中要铺一层细沙或留少量水，以防瓶底炸裂。知识迁移：Mg、Al等活泼金属不仅能与氧气反应，而且还能与CO、FeO等氧化物反应，夺取氧化物中的氧而被氧化。2Mg+CO2点燃2MgO+C 2A1+Fe2O3点燃A12O3+2Fe二、金属与酸的反应1.金属与酸反应的现象及方程式金属现象反应的化学方程式稀盐酸稀硫酸稀盐酸稀硫酸镁剧烈反应，产生大量气泡

3、，溶液仍为无色，试管壁发热，生成的气体能够燃烧并且产生淡蓝色火焰。Mg2HCl =MgCl2H2MgH2SO4=MgSO4H2锌反应比较剧烈，产生大量气泡，溶液仍为无色，试管壁发热，生成的气体能够燃烧并且产生淡蓝色火焰。Zn2HCl =ZnCl2H2ZnH2SO4=ZnSO4H2铁反应缓慢，有气泡产生，溶液由无色逐渐变为浅绿色，生成气体能够燃烧并且产生淡蓝色火焰。Fe2HCl =FeCl2H2FeH2SO4 =FeSO4H2铜不反应结论：Mg、Zn、Fe的金属活动性比铜强，它们能置换出稀硫酸或稀盐酸中的氢。 2.金属与酸溶液反应的几点规律 （1）镁、锌、铁三种金属都能与稀盐酸或稀硫酸反应，但反

4、应的剧烈程度不同，反应后都生成了氢气。 （2）铜与稀盐酸或稀硫酸不反应，说明镁、锌、铁的金属性比铜强 （3）活泼金属与硝酸或浓硫酸反应不能产生氢气，因为这两种酸具有强氧化性。 三、金属与盐溶液的反应 1.金属与盐溶液反应的现象及反应的化学方程式实验操作现象反应的化学方程式质量变化应用铁丝浸入硫酸铜溶液中浸入溶液的铁钉 ，溶液由 色逐渐变为 色 金属质量 ，溶液质量 不能用铁制品放硫酸铜溶液（或农药波尔多液）铝丝浸入硫酸铜溶液中浸入溶液的铝丝表面覆盖一层 色的物质，溶液由蓝色逐渐变为无色 金属质量增加，溶液质量减少铜丝浸入硝酸银溶液中浸入溶液的铜丝表面覆盖一层 色的物质，溶液由无色逐渐变为蓝色

5、金属质量增加，溶液质量减少铜丝浸入硫酸铝溶液中 结论：1.以上四种金属的活动性由强到弱的顺序为：Al>Fe>Cu>Ag2.活泼性强的金属能把活泼性弱的金属从其化合物溶液中置换出来。注意：1.此类反应一定在溶液中进行，不溶于水的化合物一般不与金属反应。 2. K、Ca、Na活动性非常强，但不能用它们置换化合物中的金属，因为它们能同溶液中的水剧烈反应。 四、置换反应 1.概念：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叫置换反应。 2.特征 A + BC = B + AC 3.常见置换反应 (1)非金属单质与金属氧化物反应 H2+CuO Cu + H20 (2

6、)金属单质与非金属氧化物反应 2Mg+CO2点燃2Mg0+C (3)非金属单质与非金属氧化物反应 C+H20高温CO+H2 (4)金属单质与金属氧化物反应 2A1+Fe203高温2Fe+ Al203 (5)金属单质与酸反应 Fe+2HC1= FeC12+H2 (6)金属单质与盐溶液反应 Fe+CuS04 = FeSO4+Cu 4.化合反应、分解反应、置换反应的比较 五、金属活动性顺序及应用 1.金属活动性顺序表的意义 (1)在金属活动性顺序表中，金属的位置越靠前，金属的活动性越强。 (2)在金属活动性顺序表中，排在氢前面的金属能置换出酸中的氢，排在氢后面的金属不能置换酸中的氢。 (3)在金属活

7、动性顺序表中，排在前面的金属能把排后面的金属从其盐溶液中置换出来(K、Ca、Na除外)。 (4)很活泼的金属，如K、Ca、Na与盐溶液反应，先与溶液中的水反应生成碱，碱再与盐溶液反应，没有金属单质生成。如: 2Na+CuSO4+2H20=Cu(OH)2+Na2S04+H2 (5)不能用金属活动性顺序去说明非水溶液中的置换反应，如氢气在加热条件下置换氧化铁中的铁。 Fe203 +3 H2 2Fe十3H20 2.金属活动性顺序表的应用 (1)判断某些置换反应能否发生。 判断金属与酸能否反应: 条件： 金属必须位于氢以前 酸一般指盐酸或稀硫酸 判断金属与盐溶液能否反应: 条件： 单质金属必须排在盐中

8、金属的前面（金属不包含K、Ca、Na） 盐必须可溶于水 (2)解决一些除杂质的问题。 除杂题应掌握的原则: 不增提纯过程中不能增加新的杂质 不减被提纯的物质不能减少 易分被提纯的物质与杂质易于分离 (3)根据金属与盐溶液的反应判断滤液和滤渣成分。如向CuSO4、AgNO3混合液中加铁粉反应后过滤，判断滤液和滤渣成分。 (4)根据金属活动性顺序表判断金属与酸反应的速率或根据反应速率判断金属活动性顺序。如镁、锌、铁三种金属与同浓度的稀H2SO4，反应产生氢气的速率:Mg> Zn> Fe。 (5)利用金属活动性顺序表研究金属冶炼的历史。金属活动性越弱，利用其矿石还原成单质越容易，金属活动

9、性越强，从其矿物中还原出单质越难。 【规律总结】 一、金属的重要化学性质 1.金属与非金属的反应 4Al+3O2点燃2Al2O3 3Fe+2O2点燃Fe3O Fe + S FeS 2.金属与酸的反应 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 Fe+H2SO4=FeSO4+H2 3.金属与水的反应 2Na+2H2O=2NaOH+H2 3Fe+4H2O( g) 高温Fe3O4+ 4H24.金属与盐的反应 Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 Cu+2AgNO3=2Ag+ Cu(NO3)2 例题1.现有银、铁、铜三种金属，为探究它们的金属活动性顺序，某同学设计如下的实验方案，请你根据他记录的相关信息，回答下

10、列问题。（1）填写下表“实验现象”。序号实验步骤实验现象1取铁丝放入稀硫酸中 2取铜丝放入稀硫酸中无现象3取银丝放入硫酸铜溶液中 (2）三种金属的活动性由强到弱的顺序 。 (3)写出铁与稀硫酸反应的化学方程式: 。 二、活泼金属与稀硫酸(或盐酸)反应的图像分析 1.等质氢图（两种金属反应产生的氢气质量相同，如图所示反映两种情况:） （1)酸不足，金属过量，产生的氢气质量由酸的质量决定。 (2)酸足量，投放的两种金属质量与酸反应产生氢气的质量恰好完全相同，如6. 5 g锌和5. 6 g铁分别投入足量的盐酸中反应产生的氢气质量相同。 2. 等质等价金属图（如等质量的镁、铁、锌与足量的酸反应生成的金

11、属离子都是+2价，产生氢气的速率和质量不同，如图所示反映两种情况:） (1)金属越活泼，图示反应物的线越陡，如Mg线比Zn线陡,Zn线比Fe线陡。 (2)金属的相对原子量越小，与酸反应产生的氢气越多，曲线的拐点越高。可简单概括为:越陡越活，越高越小。 3.等质不等价金属图 铝、镁、锌与酸反应生成金属离子的化合价分别为+3、+2、+2，如图所示反映出等质不等价金属与酸反应不仅速率不同而且产生氢气的质量与金属化合价有关。可用下式计算氢气质量。 m( H2)= 例题2 将相同体积、相同溶质质量分数的稀盐酸，分别加入到等质量、颗粒大小相同的X、Y、Z三种较活泼金属中(金属完全反应)，生成H:的质量与反

12、应时间的关系如图所示。下列说法中正确的是( )。 A.消耗稀盐酸的质量顺序为Z>Y>X B.产生氢气的速率顺序为X>Y>Z C.三种金属的活动性顺序为Y>X>Z D.相对原子质量由大到小的顺序为X>Y>Z 例题3.等质量的稀硫酸分别与足量的镁、铁、锌三种金属反应，如图所示图像能正确描述产生氢气的质量与反应时间之间关系的是( )。 三、金属活动性顺序的应用 金属活动性顺序在工农业生产和科学研究中有重要应用，其应用在中学化学中占有重要地位，是中考考查的重点内容。考查的方式和题型大致有如下几种: 1.判断在溶液中的反应能否发生。 2.根据几种不同金属与

13、酸溶液、盐溶液反应的现象，判断金属的活动性顺序。 3.设计实验，验证金属的活动性顺序。 4.根据不同金属与酸反应的图像关系，判断金属活动性顺序并比较相对原子质量的大小。 5.给出金属与盐溶液的反应，判断滤液、滤渣的成分。 6.应用金属活动性顺序，对工业废水进行回收金属的处理。 例题5.为探究铁和铜的金属活动性顺序，请根据实验室现有的仪器和药品条件(如下所列)，通过填写下表，完成对实验方案的构思。 【实验仪器】试管、胶头滴管、镊子 【实验药品】铁钉、铜片、稀硫酸、硫酸锌溶液、硫酸亚铁溶液、硫酸铜溶液方案所选药品有关化学方程式 【基础训练】 一、选择题1.把金属镍(Ni)、锰( Mn)分别放入盐溶

14、液中，反应的结果如下表:MgCl2溶液Ni盐溶液CuSO4溶液Ni 无金属析出-有金属析出Mn无金属析出有金属析出有金属析出 则它们的金属活动性顺序( )。 A. Mg Ni Mn Cu B. Cu Ni Mn Mg C. Cu Mn Ni Mg D. Mg Mn Ni Cu 2.可由金属与盐酸发生置换反应制得的物质是 ( )。 A. CuCl2 B. FeCl3 C. AgCl D. A1C13 3.下列各组实验，不能说明铁和铜的金属活动性强弱的是( )。 A.铁丝和铜丝分别插入稀硫酸中 B.铁丝和铜丝分别插入氢氧化钠溶液中 C.铜丝插入硫酸亚铁溶液中 D.铁丝和铜丝分别在氧气中点燃 4.下

15、列置换反应能发生的是( )。 2Ag+2HCl= 2AgCl十H2 Cu+2AgNO3=2Ag+ Cu(NO3)2 Cu+FeSO4= CuSO4+Fe 2Na+CuSO4= Na2S04+Cu Zn十2 HCl= ZnC12+H2 A. B. C. D. 5.已知X、Y、Z三种金属能发生下列反应:X+ H2SO4=XSO4+H2，Y+Z(N03）2= Y(N03)2+Z, Z+X(NO3)2=Z(N03)2+X，则X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序为( )。 A. X>Y>Z B. Y>Z>X C. Z>Y>X D. X>Z>Y 6.相同

16、质量的铁、锌、镁、铝分别与足量的盐酸反应，产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示。图中曲线对应的金属是 ( )。 A.铝、镁、锌、铁 B.铁、锌、镁、铝C.铝、镁、铁、锌 D.锌、样、铁、积 7.某锌样品6. 5 g与足量稀硫酸完全反应后产生氢气0. 195 g，则其所含杂质可能是( A. Fe B. Mg C. Al D. Cu 8.向Cu(N03)2溶液中加入一定量的铁粉充分反应，下列情况可能出现的是( )。 溶液中有FeZ+ ,CuZ+，不溶物为Cu 溶液中有Fe3十、Cu2+，不溶物为Fe 溶液中只有Cu2+，不溶物为Fe 溶液中只有Fe2+，不溶物为Fe、Cu A. B. C. D.

17、 二、填空题 9.置换反应是化学反应的基本类型之一。 (1)金属与盐溶液之间的置换反应，一般是活动性较强的金属可把活动性较弱的金属从其盐溶液中置换出来，如铜和硝酸银溶液反应，其化学方程式为： 。 (2)非金属单质也具有类似金属与盐溶液之间的置换反应规律，即活动性较强的非金属可把活动性较弱的非金属从其盐溶液中置换出来，如在溶液中可发生下列反应: Cl2十2NaBr=2NaCl+Br2; I2+Na2S=2NaI+S; Br2 +2KI =2KBr+I2。由此可判断: S、C12、I2、Br2活动性由强到弱的顺序是 。 下列化学方程式书写错误的是 。 A. C12+2NaI=2NaCl+I2 B.

18、 I2十2KBr=2KI+Br2 C. Br2+Na2S=2NaBr+S D. C12+K2S=2KCl+S 10.在Cu(N03)2、Al(N03)3。和AgNO3的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体上滴加稀硫酸时有气泡产生。则反应后所得溶液中含有的金属离子有 ;反应后溶液的质量比原混合溶液的质量 (填“大”或“小”);有关反应的化学方程式： (写出一个即可)。 三、实验题 11.小刚设计实验探究铁、铜、银三种金属的活动性并分析相关问题。请填空: (1)他设计的四种实验方案，所需试剂如下: 铜、银、硫酸亚铁溶液 铁、银、硫酸铜溶液 银、硫酸亚铁溶液、硫酸铜溶液 铜、硫酸

19、亚铁溶液、硫酸银溶液 上述方案中，正确的是 (填写序号)。 (2)某化工厂生产过程中的残液含有硝酸银和硝酸铜两种物质。小刚取少量该残液，分别盛在A、B两支试管中，再分别加入不同质量的铁粉，充分反应后过滤，分别取滤渣或滤液进行下表所示实验:实验操作 实验现象分析与结论将A试管滤出的滤渣洗涤后加入到稀盐酸中 有气泡产生从A试管得到的滤液中的溶质是 向B试管得到的滤液中滴加少量稀盐酸有白色沉淀生成B试管滤出的滤渣的成分是 四、计算题 12.将一块铁片浸入硫酸铜溶液中，经过一段时间后，铁片只反应了一部分，生成的铜附着在未反应的铁片上。取出铁片干燥后称重，发现其质量增加了8g，求有多少克铁参加了反应。 【提高训练】 1在CuCl2和MgCl2 的混合溶液中，加入过量的铁粉，充分反应后过滤，所得固体为 。 2. 向AgNO3、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2混合液中，加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中滴加稀硫酸，