“冲刺重高”讲义（八）金属的化学性质-浙教版科学九年级上册

2023-2024学年上学期浙教版科学九年级“冲刺重高”2023-2024学年上学期浙教版科学九年级“冲刺重高”讲义（八）金属的化学性质金属的化学性质一、金属的化学性质(1)金属与氧气的反应铝、镁、铁、铜各与氧气反应(写化学方程式)：①4Al＋3O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2Al2O3；在氧气中加热比较薄的铝片（巧克力中那么薄的），剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，同时生成白色固体②2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO；镁条在空气中燃烧就能发出耀眼的强光,放出大量热量,生成白色固体③3Fe＋2O2eq\o(=,\s\up7(点燃))Fe3O4；铁在空气中只能加热到发红；而在氧气中剧烈燃烧,火星四射,放出大量热,生成黑色固体.④2Cu＋O22CuO。铜在空气或氧气中加热,生成黑色固体,放热(2)与酸溶液反应铁钉放入稀盐酸中，其反应现象为铁钉表面有气泡冒出，溶液由无色变为浅绿色。反应的化学方程式为Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑，反应后溶液质量增加。(3)金属与某些化合物(盐)溶液的反应①铝丝浸入CuSO4溶液中，铝丝表面有紫红色物质生成，溶液由蓝色变为无色。反应的化学方程式：2Al＋3CuSO4=3Cu＋Al2(SO4)3，且反应后溶液质量减小。②铜丝浸入AgNO3溶液中，铜丝表面有银白色物质生成，溶液由无色变为蓝色。反应的化学方程式为Cu＋2AgNO3=2Ag＋Cu(NO3)2，且反应后溶液质量减小。二、金属活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb[H]CuHgAgPtAu金属活动性由强逐渐减弱金属活动性顺序的应用规律：金属跟酸反应：在金属活动性顺序中，只有排在氢前面的金属可以把酸中的氢置换出来。金属跟盐溶液的反应：在金属活动性顺序中，只有一种活动性较强的金属才能把另一种活动性较弱的金属从它的盐溶液中置换出来。=1\*GB3①金属与酸的置换反应：金属单质+酸→盐+氢气a．锌和稀硫酸反应：Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑b．镁和稀硫酸反应：Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑=2\*GB3②金属与盐溶液的置换反应：金属单质+盐(溶液)→另一种金属+另一种盐a．铁与硫酸铜反应：Fe+CuSO4==FeSO4+Cu现象：铁条表面覆盖一层红色的物质，溶液由蓝色变成浅绿色。(湿法制铜)b．锌片放入硫酸铜溶液中：Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu现象：锌片表面覆盖一层红色的物质，溶液由蓝色变成无色。c．铜片放入硝酸银溶液中：Cu+AgNO3==Cu(NO3)2+Ag现象：铜片表面覆盖一层银白色的物质，溶液由无色变成蓝色。三、金属锈蚀条件：空气和水分金属防锈措施：保护膜法：油漆、涂油、电镀、烤蓝等改变金属内部结构：不锈钢知识点四、金属的污染与除污危害：浪费资源和能源；破坏土壤结构；有毒金属离子污染土壤、水源、生态环境；重金属会在生态系统的食物链里流动，造成生物污染措施：分类回收有用垃圾；对工业废水进行金属除污处理，达标排放；对工业废渣中的金属实行循环再生；用无铅汽油代替含铅汽油，用无P洗衣粉代替有P洗衣粉；不随意丢弃废旧电池和废旧金属例1、小陈向装有硫酸铜溶液的烧杯中加入一定量铁粉，测得烧杯中溶液质量随加入铁粉质量的变化关系如图，则以下分析正确的是（）A．点a时的溶液中暂无金属铜生成 B．当加入铁粉质量为m1时，溶液变为无色透明 C．点b时过滤出烧杯中的固体，加入稀盐酸后会产生气泡 D．若纵坐标表示烧杯内物质的总质量，所得图象不变例2、某同学设计了如图所示的装置探究铁锈蚀的条件。a管中装入的是少量煮沸的蒸馏水，b管中是干燥的空气。塞紧木塞，并调节L端与R端的液面高度一致，一段时间后观察，下列推断错误的是（）A．a管中的铁钉会锈蚀 B．L端的液面低于R端 C．该实验可以证明铁的锈蚀和水有关 D．若将铁钉替换为相同大小的铜钉重复实验，常温下a中铜钉会生锈，b中铜钉很难生锈例3、黄铜（由铜和锌形成的合金）有较强的耐磨性能，在生活中有广泛的用途。晓军同学为了测定黄铜屑样品组成，分四组取样品与稀硫酸反应，其实验数据记录如下表：样品第1份第2份第3份第4份取样品质量（g）取稀硫酸质量（g）产生气体质量（g）m试计算：（1）上表中m的数值是；（2）通过分析上述数据可知，当黄铜样品和稀硫酸的质量比为时，两者恰好完全反应；（3）求所用稀硫酸中硫酸的质量分数？例4、某实验小组对铁的锈蚀进行如下实验。室温时，将包有样品（足量）的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上，迅速塞紧，装置如图。观察到量筒内水沿导管慢慢进入广口瓶（容积150mL）当温度恢复至室温，且量筒内水面高度不变时读数。记录起始和最终量筒的读数以及所需时间，如表：序号样品量筒起始读数/mL量筒最终读数/mL所需时间/min①10070约120②10070约70（1）实验①和②说明NaCl可以（填“加快”或“减慢”）铁锈蚀的速率。（2）实验开始后，广口瓶内温度有所上升，说明铁的锈蚀过程是（填“放热”或“吸热”）过程。（3）若欲探究碳对铁锈蚀速率的影响，应选择的药品有。1.如图曲线能正确反映下列化学变化中y与x（加入的物质质量）变化关系的是（）A．铜粉中滴入稀硫酸；y代表氢气的质量 B．CaCl2溶液中通入CO2气体：y代表沉淀的质量 C．NaOH溶液中滴入稀盐酸：y代表混合溶液的pH D．CuCl2和HCl的混合溶液中加入NaOH溶液，y代表沉淀的质量Ⅰ～Ⅲ装置，搁置一段时间后，观察所产生的现象，下列有关实验现象叙述正确的是（）A．Ⅰ装置中左边液面下降，Ⅱ装置中右边液面上升，Ⅲ装置中液面不变 B．Ⅰ装置中液面不变，Ⅱ装置中左边液面上升，、Ⅲ装置中右边液面下降 C．Ⅰ装置中左边液面上升，Ⅱ装置中液面不变，Ⅲ装置中右边液面下降 D．Ⅰ装置中左边液面上升，Ⅱ装置中左边液面下降，Ⅲ装置中液面不变3.在研究金属活动性顺序时，小瑞将金属铁放在硫酸铜溶液中，观察到明显现象。为得出铁、锌、铜三种金属的活动性顺序，小瑞还应再选做下列实验中的（）A． B． C． D．4.下列四个图象分别对应四个变化过程的一种趋势，其说法正确的是（）①表示在等质量的铁粉和锌粉中分别加入足量的溶质质量分数相等的稀硫酸②用加热一定质量的氯酸钾和二氧化锰固体混合物的方法制取氧气③向一定量的硫酸和硫酸铜的混合溶液中逐滴加入一定质量分数的氢氧化钠溶液④向一定量的氢氧化钠溶液中加水稀释，溶液的pH变化A．上述图象只有两个正确 B．上述图象只有三个正确 C．上述图象全部正确 D．上述图象全部错误5.已知某合金粉末可能含有铝、铁、铜这几种金属，某兴趣小组在老师的指导下，对合金粉末中铝、铁、铜的存在情况进行了探究。查阅资料：铝与氢氧化钠溶液反应方程式为2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑（产物NaAlO2溶于水）；Fe、Cu不与氢氧化钠溶液反应。猜想：猜想1：该合金粉末中含有铝、铁。猜想2：该合金粉末中含有铁、铜。猜想3：该合金粉末中含有铝、铁、铜。实验探究：下列实验仅供选择的试剂：稀盐酸、NaOH溶液。实验方案实验现象结论⒈取一定量的合金粉末，加过量的___________，充分反应后过滤，滤渣备用粉末部分溶解，并有气体放出合金中一定含有___________⒉取步骤1所得滤渣，加入过量的___________，充分反应滤渣部分溶解，并有气体放出，溶液呈___________色合金一定还含有___________【探究结论】：猜想3成立。反思：一般来说，活泼金属能与盐酸等酸反应，而铝与酸、碱都能反应，说明铝具有特殊的性质。写出铝与稀盐酸反应的化学方程式___________6.黄铜是Cu与Zn的合金，是一种重要的金属材料。某科学兴趣小组的同学为了测定某黄铜的组成，取20g该黄铜样品于烧杯中，向其中分5次加入相同溶质质量分数的稀硫酸溶液，使之充分反应。每次所用稀硫酸溶液的质量及剩余固体的质量记录于如表：加入稀硫酸的质量（g）充分反应后剩余固体的质量（g）第1次50m第2次50第3次50第4次50第5次50试回答下列问题：（1）从以上数据可知，表格中m＝，第4次实验剩余的固体成分是。（2）计算该黄铜样品中锌的质量为。（3）计算所用稀硫酸中硫酸的溶质质量分数是多少？1.小博设计了如下实验，向打磨过的三条金属片x、y、z的左侧滴加ZnCl2溶液，右侧滴加AgNO3溶液，只观察到④、⑤、⑥有明显现象，关于三种金属的活动性强弱正确的是（）A．x＞y＞z B．y＞x＞z C．z＞y＞x D．z＞x＞y2.某同学用细尼龙线将三根大小相同的铁钉，分别固定在如图所示的三个液面高度相同的装置中，放置几天后观察现象，下列表述中正确的是（）A．装置Ⅰ、Ⅱ中的铁钉锈蚀了 B．装置Ⅲ中的铁钉几乎没锈蚀 C．装置Ⅰ的铁钉这一侧的液面下降 D．装置Ⅱ的铁钉这一侧的液面上升3.向两份等质量、等质量分数的稀硫酸中，分别同时加入足量的镁粉和铁粉，下列图像中正确的是（）A． B． C． D．4.将一定量的锌粉加入到Mg（NO3）2、Cu（NO3）2、AgNO3三种物质的混合溶液中充分反应后过滤，将滤渣放入稀盐酸溶液里，有气泡产生。则下列说法正确的是（）A．滤渣中有Ag、Cu；滤液中有Mg（NO3）2和Zn（NO3）2 B．滤渣中有Ag、Cu、Zn；滤液中有Mg（NO3）2和Zn（NO3）2 C．滤渣中有Ag、Cu、Zn、Mg；滤液中有Mg（NO3）2和Zn（NO3）2 D．滤渣中有Ag、Cu、Zn；滤液中有Mg（NO3）2、Cu（NO3）2、AgNO3和Zn（NO3）25.镍（Ni）在生产生活中发挥着重要的作用。（1）用于电镀工业。铁表面镀镍不易锈蚀，原因是。（2）已知镍的金属活动性位于镁和铜之间，能验证镁、镍、铜三种金属的活动性顺序的方案有（填写字母）。•古迪纳夫、斯坦利•威廷汉和吉野彰，以表彰他们对锂离子电池的研究。引发了同学们对锂及其化合物的关注。℃，沸点1342℃3，硬度较软；在室温下易发生氧化而表面变暗、能与水反应但较慢、能与氮气反应生成黑色的氮化锂（Li3N）。资料2：利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料钴酸锂，氢氧化锂（LiOH）的化学性质与氢氧化钠相似。（1）金属锂单质不宜在空气中直接保存的原因有：。（2）钴酸锂（LiCoO2）在物质分类上属于（选填“酸”、“碱”或“盐”）。（3）写出氢氧化锂与盐酸发生反应的化学方程式：。7.在硫酸亚铁溶液中插入一根锌棒一段时间，反应前后溶液中存在的离子种类如图所示，其中“”“”“”表示不同的离子。（1）“”表示（填写离子符号）。（2）反应后所得溶液的质量（选填“大于”“小于”或“等于”）反应前溶液的质量。8.铜镁合金具有优良的导电性，常用作飞机天线。现欲测定合金的组成（其他元素忽略不计），进行如下实验：取铜镁合金20g放入烧杯，将280g稀硫酸分4次加入烧杯中，充分反应后，测得剩余固体的质量记录如下。请计算：次数1234加入稀硫酸质量/g70707070剩余固体质量/g（1）合金中铜、镁的质量比。（2）所加稀硫酸的溶质的质量分数。（写出计算过程）答案及解析例1、C解：A、铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，随着反应进行，溶液的质量减少，当加入铁粉质量为m1时，恰好完全反应，点a时的溶液中有金属铜生成，故错误；B、当加入铁粉质量为m1时，恰好完全反应，溶液由蓝色变为浅绿色，故错误；C、点b时，铁粉过量，过滤出烧杯中的固体为铜和铁，加入稀盐酸后会产生气泡，故正确；D、铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，若纵坐标表示烧杯内物质的总质量，则随着铁粉的加入，总质量在增加，故错误；故选：C。例2、B【解答】解：A、调节U形管L端与R端的液面高度一致，塞紧木塞，一段时间后观察a中铁钉生锈，b中铁钉没变化，是因为a中铁与氧气、水反应生成了铁锈，b中铁钉只能与干燥的空气接触，故选项说法正确。B、a中铁与氧气、水反应生成了铁锈，会造成a试管内压强减小，可以观察到L端的液面高于R端，故选项说法错误。C、a中铁与氧气、水反应生成了铁锈，b中铁钉只能与干燥的空气接触，一段时间后观察a中铁钉生锈，b中铁钉没变化，该实验可以证明铁的锈蚀和水有关，故选项说法正确。D、若将铁钉替换为相同大小的铜钉重复实验，常温下a中铜钉会生锈，b中铜钉很难生锈，故选项说法正确。故选：B。例3、解：分析依据表中数据可知，每40.0g的稀硫酸与样品反应可生成0.2g氢气，当加入硫酸120.0g时，产生氢气为0.5g，说明25.0g样品中锌完全反应完了，所以第4份，加入160.0g的稀硫酸时，产生氢气也应为0.5g，则m＝0.5，故填：0.5；（2）分析依据表中数据可知，每40.0g的稀硫酸与样品反应可生成0.2g氢气，生成氢气为0.5g时，消耗硫酸的质量为100g，则恰好完全反应时，黄铜样品和稀硫酸的质量比为25g：100g＝1：4，故填：1：4；（3）设100g稀硫酸中硫酸的质量为xZn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑982则所用稀硫酸中硫酸的质量分数为100%＝24.5%答：所用稀硫酸中硫酸的质量分数为24.5%。例4、解：（1）实验①和②之间唯一的变量是NaCl，实验②中含有NaCl，反应所需的时间较短，说明NaCl可以加快铁锈蚀的速率。（2）实验开始后，广口瓶内温度有所上升，说明铁的锈蚀过程是放热过程。（3）若欲探究碳对铁锈蚀速率的影响，则实验时唯一的变量是碳，因为实验①②有碳，如果与实验①形成对照，则对照实验中不含碳，其它因素完全相同，则对照实验的样品组成为1g铁粉、10滴水；如果与实验②形成对照，则对照实验的样品组成为1g铁粉、10滴水和少量氯化钠。故答案为：（1）加快；（2）放热；（3）1g铁粉和10滴水（或1g铁粉、10滴水和少量氯化钠）。【解答】解：A、铜的金属活动性位于氢后，将铜粉加入稀硫酸中时，没有氢气生成，与图像不符，故A错误；B、氯化钙和二氧化碳不能反应，与图像不符，故B错误；C、氢氧化钠与稀盐酸立即开始反应，则溶液的pH会立即减小，与图像不符，故C错误；D、氢氧化钠溶液先和稀盐酸反应，生成氯化钠和水，此时不会生成沉淀。当稀盐酸完全反应后，氢氧化钠再和氯化铜反应，生成氢氧化铜沉淀，故D正确。故选：D。解：Ⅰ中铁钉在水和氧气的条件下生锈，使得铁钉一侧（左侧）的压强减小液面会上升，右侧液面下降；Ⅱ中浓盐酸具有挥发性，挥发出的氯化氢气体可以和铁钉反应生成氢气，铁钉一侧（左侧）的压强变大，液面会下降，右侧液面上升；Ⅲ中浓硫酸能吸收水做干燥剂，所以铁钉不会生锈，压强不变，液面也没有变化。故选：D。解：在研究金属活动性顺序时，小瑞将金属铁放在硫酸铜溶液中，观察到明显现象，说明了金属活动性铁＞铜。为得出铁、锌、铜三种金属的活动性顺序，还需再证明锌＞铁，故小瑞还应再做B实验，铁和硫酸锌溶液不反应，说明铁的金属活动性比锌弱，即锌＞铁。故选：B。解：①在等质量的铁粉和锌粉中分别加入足量的溶质质量分数相等的稀硫酸时，随着稀硫酸的不断加入，产生氢气的质量相等，最终铁和稀硫酸反应生成的氢气多，该选项对应关系正确；②开始一段时间氯酸钾没有反应，二氧化锰质量分数不变，温度达到一定程度时，氯酸钾分解生成氯化钾和氧气，随着反应的进行，二氧化锰质量分数不断增大，当完全反应后二氧化锰质量分数不再变化，该选项对应关系正确；③向一定量的硫酸和硫酸铜的混合溶液中逐滴加入10%的氢氧化钠溶液时，氢氧化钠先和稀硫酸反应生成硫酸钠和水，溶液质量增大，后和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，由于氢氧化钠的质量分数是10%，因此溶液质量仍然增大，氢氧化钠和硫酸铜完全反应后，继续加入氢氧化钠溶液时，溶液质量增大，该选项对应关系不正确；④向一定量的氢氧化钠溶液中加水稀释，溶液的pH逐渐减小，但是不能减小到7，更不能小于7，该选项对应关系不正确；由以上分析可知，A选项说法是正确的。故选：A。5.NaOH溶液

Al

稀HCl##稀盐酸

浅绿

Fe、Cu

2Al+6HCl=3H2+2AlCl3【详解】实验探究：1．取一定量的合金粉末，加过量的氢氧化钠溶液，充分反应后过滤，粉末部分溶解，并有气体放出，是因为铝和氢氧化钠反应生成了氢气；2．取步骤1所得滤渣，加过量的稀盐酸，充分反应，滤渣部分溶解，并有气体放出，溶液呈浅绿色，是因为铜不能和盐酸反应，铁能和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气。实验过程如下所示：实验方案实现现象结论⒈取一定量的合金粉末，加过量的氢氧化钠溶液，充分反应后过滤，滤渣备用。粉末部分溶解，并有气体放出。合金中一定含有铝。⒉取步骤１所得滤渣，加过量的稀盐酸，充分反应。滤渣部分溶解，并有气体放出，溶液呈浅绿色。合金中一定含有铁、铜。探究结论：铝和稀盐酸反应，生成氯化铝和氢气，反应的方程式为：2Al+6HCl=3H2+2AlCl3。﹣10.25g＝3.25g，则表格中m＝13.5g+3.25g＝16.75g；第4次实验后固体质量不再变化，而铜不能和稀硫酸反应，则剩余的固体成分是铜。（2）由表中数据可知，剩余的固体成分是铜，则该黄铜样品中锌的质量为20g﹣9.8g＝10.2g。（3）由表中数据可知，50g稀硫酸与3.25g锌完全反应，设所用稀硫酸中硫酸的溶质质量分数是x，H2SO4+Zn═ZnSO4+H2↑9865x＝9.8%答：所用稀硫酸中硫酸的溶质质量分数是9.8%。故答案为：（1）16.75；铜；（2）10.2g；（3）9.8%解：由题意可知，向打磨过的三条金属片x、y、z的左侧滴加ZnCl2溶液，右侧滴加AgNO3溶液，①、②处无现象，说明了x金属的活动性比锌、银弱；③处无现象，④处有现象，说明了z金属的活动性比锌弱，比银活泼；⑤、⑥处有现象，说明了z金属的活动性比、银活泼，由此可得出金属的活动性强弱是：z＞Zn＞y＞Ag＞x。故选：C。解：A、装置Ⅰ（与水和氧气同时接触）、Ⅱ（与水和氧气同时接触，同时和盐酸反应）中的铁钉锈蚀了，该选项正确。B、装置Ⅲ中的铁钉几乎没锈蚀，是因为浓硫酸能够吸收水蒸气，导致铁钉不能和水接触，该选项正确。C、装置Ⅰ的铁钉这一侧的氧气消耗，液面上升，该选项不正确。D、装置Ⅱ的铁钉这一侧氧气消耗，盐酸挥发，和铁反应生成氢气，不能判断液面的升降情况，该选项不正确。故选：AB。解：稀硫酸完全反应，最终生成氢气质量相等，选项ABC不正确，反应的金属质量相等时，镁反应生成的氢气比铁多，D选项正确。故选：D。解：由金属活动性Mg＞Zn＞Cu＞Ag知，将一定量的锌粉加入到Mg（NO3）2、Cu（NO3）2、AgNO3三种物质的混合溶液中，不能与Mg（NO3）2溶液反应，锌先与AgNO3反应生成硝酸锌和银，AgNO3反应完，若还有锌粉，锌才能与Cu（NO3）2反应生成硝酸锌和铜。充分反应后过滤，将滤渣放入稀盐酸溶液里，有气泡产生，Ag、Cu均不与稀盐酸