人教版九年级化学下册《专题训练》第1讲 金属的化学性质（解析版）

第一讲金属的化学性质知识讲解（考什么，学什么，轻松提成绩！）知识讲解知识点一金属与氧气的反应反应条件金属现象化学方程式常温下反应镁①打磨过的镁条在空气中逐渐变暗；①常温下：2Mg+O2=2MgO铝①打磨过的铝条在空气中逐渐变暗，生成一层致密的氧化膜；①常温下：4Al+3O2=2Al2O3点燃或加热时反应铁①常温下，在干燥空气中铁很难与氧气反应；②点燃后，在氧气中剧烈反应。②点燃时：3Fe+2O2Fe3O4铜加热后，表面会生成黑色物质。②加热时：2Cu+O22CuO高温不反应金在空气中加热不变色无 归纳总结1．反应条件分为三种：①常温、②加热（或点燃）、③高温。反应条件越容易，说明金属越活泼。2．铝制品和金制品都能耐腐蚀，但原理不同。①铝原理：铝与氧气反应形成一层致密的氧化膜，能阻止铝进一步腐蚀。此是一个化学反应过程。②金原理：金的化学性质稳定，不与氧气反应。知识点二金属与酸的反应1．镁、锌、铁、铜与盐酸、硫酸反应金属现象化学方程式反应程度溶液颜色及现象稀盐酸稀硫酸镁剧烈反应，溶液仍为无色，有大量气泡。生成的气体能燃烧并产生淡蓝色火焰Mg+2HCl=MgCl2+H2↑Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑锌较剧烈反应溶液仍未无色，有大量气泡铁反应缓慢溶液由无色逐渐变为浅绿色。铜无任何现象不反应不反应模仿镁与盐酸与硫酸的反应方程式，书写Zn、Fe、的方程式：锌：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑；Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑铁：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑；Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑归纳总结1．四种金属的活动性由强到弱的顺序：Mg>Zn>Fe>Cu。2．酸最好选择稀硫酸。因为浓硫酸具有氧化性，与活泼金属反应生成SO2，不生成H2。3．常见有颜色的盐溶液：Cu2+：蓝色；Fe2+：浅绿色；Fe3+：黄色；练1下列实验现象的描述正确的是（）A．铁钉放在硫酸铜溶液中：银白色固体表面有紫红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色B．一氧化碳在空气中燃烧：火焰淡黄色，放出大量的热C．将生锈的铁钉放入稀硫酸中：开始时溶液由无色变为浅绿色D．生石灰中加入一定量的水：白色固体变成白色浆液，吸收大量的热【答案】A【解析】A、铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，所以铁钉放在硫酸铜溶液中：银白色固体表面有紫红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色，故说法正确；B、一氧化碳在空气中燃烧，火焰淡蓝色，放出大量的热，故说法错误；C、将生锈的铁钉放入稀硫酸中，开始时铁锈的主要成分氧化铁与稀硫酸反应，生成硫酸铁和水，溶液由无色变为黄色，故说法错误；D、生石灰中加入一定量的水，生石灰与水反应生成氢氧化钙，生成的氢氧化钙微溶于水，白色固体变成白色浆液，反应放出大量的热，故说法错误。故选A。2．置换反应Mg+2HCl=MgCl2+H2↑Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑Fe+2HCl=FeCl2+H2↑单质化合物化合物单质1．定义：由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的反应叫置换反应。2．特点：A+BCAC+B化合反应、分解反应、置换反应的比较反应类型特点举例简单表示化合反应多变一2H2＋O22H2OA+B+……→C分解反应一变多2H2O22H2O＋O2↑A→C+B+……置换反应一换一H2SO4＋ZnZnSO4＋H2↑A+BC→B+AC归纳总结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，单质中元素的化合价为0，化合物中元素的化合价不为0，因此置换反应中一定有元素化合价发生变化。2．置换反应中的单质不一定是金属单质。3．金属与酸反应后金属质量减少，溶液质量增加。练1下列化学反应中不属于置换反应的是A.Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑B.C+2CuO2Cu+CO2C.Cl2+2NaI=2NaCl+I2D.Fe+CuSO4=FeSO4+Cu【答案】B练2下列属于置换反应的是A．2H2O2H2↑+O2↑ B．S+O2SO2C．NaOH+HClNaCl+H2O D．2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑【答案】D知识点三金属活动性顺序1．金属活动性顺序的内容（1）规律钾钙钠镁铝，锌铁锡铅氢，铜汞银铂金。（嫁给那美女）（2）意义在金属活动性顺序表中：①金属的位置越靠前，它的活动性就越_____________。②位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸（不可以用浓硫酸和硝酸）中的______。③位于前面的金属（钾、钙、钠除外）能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里__________出来。当金属与两种以上盐溶液反应时，优先置换出__________的金属。即：前置后，盐可溶，钾、钙、钠除外，不活泼金属的盐溶液优先。①强②氢③置换最不活泼练1下列金属中，金属活动性最强的是（）A．铝 B．铁 C．铜 D．金【答案】A练2金属X在溶液中的活动性是Ag<X<Al，下列对金属X化学性质的预测一定正确的是（）A．X能与Al2(SO4)3溶液反应 B．常温时，X能与O2反应C．X能与AgNO3溶液反应 D．X能与稀盐酸反应【答案】C【详解】A、金属X在溶液中的活动性是Ag<X<Al，X不能与Al2(SO4)3溶液反应，选项A错误；B、金属X在溶液中的活动性是Ag<X<Al，常温时，X不一定能与O2反应，如铜在常温下不能和氧气反应，而锌在常温下能和氧气生成氧化锌，选项B错误；C、金属X在溶液中的活动性是Ag<X<Al，X一定能与AgNO3溶液反应，选项C正确；D、金属X在溶液中的活动性是Ag<X<Al，但X活动性不一定大于氢，X不一定能与稀盐酸反应，选项D错误。故选C。练3化学趣味小组在学习了金属的化学性质后，对金属R的活动性进行探究发现：将金属R放入稀盐酸中，观察到有气泡产生（该反应的化学方程式可表示为：R+2HCl2=RCl2+H2↑），将R放入ZnSO4溶液中无任何变化。下列化学方程式书写错误的是（）A．R+MgSO4=RSO4+Mg B．R+CuSO4=RSO4+CuC．R+H2SO4=RSO4+H2↑ D．2A1+3RSO4=Al2（SO4）3+3R【答案】A【解析】将金属R放入稀盐酸中，观察到有气泡产生，说明R能与稀盐酸反应，即活动性R＞H；由R+2HCl2=RCl2+H2↑可知，R在化合物中显+2价；将R放入ZnSO4溶液中无任何变化，说明Zn的金属活动性比R强，即Zn＞R。A、由于金属活动性Mg＞Zn＞R，所以R不能与MgSO4反应，错误；B、由于金属活动性R＞H＞Cu，所以R能与CuSO4反应，化学方程式R+CuSO4=RSO4+Cu，正确；C、金属活动性R＞H，R能与H2SO4反应，化学方程式R+H2SO4=RSO4+H2↑，正确；D、由于金属活动性Al＞Zn＞R，所以Al能与RSO4反应，化学方程式2A1+3RSO4=Al2（SO4）3+3R，正确。故选A。2．金属活动性强弱比较的实验设计判断依据实验设计结论金属与酸反应将金属放入相同浓度的酸溶液中能反应则金属在金属活动性顺序中位于H前；不能反应则位于H后。金属与酸反应的速率大小取相同质量的金属放入到相同浓度的酸溶液中反应速率大的金属更活泼金属A与另一种金属B的盐溶液将金属放入到另一种金属的盐溶液中若A能置换B，则A的活动性比B强；反之则比B弱归纳总结1．一般指的是盐酸和稀硫酸，当金属与浓硫酸或硝酸反应时不产生氢气，因为浓硫酸和硝酸都具有强氧化性。2．金属跟金属化合物溶液发生置换反应时，不能用很活泼的钾，钙，钠等，因为这些金属常温下能和水发生反应，不能置换出金属化合物溶液中的金属。如Na那放入CuSO4溶液中发生的化学反应2Na+2H2O=2NaOH+H2↑2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4练1有X、Y、Z三种金属片,分别放入稀硫酸中,X、Z表面有气泡产生,Y没有明显现象，X放入ZCln溶液,没有明显现象。判断这三种金属的活动性由强到弱的顺序是（）A．X>Y>Z B．Z>X>Y C．X>Z>Y D．Y>X>Z【答案】B【解析】在金属活动顺序表中，排在氢前边的金属能和酸发生置换反应生成盐和氢气。金属的位置越靠前，金属的活动性越强。位置靠前的金属能将位于其后的金属从它的盐溶液中置换出来。X、Y、Z三种金属片,分别放入稀硫酸中,X、Z表面有气泡产生,Y没有明显现象，说明X、Z在氢前，Y在氢后，X放入ZCln溶液,没有明显现象，说明X在Z后，三种金属的活动性由强到弱的顺序是Z>X>Y。故选B。练2某同学为验证铁、铜、银三种金属的活动性顺序，他设计了以下四种实验方案，其中能达到目的是()A.将Fe、Cu分别加入AgNO3溶液中B.将Fe、Cu、Ag分别加入稀盐酸中C.将Fe分别加入CuSO4、AgNO3溶液中D.将Fe、Ag分别加入CuSO4溶液中【答案】D【解析】A、铁、铜都能与AgNO3溶液反应，证明铁、铜的活动性比银强，但不能比较铁、铜的活动性的强弱，故该方案不能达到目的；B、铁和稀盐酸反应，铜、银和稀盐酸不反应，而则得出：铁＞铜、银，但不能比较铜、银的活动性的强弱，故该方案不能达到目的；C、铁与CuSO4、AgNO3溶液反应，说明了活动性铁＞铜、银，但不能比较铜、银的活动性的强弱，故该方案不能达到目的；D、铁与CuSO4溶液反应置换出铜，说明了活动性铁＞铜；银与CuSO4溶液不反应，说明了活动性铜＞银，由此可得的三种金属活动性铁＞铜＞银，故该方案能达到目的。3．金属与金属化合物溶液反应后滤液、滤渣成分的判断1．活动性强的金属优先置换出活动性最弱的金属，再置换出活动性较弱的金属。2．多种活泼金属单质与一种不活泼金属化合物溶液反应时，活动性最强的金属优先反应，然后是活动性较弱的金属反应。3．根据反应物量的不同，反应分三种情况：部分反应、恰好完全反应、过量，据此分析滤液和滤渣的成分。练1在硝酸银、硝酸铜的混合溶液中加入一定量锌粉，充分反应后过滤，滤液仍为蓝色，滤渣中所含物质不可能的情况是()A．可能有银和铜，没有锌 B．可能只有银，没有铜和锌C．一定有银，可能有铜和锌 D．一定有银、没有锌，可能有铜【答案】C【解析】在硝酸银、硝酸铜的混合溶液中加入一定量锌粉，充分反应后过滤，滤液仍为蓝色，说明仍有硫酸铜，锌比铜和银都活泼，铜比银活泼。A、滤渣中可能有银和铜，没有锌，锌为不足量，故A正确；B、可能只有银，没有铜和锌，锌比铜和银都活泼，铜比银活泼，故B正确；C、一定有银，可能有铜，一定没有锌，故C错误；D、一定有银、没有锌，可能有铜，故D正确。知识点四流程题——金属回收利用问题练1某校化学社团—“拉瓦锡实验室”的活动丰富多彩。他们在实验室废液桶中收集了含有大量FeSO4、CuSO4的废水，为防止废水直接排放到下水道造成重金属污染和浪费，设计了如图所示（1）整个实验过程中多次采用过滤，该操作用到的玻璃仪器有烧杯、________和玻璃棒。（2）所加物质X是________________________（填名称），其加入废水后发生反应的化学方程式为____________________________________。溶液Y是____________（填名称）；固体A中含有的物质是____________（填化学式）。（3）该小组的同学又收集到一些含硝酸银、硝酸铜的混合废液，同学们向其中加入一定量锌粉，反应停止后过滤，滤液仍为蓝色。则下列有关判断正确的是____________（填字母）。A滤渣中一定有银，没有铜和锌B滤渣中一定有银和锌，可能有铜C滤液中一定有硝酸锌、硝酸铜、硝酸银D滤液中一定有硝酸锌、硝酸铜，可能有硝酸银【答案】漏斗铁Fe+CuSO4=FeSO4+Cu稀硫酸Cu、FeD【分析】最终产物为Cu和FeSO4，因此第一步需将溶液中的Cu2+和Fe2+分离，故应加入过量的铁，将Cu2+转化为Cu，固体中含有置换出的Cu和过量的Fe，Fe可通过加入稀硫酸转化为FeSO4，与第一步的滤液混合。【详解】（1）过滤涉及到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒。（2）通过上述分析，X为铁，铁与CuSO4的产物为Cu和FeSO4，化学方程式Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。溶液Y为稀硫酸；固体A是含有Cu、Fe。（3）向AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入Zn，Zn会先与AgNO3反应，当AgNO3被反应完后，再与Cu(NO3)2反应。此实验中，滤液呈蓝色，说明溶液中一定有Cu(NO3)2，但不能确定AgNO3是否被反应完，溶液中一定有Zn(NO3)2。Zn会先置换出Ag，再置换出Cu，因此滤渣中一定有Ag，根据溶液中有Cu(NO3)2可知，Zn无剩余，Cu可能有。故选D。知识点五金属与酸反应的图像1．Zn、Mg、Fe与盐酸反应图像1．等质氢图思考与交流1、过量1、过量的Al、Fe与少量且等质量的稀盐酸反应，哪个金属率先反应完酸？Al。活泼性：Al>Fe，所以Al的先反应完2、产生的氢气由金属还是稀盐酸决定？反应完全后，氢气的质量相等吗？稀盐酸；相等。两种金属反应产生的氢气质量相同，此图反映了两种情况：（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，产生的氢气质量由金属的质量决定，产生氢气的质量相同。如18g铝和56g铁分别投入足量的稀硫酸中反应产生的氢气质量相同。2．等质等价金属图思考与交流1、计算均为1g的M1、计算均为1g的Mg、Zn、Fe与足量的稀盐酸反应，得到多少g的H2？并做个比较。Mg+2HCl=MgCl2+H2Zn+2HCl=ZnCl2+H2Fe+2HCl=FeCl2+H22426525621gxg1gxg1gxgx=2/24x=2/65x=2/562、思考金属的相对原子质量与m(H2)的关系？相对原子质量越小，产生氢气越多。3、尝试根据Mg、Zn、Fe的活泼性、产物H2的质量，绘制反应时间（t）—氢气质量（m(H2)）的图像。如等质量的镁、铁、锌与足量的酸反应生成的金属离子都为＋2价，产生氢气的速率和质量不同。此图反映出：（1）金属越活泼，曲线越陡，如Mg线比Zn线陡，Zn线比Fe线陡。（2）金属的相对原子质量越小，产生氢气越多，曲线的拐点越高，消耗的酸也越多。可简单概况为“越陡越活，越高越小”。练1等质量的M、N两种金属，分别与相同质量分数的足量稀盐酸反应(已知M、N在生成物中均为+2价)，生成氢气质量和反应时间的关系如图所示，下列叙述正确的是()A．M、N两种金属中较活泼的是NB．生成H2的质量M＜NC．相对原子质量较小的是MD．产生H2的速率N＞M【答案】C【解析】A、由图中信息可知，M与稀盐酸反应的速率快，说明M比N活泼，此选项错误；B、由图中信息可知，M与稀盐酸反应生成氢气的质量大，此选项错误；C、设M、N的质量都是z，相对原子质量分别为x、y，生成氢气的质量为m、n，，解得x＝，，解得y＝，因为m＞n，所以x＜y，即N的相对原子质量大于M的相对原子质量，此选项正确；D、由图中信息可知，M与稀盐酸反应生成氢气的速率快于N和稀盐酸反应生成氢气的速率，此选项错误。故选C。练2等质量的下列金属，分别与足量稀盐酸反应，生成氢气最多的是（）A．AgB．MgC．FeD．Zn【答案】B【解析】银不能与稀盐酸反应，不能生成氢气．Mg的相对原子质量为24，24g镁可反应生成2g氢气，即1g镁生成克氢气．铁的相对原子质量56，56g铁可反应生成2g氢气，即1g铁生成g氢气．Zn的相对原子质量为65，65g锌可反应生成2g氢气，即1g锌生成克氢气．所以镁放出的氢气最多．故选B．练3将质量相等的A、B、C三种金属，分别放入三份质量分数相同且足量的稀盐酸中，反应生成H2的质量与反应时间的关系如图所示，根据图中所提供的信息，得到的结论正确的是（）（已知：A、B、C在生成物中均为+2价）A．反应速率最大的是AB．放出H2的质量是A>B>CC．相对原子质量是A>B>CD．金属活动性顺序是A>B>C【答案】B【解析】根据化学反应图像可知，B与酸的化学反应速率最快，活动性最强，A次之，C的活动性最弱。由于A、B、C在生成物中均为+2价，它们与酸反应的质量比即为相对分子质量之比，相对原子质量越大，生成的氢气的质量越小，故相对原子质量是C>B>A。根据图像可知，放出H2的质量是A>B>C，B正确。故选B。练4在托盘天平两边各放一只烧杯并注入相同的足量稀盐酸，调节至平衡，然后向左、右两边烧杯中分别投入等质量的镁和铝，则天平指针的偏转情况是（）A．先偏向右，最后偏向左 B．先偏向右，最后平衡C．先偏向左，最后偏向右 D．先偏向左，最后平衡【答案】A【详解】解：镁、铝和稀盐酸反应的化学方程式及其反应物、生成物之间的质量关系为：，根据反应物和生成物的质量关系可知，等质量的镁和铝和足量稀盐酸反应时，铝和稀盐酸反应生成的氢气多，因此天平指针最后偏向左；因为镁比铝活泼，与稀盐酸反应时，镁和稀盐酸反应的速率比铝和稀盐酸反应的速率快，因此开始时镁和稀盐酸反应生成的氢气速率快，天平指针偏向右，因此向左、右两边烧杯中分别投入等质量的镁和铝，则天平指针的偏转情况是先偏向右，最后偏向左。故选A。课后作业课后作业1．现有甲、乙、丙三种金属，甲在常温下就能与氧气反应，乙、丙在常温下几乎不与氧气反应；如果将乙、丙分别放入硫酸铜溶液中，过一会儿，在丙的表面有红色固体析出，而乙表面没有变化，则甲、乙、丙三种金属的活动性由弱到强的顺序是（）A．甲乙丙 B．乙甲丙 C．乙丙甲 D．甲丙乙【答案】C【详解】有甲、乙、丙三种金属，甲在常温下就能与氧气反应，乙、丙在常温下几乎不与氧气反应，说明甲的活动性最强，乙、丙的活动性较弱，即金属活动性甲>乙、丙；把乙和丙分别放入硫酸铜溶液中，过一会儿，在丙的表面有红色固体析出，说明丙的金属活动性比铜强，即丙>铜；而乙表面没有变化，说明乙的金属活动性比铜弱，即铜>乙；则甲、乙、丙三种金属的活动性由强到弱的顺序是甲>丙>乙。因此由弱到强的顺序是：乙<丙<甲。故选C2．某溶液中有Cu(NO3)2和Fe(NO3)2，加入一定量的Zn粉末充分反应后过滤，在滤渣中滴加稀盐酸，有气泡产生。下列关于滤液的判断正确的是（）A．一定不会是无色 B．一定不会是蓝色C．一定不会是浅绿色 D．以上判断皆不正确【答案】B【解析】在金属活动性顺序中，Zn＞Fe＞H＞Cu，向溶液中有Cu（NO3）2和Fe（NO3）2，加入一定量的Zn粉，锌优先与Cu（NO3）2反应，再与Fe（NO3）2反应。在滤渣中滴加稀HCl，有气泡产生，说明了滤渣中有活动性大于氢的金属存在，一定有铁，可能有锌。A、当锌的量过量，能把铁全部置换出来时，溶液呈无色，错误；B、由于有活动性大于氢的金属存在，溶液中的铜全部被置换出来，所以溶液一定不会是蓝色，正确；C、当锌的量不足时，不能把铁全部置换出来，溶液可能呈浅绿色，错误；D、以上判读中B正确，D错误。故选B。3．（双选）为了验证铁、镁、铜的活动性顺序，最适宜的试剂组是（）A．镁、铁、氯化铜溶液B．铁、铜、硫酸镁溶液C．铜、硫酸镁溶液、氯化亚铁溶液D．铁、氯化镁溶液、硫酸铜溶液【答案】AD【详解】A、将活动性比铜强的铁放入氯化铜溶液，根据置换出的铜检验铁的活动性比铜强；然后将镁放入反应得到的氯化亚铁溶液中，通过置换出铁检验镁的活动性比铁强；试剂适宜；B、由于铁、铜均不能与硫酸镁溶液发生反应，使用该组试剂不能完成三种金属活动性的验证；试剂不适宜；C、铜既不能与硫酸镁溶液反应也不能与氯化亚铁溶液反应，使用该组试剂不能完成三种金属活动性的验证；试剂不适宜；D、铁能置换出硫酸铜中的铜而不能与氯化镁发生反应，可说明铁的活动性比铜强而比镁弱，使用该组试剂可验证三种金属活动性强弱；试剂适宜；故选：AD。4．将等质量的镁、铁、锌三种金属分別放入三份溶质质量分数相等的稀盐酸中．生成H2的质量与反应时间的关系如图所示．金属X是__（填化学式，下同），反应后可能已经反应完的金属是__，一定有剩余的金属是__．【答案】MgZn、FeMg【详解】解：Mg+2HCl=MgCl2+H2↑；Fe+2HCl=FeCl2+H2↑；Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑由化学方程式可知，24份质量的镁会生成2份质量的氢气，56份质量的铁会生成2份质量的氢气，65份质量的锌会生成2份质量的氢气，通过分析图象可知，镁的金属活动性最强，金属X是Mg，由质量关系可知，反应后可能已经反应完的金属是Zn、Fe，一定有剩余的金属是Mg。观察图像可知，三种金属反应的速率X>Y>Z，判断出三种金属的活动性顺序为X