8.4实验活动4金属的物理性质和某些化学性质（考点解读）（原卷版）

实验活动4金属的物理性质和某些化学性质（考点解读）（原卷版）一、金属活动性的探究该探究是为了金属的活动性强弱而进行实验探究，它的理论根据是常见金属的活动性顺序及其应用，其具体内容如下：

1、常见金属的活动性顺序为钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅、氢、铜、汞、银、铂、金；

2、常见金属的活动性顺序的应用主要有三个：

（1）它表明了所列的金属的活动性强弱；在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，其活动性越强；

（2）它可以帮助判断金属能否与酸发生反应；在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢；

（3）它还可以帮助判断金属能否与金属的化合物（即盐）溶液发生反应；在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属置换出来。二、探究金属锈蚀的条件该探究是为了探究铁、铜等金属锈蚀的条件，而进行的实验探究。其中，铁生锈的条件是铁与氧气、水同时接触；铜生锈的条件是铜与氧气、水和二氧化碳同时接触。三、碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验是初中化学中三个非常重要的典型实验，它们的具体实验情况如下：

1、化学反应方程式分别是C+2CuO2Cu+CO2↑、CO+CuO≜Cu+CO2和H2+CuO≜Cu+H2O；

2、实验装置如图所示：

3、操作及注意事项分别是：（1）碳还原氧化铜时，要把刚烘干的碳粉和氧化铜粉末要均匀混合后，平铺在试管底部，试管口略向下倾斜（防止有水倒流到试管底部，使其炸裂），在酒精灯的灯焰上最好加一个网罩（以使火焰集中并提高温度，或者使用酒精喷灯来加热）；实验结束时，要先撤出导气管，再移走并熄灭酒精灯，待试管冷却后再把试管内的粉末倒在纸上（防止石灰水倒吸到试管里，炸裂试管；也为了使粉末冷却，防止还原出来的铜再次被氧化）；（2）一氧化碳还原氧化铜时，反应前，先通一段时间一氧化碳，然后再加热（目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止一氧化碳与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸）；反应后，先撤走并熄灭酒精灯，等固体冷却后再停止通一氧化碳（目的是防止石灰水倒吸到玻璃管内，使其炸裂；也为了使固体冷却，防止刚还原出来的铜再次被氧化）；并且，由于一氧化碳有毒，如果直接排放到空气中，会造成污染，所以还要用点燃或收集的方法等来处理尾气；（3）氢气还原氧化铜时，反应前，试管口略向下倾斜（防止有水倒流到试管底部，使其炸裂；同时，也有利于氢气在试管底部聚集参与反应），将氢气验纯后先通一段时间氢气，然后再加热（目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止氢气与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸）；反应后，继续通入氢气，直到试管及其中的固体冷却后，再停止通氢气（目的是为了使固体冷却，防止刚还原出来的铜再次被氧化）。

4、实验现象分别是：（1）碳还原氧化铜时，试管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，澄清的石灰水变浑浊；（2）一氧化碳还原氧化铜时，玻璃管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，澄清的石灰水变浑浊，并且有气泡从中不断地溢出；（3）氢气还原氧化铜时，试管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，同时管口有水滴生成。【考点1金属活动性的探究】【典例11】为验证镁、铁、铜三种金属的活动性顺序，可选用的一组物质是（）A．铜、氯化亚铁溶液、氯化镁溶液 B．铁、铜、氯化镁溶液 C．镁、氯化铜溶液、硫酸亚铁溶液 D．铁、硫酸铜溶液、氯化镁溶液【典例12】（2022秋•迎江区校级期末）某化学实验小组为探究铁、铜、锰（Mn）的金属活动性顺序，进行了如下探究活动。【作出猜想】对Mn的金属活动性提出了三种猜想：猜想①Fe＞Mn＞Cu。猜想②Mn＞Fe＞Cu。猜想③。【实验验证】把用砂纸打磨过的锰片浸入FeCl2溶液中，过一会儿取出，发现金属锰表面有黑色固体析出，则猜想正确。写出锰与稀盐酸反应的化学方程式（锰在化合物中显+2价）：。【拓展延伸】用锰片、FeCl2溶液和，通过实验探究能够判断Fe、Cu、Mn三种金属活动性顺序。【典例13】（2023•高要区一模）某学习小组的同学想为铬（Cr）和锰（Mn）在金属活动性顺序表中找个“家”。已知两种金属可能排在下列①～④的位置中。请设计实验确定它们的位置。KCaNaMg①Al②Zn③FeSnPb（H）Cu④HgAgPtAu（1）（查阅资料）a.铬是银白色金属，常温下在空气中表面能形成致密的氧化膜。b.锰是灰白色的金属。4溶液呈绿色，MnSO4溶液呈淡粉红色。d.Cr和Mn在下列反应形成的化合物中都显+2价。通过阅读分析资料，我们知道铬的位置肯定不在。（填“①”“②”“③”“④”）（2）（设计实验）操作现象分析及结论在锰片中滴加适量的稀硫酸锰是氢（H）前的金属，反应的化学方程式是在铬片和锰片中分别滴加硫酸铝溶液铬片表面有固体析出，溶液变绿色，锰片表面没有明显变化反应的化学方程式是。铬、锰、铝的金属活动性由强到弱的顺序是。在锰片中滴加ZnSO4溶液锰片表面没有明显变化锰的位置在（填“①”“②”“③”“④”）通过以上探究，同学们成功确定铬和锰在金属活动性顺序表中的位置。（3）（拓展讨论）在锰片中滴加硝酸银和硝酸镁的混合溶液，充分反应后过滤，滤渣中一定有，滤液中一定含有的金属阳离子是。【变式11】（2021•绵阳模拟）为探究锌、铜、铁三种金属的活动性顺序，某学习小组做了如甲图所示实验。实验结束后将试管①、试管②内的物质全部倒入同一烧杯中，充分反应后发现烧杯中的红色固体物质明显增多（如乙图所示）。下列说法不正确的是（）A．甲图所示试管②中反应后固体一定不含铁 B．乙图所示反应后烧杯中的固体一定含有铁 C．乙图所示反应后烧杯中的溶液一定含有氯化锌和氯化亚铁，可能含有氯化铜 D．乙图所示反应后烧杯中最后所得固体的质量一定大于2ag【变式12】实验室中用如图实验来探究铁、铝、铜三种金属活动性顺序及在活动性顺序表中相对氢的位置。（1）乙实验的现象为。（2）丙实验中发生反应的化学方程式为，该反应属于（填化学基本反应类型）。（3）若将上述实验之一替换为另一种药品，即可达成实验目的。说明具体的改进方法。（4）按如图实验结束后，将乙、丙实验后的剩余物倾倒至一个烧杯中，充分反应。然后将甲实验的剩余物倒入此烧杯，无气泡产生，最后烧杯中的溶液（填“可能”或“不可能”）是无色的，乙实验中，反应物为过量的是。【变式13】（2022秋•郴州期末）（1）某研究性学习小组为验证铜、铁、锌三种金属的活动性，进行了如图1所示实验：研究性学习小组根据气球膨胀的快慢得出的结论是：铁＞锌＞铜，结论与我们学习的知识不符，你认为要使实验成功，除了用砂纸打磨外还应该怎样改正：，改正后的实验中气球膨胀最快的是。（选填“A、B或C”）（2）用如图2所示的装置进行实验，验证可燃物燃烧的条件并测定空气中氧气含量（已知白磷的着火点为40℃，红磷的着火点为240℃）。①验证可燃物燃烧的条件：向Y型管中放入足量红磷和白磷，塞好橡胶塞，关闭弹簧夹。然后将Y型管放入80℃的热水中，观察到红磷不燃烧，白磷燃烧，说明可燃物燃烧的条件之一是，写出该反应的化学方程式。②测定空气中氧气含量：已知Y型管的容积是60mL，待白磷熄灭，装置冷却至室温后，打开弹簧夹，会观察到量筒中的水约减少了mL。【考点2探究金属锈蚀的条件】【典例21】（2020•沈河区二模）小红用三根相同的铁钉进行铁制品锈蚀条件的探究（如图），一周后观察现象。下列说法错误的是（）A．该实验说明铁生锈需要与氧气和水同时接触 B．对比甲和丙中出现的现象，可说明铁生锈需要氧气 C．乙中的蒸馏水要事先煮沸，目的是除去水中溶解的氧气 D．若把甲中蒸馏水换成食盐水，则铁钉更容易生锈【典例22】（2022春•泰山区校级期末）小林同学发现铜制眼睛框表面出现了绿色物质，通过化学学习知道该物质为铜锈，俗称铜绿，主要成分是Cu2（OH）2CO3．[提出问题]铜在什么条件下锈蚀的？[猜想]根据铜锈的化学式，猜想铜生锈可能是铜和水、、共同作用的结果．[设计与实验]借鉴“铁钉锈蚀条件的探究”实验，小林设计了“铜片锈蚀条件的探究”实验如图所示．（1）实验较长时间后，发现试管中的光亮铜片最先生锈（填字母编号）．（2）从优化实验的角度考虑，A实验是多余的，它只考虑了水这个单一条件．C试管中除光亮铜片、蒸馏水外，还有的另外一种物质为．（3）D试管中除光亮的铜片外，还有的另外两种物质为、；从D试管的实验中，获得的结论是．[评价与改进]我认为小林设计的“铜片锈蚀条件的探究”实验不够完善，要得出正确结论，还要补充的一个实验是（可图示）．【典例23】（2022秋•鹤壁期末）某化学小组对钢铁制品锈蚀的条件进行了探究，设计了如图所示的实验，据此回答下列有关问题：（1）三天后，观察到序号为的试管中的铁钉明显生锈。（2）②中植物油的作用是什么？（3）对照实验①和③，可知铁锈蚀的条件是什么？【变式21】（2023•温江区校级模拟）兴趣小组的同学设计了如下实验定量探究铁锈蚀。【实验一】先检查气密性，将5g铁粉和2g炭粉加入三颈烧瓶，t1时刻加入2mL饱和NaCl溶液后，再将一只装有5mL稀盐酸的注射器插到三颈烧瓶上，采集数据如图1所示。【实验二】反应结束后，打开弹簧夹，测得常温常压图1右侧针筒最后读数为VmL。①对比图3中AB段和BC段说明氯化钠溶液是铁锈蚀的催化剂②t1～t3时刻装置内温度升高是因为铁锈蚀放热，压强变小是因为铁锈蚀消耗了氧气③t3时刻压强突然变大的原因是注射器内盐酸吸入烧瓶，铁与盐酸反应放出氢气并放出热④试剂a为蒸馏水，目的是为了吸收稀盐酸挥发出的HCl气体⑤若t3时三颈烧瓶中剩余物质过滤、洗涤、干燥后得到mg固体，常温常压时氢气密度是dg/mL，则mg固体中铁锈的质量分数为×100%，上述说法中不正确的个数有（）A．1个 B．2个 C．3个 D．4个【变式22】（2021•河北模拟）利用如图所示方案进行“探究铁生锈的条件“的实验。实验中观察到甲中铁丝不生锈，乙中铁丝生锈且导管内液面升高。（1）乙装置中导管内液面升高的原因是。（2）利用该方案可得出的结论是：铁生锈需要。（3）工业上常用稀盐酸除去铁锈，反应的化学方程式为。【变式23】（2023•揭西县模拟）每年因铁的生锈而造成金属资源的巨大浪费。以下是某化学兴趣小组探究铁锈蚀的条件。（1）生活中我们经常看到户外铁制栏杆生锈，推测铁的锈蚀与、有关。（2）兴趣小组根据推测设计如图所示的实验方案（A～F）。①实验中使用的水要加热至沸腾，而后迅速冷却，目的是。②上图试管（填序号）最符合生活中铁制品所处环境，干燥剂的成分是生石灰，生石灰发生反应的化学方程式为。③探究铁锈蚀条件最优方案组合是（填序号）。（3）兴趣小组讨论后用如图（a装置中铁粉足量）探究空气中某成分的体积含量，食盐的作用是。【考点3碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验】【典例31】（2022秋•丰南区校级期末）木炭还原氧化铜和一氧化碳还原氧化铜的实验装置如图所示，下列说法正确的是（）A．两个实验的反应都属于置换反应 B．两个实验的反应中仅碳元素的化合价发生改变 C．两个实验中都可观察到红色固体变黑 D．两个实验的操作中都要防止液体倒吸【典例32】（2022秋•安定区校级期末）（1）图中A、B两处的实验现象是：A处，B处．（2）一氧化碳还原氧化铜的化学方程式是，该反应说明一氧化碳具有性．在B处反应的方程式．（3）该装置中存在的主要问题是，改进的具体方法．【典例33】（2022秋•静安区期末）如图是初中化学中两个重要实验，请根据所学知识作答。①图1实验：加热前的是操作是，目的是，该装置设计的不足之处是。②图2实验：实验过程中观察到的现象是，发生反应的化学方程是。③对图1、2实验的分析正确的是（填编号）。a．碳和一氧化碳都具有还原性b．图2C中试管口略向下倾斜是因为反应中有水生成c．防止液体倒流，都要先将导管移出石灰水，再熄灭酒精灯或喷灯d.相同质量的氧化铜完全反应后，生成相同质量的二氧化碳【变式31】（2021秋•新邵县期末）木炭、一氧化碳在一定条件下都能与CuO发生反应，下列叙述正确的是（）A．反应都必须在高温的条件下才能进行 B．反应前后C、Cu、O三种元素的化合价都发生了变化 C．反应中固体减少的质量一定等于生成CO2的质量 D．反应中C、CO都得到氧，发生氧化反应【变式32】（2021秋•围场县月考）如图中的甲、乙分别是木炭与一氧化碳还原氧化铜的实验装置图，请回答下列问题：（1）甲、乙中观察到的共同的实验现象是①；②。（2）实验说明木炭与一氧化碳都具有性；与一氧化碳不同，木炭还原氧化铜需要能产生更高温度的酒精喷灯，这说明木炭与一氧化碳相比较，的这一性质较强。（3）乙中的尾气不能直接排放到空气中，需要处理。你认为比较好的处理方法为：。【变式34】（2022秋•明山区校级月考）如图是还原氧化铜的两个实验装置图。（1）实验A结束后，如果先熄灭酒精灯，可能会造成的后果。（2）实验B反应中玻璃管内可以看到的现象是。（3）实验装置B的一个明显的缺陷是。（4）两个实验结束后，固体减少的质量为生成的二氧化碳气体质量的是（填字母序号）。1．如图所示，在盛水的试管中放一根洁净的铁钉，用带U型管的胶塞塞紧，U型管内液面处于同一高度，数天后观察U型管内的水面（）A．a比b高 B．b比a高 C．一样高 D．U型管中的水从b管中全部溢出2．（2023•砀山县二模）兴趣小组同学用如图所示的“W”形玻璃管进行微型实验。下列说法正确的是（）A．a处红色粉末变黑 B．a处的反应属于置换反应 C．b处的现象为紫色石蕊溶液变红 D．该实验体现了CO的可燃性3．（2022秋•江北区校级期末）六单元学习后，小桓同学发现CO、C都能与CuO发生反应，并做了如下总结，其中正确的是（）A．反应条件相同 B．反应中都有黑色固体生成 C．反应类型都为置换反应 D．反应中CO和C都作还原剂43、将该金属投入稀盐酸中，可产生大量的无色气体。根据上述信息回答以下问题：请自选试剂，设计实验探究该金属与铁的活动性强弱，并完成下表：你的一种猜想验证方法现象结论5．（2020秋•雨花区期末）某化学兴趣小组进行铁生锈的实验探究活动。（1）该兴趣小组将洁净无锈的铁钉分别置于如图所示装置中，经过一段时间观察，（填装置序号）装置中出现了明显的锈迹。他们的结论是：铁生锈的过程，实际上是铁与空气中的发生反应的过程。（2）根据铁生锈的条件，要防止铁制品生锈可采取的方法有（写一种）。6．（2021秋•金华期中）在自然界里大多数金属是以化合物的形式存在的．常用的金属冶炼是通过氢气、一氧化碳、碳粉与金属氧化物在高温下反应来实现的．小明在实验室里做氢气还原氧化铜的实验，请回答以下有关问题：（1）下面是该实验的四个步骤，正确的操作顺序是．A．加热B．通入氢气C．停止通入氢气D．停止加热（2）如图是实验室用氢气还原氧化铜实验的示意图．试管口向下倾斜是为了．（3）实验结束后，小明在用水清洗试管时发现试管底部附着的一层红色物质很难洗掉，请你帮他解决这个问题．7．（2023•沂源县一模）学习合金知识后，知道了不锈钢中含有金属铬。某同学想：铬与常见铁、铜相比，其金属活动性强弱如何呢？于是，和同学们一起进行了以下探究。【查阅资料】①铬是银白色有光泽的金属，在空气中，像铝一样，其表面能产生致密的氧化膜；②能与稀硫酸反应，生成硫酸亚铬（CrSO4）。【作出猜想】猜想①Cr＞Fe＞Cu；猜想②Fe＞Cu＞Cr；猜想③。【设计与实验】①张明同学取大小相等的铁、铜、铬三种金属片，未经打磨就分别放入等量等浓度的稀硫酸中，记录如表：实验操作铁片放在稀硫酸中铜片放在稀硫酸中铬片放在稀硫酸中开始的现象有少量气泡产生无气泡无气泡结论金属活动性强弱：Fe＞Cu、Fe＞Cr②李红同学也取大小相等的铁、铜、铬三种金属片，先用砂纸打磨后再分别放入等质量等浓度的稀硫酸中，记录如表：实验操作铁片放在稀硫酸中呈黄色铜片放在稀硫酸中铬片放在稀硫酸中开始的现象产生少量气泡无气泡产生大量气泡结论金属活动性强弱：＞＞（填元素符号）【讨论交流】为什么张明和李红两个同学记录的铬与稀硫酸反应开始的现象截然不同？原因是。【实验验证】为了进一步确认铁、铜、铬三种金属的活动性强弱，刘斌同学将打磨过的两块铁片分别放入硫酸亚铬（CrSO4）溶液和硫酸铜溶液中，观察到在硫酸亚铬溶液中无明显现象，而在硫酸铜溶液中有明显的现象是，其反应的化学方程式是。【拓展迁移】写出铬与稀硫酸反应，生成CrSO4的化学反应方程式。【拓展应用】向硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中加入一定量的铬，反应停止后过滤，得到滤渣和滤液。向滤渣中滴加稀盐酸，无气泡产生，则滤液中一定含有。8．（2023•白云区二模）学习小组对蒸汽眼罩（结构成分为铁粉、活性炭、吸水树脂、食用盐水、无纺布、蛭石等）展开项目化学习，设计了以下项目任务：【任务一】：证明蒸汽眼罩的粉末中含有铁粉（1）小组同学将某品牌“蒸汽眼罩”内的粉末处理后，得到黑色粉末。用（填仪器名称）取少量黑色粉末置于试管中，加入稀盐酸，观察到有气泡产生，静置较长时间后溶液为浅绿色。该反应的化学方程式为。【任务二】：研究蒸汽眼罩打开后能迅速升温的原因（2）小组同学查阅资料发现，蒸汽眼罩的热量来源于铁粉生锈，铁生锈是缓慢氧化，蒸汽眼罩内的粉末在使用后变为红棕色，其主要成分是（填化学式）。（3）为研究铁粉生锈快慢的影响因素，小组同学设计了如下表所示的3组实验进行比对，请完善表格中的实验内容。实验药品实验14g铁粉、2mL水、2g氯化钠实验2g铁粉、2mL水、2g活性炭实验34g铁粉、2mL水、g活性炭、2g氯化钠实验中，温度随时间变化的图像如图所示，从图像可以看出：（填名称）和（填名称）共同作用加快了铁生锈，短时间内迅速升温，使吸水树脂中的水分蒸发为水蒸气。【任务三】：比较自制、市售蒸汽眼罩的发热差异（4）取7g铁粉和2.5g活性炭于无纺布袋中，滴加15滴蒸馏水和10滴溶质质量分数为20%的浓盐水，混合均匀制得自制蒸汽眼罩，测得自制及市售蒸汽眼罩发热情况如图所示。市售蒸汽眼罩能持续放热并保温的原因是和。9．（2022•湘潭县校级模拟）小聪同学家新换了水龙头，从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬。好奇的小聪想探究铬（Cr）与常见金属铁、铜的活动性强弱，邀请你一同参加。【作出猜想】猜想1．Cr＞Fe＞Cu；猜想2．Fe＞Cu＞Cr；猜想3．你的猜想是。【查阅资料】（1）铬是银白色有光泽的金属，在空气中其表面能生成抗腐蚀的致密的氧化膜。（2）铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO4）溶液。【设计与实验】小聪同学取大小相等的三种金属片，用砂纸打磨光亮；再取三支试管，分别放入等量的同种稀硫酸。实验试管1试管2试管3实验操作实验现象铁片表面产生气泡较慢，溶液变为浅绿色铬片表面产生气泡较快，溶液变成为蓝色【结论与解释】（1）小聪得到的结论是猜想正确。（2）实验前用砂纸打磨金属片的目的是。【知识运用】将铬片投入FeSO4溶液中，反应（填“能”或“不能”）进行。若能进行，请你写出反应的化学方程式。10．（2022春•襄都区校级月考）某化学兴趣小组对金属的性质做了如下探究，请你填写空格：（1）