第9讲金属的化学性质（二）

第9讲金属的化学性质（二）[知识目录]TOC\o"13"\h\z\u模块一：金属的活动性顺序 1模块二：金属与盐的反应 5【巩固训练】 9[知识掌握]模块一：金属的活动性顺序1.金属活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属活动性由强逐渐减弱(1)在金属活动性顺序里.金属的位置越靠前，它的活动性就越强；(2)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)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从它们的盐(必须可溶）溶液中置换出来；(4)K、Ca、Na三种金属先与水反应生成相应的碱和氢气。2.验证实验比较铁与铜、铜与银的化学活动性药品：铜丝、铁丝、FeSO4溶液、CuSO4溶液、AgNO3溶液(1)在盛有硫酸铜溶液的试管里浸入一段洁净的铁丝；铁丝表面有一层红色物质生成，方程式为：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；说明：铁比铜活泼；(2)在盛有硝酸银溶液的试管里浸入一段洁净的铜丝，过一会儿取出；浸入硝酸银溶液中的铜丝表面有一层银白色物质生成；方程式为：Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag；说明：铜比银活泼；实验结论：铁、铜、银的活动性大小的顺序为Fe>Cu>Ag。（2022秋•镇海区校级期中）将X、Y、Z三种金属，如果把X、Y和Z分别投入到稀盐酸中，只有Y溶解并产生气泡，X、Z不反应；如果把X和Z分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在X表面有银析出，而Z没有变化．则X、Y、Z的金属活动性顺序为（）A．Y＞X＞Z B．Z＞Y＞X C．X＞Y＞Z D．X＞Z＞Y【解答】解：活动性强的金属能把活动性弱的从它的盐溶液中置换出来，将X、Y、Z三种金属，如果把X、Y和Z分别投入到稀盐酸中，只有Y溶解并产生气泡，X、Z不反应；说明Y排在氢的前面，X、Z排在氢的后面；如果把X和Z分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在X表面有银析出，而Z没有变化；说明X的金属活动性比银强，Z的活动性比银弱；则X、Y、Z的金属活动性由强到弱的顺序是Y＞X＞Z。故选：A。（2022秋•诸暨市期中）将相同体积、相同溶质质量分数的稀盐酸，分别滴到等质量、颗粒大小相同的X、Y、Z三种较活泼金属中，生成H2的质量与反应时间的关系如图所示（三种金属在盐中化合价均相同）。下列说法中不正确的是（）A．三种金属的活动性顺序为Y＞X＞Z B．产生氢气的质量顺序为X＞Y＞Z C．消耗稀盐酸的质量顺序为Z＞Y＞X D．相对原子质量的顺序为Z＞Y＞X【解答】解：A、金属越活泼，反应时间越短，反应时间是Y最短，Z最长，说明三种金属的活动性顺序为Y＞X＞Z，该选项说法正确；B、产生氢气的质量顺序为X＞Y＞Z，该选项说法正确；C、氢气中的氢元素完全来自于稀盐酸，因此生成氢气越多，消耗稀盐酸就越多，消耗稀盐酸的质量顺序为Z＜Y＜X，该选项说法不正确；D、三种金属在盐中化合价均相同，相对原子质量越大，生成氢气质量越小，因此相对原子质量的顺序为Z＞Y＞X，该选项说法正确。故选：C。（2020秋•温州期中）某化学兴趣小组，为了探究Ag、Zn、Cu三种金属活动性顺序，设计了如图所示的4种实验方案，请你判断其中不能达到目的的是（）A． B． C． D．【解答】解：A、锌可以和硫酸铜反应，能够判断锌比铜活泼；银不能和硫酸铜反应，可以判断银不如铜活泼，故可以判断三种金属的活动性顺序，故A能达到目的；B、铜不能和硫酸锌反应，所以可以判断铜的活动性比锌弱；铜可以和硝酸银溶液反应，所以可以判断铜的活动性比银强；故B能达到目的；C、铜不能和盐酸反应，而锌可以和盐酸反应，所以可以判断锌的活动性比铜强；铜可以将硝酸银中的银置换出来，所以可以判断铜的活动性比银强，故C能达到目的；D、锌和铜都能和硝酸银反应，所以不能判断出锌和铜的活动性顺序，故D不能达到目的。故选：D。（2020秋•温州期中）为了获取“铁的金属活动性比铜强”的证据，可以采用（）A．比较铁的利用范围是否比铜广 B．观察铁是否能置换硫酸铜溶液中的铜 C．观察铁表面的锈迹是否比铜多 D．比较铁的相对原子质量是否比铜小【解答】解：A、金属的利用范围是否广，与地壳中的含量等元素有关，比较铁的利用范围是否比铜广，不能获得“铁的金属活动性比铜强”的结论，故选项错误。B、观察铁是否能置换硫酸铜溶液中的铜，根据两者能反应，可以得出“铁的金属活动性比铜强”的结论，故选项正确。C、观察铁表面的锈迹是否比铜多，不能获得“铁的金属活动性比铜强”的结论，因为活动性强的金属未必锈蚀就严重，如铝，故选项错误。D、金属活动性强弱与相对原子质量大小无关，比较铁的相对原子质量是否比铜小，不能获得“铁的金属活动性比铜强”的结论，故选项错误。故选：B。（2021秋•东阳市校级期中）某化学兴趣小组为探究铝、铜、银三种金属的活动性顺序，利用实验室中的相关药品设计了如下实验方案（实验用到的三种金属丝均已打磨干净）：①稀盐酸、铝、铜、银②硫酸铜溶液、铝、银③硫酸铝溶液、硝酸银溶液、铜④硫酸铝溶液、铜、银⑤硝酸银溶液、铝、铜其中能验证铝、铜、银金属活动性顺序的是（）A．②③⑤ B．①②③ C．③④⑤ D．①②④【解答】解：①稀盐酸不能和银、铜反应，不能比较银和铜的活泼性，不能用稀盐酸、银、铝、铜检验；②银不能和硫酸铜反应，说明银不如铜活泼，铝能和硫酸铜反应，说明铝比铜活泼，可以用硫酸铜溶液、铝、银检验；③铜能和硝酸银反应，说明铜比银活泼，不能和硫酸铝溶液反应，说明铝比铜活泼，可以用铜、硝酸银溶液、硫酸铝溶液验；④铜、银都不能和硫酸铝溶液反应，不能比较铜和银的活泼性，不能用硫酸铝溶液、铜、银检验。⑤先将铜丝插入硝酸银溶液中，铜能将银置换出来，说明了铜比银活泼；铜丝与硝酸银完全反应后得到了硝酸铜，再将铝丝插入硝酸铜溶液中，铝丝能将铜置换出来，说明了铝比铜活泼，能用硝酸银溶液、铝、铜检验。由以上分析可知，A符合题意。故选：A。模块二：金属与盐的反应1.湿法炼铜(1)原理：先用硫酸将铜矿中的铜转变成可溶性的硫酸铜，再将铁放入硫酸铜溶液中把铜置换出来，此过程中金属铁失去电子的能力比铜强，变成亚铁离子进入溶液，而铜离子得到电子变成了金属铜(2)方程式:CuO+H2SO4===CuSO4+H2O(复分解反应)CuSO4+Fe===Cu+H2O（置换反应）2.金属活动性的实验验证方法(1)三种金属活动性的实验设计验证Zn、Cu、Ag三种金属的活动性，方法1：取活动性居中的金属单质，如取Cu丝，而Cu两边的金属取其盐溶液，如ZnCl2溶液和AgNO3溶液，然后将Cu丝分别伸入两溶液中，通过是否有金属被置换出来而确定金属的活动性。即“中间的金属，两端的溶液”的方法。方法2：将金属活动性居中的金属的盐溶液，例如取CuSO4溶液，而Cu两边的金属取其单质，如Zn片和Ag片，然后分别将Zn片和Ag片放入CuSO4溶液中，根据是否有紫红色的铜被置换出来确定金属的活动性。即“中间的溶液，两端的金属”的方法。(2)比较四种金属活动性的实验设计如验证Mg、Zn、Cu、Ag的活动性。一般情况下四种金属可分成两类：一类氢前金属，一类氢后金属，所以通常先取四种金属的单质和盐酸或稀硫酸，然后分别将四种金属放于盐酸或稀硫酸中，根据是否有气泡产生，来确定Mg、Zn比Cu、Ag活泼，同时又可根据产生气泡速率的快慢来确定Mg比Zn活泼。氢后金属，可根据金属单质与金属的盐溶液的置换反应来确定Cu比Ag活泼(如将Cu丝放人AgNO3溶液中)。【拓展】根据金属与金属的盐溶液的反应判断滤液、滤渣的成分。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。铁与CuSO4、AgNO3溶液反应有先后顺序，如果铁足量，先将AgNO3完全置换后再置换CuSO4，那么溶液中只有FeSO4，如果铁的量不足，依据“先后原则”分别讨论滤液和滤渣的成分。（2021秋•秀洲区校级期中）某同学为了探究相关金属的化学性质，做了下列实验：（1）A试管中实验现象是锌片的表面有红色物质生成，溶液由蓝色逐渐变为无色。（2）只通过A和B实验尚不能证明铜、银两种金属的活动性强弱，需补充一个实验来证明，补充实验所用试剂合理的是B。A．Cu、Ag、稀盐酸B．Cu、AgNO3溶液（3）实验C中物质充分反应后，某同学对试管中固体的成分提出以下四种猜想：A．Zn、Cu、AgB．Zn、CuC．Cu、AgD．Ag这四种猜想中明显不合理的是B（填编号）。【解答】解：（1）A试管中锌与硝酸铜反应生成了硝酸锌和铜，所以实验现象是：锌片的表面有红色物质生成，溶液由蓝色逐渐变为无色。（2）A．Cu、Ag都不与稀盐酸反应，无法比较铜、银的活动性强弱，故A不符合题意；B．Cu能与AgNO3溶液反应，说明了铜的活动性大于银，故B符合题意。（3）A．当Zn过量时，固体中含有Zn、Cu、Ag，故A合理；B．由于银的活动性最弱，最先置换出来，固体中一定有银，故B不合理；C．当锌不足或恰好反应时，固体中含有Cu、Ag；故C合理；D．当锌不足，未将硝酸银完全反应，固体中只含有Ag，故D合理。故答案为：（1）锌片的表面有红色物质生成，溶液由蓝色逐渐变为无色；（2）B；（3）B。（2022秋•慈溪市校级期中）向AgNO3溶液中加入一定质量的铜镁混合粉末，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液。下列说法正确的是（）A．滤液中加入稀HCl，一定有沉淀产生 B．滤渣中加入稀HCl，一定没有气体产生 C．滤渣中一定没有Mg，但一定有Ag、Cu D．滤渣中一定有Ag，可能有Cu、Mg【解答】解：铜、镁的金属活动性比银强，且镁的金属活动性比铜强，向AgNO3溶液中加入一定质量的铜镁混合粉末，镁先与硝酸银反应生成硝酸镁和银，镁粉反应完，若含有硝酸银，铜才能与硝酸银溶液反应生成硝酸铜溶液和银。A、无法判断反应进行的程度，若硝酸银溶液可能是完全参加反应，滤液中加入稀HCl，没有沉淀产生，故选项说法错误。B、无法判断反应进行的程度，镁可能有剩余，滤渣中加入稀HCl，可能有气体产生，故选项说法错误。C、无法判断反应进行的程度，镁可能有剩余，滤渣中可能含有Mg，故选项说法错误。D、无法判断反应进行的程度，可能只发生了镁和硝酸银溶液的反应，且镁有剩余，滤渣中一定有Ag，可能有Cu、Mg，故选项说法正确。故选：D。（2022秋•慈溪市校级期中）向AgNO3溶液中加入一定质量的Fe和Zn的混合粉末，充分反应后过滤，得到滤渣和浅绿色溶液，下列相关判断正确的是（）A．向滤渣中加入稀盐酸，一定有气泡产生 B．向滤液中加入稀盐酸，一定有沉淀产生 C．滤渣中一定含有Ag D．滤液中一定含有Fe（NO3）2，一定不含AgNO3，可能含有Zn（NO3）2【解答】解：向AgNO3溶液中加入一定质量的Fe和Zn的混合粉末，硝酸银先和锌反应生成硝酸锌和银，后和铁反应生成硝酸亚铁和银，充分反应后过滤，得到滤渣和浅绿色溶液，说明锌完全反应，铁全部或部分反应。A、向滤渣中加入稀盐酸，不一定有气泡产生，例如滤渣中不含有铁时，不产生气泡，该选项不正确。B、向滤液中加入稀盐酸，不一定有沉淀产生，例如硝酸银完全反应时，不产生沉淀，该选项不正确。C、滤渣中一定含有反应生成的银，该选项正确。D、滤液中一定含有Fe（NO3）2、Zn（NO3）2，可能含AgNO3，例如硝酸银过量时，该选项不正确。故选：C。（2022秋•义乌市校级期中）A，B，C三种金属，根据下列反应式中的关系：A+B（NO3）2＝A（NO3）2+BC+B（NO3）2＝C（NO3）2+BA+H2SO4＝ASO4+H2↑④C+H2SO4→不反应试推断三种金属的活动性顺序为（）A．A＞B＞C B．A＞C＞B C．B＞C＞A D．C＞A＞B【解答】解：由于A可以把B从盐溶液中置换出来，说明A的金属活动性比B强，而C也可以把B从盐溶液中置换出来，说明C的金属活动性也比B强，A可以把氢置换出来，而C不行，说明在金属活动性表中，A在氢前而C在氢后。故选：B。（2022秋•余姚市校级期中）向AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中加入一定量锌粉，充分反应后过滤，得到滤渣和蓝色滤液。关于该滤渣和滤液说法正确的是（）A．向滤渣中加入稀盐酸，可能有气泡产生 B．滤液中一定有Cu（NO3）2和Zn（NO3）2 C．滤渣中一定有Ag，可能有Cu和Zn D．滤液中一定无AgNO3，可能有Zn（NO3）2【解答】解：A、锌的金属活动性比银、铜强，向AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中加入一定量锌粉，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，得到滤渣和蓝色滤液，说明滤液中含有硝酸铜，锌不可能有剩余，向滤渣中加入稀盐酸，不可能有气泡产生，故选项说法错误。B、滤液中含有硝酸铜，滤液中一定有Cu（NO3）2和Zn（NO3）2，故选项说法正确。C、滤液中含有硝酸铜，锌不可能有剩余，滤渣中一定有Ag，可能有Cu，不可能含有Zn，故选项说法错误。D、硝酸银可能有剩余，滤液中可能含有AgNO3，一定含有Zn（NO3）2，故选项说法错误。故选：B。【巩固训练】一．选择题（共9小题）1．（2022秋•德清县期末）用等质量的锌和铁，分别与足量的稀盐酸反应，能正确表示生成H2的质量（y轴）和反应时间（x轴）关系的图像是（）A． B． C． D．【解答】解：锌的活动性比铁强，分别与足量的稀盐酸反应，锌的反应速率快，至完全反应所需时间短；等质量的锌和铁分别与足量的稀盐酸反应，铁生成氢气的质量比锌多；观察选项，D符合变化过程。故选：D。2．（2022秋•海曙区期末）北仑港是宁波重要的贸易港口，来往船只络绎不绝。建造船的主要材料铁在海水中容易被锈蚀，因此通常在轮船的吃水线以下焊接比铁更活泼的金属块，用于保护铁质船壳。该金属块的材料可以是（）A．金 B．银 C．锌 D．铜【解答】解：通常在轮船的吃水线以下焊接比铁更活泼的金属块，用于保护铁质船壳，该金属块的材料的金属活动性比铁要强，锌的金属活动性比铁强，该金属块的材料可以是锌。金、银、铜的金属活动性比铁弱，不符合要求。故选：C。3．（2022秋•嵊州市期末）现有颗粒大小相同且等质量的A、B两种金属，A的相对原子质量小于B，将A和B分别放入质量相同、浓度相同的稀硫酸中，反应生成的硫酸盐中的A、B均为+2价，产生氢气的质量随反应时间变化曲线如图。下列说法正确的是（）A．反应后A、B一定都有剩余 B．B的金属活动性比A活泼 C．与A、B反应的硫酸质量不相等 D．反应生成ASO4的质量小于BSO4的质量【解答】解：A、反应后A、B不一定都有剩余，例如65份质量的铁、锌分别与含有98份质量的溶质硫酸完全反应后，生成氢气质量相等，都是2份，锌恰好完全反应，铁过量，该选项不正确。B、A的反应时间较短，说明A比B活泼，该选项不正确。C、生成氢气质量相等，说明反应的硫酸质量相等，该选项不正确。D、反应生成ASO4的质量小于BSO4的质量，是因为反应的硫酸质量相等，则反应生成的盐中硫酸根质量相等，A的相对原子质量小于B，该选项正确。故选：D。4．（2022秋•杭州期末）向一定量CuSO4溶液中加入过量铁粉，充分反应后过滤得到滤渣和滤液，下列判断正确的是（）A．得到的滤液呈蓝色 B．所得滤渣的质量比加入铁粉的大 C．向滤渣中滴加稀盐酸无气泡产生 D．滤液中一定有FeSO4，可能有CuSO4【解答】解：A、向一定量CuSO4溶液中加入过量铁粉，铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁溶液和铜，最终所得滤液为硫酸亚铁溶液，得到的滤液呈浅绿色，故选项说法错误。B、反应的化学方程式为Fe+CuSO4═FeSO4+Cu，每56份质量的铁可置换出64份质量的铜，所得滤渣的质量比加入铁粉的大，故选项说法正确。C、滤渣是铜和铁的混合物，向滤渣中滴加稀盐酸，铁能与稀盐酸反应生成氯化亚铁溶液和氢气，有气泡产生，故选项说法错误。D、铁是过量的，滤液中一定有FeSO4，不可能有CuSO4，故选项说法错误。故选：B。5．（2019秋•苍南县期末）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【解答】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。6．（2021秋•江北区期末）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需要空气和水 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【解答】解：A、a管中的铁钉与水和氧气同时接触，会锈蚀，该选项正确。B、a管中的铁钉与水和氧气同时接触，会锈蚀，过程中消耗氧气，导致气压减小，从而导致L端的液面高于R端，该选项不正确。C、a中浸泡在水中的铁钉不生锈，露出的生锈，证明需要空气，该选项正确。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（与水、氧气、二氧化碳同时接触），b中铜钉很难生锈（与水隔绝），该选项正确。故选：B。7．（2021秋•舟山期末）为了获取“铁的金属活动性比铜强”的证据，可以采用（）A．比较铁的利用范围是否比铜广 B．观察铁是否能置换硫酸铜溶液中的铜 C．观察铁表面的锈迹是否比铜多 D．比较铁的相对原子质量是否比铜小【解答】解：A、金属的利用范围是否广，与地壳中的含量等元素有关，比较铁的利用范围是否比铜广，不能获得“铁的金属活动性比铜强”的结论，故选项错误。B、观察铁是否能置换硫酸铜溶液中的铜，根据两者能反应，可以得出“铁的金属活动性比铜强”的结论，故选项正确。C、观察铁表面的锈迹是否比铜多，不能获得“铁的金属活动性比铜强”的结论，因为活动性强的金属未必锈蚀就严重，如铝，故选项错误。D、金属活动性强弱与相对原子质量大小无关，比较铁的相对原子质量是否比铜小，不能获得“铁的金属活动性比铜强”的结论，故选项错误。故选：B。8．（2022春•新昌县期末）纳米铁粉在空气中不易自燃，但稍加热即可剧烈燃烧（与普通铁在氧气中燃烧相似），如图是纳米铁粉在锥形瓶中燃烧的实验。下列说法正确的是（）A．纳米铁粉属于化合物 B．锥形瓶中放水可以吸收生成物 C．实验中可观察到气球先变大后变小 D．激光手电照射使纳米铁粉的着火点降低【解答】解：A、纳米铁粉是由一种元素组成的纯净物，属于单质，故选项说法错误。B、该反应放出大量的热，会使生成物熔化溅落下来，水可防止生成物溅落炸裂瓶底，故选项说法错误。C、纳米铁粉稍加热即可剧烈燃烧，用激光手电照射，纳米铁粉燃烧，放出