专题8 金属与酸、金属化合物间置换反应的重点分析（解析版）

第2章物质转化与材料利用

专题8金属与酸、金属化合物间置换反应的重点分析

类型一置换反应..............................................................................................................................................3

类型二不同金属与酸反应产生氢气质量的比较..........................................................................................5

类型三分析金属样品的组成(极值法)...........................................................................................................6

类型四判断天平平衡问题..............................................................................................................................7

类型五金属与酸反应的图像题......................................................................................................................8

类型六分析金属与金属化合物溶液反应后生成物的成分........................................................................11

类型七对金属与酸、金属与金属化合物溶液反应的综合训练................................................................12

类型八金属腐蚀的条件及防锈措施............................................................................................................14

类型九探究金属锈蚀的条件(对比实验法).................................................................................................15

【方法归纳】

1．置换反应：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做置换反应。

2．置换反应的类型(1)用金属单质置换出非金属单质，如：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑；

(2)用金属单质置换出金属单质，如：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu；

△高温

(3)用非金属单质置换出金属单质，如：H＋CuO=====Cu＋HO，C＋2CuO=====2Cu＋CO↑；

222

(4)用非金属单质置换出非金属单质，如：Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2。

3.金属与盐的反应在溶液中进行时，盐必须是可溶的。如因为AgCl难溶于水，Cu就不能与AgCl发生

置换反应。

K、Ca、Na的金属活动性太强，它们与盐溶液的反应比较复杂，一般不能置换出其他金属，如将金属钠

放入硫酸铜溶液中，发生反应：2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,2NaOH+CuSO4===Na2SO4+Cu(OH)2↓

铁从盐溶液中置换不活泼金属时，生成的是亚铁盐，铁的化合价为+2价。

4.金属混合物(合金)与足量酸反应，已知生成氢气的质量，求金属组成，有两种方法：①可将金属混

合物(合金)看做纯金属，求出全属混合物(合金)的平均相对原子质量，再进行判断，该方法要注意金属元

素的化合价；②可将金属混合物看做纯金属，计算生成相同的氢气需要各种金属的质量，再进行判断。

5.金属与酸反应的图像分析

活泼金属与稀硫酸(或盐酸)反应有多个变量：金属与稀H2SO4(或盐酸)反应的速率、金属的质量、产生

氢气的质量等，将这些变量放在曲线中考査，曲线的斜率表示反应速率，曲线长短表示金属的量，曲线的

高低表示氢气的质量。可作如下分析：

根据金属活动性顺序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。如相同质量的镁、

锌、铁三种金属与等量同浓度的稀H2SO4反应产生氯气的速率是Mg>Zn>Fe。

(1)等质氢图

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两种金属反应产生的氢气质量相同，如图反映两种情况：

①稀H2SO4(或盐酸)不足，金属过量，产生的氢气质量由稀H2SO4(或盐酸)的质量决定。

②稀H2SO4(或盐酸)足量，投放的两种金属与稀H2SO4(或盐酸)反应产生氢气的质量恰好完全相同，如

6.5g锌和5.6g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、锌与足量的稀H2SO4(或盐酸)反应生成的金属离子都是+2价，产生氢气的速率和

质量不同。如图反映出：

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金属的相对原子质量越小，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、锌与稀H2SO4(或盐酸)反应生成金属离子的化合价分别为+3、+2、+2，如图反映出等质不等价

金属与稀H2SO4(或酸)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。

6.关于天平问题

7.实验探究：铁生锈条件的探究

实验装置：

实验要点：如图所示试管B中的水必须是经煮沸迅速冷却的蒸馏水，目的是除去水中溶解的氧气，且

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要在试管口塞紧橡胶塞；试管C中应放入干燥剂，吸收空气中的水蒸气。

实验现象：一周后，A中铁钉生锈，在水面附近处锈蚀最严重，B、C试管中的铁钉没有生锈。

实验分析：A试管中的铁钉同时跟氧气和水接触而生锈；B试管中的铁钉只与水接触不生锈；C试管中

的铁钉只与干燥的空气接触不生锈。

实验结论：铁与水、氧气接触发生化学反应而生锈。

实验拓展：铁若遇酸、食盐溶液等会使其锈蚀速率加快。根据金属锈蚀的条件，采取了涂油漆、抹油、

保持金属制品干燥等一系列措施以防止金属生锈。

【常考题型】

类型一置换反应

1.下列关于置换反应的说法中正确的是(C)

A.置换反应一定是在溶液中进行的

B.有单质和化合物生成的反应一定是置换反应

C.置换反应发生时一定有元素化合价发生改变

D.反应物为单质和化合物的反应一定是置换反应

【解析】金属与酸、金属与金属的化合物发生置换反应时，在溶液中进行，但氢气、木炭与金属氧化

物发生置换反应时不在溶液中进行，故A不正确；置换反应一定生成单质和化合物，但有单质和化合物生

成的反应不一定是置换反应，如一氧化碳与氧化铜的反应，故B不正确；由于单质中元素的化合价为零，

而化合物中各元素化合价不为零，所以置换反应中一定有元素化合价发生改变；CO2与C反应生成CO，它

们之间发生的反应不属于置换反应，故D不正确。

2．下列属于置换反应的是(A)

△△

A．H＋CuO=====Cu＋HOB．2KMnO=====KMnO＋MnO＋O↑

2242422

点燃

C．HCl＋NaOH===NaCl＋HOD．2Mg＋O=====2MgO

22

【解析】置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，据此进行分

析判断．

3.下列化合物不能由金属与相应稀酸直接反应生成的是(C)

A.AlCl3B.ZnCl2C.FeCl3D.MgSO4

【解析】本题采用筛选法解答。AlCl3可以由金属铝直接与稀盐酸反应制得；ZnCl2可以由金属锌与稀

盐酸反应制得；MgSO4可以由金属镁直接与稀硫酸反应制得；FeCl3不能由铁直接与稀盐酸反应制得，因为

铁与稀盐酸反应生成FeCl2而不是FeCl3。

4.除去下列物质中的少量杂质，所用的方法正确的是(C)

选项物质杂质试剂或方法

AFeSO4溶液CuSO4加入过量的锌粉，过滤

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B铁粉镁粉加入足量稀盐酸，过滤

CZnSO4FeSO4加入过量的锌粉，过滤

D铜粉炭粉在空气中灼烧

【解析】除杂时注意不能引入新杂质，不能改变原来需要的物质。A中加入Zn粉，Zn与FeSO4、CuSO4

都能发生反应，不可取；B中Fe、Mg都能与稀盐酸反应，不正确；C中Zn与FeSO4反应生成Fe和

ZnSO4，过滤即可得到ZnSO4溶液，正确；在空气中加热铜粉和炭粉的混合物，可将炭粉转化为气体除去，

而铜与氧气反应最终生成氧化铜，不正确。

5．已知单质与化合物发生如下反应：

(1)若乙的溶液为浅绿色，Y是红色固体，则甲与X反应的化学方程式为_____________________

_________________________________________________；

(2)若常温下乙是气体，Y是红色固体，则甲与X反应的化学方程式为_______________________

_________________________________________________；

(3)若Y是气体，写出一个符合甲与X反应的化学方程式_______________________________________

_________________________________。

【答案】(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu

高温

(2)C＋2CuO=====2Cu＋CO↑

2

(3)Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑(符合条件均可)

【解析】首先根据给定的转化关系和限制条件，我们可以看出：化合物（甲）+单质（X）→化合物（乙）

+单质（Y），是置换反应．在这个前提下我们就可以紧扣题目的具体要求来进行分析．在解答过程中要注意

题目给定的特殊的限制条件，如浅绿色溶液（含亚铁）、红色单质固体（铜）等的隐含信息的提炼．

（1）若乙的溶液是浅绿色，Y是红色固体．根据题干，浅绿色应该是亚铁的溶液，可以是硫酸亚铁、

硝酸亚铁、氯化亚铁等，红色固体只能是铜．

（2）在常温下若乙是气体．注意一点：乙现在是化合物，若忽略这一点，那么就可能会写成金属置换

氢气的反应．在置换反应中得到的化合物为气体时，就只有碳还原金属氧化物．Y是红色固体，只能是

铜．

（3）铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和气体氢气，符合要求，因此化合物甲可能是盐酸（或稀硫酸）。

6．已知置换反应A＋B===C＋D能够发生。

(1)若D为氢气，B为稀硫酸，则A的选择应满足的条件是______________________________，写出一

个符合条件的化学方程式________________________；

(2)若A、D为金属单质，写出一个符合条件的化学方程式___________________；

(3)若D为铜，则化合物B可能为________(填化学式)，写出符合条件的化学方程式____________

________________________________________________。

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【答案】(1)在金属活动性顺序中A位于氢前；Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑

(2)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu

△高温

(3)CuO(或CuSO)；H＋CuO=====Cu＋HO或C＋2CuO=====2Cu＋CO↑(或Fe＋CuSO===FeSO

422244

＋Cu)

【解析】（1）若D为H2，B为稀硫酸，则该反应是金属与酸反应，则金属一定在氢前，且不能是钾、

钙和钠；所以金属可以是Mg、Al、Zn、Fe等，符合该条件的化学方程式可以是Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；

（2）如果D为Cu,则反应物可以是金属与铜盐溶液的反应（也可以是氢气还原氧化铜、碳还原氧化铜

等只要合理即可），且金属单质的活动性比铜的活动性要强，故化学方程式Fe+CuSO4=Cu+FeSO4；

Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4符合条件（合理即可）。

(3)答案合理均可。

类型二不同金属与酸反应产生氢气质量的比较

1.将某稀硫酸分成两等份，分别向其中加入锌粉或铁粉，反应结束后剩余的铁比剩余的锌多，产生氢气

的质量分别为ag和bg，则a和b的关系是(B)

A．a＜bB．a＝bC．a＞bD．无法判断

【解析】根据题意可判断稀硫酸完全反应，生成氢气的质量取决于硫酸的质量，反应消耗硫酸的质量

相等，故产生的氢气质量相等。故选B。

2．某同学将镁和金属X的混合物共2.4g加入足量的稀硫酸，充分反应后得到0.22gH2，则金属X可

能是(A)

A．AlB．ZnC．FeD．Cu

【解析】本题采用极值法解答。假设2.4g金属为纯净的镁，与足量的稀硫酸反应能生成0.2g氢气，

而镁与金属X的混合物2.4g与足量的稀硫酸反应，产生氢气的质量为0.22g，比0.2g多，说明等质量的

金属X与稀硫酸反应产生氢气的质量比镁多，符合条件的只有铝。

3．相同质量的镁、铝、锌分别与相同质量20%的盐酸充分反应，产生氢气质量(直接用各金属表示)大

小关系有以下几种猜测：①Mg＞Al＞Zn；②Al＞Mg＞Zn；③Al＝Mg＝Zn；④Al＝Mg＞Zn；⑤Al＝Zn＞Mg；

⑥Al＞Mg＝Zn。其中合理的个数为(C)

A．5个B．4个C．3个D．2个

【解析】Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑

24732

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑

18732

Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑

65732

假设HCl质量均为73g

①当金属质量≤18g时，金属全部反应，产生H2质量：Al＞Mg＞Zn；

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②当金属质量≥65g时，酸全部反应，产生的氢气质量相等；

③当24g≤金属质量＜65g时，产生的氢气质量：Al＝Mg＞Zn；

④当18g＜金属质量＜24g时，产生的氢气质量Al＞Mg＞Zn。

4．用Mg、Al、Zn、Fe四种金属分别与稀硫酸反应，若要得到等质量的氢气，消耗这四种金属的质量

由多到少的顺序为____________________。如果用等质量的上述四种金属分别与足量的稀硫酸反应，完全

反应后，产生氢气的质量由多到少的顺序为____________________。如果将足量的上述四种金属放入等质

量、等浓度的稀硫酸中，完全反应后，产生氢气的质量关系为___________________________。

【答案】Zn>Fe>Mg>Al；Al>Mg>Fe>Zn；四种金属产生的H2质量均相等

【解析】（1）假设金属为一能够反应且化合价为+2价的金属M，其相对原子质量为x,金属的质量为

m,生成的氢气的质量为y。

M+H2SO4═MSO4+H2↑

x2

my

x/m＝2/y解得：m=xy/2

通过这个式子可以看出，生成的等质量的氢气时，需要金属的质量，与金属的相对原子质量成正比，

相对原子质量越大，需要金属的质量就越大。铝在形成化合物时的化合价为+3，所以为了达到统一的标准

22

可以将铝元素的化合价转化为：+3×=+2，所以其相对分子质量也可以变为：27×=18，由镁、铁、锌

33

的相对原子质量分别为24、56、65．所以，需要金属的质量由多到少的顺序为：Zn、Fe、Mg、Al。

2m

（2）由上述计算可知，y=，通过这个式子可以看出，当等质量的金属完全反应时，生成的氢气的

x

质量与金属的相对原子质量成反比，相对原子质量越大，生成的氢气的质量也就越小。所以若等质量的

Mg、Fe、Zn、Al金属，加入到足量的稀硫酸（或稀盐酸）中，产生H2由多到少的顺序是顺序是：Al、

Mg、Fe、Zn。

（3）足量的四种金属分别与等质量、等浓度的稀硫酸反应，稀硫酸完全反应，依据质量守恒定律可知，

生成的氢气质量相等，

类型三分析金属样品的组成(极值法)

1.某校研究性学习小组的同学为了对Cu­Zn合金、Fe­Cu合金、Fe­Zn合金、Fe­Al合金进行研究，他们

取其中一种合金的粉末5.6g，与足量的稀硫酸充分反应，经测定，产生了0.38g气体，则该合金可能是

(D)

A．Cu­Zn合金B．Fe­Cu合金C．Fe­Zn合金D．Fe­Al合金

【解析】根据化学方程式计算可知，5.6g铁与足量稀硫酸反应产生0.2g氢气，5.6g锌与稀硫酸完全

反应生成0.17g氢气，5.6g铝与稀硫酸完全反应生成0.62g氢气，铜不与稀硫酸反应，故符合5.6g合金与

足量稀硫酸反应产生0.38g氢气的应为Fe­Al合金。

2.已知一包铁粉中含有两种杂质，小明同学取5.6g该粉末，向其中加入足量的稀硫酸，充分反应后，

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得到0.5g氢气。则该样品中的杂质可能是(B)

A．Mg和ZnB．Al和ZnC．Zn和CuD．Mg和Cu

【解析】由化学方程式可知，5.6g镁、锌、铁完全反应生成氢气质量都小于0.5g，5.6g铝完全反应生

成氢气质量大于0.5g，故选B。

3．现有铁与另一种金属组成的混合物1.2g，与足量稀硫酸反应生成H20.1g，则混合物中的另一种金

属可能是(B)

A．MgB．AlC．ZnD．Cu

【解析】本题采用极值法解答。假设纯净的铁与足量的稀硫酸反应，生成0.1g氢气需要铁的质量为2.8

g，而铁与另一种金属混合与稀硫酸反应，生成0.1g氢气只需要1.2g金属，说明另一种金属与稀硫酸反应

时一定是不足1.2g金属即产生0.1g氢气，符合条件的只有铝。

类型四判断天平平衡问题

1．在托盘天平的两边各放一只烧杯，调节天平平衡，向两烧杯中分别注入等质量、等浓度的稀硫酸(足

量)，然后向右盘的烧杯中放入一定质量的Fe粉，同时向左盘的烧杯中放入与Fe粉等质量的Zn粉，反应

过程中可能出现的现象是(D)

A．天平最终仍然平衡B．天平指针先偏向左盘，后偏向右盘

C．天平指针始终偏向右盘D．天平指针先偏向右盘，后偏向左盘

【解析】开始时托盘天平两盘所放物质的总质量是相同的，因此指针的偏转方向就取决于两边产生氢

气的快慢和质量的多少。由于锌比铁活泼，与酸反应产生氢气的速率比铁快，因此开始指针会偏向加铁的

一端，两种金属完全反应后，由于铁放出的氢气比锌多，所以指针最后会偏向加锌的一端。

2.【双选】天平的两盘各放一只质量相等的烧杯，在两只烧杯中分别放入等质量、等浓度的稀硫酸，调

节天平至平衡，然后往左盘的烧杯中加入一定质量的镁粉，向右盘的烧杯中加入等质量的锌粉，充分反应

后，下列各种情况中可能出现的是(BC)

A．只有锌粉有剩余

B．天平仍平衡

C．天平偏向加锌粉的一侧

D．天平偏向加镁粉的一侧

【解析】若酸足量，镁、锌都反应完全，则等质量的镁产生H2质量比锌多，则指针最终偏向加锌的一

侧；若酸的量不足，即酸完全反应，则等质量的酸产生H2的质量相等，最终天平平衡。

3．向已调平的托盘天平两边各放一只盛有等质量、等浓度的稀硫酸的烧杯。向左边烧杯中加入一定质

量的金属X，同时向右边烧杯中加入相同质量的金属Y，观察到天平指针先偏向左边，当两种金属完全溶

解后，天平指针又偏向右边(注：反应中X、Y都生成＋2价的化合物)。则：

(1)X、Y两种金属的活动性由强到弱的顺序为__________。

(2)X、Y两种金属的相对原子质量由大到小的顺序为__________。

【答案】(1)Y>X(2)Y>X

【解析】(1)由天平指针先偏向左边，说明左边的金属X与酸反应产生氢气的速率慢，右边的金属Y与

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酸反应产生氢气的速率快，则金属活动性Y>X；(2)当两种金属完全溶解后，天平指针又偏向右边，说明等

质量的金属Y完全反应产生氢气的质量少，金属X产生的氢气多，且X、Y在生成物中的化合价相同，则

X的相对原子质量小于Y。

4．在天平(灵敏度极高)两边的烧杯中分别盛有100g浓度为9.8%的稀硫酸，天平平衡，再向两烧杯中

分别加入相同质量的镁和铁，充分反应后，若天平平衡，则反应物中一定有剩余的物质是________，一定

没有剩余的物质是________；若天平失去平衡，则一定没有剩余的物质是___________。

【答案】镁；硫酸；铁

【解析】若天平平衡，说明生成气体的质量相等，故稀硫酸应该没有剩余；根据等质量金属完全反应

生成物中金属元素的化合价

放出氢气质量＝×金属的质量，可知因为镁原子的相对原子质量小于铁原子的相

金属的相对原子质量

对原子质量，所以如果生成气体的质量相等，则反应的铁的质量大于镁的质量，故一定有剩余的是镁；

若天平失去平衡，则指针一定偏向放入金属铁的一方，铁一定没有剩余。

类型五金属与酸反应的图像题

1．将A、B两种金属放入等浓度的稀硫酸中，生成氢气的质量与反应时间的关系如图所示，下列结论

合理的是(B)

A．金属活动性：A＞BB．生成氢气的质量：A＞B

C．反应的硫酸质量：A＜BD．反应的金属质量：A＜B

【解析】相同时间内B反应生成氢气的质量大于A，可判断金属活动性：B＞A，故A项错误；两种金

属完全反应后，放出H2的质量：A＞B，故B项正确；消耗硫酸的质量：A＞B，故C项错误；金属的相对

原子质量及金属元素在生成物中的化合价不确定，所以不能确定参加反应的金属的质量大小，故D项错误。

故选B。

2．向等质量的锌粉和铁粉中分别加入足量稀硫酸，下列图像描述正确的是(B)

【解析】等质量的锌粉、铁粉与足量的稀硫酸反应，由于锌与酸反应产生氢气的速率较快，因此坡度

陡；又由于等质量的锌、铁与酸完全反应后，铁产生的氢气较多，故最终铁与酸反应的曲线高度较高。

3.如图中所示的四个图像，分别对应四种过程，其中正确的是(C)

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A．①分别向等质量Mg和Cu中加入足量等质量、等浓度的稀硫酸

B．②分别向等质量且足量的Zn中加入等质量、不同浓度的稀硫酸

C．③分别向等质量且足量的Mg和Zn中加入等质量、等浓度的稀硫酸

D．④分别向等质量的Mg和Zn中加入等质量、等浓度且足量的稀硫酸

【解析】①Cu与稀硫酸不反应；②足量的Zn与20%的稀硫酸反应生成氢气多；③Mg比Zn活泼，向

足量的Mg、Zn中加入等质量、等浓度的稀硫酸，Mg产生氢气快，最后氢气质量相等；④向等质量的Mg

和Zn中加入等质量、等浓度且足量的稀硫酸，Mg产生的氢气多，速率快。故选C。

4．现有质量相等的甲、乙、丙三种金属，分别放入三份浓度相同的足量稀硫酸中，生成氢气的质量与

反应时间的关系如图所示(已知甲、乙、丙在生成物中均显＋2价)。则下列说法错误的是(C)

A．完全反应所需时间：丙>甲>乙B．生成氢气的质量：甲>乙>丙

C．相对原子质量：乙>丙>甲D．消耗硫酸的质量：甲>乙>丙

【解析】甲、乙、丙在生成物中均显＋2价，稀硫酸足量，相对原子质量越大，生成的氢气质量越小，

因此相对原子质量：丙＞乙＞甲，C不正确。

5.将足量X、Y、Z、M四种金属分别投入等质量、等质量分数的稀盐酸中，反应关系如图甲所示；把

金属Y、Z分别投入硝酸银溶液中，反应关系如图乙所示。据此判断X、Y、Z、M的金属活动性顺序是

(A)

A．M>X>Y>ZB．M>X>Z>YC．X>M>Z>YD．X>M>Y>Z

【解析】把等质量的X、Y、Z、M四种金属分别加入到等质量、等质量分数的足量稀盐酸中（反应关

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系如图甲），M、X能与稀盐酸反应生成氢气，Y、Z不能，且完全反应时M消耗的时间短，说明反应速率

快，即金属活动性M＞X＞H＞Y、Z。

把金属Y、Z分别投入硝酸银溶液中（反应关系如图乙），Y与硝酸银溶液反应生成银，Z与硝酸银溶

液不反应，即金属活动性Y＞Ag＞Z。故四种金属的活动性顺序为M＞X＞Y＞Z。

6．在两只烧杯中分别放入相同质量的镁、锌两种金属，然后向两只烧杯中分别倒入相同质量、相同浓

度的稀硫酸，反应产生氢气的质量与消耗硫酸的质量关系如图所示。综合以上信息得到以下结论，合理

的是(B)

A．从图像可以看出，金属镁比金属锌的活动性强

B．若两种金属都有剩余，二者得到的氢气质量相同

C．若硫酸有剩余，二者得到的氢气质量相同

D．若两种金属完全溶解，二者消耗硫酸的质量相同

【解析】图中是反应产生氢气的质量与消耗硫酸的质量关系，不能判断镁和锌的活动性强弱，A错误；

若两种金属都有剩余，则生成氢气质量决定于反应的硫酸的质量，两只烧杯中分别倒入相同质量、相同浓

度的稀硫酸，说明硫酸质量相等，因此二者得到的氢气质量相同，B正确；若硫酸有剩余，相等质量的镁、

锌完全反应时，镁反应生成的氢气多，C不正确；若两种金属完全溶解，二者消耗硫酸的质量不相同，镁消

耗的硫酸多，D不正确。

7．将等质量的锌粉和铁粉，分别放入质量相等、浓度相同的稀硫酸中，生成氢气质量(m)随反应时间(t)

的变化曲线如图所示，请回答下列问题。

(1)写出锌与稀硫酸反应的化学方程式__________________________________。该反应的基本反应类型

为__________反应；

(2)对于该图像的理解，下列说法正确的是________(填序号)。

①A表示锌和稀硫酸的反应曲线②反应结束后两种金属一定都有剩余③反应结束后稀硫酸都没有

剩余④反应结束后消耗两种金属的质量相等⑤反应结束后所得溶液质量相等

【答案】(1)Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑；置换(2)①③

【解析】由图像可知，A产生氢气的速率比B快，说明A比B活泼，故A对应锌，B对应铁，①正确；

由图像最终产生氢气的质量相等，说明反应结束后消耗的硫酸质量相同，即硫酸完全反应，故③正确；而

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产生等质量的氢气消耗的铁比锌少，故铁一定有剩余，锌可能有剩余，故②④错误；由于参加反应的硫酸

质量相同，消耗的锌和铁质量不同，生成的氢气质量相同，根据质量守恒定律，所得溶液的质量一定不同，

故⑤错误。

类型六分析金属与金属化合物溶液反应后生成物的成分

1．在FeCl2和CuCl2的混合溶液中加入Zn粉，下列说法错误的是(D)

A．若反应完成后Zn无剩余，溶液中若有CuCl2，则一定有FeCl2

B．若反应完成后Zn无剩余，溶液中若无CuCl2，则可能有FeCl2

C．若反应完成后Zn有剩余，则溶液中有ZnCl2，无CuCl2和FeCl2

D．若反应完成后Zn有剩余，则溶液中有ZnCl2，无CuCl2，可能有FeCl2

【解析】在FeCl2和CuCl2的混合溶液中加入Zn粉，锌会先与氯化铜反应，氯化铜反应完后，再与氯

化亚铁反应，所以：

A、若反应完成后Zn无剩余，溶液中若有CuCl2，氯化铜没有完全反应，则一定有FeCl2，故A正确；

B、若反应完成后Zn无剩余，溶液中若无CuCl2，加入的锌可能与氯化亚铁发生了置换反应，也可能没有，

则可能有FeCl2，故B正确；C、若反应完成后Zn有剩余，锌会与氯化铜、氯化亚铁完全反应，则溶液中

有ZnCl2，无CuCl2和FeCl2，故C正确；D、若反应完成后Zn有剩余，则溶液中有ZnCl2，一定没有

CuCl2、FeCl2，故D错误。

2．分别将不同质量的锌粉加入到一定量的Fe(NO3)2、Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中，充分反应后

过滤，以下是在不同情况下对滤渣或滤液成分的说法，错误的是(C)

A．若滤液中只含一种金属化合物，滤渣中一定含有Ag、Cu、Fe，可能含有Zn

B．当滤液中含两种金属化合物时，滤渣中一定含有Ag、Cu，可能含有Fe，一定不含Zn

C．若滤渣中有红色固体，则滤液中一定含有Zn(NO3)2、Fe(NO3)2，一定不含AgNO3、Cu(NO3)2

D．若向所得滤渣中滴加稀盐酸无气泡生成，滤渣中一定含有Ag，可能含有Cu，一定不含Fe和Zn

【解析】由于金属活动性：Zn＞Fe＞Cu＞Ag，将不同质量的锌粉加入到一定量的Fe(NO3)2、Cu(NO3)2

和AgNO3混合溶液中，锌先与硝酸银反应生成银和硝酸锌，当硝酸银完全反应后，锌再与硝酸铜反应生成

硝酸锌和铜，当硝酸铜完全反应后锌再与硝酸亚铁反应生成硝酸锌和铁。若滤液中只含一种金属化合物，

则是硝酸锌，滤渣中一定含有Ag、Cu、Fe，可能含有Zn，故A正确；当滤液中含两种金属化合物时，则

是硝酸锌和硝酸亚铁，滤渣中一定含有Ag、Cu，可能含有Fe，一定不含Zn，故B正确；若滤渣中有红色

固体，红色固体是铜，则滤液中一定含有Zn(NO3)2，一定不含AgNO3，可能含有Cu(NO3)2和Fe(NO3)2，

故C错误；若向所得滤渣中滴加稀盐酸无气泡生成，则滤渣中一定含有Ag，可能含有Cu，一定不含Fe和

Zn，故D正确。

3.将一定质量的铁粉加入到Al(NO3)3、Cu(NO3)2、AgNO3三种物质的混合溶液中，充分反应后过滤，得

到滤液和滤渣。下列有关说法正确的是(A)

A．若滤液为蓝色，则滤渣中一定有银，可能有铜

3＋3＋－

B．若滤渣中含有银、铜、铁，则滤液中一定含有Al、Fe、NO3

C．若滤液为浅绿色，则滤渣中一定含有银、铜、铝

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D．若滤渣中加稀盐酸无气泡产生，则滤液中一定有Al3＋、Fe2＋、Cu2＋，可能有Ag＋

【解析】将一定质量的铁粉加入到Al(NO3)3、Cu(NO3)2、AgNO3三种物质的混合溶液中，铁能与硝酸

银、硝酸铜反应，不能与硝酸铝反应，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣。若滤液为蓝色，则含有铜离子，

3＋2＋－

则滤渣中一定有银，可能有铜，A正确；若滤渣中含有银、铜、铁，则滤液中一定含有Al、Fe、NO3，

B错误；若滤液为浅绿色，则滤渣中一定含银，不一定含有铜，不会含有铝，C错误；若滤渣中加稀盐酸无

气泡产生，则滤液中一定有Al3＋、Fe2＋，可能有Ag＋和Cu2＋，D错误。

4．某化工厂的废液中主要含有硝酸银、硝酸铜，取一定量的该废液样品，加入镁粉和铜粉，充分反应

后过滤，得到滤液和滤渣。请填空。

(1)若滤渣中有镁粉，则滤渣中除镁粉外还含有______________(填化学式，下同)；

(2)若滤渣中有铜粉，则滤液中一定含有的金属化合物是____________________，可能含有的金属化合

物是____________________；

(3)若滤渣中没有铜粉，则滤液中一定含有的金属化合物是__________________，可能含有的金属化合

物是____________________；

(4)反应后得到滤液的质量________(填“小于”“大于”或“等于”)反应前所取废液样品的质量。

【答案】(1)Ag、Cu(2)Mg(NO3)2；Cu(NO3)2

(3)Mg(NO3)2、Cu(NO3)2；AgNO3(4)小于

【解析】(1)镁比铜活泼，铜比银活泼，将适量铜粉和镁粉的混合物放入一定量含有硝酸银、硝酸铜的

溶液中，镁先和硝酸银反应，再和硝酸铜反应；若滤渣中有镁粉，说明镁粉过量，因此硝酸银、硝酸铜都

已完全反应，所以滤渣中一定还含有银、铜；(2)若滤渣中有铜粉，说明硝酸银一定已反应完，镁是否过量

不能确定，但镁一定参加反应生成硝酸镁，硝酸铜是否反应不能确定，因此滤液中一定含有硝酸镁，可能

含有硝酸铜，一定没有硝酸银；(3)若滤渣中没有铜粉，说明镁完全反应生成硝酸镁，铜完全反应生成硝酸

铜，硝酸银是否完全反应不能确定，因此滤液中一定含有硝酸镁、硝酸铜，不能确定是否含有硝酸银；(4)

由反应的质量关系可知，反应后得到滤渣的质量大于反应前加入镁粉、铜粉的质量，因此反应后得到滤液

的质量小于反应前所取废液样品的质量。

类型七对金属与酸、金属与金属化合物溶液反应的综合训练

1．将锌片分别放入下列四种溶液中，一段时间后，溶液质量会减轻的是(B)

A．H2SO4B．AgNO3C．FeSO4D．MgSO4

【解析】金属与酸、与金属化合物的溶液反应后，所得溶液质量变化情况为：“进少出多，溶液质量减

轻；进多出少，溶液质量增加”。每65g锌与足量H2SO4反应时，只置换出2g氢气；与FeSO4反应时，每

65g锌置换出56g铁；这两种都是“进多出少”，溶液质量增加。只有与AgNO3溶液反应时，每65g锌能置

换出216g银，“进少出多”，溶液质量减轻，锌与MgSO4不反应，溶液质量不变。

2.已知金属R和Fe、H活动性强弱关系为Fe＞R＞H，下列说法正确的是(B)

A.金属R放入Zn(NO3)2溶液中，有锌析出

B.金属R放入CuSO4溶液中，金属表面有红色固体析出

C.金属铁(足量)放入R(NO3)2溶液中，溶液变黄色

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D.金属铁放入AgNO3溶液中，一段时间后溶液质量变大

【解析】金属R放入Zn(NO3)2溶液中，不反应，没有锌析出，故选项A错误；金属R放入CuSO4溶

液中，能发生置换反应，置换出铜，金属表面有红色固体析出，故选项B正确；金属铁(足量)放入R(NO3)2

溶液中，生成硝酸亚铁溶液和R，溶液变浅绿色，故选项C错误；金属铁放入AgNO3溶液中，生成硝酸亚

铁溶液和银，反应的化学方程式为Fe＋2AgNO3===Fe(NO3)2＋2Ag，每56份质量的铁可置换出216份质量

的银，一段时间后溶液的质量会减少，故选项D错误。

3.将镁和银的混合物放入xg氯化锌和氯化铜的混合溶液中，充分反应后过滤，得到滤渣和yg滤液。

向滤渣中加入稀盐酸，无气泡产生，则下列判断不正确的是(C)

A.x一定大于y

B.滤液可能仍然呈蓝色

C.滤渣中只有铜，肯定没有镁和锌

D.滤液中最多含三种金属化合物

【解析】将镁和银的混合物放入氯化锌和氯化铜的混合溶液中，镁会先与氯化铜反应，再与氯化锌反

应，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液，向滤渣中加入稀盐酸，无气泡产生，说明滤渣中一定不含锌、镁，

肯定含Ag、Cu。每24份质量的镁可以置换出65份质量的锌或64份质量的铜，所以x一定大于y，故A

正确；加入的镁可能置换出部分铜，也可能置换出全部铜，所以滤液可能仍然呈蓝色，故B正确；滤渣中

肯定有铜和银，肯定没有镁和锌，故C错误；滤液中最多含氯化锌、氯化铜、氯化镁三种金属化合物，故D

正确。

4.向一定质量的AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入mgZn，充分反应后过滤，将滤渣洗涤、干燥后

称量，得到的质量仍为mg，据此下列说法不正确的是(B)

A．取反应后的滤液观察，滤液可能呈蓝色

B．反应后的溶液中一定含有AgNO3

C．取滤渣滴加稀硫酸，可能有气泡产生

D．滤渣中的物质至少有两种

【解析】向AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入Zn，根据金属活动性顺序，Zn先与AgNO3溶液反应，

后与Cu(NO3)2溶液反应，并且Zn与AgNO3反应过程中金属的质量会增加，Zn与Cu(NO3)2反应过程中，

金属的质量会减轻，而反应前后固体的质量都是mg，说明AgNO3已反应完，Cu(NO3)2也发生了置换反应，

因此滤渣中一定含有Ag、Cu，可能有锌，滤液中一定有Zn(NO3)2，可能有Cu(NO3)2，一定没有AgNO3。

5.现有铜与另一种金属M的混合物(M可能是Al、Fe或Ag)，在该混合物中加入足量的稀硫酸，有气泡

产生，则M不可能是________，待反应完全后________(填实验操作方法)，得到铜和滤液，在滤液中加入

锌片，其表面有一层黑色物质，则M是________。取一定量的原混合物投入到一定量的AgNO3溶液中，充

分反应后，对反应所得溶液和固体推断正确的是______。

A．溶液中一定有M的离子

B．固体中一定有Ag和Cu

C．固体中一定有Ag

D．溶液中一定有Ag＋

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【答案】Ag；过滤；Fe；A、C

【解析】由向混合物中加入稀硫酸有气泡产生，说明金属M在金属活动性顺序中位于氢前，是Al或Fe

中的一种，故不可能是Ag；将铜与溶液分开的操作为过滤；向滤液中加入锌片，表面有一层黑色物质，由

此可知锌能置换出M，且置换出的金属粉末M为黑色，则M应为Fe而不是Al；取Cu、Fe的混合物放入AgNO3

溶液中，则Fe先与AgNO3溶液反应生成Ag和Fe(NO3)2，若铁粉反应完全，而AgNO3有剩余，则Cu与未

反应完的AgNO3溶液反应，故滤渣中一定有银，可能有Cu和Fe，滤液中一定有Fe(NO3)2，可能有Cu(NO3)2

和AgNO3。

类型八金属腐蚀的条件及防锈措施

1．下列关于铁的说法，正确的是(B)

A．用水可以除去铁锈B．铁在潮湿空气中容易生锈

C．铁生锈不是缓慢氧化D．铁部分锈蚀后没有回收价值

【解析】A．铁锈的主要成分是氧化铁，不溶于水，也不与水反应，故不能用水来除铁锈，故错误；

B．在潮湿的空气中，铁与氧气、水同时接触，容易生锈，故正确。

2．某博物馆藏有一柄古代铁剑，为防止其生锈，下列做法合理的是(D)

A．定期用清水冲洗，除去灰尘B．放于体验区，让观众触摸

C．用盐水除去铁剑上的锈斑D．放在充满氮气的展览柜中

【解析】A．定期用清水清洗会加快铁的锈蚀；B．让观众触摸，观众手上的汗液（含有氯化钠、水等）

会沾在铁剑上，加快铁的锈蚀；C．盐水不与铁锈反应，且盐水会加快铁的锈蚀；D．氮气的化学性质稳定，

铁剑放在充满氮气的展览柜中隔绝了氧气和水，可防止其锈蚀。

3．某学习小组用相同的洁净无锈的铁钉对铁制品锈蚀的条件进行探究，设计的实验如图所示。一周后

观察，下列说法错误的是(C)

A．①和②中的铁钉无明显变化，③中的铁钉明显生锈

B．②中加入的蒸馏水要事先煮沸，目的是除去水中溶解的氧气

C．③中铁钉的甲、乙、丙三处，甲处锈蚀最严重

D．探究发现铁生锈的主要条件是铁与氧气和水(或水蒸气)直接接触

【解析】①中的铁钉只与氧气接触，没有与水接触，不易生锈，②中铁钉只与水接触，没有与氧气接

触，不易生锈，③中铁钉与水、氧气同时接触，明显生锈，A正确；试管②中的蒸馏水要事先煮沸，目的

是除去水中溶解的少量氧气，故B正确；③中铁钉的乙处与水、氧气接触最充分，锈蚀最严重，故C错误；

经探究发现铁在与水、氧气同时接触时最易生锈，故D正确。

4．如图为生活中常见“暖贴”的部分标签。暖贴可以贴于身体的某个部位，自行发热，用于取暖或热敷。

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(1)任意写出暖贴中两种主要成分的化学式________、________(任写两种)。

(2)暖贴中活性炭具有________作用，使用时空气进入暖贴，空气中的氧气与暖贴中的________________

发生反应而使暖贴放热。

(3)使用后，发现暖贴内有的物质变为红色，该红色固体主要成分的化学式为__________。

【答案】(1)Fe；H2O(或NaCl；C)(2)吸附；铁粉、水(3)Fe2O3

【解析】（1）暖贴的主要成分是铁粉，化学式为Fe；水的化学式为H2O；氯化钠的化学式为NaCl；活

性炭的化学式为C；（2）活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附作用；暖贴中的铁粉能与空气中的氧气、暖

贴中的水发生缓慢氧化而释放出热量；故填：（3）铁锈的主要成分是氧化铁．

5．金属在生产、生活中起着重要作用。

(1)金属生锈是世界面临的难题，铁生锈实际上是铁与水、________共同作用的结果；

(2)家庭中自行车车架经常采用的防锈方法是_______________________________________________

_____________________；

(3)工业上采用赤铁矿石(主要成分是氧化铁)炼铁的反应原理是________________________________

____________________________________________(用化学方程式表示)；

(4)金属的回收利用和防止金属的腐蚀，是保护金属资源的有效途径，请你再写出一条____________

___________________。

在烟花中，加入不同的金属元素就可以显示不同的颜色，如加入铜元素就可以看.

高温

【答案】(1)氧气(2)刷防锈漆(3)3CO＋FeO=====2Fe＋3CO

232

(4)有计划、合理地开采金属矿物(或积极寻找金属的替代品)

【解析】（1）铁在空气中锈蚀，是因为铁与空气中的氧气和水共同作用的结果；（2）可用刷油漆、涂

油等方法减缓钢铁锈蚀，庭中自行车车架经常采用的防锈方法是刷油漆；（3）CO在高温条件下与氧化铁反

应，生成铁和二氧化碳；（4）金属的回收利用和防止金属的腐蚀，有计划、合理地开采矿物，寻找金属替

代品，是保护金属资源的有效途径．

类型九探究金属锈蚀的条件(对比实验法)

1．某化学兴趣小组用如图所示实验探究铁生锈的条件(每支试管中均放有完全相同的洁净铁钉)。请你

填写空格：

(第10题)

(1)由A、B中出现的实验现象可知，铁生锈必需的条件之一是______________。甲同学认为，只由试

管A中发生的现象就能够说明铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。乙同学不同意他的

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观点，认为必须全面观察试管__________________(填试管编号)发生的现象，并经过科学严谨的推理，才能

得出上