专题8 金属与酸、金属化合物间置换反应的重点分析（原卷版）

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()

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

2．下列属于置换反应的是()

△△

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

2242422

点燃

C．HCl＋NaOH===NaCl＋HOD．2Mg＋O=====2MgO

22

3.下列化合物不能由金属与相应稀酸直接反应生成的是()

A.AlCl3B.ZnCl2C.FeCl3D.MgSO4

4.除去下列物质中的少量杂质，所用的方法正确的是()

选项物质杂质试剂或方法

AFeSO4溶液CuSO4加入过量的锌粉，过滤

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

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_______________________

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_________________________________________________；

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

_________________________________。

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____________

________________________________________________。

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()

A．a＜bB．a＝bC．a＞bD．无法判断

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．AlB．ZnC．FeD．Cu

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()

A．5个B．4个C．3个D．2个

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___________________________。

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()

A．Cu­Zn合金B．Fe­Cu合金C．Fe­Zn合金D．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，

得到0.5g氢气。则该样品中的杂质可能是()

A．Mg和ZnB．Al和ZnC．Zn和CuD．Mg和Cu

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)

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A．MgB．AlC．ZnD．Cu

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()

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

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()

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

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__________。

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___________。

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()

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

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()

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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()

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

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()

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

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．M>X>Y>ZB．M>X>Z>YC．X>M>Z>YD．X>M>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

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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()

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

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

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()

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

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()

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

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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．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

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＋

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。

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()

A．H2SO4B．AgNO3C．FeSO4D．MgSO4

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()

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

D.金属铁放入AgNO3溶液中，一段时间后溶液质量变大

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()

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

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()

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

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

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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＋

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()

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

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()

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

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()

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

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。

(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__________。

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_______________________________________________

_____________________；

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(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.

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

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

得出上述结论。

(2)试管D和E实验的目的是进一步探究铁在____________________________的环境中是否更容易锈蚀。

(3)为防止金属锈蚀，除了采用覆盖保护膜等措施