8.4 实验活动4 金属的物理性质和某些化学性质（原卷版）

实验活动4金属的物理性质和某些化学性质（原卷版）考点直击考点直击典例分析＋变式训练典例分析＋变式训练考点1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。【典例1-1】有M、N、R三种金属，将M和N浸入稀盐酸中，N溶解，M不溶解；将M浸入R的硫酸盐溶液中，在M的表面有R析出，则M、N、R的金属活动性由强到弱可排列为（）A．R＞M＞N B．N＞R＞M C．R＞N＞M D．N＞M＞R【典例1-2】某化学兴趣小组，为验证Mg、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，设计了如图所示的实验操作。（1）试管③中反应的化学方程式为。（2）上述试验中能达到实验目的组合是（写出全部的组合）（3）实验结束后将①、②两支试管中的废液倒入同一个废液缸中，一段时间后过滤，向滤渣中加入稀硫酸，有气泡产生，则滤渣中一定有。（4）若实验后，将①、③两支试管中的废液先倒入同一个废液缸中，一段时间后，再将④试管中的废液倒入其中，无气泡产生。Ⅰ．将④试管中的废液倒入烧杯中不产生气泡的原因。Ⅱ．请设计实验验证废液中溶质的成分，写出具体的操作、现象和结论。【变式1-1】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【变式1-2】某校化学兴趣小组的同学们帮助实验老师整理化学药品室时，发现两个未贴标签的试剂瓶中分别存放银白色金属片。到底它们是哪两种金属？请同学们设计实验方案对这两种金属X和Y的金属活动性顺序进行实验探究。（1）进行实验，获得结论。完成好如下实验报告，并回答后续有关问题。实验步骤实验现象结论分别把这两种金属放入溶液中，观察。金属Y表面无明显变化；金属X的表面有大量气泡冒出。将燃着的木条放在金属X的试管口，气体燃烧。金属活动性顺序：（2）在进行上述实验之前，实验老师只知道X、Y可能是锌银中的各一种，则根据实验结果说明Y就是。（3）小明同学提出，如果X、Y是锌银中的各一种，还可以用其它方法证明X、Y的活动性。请你帮他补充完整：。原因是（用化学方程式表示）：。考点2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。【典例2-1】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【典例2-2】一些金属易生锈，某小组同学设计如下实验，对金属锈蚀进行探究。取5枚去油去锈的洁净铁钉，分别装入下表的试管中，进行实验。实验图示生锈时间8min较长时间不生锈5min3min1min通过上述实验可知，温度越高铁钉生锈速率越（填“慢”或“快”）；在（填“酸性”、“碱性”或“中性”）环境中铁钉生锈速率较快。【变式2-1】某同学为研究金属腐蚀的条件，用细尼龙线将三根大小相同的铁钉分别固定在下图所示的三个液面高度相同的装置中，放置一星期后观察现象，下列描述不正确的是（）A．装置Ⅰ的铁钉这一侧的液面上升 B．装置Ⅰ、Ⅱ中的铁钉都被腐蚀 C．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀 D．比较铁钉这一侧的液面，装置Ⅱ比装置I的高【变式2-2】全世界每年因锈蚀损失的钢铁，约占世界年产量的．小刚同学想探究钢铁锈蚀的条件，他将三个干净的铁钉分别放入A、B、C三支试管中（如图所示），定期观察并记录现象．请回答下列问题：（1）试管中的铁钉最易生锈．（2）由此可知，钢铁锈蚀的条件是和．（3）铁生锈的实质是，铁锈的主要成分是，特点是．（4）请举出两种防止钢铁锈蚀的措施；．考点3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。【典例3-1】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．木炭与氧化铜的反应中酒精灯加网罩的目的是隔绝氧气 B．两个实验的相关反应中，只有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．一氧化碳和氧化铜反应中右侧酒精灯的作用是点燃有毒的一氧化碳防止污染空气【典例3-2】下面是一氧化碳和碳粉分别还原氧化铜的实验装置，请根据要求回答问题。（1）实验一①金属网罩的作用是；②写出碳与足量氧化铜反应的化学方程式。（2）实验二的装置有一定缺陷，你的改进措施是。（3）两个实验中①相同的实验现象有；②碳和一氧化碳都表现出性（选填“氧化”或“还原”）。【典例3-3】写出碳在高温时还原氧化铜的化学方程式，并计算要使80g氧化铜完全还原，需要碳的质量至少是多少？【变式3-1】甲和乙分别是氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验，下列有关说法正确的是（）A．两个实验的共同“现象”都是黑色的氧化铜变成了红色的铜 B．两个实验都应先使试管均匀受热，再通入气体，以防止加热时发生爆炸 C．乙实验可以通过澄清石灰水变浑浊判断反应已发生 D．乙实验反应完全后，停止加热前要断开A、B间连接，防止石灰水倒流引起试管破裂【变式3-2】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．课堂巩固训练课堂巩固训练一、选择题。1．（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2ag2．（2021•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3．（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4．（2022•台儿庄区模拟）我国发明的新型钛合金，为“奋斗者”号下潜万米海底、从事科考任务解决了材料难题。工业制取金属钛的主要反应式是：①2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO②2Mg+TiCl42MgCl+Ti下列说法合理的是（）A．FeTiO3属于氧化物 B．钛合金是一种金属单质 C．反应②属于置换反应 D．TiCl4中钛元素和氯元素的质量比为48：71二、填空题。5．人类的生产生活离不开金属，下列三种金属被发现、使用的先后顺序依次为：铜、铁、铝．（1）金属大规模被使用的先后顺序跟（填序号）选项关系最大．①地壳中金属元素的含量；②金属的导电性；③金属的活动性．（2）为探究锰与铁的金属活动性，在相同温度下，取大小相同、表面光亮的两种金属薄片，分别投入等体积、等溶质质量分数的足量稀盐酸中（反应中Mn显+2价），请回答：金属铁锰与盐酸反应现象放出气泡速率缓慢放出气泡速率较快结论活动性铁（填“＞”“＜”）锰除了比较与酸反应产生气体速率的快慢，请你再举出一种可比较这二种金属活动性强弱的方法（写出所需药品即可）：和．6．（2021•榆阳区校级模拟）请你参与某学习小组的探究活动，并回答相关问题：小丽发现盛水的铁锅在与水面接触的部位最易生锈；小茜发现自己的铜制眼框表面出现了绿色的铜锈；小玲发现苹果切开不久，果肉上会产生一层咖啡色物质，好象生了“锈”一般．提出问题：这三种物质“生锈”的原因是什么？收集证据：（1）回忆已有知识：铁生锈的条件是．查阅有关资料：“铜锈”主要成分是Cu2（OH）2CO3（俗称铜绿）；苹果“生锈”是果肉里的物质（酚和酶）与空气中的氧气发生了一系列的反应，生成咖啡色的物质．碱石灰能吸水．实验探究：将四小块铜片分别按如图所示放置一个月，观察现象如下：实验装置实验现象铜丝不生锈铜丝不生锈铜丝不生锈铜丝生锈且水面附近锈蚀最严重由实验可知，铜生锈是铜与水、、等物质共同作用的结果．经过交流讨论，三位同学认为这些物质“生锈”除了可能与水有关外，还可能都与填物质名称）有关．反思与应用：利用所得结论填空：（1）写出一种防止铁或铜等金属制品生锈的具体方法；（2）请你提出一条延长食品保质期的建议．7．（2021•江干区校级模拟）氢气还原氧化铜的实验装置可以选择图中的（填“A”或“B”）。若改用一氧化碳还原氧化铜，还能用上述你所选的装置吗？请说出理由。请写出CO还原CuO的化学方程式。8．（2021•潜山县校级模拟）金属钛是重要的航天、航海材料，钛因其硬度大，熔点高，常温下不和非金属、强酸反应，被誉为“未来金属．”由钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁，化学式为FeTiO3）、焦炭、氧气为原料，提取金属钛的主要工艺过程一般需要经过三个阶段：（1）反应前需要将钛酸亚铁和焦炭磨成粉末状的原因是；钛酸亚铁（FeTiO3）中钛元素为价．（2）反应①中焦炭除了作还原剂还原金属矿物外，另一个重要作用是．（3）反应②中TiO2与C、Cl2在高温下反应，生成TiCl4和一种有毒气体，该气体是一种氧化物，其化学式为．（4）高温条件下，镁可以与TiCl4发生置换反应制得金属钛，请写出此反应的化学方程式．（5）如何从反应③后的固体中获得金属钛：．三、实验探究题。9．（2021秋•永年区期末）【查阅资料】：①镉（Cd）是一种银白色金属，在化合物中通常表现为+2价；②水体中镉元素通常以氯化镉的形式存在；③氯化镉能溶于水。（一）金属镉与铜、银活动性顺序的探究实验步骤实验现象实验结论取适量镉、铜、银于试管中，加入足量稀硫酸镉表面有气泡产生，铜、银表面无气泡产生取适量铜于试管中，加入少量硝酸银溶液，。铜的活动性大于银【实验结论】：镉、铜、银活动性顺序：④；【回答问题】（1）实验之前都要用砂纸打磨金属片的目的是；（2）写出铜与硝酸银反应的化学方程式；反应类型；（3）小芳认为只要选用三种药品进行实验就能得出上述三种金属的活动性大小，这三种药品可以是。10．（2021•安徽）金属防腐是科学研究中的重大课题。某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。【认识铁的腐蚀】（1）下列环境中的铁制品最容易生锈的是（填字母序号）。A．未擦干的铁锅B．涂油漆的栏杆C．盛水的不锈钢水杯（2）铁锈的主要成分是Fe2O3•xH2O，其中铁元素的化合价是。【探究铁的腐蚀】（3）该小组用如图甲装置进行实验，起始时量筒内水面处于50mL刻度处，之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约（填“40”或“10”）mL刻度处，原因是。【拓展探究】（4）小强同学进行如下实验：取铁钉用砂纸打磨，称其质量，按如图乙安装装置，放置3天，再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验，得到铁钉质量增加情况如下表。温度/℃10203040506070铁钉质量增加/g0.020.040.080.160.180.180.18小强同学的实验是探究因素对铁钉腐蚀快慢的影响，结论是。注意：若答对第（5）小题奖励3分，化学试卷总分不超过40分。（5）有同学认为小强的实验未能真实反映50℃以后铁钉腐蚀的快慢，理由是50℃以后铁钉质量没有变化。请分析铁钉质量没有变化的原因：；改进实验方案证明你的分析：。11．（2021秋•常州期末）某同学学习了氨气之后，对其很感兴趣，上网查阅资料获得如下信息：氨气（NH3）是一种无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易溶于水，不可燃．氨气能与氧化铜在加热条件下反应生成铜、空气中含量最多的气体和一种液体．于是他进行了如下实验：（1）请写出氨气与氧化铜反应的化学方程式：；（2）氨气与氧化铜的反应最好在上述装置（填序号）中完成；该装置后通常还需接装置Ⅰ，原因是：；（3）进行该实验时，操作顺序合理的是（填字母）；a．先通氨气，后点燃酒精灯b．先点燃酒精灯，后通氨气c．a、b都可以