专题 2.2-1 金属的化学性质（一）金属与氧气和酸的反应（原卷版）

第2章物质转化与材料利用2.2-1金属的化学性质（一）金属与氧气和酸的反应目录 1 3 4 4【基础巩固练】 4【发散思维练】 6【核心素养练】 7【中考提分练】 81.金属与氧气反应金属与其他物质发生反应时，会生成新的物质，表现出金属的化学性质。有些金属能在氧气中燃烧，有些金属不能燃烧，但都生成相应的氧化物。氧气的浓度不同，化学反应的现象可能不同。金属在空气中在氧气中化学方程式镁常温下表面逐渐变暗。点燃，剧烈燃烧，发出耀眼白光，生成白色固体点燃，剧烈燃烧，发出耀眼白光，生成白色固体2Mg+O2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(点燃),===)2MgO铝常温下，铝表面变暗，生成一层致密的氧化膜，保护铝不再被腐蚀点燃，剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成白色固体4Al+3O2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(点燃),===)2Al2O3铁持续加热发红，离火变冷点燃，剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体3Fe+2O2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(点燃),===)Fe3O4铜加热，生成黑色物质；潮湿空气中，生成铜绿而被腐蚀加热，生成黑色物质2Cu+O2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(Δ),===)2CuO，2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3金即使在高温时也不与氧气反应【注意】①镁条、铝丝在空气中能燃烧。铁丝在空气中不能燃烧，但在氧气中能燃烧。②铁在空气中缓慢氧化生成的主要产物是Fe2O3(生锈)。铁在氧气中燃烧生成Fe3O4(Fe2O3呈暗红色，Fe3O4呈灰黑色)。③金属铝的表面易生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝的进一步氧化，因而铝具有很好的抗腐蚀性能。但用钢丝球擦洗铝制容器会破坏氧化膜，会使金属铝进一步被氧化。2.金属与酸反应金属与盐酸或稀硫酸反应伴随的现象及反应的化学方程式如下表所示：金属现象反应的化学方程式盐酸稀硫酸盐酸稀硫酸镁剧烈反应，产生大量气泡，溶液仍为无色，试管壁发热，生成的气体能够燃烧，产生淡蓝色火焰Mg+2HCl===MgCl2+H2↑Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑铝打磨过的铝放入酸中，剧烈反应产生大量气泡，溶液仍为无色，生成的气体能够燃烧，产生淡蓝色火焰2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑锌反应比较剧烈，产生大量气泡，溶液仍为无色，生成的气体能够燃烧，产生淡蓝色火焰Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑铁反应缓慢，有气泡产生，溶液由无色逐渐变为浅绿色，生成的气体能够燃烧，产生淡蓝色火焰Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑铜无任何现象不反应不反应3.置换反应(1)概念：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。金属与稀盐酸、稀硫酸，以及铁与硫酸铜溶液的反应等都属于置换反应。(2)形式：AB+C→A+CB。[拓展]置换反应归纳①K、Ca、Na等极活泼金属与水反应产生氢气：2Na+2H2O==2NaOH+H2↑氢氧化钠②金属与稀硫酸(或盐酸)的置换反应：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑③金属与某些盐溶液的置换反应：Fe+CuSO4===FeSO4+Cu④热还原置换反应：H2+CuOEQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(Δ),===)Cu+H2O3C+2Fe2O3EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(高温),===)4Fe+3CO2↑2Al+Fe2O3EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(高温),===)Al2O3+2Fe置换反应都属于氧化还原反应。【归纳】4种化学基本反应类型：一种单质跟一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，叫作置换反应，表示形式为：A＋BC===B＋AC；化合反应是由两种或两种以上物质生成一种物质的反应(A＋B===AB)；分解反应是由一种物质生成两种或两种以上物质的反应(AB===A＋B)；复分解反应是两种化合物互相交换成分生成新化合物的反应(AB＋CD===AD＋CB)。化学反应中的电子转移(1)电子转移：把金属锌放入硫酸铜溶液中，金属锌失去电子变成锌离子进入溶液，而铜离子从金属锌表面得到电子变成了金属铜，上述反应的过程实际上是电子转移的过程。(2)氧化还原反应：在反应物之间电子发生转移的反应。(3)反应中的电子转移与氧化还原反应的关系：电子转移会导致元素的化合价发生变化，我们通常用元素化合价是否发生变化来判定是否为氧化还原反应。氧化剂是得到电子的物质，其组成的元素化合价会降低；还原剂是失去电子的物质，其组成的元素的化合价会升高。另外，同一化学反应中氧化剂和还原剂可以是同一种物质。(4)置换反应与氧化还原反应的关系：所有的置换反应都是氧化还原反应，但氧化还原反应不一定是置换反应。【常考1】掌握金属与氧气、酸的反应【例1】(2020•金华)取一定质量的锌粒和铜片于同一敞口容器中，再逐渐加入稀硫酸。加入稀硫酸的质量与有关量的变化关系图正确的是（）【常考2】化学反应基本类型【例2】金属钛(Ti)抗腐蚀性能好，露置于空气中数年，仍光亮如初。以金红石(主要成分是TiO2)为原料生产金属钛的步骤主要有：①在高温下，向金红石与焦炭的混合物中通入氯气(Cl2)，得到TiCl4和一种可燃性气体；②在稀有气体环境和加热条件下，用Mg和TiCl4反应得到Ti和MgCl2。下列说法中不正确的是（）A.①中的反应TiO2+C+2Cl2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(高温),===)TiCl2+CO4↑B.②中的稀有气体的作用是隔绝空气C.②中发生的反应为置换反应D.金属钛在常温下不与O2反应【基础巩固练】1.(2020•温州)伏打电堆于1800年问世，它利用化学反应将化学能转化为电能，其中的一条化学反应是2Zn+O2+2H2O===2Zn(OH)2，该反应属于（）A.化合反应B.分解反应C.置换反应D.复分解反应2.铁、铝、铜都具有的性质是（）①有银白色的光泽②导热性③与稀硫酸反应④与氧气反应⑤与硝酸银溶液反应A.②④⑤B.①③C.①②④D.①②③④⑤3.用小刀切去一小块钠，放入水中后，观察到金属钠浮在水面上，并在水面上迅速游动，熔成一个银白色的小球，最后完全消失。根据以上内容不能推知的（）A.钠的密度比水小B.钠在水中能燃烧C.钠的熔点比较低D.钠是银白色的固体4.某同学利用初中科学物质间相互转化的知识，设计了下图所示的3条铜的“旅行路线”，每条路线中的每次转化都是通过一步化学反应来实现的。那么，每条路线中可能都有的化学反应类型是（）A.化合反应B.分解反应C.置换反应D.复分解反应5.生活中处处有科学，某同学拆开家中使用过的“暖宝宝”，发现内有褐色固体，查阅后得知：“暖宝宝”成分中有铁粉、食盐和水等物质；使用后形成的褐色固体主要是氧化铁和氢氧化铁，其中氢氧化铁受热会分解成氧化铁和水。据上信息，你认为该褐色固体可能是“暖宝宝”中的物质跟空气中的__________发生反应形成的。请写出氢氧化铁受热分解的化学方程式：______________________________。6.在利用某种金属材料时，人们往往要考虑这种材料的化学性质，因此需要对一些金属的活动性及反应的快慢进行研究。(1)请写出能体现金属化学性质的一个化学方程式：______________________________。(2)相同条件下，不同金属与相同质量分数的稀硫酸反应，反应的快慢不同。取等质量大小相同的镁片、锌片、铁片中的两种金属，分别放入溶质质量分数相同的足量稀硫酸中，生成氢气的质量(m)与反应时间(t)的关系如图所示，则曲线A对应的金属是__________。(3)在一定条件下，同一反应进行的快慢与反应物的浓度有关。现将一定浓度的稀硫酸与过量锌反应制取氢气，为了使反应速率减慢而又不影响生成氢气的总量，可向稀硫酸中加入适量的一些物质，其中原理上可行的是__________(填序号)。①水②NaOH稀溶液③Na2SO4稀溶液7.已知材料：在实验室里，金属钠保存在煤油中。在烧杯中加一些水，滴入几滴酚酞试液，然后把一小块钠放人水中，钠与水剧烈反应，钠熔为小球并在水面快速游动，产生一种可燃性气体，烧杯中的液体变红。请回答下列问题：(1)钠、煤油、水三者的密度大小顺序为__________>__________>__________。(2)钠与水反应的化学方程式为______________________________，此反应的基本类型是__________。8.(2020•河南)已知镁和铝的相对原子质量之比为8∶9，若镁和铝分别与足量盐酸反应，生成氢气的质量相等，则参加反应的镁和铝的质量比为（）A.3：2B.4：3C.1：1D.1：29.(2021•宁波海曙质检)往一定量的稀硫酸中加入过量的锌粒，如图所示是反应过程中某种量y随加入锌粒的质量变化的图像。由此可知，y不可能表示（）A.溶液中水的质量B.生成硫酸锌的质量C.参加反应的硫酸质量D.生成氢气的质量【发散思维练】10.(2021•嘉兴海宁期中)在托盘天平的两个托盘上各放一只烧杯，分别注入相同质量分数、相同质量的稀盐酸，天平平衡。向左边的烧杯中加入10g金属锌，向右边的烧杯中加入10g金属镁。当反应停止后，金属都有剩余，天平指针的指向是（）A.分度盘的左边B.分度盘的中间C.分度盘的右边D.3种情况都有可能11.等质量的稀硫酸分别与足量的镁、铁、锌三种金属反应，下列图像能正确表示产生氢气的质量与反应时间关系的是（）12.如图，将等质量的锌和铁分别放入左、右两支试管中，加入等质量、等质量分数的稀盐酸，充分反应后，冷却到室温，金属均有剩余(U形管内为水，初始液面相平，反应过程中装置气密性良好)，下列说法中正确的是（）A.右侧试管中溶液为浅绿色B.两支试管中所得溶液的质量相等C.U形管中液面左升右降D.右侧试管比左侧试管中产生气泡的速率快13.两个烧杯中有等质量的锌和铁，分别逐渐加入等质量分数的稀硫酸，产生氢气的质量与加入硫酸的质量关系如图所示，A、B代表金属，a、b、c是曲线上的三个点，则：(1)分析可知：A金属是__________；在__________点时两烧杯中金属都有剩余。(2)b点时B金属所在烧杯里的溶液溶质是__________(填化学式)。14.现有铜与另一种金属的混合物粉末，另一种金属可能是镁、铁、锌中的一种，现欲测定其组成。【查阅资料】(1)镁、铁、锌皆能与稀硫酸发生置换反应，且生成+2价的可溶性金属硫酸盐和氢气。(2)相对原子质量：Mg-24、Fe-56、Zn-65。【实验步骤及数据】取该混合物粉末8.0g放入烧杯中，将140.0g14.0%的稀硫酸分4次加入该烧杯中，充分反应后，测得剩余固体的质量数据记录如下：次数1234加入稀硫酸的质量/g35.035.035.035.0剩余固体的质量/g6.85.64.44.2通过计算(写出计算过程)，求：(1)该混合物粉末中铜的质量分数。(2)该混合物粉末中另一金属为何种金属?(3)第3次加入硫酸充分反应后，所得溶液中溶质的质量分数是多少?(结果保留至0.1%)【核心素养练】15.(变化观念与平衡思想)已知：镁在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁(Mg3N2)，氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨气。(1)写出氮化镁与水反应的化学方程式：______________________________。(2)ag镁在空气中完全燃烧生成固体的总质量m为____________________(用含a的式子表示m的取值范围)。(3)某学生对该混合物中氮化镁的质量分数进行测定，设计如下实验装置。【查阅资料】I.碱石灰是固体氧化钙和氢氧化钠的混合物，常用作干燥剂，不与NH反应。II.2NH3+H2O4===(NH4)2SO4。Ⅲ.NH3是一种极易溶于水的气体。【实验步骤】①检查装置的气密性；②精确称量镁在空气中燃烧后的固体5.00g放入锥形瓶中，称量装置C，连接好装置；③关闭止水夹K，打开Ａ中分液漏斗活塞，逐滴加入水，至样品恰好完全反应；④打开止水夹K，鼓入空气；⑤再次称量装置C，装置C增重0.34g。请回答：(一)装置B的作用是______________________________。(二)装置Ｄ的作用是______________________________。(三)实验步骤④中鼓入空气的目的是______________________________。(四)固体混合物中Mg3N2质量分数为____________________。(五)实验证明此方法测定的实验结果偏低，可能____________________的原因是(写一条)。【中考提分练】16.(2020•台州)某同学用足量的金属镁与7.3g5%的稀盐酸反应，测量产生氢气的体积。(1)已知氢气的密度比