第8单元 课题2 金属的化学性质（学生版）-2024年初中化学同步（人教版）

第八单元 课题2 金属的化学性质 1 知道铁、铝、铜等常见金属与氧气的反应； 2 初步认识常见金属与盐酸、硫酸的置换反应，以及与盐溶液的置换反应； 3 能用金属活动性顺序对有关的置换反应进行简单的判断； 4 能用置换反应和金属活动性顺序解释一些与日常生活有关的化学问题。 1．金属与氧气的反应 铁 铝 镁 铜 反应现象 在氧气中点燃，剧烈燃 烧，火星四射，放出大 量的热，生成黑色固体 在空气中，常温 下，铝表面变暗 ( 生 成一层致密氧化膜 ) 在空气中点燃，剧烈燃 烧，发出耀眼白光，生 成白色固体 在空气中加 热，表面变黑 化学方程式 3Fe+22 Fe34 4l+32=2l23 2Mg+2 2Mg 2u+2△2u 反应特征 都是氧化反应，生成金属氧化物，且都属于化合反应 2．金属与酸的反应 铁丝 铝丝 铜丝 反应 现象 稀盐酸 铁丝表面产生少量气泡，溶液由 无色变成浅绿色 铝丝表面产生大量气泡，溶液颜色没 有变化 没有明显现 象 ( 不反应 ) 稀硫酸 铁丝表面产生少量气泡，溶液由 无色变成浅绿色 铝丝表面产生大量气泡，溶液颜色没 有变化 没有明显现 象 ( 不反应 ) 化学 方程 式 稀盐酸Fe+2l = Fel 2+2↑ 2l+6l = 2ll 3+32↑ 稀硫酸Fe+2S4= FeS 4+2↑ 2l+32S4= l 2(S4)3+32↑ 讨论 ①上述方程式的特点是一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物，属 于置换反应类型 ②根据铜与酸不反应，铁反应较不剧烈，而铝反应现象最剧烈，可初步推断，三种金属的 活动性由强到弱依次是：l>Fe>u Fe ③ 与酸反应，生成的是氯化亚铁(Fel2)、硫酸亚铁(FeS4)，而不是氯化铁(Fel3)、硫酸铁 [Fe2(S4)3] 【注意事项】 (1)参加反应的金属必须是排在金属活动性顺序氢前面的金属。 (2)酸不能为强氧化性酸：如浓硫酸、硝酸。 (3)金属与酸发生反应后，溶液的质量均增加。 (4)金属与酸反应都产生气泡，但快慢有别；都放出热量，但有多有少；溶液的颜色大多不发生变化(铁除 外)。 3 金属与某些化合物的溶液反应 铁丝浸入硫酸铜溶液 铝丝浸入硫酸亚铁溶液 铜丝浸入硫酸铝溶液 反应现象 铁丝表面有红色物质析出， 溶液由蓝色变成浅绿色 铝丝表面有黑色物质析出，溶液 由浅绿色变成无色 没有明显现象 ( 不反 应 ) 化学方程式Fe+uS4= FeS 4+u 2l+3FeS4= l 2(S4)3+3Fe 讨论 ①由铝能置换出铁，铁能置换出铜，可推断三种金属的活动性由强到弱依次是： l>Fe>u ②铜不能与硫酸铝溶液反应，是因为铜的金属活动性比铝弱 【注意事项】 (1)只有较活泼的金属才能把不太活泼的金属从它的化合物溶液里置换出来。 (2)被置换的金属化合物必须溶于水。 (3)铁与酸或金属化合物发生置换反应时生成的铁的化合物中铁均显 +2 价 。 (4)参加反应的金属不能为钾钙钠。如把钠放入uS4 溶液中，发生的反应不是2+uS4=2S4+u， 而是 2+22=2+2↑,2+uS4=u()2↓+2S4 4 置换反应 定义：一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物的反应特点：置换反应的特点是反应 物和生成物中都有单质。如u+≜ u+₂，尽管生成物中一种是单质另一种是化合物，但由于反应物中的两 种物质都是化合物，不符合定义，因此该反应不属于置换反应。 通式：+B=B+ 或 B+=+B 发生的条件：强换弱 ►问题一 金属与氧气反应 【典例1】(2023 广东中考)下列劳动实践与所述的化学知识没有关联的是 选项 劳动实践 化学知识 用铅笔芯制作电极 石墨有导电性 B 用食醋除水垢 水垢能与食醋反应 回收铝制易拉罐 铝易与氧气反应 D 用洗涤剂去油污 洗涤剂能乳化油污 B B D D 2(2023 年四川省泸州市中考)劳动结硕果，科学创未来。下列劳动项目所对应的化学解释错误的是 选 项 劳动项目 化学解释 工人用铝合金制成门窗 铝在常温下与氧气不反应 B 医生给贫血病人开具补铁药剂 铁元素是血红素的重要成分 农民给农作物施用磷酸二氢铵肥料 为农作物补充需要的和P 元素 D 科学家开发新的燃料电池 该电池将燃料的化学能转化为电能 B B D D 3(2022 年湖北省武汉市中考)某学习小组仿照拉姆塞发现稀有气体的实验原理，用下图所示装置测定空气 中氧气的质量分数，并制备少量氮化镁。(碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物，装置气密性良好，夹持装 置已略去，忽略气体密度变化) 已知：①点燃或加热时，镁与氮气反应生成氮化镁固体(其中氮元素为-3 价)。 ②装置丁内收集到气体的密度为ρg/mL。 部分实验步骤： 、装入药品，连接装置，点燃甲处酒精灯，通入一段时间空气。 Ⅱ、点燃丙处酒精灯，继续通入一段时间空气。 Ⅲ、停止通入空气，熄灭酒精灯，冷却至室温。 实验测得数据：装置甲、丙硬质玻璃管内固体质量分别增加m1g、m2g：装置乙质量增加m3g：最终装 置戊量筒里水的体积为VmL。 回答问题： (1)空气中能供给呼吸的气体是______(填化学式)。 (2)装置甲硬质玻璃管内观察到的实验现象是______。 (3)装置丙硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为______。 (4)步骤中点燃甲处酒精灯，通入一段时间空气的目的是______。 (5)空气中氧气的质量分数为______(用m1、m2、m3、ρ、V 的代数式表示)。 【解题必备】 1 镁、铝在常温下就能和氧气反应，打磨的镁带在空气中表面逐渐变暗，点燃时发出耀眼白光，生成白色 固体。打磨过的铝在空气中表面也会逐渐变暗，说明在常温下铝能和氧气反应，解释铝制品具有很好抗腐 蚀性的原因：铝在空气中与氧气反应生成一层致密氧化铝薄膜，阻止铝进一步和氧气反应。 2 铁、铜在点燃或加热条件下可以和氧气反应，铁在氧气中点燃后能剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体、 放热；而铜在空气中加热时表面会变黑，因此可通过取样灼烧的方法鉴别黄铜和黄金。 3 铁、铜在潮湿的空气中，常温下能够发生缓慢氧化——生锈。铁生锈的条件是：铁与水、空气中的氧气 共同作用；铜比铁难生锈，生锈的条件是：铜与水、空气中的氧气、二氧化碳共同作用。 4 金在常温或高温下都不与氧气反应，所以说“真金不怕火炼”，指的是金的化学性质不活泼。 5 大多数金属能与氧气反应，但反应的难易和剧烈程度不同。金属越活泼，越易与氧气反应。 【变式练1-1】(2023 年江苏省扬州市中考)下列对实验现象的解释不正确的是 选项 实验现象 解释 将50mL 水和50mL 酒精混合，总体积小于 100mL 分子之间有空隙 B 向锌粒中加入稀硫酸，产生气泡 金属均能与酸反应产生2 将黄铜片和铜片相互刻画，铜片表面有明显划痕 合金的硬度往往比其成分金属大 D 铁丝在空气中不能燃烧，在氧气中可以燃烧 氧气的浓度对物质的燃烧有影响 ． B．B ． D．D 【变式练1-2】(2023 年河南省郑州市中考二模)化学用语是学习化学的重要工具，请用化学用语填空： (1)人体内含量最高的金属元素是______。 (2)铝制品在空气中形成的致密的薄膜是______。 【变式练1-3】(2023 年广东省揭阳市揭东区中考二模)逻辑推理是化学学习中常用的思维方法，下列推 理正确的是 在潮湿空气中，铝不易生锈，而铁易生锈，故铁比铝活泼 B 原子核由质子、中子构成，所有原子内都有质子和中子 混合物中至少含有两种物质，则混合物中至少含有两种元素 D 二氧化碳会使全球气候变暖，但二氧化碳不是空气污染物 【变式练1-4】(2023 年山东省威海市临港区中考模拟)铜作为一种常见的金属，应用广泛。发生的下列 变化是物理变化的有 用铜和锡等金属熔融制造合金 B 用铜矿冶炼得到金属铜 铜丝在空气中加热变黑 D 将铜加入硝酸汞溶液发生的变化 【变式练1-5】(2023 年河南省鹤壁市淇县中考二模)中国成语和俗语中蕴含着丰富的化学知识。 (1)“恨铁不成钢”说明钢的性能比铁_______(填“好”或“差”)。 (2)“钻木取火”需满足的燃烧条件是_______。 (3)“真金不怕火炼”说明金_______。 ►问题二 金属与酸反应 【典例2】(2023 年四川省泸州市中考)下表为某核心期刊刊文中氢气制备对比实验的数据(将锌粒压成薄 锌片增大了表面积)。下列不能由实验得出的结论是 编 号 20mL 硫酸的质量分 数 1g 锌的形 状 0～3m 产生氢气体积 (mL) ① 20% 锌粒 317 ② 20% 薄锌片 509 ③ 30% 锌粒 617 ④ 30% 薄锌片 799 Z 是金属活动顺序表中氢前金属 B 锌粒产生氢气的体积总是比薄锌片少 增大硫酸的质量分数能加快产生氢气 D 增大锌与酸的接触面积能加快产生氢气 2 (2023 年山东省潍坊市中考)向两个盛有相同质量铝粉和铁粉的烧杯中，分别滴加相同浓度的稀硫酸， 产生氢气的质量与加入稀硫酸的质量关系如图所示。下列说法正确的是 点时，两个烧杯中的酸都恰好完全反应 B b 点时，两个烧杯中产生氢气的质量相同 点时，两个烧杯中都有金属剩余 D 右侧曲线不能反映铁和铝的金属活动性强弱 3(2023 广西中考)向三个烧杯中分别放入足量的Mg、1、Fe 粉末，同时加入质量分数相同的100g 稀盐 酸，充分反应。反应的有关图像错误的是 B D 4(2023 宁夏中考)学习小组在实验室探究铜、锌、银三种金属活动性顺序。 【设计与实验】同学们设计并进行图3 所示实验(实验中所用金属均已用砂纸打磨)。 【解释与结论】 (1)实验Ⅰ中只有一支试管内有气泡产生，反应的化学方程式为 ____________________。 (2)实验Ⅱ中实验现象是 ____________________。 (3)上述实验涉及的基本反应类型是 _________。 由上述实验得出三种金属活动性由强到弱的顺序是锌、铜、银。 【反思与交流】 (4)请你另设计一个实验方验证这三种金属的活动性顺序 ______________(写出所用试剂即可)。 (5)某同学又取了金属M 放入试管中，滴加稀硫酸，发现有气泡产生，请你推测：金属M _____(填“能” 或“不能”)与硫酸铜溶液发生化学反应。 【拓展与延伸】 (6)同学们用不同形状的锌和不同溶质质量分数的稀硫酸在室温下进行实验，探究锌与稀硫酸反应快慢的影 响因素，实验记录表： 实验编 号 硫酸的溶质质量分数 (均取20mL) 锌的形状 (均取1g) 氢气的体积 (mL) (均收集3 分钟) ① 20% 锌粒 317 ② 20% 锌片 509 ③ 30% 锌粒 617 ④ 30% 锌片 79. 9 实验①②对比说明 ____________________；要比较不同溶质质量分数的稀硫酸对反应快慢的影响，应选择 的实验编号是 __________。由此得出不同形状的锌和不同溶质质量分数的稀硫酸都会影响反应快慢。 【解题必备】 ①镁、锌、铁都能与盐酸或稀硫酸反应，反应都生成了氢气，镁反应最剧烈，锌次之，铁最慢。 ②铜不与盐酸或稀硫酸反应。 ③镁、锌、铁、铜的金属活泼性顺序是镁>锌>铁>铜。 ④活动性相差大的置换反应优先发生。 【变式练2-1】(2022 山东荷泽中考)下列物质：①MgS4 Fel ② 3 uS ③ 4 Zl ④ 2，能够通过金属与稀盐酸或稀 硫酸反应生成的是 ．①② B．③④ ．②③ D．①④ 【变式练2-2】(河南省南阳市卧龙区2022-2023 上学期期末)等质量的M、两种金属，分别与相同浓度 的足量稀硫酸反应(已知M、在生成物中均显+2 价)，生成氢气的质量和反应时间的关系如图所示。下列 说法中正确的是 相对原子质量M< B 金属活动性M< 反应消耗硫酸的 质量相同 D 生成了相同质量的氢气 【变式练2-3】(2023 湖南益阳中考)数字化实验利用传感器能准确地测定实验过程的相关数据。下图是 某同学将少量锌粒放入盛有过量稀硫酸的恒容密闭容器中，用压强传感器测得容器内气体压强与反应时间 的变化曲线。据图回答下列问题： (1)B 段发生反应的化学方程式为_____。 (2)点表示的溶液中含有的溶质有_____(填化学式)。 【变式练2-4】(2023 年陕西省宝鸡市陈仓区中考三模)化学兴趣小组利用如图装置验证Fe 的化学性质。 (1)如图甲所示，先将稀2S4加入试管中，观察到有气泡产生，溶液变为___________色，气球胀大；继续 向试管中注入uS4溶液，观察到Fe 片表面产生红色固体，原因是______________(用化学方程式解释)。 (2)图乙为探究Fe、u、M 三种金属活动性的实验，中观察到明显的现象，则～D 中不需要做的实验是___ ________(填字母)。 ►问题三 金属与硫酸铜(盐)溶液反应 【典例3】(2023 年重庆市中考化学真题B)铁和铜在自然环境中都能被腐蚀。下列不能说明铁比铜活泼的 事实是 历史上铜比铁使用更早 B 铁的文物比铜的稀有 氧化铁能与盐酸反应而铜单质不能 D 铁能与硫酸铜溶液反应 2(2023 年内蒙古呼和浩特市中考)某兴趣小组为探究Z、Fe、u 三种金属的活动性，进行如图所示探究实 验。 下列有关实验的说法不正确的是 甲试管中观察到的现象是Fe 表面产生气泡，溶液由无色变为浅绿色 B 通过乙试管的实验可以比较Z 与Fe 的金属活动性强弱 若是Z，b 是 溶液，即可实现实验目的 D 若是Fe，b 是 溶液，则无需甲试管的实验也能实现实验目的 3(2023 湖南永州中考) 三种金属X、Y、Z 相互之间的反应关系如下： ① ，Z 和 不反应 ② 则X、Y、Z 的金属活动性顺序为 X>Y>Z B X>Z>Y Y>X>Z D Y>Z>X 4(2023 广东中考)下列实验设计能达到实验目的的是 实验 目的 探究 Fe、u、g 的金属 活动性强弱 验证质量守恒定律 探究铁锈蚀的条 件 验证 M2的催化作用 实验 设计 选项 B D B B D D 5 (2023 辽宁盘锦中考)锂电池常用于新能源汽车，钴的主要用途之一是生产锂电池，钴合金被广泛用于 火箭发动机等耐热部件中。 (1)图1 表示的是锂______(填“原子”或“离子”)的结构示意图。 (2)锂电池新能源汽车与传统燃油汽车相比，优点是______(答出一点即可)。 (3)钴合金属于______(填“金属材料”或“合成材料”)。 (4)在图2 所示实验中，一段时间后，钴片表面有红色物质析出，银片表面无明显现象，由此判断银、钴、 铜三种金属活动性由强到弱的顺序是______。 【解题必备】 金属活动性顺序的应用 ①判断金属活动性强弱。在金属活动性顺序里，金属位置越靠前，它的活动性就越强。 ②判断金属与酸能否发生置换反应。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。而位于氢后面的金属则不与盐酸、稀硫酸反应。 ③判断金属与金属化合物溶液能否发生置换反应。在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的 金属从它们的化合物溶液里置换出来。金属化合物必须溶于水，否则不反应。如Fe 与gl 不反应，因为gl 不溶于水。 【变式练3-1】(2023 年安徽省滁州市中考二模)下列根据实验事实推导出的原因，正确的是 选项 实验事实 原因推导 将一段铝丝放入稀硫酸中，开始没有气泡产生 铝和稀硫酸不反应 B 硫在空气中燃烧产生微弱的淡蓝色火焰，而在氧气中 燃烧产生蓝紫色火焰 物质燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有 关 取 熟石灰放入烧杯中，加入 水，充分搅拌， 底部有白色不溶物 一定是熟石灰全部变质成为碳酸钙 D 水和 酒精混合后体积小于 酒精和水发生反应，使总体积变小 B B D D 【变式练3-2】 (2023 西藏中考)将粗细相同的X、Y、Z 三种金属丝分别放入质量和浓度相同的稀盐酸中， 根据下图所示的实验现象，三种金属的活动性强弱顺序正确的是 Y>Z>X B X>Z>Y Z>Y>X D Z>X>Y 【变式练3-3】(2023 年重庆市中考卷)天舟6 号货运飞船在2023 年5 月成功发射，标志着我国航天事 业可再进一步。科研人员在空间站做了多孔铜、镁合金等材料性能实验，以及甲烷微重力燃烧实验。 (1)相同质量的镁和铜，含原子数更多的是_____，铜能拉成丝，说明铜具有良好的_____(填序号)。 ．导电性 B．导热性 ．延展性 (2)为了验证Mg()u 的金属活动性顺序，小王同学做了如下两个实验：①将镁条和铜条分别放入相同的稀 硫酸中②将镁条放入uS4溶液中。下列有关叙述正确的是_____(填序号)。 ．只需要实验①就能得出结论 B．实验②中有红色物质析出 ．实验②反应后溶液的质量减轻 (3)利用甲烷、氧气和氢氧化钠溶液组成的燃料电池可供电。三种物质共同作用生成一种盐和水，该反应的 化学方程式为_____。 【变式练3-4】(陕西省渭南市富平县2022-2023 上学期期末)为了探究金属的化学性质，某校化学兴趣 小组设计以下实验： 实验：探究Fe、u、g、R 四种金属的活动性顺序(R 为未知金属)。 【实验装置】 【 实验现象与结论】 (1)如图所示，将四根金属棒同时插入烧杯中。甲烧杯中发生反应的化学方程式为______，乙烧杯中可观察 到的现象是______。 (2)如图B 所示，若丙、丁烧杯中R 表面均有明显现象，可得出Fe、u、g、R 的活动性顺序由强到弱为__ ____。 实验Ⅱ：金属R 可能是T 吗？ 【实验探究】 步骤一：在试管中加入一定量金属钛，滴入少量稀盐酸，有气泡均匀放出，反应后固体有剩余。 步骤二：取“步骤一”反应后的溶液，插入铁片，无明显现象。 (3)由此证明金属R______(填“可能”或“不可能”)是T。 【拓展应用】 (4)若要验证u、g、T 的活动性强弱，可选择的试剂组是______(填字母)。 T、u、g、稀硫酸 B u、g、T(S4)2溶液 T、g、uS4溶液 (5)钛是化学性质比较活泼的金属，但在常温下钛的抗腐蚀性很强。即使把钛放在海水中数年，取出后仍光 亮如初，可能的原因是______。 ►问题四 置换反应 【典例4】(2023 湖南益阳中考)我国宋代《梦溪笔谈》中有“熬胆矾铁釜久之亦化为铜”的记载，其化学 反应原理为 ，该反应属于 化合反应 B 置换反应 分解反应 D 复分解反应 2(2023 吉林长春中考)18 世纪末，法国科学家拉瓦锡为探究水的组