第8单元 课题2 金属的化学性质（教师版）-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 【答】 【详解】、用铅笔芯制作电极，是因为铅笔芯的主要成分是石墨，石墨具有导电性，不符合题意； B、水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁，碳酸钙能与食醋中的醋酸反应生成醋酸钙、二氧化碳和水，氢 氧化镁能与食醋中的醋酸反应生成醋酸镁和水，故可用食醋除去水垢，不符合题意； 、回收铝制易拉罐，是因为可以节约金属资料，减少污染，符合题意； D、用洗涤剂去油污，是因为洗涤剂具有乳化作用，能将油污乳化为细小油滴，随水冲走，不符合题意。 故选。 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 【答】 【详解】、铝在常温下易与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝保护膜，从而阻止内部的铝进一步氧化， 因此工人用耐腐蚀性强的铝合金制成门窗，说法错误； B、铁元素是血红素的重要成分，因此医生给贫血病人开具补铁药剂，说法正确； 、磷酸二氢铵中含有氮、磷、钾中氮元素与磷元素，因此农民给农作物施用磷酸二氢铵肥料可补充农作物 需要的和P 元素，说法正确； D、新的燃料电池能将燃料的化学能转化为电能，说法正确。 故选：。 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)。 【答】(1)2 (2)红色粉末逐渐变黑 (3)3Mg＋2 Mg32 (4)排出装置内的氧气，防止镁与氧气反应 (5) m1 m1+m2+m3+ρV × 100% 【详解】 (1)氧气的用途是供给呼吸，支持燃烧，所以空气中能供给呼吸的气体是氧气。化学式2。 (2)装置甲硬质玻璃管内是足量铜粉通入空气，加热条件下红色铜粉与空气中的氧气反应生成黑色的氧化铜 粉末。所以装置甲硬质玻璃管内观察到的实验现象是红色粉末逐渐变黑。 (3)据图可知，由于铜粉消耗了空气中的氧气，足量碱石灰消耗了空气中的二氧化碳，剩下的氮气在加热的 条件下与铁粉反应生成画化镁固体。化学方程式3Mg＋2 Mg32 (4)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。是使足量铜粉与空气中的氧气 充分反应，耗尽空气中的氧气，避免镁与氧气反应，所以步骤中点燃甲处酒精灯，通入一段时间空气的目 的是耗尽空气中的氧气，谢免镁与氧气反应。 (5)根据实验测得数据可知，装置甲消耗了空气中的氧气，质量为m1g;装置丙消耗了空气中的氮气，质量 为m2g;装置乙吸收了空气中的二氧化碳，质量为m3g;装置丁中收集到的气体是稀有气体，质量为ρg/ mL×Vml=ρVg 。所以空气的质量为m1g+m2g+m3g+pVg ，所以空气中氧气的质量分数= m1 m1+m2+m3+ρV × 100% 【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 【答】B 【解析】、50mL 酒精和50mL 水混合在一起，体积小于100mL，是因为分子之间有间隔(空隙)，一部 分水分子和酒精分子会互相占据分子之间的间隔(空隙)。正确； B、向锌粒中加入稀硫酸，产生气泡，是因为锌的金属活动性比氢强，能与稀硫酸反应生成硫酸锌溶液和 氢气。不是金属均能与酸反应产生2，金属铜就不能与酸反应产生2。B 不正确； 、由于合金的硬度往往比其成分金属大，所以将黄铜片(铜锌合金)和铜片相互刻画，铜片表面有明显划痕。 正确； D、因为纯氧比空气中氧气浓度大，氧气的浓度对物质的燃烧有影响。所以铁丝在空气中不能燃烧，在氧 气中可以燃烧。D 正确。 综上所述：选择B。 【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______。 【答】(1) (2)l23 (1)人体内含量最高的金属元素是钙元素，写为。 (2)铝制品与空气中氧气生成形成的致密的氧化铝薄膜，氧化铝写为l23。 【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 【答】D 【详解】、铝金属活动性比铁强，铝不易生锈是因为铝与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝薄膜能够隔 绝空气，防止内部的铝继续锈蚀，选项错误； B、并非所有原子内都有中子，如氢原子核内只有1 个质子，没有中子，选项错误； 、混合物中不一定含有两种元素，有些混合物中只有一种元素，由氧元素组成的臭氧和氧气混合后形成混 合物，其中只含氧元素一种元素，选项错误； D、二氧化碳会使全球气候变暖，但二氧化碳是空气的组成成分，不是空气污染物，选项正确，故选D。 【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 【答】 【详解】用铜和锡等金属熔融制造合金，变化过程中没有生成新物质，故发生的变化是物理变化，符合题 意； B 用铜矿冶炼得到金属铜，变化过程中生成新物质，故发生的变化是化学变化，不符合题意； 铜丝在空气中加热变黑，铜与氧气加热生成氧化铜，变化过程中生成新物质，故发生的变化是化学变化， 不符合题意； D 将铜加入硝酸汞溶液发生的变化是铜与硝酸汞反应生成硝酸铜和汞，变化过程中生成新物质，故发生的 变化是化学变化，不符合题意； 故选：。 【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_______。 【答】(1)好 (2)温度达到木材的着火点 (3)化学性质不活泼 【解析】 (1)合金的硬度、抗腐蚀性比组成纯金属的硬度大、抗腐蚀性强，“恨铁不成钢”说明钢的性能比铁好。 (2)物质燃烧的条件：可燃物、与空气或氧气接触、温度达到可燃物的着火点“钻木取火”需满足的燃烧条 件是温度达到木材的着火点。 (3)“真金不怕火炼”说明金化学性质不活泼，即使在高温条件下也不发生反应。 ►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 【答】B 【详解】、根据锌和硫酸反应能产生氢气可知，锌的活动性比氢强，Z 是金属活动顺序表中氢前金属，故 选项说法正确； B、由实验②③对比可知，锌粒产生氢气的体积不是总是比薄锌片少，故选项说法错误； 、由实验①③对比可知，增大硫酸的质量分数，反应物的浓度增大，能加快产生氢气，故选项说法正确； D、由实验③④对比可知，增大锌与酸的接触面积(锌的形状不同，锌片比锌粒的表面积更大)，能加快产 生氢气，故选项说法正确。 故选B。 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 【答】D 【分析】根据题意，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，最终金属完 全反应，酸过量，最终铝生成的氢气的质量多，进行分析判断。 【详解】、由图可知，点时，l 与稀硫酸恰好完全反应，盛铁的烧杯中的酸有剩余，故选项说法错误； B、由图可知，b 点时，两个烧杯中消耗硫酸不相等，产生氢气的质量不相同，故选项说法错误； 、由图可知，点之后，两个烧杯都能继续产生氢气，则点时，两个烧杯中都有金属剩余，故选项说法正确； D、由图可知，该曲线是氢气与酸的曲线，不是氢气与时间的曲线，故右侧曲线不能反映反应的速率，不 能反映铁和铝的金属活动性强弱，故选项说法正确。 故选D。 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 【答】D 【详解】、 ， ， 。因 为金属足量则稀盐酸完全反应。如反应73 份质量的l，溶液质量的增加情况为：镁增加24-2=22 份，铝 增加 份，铁增加56-2=54 份，所以溶液增加质量Fe>Mg>l，图示正确； B、消耗73 份质量的l 需要镁的质量为24 份，铝的质量为 份，铁的质量56 份，所以消耗相同质 量的稀盐酸需要金属的质量Fe>Mg>l，金属过量，最终稀盐酸全部消耗，则最终消耗稀盐酸质量相同。 图示正确； 、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，最终生成的 氢气质量相等，镁的金属活动性强于铝强于铁，故镁的反应速率大于铝大于铁，图示正确； D、从B 分析可知，最终稀盐酸全部反应，消化金属的质量Fe>Mg>l。金属活动性Mg>l>Fe，则相同 时间内消耗的金属Mg>l>Fe。图示错误。 故选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。 【答】(1) (2)铜片表面有银白色固体生成，溶液由无色变成蓝色 (3)置换反应 (4)锌、硫酸铜溶液、银 (5)能 (6) ①在其他条件相同时，锌与稀硫酸接触面积越大，反应速率越快 ② ①③或②④ 【解析】 (1)铜、锌、银三种金属中，只有锌的金属活动性排在氢的前面，即只有锌能与稀硫酸反应，实验Ⅰ中锌与 稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为 ； (2)实验Ⅱ中铜片与硝酸银溶液反应生成银和硝酸铜，故观察到的实验现象是铜片表面有银白色固体生成， 溶