精品43金属及金属的化学性质提高 知识讲解文档格式.docx

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合金是混合物，合金中至少含有一种金属。

（2）生铁（含碳量为2%～4.3%）和钢（含碳量为0.03%～2%）都是铁合金。

因含碳量不同合金的性能不同，含碳量越大，硬度越大；

含碳量越低，韧性越好。

（3）黄铜、青铜、焊锡、硬铝、18K黄金、18K白金、钛合金等也是常见的合金。

（4）合金的性能与组成合金的各成分的性能不同。

合金的硬度比组成它们的纯金属的硬度大，合金的熔点比组成它们的纯金属的熔点低。

【要点诠释】

1.金属的用途要从不同金属的各自不同的性质以及价格、资源、美观、便利、回收等各方面考虑。

如银的导电性（100）比铝的导电性（61）大很多，但电线一般用铝制而不用银制。

因为铝的密度（2.7g/cm3）比银的密度（10.5g/cm3）小，价格比银低很多，资源比银丰富得多。

2.合金的硬度、强度、抗腐蚀性等一般都好于组成它们的纯金属。

要点二、金属活动性顺序（高清课堂《金属的化学性质》三）

常见金属的活动性顺序如下：

1.在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。

2.在金属活动性顺序里，位于氢前面金属可以置换出盐酸、稀硫酸中的氢。

且金属的位置越靠前，它与酸反应的速率就越大。

3.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化合物的溶液里置换出来（K、Ca、Na除外）。

要点三、置换反应

置换反应是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。

如：

Mg+2HCl=MgCl2+H2↑

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

Cu+2AgNO3=2Ag+Cu（NO3）2

1.置换反应可以表示为：

A+BC=AC+B

2.置换反应的特征：

单质+化合物=单质+化合物

（1）反应物一定是单质与化合物；

（2）生成物一定是单质与化合物。

要点四、金属的化学性质 

（高清课堂《金属的化学性质》）

1．金属与氧气的反应

铁

铝

镁

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

化学方程式

3Fe+2O2

Fe3O4

4Al+3O2=2Al2O3

2Mg+O2

2MgO

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

（1）钾钙钠镁铝锌等金属在常温下都能与空气中的氧气发生反应，其中铝锌在其表面形成一层致密的氧化膜，阻止氧化反应的继续进行。

（2）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。

（3）镁在空气中可以点燃，剧烈燃烧；

铁丝在空气中不燃烧，在纯氧中可以燃烧；

铜在空气、氧气中都不燃烧，但可以与氧气发生氧化反应生成氧化铜；

真金不怕火炼，金在高温下也不与氧气反应。

2．金属与酸的反应

铁丝

铝丝

铜丝

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

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

2Al+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2↑

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：

Al>

Fe>

Cu

③Fe与酸反应，生成的是氯化亚铁（FeCl2）、硫酸亚铁（FeSO4），而不是氯化铁（FeCl3）、硫酸铁（Fe2（SO4）3）

（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

铁丝表面有光亮的红色物质析出，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

化学方

程式

2Al+3FeSO4=Al2（SO4）3+3Fe

②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：

③铜不能与硫酸铝溶液反应，是因为铜的金属活动性比铝弱

（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CuSO4溶液中，发生的反应不是2Na+CuSO4=Na2SO4+Cu，　而是2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,2NaOH+CuSO4=Cu（OH）2↓+Na2SO4 

。

【典型例题】

类型一、考查金属材料及其应用

1.灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制，主要原因是（）

A．钨的导电性好　B．钨的熔点高　C．钨的硬度大　D．钨的密度大

【思路点拨】金属的用途取决于金属的性质，但还要考虑其可行性。

【答案】B

【解析】作为灯泡中的灯丝要具有耐高温的优良性能，因为灯丝在通电时会产生热量，如果灯丝的熔点低，则灯丝很容易熔断。

钨和锡都能导电，但钨的熔点较高。

【总结升华】物质的性质在很大程度上决定了物质的用途。

但同时还需考虑如价格、资源以及废料是否易于回收等其他因素。

而物质的用途反映了它具有的性质。

举一反三：

【变式】我省有近百家企业参与了奥运建设，产品涉及体育器材、建筑材料、相册、食品等。

下列奥运产品使用的材料属于金属材料的是（）

A.部分书册使用了再生纸

B.场馆建设使用了大量的钢筋

C.部分相册使用了塑料粒子

D.部分印刷油墨使用了无毒、可食用级的大豆油墨

【解析】纸、大豆油墨是天然材料；

塑料是合成材料；

钢筋是金属材料。

类型二、考查金属的化学性质

2.将过量铁粉投入盛有硫酸铜和硫酸锌混合溶液的烧杯中，充分反应后，过滤，留在滤纸上的物质是（）　　　　　　　　　　　　　

　　A．Zn、Cu和Fe　　B．Cu　　　 

C．Zn和Cu　　D．Cu和Fe

【答案】D 

【解析】根据金属活动性顺序，铁没有锌活泼，比铜活泼，铁可以将铜从硫酸铜溶液中置换出来，不能将锌从硫酸锌溶液中置换出来。

加入的铁粉是过量的，因此留在滤纸上的固体是铁和铜。

【总结升华】本题的解题关键是能根据金属活动性顺序去判断金属与盐溶液能否反应。

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化合物的溶液里置换出来。

若金属甲比金属乙活泼，则甲能从乙的化合物溶液中置换出金属乙；

若甲比乙不活泼，则甲不能从乙的化合物溶液中置换出金属乙。

3.废旧计算机的某些部件含有Zn、Fe、Cu、Ag、Pt（铂）、Au（金）等金属，经物理方法初步处理后，与足量稀盐酸充分反应，然后过滤。

剩余的固体中不应有的金属是（　）

　　A.Cu、Ag　　B.Fe、Zn　　C.Pt、Cu　　D.Ag、Au

【答案】B　　　　 

【解析】在金属活动性顺序里，位于氢前面金属能和盐酸反应，位于氢后面的金属不能和盐酸反应。

所给出的金属中，Zn、Fe是H前金属与酸反应，剩余的固体中不含Zn、Fe。

【总结升华】Cu、Ag、Pt（铂）、Au（金）不能与酸反应，所以存在于剩余固体中。

4.为验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性是依次减弱的，某化学兴趣小组设计了如下图所示的四个实验。

其中不必进行的是（）

【思路点拨】金属活动顺序表以H为界限分为H前金属和H后金属。

判断金属活动顺序有不同的方法：

（1）分别与氧气反应，通过不同现象进行对比，如镁比铁活泼：

①反应条件不同，镁在空气中可以直接点燃，铁丝在纯氧中必须通过火柴引燃才能燃烧；

②反应的剧烈程度不同。

（2）金属与同样质量分数的盐酸或稀硫酸反应，根据产生气泡的速率判断。

（3）金属与盐溶液反应，根据是否置换出金属判断。

【答案】C

【解析】根据A、B实验的现象可以判断出Fe排在H的前面，Cu在H的后面；

根据D实验的现象可以判断出Cu比Ag活泼，从而可以确定Fe、Cu、Ag三种金属的活动性是依次减弱的。

而C不必进行。

【总结升华】根据金属活动性顺序可以判断金属与酸、金属与化合物的溶液的反应能否发生，反过来根据反应的现象也可以推断金属的活动性。

【变式1】将一枚洁净的铁钉浸入稀硫酸中，下列叙述正确的是（）

①铁钉表面产生气泡；

②液体由无色逐渐变为浅绿色；

③铁钉的质量减轻；

④液体的质量减轻。

　　A.②③　　　B.①②④　C.①②③　　D.①②③④

【答案】C　　　 

【解析】铁钉和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，铁钉逐渐变小，而溶液的质量增加。

【变式2】在盛有硝酸汞溶液的试管里，浸入一根洁净的铜丝，过一会儿取出，在铜丝表面可观察到的现象为______________________，其反应的化学方程式为______________________。

【答案】铜丝表面覆盖一层银白色的固体

　Cu+Hg（NO3）2=Cu（NO3）2+Hg

【变式3】某学生为了验证铁、锌、铜三种金属的活动性顺序，设计了四种方案：

①将Zn、Cu分别加入到FeSO4溶液中②将Zn、Cu分别加入到ZnSO4溶液中③将Zn分别加入到FeSO4、CuSO4溶液中④将Fe分别加入到ZnSO4、CuSO4溶液中，你认为可行的方案是（　）　 

　　A.①或④　　　B.①或②　　　C.②或③　　　D.③或④

【答案】A 

【解析】本题考查金属活动性顺序的应用。

①将Zn、Cu分别加入到FeSO4溶液中，观察到Zn表面有固体析出，Cu表面没有变化，可以判断出Zn比Fe活泼，Cu没有Fe活泼；

②将Zn、Cu分别加入到ZnSO4溶液中，只能判断出Zn、Cu的活动性；

③将Zn分别加入到FeSO4、CuSO4溶液中，能得出Zn比Fe、Cu活泼，Fe、Cu活动性不能判断；

④将Fe分别加入到ZnSO4、CuSO4溶液中，可以得出三者的活动性。

故选A。

【巩固练习】

一、选择题（每小题只有一个选项符合题意）

1.在硝酸银和硝酸铜的混合液中，加入适量的铁粉，充分反应后，有金属析出，析出金属的顺序是（　　）

A.Cu、FeB.Ag、FeC.Ag、CuD.Cu、Ag

2.某些食品包装袋内有一小包物质，用来吸收氧气和水分，以防止食品腐败，常称“双吸剂”。

下列物质属于“双吸剂”的是（　　）

A.铁粉B.炭粉C.氯化钙D.生石灰

3.生铁与足量的稀盐酸反应后，总会有一些残渣生成，这些残渣的成分是（　　）

A.铁B.氯化亚铁C.碳D.氧化铁

4.下列比较金属活动性强弱的实验设计、现象和结论均正确的是（　　）

A.①②B.③④C.①③D.②④

5.某兴趣小组进入实验室后，设计了探究Zn、Cu、Ag三种金属活动性顺序的四组方案，你认为不可行的是（　）

A．在两支试管中各装少许CuSO4溶液，分别加入锌片和银片

B．在两支试管中各装少许ZnSO4溶液，分别加入铜片和银片

C．向盛稀盐酸的两支试管中，分别加入锌片和铜片，再向盛AgNO3溶液的试管中，加入铜片

D．向盛有ZnSO4溶液和AgNO3溶液的两支试管里分别加入铜片

6.实验课上，小明同学把一包铜粉和锌粉的混合物放入一定量的硝酸银溶液中，使其充分反应后过滤，得到固体和蓝色滤液。

下列判断中正确的是（　）

A．滤出的固体中一定含有银，可能含有铜

B．滤出的固体中一定含有银和铜，一定不含锌

C．滤液中一定含有硝酸铜，一定没有硝酸锌和硝酸银

D．滤液中一定含有硝酸锌，可能含有硝酸银和硝酸铜

7.对Ag、Fe、Cu三种金属活动性顺序的探究，下列所选试剂你认为不可行的是（）

A.Fe、Ag、CuSO4溶液B.Cu、Ag、FeSO4溶液

C.Fe、Cu、稀盐酸、AgNO3溶液D.Cu、FeSO4溶液、AgNO3溶液

8.金属Ti（钛）是一种具有许多优良性能的较为昂贵的金属，钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。

某化学兴趣小组在实验室探究Ti、Mg、Cu的活泼性顺序。

他们在相同温度下，取大小相同的三种金属薄片，分别投入等体积等浓度足量稀盐酸中，观察现象如下：

金属

Ti

Mg

金属表面现象

放出气泡速度缓慢

放出气泡速度快

无变化

下列说法正确的是（）

A．三种金属的活泼性由强到弱的顺序是Ti、Mg、Cu

B．若Ti粉中混有Mg，提纯Ti时可用稀盐酸除去Mg

C．用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu是工业制取Cu的很好途径

D．温度、金属表面积、盐酸浓度等因素都会影响反应速率

9.如图所示，打开止水夹，将液体A滴入试管①中，A与固

体B能发生化学反应，同时在试管②中的导管口处观察到

有气泡冒出。

则下列液体A和固体B的组合中正确的是（　　）

①稀盐酸和硫酸钠；

②稀盐酸和铁；

③水和生石灰；

④水和氯化钠

A.①②B.②③C.②④D.③④

10.将铁片分别插入下列溶液中，过一会儿溶液质量减小的是（　）

A.稀硫酸B.硫酸亚铁溶液　C.硫酸铜溶液D.食盐水

二、填空题

11.把一定量的铁粉放入硝酸银和硝酸铜的混合液中，充分反应后有少量金属析出，过滤后向滤渣中滴加盐酸，无明显变化。

则下列说法中错误的是。

①析出的少量金属中一定有铜；

②析出的少量金属中一定有银；

③滤液中一定含有硝酸铜；

④滤液中一定含有硝酸银

12.质量相等的镁、铝、铁三种金属分别与足量的盐酸反应，制取的氢气质量（y）和所用去的金属质量（x）之间的关系如下图所示。

下图中正确的是。

13.等质量的甲、乙两种金属分别与足量的溶质质量分数相同的

稀硫酸反应，产生氢气的质量与反应时间的函数关系如右图所示。

下列相关判断中，错误的是。

①金属活动性甲比乙强

②若甲是铁，则乙可能是锌；

若甲是铝，则乙可能是镁

③若稀硫酸的质量相等，则甲反应后所得溶液质量比乙大

④若将相同质量的两种金属都放入足量的硫酸铜溶液中，则甲置

换出铜的质量一定比乙多

三、计算题

14.某化学兴趣小组用化学方法测定一种钢样品中铁的含量。

同学们称取了5.7g钢样品，投入装有10.0g稀盐酸（足量）的烧杯（烧杯质量也为10.0g）中。

在化学反应过程中对烧杯（包括溶液和残余固体）进行了四次称量，记录如下表：

　请问反应中产生氢气　　　　 

克，这种钢样品中铁元素的质量分数是多少?

（精确到0.1%）

15.某课外活动小组，为了检测本地钢铁厂生铁产品的质量，在实验室中称取生铁屑样品10.0g放入烧杯中，加入一定量的稀硫酸。

加热，使之充分反应（杂质不参加反应）。

然后冷却、称量。

反应后烧杯中物质的质量比反应前减少了0.34g。

求生铁样品中杂质的质量分数。

【答案与解析】

1.【答案】C

【解析】根据金属活动顺序表，金属越不活泼，在盐溶液中越先析出。

2.【答案】A

【解析】铁粉生锈的过程能够吸收O2与H2O。

3.【答案】C

【解析】铁和氧化铁都能与稀盐酸反应，氯化亚铁易溶于水，碳难溶于水，故残渣应为碳。

4.【答案】D

【解析】铝丝放入硫酸铜溶液中，在铝丝表面会有红色的金属析出，说明金属活动性Al＞Cu，故①错；

将相同形状的镁条和铝条点燃放入盛氧气的集气瓶中，镁条燃烧得比铁丝更剧烈，说明镁的活动性比铝的活动性要强，②对；

③项，锌粉与铁丝反应物的形状不同，无法进行对比实验，故③错；

④项分别将铁丝与铜丝放入相同浓度的稀盐酸中，铁丝表面产生气泡，铜丝无现象，说明铁的活动性比铜的活动性强。

5.【答案】B

　【解析】解题关键是仔细分析每个选项，根据记忆的金属活动性顺序得出应该出现的现象，依据现象看能否判断出三者的活动性。

在可行的三种方案中，AD较好C麻烦。

　　A．在两支试管中各装少许CuSO4溶液，分别加入锌片和银片，锌片表面会有红色物质析出，说明锌比铜活泼；

而银片的表面没变化，说明银没有铜活泼。

　　B．在两支试管中各装少许ZnSO4溶液，分别加入铜片和银片，结果都没现象，只能证明铜、银都没有锌活泼，但铜和银的活动性比较不出来。

　　C．向盛稀盐酸的两支试管中，分别加入锌片和铜片，再向盛AgNO3溶液的试管中，加入铜片。

根据现象可以把三者的活动性比较出来。

　　D．向盛有ZnSO4溶液和AgNO3溶液的两支试管里分别加入铜片，前者没现象，后者有银白色物质析出，说明金属活动性由强到弱依次为锌、铜、银。

6．【答案】A

　【解析】锌和铜都比银活泼，都可以把硝酸银溶液中的银置换出来，另外锌也比铜活泼，锌还可以把反应生成的硝酸铜中的铜置换出来。

由于题目给出充分反应后有固体和蓝色溶液（硝酸铜溶液是蓝色的），因此溶液中一定有硝酸铜，则固体中一定有银，可能含铜，不会有锌；

滤液中除含有硝酸铜外，一定还有硝酸锌。

因此A是正确的。

7.【答案】B

【解析】A中Fe与CuSO4反应，Ag与CuSO4不反应，说明Fe＞Cu＞Ag，A可行；

B中Cu、Ag与FeSO4都不反应，说明Fe＞Cu，Fe＞Ag，但Cu与Ag哪种金属活泼，无法验证，B不可行；

C中Fe与稀盐酸反应，Cu不与稀盐酸反应，说明Fe＞Cu，Cu与AgNO3反应，说明Cu＞Ag，C可行；

D中Cu与FeSO4不反应而与AgNO3反应，说明Fe＞Cu＞Ag，D可行。

8.【答案】D

【解析】根据题中的实验现象，金属的活动性顺序由强到弱为Mg＞Ti＞Cu。

钛和镁都能与稀盐酸反应，因此不能用稀盐酸除去钛中的镁；

钛能置换出硫酸铜中的铜，但钛的价格比铜高得多，所以C中方法不是最佳的；

根据题目中进行实验时固定的条件判断，温度、接触面积、溶液浓度等因素会影响反应速率。

9.【答案】B

【解析】①中稀盐酸和硫酸钠不反应，④中水和氯化钠不反应，所以排除①、④。

②中稀盐酸和铁反应生成氢气，③中水和生石灰反应放热，使试管内气体受热膨胀，所以②、③都符合题意。

10.【答案】C

【解析】B、D中：

铁片插入硫酸亚铁溶液或食盐水中，由于不发生化学反应，故铁片的质量、硫酸亚铁溶液的质量、食盐水的质量都不会发生变化。

A中：

铁片插入硫酸中，发生置换反应，由于参加反应的铁的质量大于生成的氢气的质量，因此反应后溶液的质量增加，而铁片的质量减小。

根据化学方程式：

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ 

每56g铁参加反应只生成2g氢气，故溶液会增加54g。

C中：

铁片插入硫酸铜溶液中，根据化学方程式：

Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 

每56g铁参加反应将生成64g铜，故溶液会减小8g。

11.【答案】①③④

【解析】铁比铜和银的金属活动性都强，铁加到硝酸银和硝酸铜的混合液中，如果铁足量则铜和银会被完全置换出来。

但题目中只是说一定量的铁，且向滤渣中加入稀盐酸后无明显现象，说明铁没有剩余。

在铁铜银三种金属中，银的活动性最弱，所以只要将铁放到溶液中，银就会被置换出来，铜可能有也可能没有，这要取决于铁的量；

因为铁的量不确定，所以溶液中的溶质也不确定，滤液中一定有硝酸亚铁，可能有硝酸银和硝酸铜。

12.【答案】A

【解析】产生等质量的氢气时，消耗三种金属的质量关系为：

13.【答案】①③

【解析】分析图像，乙比甲反应快，说明乙比甲的金活动性强，①错误。

因锌比铁强，镁比铝强，且铁产生氢气比锌多，铝产生氢气比镁多，故稀硫酸的质量相等时，不能确定甲、乙反应后溶液质量大小关系，所以②正确，③错误。

由于等质量的甲、乙两种金属与稀硫酸反应，甲产生的氢气多，说明甲的相对原子质量比乙的小；

因此，在与硫酸铜发生置换反应中，等质量的甲置换出的铜的质量大，所以④正确。

14.【答案】

解：

反应中产生氢气0.2g。

　　设5.7g钢样品中铁元素的质量为X。

　　　　Fe+2HCl=FeCl2 

+H2↑　 

　　　　56　　　　　　　　2

　　　　X　　　　　　　0.2g　 

　　　　　　　56︰2=X︰0.2g　

　　　　　　　X=5.6g　　　　　　　 

　　　钢样品中铁元素的质量分数为：

（5.6g÷

5.7g）×

100%=98.2%　　　

　【解析】钢是含少量碳的铁的合金。

钢加入盐酸里，铁可以和盐酸反应放出氢气，而其中的碳不反应。

表中烧杯和药品减少的质量即为生成氢气的质量。

15.【答案】

设生铁样品中杂质的质量分数为x。

答：

生铁样品中杂质的质量分数为4.8%。