鲁教版九年级下册第二节 金属的化学性质导学案

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金属与氧气的反应
金属与酸反应
1．反应规律：
活泼金属都能与酸反应生成__盐和氢气__。
(1)镁、铁与稀盐酸反应的化学方程式：__Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑__。
(2)铝分别与稀盐酸、稀硫酸反应的化学方程式：__2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑__、__2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑__。
2．金属活动性顺序：
(1)内容。
(2)应用。
在金属活动性顺序中，金属的位置越靠前，其活动性就越__强__；排在氢__前面__的金属能与酸反应放出氢气，而排在__氢后面__的金属不能与酸反应放出氢气。
(3)置换反应。
__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。
金属与盐溶液的反应
1．写出有关化学方程式：
铁与硫酸铜溶液反应：__Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4__；
铜与硝酸银溶液反应：__Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2__。
2．反应规律：
在金属活动性顺序中，位置在__前__的金属可以把位于其__后__的金属从它们的盐溶液中置换出来。,
【漫画助学】
结合下列图示推测实验室用锌制取氢气而不用其他三种金属的原因。
提示：锌与稀盐酸反应适中，镁与稀盐酸反应速率太快，不便于控制，铁与稀盐酸反应速率太慢，铜不与稀盐酸反应。
【特别提醒】
1．置换反应中一定有元素化合价发生变化。
2．有单质和化合物参加的反应不一定是置换反应。如CH4＋2O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) CO2＋2H2O；
有单质和化合物生成的反应也不一定是置换反应，如
CO＋CuO eq \(=====,\s\up7(△)) Cu＋CO2。
【见多识广】
1．K、Ca、Na三种金属活动性很强，浸入盐溶液后，一般先与水反应。
2．与金属反应的化合物必须能溶于水，不溶性的化合物与金属不反应。如AgCl不溶于水，故Fe与AgCl不反应。
探究点一 金属的化学性质
结合下列漫画探究金属的相关问题。
【探究问题】
1．真金不怕火炼，主要是指__金的化学性质稳定__。
2．铝的化学性质比铁活泼，我们通常只看到铁生锈而没有看到铝生锈的原因是__铝制品耐腐蚀是由于铝可与空气中的氧气反应，使其表面形成一层致密的氧化铝保护膜，保护了铝制品不受到进一步的腐蚀__。
3．在清洗铝制品时应注意些什么？
提示：清洗铝制品时不能用钢丝球、砂纸等来擦洗，否则容易把表面的氧化铝薄膜除掉，从而起不到保护作用。
【拓展创新】(科学探究与创新意识)
一些骗子常用黄铜(铜锌合金)冒充黄金骗取钱财，请你利用所学知识用两种方法鉴别黄铜与黄金。
提示：(1)加热法区分。金在高温时不与氧气反应，铜在加热条件下能与氧气反应生成黑色的氧化铜，因此可以用加热法来鉴别黄铜和黄金，没有变化的是黄金，变黑色的是黄铜。
(2)稀盐酸区分。把样品置于试管中，滴加适量的稀盐酸，如果产生气泡，说明样品是黄铜，因为黄铜中的锌能和稀盐酸反应生成氯化锌和氢气；如果不能产生气泡，说明样品是黄金，因为金不能和稀盐酸反应。
【探究归纳】
1．大多数金属在一定条件下，都能与氧气发生反应生成相应的氧化物，但反应的难易和剧烈程度不同，现象也不同。由此可以判断金属的活动性强弱。
2．铝制品不易锈蚀的原因是表面形成了致密氧化膜，而非化学性质不活泼。
【典例1】(2021·滨州滨城区一模)某同学为了探究相关金属的化学性质，做了如图实验。
(1)A试管中实验现象是__锌片表面有红色固体析出，溶液由蓝色变为无色__。
(2)写出B试管中发生的化学方程式：__Zn＋2AgNO3===Zn(NO3)2＋2Ag__。
(3)只通过A和B实验尚不能证明铜、银两种金属的活动性强弱，需补充一个实验来证明，补充实验所用试剂合理的是__B__(填序号)。
A．Cu、Ag、稀盐酸
B．Cu、AgNO3溶液
(4)实验C中物质充分反应后，某同学对试管中固体的成分提出以下四种猜想，这四种猜想中明显不合理的是__B__(填序号)。
A．Zn、Cu、Ag B．Zn、Cu C．Cu、Ag D．Ag
【变式训练】
1．下列是某同学进行化学实验记录的实验现象，其中与事实相符的是(D)
A．木炭在氧气中燃烧发出白光，放出热量，集气瓶内壁产生小水珠
B．镁条与稀硫酸反应产生大量的气泡，放出热量，形成浅绿色溶液
C．形状相同的铜片与铁片放入等质量等浓度的稀盐酸中，都产生气泡，铁产生气泡速度快
D．铁丝在氧气中燃烧火星四射，放出热量，产生黑色固体
2．(2021·咸阳质检)人类文明进步与金属材料发展关系十分密切。
(1)下列金属制品的主要用途，利用了金属导热性的是__C__(填字母序号)。
(2)铝不易生锈的原因是__铝能和氧气反应生成致密的氧化铝保护膜__。
(3)如图所示，甲、乙、丙三个烧杯中均盛有等质量、等质量分数的稀硫酸，将形状、大小均相同的三种金属片Zn、X、Cu分别放入其中，请根据图示回答：
Zn、X、Cu三种金属的活泼性强弱顺序为__X＞Zn＞Cu__，写出甲烧杯中发生反应的化学方程式__Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑__。
探究点二 金属活动性顺序
下图为某同学总结的金属活动性顺序的判断方法，请结合所学知识回答相关问题。
【探究问题】
1．将上述表格填写完整。
2．在金属活动性顺序中没有铬，为了解铬与常见金属铝、铜在金属活动性顺序中的相对位置关系，进行如下探究活动：
(1)实验过程：取大小相同的三种金属薄片，用砂纸打磨光亮后，加入稀硫酸。
据此判断三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系为__铝、铬、铜__。
(2)能否用硫酸铜溶液代替上述实验中的稀硫酸得出三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系？简述理由。
提示：铝和铬都能置换出硫酸铜溶液中的铜，说明铝和铬都比铜活泼，但是铝和铬的活动性无法比较。
【拓展创新】(科学探究与创新意识)
若选用三种药品进行实验得出铝、铬、铜三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系，如何设计实验？(说明：硫酸亚铬易溶于水)
提示：若用三种试剂验证三种金属的活动性顺序，试剂的选用步骤为首先将要验证的金属按活动性顺序排出；若排在中间的金属选用单质，两边的金属选用含它们的化合物溶液，若选用含排在中间的金属的化合物溶液，两边的金属选用单质。故选用的三种药品是铝、铜、硫酸亚铬溶液(或硫酸铝、铬、硫酸铜溶液，合理即可)。
【探究归纳】
验证三种金属活动性强弱的实验方案设计
将要验证的金属按活动性顺序排列，然后可以设计以下两种方案。
1．两液夹一金：将金属活动性排在中间的金属单质分别放入其他两种金属的化合物溶液中。
2．两金夹一液：将金属活动性最强和最弱的两种金属单质分别放入等量的金属活动性居中的金属化合物溶液中。
【典例2】(2021·自贡中考)为验证铁、铜、银的金属活动性顺序，某同学设计了以下四组实验。下列说法错误的是(B)
A．通过实验①、②，能验证金属活动性：Fe＞Cu
B．通过实验①、②、③，能验证金属活动性：Fe＞Cu＞Ag
C．实验④中X为Cu，Y为FeSO4溶液，能验证金属活动性：Fe＞Cu
D．实验④中X为Cu，Y为AgNO3溶液，能验证金属活动性：Cu＞Ag
【变式训练】
1．(2021·淄博沂源模拟)现有Al、Cu、Ag三种金属，限用一种试剂一次性就可以验证它们的金属活动性强弱，则该试剂是(A)
A．CuSO4溶液 B．稀H2SO4
C．AgNO3溶液 D．AlCl3溶液
2．(2020·乐山中考)某同学参加实验操作考试，为验证镁、锌、铜三种金属的活动性顺序，他设计了以下四种实验方案，其中能达到目的的是(D)
A．将镁片、锌片分别放入Cu(NO3)2溶液中
B．将锌片、铜片分别放入Mg(NO3)2溶液中
C．将镁片分别放入Zn(NO3)2溶液、Cu(NO3)2溶液中
D.将镁片、锌片、铜片分别放入稀盐酸中
1．(2021·东营模拟)通过对大量文物的观察，考古工作者发现，数千年前商周时代的青铜器比不足千年宋元时代的铁器在出土时保存的还要完好。形成这种现象的主要原因是(D)
A．古代人埋藏青铜器的方法巧妙
B．古代人制造青铜器的技术比现代人高超
C．铁与铜比较，铜使用的早
D．铁与铜比较，铁比铜的化学性质活泼
2．(2021·蚌埠一模)下列关于金属与氧气反应的说法中正确的是(C)
A．红热的铁丝在空气中能燃烧
B．各种金属在常温下都能与氧气反应
C．根据金属与氧气反应的难易程度，可以初步比较一些金属的活动性
D．在较高温度下能与氧气反应的金属，在常温下也能与氧气反应
3．(2021·长沙中考)金属活动性顺序在工农业生产和科学研究中有重要作用。下列金属中活动性最强的是(A)
A．镁(Mg) B．铝(Al)
C．铁(Fe) D．铜(Cu)
4．按图进行实验，下列分析或结论正确的是(C)
A．图1反应的化学方程式为Al＋CuSO4===AlSO4＋Cu
B．图2实验的现象是铜丝表面出现银白色的金属银
C．由图1、图2实验可知，金属的活动性顺序为Al＞Cu＞Ag
D．由图1、图2实验无法判断Al、Cu、Ag的金属活动性强弱
5．(2021·青海中考)现有X、Y、Z三种金属单质，如果把X和Y分别放入稀硫酸中，Y溶解并产生氢气，X不反应；又把X和Z分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在X表面有银析出，而Z没有变化。根据以上实验事实，判断X、Y、Z金属活动性由强到弱的顺序是(B)
A．X、Y、Z B．Y、X、Z
C．Z、Y、X D．X、Z、Y
6．常见金属X与硝酸银溶液反应的化学方程式为X＋3AgNO3===3Ag＋X(NO3)3，有关该反应说法错误的是(B)
A．该反应是置换反应
B．X可能是铁
C．金属活动性X＞Ag
D．反应中化合价发生变化的元素是Ag和X
7．(2021·海珠区质检)等质量、等浓度的稀硫酸分别与足量的镁、铁、锌三种金属反应，所给图像能正确表示产生氢气的质量与反应时间关系的是(B)
8．(2021·哈尔滨中考节选)2021年5月29日，中国第二艘货运飞船“天舟二号”的长征七号遥三运载火箭“直击长空”！令人骄傲的是“天舟二号”的关键铠甲—高精度铝合金材料为“哈尔滨造”。
(1)“哈尔滨造”的铝合金材料具有许多优良的性能，如__A__(填字母)。
A．密度小、强度高 B．硬度小、易加工
(2)铝除了用于制造合金，还可以和四氧化三铁在高温时通过置换反应制取铁，同时生成氧化铝。此反应的化学方程式为__8Al＋3Fe3O4 eq \(=====,\s\up7(高温)) 4Al2O3＋9Fe__。
9．(2021·龙东中考)向AgNO3和Fe(NO3)2的混合溶液中加入一定量Zn粉，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液，滤渣中一定含有__Ag__(填化学式)，滤液中一定含有__Zn(NO3)2__(填化学式)，溶液中可能发生反应的化学方程式为__Fe(NO3)2＋Zn===Zn(NO3)2＋Fe__。
1．(2021·连云港中考)2021年5月15日“祝融号”火星车成功着陆。该车使用了新型镁锂合金，下列说法正确的是(A)
A.镁锂合金属于金属材料
B．锂属于非金属元素
C．镁是地壳中含量最高的金属元素
D．镁锂合金的硬度比镁的小
2．(2021·宜昌中考)通过下列三个实验，探究X、Y、Z三种金属的活动性顺序：X＋HCl—不反应 Y＋H2SO4===YSO4＋H2↑ Z＋X(NO3)2—不反应，则X、Y和Z的金属活动性由强到弱和(H)的位置顺序正确的是(A)
A．Y(H)XZ B．Y(H)ZX
C．YX(H)Z D．YZ(H)X
3．小科为验证锌、铜、银三种金属的活动性顺序，设计了下列四种方案，其中合理的是(D)
4．(2021·苏州模拟)将过量铁粉放入硫酸铜和硫酸镁的混合溶液中，充分反应后过滤，滤纸上的物质是(C)
A．Cu、Fe和Mg B．Cu和Mg
C．Cu和Fe D．只有Cu
5．(2021·咸宁模拟)向盛有氯化亚铁和氯化铜混合溶液的烧杯中加入一定量的锌粉，充分反应后，得到固体M和溶液N。下列叙述错误的是(D)
A．锌有剩余时，M中一定有Fe、Cu和Zn
B．锌有剩余时，N中一定没有FeCl2和CuCl2
C．锌无剩余时，M中一定有Cu，可能有Fe
D．锌无剩余时，N中一定有FeCl2和ZnCl2
6．(2021·广州模拟)等质量的X、Y两种金属分别和足量的同体积、同浓度的盐酸反应，产生气体的质量与时间的关系如图所示。下列说法中不正确的是(D)
A.t1时，产生气体的质量：X＞Y
B．t2时，消耗金属的质量：X＞Y
C．t3时，消耗金属的质量：X＝Y
D．t3时，消耗盐酸的质量：X＝Y
7．向5.6 g含两种杂质的铁粉样品中加入足量的稀盐酸，充分反应后共产生0.2 g氢气，则该样品中所含杂质可能是(B)
A．锌和铜 B．锌和镁
C．铝和镁 D．碳和铜
8．(2021·滨州无棣质控)将等质量的锌粉和铁粉分别与溶质质量分数相同且等质量的稀硫酸充分反应，产生氢气的质量与时间的关系如图所示。请回答下列问题：
(1)表示锌粉与稀硫酸反应的曲线是__a__(填“a”或“b”)。
(2)对于曲线a表示的反应，反应结束后所得的溶液的溶质为__H2SO4、ZnSO4__(填化学式)。
9．金属制品与我们的日常生活密不可分。
(1)有铝、锌、铜三种金属，其中不能与稀硫酸发生反应的是__Cu(或铜)__。
(2)铝的化学性质比较活泼，但铝制品具有很好的抗腐蚀性能，其原因是铝表面容易形成__致密氧化膜__。
(3)为验证Zn、Cu、Ag三种金属的活动性强弱，某同学选用如下试剂组进行验证，其中不合理的一组是__③__(用序号①②③填空)。
①Zn、CuSO4溶液、Ag
②ZnSO4溶液、Cu、AgNO3溶液
③Zn、Cu、AgNO3溶液
(4)由所学知识可知，活泼性Fe>Cu，Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。非金属与金属类似，活泼性Cl2>Br2>I2，请写出将Cl2通入NaBr溶液中发生反应的化学方程式__Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2__。
10．(2020·聊城中考)生铁和钢都是铁和碳的合金，生铁含碳量为2%～4.3%，钢含碳量为0.03%～2%，化学兴趣小组的同学为确定该铁合金是生铁还是钢，他们取11.5 g铁合金样品盛放到锥形瓶中，将100 g稀盐酸分成5等份，分5次加入锥形瓶，每次待充分反应后记录实验数据。实验数据整理如下表所示：
【查阅资料】碳不与稀盐酸反应。请回答下列问题：
(1)根据质量守恒定律，该反应中生成气体的总质量为__0.4__g__。
(2)实验数据表中m的值为__51.3__。
(3)请通过计算确定该铁合金是生铁还是钢(写出计算过程，计算结果保留到0.1%)。
解：设该铁合金中铁的质量为x，
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
56 2
x 0.4 g
eq \f(56,2) ＝ eq \f(x,0.4 g) x＝11.2 g，
合金中碳的质量为11.5 g－11.2 g＝0.3 g，
合金中碳的质量分数为 eq \f(0.3 g,11.5 g) ×100%≈2.6%，2.6%介于2%～4.3%之间，该铁合金属于生铁。
答：该铁合金是生铁。
如图是取大小形状相同的Mg、Zn、Fe、Cu四种金属与相同浓度的稀盐酸反应状况的示意图。仔细观察并结合所学的知识回答下列问题：
(1)图中显示有三种金属能与稀盐酸反应，其共同的反应现象是__有气泡产生__，其中反应速率最快的是__镁__，请写出它与盐酸反应的化学方程式__Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑__。
(2)某兴趣小组的同学为了探究哪些因素可以影响金属与酸溶液反应的速率设计并进行了如下实验：
通过上述实验，小组同学得出了影响金属与酸溶液反应速率的因素有__金属与酸的接触面积、酸溶液的浓度__；此外，同学们提出影响金属与酸溶液反应速率的因素还可能有__温度__。
在空气或氧气中反应的现象
反应方程式
镁
在空气中剧烈燃烧， 发出__耀眼的强光__，放出__大量的热__，生成一种__白色__固体物质
__2Mg＋O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2MgO__
铜
在空气中加热铜粉，观察到由__紫红色__变为__黑色__
__2Cu＋O2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2CuO__
铁
铁丝在氧气中燃烧的现象是剧烈燃烧，__火星四射__，放出大量的热，生成一种__黑色__固体
__3Fe＋2O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) Fe3O4__
铝
铝在氧气中剧烈燃烧， 发出__强光__，生成__白色__固体
__4Al＋3O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2Al2O3__
判断依据
判断方法
人类开发利用的时间
开发利用越早，金属活动性越__弱__
金属与氧气的反应
金属与氧气反应越__剧烈__，金属活动性越强，反之越弱
金属与酸的反应
能与酸反应，且与酸反应越__剧烈__，金属活动性越强，反之越弱
金属与金属化合物溶液的反应
若金属A能将金属B从其化合物溶液中置换出来，则金属A的活动性比金属B的活动性__强__
实验一
实验二
实验三
实验
方案
实验
现象
铬片表面产生气泡缓慢，溶液变蓝色
无明显现象
铝片表面产生气泡较快
次数
加盐
酸前
第1
次
第2
次
第3
次
第4
次
第5
次
加入稀盐酸的质量(g)
0
20
20
20
20
20
锥形瓶内物质的总质量(g)
11.5
31.4
m
71.2
91.1
111.1
序号
实验过程
实验现象
①
铁粉和铁片分别与10%盐酸反应
铁粉产生气体的速率快
②
铁片分别与5%的盐酸和10%的盐酸反应
10%盐酸产生气体的速率快