5.1.2 金属的性质（第2课时）-2023-2024学年度高一化学同步精品讲义（沪科版必修第二册）

5.1.2  金属的性质

知识点01  金属与水的反应

1．钠与水的反应

（1）化学方程式为                              。

（2）实质：钠与水电离的少量H+发生的置换反应。

（3）现象及解释：

2．其他金属与水的反应

（1）铁和水的反应，化学方程式为                                。

（2）铝与水的反应，化学方程式                                 。

【知识拓展】金属与水反应的规律

（1）K、Ca、Na等金属和冷水作用，生成可溶性碱和H2。

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑    Ca+2H2O = Ca(OH)2+H2↑

（2）Mg和冷水反应缓慢，与沸水迅速反应，Al与冷水很难反应，与沸水能反应，生成不溶性碱和氢气。

Mg+2H2O  Mg(OH)2+H2↑    2Al+6H2O2Al(OH)3 +3H2↑

（3）Zn、Fe、Sn、Pb和高温水蒸气反应，生成不溶性氧化物和H2。

3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2↑    Zn+H2O(g)ZnO+H2↑

（4）Cu、Hg、Ag、Pt、Au不与水反应。

说明：金属与水反应的剧烈程度除与金属活泼性有关外，还与生成碱的溶解性有关。如，虽然钙比钠的金属性强，但生成的氢氧化钙微溶于水，会覆盖在钙的表面上阻止与水的接触，反应反而比较慢。又如，氢氧化镁、氢氧化铝溶解度比较小，所以镁、铝与水反应时，生成的氢氧化物会覆盖在金属表面，使金属与水隔绝，反应很快极其缓慢，几乎停止。

【即学即练1】把钠放入滴有紫色石蕊试液的水中，下列现象不可能性出现的是

A．钠浮在水面上        B．有大量气泡放出

C．溶液变为蓝色        D．钠熔化成小球，并在水面迅速游动

知识点02  金属与酸、盐溶液的反应

1．铁、铝等金属在常温下遇         或          会发生钝化。

2．写出下列反应的化学方程式：

（1）锌和稀硫酸                                  。

（2）锌和硫酸铜溶液                                  。

（3）铜和浓硫酸                                  。

（4）铜和稀硝酸                                  。

（5）铜和浓硝酸                                  。

说明：

（1）常见的强氧化性酸有浓硝酸、稀硝酸、浓硫酸等，它们与金属反应时不产生氢气。

（2）在金属活动性顺序表中，越靠后，金属正离子的氧化性越强，其中Fe3+的氧化性与Ag+相当，Fe3+的还原产物一般是Fe2+。

【即学即练2】关于钠和铁分别与硫酸铜溶液反应的叙述正确的是

A．都有置换反应发生        B．没有复分解反应发生
C．都有金属铜生成          D．都有蓝色沉淀生成

知识点03  金属的冶炼

1．电解法：电解是一种强有力的氧化还原手段，基本上所有的金属都能通过电解法制取，但电解法耗能最多，不经济，因此这个方法一般用在极活泼金属的冶炼。

如，电解法冶炼钠的化学方程式为                                     。

2．热还原法：制取活泼性一般的金属，如金属锌，铁，铜等，工业上一般采用还原剂把金属从它的氧化物还原出来。常用的还原剂有氢气，一氧化碳，焦炭和活泼金属等。

如，用CO还原氧化铁冶炼铁的化学方程式为                                     。

3．热分解法：制取某些不活泼金属可以使用加热分解的方法，一般加热金属氧化物使其分解成金属单质和氧气。如加热氧化汞生成金属汞的化学方程式为                                。

4．物理方法：黄金等不活泼金属以单质存在于自然界，可用某些物理方法使其与杂质分离提取。比如沙里淘金可以用在纯度较大的金矿石。如果矿石含金量较少，工业上还会使用一些化学方法，如利用氰化钠溶解含量较少金矿石，在用其它金属把黄金从溶液中置换出来。

说明：

（1）电解法冶炼的这几种金属，一般电解的是它们的熔融态，而不能电解它们的水溶液。

（2）镁的冶炼电解的是熔融的氯化镁，而不电解氧化镁，因为氧化镁熔点高；铝的冶炼电解的是熔融的氧化铝（加入冰晶石作为助熔剂），而不电解氯化铝，因为氯化铝属于共价化合物，熔融态不导电。

（3）热还原法通常使用的还原剂有：焦炭、一氧化碳、氢气、活泼金属等。

（4）以上方法得到的金属往往杂质较多，若得到较纯的金属，还需要进一步精制。

【即学即练3】下列有关金属冶炼的说法中，不正确的是

A．在加热情况下利用氢气还原氧化铝得到金属铝

B．用电解熔融氯化镁的方法冶炼金属镁

C．用热还原法炼铁

D．直接加热氧化汞得到金属汞

常见考法一  金属钠与水溶液的反应

【例1】将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体，又有白色沉淀产生的是

①MgSO4溶液　②Na2SO4稀溶液　③饱和澄清石灰水  ④Ca(HCO3)2溶液

⑤CuSO4溶液　⑥饱和NaOH溶液  ⑦FeCl3溶液

A．①④⑤⑦    B．②④⑤⑥    C．③④⑤⑦    D．①③④⑥

必杀技 

钠与酸、碱、盐溶液的反应

（1）钠与酸的反应：钠不足，直接与酸反应；钠过量，先与酸反应，再与水反应。

原因：钠与水反应的实质是与H+的反应，而在酸溶液中，H+主要来自于酸。

（2）钠与盐、碱溶液的反应：钠先与水反应，反应后的生成物再与溶液反应，或对溶液产生影响。

原因：在盐的水溶液中，金属正离子的实际存在形式是水合离子，当钠与这些水合离子接触时，先遇到的是水，便直接反应了，生成了氢氧化钠和氢气。

【同步练习1】如图向盛有饱和NaOH溶液的烧杯中，加入小块金属钠。以下说法错误的是

A．钠浮在液面上四处游动     

B．钠熔化成一个光亮的小球

C．恢复到室温时，溶液中的Na+数目减小

D．恢复到室温时，NaOH溶液的浓度增大

常见考法二  铁与水蒸气反应的实验考查

【例2】如图铁与水反应的实验中，下列做法不正确的是

A．试管中的铁粉用绕成团的细铁丝代替

B．将试管底部的湿棉花移到试管口部

C．试管中的反应属于置换反应

D．点燃肥皂泡验证氢气的生成

必杀技

（1）高温下，铁和水蒸气反应，生成四氧化三铁和氢气。

（2）由于铁粉和四氧化三铁均为黑色固体，要证明该反应的发生，一般是通过点燃氢气的方法。

【同步练习2】下列关于铁与水反应的描述中不正确的是

A．铁与水蒸气反应的产物是黑色的Fe2O3

B．红热的铁能与水蒸气反应，放出的气体点燃时能发出爆鸣声

C．铁与水蒸气的反应是氧化还原反应

D．常温下，Fe与H2O不反应，但在空气中的O2、H2O共同作用下能发生反应

常见考法三  铁与不同类型酸的反应

【例3】铁在常温下遇浓硫酸或浓硝酸发生钝化，某同学将一洁净、光亮的铁片投入浓硫酸中，请设计实验方案验证铁片已被钝化。

必杀技

（1）铁与稀硫酸、稀盐酸、浓盐酸，生成Fe2+和H2：

Fe+2H+=Fe2++H2↑

（2）铁与浓硫酸

①若不加热，则发生钝化（生成致密氧化膜后反应停止）。

②若加热，则发生反应：2Fe+6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+SO2↑+3H2O

（3）铁与硝酸

①铁与浓硝酸，若不加热，则发生钝化（生成致密氧化膜后反应停止）。

②铁与浓硝酸，若加热，则发生反应：Fe+4HNO3(浓)Fe(NO3)3+NO2↑+2H2O

③铁与稀硝酸，若加热，则发生反应：3Fe+8HNO3(稀)3Fe(NO3)3+2NO↑+4H2O

【同步练习3】将铁钉投入热的浓硝酸中，一段时间后，下列说法错误的是

A．铁钉表面形成致密的氧化膜

B．溶液可能呈棕黄色          

C．铁钉会溶解

D．产生红棕色的气体

常见考法四  金属冶炼的方法

【例4】下列关于物质制备原理错误的是

A．工业制备金属钠：2NaCl2Na+Cl2↑

B．工业生产铁：Fe2O3+3COFe+3CO2

C．湿法炼铜：Fe+CuSO4===Cu+FeSO4

D．工业炼铝：2AlCl32Al+3Cl2↑

必杀技

金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系：

【同步练习4】工业上制备下列金属，采用的化学反应原理正确的是

A．镁：2MgO (熔融)Mg+O2↑      B．钙：CaO+CCa+CO↑

C．锰：3MnO2+4Al3Mn+2Al2O3     D．汞：HgSHg+S

题组A  基础过关练

1．下列物质受热后能生成金属单质的是

A．碳酸钙        B．氯化铝        C．硫酸铜        D．氧化汞

2．从金属被利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近几百年的事。下列跟这个先后顺序有关的是   

①地壳中金属元素的含量      ②金属活动性顺序      ③金属的导电性

④金属冶炼的难易程度      ⑤金属的延展性

A．①③        B．②⑤        C．③⑤        D．②④

3．对A、B、C三种金属活动性的实验研究过程如下：①取大小相等的三种金属片，分别放入 CuSO4溶液中，一段时间后，A、C表面出现红色物质，B表面没有现象。②A物质的盐溶液不能用C制品的容器盛放。则A、B、C三种金属的活动性顺序是

A．A＞C＞B        B．C＞A＞B        C．C＞B＞A        D．A＞B＞C

4．常温下，将铁片放入浓硫酸中，一段时间后

A．溶液呈棕黄色          B．铁皮质量减轻

C．有大量气泡产生        D．铁皮表面生成致密氧化膜                                                          D．铁皮表面生成致密氧化膜

5．下列各组金属最适合用H2或CO把它从化合物中还原出来的是

A．Fe、Cu B．Fe、Al C．K、Mg D．Hg、Ag

6．下列有关金属的工业制法中正确的是

A．制钛：用金属钠置换氯化钛(TiCl4)溶液中的钛

B．炼铁：用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物

C．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液

D．炼铜：电解硫酸铜溶液

7．古代的“药金”外观与金相似，常被误以为是金子。冶炼方法如下：将碳酸锌、赤铜（Cu2O）、木炭混合加热至800℃得金光闪闪的“药金”。

（1）“药金”的主要成分是               。

（2）有关冶炼的化学方程式是                        、                        、

                        。

题组B  能力提升练

8．下列推理正确的是

A．铝粉在氧气中燃烧生成Al2O3，故铁丝在氧气中燃烧生成Fe2O3

B．铁能从硫酸铜溶液中置换出铜，故钠也能从硫酸铜溶液中置换出铜

C．活泼金属钠保存在煤油中，故活泼金属铝也保存在煤油中

D．钠与氧气、水等反应时钠均作还原剂，故金属单质参与反应时金属均作还原剂

9．下列有关金属的说法中不正确的是

A．钠是一种强还原剂，可以把钛、锆、铌等从其熔融盐中置换出来

B．镁燃烧发出耀眼的白光，常用于制造信号弹和焰火

C．铜能与氯化铁溶液反应，该反应可以用于印刷电路板的制作

D．铁能与硫酸发生反应，常温下不能用铁制容器贮存浓硫酸

10．向AgNO3、Cu（NO3）2的混合溶液中加入一些锌粉，完全反应后过滤。下列情况不可能存在的是

①滤纸上有Ag滤液中有Ag+、Cu2+、Zn2+

②滤纸上有Ag、Cu，滤液中有Ag+、Zn2+

③滤纸上有Ag、Cu、Zn

④滤纸上有Ag、Cu、Zn，滤液中有Ag+、Zn2+

A．①②    B．①③    C．②④    D．③④

11．将0.3 mol钠、0.1 mol铁分别加入到各盛有500 mL 0.2 mol·L－1稀硫酸的两个烧杯中，下列说法正确的是

A．两个烧杯中金属沉在液面下

B．两个烧杯中都没有金属剩余

C．两个烧杯中都有金属剩余

D．两个烧杯中产生氢气的质量相同

12．在一定条件下，等量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气充分反应，则在相同的条件下产生氢气的体积比是
    A． 1∶1        B． 3∶4        C． 2∶3      D． 4∶3

13．某学习小组进行了下图所示的实验，实验后组员之间的交流不合理的是

A．甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃，且产生淡蓝色火焰

B．乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁

C．丙同学认为将少量铁粉放入试管中，加适量的水，加热也可发生该反应

D．丁同学认为用盐酸能溶解反应后的固体

14．如图，在玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒（石棉绒不参与化学反应，是铁粉的载体）的混合物，加热并通入水蒸气，用试管收集产生的经干燥的气体，并靠近酒精灯的火焰。

（1）证明反应发生的方法是____________________________________，有关反应的化学方程式是________________________________________________________。

（2）干燥管内可装入的试剂是_________，其作用是_________。干燥管还可用_______(装置)代替。

（3）实验开始时应先点燃__________，实验结束时，应先熄灭__________。

题组C  培优拔尖练

15．在蒸发皿中放一小块钠，加热至熔化时，用玻璃棒取少量无水CuSO4与熔化的钠相接触瞬间产生耀眼的火花，同时有红色物质生成。据此判下列说法中不正确的是

A．上述反应是置换反应

B．反应的生成物有硫酸钠

C．上述反应中无水CuSO4表现了还原性

D．加热且无水条件下，钠可以与CuSO4反应并生成Cu

16．在杠杆的两端分别挂着质量和体积都相同的铝球和铁球，此时杠杆平衡。然后将两球分别浸没在稀硫酸和硫酸铜溶液中片刻，如图所示，则下列说法正确的是

A．铝球一定是空心的                  B．左边烧杯中的溶液质量减少了

C．去掉两烧杯杠杆仍平衡              D．右边铁球上出现红色

17．（双选）已知有反应：Cu2O+2H+=Cu+Cu2+ +H2O。检验物质的存在有以下试剂：

    ①稀硫酸  ②盐酸   ③稀硝酸   ④浓硫酸                

则以下检验所用试剂正确的是

A．检验Cu中是否有少量Cu2O：①或②

B. 检验CuO中是否有少量Cu2O：①或②或③或④

C．检验Cu2O中是否有少量Cu：②或③

D. 检验Cu2O中是否有少量CuO：③或④

18．金属钠能溶解于无水液氨中形成蓝色的液氨溶液，反应的化学方程式是Na＋nNH3=Na＋＋e(NH3)n－（电子的氨合物，显蓝色）。小心蒸去NH3，可得白色固体NaNH2，反应的化学方程式是2Na＋2NH3=2NaNH2＋H2。则下列叙述中错误的是

A．钠的液氨溶液有强还原性       

B．液氨不能够发生电离

 C．液氨能够发生电离，有NH4＋和NH2－生成

 D．蒸发钠的液氨溶液，蓝色会逐渐褪去

19．地球上的金属矿物资源是有限的，应合理开发利用。

（1）金属冶炼的实质是金属离子被______（填“氧化”或“还原”）生成金属单质。

（2）铜在自然界存在于多种矿石中，如：

请回答下列问题：

①上表所列铜化合物中，推断铜的质量百分含量最高的是_______________。

② CuFeS2其中 Cu 为+1 价、Fe 为+3 价，高温焙烧时发生的反应是CuFeS2 + O2SO2 +FeS +Cu，焙烧过程中被还原的元素有______。

③工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜，火法炼铜的反应为：Cu2S+O22Cu+SO2，该反应中氧化剂是_________。

④ Cu2(OH)2 CO3与稀硫酸反应的化学方程式为____________________________________。