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化学九年级下册实验活动 4 金属的物理性质和某些化学性质练习
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这是一份化学九年级下册实验活动 4 金属的物理性质和某些化学性质练习，共33页。试卷主要包含了常见金属的活动性顺序为钾，操作及注意事项分别是，实验现象分别是等内容，欢迎下载使用。
典例分析＋变式训练
考点1 金属活动性的探究
该探究是为了金属的活动性强弱而进行实验探究，它的理论根据是常见金属的活动性顺序及其应用，其具体内容如下：
1、常见金属的活动性顺序为钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅、氢、铜、汞、银、铂、金；
2、常见金属的活动性顺序的应用主要有三个：
（1）它表明了所列的金属的活动性强弱；在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，其活动性越强；
（2）它可以帮助判断金属能否与酸发生反应；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；
（3）它还可以帮助判断金属能否与金属的化合物（即盐）溶液发生反应；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置换出来。
【典例1-1】有M、N、R三种金属，将M和N浸入稀盐酸中，N溶解，M不溶解；将M浸入R的硫酸盐溶液中，在M的表面有R析出，则M、N、R的金属活动性由强到弱可排列为（ ）
A．R＞M＞NB．N＞R＞MC．R＞N＞MD．N＞M＞R
【典例1-2】某化学兴趣小组，为验证Mg、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，设计了如图所示的实验操作。
（1）试管③中反应的化学方程式为 。
（2）上述试验中能达到实验目的组合是 （写出全部的组合）
（3）实验结束后将①、②两支试管中的废液倒入同一个废液缸中，一段时间后过滤，向滤渣中加入稀硫酸，有气泡产生，则滤渣中一定有 。
（4）若实验后，将①、③两支试管中的废液先倒入同一个废液缸中，一段时间后，再将④试管中的废液倒入其中，无气泡产生。
Ⅰ．将 ④试管中的废液倒入烧杯中不产生气泡的原因
。
Ⅱ．请设计实验验证废液中溶质的成分，写出具体的操作、现象和结论。
【变式1-1】为验证镁、铁、铜三种金属的活动性顺序，可选用的一组物质是（ ）
A．铜、氯化亚铁溶液、氯化镁溶液 B．铁、铜、氯化镁溶液
C．镁、氯化铜溶液、硫酸亚铁溶液 D．铁、硫酸铜溶液、氯化镁溶液
【变式1-2】某校化学兴趣小组的同学们帮助实验老师整理化学药品室时，发现两个未贴标签的试剂瓶中分别存放银白色金属片。到底它们是哪两种金属？请同学们设计实验方案对这两种金属X和Y的金属活动性顺序进行实验探究。
（1）进行实验，获得结论。完成好如下实验报告，并回答后续有关问题。
（2）在进行上述实验之前，实验老师只知道X、Y可能是锌银中的各一种，则根据实验结果说明Y就是 。
（3）小明同学提出，如果X、Y是锌银中的各一种，还可以用其它方法证明X、Y的活动性。请你帮他补充完整： 。
原因是（用化学方程式表示）： 。
考点2 探究金属锈蚀的条件
该探究是为了探究铁、铜等金属锈蚀的条件，而进行的实验探究。其中，铁生锈的条件是铁与氧气、水同时接触；铜生锈的条件是铜与氧气、水和二氧化碳同时接触。
【典例2-1】如图所示，在盛水的试管中放一根洁净的铁钉，用带U型管的胶塞塞紧，U型管内液面处于同一高度，数天后观察U型管内的水面（ ）
A．a比b高 B．b比a高 C．一样高 D．U型管中的水从b管中全部溢出
【典例2-2】一些金属易生锈，某小组同学设计如下实验，对金属锈蚀进行探究。取5枚去油去锈的洁净铁钉，分别装入下表的试管中，进行实验。
通过上述实验可知，温度越高铁钉生锈速率越 （填“慢”或“快”）；在 （填“酸性”、“碱性”或“中性”）环境中铁钉生锈速率较快。
【变式2-1】某同学为研究金属腐蚀的条件，用细尼龙线将三根大小相同的铁钉分别固定在下图所示的三个液面高度相同的装置中，放置一星期后观察现象，下列描述不正确的是（ ）
A．装置Ⅰ的铁钉这一侧的液面上升
B．装置Ⅰ、Ⅱ中的铁钉都被腐蚀
C．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
D．比较铁钉这一侧的液面，装置Ⅱ比装置I的高
【变式2-2】全世界每年因锈蚀损失的钢铁，约占世界年产量的．小刚同学想探究钢铁锈蚀的条件，他将三个干净的铁钉分别放入A、B、C三支试管中（如图所示），定期观察并记录现象．请回答下列问题：
（1）试管 中的铁钉最易生锈．
（2）由此可知，钢铁锈蚀的条件是 和 ．
（3）铁生锈的实质是 ，铁锈的主要成分是 ，特点是 ．
（4）请举出两种防止钢铁锈蚀的措施 ； ．
考点3 碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验
碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验是初中化学中三个非常重要的典型实验，它们的具体实验情况如下：
1、化学反应方程式分别是C+2CuO2Cu+CO2↑、CO+CuOCu+CO2和H2+CuOCu+H2O；
2、实验装置如图所示：
3、操作及注意事项分别是：
（1）碳还原氧化铜时，要把刚烘干的碳粉和氧化铜粉末要均匀混合后，平铺在试管底部，试管口略向下倾斜（防止有水倒流到试管底部，使其炸裂），在酒精灯的灯焰上最好加一个网罩（以使火焰集中并提高温度，或者使用酒精喷灯来加热）；实验结束时，要先撤出导气管，再移走并熄灭酒精灯，待试管冷却后再把试管内的粉末倒在纸上（防止石灰水倒吸到试管里，炸裂试管；也为了使粉末冷却，防止还原出来的铜再次被氧化）；
（2）一氧化碳还原氧化铜时，反应前，先通一段时间一氧化碳，然后再加热（目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止一氧化碳与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸）；反应后，先撤走并熄灭酒精灯，等固体冷却后再停止通一氧化碳（目的是防止石灰水倒吸到玻璃管内，使其炸裂；也为了使固体冷却，防止刚还原出来的铜再次被氧化）；并且，由于一氧化碳有毒，如果直接排放到空气中，会造成污染，所以还要用点燃或收集的方法等来处理尾气；
（3）氢气还原氧化铜时，反应前，试管口略向下倾斜（防止有水倒流到试管底部，使其炸裂；同时，也有利于氢气在试管底部聚集参与反应），将氢气验纯后先通一段时间氢气，然后再加热（目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止氢气与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸）；反应后，继续通入氢气，直到试管及其中的固体冷却后，再停止通氢气（目的是为了使固体冷却，防止刚还原出来的铜再次被氧化）。
4、实验现象分别是：
（1）碳还原氧化铜时，试管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，澄清的石灰水变浑浊；
（2）一氧化碳还原氧化铜时，玻璃管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，澄清的石灰水变浑浊，并且有气泡从中不断地溢出；
（3）氢气还原氧化铜时，试管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，同时管口有水滴生成。
【典例3-1】木炭还原氧化铜和一氧化碳还原氧化铜的实验装置如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．木炭与氧化铜的反应中酒精灯加网罩的目的是隔绝氧气
B．两个实验的相关反应中，只有碳元素的化合价发生改变
C．两个实验中都可观察到红色固体变黑
D．一氧化碳和氧化铜反应中右侧酒精灯的作用是点燃有毒的一氧化碳防止污染空气
【典例3-2】下面是一氧化碳和碳粉分别还原氧化铜的实验装置，请根据要求回答问题。
（1）实验一
①金属网罩的作用是 ；
②写出碳与足量氧化铜反应的化学方程式 。
（2）实验二的装置有一定缺陷，你的改进措施是 。
（3）两个实验中
①相同的实验现象有 ；
②碳和一氧化碳都表现出 性（选填“氧化”或“还原”）。
【典例3-3】写出碳在高温时还原氧化铜的化学方程式，并计算要使80g氧化铜完全还原，需要碳的质量至少是多少？
【变式3-1】甲和乙分别是氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验，下列有关说法正确的是（ ）
A．两个实验的共同“现象”都是黑色的氧化铜变成了红色的铜
B．两个实验都应先使试管均匀受热，再通入气体，以防止加热时发生爆炸
C．乙实验可以通过澄清石灰水变浑浊判断反应已发生
D．乙实验反应完全后，停止加热前要断开A、B间连接，防止石灰水倒流引起试管破裂
【变式3-2】在自然界里大多数金属是以化合物的形式存在的．常用的金属冶炼是通过氢气、一氧化碳、碳粉与金属氧化物在高温下反应来实现的．小明在实验室里做氢气还原氧化铜的实验，请回答以下有关问题：
（1）下面是该实验的四个步骤，正确的操作顺序是 ．
A．加热 B．通入氢气 C．停止通入氢气 D．停止加热
（2）如图是实验室用氢气还原氧化铜实验的示意图．试管口向下倾斜是为了
．
（3）实验结束后，小明在用水清洗试管时发现试管底部附着的一层红色物质很难洗掉，请你帮他解决这个问题 ．
课堂巩固训练
一、选择题。
1．（2023•绵阳模拟）为探究锌、铜、铁三种金属的活动性顺序，某学习小组做了如甲图所示实验。实验结束后将试管①、试管②内的物质全部倒入同一烧杯中，充分反应后发现烧杯中的红色固体物质明显增多（如乙图所示）。下列说法不正确的是（ ）
A．甲图所示试管②中反应后固体一定不含铁
B．乙图所示反应后烧杯中的固体一定含有铁
C．乙图所示反应后烧杯中的溶液一定含有氯化锌和氯化亚铁，可能含有氯化铜
D．乙图所示反应后烧杯中最后所得固体的质量一定大于2a g
2．（2023•沈河区二模）小红用三根相同的铁钉进行铁制品锈蚀条件的探究（如图），一周后观察现象。下列说法错误的是（ ）
A．该实验说明铁生锈需要与氧气和水同时接触
B．对比甲和丙中出现的现象，可说明铁生锈需要氧气
C．乙中的蒸馏水要事先煮沸，目的是除去水中溶解的氧气
D．若把甲中蒸馏水换成食盐水，则铁钉更容易生锈
3．（2023秋•新邵县期末）木炭、一氧化碳在一定条件下都能与CuO发生反应，下列叙述正确的是（ ）
A．反应都必须在高温的条件下才能进行
B．反应前后C、Cu、O三种元素的化合价都发生了变化
C．反应中固体减少的质量一定等于生成CO2的质量
D．反应中C、CO都得到氧，发生氧化反应
4．（2022•台儿庄区模拟）我国发明的新型钛合金，为“奋斗者”号下潜万米海底、从事科考任务解决了材料难题。工业制取金属钛的主要反应式是：
①2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO
②2Mg+TiCl42MgCl+Ti下列说法合理的是（ ）
A．FeTiO3属于氧化物 B．钛合金是一种金属单质
C．反应②属于置换反应D．TiCl4中钛元素和氯元素的质量比为48：71
二、填空题。
5．人类的生产生活离不开金属，下列三种金属被发现、使用的先后顺序依次为：铜、铁、铝．
（1）金属大规模被使用的先后顺序跟 （填序号）选项关系最大．
①地壳中金属元素的含量； ②金属的导电性； ③金属的活动性．
（2）为探究锰与铁的金属活动性，在相同温度下，取大小相同、表面光亮的两种金属薄片，分别投入等体积、等溶质质量分数的足量稀盐酸中（反应中Mn显+2价），请回答：
除了比较与酸反应产生气体速率的快慢，请你再举出一种可比较这二种金属活动性强弱的方法（写出所需药品即可）： 和 ．
6．（2023•榆阳区校级模拟）请你参与某学习小组的探究活动，并回答相关问题：
小丽发现盛水的铁锅在与水面接触的部位最易生锈；小茜发现自己的铜制眼框表面出现了绿色的铜锈；小玲发现苹果切开不久，果肉上会产生一层咖啡色物质，好象生了“锈”一般．
提出问题：这三种物质“生锈”的原因是什么？
收集证据：（1）回忆已有知识：铁生锈的条件是 ．
查阅有关资料：“铜锈”主要成分是Cu2（OH）2CO3（俗称铜绿）；苹果“生锈”是果肉里的物质（酚和酶）与空气中的氧气发生了一系列的反应，生成咖啡色的物质．碱石灰能吸水．
实验探究：将四小块铜片分别按如图所示放置一个月，观察现象如下：
由实验可知，铜生锈是铜与水、 、 等物质共同作用的结果．
经过交流讨论，三位同学认为这些物质“生锈”除了可能与水有关外，还可能都与 填物质名称）有关．
反思与应用：利用所得结论填空：
（1）写出一种防止铁或铜等金属制品生锈的具体方法
；
（2）请你提出一条延长食品保质期的建议 ．
7．（2023•江干区校级模拟）氢气还原氧化铜的实验装置可以选择图中的 （填“A”或“B”）。若改用一氧化碳还原氧化铜，还能用上述你所选的装置吗？请说出理由 。
请写出CO还原CuO的化学方程式 。
8．（2023•潜山县校级模拟）金属钛是重要的航天、航海材料，钛因其硬度大，熔点高，常温下不和非金属、强酸反应，被誉为“未来金属．”由钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁，化学式为FeTiO3）、焦炭、氧气为原料，提取金属钛的主要工艺过程一般需要经过三个阶段：
（1）反应前需要将钛酸亚铁和焦炭磨成粉末状的原因是 ；钛酸亚铁（FeTiO3）中钛元素为 价．
（2）反应①中焦炭除了作还原剂还原金属矿物外，另一个重要作用是 ．
（3）反应②中TiO2与C、Cl2在高温下反应，生成TiCl4和一种有毒气体，该气体是一种氧化物，其化学式为 ．
（4）高温条件下，镁可以与TiCl4发生置换反应制得金属钛，请写出此反应的化学方程式 ．
（5）如何从反应③后的固体中获得金属钛： ．
三、实验探究题。
9．（2023秋•永年区期末）【查阅资料】：
①镉（Cd）是一种银白色金属，在化合物中通常表现为+2价；
②水体中镉元素通常以氯化镉的形式存在；
③氯化镉能溶于水。
（一）金属镉与铜、银活动性顺序的探究
【实验结论】：镉、铜、银活动性顺序：④ ；
【回答问题】
（1）实验之前都要用砂纸打磨金属片的目的是 ；
（2）写出铜与硝酸银反应的化学方程式 ；反应类型 ；
（3）小芳认为只要选用三种药品进行实验就能得出上述三种金属的活动性大小，这三种药品可以是 。
10．（2023•安徽）金属防腐是科学研究中的重大课题。某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。
【认识铁的腐蚀】
（1）下列环境中的铁制品最容易生锈的是 （填字母序号）。
A．未擦干的铁锅 B．涂油漆的栏杆 C．盛水的不锈钢水杯
（2）铁锈的主要成分是Fe2O3•xH2O，其中铁元素的化合价是 。
【探究铁的腐蚀】
（3）该小组用如图甲装置进行实验，起始时量筒内水面处于50mL刻度处，之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约 （填“40”或“10”）mL刻度处，原因是 。
【拓展探究】
（4）小强同学进行如下实验：取铁钉用砂纸打磨，称其质量，按如图乙安装装置，放置3天，再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验，得到铁钉质量增加情况如下表。
小强同学的实验是探究 因素对铁钉腐蚀快慢的影响，结论是
。
注意：若答对第（5）小题奖励3分，化学试卷总分不超过40分。
（5）有同学认为小强的实验未能真实反映50℃以后铁钉腐蚀的快慢，理由是50℃以后铁钉质量没有变化。请分析铁钉质量没有变化的原因： ；改进实验方案证明你的分析： 。
11．（2023秋•常州期末）某同学学习了氨气之后，对其很感兴趣，上网查阅资料获得如下信息：
氨气（NH3）是一种无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易溶于水，不可燃．氨气能与氧化铜在加热条件下反应生成铜、空气中含量最多的气体和一种液体．
于是他进行了如下实验：
（1）请写出氨气与氧化铜反应的化学方程式： ；
（2）氨气与氧化铜的反应最好在上述装置 （填序号）中完成；该装置后通常还需接装置Ⅰ，原因是： ；
（3）进行该实验时，操作顺序合理的是 （填字母）；
a．先通氨气，后点燃酒精灯 b．先点燃酒精灯，后通氨气 c．a、b都可以
（4）实验室若用装置Ⅱ收集氨气，气体应当从管口 （选填“a”或“b”）进入．
四、解答题。
12．（2022•湘潭县校级模拟）小聪同学家新换了水龙头，从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬。好奇的小聪想探究铬（Cr）与常见金属铁、铜的活动性强弱，邀请你一同参加。
【作出猜想】
猜想1．Cr＞Fe＞Cu； 猜想2．Fe＞Cu＞Cr； 猜想3．你的猜想是 。
【查阅资料】
（1）铬是银白色有光泽的金属，在空气中其表面能生成抗腐蚀的致密的氧化膜。
（2）铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO4）溶液。
【设计与实验】
小聪同学取大小相等的三种金属片，用砂纸打磨光亮；再取三支试管，分别放入等量的同种稀硫酸。
【结论与解释】
（1）小聪得到的结论是猜想 正确。
（2）实验前用砂纸打磨金属片的目的是 。
【知识运用】
将铬片投入FeSO4溶液中，反应 （填“能”或“不能”）进行。若能进行，请你写出反应的化学方程式 。
13．（2022春•乌兰浩特市校级月考）某化学兴趣小组用如图所示实验探究铁生锈的条件（每支试管中均放有完全相同的洁净铁片）。请你填写空格：
（1）由A、B中出现的实验现象可知，铁生锈的条件之一是 。甲同学认为，只由试管A中发生的现象就能够说明铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。乙同学不同意他的观点，认为必须全面观察试管 （填试管编号）发生的现象，并经过科学严谨的推理，才能得出上述结论。
（2）试管D和E实验的目的是进一步探究铁在 环境中是否更容易锈蚀。
（3）为防止金属锈蚀，除了采用覆盖保护膜等措施以外，还可以制成合金。这是因为合金与纯金属相比，其组成和内部组织结构发生变化，从而引起 的变化。
实 验 步 骤
实 验 现 象
结 论
分别把这两种金
属放入 溶液中，观察。
金属Y表面无明显变化；金属X的表面有大量气泡冒出。将燃着的木条放在金属X的试管口，气体燃烧。
金属活动性顺序：
实验图示
生锈时间
8min
较长时间不生锈
5min
3min
1min
金属
铁
锰
与盐酸反应现象
放出气泡速率缓慢
放出气泡速率较快
结论
活动性铁 （填“＞”“＜”）锰
实验装置
实验现象
铜丝不生锈
铜丝不生锈
铜丝不生锈
铜丝生锈且水面附近锈蚀最严重
实验步骤
实验现象
实验结论
取适量镉、铜、银于试管中，加入足量稀硫酸
镉表面有气泡产生，铜、银表面无气泡产生
取适量铜于试管中，加入少量硝酸银溶液
，
。
铜的活动性大于银
温度/℃
10
20
30
40
50
60
70
铁钉质量增加/g
0.02
0.04
0.08
0.16
0.18
0.18
0.18
实验
试管1
试管2
试管3
实验操作
实验现象
铁片表面产生气泡较慢，溶液变为浅绿色
铬片表面产生气泡较快，溶液变成为蓝色
实验活动4 金属的物理性质和某些化学性质（解析版）
考点直击
典例分析＋变式训练
考点1 金属活动性的探究
该探究是为了金属的活动性强弱而进行实验探究，它的理论根据是常见金属的活动性顺序及其应用，其具体内容如下：
1、常见金属的活动性顺序为钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅、氢、铜、汞、银、铂、金；
2、常见金属的活动性顺序的应用主要有三个：
（1）它表明了所列的金属的活动性强弱；在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，其活动性越强；
（2）它可以帮助判断金属能否与酸发生反应；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；
（3）它还可以帮助判断金属能否与金属的化合物（即盐）溶液发生反应；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置换出来。
【典例1-1】有M、N、R三种金属，将M和N浸入稀盐酸中，N溶解，M不溶解；将M浸入R的硫酸盐溶液中，在M的表面有R析出，则M、N、R的金属活动性由强到弱可排列为（ ）
A．R＞M＞NB．N＞R＞MC．R＞N＞MD．N＞M＞R
【答案】D。
【解答】解：M和N浸入稀盐酸中，N溶解，M不溶解，说明N排在氢前面，M在氢后面；将M浸入R的硫酸盐溶液中，在M的表面有R析出说明M排在R的前面，故三种物质的金属活动性强弱关系N＞M＞R，
故选：D。
【典例1-2】某化学兴趣小组，为验证Mg、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，设计了如图所示的实验操作。
（1）试管③中反应的化学方程式为 Mg+CuSO4＝MgSO4+Cu 。
（2）上述试验中能达到实验目的组合是 ①②和①④⑤ （写出全部的组合）
（3）实验结束后将①、②两支试管中的废液倒入同一个废液缸中，一段时间后过滤，向滤渣中加入稀硫酸，有气泡产生，则滤渣中一定有 Cu、Fe 。
（4）若实验后，将①、③两支试管中的废液先倒入同一个废液缸中，一段时间后，再将④试管中的废液倒入其中，无气泡产生。
Ⅰ．将 ④试管中的废液倒入烧杯中不产生气泡的原因 ③中镁与硫酸铜反应后硫酸铜剩余，倒入废液缸中将将生成的铁和可能剩余的镁都反应掉，由于没有氢前金属单质，加酸不再产生气泡 。
Ⅱ．请设计实验验证废液中溶质的成分，写出具体的操作、现象和结论。
【答案】（1）Mg+CuSO4＝MgSO4+Cu（2）①②和①④⑤（3）Cu、Fe（4）Ⅰ．③中镁与硫酸铜反应后硫酸铜剩余，倒入废液缸中将生成铁和可能剩余的镁都反应掉，由于没有氢前金属单质，加酸不再产生气泡。Ⅱ．取一个打磨过的铁钉，伸入溶液中，铁钉表面有红色物质析出，溶液是硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸和硫酸铜；铁钉表面没有红色物质析出，溶液是硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸。
【解答】解：（1）镁与硫酸铜反应生成硫酸镁和铜；
（2）①能得出Mg＞Fe，②能得出Fe＞Cu，③能得出Mg＞Cu，④能得出H＞Cu，⑤能得出Fe＞H．故能达到实验目的组合是①②或①④⑤；
（3）镁与硫酸亚铁反应生成的铁能与硫酸铜继续反应，铁与硫酸铜反应生成了铜，故滤渣中一定有铜，由于向滤渣中加入稀硫酸，有气泡产生，说明滤渣中一定有铁，可能有镁与硫酸亚铁反应时剩余的镁；
（4）加酸不再产生气泡，说明两种废液倒入同一个废液缸中时，镁、生成的铁与硫酸铜反应后，硫酸铜有剩余或恰好反应，没有氢前金属单质；由于镁与硫酸铜和硫酸亚铁反应时都会生成硫酸镁，故溶液中一定含有硫酸镁，①中生成的铁能与硫酸铜反应生成硫酸亚铁，故溶液中一定含有硫酸亚铁，④试管中的废液倒入其中，使废液中一定含有硫酸，因此只需证明硫酸铜是否存在即可，可用打磨过的铁钉进行检验。
答案 为：（1）Mg+CuSO4＝MgSO4+Cu（2）①②和①④⑤（3）Cu、Fe（4）Ⅰ．③中镁与硫酸铜反应后硫酸铜剩余，倒入废液缸中将生成铁和可能剩余的镁都反应掉，由于没有氢前金属单质，加酸不再产生气泡。Ⅱ．取一个打磨过的铁钉，伸入溶液中，铁钉表面有红色物质析出，溶液是硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸和硫酸铜；铁钉表面没有红色物质析出，溶液是硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸
【变式1-1】为验证镁、铁、铜三种金属的活动性顺序，可选用的一组物质是（ ）
A．铜、氯化亚铁溶液、氯化镁溶液 B．铁、铜、氯化镁溶液
C．镁、氯化铜溶液、硫酸亚铁溶液 D．铁、硫酸铜溶液、氯化镁溶液
【答案】D。
【解答】解：A、铜和氯化亚铁溶液、氯化镁溶液都不反应，说明铜在铁和镁的后面，无法判断铁和镁的活泼性。
B、铁、铜和氯化镁溶液都不反应，说明镁在铁和铜的前面，无法判断铁和铜的活泼性。
C、镁和氯化铜溶液、硫酸亚铁溶液都反应，说明镁在铁和铜的前面，无法判断铁和铜的活泼性（有时可以考虑将镁条放入氯化铜和硫酸亚铁的混合溶液，镁条表面首先变成红色（先生成的是铜），中间不断用砂纸打磨镁条，最后插入溶液中会表面变黑（此时是生成的铁），通过这样也可以考虑，但是由于镁条能够与水反应，所以导致很难察觉与铁的反应，所以不便操作）。
D、铁能和硫酸铜溶液反应，铁比铜活泼，不能和氯化镁溶液反应，说明镁比铁活泼。
故选：D。
【变式1-2】某校化学兴趣小组的同学们帮助实验老师整理化学药品室时，发现两个未贴标签的试剂瓶中分别存放银白色金属片。到底它们是哪两种金属？请同学们设计实验方案对这两种金属X和Y的金属活动性顺序进行实验探究。
（1）进行实验，获得结论。完成好如下实验报告，并回答后续有关问题。
（2）在进行上述实验之前，实验老师只知道X、Y可能是锌银中的各一种，则根据实验结果说明Y就是 银 。
（3）小明同学提出，如果X、Y是锌银中的各一种，还可以用其它方法证明X、Y的活动性。请你帮他补充完整： 把X、Y分别放入硝酸银溶液中 。
原因是（用化学方程式表示）： Zn+2AgNO3═Zn（NO3）2+2Ag 。
【答案】（1）稀盐酸；X＞Y；（2）银；（3）把X、Y分别放入硝酸银溶液中，Zn+2AgNO3═Zn（NO3）2+2Ag。
【解答】解：（1）在金属活动性顺序中，位置氢前面的金属能与酸反应生成氢气，由实验现象，金属Y表面无明显变化，金属X的表面有大量气泡冒出，可知实验步骤中加入的液体可以是稀盐酸；由于金属Y表面无明显变化，金属X的表面有大量气泡冒出，将燃着的木条放在金属X的试管口，气体燃烧，可得出金属的活动性是：X＞Y。
（2）在进行上述实验之前，实验老师只知道X、Y可能是锌银中的各一种，由于金属的活动性是X＞Y，则Y是银。
（3）位于前面的金属能把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来，可以采用金属与另一金属对应的可溶性盐溶液反应，可把X、Y分别放入硝酸银溶液中，锌能与硝酸银溶液反应生成硝酸锌和银，反应的化学方程式为：Zn+2AgNO3═Zn（NO3）2+2Ag。
故答案为：（1）稀盐酸；X＞Y；（2）银；（3）把X、Y分别放入硝酸银溶液中，Zn+2AgNO3═Zn（NO3）2+2Ag
考点2 探究金属锈蚀的条件
该探究是为了探究铁、铜等金属锈蚀的条件，而进行的实验探究。其中，铁生锈的条件是铁与氧气、水同时接触；铜生锈的条件是铜与氧气、水和二氧化碳同时接触。
【典例2-1】如图所示，在盛水的试管中放一根洁净的铁钉，用带U型管的胶塞塞紧，U型管内液面处于同一高度，数天后观察U型管内的水面（ ）
A．a比b高 B．b比a高 C．一样高 D．U型管中的水从b管中全部溢出
【答案】A。
【解答】解：铁钉与水和氧气充分接触，容易生锈。铁钉生锈时消耗了试管中的氧气，从而使得试管内的气体压强减小，在外界大气压的作用下，使得U型管内液面a处液面上升，b处液面下降。
故选：A。
【典例2-2】一些金属易生锈，某小组同学设计如下实验，对金属锈蚀进行探究。取5枚去油去锈的洁净铁钉，分别装入下表的试管中，进行实验。
通过上述实验可知，温度越高铁钉生锈速率越 快 （填“慢”或“快”）；在 酸性 （填“酸性”、“碱性”或“中性”）环境中铁钉生锈速率较快。
【答案】快；酸性。
【解答】解：通过上述实验可知，温度越高铁钉生锈速率越快；在酸性环境中铁钉生锈速率较快，是通过控制变量法比较5支试管的现象，得出的结论；故答案为：快；酸性；
【变式2-1】某同学为研究金属腐蚀的条件，用细尼龙线将三根大小相同的铁钉分别固定在下图所示的三个液面高度相同的装置中，放置一星期后观察现象，下列描述不正确的是（ ）
A．装置Ⅰ的铁钉这一侧的液面上升 B．装置Ⅰ、Ⅱ中的铁钉都被腐蚀
C．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀 D．比较铁钉这一侧的液面，装置Ⅱ比装置I的高
【答案】D。
【解答】解：A、铁钉生锈能够耗氧气，从而使得气体的压强小于外界大气压，而使液面上升，故A描述正确；
B、在I和II中铁钉都与水和氧气接触，并且酸溶液能够加快铁的生锈速率，故B描述正确；
C、因为浓硫酸能够吸收水蒸气，使得铁不能与水充分接触，不容易生锈，故C描述正确；
D、考虑到浓盐酸挥发出来的氯化氢气体使得压强增大，所以比较铁钉这一侧的液面，装置Ⅱ比装置I的低，故D描述不正确。
故选：D。
【变式2-2】全世界每年因锈蚀损失的钢铁，约占世界年产量的．小刚同学想探究钢铁锈蚀的条件，他将三个干净的铁钉分别放入A、B、C三支试管中（如图所示），定期观察并记录现象．请回答下列问题：
（1）试管 A 中的铁钉最易生锈．
（2）由此可知，钢铁锈蚀的条件是 氧气 和 水 ．
（3）铁生锈的实质是 铁被氧化 ，铁锈的主要成分是 氧化铁 ，特点是 疏松多孔的物质 ．
（4）请举出两种防止钢铁锈蚀的措施 表面涂防锈油 ； 烧涂搪瓷 ．
【答案】（1）A；（2）氧气；水；（3）铁被氧化；氧化铁；疏松多孔的物质；（4）表面涂防锈油；烧涂搪瓷。
【解答】解：根据铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气，水蒸气等发生化学反应的过程，可知：
（1）试管 A中的铁钉最易生锈，故选A；
（2）根据铁制品锈蚀的过程，钢铁锈蚀的条件是氧气和水，故答案为：氧气；水；
（3）铁生锈的实质是铁被氧化，铁锈的主要成分是氧化铁，特点是疏松多孔的物质，故答案为：铁被氧化；氧化铁；疏松多孔的物质；
（4）防止钢铁锈蚀的措施：表面涂防锈油；烧涂搪瓷；制成合金；电镀其他金属等，故答案为：表面涂防锈油；烧涂搪瓷．
考点3 碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验
碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验是初中化学中三个非常重要的典型实验，它们的具体实验情况如下：
1、化学反应方程式分别是C+2CuO2Cu+CO2↑、CO+CuOCu+CO2和H2+CuOCu+H2O；
2、实验装置如图所示：
3、操作及注意事项分别是：
（1）碳还原氧化铜时，要把刚烘干的碳粉和氧化铜粉末要均匀混合后，平铺在试管底部，试管口略向下倾斜（防止有水倒流到试管底部，使其炸裂），在酒精灯的灯焰上最好加一个网罩（以使火焰集中并提高温度，或者使用酒精喷灯来加热）；实验结束时，要先撤出导气管，再移走并熄灭酒精灯，待试管冷却后再把试管内的粉末倒在纸上（防止石灰水倒吸到试管里，炸裂试管；也为了使粉末冷却，防止还原出来的铜再次被氧化）；
（2）一氧化碳还原氧化铜时，反应前，先通一段时间一氧化碳，然后再加热（目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止一氧化碳与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸）；反应后，先撤走并熄灭酒精灯，等固体冷却后再停止通一氧化碳（目的是防止石灰水倒吸到玻璃管内，使其炸裂；也为了使固体冷却，防止刚还原出来的铜再次被氧化）；并且，由于一氧化碳有毒，如果直接排放到空气中，会造成污染，所以还要用点燃或收集的方法等来处理尾气；
（3）氢气还原氧化铜时，反应前，试管口略向下倾斜（防止有水倒流到试管底部，使其炸裂；同时，也有利于氢气在试管底部聚集参与反应），将氢气验纯后先通一段时间氢气，然后再加热（目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止氢气与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸）；反应后，继续通入氢气，直到试管及其中的固体冷却后，再停止通氢气（目的是为了使固体冷却，防止刚还原出来的铜再次被氧化）。
4、实验现象分别是：
（1）碳还原氧化铜时，试管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，澄清的石灰水变浑浊；
（2）一氧化碳还原氧化铜时，玻璃管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，澄清的石灰水变浑浊，并且有气泡从中不断地溢出；
（3）氢气还原氧化铜时，试管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，同时管口有水滴生成。
【典例3-1】木炭还原氧化铜和一氧化碳还原氧化铜的实验装置如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．木炭与氧化铜的反应中酒精灯加网罩的目的是隔绝氧气
B．两个实验的相关反应中，只有碳元素的化合价发生改变
C．两个实验中都可观察到红色固体变黑
D．一氧化碳和氧化铜反应中右侧酒精灯的作用是点燃有毒的一氧化碳防止污染空气
【答案】D。
【解答】解：A、木炭与氧化铜的反应中酒精灯加网罩的目的是使火焰集中，提高温度，故A错误；
B、两个实验的相关反应中，C、Cu元素的化合价都发生改变，氧元素化合价不变，故B错误；
C、两个实验中都可观察到黑色固体变红，故C错误；
D、一氧化碳和氧气在点燃的条件下生成二氧化碳，所以一氧化碳和氧化铜反应中右侧酒精灯的作用是点燃有毒的一氧化碳防止污染空气，故D正确。
故选：D。
【典例3-2】下面是一氧化碳和碳粉分别还原氧化铜的实验装置，请根据要求回答问题。
（1）实验一
①金属网罩的作用是 集中火焰，提高火焰温度 ；
②写出碳与足量氧化铜反应的化学方程式 C+2CuO2Cu+CO2 。
（2）实验二的装置有一定缺陷，你的改进措施是 将尾气点燃或收集起来 。
（3）两个实验中
①相同的实验现象有 黑色粉末慢慢变成红色，澄清的石灰水变浑浊 ；
②碳和一氧化碳都表现出 还原 性（选填“氧化”或“还原”）。
【答案】（1）①集中火焰，提高火焰温度；②C+2CuO2Cu+CO2；（2）将尾气点燃或收集起来；（3）①黑色粉末慢慢变成红色，澄清的石灰水变浑浊；②还原。
【解答】解：（1）①金属网罩可以集中火焰，提高火焰温度；故填：集中火焰，提高火焰温度；
②在高温的条件下，碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳；故填：C+2CuO2Cu+CO2；
（2）实验二的尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，直接排放会造成空气污染；故填：将尾气点燃或收集起来；
（3）①实验一中在高温的条件下，碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳；实验二中在加热的条件下，一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，所以都观察到黑色粉末慢慢变成红色，澄清的石灰水变浑浊；故填：黑色粉末慢慢变成红色，澄清的石灰水变浑浊；
②在两个实验中，碳与一氧化碳都会夺取氧化铜中的氧元素，使之转化为铜，所以体现了碳和一氧化碳都具有还原性；故填：还原。
【典例3-3】写出碳在高温时还原氧化铜的化学方程式，并计算要使80g氧化铜完全还原，需要碳的质量至少是多少？
【解答】解：根据反应物是碳和氧化铜，反应条件是高温，可知化学反应式是：C+2CuO2Cu+CO2↑；
设：使80g氧化铜完全还原，需要碳的质量至少是X．
C+2CuO2Cu+CO2↑；
12 160
X 80
＝
X＝6g
答：使80g氧化铜完全还原，需要碳的质量至少是6g．
【变式3-1】甲和乙分别是氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验，下列有关说法正确的是（ ）
A．两个实验的共同“现象”都是黑色的氧化铜变成了红色的铜
B．两个实验都应先使试管均匀受热，再通入气体，以防止加热时发生爆炸
C．乙实验可以通过澄清石灰水变浑浊判断反应已发生
D．乙实验反应完全后，停止加热前要断开A、B间连接，防止石灰水倒流引起试管破裂
【答案】C。
【解答】解：A、两个实验的共同“现象”都是黑色粉末变成了红色，故A错误；
B、可燃性气体与空气混合加热时可能会发生爆炸，甲、乙两实验中，都应先通入气体，排出装置内的空气后，再使试管、玻璃管均匀受热，以防止发生爆炸，故B错误；
C、一氧化碳和氧化铜加热生成铜和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以乙实验可以通过澄清石灰水变浑浊判断反应已发生，故C正确；
D、乙实验反应完全后，停止加热后，要继续通一氧化碳，防止高温的铜重新氧化，故D错误。
故选：C。
【变式3-2】在自然界里大多数金属是以化合物的形式存在的．常用的金属冶炼是通过氢气、一氧化碳、碳粉与金属氧化物在高温下反应来实现的．小明在实验室里做氢气还原氧化铜的实验，请回答以下有关问题：
（1）下面是该实验的四个步骤，正确的操作顺序是 BADC ．
A．加热 B．通入氢气 C．停止通入氢气 D．停止加热
（2）如图是实验室用氢气还原氧化铜实验的示意图．试管口向下倾斜是为了 防止冷凝水流入试管底部，使试管破裂 ．
（3）实验结束后，小明在用水清洗试管时发现试管底部附着的一层红色物质很难洗掉，请你帮他解决这个问题 先把空试管加热至红色物质变黑，冷却后再加入稀硫酸，微热，然后用水冲洗 ．
【答案】（1）BADC；（2）防止冷凝水流入试管底部，使试管破裂．（3）先把空试管加热至红色物质变黑，冷却后再加入稀硫酸，微热，然后用水冲洗。
【解答】解：（1）氢气是一种可燃性的气体，与空气的混合气体在点燃时易发生爆炸．所以，实验开始时，应先通入氢气，排净试管中的空气后再加热；为了防止还原出的热的铜能与空气中的氧气反应重新被氧化，反应完成后，应继续通入氢气，直到试管冷却为止．所以，实验的顺序是：BADC．
（2）氢气还原氧化铜有水生成，试管口向下倾斜是为了：防止冷凝水流入试管底部，使试管破裂．
（3）氢气还原氧化铜生成了铜．由于铜不溶于水，不与盐酸、硫酸等反应，所以，试管底部附着的一层红色物质很难洗掉．但铜能与氧气反应生成了氧化铜，氧化铜能与盐酸等反应生了可溶性的氯化铜．所以，除去试管内红色物质的方法是：先把空试管加热至红色物质变黑，冷却后再加入稀硫酸，微热，然后用水冲洗．
故答案为：（1）BADC；（2）防止冷凝水流入试管底部，使试管破裂．（3）先把空试管加热至红色物质变黑，冷却后再加入稀硫酸，微热，然后用水冲洗．
课堂巩固训练
一、选择题。
1．（2023•绵阳模拟）为探究锌、铜、铁三种金属的活动性顺序，某学习小组做了如甲图所示实验。实验结束后将试管①、试管②内的物质全部倒入同一烧杯中，充分反应后发现烧杯中的红色固体物质明显增多（如乙图所示）。下列说法不正确的是（ ）
A．甲图所示试管②中反应后固体一定不含铁
B．乙图所示反应后烧杯中的固体一定含有铁
C．乙图所示反应后烧杯中的溶液一定含有氯化锌和氯化亚铁，可能含有氯化铜
D．乙图所示反应后烧杯中最后所得固体的质量一定大于2a g
【答案】B。
【解答】解：A、充分反应后发现烧杯中的红色固体物质明显增多，是因为图所示试管②中反应后氯化铜过量，过量的氯化铜和①中的铁反应生成铜和氯化亚铁，即甲图所示试管②中反应后固体一定不含铁，该选项说法正确；
B、乙图所示反应后烧杯中的固体不一定含有铁，例如氯化铜溶液过量时则铁完全反应，该选项说法不正确；
C、乙图所示反应后烧杯中的溶液一定含有氯化锌和氯化亚铁，是因为氯化锌不能反应，可能含有氯化铜（氯化铜和铁反应后有剩余），该选项说法正确；
D、铁和氯化铜反应生成氯化亚铁和铜，反应后固体质量增大，因此乙图所示反应后烧杯中最后所得固体的质量一定大于2ag，该选项说法正确。
故选：B。
2．（2023•沈河区二模）小红用三根相同的铁钉进行铁制品锈蚀条件的探究（如图），一周后观察现象。下列说法错误的是（ ）
A．该实验说明铁生锈需要与氧气和水同时接触
B．对比甲和丙中出现的现象，可说明铁生锈需要氧气
C．乙中的蒸馏水要事先煮沸，目的是除去水中溶解的氧气
D．若把甲中蒸馏水换成食盐水，则铁钉更容易生锈
【答案】B。
【解答】解：A．通过甲、乙、丙三组实验，互相对比会发现，甲中既有水又有氧气，生锈较快；乙中只有水没有氧气，不会生锈；丙中只有氧气没有水，不会生锈；三组实验互相对比可以得出，铁钉生锈需要氧气和水。故A选项正确；
B．对比甲和丙中出现的现象，甲中既有水又有氧气铁钉生锈，丙中只有氧气没有水，铁钉没有生锈，说明铁钉生锈过程中需要水，两组实验对比无法证明铁生锈需要氧气，故B选项错误；
C．因为实验过程中要控制变量，乙的实验目的是要证明铁生锈过程中不能只有水，还需要氧气，因此要控制变量，把乙中的水煮沸，除去溶解在水中的氧气，达到控制变量的目的，故C选项正确；
D．食盐水会加快金属锈蚀的速率，若把甲中的蒸馏水换成食盐水，铁钉会更容易生锈，故D选项正确。
综上所述，故选：B。
3．（2023秋•新邵县期末）木炭、一氧化碳在一定条件下都能与CuO发生反应，下列叙述正确的是（ ）
A．反应都必须在高温的条件下才能进行
B．反应前后C、Cu、O三种元素的化合价都发生了变化
C．反应中固体减少的质量一定等于生成CO2的质量
D．反应中C、CO都得到氧，发生氧化反应
【答案】D。
【解答】解：A、加热时氧化铜和一氧化碳反应生成铜和二氧化碳，高温条件下氧化铜和碳反应生成铜和二氧化碳，该选项说法不正确；
B、由化合价原则可知，反应前后C、Cu两种元素的化合价都发生了变化，氧元素的化合价没有发生变化，故选项说法不正确；
C、根据质量守恒定律可知，反应中固体减少的质量是氧化铜中氧元素的质量，一定小于生成CO2的质量，故选项说法不正确；
D、反应中C、CO都得到氧，发生氧化反应，故选项说法正确。
故选：D。
4．（2022•台儿庄区模拟）我国发明的新型钛合金，为“奋斗者”号下潜万米海底、从事科考任务解决了材料难题。工业制取金属钛的主要反应式是：
①2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO
②2Mg+TiCl42MgCl+Ti下列说法合理的是（ ）
A．FeTiO3属于氧化物
B．钛合金是一种金属单质
C．反应②属于置换反应
D．TiCl4中钛元素和氯元素的质量比为48：71
【答案】C。
【解答】解：A、FeTiO3是由Fe、Ti、O三种元素组成化合物，不属于氧化物，不符合题意；
B、钛合金是在钛中加入其它物质混合而成的混合物，不是单质，不符合题意；
C、反应②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，属于置换反应，符合题意；
D、TiCl4中钛元素和氯元素的质量比为：48：（35.5×4）＝24：71，不符合题意。
故选：C。
二、填空题。
5．（2023•永州模拟）人类的生产生活离不开金属，下列三种金属被发现、使用的先后顺序依次为：铜、铁、铝．
（1）金属大规模被使用的先后顺序跟 ③ （填序号）选项关系最大．
①地壳中金属元素的含量； ②金属的导电性； ③金属的活动性．
（2）为探究锰与铁的金属活动性，在相同温度下，取大小相同、表面光亮的两种金属薄片，分别投入等体积、等溶质质量分数的足量稀盐酸中（反应中Mn显+2价），请回答：
除了比较与酸反应产生气体速率的快慢，请你再举出一种可比较这二种金属活动性强弱的方法（写出所需药品即可）： 锰和硫酸亚铁溶液 和 铁和硫酸锰溶液 ．
【答案】（1）③（2）＜，锰和硫酸亚铁溶液、铁和硫酸锰溶液。
【解答】解：（1）在金属活动性顺序中，化学性质越活泼的金属越易和空气中的成分发生化学变化，因此主要以化合物的形式存在于自然界中，就越难以发现，故答案为：③
（2）由于铁和稀盐酸反应时放出气泡的速率慢，说明铁的活动性比锰弱；验证金属的活动性顺序，除了使用金属和酸溶液反应外，也可以采用金属和盐溶液，故答案为：＜，锰和硫酸亚铁溶液、铁和硫酸锰溶液
6．（2023•榆阳区校级模拟）请你参与某学习小组的探究活动，并回答相关问题：
小丽发现盛水的铁锅在与水面接触的部位最易生锈；小茜发现自己的铜制眼框表面出现了绿色的铜锈；小玲发现苹果切开不久，果肉上会产生一层咖啡色物质，好象生了“锈”一般．
提出问题：这三种物质“生锈”的原因是什么？
收集证据：（1）回忆已有知识：铁生锈的条件是 与氧气和水同时接触 ．
查阅有关资料：“铜锈”主要成分是Cu2（OH）2CO3（俗称铜绿）；苹果“生锈”是果肉里的物质（酚和酶）与空气中的氧气发生了一系列的反应，生成咖啡色的物质．碱石灰能吸水．
实验探究：将四小块铜片分别按如图所示放置一个月，观察现象如下：
由实验可知，铜生锈是铜与水、 氧气 、 二氧化碳 等物质共同作用的结果．
得出结论 经过交流讨论，三位同学认为这些物质“生锈”除了可能与水有关外，还可能都与 氧气 填物质名称）有关．
反思与应用：利用所得结论填空：
（1）写出一种防止铁或铜等金属制品生锈的具体方法 保持金属制品表面的洁净和干燥（或表面镀上保护膜等） ；
（2）请你提出一条延长食品保质期的建议 将食品进行真空包装等 ．
【答案】氧气．反思与应用：（1）防止铁或铜等金属制品生锈的具体方法是：保持金属制品表面的洁净和干燥（或表面镀上保护膜等）．（2）延长食品保质期的建议：将食品进行真空包装等。
【解答】解：（1）铁生锈的条件是：与氧气和水同时接触．
由实验现象可知，铜在氧气、水、二氧化碳同时存在的情况下最容易生锈．故填：氧气；二氧化碳．
物质“生锈”除了可能与水有关外，还可能都与氧气有关．故填：氧气．
反思与应用：（1）防止铁或铜等金属制品生锈的具体方法是：保持金属制品表面的洁净和干燥（或表面镀上保护膜等）．
（2）延长食品保质期的建议：将食品进行真空包装等．
7．（2023•江干区校级模拟）氢气还原氧化铜的实验装置可以选择图中的 A （填“A”或“B”）。若改用一氧化碳还原氧化铜，还能用上述你所选的装置吗？请说出理由 不能，反应物是有气体，生成物也有气体 。
请写出CO还原CuO的化学方程式 CO+CuOCu+CO2 。
【答案】A；不能，反应物是有气体，生成物也有气体；CO+CuOCu+CO2。
【解答】解：为了防止氢气、氧气混合发生爆炸，装有氧化铜的试管不能用橡皮塞，导气管要一直伸到集气瓶底部，既有利于空气的排出，有利于氢气和氧化铜接触；一氧化碳和氧化铜在加热条件下生成铜和二氧化碳，由于一氧化碳是可燃性气体，且有毒，因此不能在试管中反应，应该在玻璃管中进行，一边通一氧化碳，在另一便需要尾气处理
故答案为：A；不能，反应物是有气体，生成物也有气体；CO+CuOCu+CO2
8．（2023•潜山县校级模拟）金属钛是重要的航天、航海材料，钛因其硬度大，熔点高，常温下不和非金属、强酸反应，被誉为“未来金属．”由钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁，化学式为FeTiO3）、焦炭、氧气为原料，提取金属钛的主要工艺过程一般需要经过三个阶段：
（1）反应前需要将钛酸亚铁和焦炭磨成粉末状的原因是 为了增大反应物之间的接触面积 ；钛酸亚铁（FeTiO3）中钛元素为 +4 价．
（2）反应①中焦炭除了作还原剂还原金属矿物外，另一个重要作用是 作燃料，提供反应所需要的能量 ．
（3）反应②中TiO2与C、Cl2在高温下反应，生成TiCl4和一种有毒气体，该气体是一种氧化物，其化学式为 CO ．
（4）高温条件下，镁可以与TiCl4发生置换反应制得金属钛，请写出此反应的化学方程式 TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti ．
（5）如何从反应③后的固体中获得金属钛： 向固体中加入足量稀盐酸（或稀硫酸），充分反应后过滤，洗涤，干燥 ．
【答案】（1）为了增大反应物之间的接触面积；+4；（2）故填：作燃料，提供反应所需要的能量；（3）CO；（4）TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti；（5）向固体中加入足量稀盐酸（或稀硫酸），充分反应后过滤，洗涤，干燥。
【解答】解：（1）反应前将钛酸亚铁和焦炭磨成粉末状是为了增大反应物之间的接触面积；钛酸亚铁的化学式为FeTiO3，其中铁元素的化合价为+2价，氧元素的化合价为﹣2价，因化合物中元素化合价的代数和为0，设钛的化合价为x，则（+2）+x+（﹣2）×3＝0，解得x＝+4．故答案为：为了增大反应物之间的接触面积；+4；
（2）碳燃烧时会释放出大量的热，为化学反应的进行提供了能量；故填：作燃料，提供反应所需要的能量；
（3）Ti2O2与C、Cl2在高温下反应，生成TiCl4和一种有毒气体，该气体是一种氧化物，该气体是一氧化碳，故填：CO；
（4）根据题中信息，镁与TiCl4在高温条件下反应生成金属钛和氯化镁，该反应的化学方程式为TiCl4+2MgTi+2MgCl2；故填：TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti；
（5）钛常温下不和强酸反应，而铁与酸能反应，所以从反应③后的固体（铁和钛的混合物）中获得金属钛的方法是向固体中加入足量稀盐酸（或稀硫酸），充分反应后过滤，洗涤，干燥．故填：向固体中加入足量稀盐酸（或稀硫酸），充分反应后过滤，洗涤，干燥．
三、实验探究题。
9．（2023秋•永年区期末）【查阅资料】：
①镉（Cd）是一种银白色金属，在化合物中通常表现为+2价；
②水体中镉元素通常以氯化镉的形式存在；
③氯化镉能溶于水。
（一）金属镉与铜、银活动性顺序的探究
【实验结论】：镉、铜、银活动性顺序：④ 镉、铜、银 ；
【回答问题】
（1）实验之前都要用砂纸打磨金属片的目的是 除去金属表面的氧化膜 ；
（2）写出铜与硝酸银反应的化学方程式 Cu+2AgNO3═Cu（NO3）2+2Ag ；反应类型 置换反应 ；
（3）小芳认为只要选用三种药品进行实验就能得出上述三种金属的活动性大小，这三种药品可以是 镉、银、硝酸铜溶液或铜、氯化镉溶液、硝酸银溶液 。
【答案】镉的金属活动性比铜、银强；铜的表面覆盖一层银白色物质；溶液颜色由无色变为蓝色；【实验结论】镉、铜、银；【回答问题】（1）除去金属表面的氧化膜；（2）Cu+2AgNO3═Cu（NO3）2+2Ag；置换反应；（3）镉、银、硝酸铜溶液或铜、氯化镉溶液、硝酸银溶液。
【解答】解：在金属活动性顺序中，位于氢前面的金属能置换出酸中的氢，取适量镉、铜、银于试管中，加入足量稀硫酸，镉表面有气泡产生，铜、银表面无气泡产生，说明镉的金属活动性比铜、银强。
位于前面的金属能把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来，取适量铜于试管中，加入少量硝酸银溶液，由实验结论：铜的活动性大于银，则实验现象是铜的表面覆盖一层银白色物质，溶液颜色由无色变为蓝色。
【实验结论】则镉、铜、银活动性由强到弱的顺序是镉、铜、银。
【回答问题】（1）金属的表面可能有与氧气反应生成的氧化物，实验前用砂纸打磨金属片，其目的是除去金属表面的氧化膜，利于反应进行。
（2）铜与硝酸银反应生成硝酸铜和银，反应的化学方程式为Cu+2AgNO3═Cu（NO3）2+2Ag；该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应。
（3）在验证三种金属活动性强弱时，通常采取“三取中”的方法，即取中间金属单质与两端的金属的盐溶液反应或取中间金属的盐溶液与两端金属的单质反应，这三种药品可以是镉、银、硝酸铜溶液或铜、氯化镉溶液、硝酸银溶液。
故答案为：镉的金属活动性比铜、银强；铜的表面覆盖一层银白色物质；溶液颜色由无色变为蓝色；【实验结论】镉、铜、银；【回答问题】（1）除去金属表面的氧化膜；（2）Cu+2AgNO3═Cu（NO3）2+2Ag；置换反应；（3）镉、银、硝酸铜溶液或铜、氯化镉溶液、硝酸银溶液。
10．（2023•安徽）金属防腐是科学研究中的重大课题。某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。
【认识铁的腐蚀】
（1）下列环境中的铁制品最容易生锈的是 A （填字母序号）。
A．未擦干的铁锅 B．涂油漆的栏杆 C．盛水的不锈钢水杯
（2）铁锈的主要成分是Fe2O3•xH2O，其中铁元素的化合价是 +3价 。
【探究铁的腐蚀】
（3）该小组用如图甲装置进行实验，起始时量筒内水面处于50mL刻度处，之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约 40 （填“40”或“10”）mL刻度处，原因是 铁锈蚀消耗氧气，且氧气约占空气总体积的1/5 。
【拓展探究】
（4）小强同学进行如下实验：取铁钉用砂纸打磨，称其质量，按如图乙安装装置，放置3天，再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验，得到铁钉质量增加情况如下表。
小强同学的实验是探究 温度 因素对铁钉腐蚀快慢的影响，结论是 在其它条件相同时，温度在10～50℃的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快 。
注意：若答对第（5）小题奖励3分，化学试卷总分不超过40分。
（5）有同学认为小强的实验未能真实反映50℃以后铁钉腐蚀的快慢，理由是50℃以后铁钉质量没有变化。请分析铁钉质量没有变化的原因： 试管内的氧气已耗尽，剩余的铁不能继续锈蚀； ；改进实验方案证明你的分析： 试管内的氧气已耗尽，剩余的铁不能继续锈蚀；取一支更大的试管，加入等量的同规格的铁钉，以及等量的蒸馏水，塞上瓶塞，重复小强的实验，记录实验数据，发现60℃、70℃时铁钉增重质量大于50℃时的增重，且大于0.18g，则分析成立 。
【答案】（1）A；（2）+3价；（3）40；铁锈蚀消耗氧气，且氧气约占空气总体积的1/5；（4）试管内的氧气已耗尽，剩余的铁不能继续锈蚀； 取一支更大的试管，加入等量的同规格的铁钉，以及等量的蒸馏水，塞上瓶塞，重复小强的实验，记录实验数据，发现60℃、70℃时铁钉增重质量大于50℃时的增重，且大于0.18g，则分析成立。
【解答】解：（1）因为铁生锈的条件是与氧气和水同时接触，A．未擦干的铁锅 中铁与水和氧气同时接触易生锈，B．涂油漆的栏杆隔绝氧气和水不易生锈，C．盛水的不锈钢水杯，由于不锈钢也不易生锈，故填：A；
（2）依据在化合物中正负化合价的代数和为零，根据铁锈的化学式Fe2O3•xH2O，设铁元素化合价为a，2a+3×（﹣2）+x[（+1）×2+（﹣2）]＝0 a＝+3，故填：+3价；
（3）因为铁丝绒生锈消耗试管内的氧气，又知空气中的氧气约占空气体积的1/5，可知量筒水面刻度上升到40ml处，故填：40；铁锈蚀消耗氧气，且氧气约占空气总体积的1/5；
（4）分析表格中的数据可推知实验探究的因素为温度，其实验结论为在其它条件相同时，温度在10～50℃的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快，故填：温度；在其它条件相同时，温度在10～50℃的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快；
（5）因为铁钉生锈后，量筒水面刻度上升到40ml处，说明试管内的氧气全部耗尽，所以50℃后铁钉的质量不再增加，取一支更大的试管，加入等量的同规格的铁钉，以及等量的蒸馏水，塞上瓶塞，重复小强的实验，记录实验数据，发现60℃、70℃时铁钉增重质量大于50℃时的增重，且大于0.18g，则分析成立；故填：试管内的氧气已耗尽，剩余的铁不能继续锈蚀； 取一支更大的试管，加入等量的同规格的铁钉，以及等量的蒸馏水，塞上瓶塞，重复小强的实验，记录实验数据，发现60℃、70℃时铁钉增重质量大于50℃时的增重，且大于0.18g，则分析成立。
11．（2023秋•常州期末）某同学学习了氨气之后，对其很感兴趣，上网查阅资料获得如下信息：
氨气（NH3）是一种无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易溶于水，不可燃．氨气能与氧化铜在加热条件下反应生成铜、空气中含量最多的气体和一种液体．
于是他进行了如下实验：
（1）请写出氨气与氧化铜反应的化学方程式： 2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O ；
（2）氨气与氧化铜的反应最好在上述装置 C （填序号）中完成；该装置后通常还需接装置Ⅰ，原因是： 氨气有刺激性气味会污染空气且易溶于水 ；
（3）进行该实验时，操作顺序合理的是 c （填字母）；
a．先通氨气，后点燃酒精灯
b．先点燃酒精灯，后通氨气 c．a、b都可以
（4）实验室若用装置Ⅱ收集氨气，气体应当从管口 b （选填“a”或“b”）进入．
【答案】（1）2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O； （2）C、氨气有刺激性气味会污染空气且易溶于水；（3）c；（4）b。
【解答】解：（1）由题意可知，氨气与氧化铜在加热条件下反应生成铜、空气中含量最多的气体和一种液体．空气中含量最多的气体是氮气，由质量守恒定律可知，一种液体是水，反应的方程式是：2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O；
（2）由于氨气与氧化铜在加热条件下反应，氨气有刺激性气味会污染空气且易溶于水．为了防止氨气溢出进入空气，应选用装置C来完成，尾气应处理，可用装置Ⅰ来处理；
（3）由于氨气与氧化铜在加热条件下反应，不会发生爆炸，先通氨气，后点燃酒精灯或先点燃酒精灯，后通氨气都可以；
（4）由于氨气的密度小于空气的密度，应选择b为进气口．
故答案为：（1）2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O； （2）C、氨气有刺激性气味会污染空气且易溶于水；（3）c；（4）b．
四、解答题。
12．（2022•湘潭县校级模拟）小聪同学家新换了水龙头，从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬。好奇的小聪想探究铬（Cr）与常见金属铁、铜的活动性强弱，邀请你一同参加。
【作出猜想】
猜想1．Cr＞Fe＞Cu； 猜想2．Fe＞Cu＞Cr； 猜想3．你的猜想是 Fe＞Cr＞Cu 。
【查阅资料】
（1）铬是银白色有光泽的金属，在空气中其表面能生成抗腐蚀的致密的氧化膜。
（2）铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO4）溶液。
【设计与实验】
小聪同学取大小相等的三种金属片，用砂纸打磨光亮；再取三支试管，分别放入等量的同种稀硫酸。
【结论与解释】
（1）小聪得到的结论是猜想 1 正确。
（2）实验前用砂纸打磨金属片的目的是 除去金属表面的氧化膜，利于反应 。
【知识运用】
将铬片投入FeSO4溶液中，反应 能 （填“能”或“不能”）进行。若能进行，请你写出反应的化学方程式 Cr+FeSO4＝Fe+CrSO4 。
【答案】【作出猜想】Fe＞Cr＞Cu；【设计实验】无明显现象；【结论与解释】（1）1；（2）除去金属表面的氧化膜，利于反应；【知识运用】能； Cr+FeSO4＝Fe+CrSO4。
【解答】解：【作出猜想】三种金属的活动性顺序可能存在三种情况：猜想1为Cr＞Fe＞Cu；猜想2为Fe＞Cu＞Cr，所以猜想3答案：Fe＞Cr＞Cu；
【设计实验】因为铜的活动性顺序位于氢的后面，因此不能和酸反应，表现为无现象；
【结论与解释】（1）试管1中实验现象铁片表面产生气泡较慢，溶液变为浅绿色，可知金属铁在金属活动顺序中排在氢前，根据铬片表面产生气泡较快，溶液变为蓝色，从而得出铬也排在氢前且铬比铁活泼，因为铜不能和稀硫酸反应生成氢气，可知铜排在氢的后面，所以猜想1，Cr＞Fe＞Cu正确；
（2）因为金属的表面常有一层金属氧化物会影响金属和溶液的反应，因此实验前用砂纸打磨金属片的目的是除去金属表面的氧化膜，利于反应；
【知识运用】因为金属铬比铁活泼强，故铬能和硫酸亚铁反应生成硫酸铬和铁，反应的方程式为：Cr+FeSO4＝Fe+CrSO4；
故答案为：【作出猜想】Fe＞Cr＞Cu；【设计实验】无明显现象；【结论与解释】（1）1；（2）除去金属表面的氧化膜，利于反应；【知识运用】能； Cr+FeSO4＝Fe+CrSO4。
13．（2022春•乌兰浩特市校级月考）某化学兴趣小组用如图所示实验探究铁生锈的条件（每支试管中均放有完全相同的洁净铁片）。请你填写空格：
（1）由A、B中出现的实验现象可知，铁生锈的条件之一是 与空气（或氧气）接触 。甲同学认为，只由试管A中发生的现象就能够说明铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。乙同学不同意他的观点，认为必须全面观察试管 ABC （填试管编号）发生的现象，并经过科学严谨的推理，才能得出上述结论。
（2）试管D和E实验的目的是进一步探究铁在 有盐存在或有酸存在 环境中是否更容易锈蚀。
（3）为防止金属锈蚀，除了采用覆盖保护膜等措施以外，还可以制成合金。这是因为合金与纯金属相比，其组成和内部组织结构发生变化，从而引起 性质 的变化。
【答案】（1）与空气（或氧气）接触；ABC；（2）有盐存在或有酸存在；（3）性质。
【解答】解：（1）A中铁钉与氧气接触，B中铁钉与氧气不接触，故由A、B中出现的实验现象可知，铁生锈的条件之一是与空气（或氧气）接触；通过B可知，在没有氧气的情况下铁不容易生锈，通过C可知，在没有水的情况下铁不容易生锈，A中的铁和水、氧气同时接触容易生锈，通过ABC可知，铁在水和氧气同时存在的情况下容易生锈。
（2）试管D和E中，铁钉与水和氧气接触的同时和盐、酸接触，目的是进一步探究铁在盐、酸存在的环境中是否更容易锈蚀。
③合金与纯金属相比，其组成和内部组织结构发生变化，从而引起性质的变化。
故答案为：（1）与空气（或氧气）接触；ABC；（2）有盐存在或有酸存在；（3）性质。
实 验 步 骤
实 验 现 象
结 论
分别把这两种金属放入 稀盐酸 溶液中，观察。
金属Y表面无明显变化；金属X的表面有大量气泡冒出。将燃着的木条放在金属X的试管口，气体燃烧。
金属活动性顺序：
X＞Y
实验图示
生锈时间
8min
较长时间不生锈
5min
3min
1min
金属
铁
锰
与盐酸反应现象
放出气泡速率缓慢
放出气泡速率较快
结论
活动性铁 ＜ （填“＞”“＜”）锰
实验装置
实验现象
铜丝不生锈
铜丝不生锈
铜丝不生锈
铜丝生锈且水面附近锈蚀最严重
实验步骤
实验现象
实验结论
取适量镉、铜、银于试管中，加入足量稀硫酸
镉表面有气泡产生，铜、银表面无气泡产生
镉的金属活动性比铜、银强
取适量铜于试管中，加入少量硝酸银溶液
铜的表面覆盖一层银白色物质 ， 溶液颜色由无色变为蓝色 。
铜的活动性大于银
温度/℃
10
20
30
40
50
60
70
铁钉质量增加/g
0.02
0.04
0.08
0.16
0.18
0.18
0.18
实验
试管1
试管2
试管3
实验操作
实验现象
铁片表面产生气泡较慢，溶液变为浅绿色
铬片表面产生气泡较快，溶液变成为蓝色
无明显现象
典例分析＋变式训练
考点1 金属活动性的探究
该探究是为了金属的活动性强弱而进行实验探究，它的理论根据是常见金属的活动性顺序及其应用，其具体内容如下：
1、常见金属的活动性顺序为钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅、氢、铜、汞、银、铂、金；
2、常见金属的活动性顺序的应用主要有三个：
（1）它表明了所列的金属的活动性强弱；在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，其活动性越强；
（2）它可以帮助判断金属能否与酸发生反应；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；
（3）它还可以帮助判断金属能否与金属的化合物（即盐）溶液发生反应；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置换出来。
【典例1-1】有M、N、R三种金属，将M和N浸入稀盐酸中，N溶解，M不溶解；将M浸入R的硫酸盐溶液中，在M的表面有R析出，则M、N、R的金属活动性由强到弱可排列为（ ）
A．R＞M＞NB．N＞R＞MC．R＞N＞MD．N＞M＞R
【典例1-2】某化学兴趣小组，为验证Mg、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，设计了如图所示的实验操作。
（1）试管③中反应的化学方程式为 。
（2）上述试验中能达到实验目的组合是 （写出全部的组合）
（3）实验结束后将①、②两支试管中的废液倒入同一个废液缸中，一段时间后过滤，向滤渣中加入稀硫酸，有气泡产生，则滤渣中一定有 。
（4）若实验后，将①、③两支试管中的废液先倒入同一个废液缸中，一段时间后，再将④试管中的废液倒入其中，无气泡产生。
Ⅰ．将 ④试管中的废液倒入烧杯中不产生气泡的原因
。
Ⅱ．请设计实验验证废液中溶质的成分，写出具体的操作、现象和结论。
【变式1-1】为验证镁、铁、铜三种金属的活动性顺序，可选用的一组物质是（ ）
A．铜、氯化亚铁溶液、氯化镁溶液 B．铁、铜、氯化镁溶液
C．镁、氯化铜溶液、硫酸亚铁溶液 D．铁、硫酸铜溶液、氯化镁溶液
【变式1-2】某校化学兴趣小组的同学们帮助实验老师整理化学药品室时，发现两个未贴标签的试剂瓶中分别存放银白色金属片。到底它们是哪两种金属？请同学们设计实验方案对这两种金属X和Y的金属活动性顺序进行实验探究。
（1）进行实验，获得结论。完成好如下实验报告，并回答后续有关问题。
（2）在进行上述实验之前，实验老师只知道X、Y可能是锌银中的各一种，则根据实验结果说明Y就是 。
（3）小明同学提出，如果X、Y是锌银中的各一种，还可以用其它方法证明X、Y的活动性。请你帮他补充完整： 。
原因是（用化学方程式表示）： 。
考点2 探究金属锈蚀的条件
该探究是为了探究铁、铜等金属锈蚀的条件，而进行的实验探究。其中，铁生锈的条件是铁与氧气、水同时接触；铜生锈的条件是铜与氧气、水和二氧化碳同时接触。
【典例2-1】如图所示，在盛水的试管中放一根洁净的铁钉，用带U型管的胶塞塞紧，U型管内液面处于同一高度，数天后观察U型管内的水面（ ）
A．a比b高 B．b比a高 C．一样高 D．U型管中的水从b管中全部溢出
【典例2-2】一些金属易生锈，某小组同学设计如下实验，对金属锈蚀进行探究。取5枚去油去锈的洁净铁钉，分别装入下表的试管中，进行实验。
通过上述实验可知，温度越高铁钉生锈速率越 （填“慢”或“快”）；在 （填“酸性”、“碱性”或“中性”）环境中铁钉生锈速率较快。
【变式2-1】某同学为研究金属腐蚀的条件，用细尼龙线将三根大小相同的铁钉分别固定在下图所示的三个液面高度相同的装置中，放置一星期后观察现象，下列描述不正确的是（ ）
A．装置Ⅰ的铁钉这一侧的液面上升
B．装置Ⅰ、Ⅱ中的铁钉都被腐蚀
C．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
D．比较铁钉这一侧的液面，装置Ⅱ比装置I的高
【变式2-2】全世界每年因锈蚀损失的钢铁，约占世界年产量的．小刚同学想探究钢铁锈蚀的条件，他将三个干净的铁钉分别放入A、B、C三支试管中（如图所示），定期观察并记录现象．请回答下列问题：
（1）试管 中的铁钉最易生锈．
（2）由此可知，钢铁锈蚀的条件是 和 ．
（3）铁生锈的实质是 ，铁锈的主要成分是 ，特点是 ．
（4）请举出两种防止钢铁锈蚀的措施 ； ．
考点3 碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验
碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验是初中化学中三个非常重要的典型实验，它们的具体实验情况如下：
1、化学反应方程式分别是C+2CuO2Cu+CO2↑、CO+CuOCu+CO2和H2+CuOCu+H2O；
2、实验装置如图所示：
3、操作及注意事项分别是：
（1）碳还原氧化铜时，要把刚烘干的碳粉和氧化铜粉末要均匀混合后，平铺在试管底部，试管口略向下倾斜（防止有水倒流到试管底部，使其炸裂），在酒精灯的灯焰上最好加一个网罩（以使火焰集中并提高温度，或者使用酒精喷灯来加热）；实验结束时，要先撤出导气管，再移走并熄灭酒精灯，待试管冷却后再把试管内的粉末倒在纸上（防止石灰水倒吸到试管里，炸裂试管；也为了使粉末冷却，防止还原出来的铜再次被氧化）；
（2）一氧化碳还原氧化铜时，反应前，先通一段时间一氧化碳，然后再加热（目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止一氧化碳与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸）；反应后，先撤走并熄灭酒精灯，等固体冷却后再停止通一氧化碳（目的是防止石灰水倒吸到玻璃管内，使其炸裂；也为了使固体冷却，防止刚还原出来的铜再次被氧化）；并且，由于一氧化碳有毒，如果直接排放到空气中，会造成污染，所以还要用点燃或收集的方法等来处理尾气；
（3）氢气还原氧化铜时，反应前，试管口略向下倾斜（防止有水倒流到试管底部，使其炸裂；同时，也有利于氢气在试管底部聚集参与反应），将氢气验纯后先通一段时间氢气，然后再加热（目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止氢气与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸）；反应后，继续通入氢气，直到试管及其中的固体冷却后，再停止通氢气（目的是为了使固体冷却，防止刚还原出来的铜再次被氧化）。
4、实验现象分别是：
（1）碳还原氧化铜时，试管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，澄清的石灰水变浑浊；
（2）一氧化碳还原氧化铜时，玻璃管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，澄清的石灰水变浑浊，并且有气泡从中不断地溢出；
（3）氢气还原氧化铜时，试管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，同时管口有水滴生成。
【典例3-1】木炭还原氧化铜和一氧化碳还原氧化铜的实验装置如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．木炭与氧化铜的反应中酒精灯加网罩的目的是隔绝氧气
B．两个实验的相关反应中，只有碳元素的化合价发生改变
C．两个实验中都可观察到红色固体变黑
D．一氧化碳和氧化铜反应中右侧酒精灯的作用是点燃有毒的一氧化碳防止污染空气
【典例3-2】下面是一氧化碳和碳粉分别还原氧化铜的实验装置，请根据要求回答问题。
（1）实验一
①金属网罩的作用是 ；
②写出碳与足量氧化铜反应的化学方程式 。
（2）实验二的装置有一定缺陷，你的改进措施是 。
（3）两个实验中
①相同的实验现象有 ；
②碳和一氧化碳都表现出 性（选填“氧化”或“还原”）。
【典例3-3】写出碳在高温时还原氧化铜的化学方程式，并计算要使80g氧化铜完全还原，需要碳的质量至少是多少？
【变式3-1】甲和乙分别是氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验，下列有关说法正确的是（ ）
A．两个实验的共同“现象”都是黑色的氧化铜变成了红色的铜
B．两个实验都应先使试管均匀受热，再通入气体，以防止加热时发生爆炸
C．乙实验可以通过澄清石灰水变浑浊判断反应已发生
D．乙实验反应完全后，停止加热前要断开A、B间连接，防止石灰水倒流引起试管破裂
【变式3-2】在自然界里大多数金属是以化合物的形式存在的．常用的金属冶炼是通过氢气、一氧化碳、碳粉与金属氧化物在高温下反应来实现的．小明在实验室里做氢气还原氧化铜的实验，请回答以下有关问题：
（1）下面是该实验的四个步骤，正确的操作顺序是 ．
A．加热 B．通入氢气 C．停止通入氢气 D．停止加热
（2）如图是实验室用氢气还原氧化铜实验的示意图．试管口向下倾斜是为了
．
（3）实验结束后，小明在用水清洗试管时发现试管底部附着的一层红色物质很难洗掉，请你帮他解决这个问题 ．
课堂巩固训练
一、选择题。
1．（2023•绵阳模拟）为探究锌、铜、铁三种金属的活动性顺序，某学习小组做了如甲图所示实验。实验结束后将试管①、试管②内的物质全部倒入同一烧杯中，充分反应后发现烧杯中的红色固体物质明显增多（如乙图所示）。下列说法不正确的是（ ）
A．甲图所示试管②中反应后固体一定不含铁
B．乙图所示反应后烧杯中的固体一定含有铁
C．乙图所示反应后烧杯中的溶液一定含有氯化锌和氯化亚铁，可能含有氯化铜
D．乙图所示反应后烧杯中最后所得固体的质量一定大于2a g
2．（2023•沈河区二模）小红用三根相同的铁钉进行铁制品锈蚀条件的探究（如图），一周后观察现象。下列说法错误的是（ ）
A．该实验说明铁生锈需要与氧气和水同时接触
B．对比甲和丙中出现的现象，可说明铁生锈需要氧气
C．乙中的蒸馏水要事先煮沸，目的是除去水中溶解的氧气
D．若把甲中蒸馏水换成食盐水，则铁钉更容易生锈
3．（2023秋•新邵县期末）木炭、一氧化碳在一定条件下都能与CuO发生反应，下列叙述正确的是（ ）
A．反应都必须在高温的条件下才能进行
B．反应前后C、Cu、O三种元素的化合价都发生了变化
C．反应中固体减少的质量一定等于生成CO2的质量
D．反应中C、CO都得到氧，发生氧化反应
4．（2022•台儿庄区模拟）我国发明的新型钛合金，为“奋斗者”号下潜万米海底、从事科考任务解决了材料难题。工业制取金属钛的主要反应式是：
①2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO
②2Mg+TiCl42MgCl+Ti下列说法合理的是（ ）
A．FeTiO3属于氧化物 B．钛合金是一种金属单质
C．反应②属于置换反应D．TiCl4中钛元素和氯元素的质量比为48：71
二、填空题。
5．人类的生产生活离不开金属，下列三种金属被发现、使用的先后顺序依次为：铜、铁、铝．
（1）金属大规模被使用的先后顺序跟 （填序号）选项关系最大．
①地壳中金属元素的含量； ②金属的导电性； ③金属的活动性．
（2）为探究锰与铁的金属活动性，在相同温度下，取大小相同、表面光亮的两种金属薄片，分别投入等体积、等溶质质量分数的足量稀盐酸中（反应中Mn显+2价），请回答：
除了比较与酸反应产生气体速率的快慢，请你再举出一种可比较这二种金属活动性强弱的方法（写出所需药品即可）： 和 ．
6．（2023•榆阳区校级模拟）请你参与某学习小组的探究活动，并回答相关问题：
小丽发现盛水的铁锅在与水面接触的部位最易生锈；小茜发现自己的铜制眼框表面出现了绿色的铜锈；小玲发现苹果切开不久，果肉上会产生一层咖啡色物质，好象生了“锈”一般．
提出问题：这三种物质“生锈”的原因是什么？
收集证据：（1）回忆已有知识：铁生锈的条件是 ．
查阅有关资料：“铜锈”主要成分是Cu2（OH）2CO3（俗称铜绿）；苹果“生锈”是果肉里的物质（酚和酶）与空气中的氧气发生了一系列的反应，生成咖啡色的物质．碱石灰能吸水．
实验探究：将四小块铜片分别按如图所示放置一个月，观察现象如下：
由实验可知，铜生锈是铜与水、 、 等物质共同作用的结果．
经过交流讨论，三位同学认为这些物质“生锈”除了可能与水有关外，还可能都与 填物质名称）有关．
反思与应用：利用所得结论填空：
（1）写出一种防止铁或铜等金属制品生锈的具体方法
；
（2）请你提出一条延长食品保质期的建议 ．
7．（2023•江干区校级模拟）氢气还原氧化铜的实验装置可以选择图中的 （填“A”或“B”）。若改用一氧化碳还原氧化铜，还能用上述你所选的装置吗？请说出理由 。
请写出CO还原CuO的化学方程式 。
8．（2023•潜山县校级模拟）金属钛是重要的航天、航海材料，钛因其硬度大，熔点高，常温下不和非金属、强酸反应，被誉为“未来金属．”由钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁，化学式为FeTiO3）、焦炭、氧气为原料，提取金属钛的主要工艺过程一般需要经过三个阶段：
（1）反应前需要将钛酸亚铁和焦炭磨成粉末状的原因是 ；钛酸亚铁（FeTiO3）中钛元素为 价．
（2）反应①中焦炭除了作还原剂还原金属矿物外，另一个重要作用是 ．
（3）反应②中TiO2与C、Cl2在高温下反应，生成TiCl4和一种有毒气体，该气体是一种氧化物，其化学式为 ．
（4）高温条件下，镁可以与TiCl4发生置换反应制得金属钛，请写出此反应的化学方程式 ．
（5）如何从反应③后的固体中获得金属钛： ．
三、实验探究题。
9．（2023秋•永年区期末）【查阅资料】：
①镉（Cd）是一种银白色金属，在化合物中通常表现为+2价；
②水体中镉元素通常以氯化镉的形式存在；
③氯化镉能溶于水。
（一）金属镉与铜、银活动性顺序的探究
【实验结论】：镉、铜、银活动性顺序：④ ；
【回答问题】
（1）实验之前都要用砂纸打磨金属片的目的是 ；
（2）写出铜与硝酸银反应的化学方程式 ；反应类型 ；
（3）小芳认为只要选用三种药品进行实验就能得出上述三种金属的活动性大小，这三种药品可以是 。
10．（2023•安徽）金属防腐是科学研究中的重大课题。某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。
【认识铁的腐蚀】
（1）下列环境中的铁制品最容易生锈的是 （填字母序号）。
A．未擦干的铁锅 B．涂油漆的栏杆 C．盛水的不锈钢水杯
（2）铁锈的主要成分是Fe2O3•xH2O，其中铁元素的化合价是 。
【探究铁的腐蚀】
（3）该小组用如图甲装置进行实验，起始时量筒内水面处于50mL刻度处，之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约 （填“40”或“10”）mL刻度处，原因是 。
【拓展探究】
（4）小强同学进行如下实验：取铁钉用砂纸打磨，称其质量，按如图乙安装装置，放置3天，再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验，得到铁钉质量增加情况如下表。
小强同学的实验是探究 因素对铁钉腐蚀快慢的影响，结论是
。
注意：若答对第（5）小题奖励3分，化学试卷总分不超过40分。
（5）有同学认为小强的实验未能真实反映50℃以后铁钉腐蚀的快慢，理由是50℃以后铁钉质量没有变化。请分析铁钉质量没有变化的原因： ；改进实验方案证明你的分析： 。
11．（2023秋•常州期末）某同学学习了氨气之后，对其很感兴趣，上网查阅资料获得如下信息：
氨气（NH3）是一种无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易溶于水，不可燃．氨气能与氧化铜在加热条件下反应生成铜、空气中含量最多的气体和一种液体．
于是他进行了如下实验：
（1）请写出氨气与氧化铜反应的化学方程式： ；
（2）氨气与氧化铜的反应最好在上述装置 （填序号）中完成；该装置后通常还需接装置Ⅰ，原因是： ；
（3）进行该实验时，操作顺序合理的是 （填字母）；
a．先通氨气，后点燃酒精灯 b．先点燃酒精灯，后通氨气 c．a、b都可以
（4）实验室若用装置Ⅱ收集氨气，气体应当从管口 （选填“a”或“b”）进入．
四、解答题。
12．（2022•湘潭县校级模拟）小聪同学家新换了水龙头，从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬。好奇的小聪想探究铬（Cr）与常见金属铁、铜的活动性强弱，邀请你一同参加。
【作出猜想】
猜想1．Cr＞Fe＞Cu； 猜想2．Fe＞Cu＞Cr； 猜想3．你的猜想是 。
【查阅资料】
（1）铬是银白色有光泽的金属，在空气中其表面能生成抗腐蚀的致密的氧化膜。
（2）铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO4）溶液。
【设计与实验】
小聪同学取大小相等的三种金属片，用砂纸打磨光亮；再取三支试管，分别放入等量的同种稀硫酸。
【结论与解释】
（1）小聪得到的结论是猜想 正确。
（2）实验前用砂纸打磨金属片的目的是 。
【知识运用】
将铬片投入FeSO4溶液中，反应 （填“能”或“不能”）进行。若能进行，请你写出反应的化学方程式 。
13．（2022春•乌兰浩特市校级月考）某化学兴趣小组用如图所示实验探究铁生锈的条件（每支试管中均放有完全相同的洁净铁片）。请你填写空格：
（1）由A、B中出现的实验现象可知，铁生锈的条件之一是 。甲同学认为，只由试管A中发生的现象就能够说明铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。乙同学不同意他的观点，认为必须全面观察试管 （填试管编号）发生的现象，并经过科学严谨的推理，才能得出上述结论。
（2）试管D和E实验的目的是进一步探究铁在 环境中是否更容易锈蚀。
（3）为防止金属锈蚀，除了采用覆盖保护膜等措施以外，还可以制成合金。这是因为合金与纯金属相比，其组成和内部组织结构发生变化，从而引起 的变化。
实 验 步 骤
实 验 现 象
结 论
分别把这两种金
属放入 溶液中，观察。
金属Y表面无明显变化；金属X的表面有大量气泡冒出。将燃着的木条放在金属X的试管口，气体燃烧。
金属活动性顺序：
实验图示
生锈时间
8min
较长时间不生锈
5min
3min
1min
金属
铁
锰
与盐酸反应现象
放出气泡速率缓慢
放出气泡速率较快
结论
活动性铁 （填“＞”“＜”）锰
实验装置
实验现象
铜丝不生锈
铜丝不生锈
铜丝不生锈
铜丝生锈且水面附近锈蚀最严重
实验步骤
实验现象
实验结论
取适量镉、铜、银于试管中，加入足量稀硫酸
镉表面有气泡产生，铜、银表面无气泡产生
取适量铜于试管中，加入少量硝酸银溶液
，
。
铜的活动性大于银
温度/℃
10
20
30
40
50
60
70
铁钉质量增加/g
0.02
0.04
0.08
0.16
0.18
0.18
0.18
实验
试管1
试管2
试管3
实验操作
实验现象
铁片表面产生气泡较慢，溶液变为浅绿色
铬片表面产生气泡较快，溶液变成为蓝色
实验活动4 金属的物理性质和某些化学性质（解析版）
考点直击
典例分析＋变式训练
考点1 金属活动性的探究
该探究是为了金属的活动性强弱而进行实验探究，它的理论根据是常见金属的活动性顺序及其应用，其具体内容如下：
1、常见金属的活动性顺序为钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅、氢、铜、汞、银、铂、金；
2、常见金属的活动性顺序的应用主要有三个：
（1）它表明了所列的金属的活动性强弱；在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，其活动性越强；
（2）它可以帮助判断金属能否与酸发生反应；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；
（3）它还可以帮助判断金属能否与金属的化合物（即盐）溶液发生反应；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置换出来。
【典例1-1】有M、N、R三种金属，将M和N浸入稀盐酸中，N溶解，M不溶解；将M浸入R的硫酸盐溶液中，在M的表面有R析出，则M、N、R的金属活动性由强到弱可排列为（ ）
A．R＞M＞NB．N＞R＞MC．R＞N＞MD．N＞M＞R
【答案】D。
【解答】解：M和N浸入稀盐酸中，N溶解，M不溶解，说明N排在氢前面，M在氢后面；将M浸入R的硫酸盐溶液中，在M的表面有R析出说明M排在R的前面，故三种物质的金属活动性强弱关系N＞M＞R，
故选：D。
【典例1-2】某化学兴趣小组，为验证Mg、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，设计了如图所示的实验操作。
（1）试管③中反应的化学方程式为 Mg+CuSO4＝MgSO4+Cu 。
（2）上述试验中能达到实验目的组合是 ①②和①④⑤ （写出全部的组合）
（3）实验结束后将①、②两支试管中的废液倒入同一个废液缸中，一段时间后过滤，向滤渣中加入稀硫酸，有气泡产生，则滤渣中一定有 Cu、Fe 。
（4）若实验后，将①、③两支试管中的废液先倒入同一个废液缸中，一段时间后，再将④试管中的废液倒入其中，无气泡产生。
Ⅰ．将 ④试管中的废液倒入烧杯中不产生气泡的原因 ③中镁与硫酸铜反应后硫酸铜剩余，倒入废液缸中将将生成的铁和可能剩余的镁都反应掉，由于没有氢前金属单质，加酸不再产生气泡 。
Ⅱ．请设计实验验证废液中溶质的成分，写出具体的操作、现象和结论。
【答案】（1）Mg+CuSO4＝MgSO4+Cu（2）①②和①④⑤（3）Cu、Fe（4）Ⅰ．③中镁与硫酸铜反应后硫酸铜剩余，倒入废液缸中将生成铁和可能剩余的镁都反应掉，由于没有氢前金属单质，加酸不再产生气泡。Ⅱ．取一个打磨过的铁钉，伸入溶液中，铁钉表面有红色物质析出，溶液是硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸和硫酸铜；铁钉表面没有红色物质析出，溶液是硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸。
【解答】解：（1）镁与硫酸铜反应生成硫酸镁和铜；
（2）①能得出Mg＞Fe，②能得出Fe＞Cu，③能得出Mg＞Cu，④能得出H＞Cu，⑤能得出Fe＞H．故能达到实验目的组合是①②或①④⑤；
（3）镁与硫酸亚铁反应生成的铁能与硫酸铜继续反应，铁与硫酸铜反应生成了铜，故滤渣中一定有铜，由于向滤渣中加入稀硫酸，有气泡产生，说明滤渣中一定有铁，可能有镁与硫酸亚铁反应时剩余的镁；
（4）加酸不再产生气泡，说明两种废液倒入同一个废液缸中时，镁、生成的铁与硫酸铜反应后，硫酸铜有剩余或恰好反应，没有氢前金属单质；由于镁与硫酸铜和硫酸亚铁反应时都会生成硫酸镁，故溶液中一定含有硫酸镁，①中生成的铁能与硫酸铜反应生成硫酸亚铁，故溶液中一定含有硫酸亚铁，④试管中的废液倒入其中，使废液中一定含有硫酸，因此只需证明硫酸铜是否存在即可，可用打磨过的铁钉进行检验。
答案 为：（1）Mg+CuSO4＝MgSO4+Cu（2）①②和①④⑤（3）Cu、Fe（4）Ⅰ．③中镁与硫酸铜反应后硫酸铜剩余，倒入废液缸中将生成铁和可能剩余的镁都反应掉，由于没有氢前金属单质，加酸不再产生气泡。Ⅱ．取一个打磨过的铁钉，伸入溶液中，铁钉表面有红色物质析出，溶液是硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸和硫酸铜；铁钉表面没有红色物质析出，溶液是硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸
【变式1-1】为验证镁、铁、铜三种金属的活动性顺序，可选用的一组物质是（ ）
A．铜、氯化亚铁溶液、氯化镁溶液 B．铁、铜、氯化镁溶液
C．镁、氯化铜溶液、硫酸亚铁溶液 D．铁、硫酸铜溶液、氯化镁溶液
【答案】D。
【解答】解：A、铜和氯化亚铁溶液、氯化镁溶液都不反应，说明铜在铁和镁的后面，无法判断铁和镁的活泼性。
B、铁、铜和氯化镁溶液都不反应，说明镁在铁和铜的前面，无法判断铁和铜的活泼性。
C、镁和氯化铜溶液、硫酸亚铁溶液都反应，说明镁在铁和铜的前面，无法判断铁和铜的活泼性（有时可以考虑将镁条放入氯化铜和硫酸亚铁的混合溶液，镁条表面首先变成红色（先生成的是铜），中间不断用砂纸打磨镁条，最后插入溶液中会表面变黑（此时是生成的铁），通过这样也可以考虑，但是由于镁条能够与水反应，所以导致很难察觉与铁的反应，所以不便操作）。
D、铁能和硫酸铜溶液反应，铁比铜活泼，不能和氯化镁溶液反应，说明镁比铁活泼。
故选：D。
【变式1-2】某校化学兴趣小组的同学们帮助实验老师整理化学药品室时，发现两个未贴标签的试剂瓶中分别存放银白色金属片。到底它们是哪两种金属？请同学们设计实验方案对这两种金属X和Y的金属活动性顺序进行实验探究。
（1）进行实验，获得结论。完成好如下实验报告，并回答后续有关问题。
（2）在进行上述实验之前，实验老师只知道X、Y可能是锌银中的各一种，则根据实验结果说明Y就是 银 。
（3）小明同学提出，如果X、Y是锌银中的各一种，还可以用其它方法证明X、Y的活动性。请你帮他补充完整： 把X、Y分别放入硝酸银溶液中 。
原因是（用化学方程式表示）： Zn+2AgNO3═Zn（NO3）2+2Ag 。
【答案】（1）稀盐酸；X＞Y；（2）银；（3）把X、Y分别放入硝酸银溶液中，Zn+2AgNO3═Zn（NO3）2+2Ag。
【解答】解：（1）在金属活动性顺序中，位置氢前面的金属能与酸反应生成氢气，由实验现象，金属Y表面无明显变化，金属X的表面有大量气泡冒出，可知实验步骤中加入的液体可以是稀盐酸；由于金属Y表面无明显变化，金属X的表面有大量气泡冒出，将燃着的木条放在金属X的试管口，气体燃烧，可得出金属的活动性是：X＞Y。
（2）在进行上述实验之前，实验老师只知道X、Y可能是锌银中的各一种，由于金属的活动性是X＞Y，则Y是银。
（3）位于前面的金属能把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来，可以采用金属与另一金属对应的可溶性盐溶液反应，可把X、Y分别放入硝酸银溶液中，锌能与硝酸银溶液反应生成硝酸锌和银，反应的化学方程式为：Zn+2AgNO3═Zn（NO3）2+2Ag。
故答案为：（1）稀盐酸；X＞Y；（2）银；（3）把X、Y分别放入硝酸银溶液中，Zn+2AgNO3═Zn（NO3）2+2Ag
考点2 探究金属锈蚀的条件
该探究是为了探究铁、铜等金属锈蚀的条件，而进行的实验探究。其中，铁生锈的条件是铁与氧气、水同时接触；铜生锈的条件是铜与氧气、水和二氧化碳同时接触。
【典例2-1】如图所示，在盛水的试管中放一根洁净的铁钉，用带U型管的胶塞塞紧，U型管内液面处于同一高度，数天后观察U型管内的水面（ ）
A．a比b高 B．b比a高 C．一样高 D．U型管中的水从b管中全部溢出
【答案】A。
【解答】解：铁钉与水和氧气充分接触，容易生锈。铁钉生锈时消耗了试管中的氧气，从而使得试管内的气体压强减小，在外界大气压的作用下，使得U型管内液面a处液面上升，b处液面下降。
故选：A。
【典例2-2】一些金属易生锈，某小组同学设计如下实验，对金属锈蚀进行探究。取5枚去油去锈的洁净铁钉，分别装入下表的试管中，进行实验。
通过上述实验可知，温度越高铁钉生锈速率越 快 （填“慢”或“快”）；在 酸性 （填“酸性”、“碱性”或“中性”）环境中铁钉生锈速率较快。
【答案】快；酸性。
【解答】解：通过上述实验可知，温度越高铁钉生锈速率越快；在酸性环境中铁钉生锈速率较快，是通过控制变量法比较5支试管的现象，得出的结论；故答案为：快；酸性；
【变式2-1】某同学为研究金属腐蚀的条件，用细尼龙线将三根大小相同的铁钉分别固定在下图所示的三个液面高度相同的装置中，放置一星期后观察现象，下列描述不正确的是（ ）
A．装置Ⅰ的铁钉这一侧的液面上升 B．装置Ⅰ、Ⅱ中的铁钉都被腐蚀
C．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀 D．比较铁钉这一侧的液面，装置Ⅱ比装置I的高
【答案】D。
【解答】解：A、铁钉生锈能够耗氧气，从而使得气体的压强小于外界大气压，而使液面上升，故A描述正确；
B、在I和II中铁钉都与水和氧气接触，并且酸溶液能够加快铁的生锈速率，故B描述正确；
C、因为浓硫酸能够吸收水蒸气，使得铁不能与水充分接触，不容易生锈，故C描述正确；
D、考虑到浓盐酸挥发出来的氯化氢气体使得压强增大，所以比较铁钉这一侧的液面，装置Ⅱ比装置I的低，故D描述不正确。
故选：D。
【变式2-2】全世界每年因锈蚀损失的钢铁，约占世界年产量的．小刚同学想探究钢铁锈蚀的条件，他将三个干净的铁钉分别放入A、B、C三支试管中（如图所示），定期观察并记录现象．请回答下列问题：
（1）试管 A 中的铁钉最易生锈．
（2）由此可知，钢铁锈蚀的条件是 氧气 和 水 ．
（3）铁生锈的实质是 铁被氧化 ，铁锈的主要成分是 氧化铁 ，特点是 疏松多孔的物质 ．
（4）请举出两种防止钢铁锈蚀的措施 表面涂防锈油 ； 烧涂搪瓷 ．
【答案】（1）A；（2）氧气；水；（3）铁被氧化；氧化铁；疏松多孔的物质；（4）表面涂防锈油；烧涂搪瓷。
【解答】解：根据铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气，水蒸气等发生化学反应的过程，可知：
（1）试管 A中的铁钉最易生锈，故选A；
（2）根据铁制品锈蚀的过程，钢铁锈蚀的条件是氧气和水，故答案为：氧气；水；
（3）铁生锈的实质是铁被氧化，铁锈的主要成分是氧化铁，特点是疏松多孔的物质，故答案为：铁被氧化；氧化铁；疏松多孔的物质；
（4）防止钢铁锈蚀的措施：表面涂防锈油；烧涂搪瓷；制成合金；电镀其他金属等，故答案为：表面涂防锈油；烧涂搪瓷．
考点3 碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验
碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验是初中化学中三个非常重要的典型实验，它们的具体实验情况如下：
1、化学反应方程式分别是C+2CuO2Cu+CO2↑、CO+CuOCu+CO2和H2+CuOCu+H2O；
2、实验装置如图所示：
3、操作及注意事项分别是：
（1）碳还原氧化铜时，要把刚烘干的碳粉和氧化铜粉末要均匀混合后，平铺在试管底部，试管口略向下倾斜（防止有水倒流到试管底部，使其炸裂），在酒精灯的灯焰上最好加一个网罩（以使火焰集中并提高温度，或者使用酒精喷灯来加热）；实验结束时，要先撤出导气管，再移走并熄灭酒精灯，待试管冷却后再把试管内的粉末倒在纸上（防止石灰水倒吸到试管里，炸裂试管；也为了使粉末冷却，防止还原出来的铜再次被氧化）；
（2）一氧化碳还原氧化铜时，反应前，先通一段时间一氧化碳，然后再加热（目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止一氧化碳与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸）；反应后，先撤走并熄灭酒精灯，等固体冷却后再停止通一氧化碳（目的是防止石灰水倒吸到玻璃管内，使其炸裂；也为了使固体冷却，防止刚还原出来的铜再次被氧化）；并且，由于一氧化碳有毒，如果直接排放到空气中，会造成污染，所以还要用点燃或收集的方法等来处理尾气；
（3）氢气还原氧化铜时，反应前，试管口略向下倾斜（防止有水倒流到试管底部，使其炸裂；同时，也有利于氢气在试管底部聚集参与反应），将氢气验纯后先通一段时间氢气，然后再加热（目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止氢气与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸）；反应后，继续通入氢气，直到试管及其中的固体冷却后，再停止通氢气（目的是为了使固体冷却，防止刚还原出来的铜再次被氧化）。
4、实验现象分别是：
（1）碳还原氧化铜时，试管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，澄清的石灰水变浑浊；
（2）一氧化碳还原氧化铜时，玻璃管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，澄清的石灰水变浑浊，并且有气泡从中不断地溢出；
（3）氢气还原氧化铜时，试管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，同时管口有水滴生成。
【典例3-1】木炭还原氧化铜和一氧化碳还原氧化铜的实验装置如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．木炭与氧化铜的反应中酒精灯加网罩的目的是隔绝氧气
B．两个实验的相关反应中，只有碳元素的化合价发生改变
C．两个实验中都可观察到红色固体变黑
D．一氧化碳和氧化铜反应中右侧酒精灯的作用是点燃有毒的一氧化碳防止污染空气
【答案】D。
【解答】解：A、木炭与氧化铜的反应中酒精灯加网罩的目的是使火焰集中，提高温度，故A错误；
B、两个实验的相关反应中，C、Cu元素的化合价都发生改变，氧元素化合价不变，故B错误；
C、两个实验中都可观察到黑色固体变红，故C错误；
D、一氧化碳和氧气在点燃的条件下生成二氧化碳，所以一氧化碳和氧化铜反应中右侧酒精灯的作用是点燃有毒的一氧化碳防止污染空气，故D正确。
故选：D。
【典例3-2】下面是一氧化碳和碳粉分别还原氧化铜的实验装置，请根据要求回答问题。
（1）实验一
①金属网罩的作用是 集中火焰，提高火焰温度 ；
②写出碳与足量氧化铜反应的化学方程式 C+2CuO2Cu+CO2 。
（2）实验二的装置有一定缺陷，你的改进措施是 将尾气点燃或收集起来 。
（3）两个实验中
①相同的实验现象有 黑色粉末慢慢变成红色，澄清的石灰水变浑浊 ；
②碳和一氧化碳都表现出 还原 性（选填“氧化”或“还原”）。
【答案】（1）①集中火焰，提高火焰温度；②C+2CuO2Cu+CO2；（2）将尾气点燃或收集起来；（3）①黑色粉末慢慢变成红色，澄清的石灰水变浑浊；②还原。
【解答】解：（1）①金属网罩可以集中火焰，提高火焰温度；故填：集中火焰，提高火焰温度；
②在高温的条件下，碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳；故填：C+2CuO2Cu+CO2；
（2）实验二的尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，直接排放会造成空气污染；故填：将尾气点燃或收集起来；
（3）①实验一中在高温的条件下，碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳；实验二中在加热的条件下，一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，所以都观察到黑色粉末慢慢变成红色，澄清的石灰水变浑浊；故填：黑色粉末慢慢变成红色，澄清的石灰水变浑浊；
②在两个实验中，碳与一氧化碳都会夺取氧化铜中的氧元素，使之转化为铜，所以体现了碳和一氧化碳都具有还原性；故填：还原。
【典例3-3】写出碳在高温时还原氧化铜的化学方程式，并计算要使80g氧化铜完全还原，需要碳的质量至少是多少？
【解答】解：根据反应物是碳和氧化铜，反应条件是高温，可知化学反应式是：C+2CuO2Cu+CO2↑；
设：使80g氧化铜完全还原，需要碳的质量至少是X．
C+2CuO2Cu+CO2↑；
12 160
X 80
＝
X＝6g
答：使80g氧化铜完全还原，需要碳的质量至少是6g．
【变式3-1】甲和乙分别是氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验，下列有关说法正确的是（ ）
A．两个实验的共同“现象”都是黑色的氧化铜变成了红色的铜
B．两个实验都应先使试管均匀受热，再通入气体，以防止加热时发生爆炸
C．乙实验可以通过澄清石灰水变浑浊判断反应已发生
D．乙实验反应完全后，停止加热前要断开A、B间连接，防止石灰水倒流引起试管破裂
【答案】C。
【解答】解：A、两个实验的共同“现象”都是黑色粉末变成了红色，故A错误；
B、可燃性气体与空气混合加热时可能会发生爆炸，甲、乙两实验中，都应先通入气体，排出装置内的空气后，再使试管、玻璃管均匀受热，以防止发生爆炸，故B错误；
C、一氧化碳和氧化铜加热生成铜和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以乙实验可以通过澄清石灰水变浑浊判断反应已发生，故C正确；
D、乙实验反应完全后，停止加热后，要继续通一氧化碳，防止高温的铜重新氧化，故D错误。
故选：C。
【变式3-2】在自然界里大多数金属是以化合物的形式存在的．常用的金属冶炼是通过氢气、一氧化碳、碳粉与金属氧化物在高温下反应来实现的．小明在实验室里做氢气还原氧化铜的实验，请回答以下有关问题：
（1）下面是该实验的四个步骤，正确的操作顺序是 BADC ．
A．加热 B．通入氢气 C．停止通入氢气 D．停止加热
（2）如图是实验室用氢气还原氧化铜实验的示意图．试管口向下倾斜是为了 防止冷凝水流入试管底部，使试管破裂 ．
（3）实验结束后，小明在用水清洗试管时发现试管底部附着的一层红色物质很难洗掉，请你帮他解决这个问题 先把空试管加热至红色物质变黑，冷却后再加入稀硫酸，微热，然后用水冲洗 ．
【答案】（1）BADC；（2）防止冷凝水流入试管底部，使试管破裂．（3）先把空试管加热至红色物质变黑，冷却后再加入稀硫酸，微热，然后用水冲洗。
【解答】解：（1）氢气是一种可燃性的气体，与空气的混合气体在点燃时易发生爆炸．所以，实验开始时，应先通入氢气，排净试管中的空气后再加热；为了防止还原出的热的铜能与空气中的氧气反应重新被氧化，反应完成后，应继续通入氢气，直到试管冷却为止．所以，实验的顺序是：BADC．
（2）氢气还原氧化铜有水生成，试管口向下倾斜是为了：防止冷凝水流入试管底部，使试管破裂．
（3）氢气还原氧化铜生成了铜．由于铜不溶于水，不与盐酸、硫酸等反应，所以，试管底部附着的一层红色物质很难洗掉．但铜能与氧气反应生成了氧化铜，氧化铜能与盐酸等反应生了可溶性的氯化铜．所以，除去试管内红色物质的方法是：先把空试管加热至红色物质变黑，冷却后再加入稀硫酸，微热，然后用水冲洗．
故答案为：（1）BADC；（2）防止冷凝水流入试管底部，使试管破裂．（3）先把空试管加热至红色物质变黑，冷却后再加入稀硫酸，微热，然后用水冲洗．
课堂巩固训练
一、选择题。
1．（2023•绵阳模拟）为探究锌、铜、铁三种金属的活动性顺序，某学习小组做了如甲图所示实验。实验结束后将试管①、试管②内的物质全部倒入同一烧杯中，充分反应后发现烧杯中的红色固体物质明显增多（如乙图所示）。下列说法不正确的是（ ）
A．甲图所示试管②中反应后固体一定不含铁
B．乙图所示反应后烧杯中的固体一定含有铁
C．乙图所示反应后烧杯中的溶液一定含有氯化锌和氯化亚铁，可能含有氯化铜
D．乙图所示反应后烧杯中最后所得固体的质量一定大于2a g
【答案】B。
【解答】解：A、充分反应后发现烧杯中的红色固体物质明显增多，是因为图所示试管②中反应后氯化铜过量，过量的氯化铜和①中的铁反应生成铜和氯化亚铁，即甲图所示试管②中反应后固体一定不含铁，该选项说法正确；
B、乙图所示反应后烧杯中的固体不一定含有铁，例如氯化铜溶液过量时则铁完全反应，该选项说法不正确；
C、乙图所示反应后烧杯中的溶液一定含有氯化锌和氯化亚铁，是因为氯化锌不能反应，可能含有氯化铜（氯化铜和铁反应后有剩余），该选项说法正确；
D、铁和氯化铜反应生成氯化亚铁和铜，反应后固体质量增大，因此乙图所示反应后烧杯中最后所得固体的质量一定大于2ag，该选项说法正确。
故选：B。
2．（2023•沈河区二模）小红用三根相同的铁钉进行铁制品锈蚀条件的探究（如图），一周后观察现象。下列说法错误的是（ ）
A．该实验说明铁生锈需要与氧气和水同时接触
B．对比甲和丙中出现的现象，可说明铁生锈需要氧气
C．乙中的蒸馏水要事先煮沸，目的是除去水中溶解的氧气
D．若把甲中蒸馏水换成食盐水，则铁钉更容易生锈
【答案】B。
【解答】解：A．通过甲、乙、丙三组实验，互相对比会发现，甲中既有水又有氧气，生锈较快；乙中只有水没有氧气，不会生锈；丙中只有氧气没有水，不会生锈；三组实验互相对比可以得出，铁钉生锈需要氧气和水。故A选项正确；
B．对比甲和丙中出现的现象，甲中既有水又有氧气铁钉生锈，丙中只有氧气没有水，铁钉没有生锈，说明铁钉生锈过程中需要水，两组实验对比无法证明铁生锈需要氧气，故B选项错误；
C．因为实验过程中要控制变量，乙的实验目的是要证明铁生锈过程中不能只有水，还需要氧气，因此要控制变量，把乙中的水煮沸，除去溶解在水中的氧气，达到控制变量的目的，故C选项正确；
D．食盐水会加快金属锈蚀的速率，若把甲中的蒸馏水换成食盐水，铁钉会更容易生锈，故D选项正确。
综上所述，故选：B。
3．（2023秋•新邵县期末）木炭、一氧化碳在一定条件下都能与CuO发生反应，下列叙述正确的是（ ）
A．反应都必须在高温的条件下才能进行
B．反应前后C、Cu、O三种元素的化合价都发生了变化
C．反应中固体减少的质量一定等于生成CO2的质量
D．反应中C、CO都得到氧，发生氧化反应
【答案】D。
【解答】解：A、加热时氧化铜和一氧化碳反应生成铜和二氧化碳，高温条件下氧化铜和碳反应生成铜和二氧化碳，该选项说法不正确；
B、由化合价原则可知，反应前后C、Cu两种元素的化合价都发生了变化，氧元素的化合价没有发生变化，故选项说法不正确；
C、根据质量守恒定律可知，反应中固体减少的质量是氧化铜中氧元素的质量，一定小于生成CO2的质量，故选项说法不正确；
D、反应中C、CO都得到氧，发生氧化反应，故选项说法正确。
故选：D。
4．（2022•台儿庄区模拟）我国发明的新型钛合金，为“奋斗者”号下潜万米海底、从事科考任务解决了材料难题。工业制取金属钛的主要反应式是：
①2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO
②2Mg+TiCl42MgCl+Ti下列说法合理的是（ ）
A．FeTiO3属于氧化物
B．钛合金是一种金属单质
C．反应②属于置换反应
D．TiCl4中钛元素和氯元素的质量比为48：71
【答案】C。
【解答】解：A、FeTiO3是由Fe、Ti、O三种元素组成化合物，不属于氧化物，不符合题意；
B、钛合金是在钛中加入其它物质混合而成的混合物，不是单质，不符合题意；
C、反应②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，属于置换反应，符合题意；
D、TiCl4中钛元素和氯元素的质量比为：48：（35.5×4）＝24：71，不符合题意。
故选：C。
二、填空题。
5．（2023•永州模拟）人类的生产生活离不开金属，下列三种金属被发现、使用的先后顺序依次为：铜、铁、铝．
（1）金属大规模被使用的先后顺序跟 ③ （填序号）选项关系最大．
①地壳中金属元素的含量； ②金属的导电性； ③金属的活动性．
（2）为探究锰与铁的金属活动性，在相同温度下，取大小相同、表面光亮的两种金属薄片，分别投入等体积、等溶质质量分数的足量稀盐酸中（反应中Mn显+2价），请回答：
除了比较与酸反应产生气体速率的快慢，请你再举出一种可比较这二种金属活动性强弱的方法（写出所需药品即可）： 锰和硫酸亚铁溶液 和 铁和硫酸锰溶液 ．
【答案】（1）③（2）＜，锰和硫酸亚铁溶液、铁和硫酸锰溶液。
【解答】解：（1）在金属活动性顺序中，化学性质越活泼的金属越易和空气中的成分发生化学变化，因此主要以化合物的形式存在于自然界中，就越难以发现，故答案为：③
（2）由于铁和稀盐酸反应时放出气泡的速率慢，说明铁的活动性比锰弱；验证金属的活动性顺序，除了使用金属和酸溶液反应外，也可以采用金属和盐溶液，故答案为：＜，锰和硫酸亚铁溶液、铁和硫酸锰溶液
6．（2023•榆阳区校级模拟）请你参与某学习小组的探究活动，并回答相关问题：
小丽发现盛水的铁锅在与水面接触的部位最易生锈；小茜发现自己的铜制眼框表面出现了绿色的铜锈；小玲发现苹果切开不久，果肉上会产生一层咖啡色物质，好象生了“锈”一般．
提出问题：这三种物质“生锈”的原因是什么？
收集证据：（1）回忆已有知识：铁生锈的条件是 与氧气和水同时接触 ．
查阅有关资料：“铜锈”主要成分是Cu2（OH）2CO3（俗称铜绿）；苹果“生锈”是果肉里的物质（酚和酶）与空气中的氧气发生了一系列的反应，生成咖啡色的物质．碱石灰能吸水．
实验探究：将四小块铜片分别按如图所示放置一个月，观察现象如下：
由实验可知，铜生锈是铜与水、 氧气 、 二氧化碳 等物质共同作用的结果．
得出结论 经过交流讨论，三位同学认为这些物质“生锈”除了可能与水有关外，还可能都与 氧气 填物质名称）有关．
反思与应用：利用所得结论填空：
（1）写出一种防止铁或铜等金属制品生锈的具体方法 保持金属制品表面的洁净和干燥（或表面镀上保护膜等） ；
（2）请你提出一条延长食品保质期的建议 将食品进行真空包装等 ．
【答案】氧气．反思与应用：（1）防止铁或铜等金属制品生锈的具体方法是：保持金属制品表面的洁净和干燥（或表面镀上保护膜等）．（2）延长食品保质期的建议：将食品进行真空包装等。
【解答】解：（1）铁生锈的条件是：与氧气和水同时接触．
由实验现象可知，铜在氧气、水、二氧化碳同时存在的情况下最容易生锈．故填：氧气；二氧化碳．
物质“生锈”除了可能与水有关外，还可能都与氧气有关．故填：氧气．
反思与应用：（1）防止铁或铜等金属制品生锈的具体方法是：保持金属制品表面的洁净和干燥（或表面镀上保护膜等）．
（2）延长食品保质期的建议：将食品进行真空包装等．
7．（2023•江干区校级模拟）氢气还原氧化铜的实验装置可以选择图中的 A （填“A”或“B”）。若改用一氧化碳还原氧化铜，还能用上述你所选的装置吗？请说出理由 不能，反应物是有气体，生成物也有气体 。
请写出CO还原CuO的化学方程式 CO+CuOCu+CO2 。
【答案】A；不能，反应物是有气体，生成物也有气体；CO+CuOCu+CO2。
【解答】解：为了防止氢气、氧气混合发生爆炸，装有氧化铜的试管不能用橡皮塞，导气管要一直伸到集气瓶底部，既有利于空气的排出，有利于氢气和氧化铜接触；一氧化碳和氧化铜在加热条件下生成铜和二氧化碳，由于一氧化碳是可燃性气体，且有毒，因此不能在试管中反应，应该在玻璃管中进行，一边通一氧化碳，在另一便需要尾气处理
故答案为：A；不能，反应物是有气体，生成物也有气体；CO+CuOCu+CO2
8．（2023•潜山县校级模拟）金属钛是重要的航天、航海材料，钛因其硬度大，熔点高，常温下不和非金属、强酸反应，被誉为“未来金属．”由钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁，化学式为FeTiO3）、焦炭、氧气为原料，提取金属钛的主要工艺过程一般需要经过三个阶段：
（1）反应前需要将钛酸亚铁和焦炭磨成粉末状的原因是 为了增大反应物之间的接触面积 ；钛酸亚铁（FeTiO3）中钛元素为 +4 价．
（2）反应①中焦炭除了作还原剂还原金属矿物外，另一个重要作用是 作燃料，提供反应所需要的能量 ．
（3）反应②中TiO2与C、Cl2在高温下反应，生成TiCl4和一种有毒气体，该气体是一种氧化物，其化学式为 CO ．
（4）高温条件下，镁可以与TiCl4发生置换反应制得金属钛，请写出此反应的化学方程式 TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti ．
（5）如何从反应③后的固体中获得金属钛： 向固体中加入足量稀盐酸（或稀硫酸），充分反应后过滤，洗涤，干燥 ．
【答案】（1）为了增大反应物之间的接触面积；+4；（2）故填：作燃料，提供反应所需要的能量；（3）CO；（4）TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti；（5）向固体中加入足量稀盐酸（或稀硫酸），充分反应后过滤，洗涤，干燥。
【解答】解：（1）反应前将钛酸亚铁和焦炭磨成粉末状是为了增大反应物之间的接触面积；钛酸亚铁的化学式为FeTiO3，其中铁元素的化合价为+2价，氧元素的化合价为﹣2价，因化合物中元素化合价的代数和为0，设钛的化合价为x，则（+2）+x+（﹣2）×3＝0，解得x＝+4．故答案为：为了增大反应物之间的接触面积；+4；
（2）碳燃烧时会释放出大量的热，为化学反应的进行提供了能量；故填：作燃料，提供反应所需要的能量；
（3）Ti2O2与C、Cl2在高温下反应，生成TiCl4和一种有毒气体，该气体是一种氧化物，该气体是一氧化碳，故填：CO；
（4）根据题中信息，镁与TiCl4在高温条件下反应生成金属钛和氯化镁，该反应的化学方程式为TiCl4+2MgTi+2MgCl2；故填：TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti；
（5）钛常温下不和强酸反应，而铁与酸能反应，所以从反应③后的固体（铁和钛的混合物）中获得金属钛的方法是向固体中加入足量稀盐酸（或稀硫酸），充分反应后过滤，洗涤，干燥．故填：向固体中加入足量稀盐酸（或稀硫酸），充分反应后过滤，洗涤，干燥．
三、实验探究题。
9．（2023秋•永年区期末）【查阅资料】：
①镉（Cd）是一种银白色金属，在化合物中通常表现为+2价；
②水体中镉元素通常以氯化镉的形式存在；
③氯化镉能溶于水。
（一）金属镉与铜、银活动性顺序的探究
【实验结论】：镉、铜、银活动性顺序：④ 镉、铜、银 ；
【回答问题】
（1）实验之前都要用砂纸打磨金属片的目的是 除去金属表面的氧化膜 ；
（2）写出铜与硝酸银反应的化学方程式 Cu+2AgNO3═Cu（NO3）2+2Ag ；反应类型 置换反应 ；
（3）小芳认为只要选用三种药品进行实验就能得出上述三种金属的活动性大小，这三种药品可以是 镉、银、硝酸铜溶液或铜、氯化镉溶液、硝酸银溶液 。
【答案】镉的金属活动性比铜、银强；铜的表面覆盖一层银白色物质；溶液颜色由无色变为蓝色；【实验结论】镉、铜、银；【回答问题】（1）除去金属表面的氧化膜；（2）Cu+2AgNO3═Cu（NO3）2+2Ag；置换反应；（3）镉、银、硝酸铜溶液或铜、氯化镉溶液、硝酸银溶液。
【解答】解：在金属活动性顺序中，位于氢前面的金属能置换出酸中的氢，取适量镉、铜、银于试管中，加入足量稀硫酸，镉表面有气泡产生，铜、银表面无气泡产生，说明镉的金属活动性比铜、银强。
位于前面的金属能把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来，取适量铜于试管中，加入少量硝酸银溶液，由实验结论：铜的活动性大于银，则实验现象是铜的表面覆盖一层银白色物质，溶液颜色由无色变为蓝色。
【实验结论】则镉、铜、银活动性由强到弱的顺序是镉、铜、银。
【回答问题】（1）金属的表面可能有与氧气反应生成的氧化物，实验前用砂纸打磨金属片，其目的是除去金属表面的氧化膜，利于反应进行。
（2）铜与硝酸银反应生成硝酸铜和银，反应的化学方程式为Cu+2AgNO3═Cu（NO3）2+2Ag；该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应。
（3）在验证三种金属活动性强弱时，通常采取“三取中”的方法，即取中间金属单质与两端的金属的盐溶液反应或取中间金属的盐溶液与两端金属的单质反应，这三种药品可以是镉、银、硝酸铜溶液或铜、氯化镉溶液、硝酸银溶液。
故答案为：镉的金属活动性比铜、银强；铜的表面覆盖一层银白色物质；溶液颜色由无色变为蓝色；【实验结论】镉、铜、银；【回答问题】（1）除去金属表面的氧化膜；（2）Cu+2AgNO3═Cu（NO3）2+2Ag；置换反应；（3）镉、银、硝酸铜溶液或铜、氯化镉溶液、硝酸银溶液。
10．（2023•安徽）金属防腐是科学研究中的重大课题。某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。
【认识铁的腐蚀】
（1）下列环境中的铁制品最容易生锈的是 A （填字母序号）。
A．未擦干的铁锅 B．涂油漆的栏杆 C．盛水的不锈钢水杯
（2）铁锈的主要成分是Fe2O3•xH2O，其中铁元素的化合价是 +3价 。
【探究铁的腐蚀】
（3）该小组用如图甲装置进行实验，起始时量筒内水面处于50mL刻度处，之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约 40 （填“40”或“10”）mL刻度处，原因是 铁锈蚀消耗氧气，且氧气约占空气总体积的1/5 。
【拓展探究】
（4）小强同学进行如下实验：取铁钉用砂纸打磨，称其质量，按如图乙安装装置，放置3天，再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验，得到铁钉质量增加情况如下表。
小强同学的实验是探究 温度 因素对铁钉腐蚀快慢的影响，结论是 在其它条件相同时，温度在10～50℃的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快 。
注意：若答对第（5）小题奖励3分，化学试卷总分不超过40分。
（5）有同学认为小强的实验未能真实反映50℃以后铁钉腐蚀的快慢，理由是50℃以后铁钉质量没有变化。请分析铁钉质量没有变化的原因： 试管内的氧气已耗尽，剩余的铁不能继续锈蚀； ；改进实验方案证明你的分析： 试管内的氧气已耗尽，剩余的铁不能继续锈蚀；取一支更大的试管，加入等量的同规格的铁钉，以及等量的蒸馏水，塞上瓶塞，重复小强的实验，记录实验数据，发现60℃、70℃时铁钉增重质量大于50℃时的增重，且大于0.18g，则分析成立 。
【答案】（1）A；（2）+3价；（3）40；铁锈蚀消耗氧气，且氧气约占空气总体积的1/5；（4）试管内的氧气已耗尽，剩余的铁不能继续锈蚀； 取一支更大的试管，加入等量的同规格的铁钉，以及等量的蒸馏水，塞上瓶塞，重复小强的实验，记录实验数据，发现60℃、70℃时铁钉增重质量大于50℃时的增重，且大于0.18g，则分析成立。
【解答】解：（1）因为铁生锈的条件是与氧气和水同时接触，A．未擦干的铁锅 中铁与水和氧气同时接触易生锈，B．涂油漆的栏杆隔绝氧气和水不易生锈，C．盛水的不锈钢水杯，由于不锈钢也不易生锈，故填：A；
（2）依据在化合物中正负化合价的代数和为零，根据铁锈的化学式Fe2O3•xH2O，设铁元素化合价为a，2a+3×（﹣2）+x[（+1）×2+（﹣2）]＝0 a＝+3，故填：+3价；
（3）因为铁丝绒生锈消耗试管内的氧气，又知空气中的氧气约占空气体积的1/5，可知量筒水面刻度上升到40ml处，故填：40；铁锈蚀消耗氧气，且氧气约占空气总体积的1/5；
（4）分析表格中的数据可推知实验探究的因素为温度，其实验结论为在其它条件相同时，温度在10～50℃的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快，故填：温度；在其它条件相同时，温度在10～50℃的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快；
（5）因为铁钉生锈后，量筒水面刻度上升到40ml处，说明试管内的氧气全部耗尽，所以50℃后铁钉的质量不再增加，取一支更大的试管，加入等量的同规格的铁钉，以及等量的蒸馏水，塞上瓶塞，重复小强的实验，记录实验数据，发现60℃、70℃时铁钉增重质量大于50℃时的增重，且大于0.18g，则分析成立；故填：试管内的氧气已耗尽，剩余的铁不能继续锈蚀； 取一支更大的试管，加入等量的同规格的铁钉，以及等量的蒸馏水，塞上瓶塞，重复小强的实验，记录实验数据，发现60℃、70℃时铁钉增重质量大于50℃时的增重，且大于0.18g，则分析成立。
11．（2023秋•常州期末）某同学学习了氨气之后，对其很感兴趣，上网查阅资料获得如下信息：
氨气（NH3）是一种无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易溶于水，不可燃．氨气能与氧化铜在加热条件下反应生成铜、空气中含量最多的气体和一种液体．
于是他进行了如下实验：
（1）请写出氨气与氧化铜反应的化学方程式： 2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O ；
（2）氨气与氧化铜的反应最好在上述装置 C （填序号）中完成；该装置后通常还需接装置Ⅰ，原因是： 氨气有刺激性气味会污染空气且易溶于水 ；
（3）进行该实验时，操作顺序合理的是 c （填字母）；
a．先通氨气，后点燃酒精灯
b．先点燃酒精灯，后通氨气 c．a、b都可以
（4）实验室若用装置Ⅱ收集氨气，气体应当从管口 b （选填“a”或“b”）进入．
【答案】（1）2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O； （2）C、氨气有刺激性气味会污染空气且易溶于水；（3）c；（4）b。
【解答】解：（1）由题意可知，氨气与氧化铜在加热条件下反应生成铜、空气中含量最多的气体和一种液体．空气中含量最多的气体是氮气，由质量守恒定律可知，一种液体是水，反应的方程式是：2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O；
（2）由于氨气与氧化铜在加热条件下反应，氨气有刺激性气味会污染空气且易溶于水．为了防止氨气溢出进入空气，应选用装置C来完成，尾气应处理，可用装置Ⅰ来处理；
（3）由于氨气与氧化铜在加热条件下反应，不会发生爆炸，先通氨气，后点燃酒精灯或先点燃酒精灯，后通氨气都可以；
（4）由于氨气的密度小于空气的密度，应选择b为进气口．
故答案为：（1）2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O； （2）C、氨气有刺激性气味会污染空气且易溶于水；（3）c；（4）b．
四、解答题。
12．（2022•湘潭县校级模拟）小聪同学家新换了水龙头，从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬。好奇的小聪想探究铬（Cr）与常见金属铁、铜的活动性强弱，邀请你一同参加。
【作出猜想】
猜想1．Cr＞Fe＞Cu； 猜想2．Fe＞Cu＞Cr； 猜想3．你的猜想是 Fe＞Cr＞Cu 。
【查阅资料】
（1）铬是银白色有光泽的金属，在空气中其表面能生成抗腐蚀的致密的氧化膜。
（2）铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO4）溶液。
【设计与实验】
小聪同学取大小相等的三种金属片，用砂纸打磨光亮；再取三支试管，分别放入等量的同种稀硫酸。
【结论与解释】
（1）小聪得到的结论是猜想 1 正确。
（2）实验前用砂纸打磨金属片的目的是 除去金属表面的氧化膜，利于反应 。
【知识运用】
将铬片投入FeSO4溶液中，反应 能 （填“能”或“不能”）进行。若能进行，请你写出反应的化学方程式 Cr+FeSO4＝Fe+CrSO4 。
【答案】【作出猜想】Fe＞Cr＞Cu；【设计实验】无明显现象；【结论与解释】（1）1；（2）除去金属表面的氧化膜，利于反应；【知识运用】能； Cr+FeSO4＝Fe+CrSO4。
【解答】解：【作出猜想】三种金属的活动性顺序可能存在三种情况：猜想1为Cr＞Fe＞Cu；猜想2为Fe＞Cu＞Cr，所以猜想3答案：Fe＞Cr＞Cu；
【设计实验】因为铜的活动性顺序位于氢的后面，因此不能和酸反应，表现为无现象；
【结论与解释】（1）试管1中实验现象铁片表面产生气泡较慢，溶液变为浅绿色，可知金属铁在金属活动顺序中排在氢前，根据铬片表面产生气泡较快，溶液变为蓝色，从而得出铬也排在氢前且铬比铁活泼，因为铜不能和稀硫酸反应生成氢气，可知铜排在氢的后面，所以猜想1，Cr＞Fe＞Cu正确；
（2）因为金属的表面常有一层金属氧化物会影响金属和溶液的反应，因此实验前用砂纸打磨金属片的目的是除去金属表面的氧化膜，利于反应；
【知识运用】因为金属铬比铁活泼强，故铬能和硫酸亚铁反应生成硫酸铬和铁，反应的方程式为：Cr+FeSO4＝Fe+CrSO4；
故答案为：【作出猜想】Fe＞Cr＞Cu；【设计实验】无明显现象；【结论与解释】（1）1；（2）除去金属表面的氧化膜，利于反应；【知识运用】能； Cr+FeSO4＝Fe+CrSO4。
13．（2022春•乌兰浩特市校级月考）某化学兴趣小组用如图所示实验探究铁生锈的条件（每支试管中均放有完全相同的洁净铁片）。请你填写空格：
（1）由A、B中出现的实验现象可知，铁生锈的条件之一是 与空气（或氧气）接触 。甲同学认为，只由试管A中发生的现象就能够说明铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。乙同学不同意他的观点，认为必须全面观察试管 ABC （填试管编号）发生的现象，并经过科学严谨的推理，才能得出上述结论。
（2）试管D和E实验的目的是进一步探究铁在 有盐存在或有酸存在 环境中是否更容易锈蚀。
（3）为防止金属锈蚀，除了采用覆盖保护膜等措施以外，还可以制成合金。这是因为合金与纯金属相比，其组成和内部组织结构发生变化，从而引起 性质 的变化。
【答案】（1）与空气（或氧气）接触；ABC；（2）有盐存在或有酸存在；（3）性质。
【解答】解：（1）A中铁钉与氧气接触，B中铁钉与氧气不接触，故由A、B中出现的实验现象可知，铁生锈的条件之一是与空气（或氧气）接触；通过B可知，在没有氧气的情况下铁不容易生锈，通过C可知，在没有水的情况下铁不容易生锈，A中的铁和水、氧气同时接触容易生锈，通过ABC可知，铁在水和氧气同时存在的情况下容易生锈。
（2）试管D和E中，铁钉与水和氧气接触的同时和盐、酸接触，目的是进一步探究铁在盐、酸存在的环境中是否更容易锈蚀。
③合金与纯金属相比，其组成和内部组织结构发生变化，从而引起性质的变化。
故答案为：（1）与空气（或氧气）接触；ABC；（2）有盐存在或有酸存在；（3）性质。
实 验 步 骤
实 验 现 象
结 论
分别把这两种金属放入 稀盐酸 溶液中，观察。
金属Y表面无明显变化；金属X的表面有大量气泡冒出。将燃着的木条放在金属X的试管口，气体燃烧。
金属活动性顺序：
X＞Y
实验图示
生锈时间
8min
较长时间不生锈
5min
3min
1min
金属
铁
锰
与盐酸反应现象
放出气泡速率缓慢
放出气泡速率较快
结论
活动性铁 ＜ （填“＞”“＜”）锰
实验装置
实验现象
铜丝不生锈
铜丝不生锈
铜丝不生锈
铜丝生锈且水面附近锈蚀最严重
实验步骤
实验现象
实验结论
取适量镉、铜、银于试管中，加入足量稀硫酸
镉表面有气泡产生，铜、银表面无气泡产生
镉的金属活动性比铜、银强
取适量铜于试管中，加入少量硝酸银溶液
铜的表面覆盖一层银白色物质 ， 溶液颜色由无色变为蓝色 。
铜的活动性大于银
温度/℃
10
20
30
40
50
60
70
铁钉质量增加/g
0.02
0.04
0.08
0.16
0.18
0.18
0.18
实验
试管1
试管2
试管3
实验操作
实验现象
铁片表面产生气泡较慢，溶液变为浅绿色
铬片表面产生气泡较快，溶液变成为蓝色
无明显现象
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