1、金属的化学性质归类剖析一、金属的化学性质1. 金属与氧气的反应铝镁等活泼金属在常温下就能和氧气发生反应，生成氧化物保护膜。铁铜等在常温下几乎不与氧气反应，但在高温或点燃时能与氧气反应。金即使在高温下也不与氧气反应，化学性质非常稳定注意：根据金属与氧气发生反应的难易程度可大体判断金属的活泼程度。2. 金属与酸反应活泼金属可以与酸发生置换反应，生成盐和氢气，例如Zn+H2SO4ZnSO4+H2。注意：不是所有的酸都能和金属发生置换反应，生成盐和氢气。酸一般指稀硫酸和稀盐酸，而不是指浓硫酸和硝酸等酸；金属指的是活泼金属，金属活动性顺序表中排在氢前面的金属，但一般不考虑最活泼的K、Ca、Na。3. 金
2、属与某些化合物溶液反应活泼金属可以与某些化合物溶液发生置换反应，将其从溶液中置换出来。例如，铁可以和硫酸铜溶液反应，生成铜和硫酸亚铁。二、置换反应1. 含义由一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和化合物的反应，叫做置换反应。2. 特征置换反应是一种基本反应类型，它是以反应物和生成物的类别来分类的。其特点为：反应物和生成物必须同时是一种单质和一种化合物。例如CH4+2O2CO2+2H2O只是氧化反应，并不是置换反应，因为它的生成物是两种化合物；类似地还有C+2CuO 2Cu+CO2。3. 字母表达式：A+BCB+AC，有时简称为“一换一”的反应。4. 置换反应中元素化合价的问题由于置换反应是
3、单质与化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物，组成单质的元素转化为生成物中组成化合物的元素，而组成化合物的元素则转化为生成物中组成单质的元素，所以在置换反应中一定有元素化合价的变化。注意：金属铁与酸发生置换反应时，生成亚铁离子而不是铁离子。例如：Fe+H2SO4 FeSO4+H2 。三、金属活动性顺序表金属活动性顺序：一般是指金属在溶液中失去电子变成离子的能力的强弱。失电子能力强的金属称之为活泼金属，失电子能力弱的金属称之为不活泼金属。常见金属的活动性强弱顺序见下表：根据表中信息可总结出以下规律：（1）金属的位置越靠前，金属的活动性越强；来源:163文库（2）位于氢前面的金属可以和酸发生置换
4、反应，生成盐和氢气；（3）排在前面的金属可以把排在它后面的金属从其化合物溶液中置换出来。注意：排在前面的金属不包括钾、钙、钠三种金属，它们的活动性太强，与化合物溶液发生反应时，是先和溶液中的水发生反应；也不包括铂、金，它们的活动性太弱，在自然界几乎没有化合物的形态存在。例题 （辽宁丹东）某化学兴趣小组的同学要探究镁、铁、铜三种金属的活动性顺序，设计了如图所示的实验方案：（1）试管乙中观察到的现象是_，反应的化学方程式为_。（2）同学们经讨论后认为该方案可以优化， 试管的实验是多余的。同学们经讨论得出三种金属的活动性由强到弱的顺序为_。（3）去掉多余的实验，同学们将另两支试管中反应后的物质倒入同
5、一大烧杯中，一段时间后过滤，得到不溶物和滤液，并对不溶物的成分进行如下探究：【提出问题】烧杯中不溶物的成分是什么？【实验探究】向过滤得到的不溶物中加稀硫酸：若无气泡产生，则不溶物的成分是_；若有气泡产生，则不溶物中一定含有 ，可能含有 解析：（1）实验乙是铁与硫酸铜溶液反应的实验，可观察到的现象是铁表面有红色物质析出，溶液由蓝色（硫酸铜溶液颜色）变为浅绿色（硫酸亚铁溶液颜色）；反应的化学方程式为Fe+CuSO4FeSO4+Cu；（2）根据甲实验可得出活动性MgFe，根据乙可得出活动性FeCu，综合这两个实验可知三者的活动性顺序为MgFeCu，即丙实验是多余的，可以不用做；（3）三种金属中，Mg
6、、Fe都能与稀硫酸反应生成H2，根据加入稀硫酸后无气泡产生，可知不溶物中没有Mg和Fe，即不溶物的成分是Cu；若加入稀硫酸后有气泡产生，则不溶物中一定含有能与稀硫酸反应产生气体的金属，又因为Mg的活动性比铁强，所以不溶物中一定有铁，仅根据题给信息不能确定是否一定含有Mg，即Mg可能存在。三种金属中，铜的活动性最弱，因此，如果铁有剩余，则滤液中一定没有CuSO4，不溶物中一定有Cu。答案：（1）铁表面有红色物质析出，溶液由蓝色变为浅绿色Fe + CuSO4FeSO4 +Cu(2) 丙；MgFeCu（3）铜（或Cu） 铜 、铁（或Cu、Fe）（漏选不得分）；镁（或Mg）点拨：设计方案探究金属活动性
7、顺序时常用的方案有：三种金属一种酸、中间金属两头盐和两头金属中间盐等，解题时可对照方案选择合适的方法和试剂进行。【方法提炼】巧解金属与酸反应图象题对于金属与酸反应的图象题，我们解题的要领是抓住图象，一般以“三点一趋势一平台”为核心。三 点：起点、转折点和终点（有时转折点和终点会合二为一）；一趋势：图象的变化趋势（该趋势一般能反映有关量的变化规律）；一平台：与x轴平行的那条线，平台高低即反映有关量的大小问题。常见的有两种类型：类型一：等质量的金属与足量的酸反应时，生成氢气的质量与其化合价以及相对原子质量有关，生成的金属化合物中化合价越高，氢气质量越多，在等化合价的前提下，还与其相对原子质量成反比
8、，金属的相对原子质量越大，产生的氢气越少。例题1 等质量的锌、铁两种金属与足量的盐酸反应，生成氢气的质量与时间的关系如下图所示，则下列说法正确的是（ ）氢气质量 t O 甲 乙苯A. 甲是金属铁，乙是金属锌B. 生成氢气的质量是甲小于乙C. 甲金属的活动性比乙强D. 参加反应的盐酸的质量一定相等解析：这是一道典型的数形结合的化学图象题，用数学中的直角坐标系来反映化学反应中的有关规律。图象平台的高低反映了生成氢气质量的多少，而平台的转折点则表示反应终点，也表明了反应速度的快慢，即金属活动性的强弱。根据图示可知，金属甲生成的氢气多于金属乙，而反应速度则是甲慢于乙。据此可推断乙是锌而甲是铁，等质量的
9、金属与足量酸反应时，生成的氢气质量与相对原子质量成反比，锌的相对原子质量大于铁的相对原子质量，所以锌放出的氢气应该少于铁，也符合图象的规律。参加反应的酸则可由氢气质量来判断。答案：A类型二：足量金属与等量酸反应时，生成的氢气质量是相等的（因为参加反应的酸的质量相等），此时消耗的金属的质量与其相对原子质量成正比。相对原子质量越大，参加反应的金属的质量越多。例题2 一定量的金属甲与乙分别放入等质量、等浓度的稀硫酸中。充分反应后，放出的氢气质量与时间关系如下图所示，则下列判断正确的是（ ）氢气质量 t O 甲 乙苯A. 金属活动性：甲乙B. 相对原子质量：甲乙C. 金属消耗的盐酸质量：甲乙D. 若甲
10、是锌，乙是铁，则参加反应的甲、乙质量比为56：65解析：如图所示，金属甲、乙和一定量的酸反应，生成的氢气质量相等。根据题意，此时酸已经全部参加反应，金属可能有剩余。由图象的转折点可以看出，甲的反应速度明显快于乙，所以甲的活动性强于乙的活动性，当生成等质量的氢气时，参加反应的金属的质量与其相对原子质量成正比，但由于金属不明，所以不能确定其相对原子质量的大小，但如果甲是锌而乙是铁的话，则它们的质量比应该与其相对原子质量成正比，是65：56。答案：C（答题时间：30分钟）1. 有X、Y、Z三种金属，只有Z在自然界主要以单质形式存在；如果把X、Y分别加入稀盐酸中，Y表面产生气泡而X没有。则这三种金属的
11、活动性顺序由强到弱为（ ）A. XYZ B. YXZ C. ZXY D. ZYX2. 将等质量的镁和铁分别放入等质量、质量分数相同的稀盐酸中，产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示，下列说法错误的是（ ）A. 反应结束后镁一定有剩余B. 反应消耗盐酸的总质量一定相等C. 0t1时段，产生氢气的质量镁比铁大D. 0t2时段，参加反应的镁的质量与铁相等*3. 某同学将镁和金属x的混合物共2.4g加入足量的稀硫酸中，充分反应后得到0.22gH2，则金属x可能是（ ）A. Al B. Zn C. Fe D. Cu4. 锌与金属M的化合物溶液发生反应的化学方程式为Zn + MS04 ZnSO4+M，下列
12、说法正确的是（ ）A. 金属M的活动性比Zn强 B. 金属M一定是CuC.该反应属于置换反应 D.反应后溶液的质量一定减少*5. 向一定质量的FeSO4和CuSO4的混合溶液中加入一定质量锌粉，充分反应后过滤，得滤液M和滤渣N。向滤渣N中加入稀盐酸，有气泡产生。根据实验现象分析判断，下列说法中不正确的是（）A. 滤液M中一定存在Zn2+B. 滤液M的颜色呈蓝色C. 滤渣N中一定含有Fe和CuD. 滤渣N的质量小于加入的锌粉的质量6. 在实验事实的基础上归纳结论，是化学学习的重要思想和方法。下列有关金属活动性实验探究的归纳和总结中，不科学的是（ ）A. 镁与氧气在常温下就能反应，而铁与氧气在高温
13、时才能反应，故镁比铁活泼B. 锌粒与盐酸反应比铁片与盐酸反应要剧烈，故锌比铁活泼C. 铝能与盐酸反应放出氢气，而铜不能与盐酸反应，故铝比铜活泼D. 铜与硝酸银反应得到银，故铜比银活泼7. 金属M与硝酸银溶液反应的化学方程式为：M+2AgNO3M（NO3）2+2Ag ，则下列说法错误的是（ ）A. M的金属活动性比银强 B. 金属M可能是铜C. 该反应属于分解反应 D. 反应前后溶液的质量发生了变化8. 仅用下列各组试剂无法完成验证Zn、Cu、Ag三种金属活动性顺序的是（ ）来源:学。科。网Z。X。X。KA. Zn、Ag、CuSO4溶液 B. Cu、ZnSO4溶液、AgNO3溶液C. Zn、Ag
14、、稀硫酸、ZnSO4溶液 D. Zn、Cu、稀硫酸、AgNO3溶液*9. 向Al(NO3)3、AgNO3的混合溶液中加入一定量的锌粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中滴加稀盐酸时，有气泡产生。则滤液中含有的金属离子有 ，有关反应的化学方程式为 。（写一个即可）10. 已知镉(Cd)的金属活动性与铁、锌相近，镉元素在化合物中常显+2价。（1）细铁丝在氧气中点燃发生剧烈燃烧，化学方程式是_。（2）将镉丝插入下列溶液有明显现象的是_(填序号)。NaCl溶液 HCl溶液 AgNO3溶液 NaOH溶液（3）镍镉电池应用广泛，为了防止污染环境，在废旧镍镉电池中回收镉的一种方法如下：步骤1：将废旧电池破碎成细
15、颗粒后培烧，将镉转化为氧化镉（CdO）；步骤2：将含氧化镉的细颗粒和炭粉混合后，隔绝空气加热至1200，可得镉蒸气和 一氧化碳。 步骤2中氧化镉变成镉的化学方程式是_。11. 金属及金属材料在生产、生活中应用广泛。（1）铜可以拉成铜丝，这是利用金属的 。（2）铝具有很好的抗腐蚀性能，原因是 （用化学方程式表示）。来源:163文库（3）小明在学习金属的化学性质时，做了如下探究实验（金属片已打磨）：将铁片插入硫酸铜溶液中，铁片表面的现象是 ；来源:学_科_网将铜片插入硝酸银溶液中，反应的化学方程式是_。此探究实验的目的是 。12. 通过一年的化学学习，我们已经了解了常见金属在溶液中的活动性顺序。铬
16、（Cr）是重要的金属材料，越来越受到人们的关注。某化学兴趣小组对Cr、Al、Cu的金属活动性顺序进行探究，过程如下：【提出假设】（1）对三种金属的活动性顺序提出三种可能的假设：a. AlCrCu b. CrAlCu c. 【设计实验】同温下，取大小相同的打磨过的金属薄片，分别投入到等体积等浓度的足量稀盐酸中，观察现象，记录如下：金属CrAlCu与盐酸反应的现象气泡产生缓慢，金属逐渐溶解气泡产生剧烈，金属迅速溶解无气泡产生，金属无变化【控制实验条件】（2）打磨三种金属发生的是_变化；上述实验使用等浓度的盐酸溶液的理由是_。【得出结论】（3）原假设中正确的是_（填假设中的a、b或c）。写出铬（铬与
17、盐酸反应后显+2价）与盐酸反应的化学方程式：_。【结论应用】（4）根据探究结果，在CuCl2 和AlCl3的混合液中加入一定量的金属铬，充分反应后过滤，向滤出的固体中加入盐酸，无明显现象，则滤液中一定含有的溶质是 。1. B 解析：根据题意，只有Z在自然界以单质形式存在，说明Z的活动性是最弱的；X、Y同时和稀盐酸反应，Y表面产生气泡而X没有，说明Y的活动性比X强。2. D 解析：根据题意“将等质量的镁和铁分别放入等质量、质量分数相同的稀盐酸中”，通过图象可知金属镁和铁与酸反应的速率和生成氢气的质量，由此可推出金属的活动性顺序，并结合化学方程式的计算可推出金属和酸的用量问题。此时，金属的消耗质量
18、与其相对原子质量成正比，故0t2时段，参加反应的镁的质量小于铁的质量。3. A 解析：本题可采用极端假设法，设该金属全部是镁，2.4g镁与硫酸反应产生氢气的质量为x，则：Mg+H2SO4MgSO4+H224 22.4g x根据：解得x0.2g，因为收集到0.22gH2，所以另一种金属产生氢气的质量必须比同质量的镁产生氢气的质量多，铝产生的氢气比相同质量的镁产生的氢气多，铁、锌产生的氢气都比相同质量的镁产生的氢气少，而铜不与酸反应，所以可能是铝。故选A。4. C 解析：A. 由于锌与金属M的化合物溶液发生反应，所以活动性ZnM，故错误；B. 由于锌与金属M的化合物溶液发生反应，所以活动性ZnM，
19、M可能是Cu、Fe等活动性小于Zn的金属，不一定只是Cu，故错误；C. 该反应为金属单质与化合物发生的置换反应，故正确；D. 反应后溶液中增加的是锌元素的质量，减少的是M元素的质量，要看反应后溶液的质量变化，需比较Zn与M的相对原子质量，本题无法判断，故错误。5. B 解析：在金属活动性顺序中，锌位于铁和铜的前面，因此，如果加入的锌足量的话，能将铜和铁都置换出来。根据向滤渣中加盐酸有气泡产生可知，滤渣中一定含有铜和铁，可能含有锌，C正确；滤液中一定存在Zn2+，A正确；根据三种金属的相对原子质量及发生置换反应的化学方程式可知，反应后溶液质量增加、固体质量减小，因此D正确；向混合溶液中加入Zn时
20、，Zn先与硫酸铜发生置换反应，反应完后再与硫酸亚铁反应，因为滤渣中一定有铁，因此滤液中一定没有硫酸铜，即滤液一定不是蓝色的，B错误。6. B 解析：由锌粒与盐酸反应比铁片与盐酸反应要剧烈，不能确定锌与铁的金属活动性，因为金属与酸反应的剧烈程度还与酸的浓度、金属颗粒的大小等因素有关。7. C 解析：该反应是由一种单质和一种化合物发生的反应，属于置换反应。分解反应是由一种化合物分解生成另外两种或两种以上的化合物的反应。8. C 解析：A.Zn能置换出CuSO4溶液中的Cu，说明Zn的金属活动性大于Cu，Ag不能置换出CuSO4溶液中的Cu，说明Cu的金属活动性大于Ag，故三种金属的活动性为ZnCu
21、Ag，可以验证三种金属的活动性；B. Cu不能置换出ZnSO4溶液中的Zn，说明Zn的金属活动性大于Cu，Cu能置换出AgNO3溶液中的Ag，说明Cu的金属活动性大于Ag，故三种金属的活动性为ZnCuAg，可以验证三种金属的活动性；C. 根据Zn能与稀硫酸反应而Ag不能与稀硫酸反应可以判断Zn的活动性大于Ag，但由于没有金属铜或铜的盐溶液，无法判断铜与锌以及银之间的活动性强弱，故不可验证三种金属的活动性；D. 根据Zn能与稀硫酸反应而Cu不能与稀硫酸反应可以判断Zn的活动性大于Cu，再根据Cu能置换出AgNO3溶液中的Ag，说明Cu的金属活动性大于Ag，故三种金属的活动性为ZnCuAg，可以验
22、证三种金属的活动性。9. Zn2+，Al3+；Zn+2AgNO3Zn(NO3)2+2Ag（或Zn+2HClZnCl2+H2）解析：Al、Ag、Zn和H在金属活动性顺序表中活动性的强弱顺序为：AlZnHAg，因为向滤渣中滴加稀盐酸有气泡产生，反应的化学方程式为：Zn+2HClZnCl2+H2。由此说明滤渣中有锌粉，即所加的锌粉过量，说明原混合溶液中的银全部被置换出来，即滤液中肯定没有AgNO3；因为Zn和AgNO3反应时生成的是Zn(NO3)2，所以滤液肯定中有Zn(NO3)2；又因为锌不能从Al(NO3)2溶液中置换出铝，所以滤液中肯定含有Al(NO3)3. 发生的反应有：Zn+2AgNO3Z
23、n(NO3)2+2Ag。10.（1）3Fe + 2O2Fe3O4（2）（3）CdO + CCd + CO 解析：（1）铁丝在氧气中燃烧生成黑色的四氧化三铁，反应的化学方程式为3Fe + 2O2Fe3O4；（2）已知镉(Cd)的金属活动性与铁、锌相近，则在金属活动性顺序表中，NaCdHAg，镉与氯化钠溶液、氢氧化钠溶液不反应无现象，镉能与盐酸溶液反应出现气泡现象，镉与硝酸银溶液发生反应，镉表面出现一层银白色的物质，故选；（3）氧化镉和炭粉在隔绝空气加热的条件下生成镉和一氧化碳，反应的化学方程式为CdO + CCd + CO 。11.（1）延展性 （2）4Al+3O22Al2O3（3）有紫红色的物
24、质生成 Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag；探究铁、铜、银三种金属的活动性顺序解析：金属材料都具有良好的延展性，可被拉成丝、压成片；铝的化学性质比较活泼，易与空气中的氧气反应，生成致密的氧化物保护膜，因而具有良好的抗腐蚀性能，小明分别做了铁与硫酸铜反应的实验和铜与硝酸银溶液反应的实验，可以推测小明的实验目的是为了验证铁、铜、银三种金属的活动性顺序。12.（1）Al Cu Cr （2）物理 盐酸的浓度不同，会影响反应产生气体的速率（3）a Cr+2HCl CrCl2+H2（4）CrCl2和AlCl3解析：Cr不在金属活动性顺序表内，所以判断其与铝、铜的活动性顺序可提出三种猜想，即铬位于前、中、后三个位置；打磨除去的是金属表面的氧化膜，属于物理变化；本题探究的是金属的活动性，实验变量为金属种类，所以其他因素均需相同，盐酸浓度的高低会影响金属与酸反应的速率，所以必须控制其浓度相同；根据金属与酸反应的剧烈程度可以判断出铝的活动性最强，铬次之，铜最弱，所以猜想a正确；根据实验结果，铬的活动性强于铜而弱于铝，所以在CuCl2 和AlCl3的混合液中加入一定量的金属铬时，铬可置换铜而不能置换铝，所以滤液中一定含有的溶质应该是CrCl2 和AlCl3。
