中考专题复习十二：金属活动性顺序的应用

中考专题复习十二：金属活动性顺序的应用知识点一：考查金属活动性顺序的内容KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu越靠前的金属，失去电子能力越强，化学性质越活泼。知识点二：考查金属与酸之间的置换反应金属与酸发生置换反应产生氢气应具备的条件：(1)金属的位置要在氢(H)的前面；(2)酸要用无氧化性的酸，如盐酸、稀硫酸(不用浓H2SO4)等；(3)硝酸具有氧化性与金属反应时一般生成水而不生成氢气，因而不发生置换反应。知识点三：考查金属与盐溶液之间的置换反应(1)金属与盐溶液发生置换反应的条件是：①只有排在前面的金属才能把后面的金属从其盐溶液中置换出来；②特殊性：由于钾、钙、钠的化学性质非常活泼，在盐溶液中它们会先与水反应生成相应的碱和氢气；③盐必须溶于水；④铁与盐溶液反应时生成+2价的亚铁盐，金属与铁盐反应时要用+2价的亚铁盐。(2)金属与盐溶液反应的优先规律[知识链接]同一金属与不同的盐反应时，该金属先与活动性较弱的金属所组成的盐反应；不同金属与盐溶液反应时，活动性强的金属先与盐反应。如：将足量的Fe投入混有CuSO4和AgNO3的溶液中，Fe先与AgNO3反应，直到AgNO3反应完后，Fe才与CuSO4反应。知识点四：考查对金属活动性强弱的判断能跟酸发生置换反应的金属的化学活动性比氢(H)强；能把另一金属从其可溶性盐溶液中置换出来的金属的活动性比盐中金属的活动性强。简称：强换弱，好比打仗时厉害的欺负不厉害的。知识点五：考查对金属活动性强弱的验证金属活动性顺序可以作为金属能否与不同物质的溶液发生置换反应的一种判断依据，同时也就帮助我们确定了金属的活动性。通常考查三种金属活动性强弱的设计方案，但也有对四种金属活动性强弱设计方案的考查。知识点六：考查金属与酸反应产生氢气的情况产生氢气的质量=金属所显示的化合价/金属的相对原子质量×金属的质量。在等时间内，金属与酸反应产生的氢气越多，则该反应速率越大，该金属的活动性就越强。知识点七：考查反应后溶液质量的变化情况判断置换反应发生后溶液质量的变化：若反应后的溶液中溶质的相对分子质量与相应计量数的积变小，则反应后溶液的质量减小，否则增大。例：Cu+2AgNO3＝Cu(NO3)2+2AgNO3恰好反应，2AgNO3的相对分子质量总和(340)大于Cu(NO3)2的相对分子质量总和(188)，所以反应后溶液减轻。知识点八：考查影响金属与酸发生置换反应速率的因素该类实验方案一般采用控制变量法，见下表：不变量可变量方案一酸的种类和质量分数金属的种类或形状方案二金属的种类和形状酸的种类和质量分数[洞察考向]金属活动性顺序及应用这部分内容是各地中考的命题重点之一。预计其未来考查的内容通常有：以金属活动性顺序为载体，考查金属与氧气的反应、判断金属与酸以及盐溶液能否发生反应；根据金属与酸、盐溶液的反应判断金属的活动性强弱；根据不同金属与酸反应的图像关系判断金属活动性顺序及相对原子质量大小或判断题给图象是否符合题意；设计实验探究金属的活动性顺序；根据金属活动性顺序判断金属与酸、金属化合物溶液反应后滤渣、滤液的成分；根据金属活动性顺序回收废液中的有用金属或除杂提纯等。常见题型有选择题、填空题、实验方案设计题、分析说明题、实验探究题等。[真题剖析]考点一：金属活动性强弱的比较1、下列各装置中的物质能反应产生气体的是（）图47－1解析：在金属活动性顺序中，排在氢前面的金属能置换出稀硫酸和盐酸中的氢，排在氢后面的金属则不能，因此B中的锌能与盐酸反应生成氢气，为正确答案。答案：B。举一反三【变式1】对甲、乙、丙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，甲、丙表面出现红色物质，乙没有现象。（2）取大小相等的甲、丙两种金属片，分别放入相同的稀盐酸中，甲、丙表面都产生气泡，但甲产生气泡的速度明显比丙的快。则甲、乙、丙三种金属的活动性顺序是（）A．甲丙乙B．丙乙甲C．甲乙丙D．丙甲乙解析：由（1）中“甲、丙表面出现红色物质”，说明甲、丙可以置换出溶液中的铜来，则证明甲、丙比铜活泼，而“乙没有现象”，则证明乙不如铜活泼；由（2）中“甲产生气泡的速度明显比丙的快”可知甲比丙活泼。因此三者的活动性顺序为甲丙乙。答案：A。【变式2】某学生为了验证锌、铁、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Fe、Cu分别加入到ZnSO4溶液中③将Zn分别加入到FeSO4和CuSO4溶液中④将Fe分别加入到ZnSO4和CuSO4溶液中，你认为可行的方案是（）A．①或④B．①或②C．②或③D．③或④解析：①把锌放入FeSO4溶液中，有银白色物质析出，说明Zn＞Fe；把Cu放入FeSO4溶液中，没有明显变化，说明Fe＞Cu。②Fe、Cu分别加入到ZnSO4溶液中，均无明显现象，说明Zn比Fe、Cu活泼，但Fe和Cu哪一个活泼无法证明，因此②不可行。③将Zn加入到FeSO4中，有银白色物质析出，说明Zn＞Fe，将Zn加入到CuSO4溶液中，有红色物质析出，说明Zn＞Cu，但Fe和Cu哪一个活泼无法证明，因此③不可行。④向ZnSO4溶液加入Fe，无现象，说明Zn＞Fe；向CuSO4溶液里加入Fe，Fe表面会析出红色物质，说明Fe＞Cu，从而得出三者活动性为Zn＞Fe＞Cu。答案：A。考点二：金属活动性顺序在推断题中的应用2、已知置换反应：A+B→C+D能够发生。（1）若D为H2，B为稀硫酸，则A的选择应满足的条件是_______________；写出一个符合该条件的化学方程式________________。（2）若D为Cu，则化合物B可能为________________（填化学式）。解析：（1）若D为H2，B为稀硫酸，置换反应为“A+H2SO4→C+H2”明显属于金属与酸发生的置换反应，所以金属A应该是在金属活动性顺序中排在氢前面的金属才行，如镁、锌或铁等均行。（2）若D为Cu，置换反应为“单质A+化合物B→化合物C+Cu”，明显属于金属和金属化合物溶液间的置换反应，则A为比铜活泼的金属单质，B为铜的化合物溶液，如硫酸铜或氯化铜等均行，如反应Zn+CuS04=ZnS04+Cu就符合题意。答案：(1)在金属活动性顺序中排在氢前面的金属Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑（Fe、Mg等也可)(2)CuS04或CuCl2等。举一反三【变式3】印刷铜制电路板的“腐蚀液”为FeCl3溶液。已知铜、铁均能与FeCl3溶液反应，反应方程式分别为：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2，Fe+2FeCl3=3FeCl2。现将一包铜、铁的混合粉末加入到盛有FeCl3溶液的烧杯中，充分反应后烧杯中仍有少量固体，关于烧杯中物质组成的说法正确的是（）A．溶液中一定含FeCl3，固体一定是铁和铜B．溶液中一定含FeCl2，固体一定含铜C．溶液中一定含FeCl2、CuCl2，固体一定含铜D．溶液中一定含FeCl2，固体一定是铁和铜解析：铜、铁的混合粉末加入到盛有FeCl3溶液的烧杯中时，铜和铁都会与FeCl3溶液反应，最后固体有剩余，溶液中一定不会含有FeCl3。若反应同时进行可得到FeCl2和CuCl2的溶液，但由于铁比铜活泼，所以铁还会与生成的CuCl2溶液反应置换出铜来，也说明Fe+2FeCl3=3FeCl2这个反应优先发生，然后才是反应Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2，因此剩余的固体一定铜，而铁则为可能有，不能确定。溶液中一定含有FeCl2，但CuCl2也不能确定，若加入铁粉的量少，Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2才可能发生，氯化铜则有可能存在，若铁粉过量，则氯化铜肯定不存在。答案：B。点评：本题考查了判断（几种）金属与（几种）化合物溶液反应后滤液或滤渣的成分。活泼的金属可以把不活泼的金属从其化合物溶液中置换出来。当两种活泼金属同时放入不活泼金属的化合物溶液（如硝酸银）中时，金属活动性强的金属（如锌）会先与硝酸银溶液发生置换反应，然后才是活动性弱的金属（如铜）与硝酸银溶液发生置换反应。因此①滤液中一定含有最活泼的金属离子，活动性次之的则为可能含有的。②滤纸上（或析出的固体）中一定有最不活泼的金属，活动性较强的则为可能有的。其中的“可能有”应该根据具体题目进行具体的判断。【变式4】把相同体积、相同质量分数的稀盐酸，分别滴到等质量、颗粒大小相同的X、Y、Z三种较活泼金属中，生成H2的质量与反应时间的关系如右图所示。这三种金属的活动性顺序为___________；假如X、Y、Z都是+2价金属，则相对原子质量由大到小的顺序为____________。图47－3解析：本题考察了金属活动性顺序及化学方程式的有关计算等知识。首先应看清图中横、纵坐标表示的含义，然后要注意每个图象的拐点位置，再结合金属的活动性以及有关计算即可。观察图象可知，随着反应时间的进行，Y金属最先完全反应，然后才是X、Z金属；且X金属最后产生的氢气最多，Y次之，Z产生的最少（因金属拐点对应的纵坐标数值大小依次为X＞Y＞Z）。结合所学知识，可知金属在活动性顺序表中排的位置越靠前，其活泼性越强，与酸反应的速率越快，所以这三种金属的活动性顺序为YXZ。由于X产生的氢气比Y多、Y比Z多，则金属的相对原子质量关系为ZYX。注意：因为此处已强调“X、Y、Z都是+2价金属”，否则最后一条结论就不正确。如：等质量的铝与镁相比，当它们完全反应时，铝产生的氢气就比镁多，而铝的相对原子质量27就大于镁的24，因为生成物中铝的化合价为+3价，而镁为+2价，同学们不防可列出化学方程式计算一下。答案：YXZZYX考点三：有关金属活动性顺序的计算3、将26g某金属混合物投入到足量的稀硫酸中，共收集到2g氢气，该金属混合物的组成可能是（）A．Mg和ZnB．Fe和ZnC．Zn和CuD．Cu和Fe解析：假设26克某金属混合物M的平均相对分子质量为XM+H2SO4=MSO4+H2↑X226克2克X/2=26克/2克X=26由于该金属混合物的平均相对分子质量为26，则其中一种金属的相对分子质量应该小于26，另一种金属的相对分子质量大于26才有可能。分析各个选项，A中Mg的相对分子质量为24，而Zn的相对分子质量为65，符合题意。答案：A。举一反三【变式5】在托盘天平两盘的烧杯内，分别盛有质量和溶质质量分数都相等的足量的稀硫酸，调节天平至平衡。现向左边烧杯中加入6.5g铁钉，同时向右边烧杯中加入6.5g锌粒。在反应过程中，观察到天平指针偏转的情况是（）A.始终向左偏转B.始终向右偏转C.起初向右偏转，最终向左偏转D.起初向左偏转，最终向右偏转解析：因为锌比铁活泼，所以锌与酸反应产生氢气的速率比铁快，右边烧杯内的质量减轻的快，因此开始时天平指针向左偏转。又因为稀硫酸是足量的，由此说明锌、铁无剩余，可分别求出它们产生氢气的质量。设6.5克锌和6.5克铁与足量稀硫酸完全反应，生成氢气的质量分别为X、Y则：Zn+H2SO4-ZnSO4+H2↑Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑6525626.5克X5.6克Y65/2=6.5克/X56/2=5.6克/YX=0.2gY=0.23g从上述计算可以看出，左边（铁钉）逸出的氢气比右边（锌粒）多，因此最终天平指针应向右边偏转。答案：D。考点四：金属活动性顺序的实验探究4、有一种工业废水，其中含有大量的硫酸亚铁，少量的银离子以及污泥。某同学设计了一个既经济又合理的方法回收银和硫酸亚铁晶体。方案流程如下：图47－2回答下列问题：（1）步骤②中：需加入的物质是____________，分离所得混合物的方法是______________。（2）步骤③中：需加入的物质是____________，发生反应的化学方程式是______________。（3）某同学认为经过步骤②后所得固体就是纯净的银，不需要进行步骤③，你认为是否合理？______________，理由是______________。（4）步骤④的操作是___________