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知识点一金属与氧气的反应1.大多数金属都能与氧气发生反应,但反应的难易和剧烈程度不同。镁、铁、铝、铜、金与氧气反应的条件与现象见下表:(1)从上述事实可以看出,镁、铝比较活泼,铁、铜次之,金最不活泼。(2)“真金不怕火炼”是指金的化学性质稳定,即使在高温下也不与氧气反应。金属反应条件现象化学方程式镁常温打磨过的镁在空气中表面逐渐变暗2Mg+O2 2MgO铝打磨过的铝在空气中表面逐渐变暗4Al+3O2 2Al2O3铁点燃或加热在氧气中点燃后能剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体,放出大量的热3Fe+2O2 Fe3O4铜在空气中加热时,表面会生成黑色物质2Cu+O2 2CuO金——即使在高温条件下,也不与氧气反应2.铝的化学性质比铁活泼,但不易被腐蚀的原因:铝在空气中与氧气反应,其表面生成一层致密的氧化铝(Al2O3)薄膜,从而阻止了铝进一步被氧化。易错警示铝制品和金制品都耐腐蚀,但原理不同。铝制品耐腐蚀是因为铝与氧气反应,表面生成了一层致密的氧化物保护膜;金制品耐腐蚀是因为金的化学性质稳定,不与氧气反应。例1(2018河南濮阳三模)生产实际和实验室中有很多金属材料。(1)铁制品表面经常涂上一层铝粉,铝具有较好的抗腐蚀性能的原因是什么?(2)在进行铁丝在氧气中燃烧的实验时,集气瓶底部放少量水的目的是什么?解析(1)铝能够被空气中的氧气氧化,从而在铝表面形成一层保护膜,因此铝具有较好的抗腐蚀性能。(2)铁丝在氧气中燃烧放出大量的热,实验时集气瓶底部放少量水,目的是防止溅落的高温熔融物炸裂瓶底。答案(1)铝能够被空气中的氧气氧化,从而在铝表面形成一层保护膜。(2)防止溅落的高温熔融物炸裂瓶底。知识点二金属与酸的反应1.实验现象及相关反应金属现象反应的化学方程式稀盐酸或稀硫酸稀盐酸稀硫酸镁反应剧烈,产生大量气泡,溶液仍为无色Mg+2HCl MgCl2+H2↑Mg+H2SO4 MgSO4+H2↑锌反应比较剧烈,产生较多气泡,溶液仍为无色Zn+2HCl ZnCl2+H2↑Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑铁反应缓慢,有少量气泡产生,溶液由无色变为浅绿色Fe+2HCl FeCl2+H2↑Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑铜没有变化————2.实验结论镁、锌、铁和铜四种金属的活动性顺序为镁锌铁铜。方法归纳利用金属与稀盐酸或稀硫酸能否反应以及反应的剧烈程度可以判断金属的活动性强弱。相同条件下,金属与酸反应越剧烈,金属越活泼。酸的种类、浓度及金属表面积、温度等因素也会影响金属与酸反应的剧烈程度,设计实验时应注意控制变量。例2(2017山东肥城三模)将一根洁净的铁钉放入稀硫酸中,下列预测可能不正确的是 ()A.铁钉表面将产生气泡B.铁钉表面将很快出现铁锈C.溶液由无色变为浅绿色D.溶液质量将增加解析铁能与稀硫酸反应生成硫酸亚铁与氢气,所以铁钉表面将产生气泡,溶液由无色变为浅绿色;由于溶解的铁的质量大于生成氢气的质量,所以溶液质量将增加;铁钉表面不会出现铁锈。答案B知识点三金属活动性顺序1.金属和盐溶液的反应反应物现象化学方程式结论Zn①CuSO4溶液②AgNO3溶液①锌表面有红色固体生成,溶液的蓝色逐渐变浅②锌表面有银白色固体生成①Zn+CuSO4 ZnSO4+Cu②Zn+2AgNO3 Zn(NO3)2+2Ag锌能从CuSO4、AgNO3溶液中置换出Cu、AgFe①CuSO4溶液②AgNO3溶液①铁表面有红色固体生成,溶液由蓝色变为浅绿色②铁表面有银白色固体生成,溶液由无色变为浅绿色①Fe+CuSO4 FeSO4+Cu②Fe+2AgNO3 Fe(NO3)2+2Ag铁能从CuSO4、AgNO3溶液中置换出Cu、AgCu①无明显现象②铜表面有银白色固体生成,溶液由无色变为蓝色②Cu+2AgNO3 Cu(NO3)2+2Ag铜能从AgNO3溶液中置换出Ag2.金属活动性顺序(1)规律 (2)意义在金属活动性顺序里:①金属的位置越靠前,它的活动性就越强;②位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢;③位于前面的金属(K、Ca、Na除外)能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。判断依据结论金属能否与酸溶液反应产生氢气若能反应,则该金属在金属活动性顺序中位于氢前面,否则位于氢的后面金属与酸溶液反应的剧烈程度相同条件下,反应越剧烈,金属越活泼金属A与另一种金属B的化合物溶液能否发生置换反应若A能置换出B,则A的活动性比B强;反之则比B弱方法归纳金属活动性顺序的判断依据例3(2018广东广州中考)有X、Y、Z三种金属片,分别放入稀硫酸中,X、Z表面有气泡产生,Y没有明显现象;X放入ZCln溶液中,没有明显现象。判断这三种金属的活动性由强到弱的顺序是 ()A.XYZB.ZXYC.XZYD.YXZ解析X、Z能与稀硫酸反应置换出氢,Y不能,说明在金属活动性顺序中,X、Z在氢前面,Y在氢后面;而X放入Z的盐溶液中不能反应,说明活动性:Z比X强,故三种金属的活动性由强到弱的顺序为ZXY。答案B知识点四置换反应1.概念: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叫作置换反应。2.特征:反应物和生成物都是一种单质和一种化合物。3.化合反应、分解反应、置换反应的比较反应类型特点举例简单表示化合反应多变一C+O2 CO2A+B+…… C分解反应一变多2H2O2 2H2O+O2↑A B+C+……置换反应单换单Zn+2HCl ZnCl2+H2↑A+BC B+AC特别提醒置换反应是单质与化合物反应生成新的单质和新的化合物的反应。因为单质中元素的化合价为0,化合物中元素的化合价不为0,因此置换反应中一定有元素化合价发生变化。例4(2018广东广州番禺一模)下列化学反应属于置换反应的是 ()A.CH4+2O2 CO2+2H2OB.3Fe+2O2 Fe3O4C.8Al+3Fe3O4 4Al2O3+9FeD.2H2O 2H2↑+O2↑解析置换反应是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,故选C。答案C题型一金属与酸反应的图像分析例1(2018四川自贡中考)现有等质量甲、乙、丙三种金属,分别放入三份溶质质量分数相同的足量稀硫酸中,产生氢气的质量与反应时间的关系如图8-2-1所示(已知甲、乙、丙在生成物中化合价均为+2价)。则下列说法中错误的是 () 图8-2-1A.金属活动性:乙甲丙B.生成氢气的质量:甲乙丙C.相对原子质量:乙丙甲D.消耗硫酸的质量:甲乙丙解析金属的活动性越强,与酸反应的速率越快,则金属活动性顺序为乙甲丙;完全反应生成氢气的质量:甲乙丙;甲、乙、丙在生成物中化合价相同,则产生氢气的质量与金属的相对原子质量成反比,即产生氢气质量越多,金属的相对原子质量越小,所以相对原子质量:丙乙甲;氢气中的氢元素来自硫酸,生成氢气的质量越大,消耗硫酸的质量越大,所以消耗硫酸的质量:甲乙丙。答案C点拨(1)等质量金属与足量的酸反应 图8-2-2图8-2-2反映出:①金属越活泼,曲线越陡。②当金属在化合物中化合价相同时,金属的相对原子质量越小,与酸反应产生的氢气越多,曲线的拐点越高。(2)足量的金属与等量的酸反应金属是足量的,说明酸完全反应,最终生成氢气的质量相等。如图8-2-3:图8-2-3题型二金属活动性顺序的验证例2(2018北京朝阳一模)为探究铁、铜、银三种金属的活动性顺序,设计了A、B两个方案。(1)能验证三种金属活动性顺序的方案是(填“A”或“B”)。(2)方案B中,证明铁的活动性比铜强的现象是。方案A方案B 解析方案A:实验中铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,说明铁的活动性大于铜;银不能与硫酸铜反应,说明铜的活动性大于银,能比较三种金属的活动性。方案B:实验中铁能与稀盐酸反应,铜、银均不能与稀盐酸反应,说明铁的金属活动性大于铜和银,但不能比较铜和银的活动性强弱。答案(1)A(2)③中产生气泡,②中无现象点拨验证三种金属的活动性时,可采取“三取中”的方法一次性完成验证。若排在中间的金属选用单质,则两边的金属选用它们的化合物溶液;若选用排在中间金属的化合物溶液,则两边的金属选用单质。易错点不能正确分析金属与混合溶液的反应例在硝酸银、硝酸铜的混合溶液中加入一定量锌粉,反应停止后过滤,滤液仍为蓝色。有关判断正确的是 ()A.滤渣中一定有银,没有铜和锌B.滤渣中一定有银和锌,可能有铜C.滤液中一定有硝酸锌、硝酸铜、硝酸银D.滤液中一定有硝酸锌、硝酸铜,可能有硝酸银解析向AgNO3、Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量锌粉,锌先和Ag-NO3反应,再和Cu(NO3)2反应。反应后过滤,滤液仍为蓝色,说明滤液中含有Cu(NO3)2,则锌无剩余,滤渣中一定有Ag,可能有Cu;滤液中一定有Zn(NO3)2、Cu(NO3)2,可能有AgNO3。答案D纠错点睛当向两种或多种金属的化合物溶液中加入一种金属时,最不活泼的金属先从溶液中被置换出来;当两种或多种金属与一种金属化合物溶液同时混合时,最活泼的金属先发生置换反应。即金属活动性相差越大,置换反应越易发生。知识点一金属与氧气的反应1.下列物质在一定条件下能与氧气反应,且生成物为黑色固体的一组是 ()①Mg②Al③Fe④Au⑤CuA.①和③B.只有③C.③④⑤D.③和⑤答案D所给五种物质中仅有Au不与氧气发生反应,而能与氧气发生反应的四种物质中铁和铜与氧气反应可得到黑色固体。2.关于金属的化学性质,下列说法中正确的是 ()A.各种金属都能与氧气发生化学反应B.在氧气中能燃烧的金属,在空气中也能燃烧C.一般情况下,金属的化学性质越活泼越容易跟氧气反应D.铁在氧气中燃烧生成氧化铁答案C并不是所有的金属都能与氧气发生化学反应;铁丝在氧气中能燃烧,在空气中不能燃烧;一般情况下,金属的化学性质越活泼越容易跟氧气反应;铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁。知识点二金属与酸的反应3.(2018北京西城一模)下列金属中,不能与稀硫酸反应生成H2的是 ()A.AlB.ZnC.AgD.Fe答案C由金属活动性顺序可知,铝、锌、铁排在氢的前面,能与稀硫酸反应生成氢气;银排在氢的后面,不能与稀硫酸反应生成氢气。4.(2018四川巴中巴州模拟)如图8-2-1所示是甲、乙、丙、丁四种常见金属在容器中与盐酸的反应情况,卡通人周围的小黑点表示反应中生成的气泡。 图8-2-1 图8-2-2(1)四种金属的活动性顺序由强到弱可排列为;(2)若酸足量,如图8-2-2中a、b分别表示其中两种金属(相同质量)的反应情况,则a、b可能是(填序号)。A.a为Mg,b为AlB.a为Zn,b为FeC.a为Mg,b为FeD.a为Zn,b为Mg答案(1)甲、乙、丙、丁(2)AB解析(1)图中金属甲表面气泡最多,其次为金属乙、金属丙,金属丁表面无气泡,所以四种金属活动性由强到弱的顺序为甲、乙、丙、丁。(2)从图像可以看出,a比b活泼,b生成的氢气比a多。镁比铝活泼,相同质量的铝生成的氢气比镁多,故A正确;锌比铁活泼,相同质量的铁生成的氢气比锌多,故B正确;镁比铁活泼,相同质量的镁生成的氢气比铁多,故C错误;镁比锌活泼,故D错误。知识点三金属活动性顺序5.下列叙述的事实不能用金属活动性顺序解释的是 ()A.不能用金属铜与稀硫酸反应制取氢气B.镁、铁分别与稀盐酸反应的剧烈程度不同C.铝制门窗比铁制门窗更耐腐蚀D.锌能将银从硝酸银溶液中置换出来答案C在金属活动性顺序中,铜排在氢之后,不能和稀硫酸反应产生氢气;排在氢之前的金属,位置越靠前,与稀盐酸反应越剧烈;锌排在银之前,可将银从硝酸银溶液中置换出来。铝耐腐蚀是因为铝表面形成了致密的氧化膜,不能用金属活动性顺序解释。6.某研究小组的同学为探究铁、铜、锌、银的金属活动性顺序,设计如图8-2-3所示的三个实验(其中金属片均已用砂纸打磨,且形状、大小相同;所用稀盐酸的溶质质量分数、用量也相同)。 图8-2-3(1)通过观察,甲同学很快判断锌的活动性比铁强,甲同学依据的实验现象是。(2)③中反应的化学方程式是。(3)乙同学认为上述实验不足以得出四种金属的活动性顺序,需再补