专题7 金属的化学性质及活动性顺序（原卷版）

第2章物质转化与材料利用专题7金属的化学性质及活动性顺序类型一比较金属活动性的强弱 3类型二金属与氧气，金属与酸、金属与金属化合物溶液之间的反应 4类型三根据金属与酸、金属与金属化合物溶液之间反应情况判断金属的活动性 6类型四设计实验探究金属的活动性 9类型五利用金属的活动性回收金属 14类型六金属活动性顺序的综合应用 17【方法归纳】1．金属的化学性质(1)大多数金属可与氧气反应(2)金属＋酸―→盐＋H2↑(金属须在金属活动性顺序中排在氢之前)(3)金属＋盐―→另一金属＋另一盐(反应条件：“金属活动性顺序中前面的置换后面的金属”，反应的盐具有可溶性。)反应的现象化学方程式铁与硫酸铜溶液铁丝表面覆盖一层紫红色的物质，溶液由蓝色变成浅绿色Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu铜与硝酸银溶液铜丝表面覆盖一层银白色物质，溶液由无色逐渐变成蓝色Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag2.常见金属的活动性顺序为：3．金属活动性顺序的意义：(1)在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强；(2)在金属活动性顺序里，位于氢前的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢；(3)在金属活动性顺序里，位于前面的金属一般能把后面的金属从它们的化合物溶液中置换出来。4．金属活动性顺序的应用：(1)能比较金属活动性的强弱；(2)能判断金属与酸、金属与金属化合物溶液之间能否发生化学反应；(3)设计实验探究金属的活动性强弱。将一种金属单质放入几种金属的盐溶液的混合液中时，其中排在金属活动性顺序中最靠后的金属最先被置换出来，然后再依次置换出稍靠后的金属。如将金属Zn放人FeSO4和CuSO4的混合溶液中，Zn先与CuSO4发生置換反应，与CuSO4反应完后再与FeSO4发生置换反应。根据金属锌的量不同可分为以下几种情况：金属Zn的量析出金属滤液的成分Zn不足（不能与CuSO4溶液完全反应)CuZnSO4、FeSO4、CuSO4Zn不足(恰好与CuSO4溶液完全反应)CuZnSO4、FeSO4Zn不足(不能与FeSO4溶液完全反应)Fe、CuZnSO4、FeSO4Zn适量(恰好与FeSO4溶液完全反应)Fe、CuZnSO4Zn足量Zn、Fe、CuZnSO45.金属活动性顺序实验设计的探究在金属活动性顺序表中，位置越前的金属，活动性就越强，金属越活泼越容易与氧气发生反应。排在H前面的金属能把酸(非氧化性酸)中的H置换出来，活动性越强，反应速度越快；活动性强的金属能把活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来(K、Ca、Na除外)。根据上述特点，可以设计“两种、三种或多种金属的活动性顺序比较”的实验方案。(1)比较两种金属的活动性强弱：可将一种金属放入另一金属的盐溶液中，或者将两种金属都放入酸中，然后根据置换反应能否发生或氢气产生的速率做出相应的判断。(2)比较三种金属的活动性强弱：一般采用“中间金属、两端溶液”或“中间溶液、两端金属”的方法。取活动性居中的金属放入活动性在两端的盐溶液中或者取活动性在两端的金属放入活动性居中的盐溶液中，然后根据置换反应能否发生做出相应的判断。也可以分步利用金属、酸、盐溶液能否发生反应来判断。(3)比较四种或四种以上金属的活动性强弱：以H为依据，将四种金属分成两类，一类H前金属，一类H后金属。再用比较两种金属活动性强弱的方案在H前或H后金属中进行比较。【常考题型】类型一比较金属活动性的强弱1．下列事实能说明铝的金属活动性比铁或铜强的是()A．铝在地壳中含量比铁高B．铝的熔点低于铜的熔点C．空气中铁比铝更容易被腐蚀D．铝丝在硫酸铜溶液中能形成“铜树”2．现有甲、乙、丙三种金属，先将三者分别加入硫酸亚铁溶液中，只有甲可置换出铁单质。再将三者加入硝酸银溶液中，只有乙不能置换出银单质，则三者的金属活动性由强到弱的顺序是()A．甲＞乙＞丙B．乙＞甲＞丙C．甲＞丙＞乙D．无法判断3．常见金属X与硝酸银溶液反应的化学方程式为X＋3AgNO3=3Ag＋X(NO3)3，有关该反应说法错误的是()A．该反应是置换反应B．X可能是铁C．金属活动性X＞AgD．X表面有固体析出4．下列现象和事实，可用金属活动性作出合理解释的是()①相同几何外形的金属镁、铝分别与相同浓度的稀盐酸反应，镁反应更剧烈，说明镁比铝的金属活动性强②用硫酸铜、石灰水配制农药波尔多液时，不能用铁制容器盛放③尽管金属的种类很多，但在自然界中，仅有少数金属(银、铂、金)以单质形式存在④金属铝比金属锌更耐腐蚀，说明锌比铝的金属活动性强A．①②③B．①②C．③④D．①②③④5.有X、Y、Z三种金属，X在常温下能与氧气反应，Y、Z在常温下几乎不与氧气反应；如果把Y和Z分别放入CuSO4溶液中，过一会儿，在Z表面有红色固体析出，而Y没有变化。根据以上实验事实，判断X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是()A.X＞Y＞ZB.X＞Z＞YC.Y＞Z＞XD.Z＞Y＞X类型二金属与氧气，金属与酸、金属与金属化合物溶液之间的反应1．下列关于金属与氧气反应的说法正确的是()A．所有的金属在常温下都能与氧气反应B．金属与氧气反应都必须点燃或加热C．镁只有点燃时才与空气中的氧气反应D．“真金不怕火炼”说明即使高温金也不与氧气反应2．下列关于金属与氧气反应的说法正确的是()A．铝制品在空气中不易锈蚀是因为铝不易与氧气发生反应B．灼热的细铁丝在空气中不能燃烧是因为温度没有达到着火点C．镁在空气中点燃能与氧气发生反应，其化学方程式为Mg＋O2=====MgO2D．根据各种金属与氧气反应的难易程度，可以初步比较一些金属的活动性强弱3．把一枚洁净的铁钉放入稀硫酸中，下列说法错误的是()A．铁钉表面产生气泡B．溶液由无色变成浅绿色C．铁钉质量减轻D．溶液质量减轻4．下列是常见的金属活动性顺序以下判断不正确的是()A．X可与Y(NO3)2溶液反应B．X可与盐酸反应C．Y可与AgNO3溶液反应D．Y可与稀H2SO4反应5．下列物质混合能发生反应的是()A．银与稀盐酸B．铜与硫酸锌溶液C．铁与稀硫酸D．锌与硫酸镁溶液6．金属与盐酸反应的示意图如图所示。下列说法正确的是()A．实验室可用铜和稀盐酸制氢气B．四种金属中活动性最强的是镁C．铁可以把锌从硫酸锌溶液中置换出来D．铁与稀盐酸反应的化学方程式为：2Fe＋6HCl=2FeCl3＋3H2↑7.验证镁、铜的金属活动性顺序，下列试剂不能选用的是()A.MgSO4溶液B.KCl溶液C.稀盐酸D.ZnCl2溶液8.【双选】欲探究铁和铝的金属活动性差异，采用金属与酸溶液反应的实验，通过观察反应现象得出结论。下列有关做法中，不符合控制变量要求的是()A.取用铁片和铝粉进行实验B.取用的稀盐酸浓度和体积相同C.取铁和稀盐酸反应，铝和稀硫酸反应D.在相同的温度下进行实验9．在Zn、Fe、Cu、Mg、Ag几种金属中：(1)不能置换出盐酸中氢的金属是_______________________________________；(2)在稀硫酸中最容易变成金属离子的是_________________________________；(3)在上述金属中，有一种金属的化合物溶液与其他四种金属都能发生置换反应，这种金属是______________________________________________________。类型三根据金属与酸、金属与金属化合物溶液之间反应情况判断金属的活动性1．如图“→”表示一种金属能把另一种金属从其化合物溶液中置换出来，则甲、乙、丙三种金属的活动性由强到弱的顺序是()A．甲、乙、丙B．乙、丙、甲C．丙、甲、乙D．甲、丙、乙2．某同学为了探究甲、乙、丙三种金属的活动性强弱，做了如下实验。则三种金属的活动性顺序是(B)实验步骤实验现象(1)把甲、乙、丙三种金属分别加入稀硫酸中甲、乙表面有气泡产生，丙无明显变化(2)再把甲放入乙的化合物溶液中无明显现象A.甲>乙>丙B．乙>甲>丙C．丙>甲>乙D．丙>乙>甲3．化学小组为探究铝、铜、银三种金属的活动性顺序，设计了如图所示实验方案。下列说法不正确的是()A．由实验甲可知金属活动性：Al>CuB．由实验乙可知金属活动性：Cu>AgC．由实验甲、乙、丙可知金属活动性：Al>Cu>AgD．实验甲中的CuSO4改为CuCl2后不能完成本实验探究4.已知A、B、C、D是四种金属单质，A能从B的化合物溶液中置换出B，但A不能与稀盐酸反应；相同条件下，C、D能与稀盐酸反应产生H2，且D比C反应剧烈。则四种金属的活动性由强到弱的顺序是()A.D>C>A>BB.A>B>C>DC.B>A>C>DD.D>C>B>A5.通过下列三个实验，探究X、Y、Z三种金属的活动性顺序：X＋HCl—不反应Y＋H2SO4===YSO4＋H2↑Z＋X(NO3)2—不反应则X、Y和Z的金属活动性由强到弱及(H)的位置顺序正确的是()A.Y(H)XZB.Y(H)ZXC.YX(H)ZD.YZ(H)X6.将金属锰(Mn)投入稀盐酸中，有气泡产生。将镁条插入硫酸锰溶液中，有锰析出，则Mn、Mg、Cu的金属活动性由强到弱的顺序是()A.Mg、Mn、CuB.Mn、Mg、CuC.Cu、Mg、MnD.Cu、Mn、Mg7.现有Al、Cu、Ag三种金属，限用一种试剂一次性就可以验证它们的金属活动性强弱，则该试剂是()A.CuSO4溶液B.稀H2SO4C.AgNO3溶液D.AlCl3溶液8．金属在日常生活中有着广泛的用途，常见金属的活动性顺序如图。请回答下面问题：(1)金属活动性顺序中的X是__________。(2)把一根用砂纸打磨过的铝丝浸入硫酸铜溶液中，过了一会儿，观察到的现象是__________________________________________，该反应的化学方程式为_________________________________________________________________。(3)向一定质量AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入过量的Zn粉，溶液质量随反应时间的变化情况如图所示，图中B点溶液中含有的金属化合物有_____________________________________________________________________。类型四设计实验探究金属的活动性1.探究铁、铜、镁的金属活动性时，下列现象、分析或结论正确的是()A.铜片表面有气泡产生B.放有镁片的试管外壁发烫C.铁片与盐酸反应速率最快D.它们的活动性：Cu＞Fe＞Mg2.有甲、乙、丙、丁四种金属，只有丙在自然界能以单质形态存在。含甲化合物的水溶液不能用乙制的容器盛放。将甲和丁分别放入硝酸铜溶液中，在甲表面有铜析出，而丁没有变化。这四种金属活动性由弱到强的顺序是()A.丙＜丁＜甲＜乙B.乙＜甲＜丁＜丙C.丁＜甲＜乙＜丙D.丙＜乙＜甲＜丁3.某同学参加实验操作考试，为验证镁、锌、铜三种金属的活动性顺序，他设计了以下四种实验方案，其中能达到目的的是()A.将镁片、锌片分别放入Cu(NO3)2溶液中B.将锌片、铜片分别放入Mg(NO3)2溶液中C.将镁片分别放入Zn(NO3)2溶液、Cu(NO3)2溶液中D.将镁片、锌片、铜片分别放入稀盐酸中4.用实验探究Al和Cu的金属活动性强弱。若提供的试剂只有：CuCl2溶液、AlCl3溶液、Al、Cu和稀盐酸。对此下列说法正确的是()A．最多只能设计一种实验方案B．CuCl2溶液是不可或缺的试剂C．选用两种合适的试剂即可实现实验目的D．AlCl3溶液中加入Cu不能探究金属活动性强弱5.为验证铁、铜、银的金属活动性顺序，某同学设计了以下四组实验。下列说法错误的是()A.通过实验①、②，能验证金属活动性：Fe＞CuB.通过实验①、②、③，能验证金属活动性：Fe＞Cu＞AgC.实验④中若X为Cu，Y为FeSO4溶液，则能验证金属活动性：Fe＞CuD.实验④中若X为Cu，Y为AgNO3溶液，则能验证金属活动性：Cu＞Ag6．现有A、B两种银白色的金属，某同学想要探究这两种金属的活动性。【设计实验】取大小相同的两片金属，用砂纸打磨光亮，分别放入两支试管中，再加入等量的同种稀盐酸，操作与现象如表：实验试管1试管2操作现象金属表面产生气泡较慢金属表面产生气泡较快【思考结论】(1)通过上述实验，判断出两种金属的活动性顺序是A________(填“>”或“<”)B；(2)假设其中的一种金属是铁，除观察到铁的表面有气泡产生外，还能观察到反应后的溶液呈____________(填“浅绿色”或“黄色”)；(3)实验前用砂纸打磨金属片的目的是___________________________________；(4)如果两种金属是镁和铁，还可以用镁和一种化合物的溶液来证明两者的金属活动性强弱，你认为该化合物可以是________(填化学式)。7．某研究小组的同学为探究铁、铜、锌、银的金属活动性顺序，设计如图所示的三个实验(其中金属均已用砂纸打磨，且形状、大小相同；所用稀盐酸的浓度、质量也相同)。(1)通过观察，甲同学很快判断出锌的活动性比铁强。据你分析，甲同学依据的实验现象是________________________________。过一会儿，他又发现铜片表面有银白色固体附着，这说明________________。(2)写出铜片与硝酸银溶液反应的化学方程式_____________________________。(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，想再补充一个实验，请你和乙同学一起设计一个实验方案并进行实验，达到探究目的。实验步骤实验现象实验结论(4)通过以上探究，四种金属的活动性由强到弱的顺序是：________________。8.某化学兴趣小组的同学，为了比较金属R与铁、铜的金属活动性强弱，进行如下探究活动：【查阅资料】铁的活动性比铜强。【进行猜想】对三种金属的活动性顺序作出如下猜想：猜想一：R＞Fe＞Cu；猜想二：______________；猜想三：Fe＞Cu＞R。【收集证据】为了验证哪一种猜想成立，甲、乙、丙三名同学分别展开实验探究。主要操作主要现象实验结论甲将打磨好的R丝插入盛有硫酸铜溶液的试管中__________________________________猜想一正确乙将粗细相同打磨好的R丝、铁丝分别插入体积和浓度都相同的稀盐酸中R丝表面产生气泡速率比铁丝表面产生气泡速率________(填“快”或“慢”)丙将粗细相同打磨好的R丝、铁丝，分别在空气中点燃R丝在空气中剧烈燃烧，铁丝在空气中不燃烧猜想一正确写出铁丝在氧气中燃烧的化学方程式：____________________________________。【交流反思】三名同学交流讨论后认为，比较金属活动性强弱的方法有多种。【归纳总结】他们总结得出比较金属活动性强弱的常见方法有：(1)金属与氧气反应的难易和剧烈程度。(2)金属与酸溶液是否反应或反应的剧烈程度。(3)金属与______________________是否反应。9．某化学探究小组为了验证铁、铜、镁、银的金属活动性顺序，设计了如下实验方案：①将大小相同的铁片和镁片分别加入到浓度相同的稀盐酸中；②将铜片加入到硝酸银溶液中；③将金属A加入到B溶液中。(1)根据实验①可以判断出镁的活动性比铁强，依据的实验现象是________________________________；如果补充一个实验__________________________(用化学方程式表示)，也能说明镁比铁活泼。(2)根据实验③得出铁、铜的金属活动性顺序，如果B是硫酸铜溶液，则A是________；如果A是铜，则B溶液是________。(3)用金属活动性顺序还能解释生活中的一些现象，如：____________________________________________________________________。10.某同学为了探究相关金属的化学性质，做了下列实验：(1)A试管中的实验现象是_____________________________________________。(2)只通过A和B实验尚不能证明铜、银两种金属的活动性强弱，需补充一个实验来证明，补充实验所用试剂合理的是________。A.Cu、Ag、稀盐酸B.Cu、AgNO3溶液(3)实验C中物质充分反应后，某同学对试管中固体的成分提出以下四种猜想：A.Zn、Cu、AgB.Zn、CuC.Cu、AgD.Ag这四种猜想中明显不合理的是________(填编号)。类型五利用金属的活动性回收金属1．化学实验室要从X、银、铜、锌四种金属混合物中分离某贵重金属，流程如下。下列说法中正确的是()A．固体丙中一定只含有银B．四种金属活动性强弱顺序：Zn＞X＞Cu＞AgC．滤液C中的金属化合物一定只有Cu(NO3)2D．固体甲中一定含有Cu和Ag，可能含有X2.小丽为确认所回收易拉罐的主要成分是铝还是铁，剪取金属片打磨后，设计了如图所示的两种不同方法进行检验，这样设计的依据是()A.铁、铝有不同的物理性质B.活泼金属易与氧气反应C.排在氢前面的金属可以把酸中的氢置换出来D.活动性较强的金属可把活动性较弱的金属从它的化合物溶液中置换出来3.某电镀厂排放的废液中含有CuSO4、FeSO4和ZnSO4三种金属化合物，为减少水污染并节约成本，回收硫酸锌、金属铁和铜，设计流程如图所示，下列说法正确的是()A.流程中四步操作都是过滤B.实验方案中X是Zn，Y是CuSO4溶液C.滤液b中加适量X有气体产生D.最终所得硫酸锌的质量等于原废液中金属化合物的质量4.某兴趣小组的同学从实验室收集到一桶含有FeSO4、CuSO4的废液，他们想从中回收金属铜和硫酸亚铁晶体，设计了如下操作方案，结合方案回答下列问题。(1)固体A中含有________和________，无色气体X为________(均填化学式)；(2)步骤①中反应的化学方程式为____________________________，该反应属于四种基本反应类型中的________反应；(3)操作a的名称为________，在该操作中用到了玻璃棒，其作用为__________；(4)理论上所得硫酸亚铁晶体的质量________(填“＞”“＜”或“＝”)原废液中硫酸亚铁的质量。5.某种手机电路板中含有Fe、Cu、Au、Ag、Ni(镍，银白色金属)等金属，如图是某工厂回收部分金属的流程图。(1)操作①的名称是________。(2)写出滤液②中金属阳离子的符号________。(3)写出滤液③和铁粉发生反应的一个化学方程式____________________________________。(4)Cu、Ag、Ni在溶液中的活动性由强到弱的顺序依次是______________。6.废旧电路板中主要含有塑料、铜和锡(Sn)等，为实现对其中锡的绿色回收，某工艺流程如下。已知：Sn＋SnCl4===2SnCl2(1)SnCl4中锡元素的化合价是________。(2)铜的金属活动性比锡的________(填“强”或“弱”)，固体A中一定含有的金属是________。(3)写出步骤②发生反应的化学方程式________________________________________。(4)相比于直接焚烧废旧电路板回收金属，该工艺主要优点是____