金属的性质典型题型和解题技巧（知识例题）

金属的性质：典型题型和解题技巧【考情分析】本专题主要讲解以金属与酸反应或盐溶液的反应为基础、以金属活动性顺序为核心的典型考题。金属活动性顺序既是规律性的知识，又是必备的工具性知识，是中考必考的一个重点、难点和热点知识，同学们必须牢记并理解、掌握其应用。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反应；根据金属与酸、盐溶液的反应判断金属的活动性强弱，如设计实验探究金属的活动性顺序；考查金属与酸反应产生氢气的情况，如根据不同金属与酸反应的图象关系判断金属活动性顺序及相对原子质量大小或判断所给图象是否符合题意；考查影响金属与酸发生置换反应速率的因素；考查金属与混合盐溶液反应或者混合金属与盐溶液反应，例如根据金属活动性顺序判断金属与酸、盐溶液反应后滤渣、滤液的成分；考查金属与酸或盐溶液反应后溶液质量或固体质量的变化情况；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。【技巧提炼】1 考查金属活动性顺序及意义K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H） Cu Hg Ag Pt Au金 属 活 动 性 由 强 到 弱（1）意义金属的位置越靠前，它的活动性就越强。只有位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来（K、Ca、Na除外）。（2）说明：浓硫酸和硝酸与金属反应不生成氢气，因为它们具有较强的氧化性。K、Ca、Na的活动性较强，首先会与溶液中的水反应，不能将金属从其化合物溶液中置换出来。盐必须溶于水。2 考查对金属活动性强弱的验证（1）验证三种金属活动性的设计：“三取中”将要验证的三种金属按活动性顺序排出；将位于中间的金属的单质分别加入到两边的金属的盐溶液中，观察现象。或者将位于两边的金属单质加入到中间的金属的盐溶液中，观察现象。即可验证三种金属的活动性顺序。（2）验证四种金属活动性的设计一般情况下四种金属可分成两类，一类是氢前金属，一类是氢后金属。所以通常先取四种金属的单质分别和稀盐酸或稀硫酸反应，根据是否有气泡确定氢前金属还是氢后金属，同时又可根据产生气泡速度的快慢来确定氢前金属的活动性顺序。最后氢后金属，可根据金属单质与盐溶液的反应来确定活动性顺序。3 考查金属与酸反应产生氢气的情况（1）其它因素相同时，若在单位时间内，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。（2）若足量的Mg、Al、Zn、Fe分别与等量的酸反应，产生的氢气的量一样多。（3）若等质量的Mg、Al、Zn、Fe分别与足量的酸反应，产生氢气的量由多至少依次为：Al、Mg、Fe、Zn。4 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，影响因素主要有酸的种类、酸的质量分数、金属的种类、金属的性状（与酸的接触面积）、温度等。5 考查金属与混合盐溶液反应或者混合金属与盐溶液反应（守恒的思想、共存的思想）例如向含有AgNO3和Cu(NO3)2的废液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣，如何分析滤液和滤渣成分？技巧：“距离远、先反应”，这里铁优先置换金属活动性弱的银，再置换铜。分析此类问题时，可先对滤渣进行分类讨论，再根据题中条件排除不可能出现的情况，最后再根据滤渣来分析滤液的成分。“找过量”与过量物质反应的成分一定不存在酸过量，一定无H前金属某种金属过量，它后面金属的盐溶液一定不存在某种金属的盐溶液过量，它前面的金属一定不存在6 考查金属与酸或盐溶液反应后溶液质量或固体质量的变化情况根据金属相对原子质量与相应计量数的积或是金属化合物相对分子质量与相应计量数的积来判断。例如：56 160 64 152每56份质量的铁和160份质量的硫酸铜反应，就会生成64份质量的铜和152份质量的硫酸亚铁。由此可见，随着铁粉的加入，固体质量是增加的，溶液的质量是减少的。硫酸铜消耗完后，继续加入铁粉，固体质量持续增加，但溶液的质量将不会再改变。7 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废液流程题主要以工业流程图的形式呈现，主要考查“守恒观”和“转化观”，综合会考察到“过量问题”、“物质检验与鉴别”、“金属盐溶液的颜色”、“金属特性”等重点知识。典型的解题方法：审题时明确流程图的“头”和“尾”。一定要关注药品的用量。养成良好的做题习惯，用化学语言随时标注关键信息。【例题精讲】例1 已知某合金样品中可能含有铝、铁、铜中的两种或三种某小组同学对该合金样品的成分进行探究【查阅资料】铝与氢氧化钠溶液可以发生反应，而铁、铜不与氢氧化钠溶液反应已知2Al+2NaOH+X=2NaAlO2+3H2，则X的化学式是_【探究实验】实验方案实验现象结论取一定量的合金样品，加过量的_，充分反应后过滤，滤渣备用取步骤所得滤渣，加_样品部分溶解，并有气体放出_合金中一定含有_合金中一定含有铁和铜【拓展探究】某同学进一步验证铝、铁、铜三种金属的活动性顺序，他设计了以下四种实验方案，其中能达到实验目的是_（填字母序号）A将Al、Cu分别加入到FeSO4溶液中B将Al、Fe分别加入到CuSO4溶液中C将Al分别加入到FeSO4、CuSO4溶液中D将Fe分别加入到Al2(SO4)3、CuSO4溶液中解析【查阅资料】根据质量守恒定律知X为H2O。【实验探究】依据铝与氢氧化钠溶液反应生成溶于水的偏铝酸钠和氢气，铁和铜与氢氧化钠溶液均不发生反应，所以中是加入氢氧化钠溶液除掉铝，而后依据铁会与酸反应，铜不会与酸反应，所以滴加过量的稀硫酸后能证明铁和铜存在的现象是有气泡产生（铁与稀盐酸反应的产物），溶液颜色由无色变成浅绿色；固体未完全溶解（不与稀盐酸反应的金属铜）；故合金中一定含有铝；【拓展探究】根据金属活动性大小的验证方法，将Al、Cu分别加入到FeSO4溶液中，Al能置换出FeSO4溶液中的铁，而Cu不能，说明它们的活动性大小是AlFeCu；Al、Fe都能把CuSO4溶液中的Cu置换出来，故无法区分Al、Fe的活动性大小；Al分别加入到FeSO4、CuSO4溶液中能把Fe和Cu都置换出来，无法区分Fe、Cu的活动性大小；将Fe分别加入到Al2(SO4)3、CuSO4溶液中，能置换出Cu但不能置换出Al，故能说明它们的活动性大小是AlFeCu；答案：【查阅资料】H2O；【探究实验】氢氧化钠溶液；过量的稀硫酸；样品部分溶解，并有气体放出，（溶液颜色由无色变成浅绿色）；Al；【拓展探究】AD。例2用一定量的CO还原氧化铁，得到黑色固体。为研究黑色固体的成分，某同学查阅了以下：一氧化碳还原氧化铁后剩余固体可能由氧化亚铁、四氧化三铁、铁粉和未反应的氧化铁中的一种或几种组成铁粉、氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁的性质如下表所示：铁粉氧化亚铁氧化铁四氧化三铁颜色黑色黑色红色黑色磁性有无无有与CO反应不反应反应反应反应与稀盐酸反应反应生成氯化亚铁和水生成氯化铁和水生成氯化亚铁、氯化铁和水与硫酸铜溶液反应反应不反应不反应不反应（1）该同学认为剩余固体中一定没有氧化铁，原因是_（6）测定剩余固体的组成步骤实验操作实验现象结论和解释1用磁铁吸引剩余固体_剩余固体中没有氧化亚铁2_剩余固体中只有铁粉解析（1）氧化铁固体是红色，而所得固体都是黑色，所以剩余固体中一定没有氧化铁。（2）铁能被磁铁吸引，铁能和硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸亚铁，所以实验如下：步骤实验操作实验现象结论和解释1用磁铁吸引剩余固体黑色固体全部被吸引剩余固体中没有氧化亚铁2向剩余固体中加入足量硫酸铜溶液黑色固体全部消失，有红色固体生成，溶液由蓝色变为浅绿色剩余固体中只有铁粉答案：略。例3在户外聚会时，化学老师点燃了一支自制的蜡烛，同学们发现这支蜡烛不易被风吹灭，原来在蜡烛的棉芯里藏了两根相互缠绕的银白色金属丝老师指出金属丝的成分可能是Mg、Al、Fe中的一种或两种回校后，老师提供了Mg、Al、Fe三种已知金属和MgSO4、Al2(SO4)3、FeSO4、CuSO4四种盐溶液，以及未知金属的样品指导同学们先进行了参照实验，之后探究未知金属的成分（1）三种已知金属的参照实验试剂MgAlFeMgSO4溶液有气泡产生Al2(SO4)3溶液有大量气泡产生，一段时间后金属表面有白色固体附着FeSO4溶液有大量气泡产生，一段时间后金属表面有灰黑色固体附着试管底部有灰黑色固体析出CuSO4溶液有大量气泡产生，一段时间后金属表面有红色固体附着一段时间后金属表面有红色固体附着一段时间后金属表面有红色固体附着用“”标记的实验有相同的现象，“”处应记录的是_；表中的“灰黑色固体”的成分为_Al与CuSO4溶液反应的化学方程式为_（2）未知金属成分的探究该小组同学将两根未知金属丝分开，如图所示放入CuSO4溶液中，观察到的现象记录如下：试剂两根未知金属丝CuSO4溶液一根金属丝上有大量气泡产生，另一根金属丝上没有气泡；一段时间后，两根金属丝表面都有红色固体附着通过与参照实验对比，可以获得的结论是：两种金属丝的成分不同，有气泡冒出的金属丝成分是_用老师提供的试剂再进行一个实验，就能证明另外一种金属丝的成分，实验方案为_（3）实验反思同学们在反思实验原理时，提出还可将另一种金属直接放入稀硫酸或稀盐酸中，有的同学认为可以通过“金属产生气泡的快慢”这一现象进行判断，有的同学认为这种判断依据不够合理，理由是_但是“将另一种金属直接放入稀硫酸或稀盐酸中”还是可以判断出金属的成分，依据的现象是_解析（1）金属与盐反应时金属必须排在盐中金属的前面，根据金属活动性顺序可知，“”标记的实验都是不反应的所以实验现象是无明显变化；（2）一根金属丝上有大量气泡产生，根据三种已知金属的参照实验现象可知，只有镁能产生气泡；根据铝与铁与其他物质反应的现象不同来区分，由三种已知金属的参照实验现象可知与硫酸亚铁反应现象不同，所以在试管中加入FeSO4溶液，将另一根金属丝插入其中若金属丝上无明显变化，则证明该金属丝是铁丝；若一段时间后试管底部有灰黑色固体析出，则证明该金属丝是铝丝；（3）金属产生气泡的快慢需要通过对比实验才能看出，未知金属只有一种，不能设计金属对比实验；由于硫酸与铝反应现象是有气泡产生，铁与硫酸反应有气泡，且溶液为浅绿色答案：（1）无明显变化 Fe 2Al+3CuSO43Cu+Al2(SO4)3（2）Mg 在试管中加入FeSO4溶液，将另一根金属丝插入其中若金属丝上无明显变化，则证明该金属丝是铁丝；若一段时间后试管底部有灰黑色固体析出，则证明该金属丝是铝丝（3）未知金属只有一种，没有用参照金属对比，无法判断金属的种类（或无法判断反应速率的快慢） 溶液是否变成浅绿色例4金属材料在我国建设中起着重要的作用（1）将质量相等的锌粉和铁粉，分别放入两个烧杯中，再分别倒入质量相等、溶质的质量分数相同的稀盐酸，充分反应，生成氢气的质量（m）随反应时间（t）变化的曲线如图所示下列说法正确的是_（填字母序号）A消耗两种金属的质量相等B两烧杯中金属都没有剩余C两烧杯中稀盐酸都没有剩余D曲线a表示锌和稀盐酸的反应（2）回收利用是保护金属资源的一条有效途径某工业废料含氧化铜和氧化铁，经过处理后可得到铜和硫酸亚铁溶液，主要流程如图已知：CuO+H2SO4CuSO4+H2O Fe+Fe2(SO4)33FeSO4过程中氧化铁发生反应的化学方程式是_过程充分反应后，还应有的实验操作是_过程加入适量A，发生反应的化学方程式是_AF中含铁元素的有_（填序号）解析（1）观察图象，根据反应起始阶段相同时间内产生的氢气质量越大，金属的活动性越强，判断出曲线a表示锌和稀盐酸的反应。根据反应结束后，产生的氢气质量相等，说明消耗酸的质量相等，说明酸完全反应，无剩余。再根据金属和酸之间的质量关系，判断出铁一定剩余。（2）要最终得到硫酸亚铁，则溶解氧化铜和氧化铁使用的酸是稀硫酸，氧化铁能与稀硫酸反应生成硫酸铁和水；（2）因为过程加入的硫酸是过量的，所以溶液B中含有硫酸、硫酸铜和硫酸铁，要得到铜和硫酸亚铁，就需要加入过量的铁粉，发生如下反应：铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气；铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜；铁与硫酸铁反应生成硫酸亚铁；反应后得到了固体（剩余的铁粉和生成的铜）和液体（硫酸亚铁溶液），分离的方法是过滤；（3）为了将硫酸铜中的铜全部置换出来，需要加入过量的铁，要得到纯铜，需要加入硫酸将过量的铁除去；铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气 （4）根据分析推断，A中含有硫酸，B中含有硫酸、硫酸铜和硫酸铁，C是铁，D中含有铁和铜的混合物，E是铜，F中含有硫酸亚铁答案：（1）CD；（2）Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O；过滤；Fe+H2SO4=FeSO4+H2；BCDF。例5钛（Ti）因为具有许多神奇的性能而越来越引起人们的关注某化学兴趣小组对Mg、Ti、Ag的金属活动性顺序进行探究提出假设ATi的金属活动性比Mg强； BTi的金属活动性介于Mg和Ag之间查阅资料在相同条件下，金属与酸反应，产生气泡的速度越快，则该金属活动性越强实验设计同温下，取大小相同的这三种金属薄片，分别投入等体积、等质量分数的足量稀盐酸中，观察现象请填空：（1）三种金属加入盐酸前都先用砂纸将表面擦光亮，其目的是（填序号）除去氧化膜，利于直接反应；使反应的金属温度相同，易反应；使表面光亮，易观察现象（2）根据下表中的实验现象填空：TiMgAg实验现