彭永林：金属的化学性质20082

1、六、金属的置换反应有关问题的讨论：六、金属的置换反应有关问题的讨论：（一）反应的先后问题：（一）反应的先后问题：思考思考1：将锌和铁两种金属同时投入到一份：将锌和铁两种金属同时投入到一份CuSO4溶液中，哪种金属先与硫酸铜反应？溶液中，哪种金属先与硫酸铜反应？为什么？为什么？结论结论1：金属越活泼，越先发生置换反应。：金属越活泼，越先发生置换反应。思考思考2：把锌片投入到硝酸铜和硝酸银的混合：把锌片投入到硝酸铜和硝酸银的混合溶液中，哪种金属先被置换出来？为什么？溶液中，哪种金属先被置换出来？为什么？结论结论2：金属越不活泼，越先被置换出来。：金属越不活泼，越先被置换出来。巩固练习巩固练习1：1

2、、在硫酸铜和硫酸锌的混合溶液中，加入、在硫酸铜和硫酸锌的混合溶液中，加入足量的铁粉，充分反应后过滤，滤纸上的物足量的铁粉，充分反应后过滤，滤纸上的物质是质是_，滤液中的溶质是，滤液中的溶质是_。2、将铁钉投入到、将铁钉投入到Cu(NO3)2和和AgNO3的混合溶的混合溶液中，充分反应后过滤：液中，充分反应后过滤：如果滤液呈无色，则滤纸上的固体肯定含有如果滤液呈无色，则滤纸上的固体肯定含有_，可能含有可能含有_；滤液中的溶质一定含；滤液中的溶质一定含_，一，一定不含定不含_。如果滤液呈蓝色，则滤纸上的固体肯定含有如果滤液呈蓝色，则滤纸上的固体肯定含有_，可能含有可能含有_，一定不含，一定不含_；

3、滤液中的溶质；滤液中的溶质一定含一定含_，可能含有，可能含有_。如果向过滤后滤纸上的固体中滴加盐酸，产生气如果向过滤后滤纸上的固体中滴加盐酸，产生气泡，则固体中一定含有泡，则固体中一定含有_，滤液中一定不，滤液中一定不含含_溶质。溶质。如果向滤液中滴加盐酸，产生白色沉淀，则过滤如果向滤液中滴加盐酸，产生白色沉淀，则过滤后的固体中一定含有后的固体中一定含有_，滤液中溶质一定，滤液中溶质一定含含_。（二）置换产物的计算问题：（二）置换产物的计算问题：分组计算分组计算1：分别将物质的量都为：分别将物质的量都为1mol的的Mg、Al、Zn、Fe四种金属投入到足量的盐酸中，充分反应后，四种金属投入到足量

4、的盐酸中，充分反应后，产生的氢气的物质的量分别为产生的氢气的物质的量分别为_、_、_、_。结论结论1：1mol金属与足量的酸反应产生氢气金属与足量的酸反应产生氢气的物质的量为的物质的量为 mol。化合价化合价2思考思考1：如果是：如果是 x mol呢？呢？结论结论2：xmol金属与足量的酸反应产生氢气金属与足量的酸反应产生氢气的物质的量为的物质的量为 mol。化合价化合价2x分组计算分组计算2：分别将质量都为：分别将质量都为 1 g的的Mg、Al、Zn、Fe四种金属投入到足量的盐酸中，充分四种金属投入到足量的盐酸中，充分反应后，产生的氢气的质量分别为反应后，产生的氢气的质量分别为_。结论结论3

5、：1 g金属与足量的酸反应产生氢气的金属与足量的酸反应产生氢气的质量为质量为 g。结论结论4：x g金属与足量的酸反应产生金属与足量的酸反应产生氢气的质量为氢气的质量为 g。化合价化合价式量式量化合价化合价式量式量x思考思考2：如果是：如果是 x g呢？呢？巩固练习巩固练习2：将一定质量的镁条和铝条分别与足量的稀硫酸反将一定质量的镁条和铝条分别与足量的稀硫酸反应。测得产生的氢气质量相等，则该镁条和铝条的应。测得产生的氢气质量相等，则该镁条和铝条的质量比为质量比为_。将一定质量的镁条和铝条分别与足量的且质量相将一定质量的镁条和铝条分别与足量的且质量相等的稀硫酸溶液中，充分反应后。测得反应后剩余等

6、的稀硫酸溶液中，充分反应后。测得反应后剩余溶液质量相，则该镁条和铝条的质量比为溶液质量相，则该镁条和铝条的质量比为_。向质量相等且足量的稀硫酸溶液中分别加入等质向质量相等且足量的稀硫酸溶液中分别加入等质量的镁、铝、锌、铁四种金属，充分反应后剩余溶量的镁、铝、锌、铁四种金属，充分反应后剩余溶液质量由大到小的顺序为液质量由大到小的顺序为_。思考思考3：1mol金属与盐溶液反应，能置换出金属与盐溶液反应，能置换出_mol不活泼金属呢？（课外探究）不活泼金属呢？（课外探究）思考思考4：以上计算结论成立的条件是酸溶液：以上计算结论成立的条件是酸溶液足量，如果酸不足，结论又如何呢？足量，如果酸不足，结论又

7、如何呢？分组计算分组计算3：分别向四分含：分别向四分含2mol硫酸的稀硫酸硫酸的稀硫酸溶液中投入足量的溶液中投入足量的Mg、Al、Zn、Fe，充分反，充分反应后，产生的氢气的物质的量分别为应后，产生的氢气的物质的量分别为_。结论结论4：金属与酸反应中，如果酸不足，产生：金属与酸反应中，如果酸不足，产生氢气的量由酸决定，酸中氢气的量由酸决定，酸中H越多，产生氢气就越多，产生氢气就多。多。（三）金属与酸溶液反应快慢问题：（三）金属与酸溶液反应快慢问题：1、反应快慢影响因素、反应快慢影响因素决定因素：决定因素： 反应物性质反应物性质金属活泼性金属活泼性外界影响因素：外界影响因素： 温度、浓度、气压、

8、颗温度、浓度、气压、颗粒大小、催化剂等粒大小、催化剂等研究方法：研究方法： 控制变量研究方法控制变量研究方法分组讨论：当其他外界因素都相同时，将等质量分组讨论：当其他外界因素都相同时，将等质量的镁、铝、锌、铁分别与同浓度的盐酸或稀硫酸的镁、铝、锌、铁分别与同浓度的盐酸或稀硫酸溶液反应，则反应由快到慢的顺序为溶液反应，则反应由快到慢的顺序为_。2、氢气的质量随时间的变化图像的绘制：、氢气的质量随时间的变化图像的绘制：反应快慢：反应快慢：结论结论5：金属越活泼，与同浓度的酸反应速度越快。：金属越活泼，与同浓度的酸反应速度越快。mH2t 0Mg Al Zn FeAlMgFeZn氢气质量的比较：氢气质

9、量的比较：AlMg Fe Zn金属活泼，反应速度越快，金属活泼，反应速度越快，反应结束的时间越短。反应结束的时间越短。镁镁铝铝锌锌铁铁问题与思考：问题与思考：当向四分质量和浓度都相等的稀硫酸溶液中加入当向四分质量和浓度都相等的稀硫酸溶液中加入颗粒大小相当的过量的颗粒大小相当的过量的Mg、Al、Zn、Fe时，产时，产生氢气的质量随时间的变化图像为：生氢气的质量随时间的变化图像为：反应快慢：反应快慢：氢气质量的比较：氢气质量的比较：Mg Al Zn FeMg = Al= Zn = FemH2t 0Mg Al Zn FeMg Al Zn Fe（四）金属与酸或盐溶液反应中的质量守恒问题：（四）金属与酸

10、或盐溶液反应中的质量守恒问题：小结：金属与酸、盐溶液的置换反应后金小结：金属与酸、盐溶液的置换反应后金属的质量和溶液的总质量变化的方法：属的质量和溶液的总质量变化的方法：金属金属1+盐盐1金属金属2+盐盐2思考：把锌棒分别投入到下列溶液中，锌片能反应，思考：把锌棒分别投入到下列溶液中，锌片能反应，但是无气体产生，且溶液质量增加的是（但是无气体产生，且溶液质量增加的是（ ）A AgNO3 B MgSO4 C 稀稀H2SO4 D FeSO4分析：分析：Zn+2AgNO3Zn(NO3)2+2Ag652108固体质量增大，所以溶液质量减小固体质量增大，所以溶液质量减小金属金属+酸酸盐盐+氢气氢气只需比

11、较化学反应方程式中的金属式量和或氢气式量和即可。只需比较化学反应方程式中的金属式量和或氢气式量和即可。巩固练习巩固练习3：（1）将铁钉和硫酸铜溶液反应一段时间后，取出铁钉称量）将铁钉和硫酸铜溶液反应一段时间后，取出铁钉称量铁钉质量，质量变铁钉质量，质量变_，反应后的溶液质量变，反应后的溶液质量变_。 （2）等质量的）等质量的Mg、Al、Zn、Fe分别和足量的等质量的分别和足量的等质量的稀盐酸反应后，剩余溶液的质量由大到小的顺序为稀盐酸反应后，剩余溶液的质量由大到小的顺序为_ （3）如图所示，天平左盘上放置一）如图所示，天平左盘上放置一杯硫酸铜溶液，右盘加砝码，使天杯硫酸铜溶液，右盘加砝码，使天

12、平平衡，再向烧杯中插入一根金属平平衡，再向烧杯中插入一根金属棒，反应一段时间后，天平向右倾棒，反应一段时间后，天平向右倾斜，则金属棒材料为斜，则金属棒材料为_。A Ag B Zn C Fe D Cu（4）天平两端各放置一杯质量相等、浓度相同的稀硫酸溶）天平两端各放置一杯质量相等、浓度相同的稀硫酸溶液，天平处于平衡，再向左右两烧杯中分别加入质量相等的液，天平处于平衡，再向左右两烧杯中分别加入质量相等的镁片和铝片，待充分反应后，可能出现的结果是镁片和铝片，待充分反应后，可能出现的结果是( )( ) A A 左盘下沉左盘下沉 B B 右盘下沉右盘下沉 C C 天平仍平衡天平仍平衡 D D 只有左盘金

13、属有剩余。只有左盘金属有剩余。 （五）金属混合物与酸反应的问题：（五）金属混合物与酸反应的问题：极值与平均值问题极值与平均值问题原理：平均值大小总是介于两个极值之间，反过来极原理：平均值大小总是介于两个极值之间，反过来极值总是分布在平均值的两边。值总是分布在平均值的两边。例如：已知两次考试的平均成绩如果为例如：已知两次考试的平均成绩如果为60分，可以分，可以推出两次考试成绩中，一次大于推出两次考试成绩中，一次大于60分，一次小于分，一次小于60分，才是合理的。分，才是合理的。例例1：一块质量为：一块质量为5.0g的不纯的铁（含其他金属杂质）的不纯的铁（含其他金属杂质）与足量的稀硫酸充分反应，产

14、生与足量的稀硫酸充分反应，产生0.2g氢气，则杂质金氢气，则杂质金属可能是（属可能是（ ） A Ag B Mg C Zn D Cu巩固练习巩固练习4：（1）某种含一杂质金属的镁粉）某种含一杂质金属的镁粉2.4 g，跟足量盐酸反，跟足量盐酸反应生成氢气应生成氢气0.21 g，则杂质可能是，则杂质可能是_ A 铁粉铁粉 B 铝粉铝粉 C 锌粉锌粉 D 铜粉铜粉（2）某混合物中含两种金属，将混合物）某混合物中含两种金属，将混合物6.0 g，放入足，放入足量的稀硫酸充分反应，共得到氢气量的稀硫酸充分反应，共得到氢气0.2 g，则混合物的成，则混合物的成分可能是分可能是_ 镁和铁镁和铁 铁和铜铁和铜 铁

15、和锌铁和锌 铝和锌铝和锌A B C D 七、物质的提纯（除杂）七、物质的提纯（除杂）物质的提物质的提纯要求：纯要求：只除去杂质而被提纯物质不受到损失。只除去杂质而被提纯物质不受到损失。不引入新杂质不引入新杂质.操作尽量简便易行，不污染环境，尽量节能操作尽量简便易行，不污染环境，尽量节能.思考：如何除去下列物质中的杂质（括号内为杂质），选思考：如何除去下列物质中的杂质（括号内为杂质），选用何种药品，采用何种操作方法，写出有关反应方程式。用何种药品，采用何种操作方法，写出有关反应方程式。1、Cu粉（粉（Fe粉）粉）2、FeSO4溶液（溶液（CuSO4溶液）溶液）3、H2气体（气体（CO2或或HCl

16、气体）气体）4、CO2气体（气体（H2O或或NH3气体）气体）5、CuO（C）6、C（CuO）7、MnO2（KCl）8、CO（CO2）八、金属的冶炼八、金属的冶炼1、炼铜、炼铜湿法炼铜：湿法炼铜： CuO+H2SO4CuSO4+H2OFe+CuSO4FeSO4+Cu其他获得铜的方法：其他获得铜的方法：电解法精炼铜：略电解法精炼铜：略C+ 2CuO 2Cu + CO2高温高温H2+CuO Cu+H2O加热加热CO + CuO Cu + CO2加热加热2、炼铁、炼铁高炉炼铁：高炉炼铁：3、炼铝、炼铝电解熔融氧化铝电解熔融氧化铝2Al2O3 4Al + 3O2通电通电3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2高温高温小结：冶炼金属常用的方法：小结：冶炼金属常用的方法：电解法、热还原法、加热法、物理提取法、湿法冶金电解法、热还原法、加热法、物理提取法、湿法冶金巩固练习巩固练习5：（1）以）以CuO、H2SO4、Fe为原料，写出制得为原料，写出制得Cu的