专题 2.2-2 金属的化学性质（二）金属活动性顺序（原卷版）

第2章物质转化与材料利用2.2-2金属的化学性质（二）金属活动性顺序目录 1 2 4 4【基础巩固练】 4【发散思维练】 8【核心素养练】 11【中考提分练】 121.金属活动性顺序金属活动性顺序判断依据金属的位置越靠前，它的活动性就越强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可溶性盐溶液里置换出来应用举例Mg+2HCl===MgCl2+H2↑Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑反应的剧烈程度：Mg>Zn>Fe2Al＋3H2SO4(稀)===Al2(SO4)3＋3H2↑Cu＋H2SO4(稀)===(不反应)Al位于氢前，而Cu位于氢后2Al+3CuSO4===3Cu+Al2(SO4)3Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2AgCu+Al2(SO4)3===(不反应)活动性：Al>Cu>Ag说明①很活泼的金属，如K、Ca、Na易与水反应，置换出氢，如：2Na+2H2O==2NaOH+H2↑；②K、Ca、Na与不活泼金属的盐溶液的反应为：先与溶液中的水反应生成氢氧化物，氢氧化物再与盐反应，没有不活泼金属单质生成；③金属活动性顺序可以作为金属能否在溶液中发生置换反应的一种判断依据；④不能用金属活动性顺序来说明非水溶液中的置换反应，如氢气还原CuO等【注意】金属活动性是指金属原子在溶液中失去电子的能力。金属的位置越靠前，金属在溶液中就越容易失去电子变成离子，它的活动性就越强。2.金属活动顺序的主要应用（1）金属与酸、盐溶液的反应应用广泛，例如帮助我们对以下问题做出判断：①不能用锡壶装酸性物质。因为锡排在氢的前面，会腐蚀锡壶。②不能用铁制的容器配制浸种用的波尔多液(含硫酸铜)。因为在金属活动性顺序表中，铁排在铜的前面，能把铜从它的盐的水溶液中置换出来，使药效降低。（2）湿法炼铜的原理先用硫酸将铜矿中的铜转变成可溶性的硫酸铜，再将铁放入硫酸铜溶液中把铜置换出来，此过程中金属铁失去电子的能力比铜强，变成亚铁离子进入溶液，而铜离子得到电子变成了金属铜。1.金属活动性的实验验证方法首先应对金属活动性顺序有清晰的记忆，常见金属的活动性顺序为：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，同时也帮助我们确定了金属的活动性。(1)三种金属活动性的实验设计如验证Zn、Cu、Ag三种金属的活动性，方法1：取活动性居中的金属单质，如取Cu丝，而Cu两边的金属取其盐溶液，如ZnCl2溶液和AgNO3溶液，然后将Cu丝分别伸入两溶液中，通过是否有金属被置换出来而确定金属的活动性。即“中间的金属，两端的溶液”的方法。方法2：将金属活动性居中的金属的盐溶液，例如取CuSO4溶液，而Cu两边的金属取其单质，如Zn片和Ag片，然后分别将Zn片和Ag片放入CuSO4溶液中，根据是否有紫红色的铜被置换出来确定金属的活动性。即“中间的溶液，两端的金属”的方法。(2)比较四种金属活动性的实验设计如验证Mg、Zn、Cu、Ag的活动性。一般情况下四种金属可分成两类：一类氢前金属，一类氢后金属，所以通常先取四种金属的单质和盐酸或稀硫酸，然后分别将四种金属放于盐酸或稀硫酸中，根据是否有气泡产生，来确定Mg、Zn比Cu、Ag活泼，同时又可根据产生气泡速率的快慢来确定Mg比Zn活泼。氢后金属，可根据金属单质与金属的盐溶液的置换反应来确定Cu比Ag活泼(如将Cu丝放人AgNO3溶液中)。【拓展】根据金属与金属的盐溶液的反应判断滤液、滤渣的成分。如向CuSO4、AgNO3混合液中加铁粉反应后过滤，判断滤液和滤渣成分。铁与CuSO4、AgNO3溶液反应有先后顺序，如果铁足量，先将AgNO3完全置换后再置换CuSO4，那么溶液中只有FeSO4，如果铁的量不足，依据“先后原则”分别讨论滤液和滤渣的成分。2.金属与酸反应的图像分析活泼金属与稀硫酸(或盐酸)反应有多个变量：金属与稀H2SO4(或盐酸)反应的速率、金属的质量、产生氢气的质量等，将这些变量放在曲线中考査，曲线的斜率表示反应速率，曲线长短表示金属的量，曲线的高低表示氢气的质量。可作如下分析：根据金属活动性顺序判断金属与酸反应的速率或根据反应速率判断金属活动性顺序。如相同质量的镁、锌、铁三种金属与等量同浓度的稀H2SO4反应产生氯气的速率是Mg>Zn>Fe。(1)等质氢图两种金属反应产生的氢气质量相同，如图反映两种情况：①稀H2SO4(或盐酸)不足，金属过量，产生的氢气质量由稀H2SO4(或盐酸)的质量决定。②稀H2SO4(或盐酸)足量，投放的两种金属与稀H2SO4(或盐酸)反应产生氢气的质量恰好完全相同，如6.5g锌和5.6g铁分别投人足量的盐酸中反应产生的氢气质量相同。(2)等质等价金属图如等质量的镁、铁、锌与足量的稀H2SO4(或盐酸)反应生成的金属离子都是+2价，产生氢气的速率和质量不同。如图反映出：①金属越活泼，图示反应物的线越陡，如Mg线比Zn线陡，Zn线比Fe线陡。②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。可简单概括为：越陡越活，越高越小。(3)等质不等价金属图铝、镁、锌与稀H2SO4(或盐酸)反应生成金属离子的化合价分别为+3、+2、+2，如图反映出等质不等价金属与稀H2SO4(或酸)反应不仅速率不同而且产生氢气的质量与金属化合价有关。【常考1】通过金属与酸或某些盐反应，认识金属活动性顺序。【例1】下列说法符合图中漫画情景的是（）A.此反应可能是复分解反应B.若金属1是锌，金属2可能是银C.此反应可能是Cu+2AgCl===2Ag+CuCl2D.比较铁和铜的活动性强弱可以用硫酸镁溶液【常考2】能运用金属活动性顺序对有关置换反应进行简单的判断，并能利用金属活动性顺序解释一些与日常生活有关的科学问题。【例2】某工厂排放的废液中含有少量硫酸和硫酸铜。小军同学取适量废液放入盛有一定量锌粉的烧杯中，搅拌，待充分反应后过滤，得少量滤渣和滤液。关于该实验，下列说法中正确的是（）A.反应前后液体的酸性减弱，pH变小B.实验所得滤液是纯水，可直接排放C.滤渣中一定含铜和锌D.发生的反应都是置换反应【基础巩固练】1.(2020•上海)下列物质中，金属活动性最强的是（）A.铝B.铁C.铜D.银2.(2020•黄冈)已知金属R和Fe、H活动性强弱关系为Fe>R>H，下列说法正确的是（）A.金属R放入Zn(NO3)2溶液中，有锌析出B.金属R放入CuSO4溶液中，金属表面有红色固体析出C.足量金属铁放入R(NO3)2溶液中，溶液变黄色D.金属铁放入AgNO3溶液中，一段时间后溶液质量变大3.在学习金属的化学性质时，老师给大家演示了如图所示的实验，下列说法中正确的是（）A.铜片表面始终没有明显变化B.一段时间后溶液由无色变为浅绿色C.反应后溶液中一定有硝酸铜，可能有硝酸银D.通过实验现象推测银和硫酸铜溶液也可以反应4.有Mg、Al、Zn的混合物共7.2g，与足量盐酸反应，生成H2的质量可能是（）A.0.2gB.0.6gC.0.8gD.0.9g5.（2019•宁波模拟）将一定量的锌粒投入含溶质为Al(NO3)3、Cu(NO3)2、AgNO3的溶液中，充分反应后过滤，往滤液中滴加稀盐酸，无明显现象，则下列说法正确的是（）A.滤液中溶质为Al(NO3)3、Zn(NO3)2时，滤渣一定为Cu、AgB.锌粒先跟Al(NO3)3反应无剩余，因此往滤液中滴加稀盐酸，无明显现象C.锌粒先跟Cu(NO3)2反应无剩余，因此往滤液中滴加稀盐酸，无明显现象D.锌粒先跟AgNO3反应无剩余，因此往滤液中滴加稀盐酸，无明显现象6.小明将未经砂布打磨的铝条放入盛有稀盐酸的密闭容器中，用压强传感器测得容器内气体压强和反应时间的变化曲线如图所示，下列分析中不正确的是（）A.AB段的化学反应是Al2O3+6HCl===2AICl3+3H2OB.A点盐酸浓度最低，C点盐酸浓度最大C.CD段压强变化的主要影响因素是气体温度D.D、E两点处的气体压强相等7.小明为了比较X、Y、Z、W四种金属的活动性顺序，利用这四种金属单质、稀盐酸、Z的硝酸盐溶液和W的硝酸盐溶液，进行有关实验，结果如下表(“√”表示能反应，“—”表示不能反应，“空白”表示未做该实验)。请你判断四种金属的活动性顺序为（）A.Y>Z>X>WB.X>Y>W>ZC.X>W>Y>ZD.W>X>Y>Z8.下列现象和事实，可用金属活动性做出合理解释的是（）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，说明锌比铝的金属性强A.①②③B.①②C.③④D.①②③④9.将一种铜、锌合金粉末加入AgNO3溶液中，如果过滤后得到的固体中物质的种类为a，滤液中溶质的种类为b，则下列说法正确的是（）A.若a+b=3，则滤液中可能不含AgNO3B.若a+b=4，则滤纸上一定有Ag和Cu，滤液中一定含有Zn(NO)2和Cu(NO3)2C.若溶液呈蓝色，则a=1D.若向固体中滴加稀盐酸，有气泡产生，则a+b=410.等质量的两种常见金属A和B，分别与足量稀硫酸反应生成正二价金属硫酸盐和氢气，氢气质量与反应时间的关系如图所示：(1)由曲线可以初步推断：相同的时间内生成氢气的质量：A__________(填“>”“=”或“<”)B。(2)由曲线还可以推断一些初步结论，试写出其中的一个______________________________。11.某同学做了一个如图所示的实验，将塑料小球放入盛有硫酸铜溶液的烧杯中，小球漂浮于液面，将足量的铁粉投放到烧杯中，充分反应。(1)实验中观察到铁粉表面有___________色物质析出，写出有关反应的化学方程式：___________。(2)若溶液体积变化忽略不计，则塑料小球浸入液体中的体积跟原来相比___________(填“变大”“变小”或“不变”)，原因是什么?______________________。12.请仔细阅读资料，回答下列问题。资料：将大小厚薄相同的镁、铁、铜三种金属片分别放入盛有相同体积和相同质量分数稀硫酸的试管中，观察到如下现象：金属镁铁铜反应现象反应剧烈反应较缓慢不反应(1)判断金属活动性的方法有多种，请你通过材料中给出的反应现象总结规律：可以通过______________________________判断金属的活动性强弱。(2)金属活动性在工农业生产中有着广泛应用。波尔多液是一种常用农药，它是由硫酸铜、生石灰加水配制而成的。请用化学方程式解释不能用铁桶配制波尔多液的原因：____________________，分析该化学方程式可得出，铁比铜的活动性__________(填“强”或“弱”)，由此你可总结出通过__________也可判断金属的活动性。13.小敏用如图装置测定铜锌合金中锌的质量分数和锌的相对原子质量。主要实验步骤如下(固定装置已略去)：①连接装置并检查装置气密性；②加入药品和水；③记录Ｃ中液面刻度(C为带有刻度的玻璃管)；④由A向Ｂ中滴加稀硫酸至过量；⑤待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录Ｃ中液面刻度，计算得到气体的体积为ⅤmL(经查，该气体密度为ρg/L)；⑥将B中剩余固体过滤、洗涤、干燥、称重，称得剩余固体质量为Wg。(1)B中发生反应的化学方程式为________________________________________。(2)如何检验该装置的气密性：__________________________________________________。(3)小敏发现实验中由于缺少某一步骤导致数据缺乏而无法计算，该步骤是__________________________________________________。(4)通常实验前须估算药品用量，如果实验过程中，发现硫酸的量不足，应中途加酸还是重新实验：_________________；理由是______________________________________________________________。14.在学习了金属的化学性质后，科学老师布置了一项课外学习任务：调查化工颜料店出售的涂料添加剂“银粉”是什么金属?某学习小组通过调查，分别获得了“银粉”是银粉、铝粉、锌粉这三种不同结果。为了确定究竟是哪一种金属，学习小组同学将一小包“银粉”带回实验室，进行了如下实验和分析。(相关反应的化学方程式为Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑；2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑)(1)取少量“银粉”于试管中，滴加适量盐酸，发现____________________，说明“银粉”一定不是银。(2)为了进一步确定“银粉”是铝还是锌，学习小组通过理论计算，获得两种金属分别与足量盐酸反应时，产生的氢气与金属的质量关系，并绘制成如图所示图像。在绘制锌的图像时，a点所对应的锌的质量m为多少?(通过计算回答)(3)取1.8g“银粉”(杂质忽略不计)加入到50g稀盐酸中，恰好完全反应，生成氢气0.2g。根据上图可知，“银粉”是__________。计算实验中所用稀盐酸的溶质质量分数.【发散思维练】15.将一定质量的铁粉加入Mg(NO3)2、AgNO3的混合溶液中，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣。向滤液中加入稀盐酸，无明显现象。下列叙述正确的是（）A.滤液中一定含有Mg2+和Fe+B.滤液中含有Mg2+和Ag+C.滤渣中一定含有AgD.滤渣中可能含有Mg16.(2021•义乌期中)某科学兴趣小组为验证Ag、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，设计了如图所示的实验操作。其中可以达到实验目的的组合是（）A.①③B.②④C.④⑤D.①②17.为探究锌、铜、铁三种金属的活动性顺序，某学习小组做了如甲图所示实验，实验结束后，将试管①、试管②内的物质全部倒入同一只烧杯中，充分反应后发现烧杯中的红色固体物质明显增多(如乙图所示)，下列说法正确的是（）A.反应后烧杯中的固体一定含有铁B.甲图试管②中反应后固体一定含铁C.反应后烧杯中的溶液一定不含有氯化铜D.烧杯中最后所得固体的总质量一定大于2ag18.在相同质量、相同溶质质量分数的稀硫酸中，分别加入足量的Mg、Fe、Zn三种金属，其发生反应的质量关系如图所示，读识此图并判断，下面推理合理的是（）①反应速率：Mg>Fe>Zn②反应生成氢气质量：Mg=Fe=Zn③反应后溶液质量：Mg=Fe=Zn④反应后溶液的溶质质量分数：Mg<Fe<ZnA.①②B.③④C.①③D.②④19.甲、乙两烧杯内盛有等质量、等质量分数的盐酸。将镁逐渐加入甲烧杯，再将铁逐渐加入乙烧杯，通过测量加入的金属质量m和相应的烧杯内物质质量变化量△M，画出曲线Oac和Obc，如下图所示。根据图中信息，下列说法错误的是（）A.m1：m2=3：7B.m1-△M1<m2-△M2C.曲线Oac表示的是甲烧杯中△M与m的变化关系D.当乙烧杯内加入铁的质量为m1时，溶液中溶质不止一种20.(2020•衢州模拟)M是生活中常见的金属，某校化学兴趣小组的同学欲探究Ｍ与铜、铝的活动性顺序，请你和他们一起进行以下探究活动。【提出问题】M、铜、铝的金属活动性顺序是?【猜想与假设】小白同学的猜想是Al>Cu>M。小马同学的猜想是AD>M>Cu。(1)你的猜想是______________________________。【实验一】小李同学取长短、粗细相同M丝、铜丝、铝丝和编号为①、②、③的3支试管，进行如下表的实验(试管中均盛有体积相同、浓度也相同的稀盐酸)：实验操作M丝插入试管①中铜丝插入试管②中铝丝插入试管③中刚开始的现象有少量气泡产生无气泡无气泡几分钟后的现象有少量气泡产生无气泡有大量气泡产生【实验结论】(2)__________同学的猜想正确。【交流与表达】(3)同学们对上述实验中试管③刚开始无气泡的现象进行了讨论，原因是______________________________(用文字表达)。【实验二】(4)同学们取粗细相同，打磨干净的Ｍ丝、铝丝及相关溶液，又进行了如图所示的实验：①试管乙中观察到的现象是____________________。②试管丙中反应的化学方程式为______________________________。【交流与表达】(5)同学们经讨论后认为该实验可以优化，去掉试管__________(填试管编号)中的实验，也可以得出正确的结论。(6)假设Ｍ其中的一种金属是铁，写出【实验一】中，试管①发生反应的化学方程式：____________________________________________。21.(2018•内蒙古呼和浩特)实验室中发现一瓶因长期放置而被氧化的铝粉。取6.0g铝粉样品，将100g稀硫酸逐滴加入其中，固体质量随加入硫酸溶液质量的变化情况如图所示，实验过程中测得产生氢气0.1g。请计算：(1)样品中铝单质的质量(写出计算过程)。(2)硫酸溶液的溶质质量分数为__________。【核心素养练】22.(科学探究与创新意识)小明在学习金属活动性顺序时，对课本上“活动性较强的金属一般可以将位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来”这句话产生了好奇。为什么用“一般”这个词呢?难道还有例外吗?于是他就对金属钠与硫酸铜溶液的反应展开探究。【猜想与假设】第一种：钠与硫酸铜反应生成铜单质；第二种：钠与硫酸铜反应没有铜单质生成。【查阅资料】金属钠性质活泼，常温下能与氧气反应，也可以与水反应放出氢气。实验室中，金属钠保存在煤油中。【实验过程与现象】实验1：用镊子从煤油中取出一块金属钠，放在滤纸上，用小刀切下一小块进行观察，发现切面具有银白色光泽，在空气中放置片刻，银白色逐渐变成暗灰色。将其投入烧杯中的蒸馏水里，发现钠块浮在水面，立刻熔化成闪亮的小球，在水面上游动，并发出“嘶嘶”的响声，同时有气体产生。在反应后的溶液中滴入1~2滴酚酞试液，溶液立即变为红色。实验2：在盛有硫酸铜溶液的烧杯中，投入一小块金属钠，发现也有气体产生，同时生成蓝色沉淀，但没有红色物质析出。请根据以上实验现象回答下列问题：(1)钠的密度__________(填字母)。A.小于煤油B.大于煤油小于水C.大于水(2)分步写出钠与硫酸铜溶液反应的化学方程式：①________________________________________。②________________________________________。(3)蓝色沉淀中有少量黑色固体，黑色固体可能是__________。查阅资料得知Cu(OH)2的起始分解温度约66℃。为确保蓝色沉淀不分解，实验过程中要注意：①控制实验的初始温度。②放入的金属钠需适量。③____________________。【知识拓展】①根据金属活动性顺序表推测__________(填字母)不能把硫酸铜溶液中的铜置换出来。A.CaB.ZnC.FeD.Ag②推断少量金属钠投入氯化铁溶液中产生的现象：______________________________。23.(科学态度与社会责任)金属材料中铜是人类应用比较广泛的金属之一，某学习小组欲测定铜的相对原子质量，设计如下实验方案，步骤如下：①连接好装置；②检查装置气密性；③装入药品；④__________；⑤D中黑色固体完全反应变成红色后，停止加热；⑥待Ｄ中玻璃管冷却至室温，关闭分液漏斗活塞；⑦数据处理。、(1)实验步骤④的正确操作是__________(填字母)。A.先点燃酒精灯加热，一段时间后再打开分液漏斗活塞，滴加盐酸B.先打开分液漏斗活塞，滴加稀盐酸；一段时间后点燃酒精灯加热C.打开活塞滴加盐酸和点燃酒精灯加热，谁先谁后都可以(2)B装置中水的作用：__________，装置B中长玻璃管的作用是使装置气压平衡。(3)已知：CuO样品质量为m1g，E中增重为m2g，D中反应后的固体质量为m3g，A中反应产生氢气的质量为m4g，以下数据中能计算铜的相对原子质量的是（）A.m1、m2B.m2、m3C.m1、m3D.m2、m4(4)若使制取氢气是装置随开随用，随关随停，可选用下列装置中的__________。【中考提分练】24.(2018•浙江杭州)小金做了如下实验，将4.2g铁粉和4.0g氧化铜粉末均匀混合，然