专题10 实验设计-金属活动性探究（教师版）-2020化学《满分中考·重难点题型》精准练（九上）

专题10实验设计—金属活动性探究方法总结两种金属1看常温下与氧气反应的难易程度2看其他条件不变时与酸反应生成气泡速率的快慢3两种金属间的置换反应——能反应的更活泼三种金属实验设计思路（考点）先看有几种金属能与酸反应，若两种，则直接用酸即可；若只有一种，则遵循以下方法两金夹一盐（盐必须选择活动性处于中间的金属）例：FeCuAgFe+CuSO4反应，则Cu<FeCuSO4+Ag不反应，则Ag<Cu两盐夹一金(此处的金也必须选择处于中间的金属)例：FeCuAgCu+FeSO4不反应，则Cu<FeCu+AgNO3反应，则Ag<Cu对应习题一、单选题1．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。下列说法错误的是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＞Ag

C．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不能完成本实验探究【答案】D【解析】金属活动性顺序中，排前置后。A．由实验甲可知金属活动性：Al＞Cu，A不符合题意；B．由实验乙可知金属活动性：Cu＞Ag，B不符合题意；C．由实验甲、乙、丙可知金属活动性：Al＞Cu＞Ag，C不符合题意；D．实验甲中的CuSO4改为CuCl2也能完成本实验探究，D符合题意。2．为比较A、B、C三种金属的活动性，某同学设计了如图所示实验，由此判断三种金属活动性由强到弱的顺序是A．

A＞C＞B

B．

A＞B＞C

C．

C＞A＞B

D．

B＞C＞A【答案】B【解析】由图示可知：A能把B从其盐溶液中置换出来，说明A的活动性比B强；C不能把B从其盐溶液中置换出来，说明C的活动性比B弱，所以三者的金属活动性由强到弱的顺序是A＞B＞C；故选B。3．X、Y、Z是金属活动性顺序表里的三种金属，它们在溶液中能发生如下反应：①X+YSO4=XSO4+Y

②Y+2ZNO3=Y(NO3)2+2Z

则三种金属的活动性满足A．

X>Y>Z

B．

Z>Y>X

C．

Y>Z>X

D．

X>Z>Y【答案】A【解析】金属活动顺序表中⑴排在氢前面的金属可以与稀硫酸或盐酸反应置换出氢气，排在氢后面的金属则不能，⑵排在前面金属可以把排在其后面的金属从它的盐溶液中置换出来，⑶从左到右金属活动性越来越弱。①X+YSO4=XSO4+Y，金属活泼的可以置换不活泼的，X可以置换出Y，X比Y活泼，②Y+2ZNO3=Y(NO3)2+2Z，金属活泼的可以置换不活泼的，Y可以置换出Z，Y比Z活泼。则三种金属的活动性满足∶X>Y>Z。4．下列现象和事实，可用金属活动性作出合理解释的是①金属镁在空气中比铝更易点燃，说明镁比铝活动性强；②金属铝比金属锌更耐腐蚀，说明锌比铝活动性强；③硫酸铜、石灰水配制农药波尔多液，不宜用铁制容器；④金属锌与稀硫酸反应速率适中，更适于实验室制取氢气。A．

①②

B．

③④

C．

①③④

D．

①②③④【答案】C【解析】①金属与氧气的难易以及剧烈程度也能反应金属的活动性，②铝的化学性质比较活泼，在空气中和氧气发生缓慢氧化，表面生成一层致密的氧化铝保护膜，从而阻止铝进一步氧化，所以铝的抗腐蚀性能比较好，③铁可以和硫酸铜溶液发生反应，所以不宜用铁制容器配制波尔多液，④金属锌与稀硫酸反应速率适中，更适于实验室制取氢气。正确的是①③④。5．为探究Zn和Cu的金属活动性强弱，提供的试剂有：Zn、Cu、H2SO4溶液、ZnSO4溶液、CuSO4溶液。下列说法正确的是A．根据Zn和Cu的硬度能判断它们的金属活动性强弱B．ZnSO4溶液中加入Cu不能探究Zn和Cu的金属活动性强弱

C．最多只能设计一种实验方案D．选用两种试剂就可实现实验目的【答案】D【解析】A．根据Zn和Cu的硬度不能判断它们的金属活动性强弱，A不符合题意。

B．ZnSO4溶液中加入Cu能探究Zn和Cu的金属活动性强弱，B不符合题意。

C．实验方案可有多种，C不符合题意。

D．选用两种试剂①ZnCuSO4溶液，②、Cu、ZnSO4溶液、均可实现实验目的，D符合题意。二、填空题6．钛（Ti）是一种重要的航天金属材料．某学习小组对三种金属Ti、Al、Cu的金属活动性顺序进行探究。过程如下：

提出假设：a．Ti金属活动性比Al强

b．Al金属活动性比Cu强

查阅资料：钛能与盐酸反应．

实验设计：同温下，取大小相同的这三种金属薄片，分别投入等体积等浓度的足量的稀盐酸中反应，观察现象．

操作分析：三种金属加入盐酸前都先用砂布将表面擦光亮，其目的是________

A．除去氧化膜，利于直接反应

B．使表面光亮，易观察现象

C．使反应金属温度相同，易反应金属TiAlCu与盐酸反应现象反应缓慢反应剧烈无明显现象

实验现象，实验结论：

（1）原假设中________不正确（填“a”、“b”或“a、b”）．

（2）三种金属的金属活动性由强至弱的顺序为________。

结论应用：能否用铝制容器来盛装波尔多液（含硫酸铜），________（填“能”或“否”），理由是________。【答案】A（1）a（2）Al＞Ti＞Cu否2Al+3CuSO4═3Cu+Al2（SO4）3【解析】先用砂布将表面擦光亮，其目的是除去金属表面的氧化膜，有利于化学反应的进行，故答案为：A。（1）因为钛反应缓慢，铝反应剧烈，因此答案a不成立。（2）由实验现象：钛反应缓慢，铝反应剧烈，铜的试管中无变化，得出Al＞Ti＞Cu。

（3）由实验结论得出：铝比铜活泼，因此不能用铝制容器来盛装波尔多液。三、解答题7．金属活动性顺序在工农业生产和科学研究中有重要应用。（1）铝比较活泼，为什么铝制品却有很好的抗腐蚀性能？（2）农业上不能用铁制容器配制农药波尔多液（含硫酸铜），请用方程式解释。（3）探究实验：分别用不同量的锌加入到一定量的Mg（NO3）2、Cu（NO3）2、AgNO3混合溶液中，充分反应后过滤。以下是不同情况下对固体或和滤液成分的探究。①若向所得固体上滴盐酸有气泡产生，则该固体含有的金属为________。②猜想：滤液中溶质为Mg（NO3）2、Zn（NO3）2、AgNO3，请分析该猜想不合理的原因________。【答案】（1）在常温下与空气中的氧气发生化学反应，使铝的表面生成了一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止了内部的铝进一步氧化

（2）Fe+CuSO4═==FeSO4+Cu

（3）银、铜、锌锌有剩余，溶液中银、铜全部被置换出来，滤液中不可能含有AgNO3【解析】（1）通常情况下铝制品很耐腐蚀，这是因为铝在常温下与空气中的氧气发生化学反应，使铝的表面生成了一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止了内部的铝进一步氧化；（2）铁和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，化学方程式为：Fe+CuSO4═FeSO4+Cu；（3）在金属活动性顺序中，镁＞锌＞氢＞铜＞银，故锌不能与Mg（NO3）2溶液反应；锌先与硝酸银反应生成银和硝酸锌，当硝酸银完全反应会，锌再与硝酸铜反应生成铜和硝酸锌．①若向所得固体上滴盐酸有气泡产生，说明固体中有锌，锌有剩余，则溶液中银、铜全部被置换出来，所以，则该固体含有的金属为银、铜、锌；②由于向所得固体上滴盐酸有气泡产生，说明固体中有锌，锌有剩余，则溶液中银、铜全部被置换出来，则滤液中不可能含有AgNO3。四、实验探究题8．【提出假设】a．Ti的金属活动性比Mg强；b．Ti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，产生气泡的速率越快，则该金属活动性越强。（1）【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、等浓度的足量稀盐酸中，观察现象。请回答：三种金属加入盐酸前都先用砂纸将表面擦光亮，其目的是________。【实验现象】金属TiMgAg反应现象反应缓慢反应强烈无明显现象【实验结论】原假设中________不正确，理由是________。【结论】用不同浓度的足量稀盐酸反应，是否也能得出同样结论？________。请说明理由________。（2）小刚与小红分别做相同质量的不同金属与同质量、同质量分数的稀H2SO4反应的实验，实验结束后，分别交上的实验报告，并绘制出金属Zn、Fe分别与稀H2SO4反应放出H2的函数图象（如图所示）。两个图象中存在有错误的是________的图象，判断错误的理由是________，图象不同的原因是________。由该实验可以得到的结论：①金属与酸反应的速率与________有关。②金属与酸反应中若生成盐中金属价态相同，则生成的氢气量与________有关。（3）将铁粉加到硫酸铜溶液中，可能观察到的现象有________。【答案】（1）除去表面的附着物；a；Ti的金属活动性比Mg弱；不能；反应速率与反应物浓度有关（2）小红；Zn的反应速率较Fe快，因此图象中Fe与Zn标反了；小刚取的金属量较少，金属完全反应，而小红取的酸量较少，酸完全反应；金属活动性；相对原子质量

（3）产生红色固体，溶液由蓝色变成浅绿色【解析】【实验设计】三种金属加入盐酸前都先用砂纸将表面擦光亮，其目的是除去表面的附着物。【实验结论】原假设中a不正确，理由是：Ti和稀盐酸反应不如Mg和稀盐酸反应强烈，因此Ti的金属活动性比Mg弱。【结论】用不同浓度的足量稀盐酸反应，不能得出同样结论，这是因为反应速率与反应物浓度有关．故填：不能；反应速率与反应物浓度有关。（1）两个图象中存在有错误的是小红的图象，判断错误的理由是Zn的反应速率较Fe快，因此图象中Fe与Zn标反了；图象不同的原因是：小刚取的金属量较少，金属完全反应，而小红取的酸量较少，酸完全反应．故填：小红；Zn的反应速率较Fe快，因此图象中Fe与Zn标反了；小刚取的金属量较少，金属完全反应，而小红取的酸量较少，酸完全反应．①金属与酸反应的速率与金属活动性有关．故填：金属活动性．②金属与酸反应中若生成盐中金属价态相同，则生成的氢气量与相对原子质量有关．故填：相对原子质量。（2）将铁粉加到硫酸铜溶液中，可能观察到的现象有产生红色固体，溶液由蓝色变成浅绿色．故填：产生红色固体，溶液由蓝色变成浅绿色。【分析】【实验设计】金属长期暴露在空气中时，可能被空气中的氧气氧化；【实验结论】根据实验现象可以判断实验结论；反应速率和反应物浓度有关，即反应物浓度越大，反应速率越快；铁和硫酸天反应生成硫酸亚铁和铜。9．小明同学学习了金属活动性顺序后，对铝和铁的活动性作出如下实验探究：（1）猜测：他根据所学知识猜测形状相同的铝片和铁片放入质量、质量分数都一样的稀硫酸中，铝反应速率比铁________（填“快”或“慢”），反应的化学方程式为________。（2）实验：于是小明想通过实验验证一下，他将形状相同的铝片和铁片放入质量、质量分数相同的稀硫酸中，刚开始的反应结果让他感到意外——铝片与硫酸的反应速率远远比铁片与硫酸反应速率要慢，于是他认为书中金属活动性顺序有误．小明的化学沙老师知道这一情况后鼓励他继续实验，并将现象记录下来，小明记录如下：反应时间/分1813152025实验现象（铝）少量气泡较多气泡大量气泡反应剧烈少量气泡反应停止实验现象（铁）较多气泡较多气泡较多气泡较多气泡较多气泡少量气泡释疑：终于在13~15分钟时发现铝的反应速率比铁快，由此证实铝的活动性确实比铁强，但小明百思不解为什么刚开始铝片反应慢呢．你能为小明解忧吗？你的解释是________。（3）改进：你还能用其它的实验来证明铝的活动性比铁强吗？你的设计是：将一铝片先放入稀盐酸中浸泡一段时间后取出，迅速放入盛有氯化亚铁溶液的试管中，过一会儿，拿一磁铁沿着试管外壁在接近试管底部的地方移动，看到试管中有________色物质随着移动，同时溶液由________色变为无色，则也可说明铝的活动性比铁强．反应的化学方程式为________。【答案】（1）快2Al+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2↑；Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

（2）铝表面有致密的氧化铝保护膜

（3）黑；浅绿；2Al+3FeCl2=2AlCl3+3Fe【解析】（1）在金属活动顺序中，铝排在铁的前面，所以铝的反应速率比铁快；铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气；铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气；（2）铝与空气中的氧气反应生成了一层氧化铝保护膜，非常致密；当酸将氧化膜反应掉后，速率才会加快；（3）铁能被磁铁吸引，原因是铝能与氯化亚铁发生置换反应生成铁和氯化铝。10．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。（1）【进行猜想】对三种金属的活动性顺序做出如下猜想：

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、丙三位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，分别插入体积和溶质质量分数都相同的稀盐酸中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写出铁丝在氧气中燃烧的化学方程式________。（2）【交流反思】三位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。【答案】（1）Fe>R>Cu；R丝表面析出一层红色固体，溶液蓝色变浅；快；3Fe+2O2Fe3O4

（2）化合物（盐）溶液【解析】【进行猜想】有以下几种猜想：猜想一：R＞Fe＞Cu；猜想二：Fe＞R＞Cu；猜想三：Fe＞Cu＞R；

【收集证据】甲将打磨好的R丝插入盛有硫酸铜溶液的试管中，R丝表面附着一层红色固体；乙将粗细相同打磨好的R丝、铁丝，分别插入体积和溶质质量分数都相同的稀盐酸中，R丝表面产生气泡速率比铁丝表面产生气泡速率快；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，铁丝在空气中不能燃烧；由此得出猜想一正确；铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，反应的化学方程式为3Fe+2O2Fe3O4；

【归纳总结】比较金属活动性强弱的常见方法有：金属与氧气反应的难易和剧烈程度；金属与酸溶液是否反应或反应的剧烈程度；金属与盐溶液是否反应。【分析】根据金属活动性顺序可知：比较活泼的金属能够把不活泼的金属从它的盐溶液中置换出来，金属越活泼，和酸反应的速率越快，越容易和氧气反应；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁；11．M是生活中常见的金属，MSO4溶液是无色液体，某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怎样的？（1）【猜想与假设】小敏的猜想是Al＞Cu＞M；小强的猜想是Al＞M＞Cu；你的猜想是________。【设计与实验】为了探究三种金属的活动性顺序，同学们取粗细相同的M丝、铝丝及相关溶液，进行了如图所示的实验：观察到只有试管乙中发生明显变化，那么试管乙中观察到的现象是________。【交流与表达】同学们一致认为试管丙中也应该有明显变化，之所以出现这种情况的原因可能是________。于是同学们对实验进行了改进，把甲、丙中的铝丝打磨干净后又分别插入原试管中，结果甲、丙试管中都出现了明显变化，则丙试管中发生反应的化学方程式为________。（2）【解释与结论】通过以上实验，同学们得出了三种金属的活动性顺序。【评价与反思】实验结束后，同学们对实验过程进行了如下反思：同学们经过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。除了上述实验外，还可以将铝丝、铜丝分别插入到盛有________溶液的试管中，或将________（填一种物质）分别插入到硫酸铝、硫酸铜溶液中，根据实验现象进行判断。【答案】（1）M＞Al＞Cu；M表面出现一层红色物质；铝丝表面有氧化铝保护膜阻止反应的进行；2Al+3CuSO4=Al2（SO4）3+3Cu

（2）丙；MSO4；M丝【解析】【提出问题】通过分析小敏、小强同学的猜想可知，我的猜想是M＞Al＞Cu；【设计与实验】M的金属活动性大于铜的金属活动性，所以试管乙中观察到的现象是：M表面出现一层红色物质；【交流与表达】试管丙中使用的是铝丝，没有明显变化可能是因为铝丝表面有氧化铝保护膜阻止反应的进行，故填：铝丝表面有氧化铝保护膜阻止反应的进行．（2）丙试管中铝与硫酸铜反应生成硫酸铝和铜，发生反应的化学方程式为2Al+3CuSO4=Al2（SO4）3+3Cu。【评价与反思】可以去掉试管丙中的实验，得出正确的结论，故填：丙。要验证三种金属的活动性顺序，可以采用三取其中的方法，故除了上述实验外，还可以将铝丝、铜丝分别插入到盛有MSO4溶液的试管中，或将M丝分别插入到硫酸铝、硫酸铜溶液中。12．为研究锌和铝的金属活动性，某研究小组进行了如下探究。（1）小明设计方案：向表面积相同的铝片和锌粒中分别加入盐酸，根据反应的快慢判断两者的活动性强弱。写出铝与盐酸反应的化学方程式：________