中考总复习化学（河南地区）8.第八单元 金属和金属材料课件

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实验 1　金属的冶炼实验 2　金属锈蚀条件的探究
考点一 金属材料考点二 金属的化学性质考点三 金属活动性顺序及其应用考点四 金属资源的利用和保护
微专项5　金属与盐溶液反应的定性和定量分析微专项6 金属与酸反应的分析
1.金属材料包括 　和 　。 2.金属的物理性质(1)常温下一般为固态( 　呈液态),有金属光泽。 (2)大多数金属呈银白色(铜为 　色,金为 　色,铁粉为 　色)。 (3)金属有良好的导热性、导电性、延展性。
①地壳中含量最高的金属元素是 　。 ②人体中含量最高的金属元素是 　。 ③目前世界年产量最高的金属是 　。
辨析易错易混·正误判断
1.合金是有机合成材料,属于纯净物。 ( )
【分析】　合金是金属材料,属于混合物。
2.合金中可能含有非金属。 ( )
【分析】　合金是在金属中熔合其他金属或非金属制成的,其中可能含有非金属。
3.赤铁矿和氧化铁都属于合金。 ( )
【分析】　赤铁矿的主要成分是氧化铁,其和氧化铁都不属于合金。
1.[2020湖南益阳]国产飞机C919机壳采用了先进的铝锂合金材料。下列有关说法错误的是 ( )A.铝锂合金密度小 B.铝锂合金的硬度比纯铝大 C.铝锂合金抗腐蚀性强 D.铝锂合金是合成材料
【解析】　铝锂合金密度小、质轻,A正确;合金的硬度大于其组分金属的硬度,所以铝锂合金的硬度比纯铝大,B正确;合金的抗腐蚀性更强,C正确;铝锂合金属于金属材料,D错误。
2.[2020山东临沂改编]下列与金属材料有关的说法中,正确的是 ( )A.常温下所有的金属都是固体B.钢是纯净物,生铁是混合物C.钛合金可用来制造人造骨D.银的导电性好,大多数电线都是用银作材料
【解析】　金属汞在常温下呈液态,A错误;生铁和钢都是铁合金,都是混合物,B错误;钛合金与人体有很好的相容性,可用来制造人造骨,C正确;银比较贵重,大多数电线是用铜作导线,D错误。
3.青少年一定要爱护自己的眼睛,在光线不足时看书、写字要用照明工具。如图是一种照明用台灯。
(1)如图所示部件中,由金属材料制成的是 　(写一种即可)。 (2)灯管后面的反光片由铝箔制成,铝块能制成铝箔是利用铝的 　性。 (3)废弃的电器需分类回收,请简述废旧金属回收的意义 　(写一条即可)。
铝箔反光片(或铁螺丝钉、铜质插头)
节约金属资源(或保护环境等)
合金和组成它们的纯金属的性质比较
1.金属与氧气反应(1)反应规律:金属+氧气 金属氧化物(2)
在空气中与氧气反应,其表面生成一层致密的氧化铝薄膜,阻止铝
2.金属与稀盐酸(或稀硫酸)反应(1)反应规律:氢前金属+稀盐酸(或稀硫酸) 盐+氢气(2)常见金属与酸的反应
(1)浓硫酸、硝酸具有强氧化性,不能与活泼金属发生置换反应。(2)未打磨的铝片与稀盐酸(或稀硫酸)反应时,为什么过一会儿才能产生气泡?第一步反应:Al2O3 +6HCl 2AlCl3 + 3H2O第二步反应:2Al +6HCl 2AlCl3 + 3H2↑
3.金属与盐溶液反应(1)反应规律:金属+盐(溶液) 新盐(溶液)+新金属(2)反应条件:金属活动性顺序靠前的金属(除 　)置换靠后的金属(其盐溶液必须溶于水)。 (3)常见金属与盐溶液的反应
(1)K、Ca、Na的金属活动性太强,与盐溶液接触时,先与溶液中的水反应,如2Na+2H2O 2NaOH+H2↑,所以把它们放入盐溶液中,不能将金属置换出来。如钠放入硫酸铜溶液中,现象为放出气体,产生蓝色沉淀,而不会析出红色固体。(2)金属与盐反应时,“盐”必须是溶液(即该盐能溶于水),否则不能发生置换反应,如Cu和AgCl不反应。
4.置换反应(1)定义:由一种 　与一种 　反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应。 (2)表达式:A+BC AC+B(3)特点:置换反应中一定存在化合价变化的元素。
1.铝比铁活泼,所以铝更容易被腐蚀。 ( )
2.铁与稀硫酸反应的化学方程式为2Fe+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2↑。 ( )
3.一氧化碳还原氧化铁属于置换反应。 ( )
【分析】　铝的化学性质比较活泼,但是铝在常温下会和空气中的氧气反应,在其表面生成一层致密的氧化铝薄膜,阻止内部的铝进一步反应。
【分析】　铁与稀盐酸、稀硫酸、硫酸铜溶液等发生置换反应时生成相应的亚铁盐。铁与稀硫酸反应的化学方程式应为Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑。
1.[2020北京]下列不能与稀盐酸反应的金属是 ( )A.Cu　　　B.Zn　　　C.Al　　　D.Mg2.[2020湖南永州]将用砂纸打磨后的铁丝放入CuSO4溶液中,一段时间后,下列叙述正确的是 ( )A.溶液的质量增加B.溶液由蓝色变成无色C.溶液中产生大量气泡D.溶液中铁丝表面有红色物质生成
3.[2020广东深圳模拟]如图是铁与其他物质之间的转化关系(“—”表示相连物质间能发生反应,“→”表示两种物质间的转化关系,部分物质和反应条件已略去),下列有关说法正确的是 ( )A.反应①的过程中,固体的质量逐渐减少B.反应②中可滴加NaCl溶液检验过量的AgNO3C.反应③可通过细铁丝在空气中燃烧实现D.反应④可能是2Fe+6HCl 2FeCl3+3H2↑
常见溶液的颜色含有铜离子(Cu2+)的溶液为蓝色,如CuSO4溶液、Cu(NO3)2溶液;含有亚铁离子(Fe2+)的溶液为浅绿色,如FeSO4溶液、Fe(NO3)2溶液;含有铁离子(Fe3+)的溶液为黄色,如FeCl3溶液、Fe(NO3)3溶液。
金属活动性顺序及其应用
2.金属活动性顺序的判断
金属活动性由强逐渐减弱
3.金属活动性顺序的应用(1)判断金属被开发利用的先后;(2)判断某些置换反应能否发生;(3)判断金属与金属盐溶液反应后滤液、滤渣的成分。4.金属活动性顺序的探究(1)根据金属能否与氧气、稀盐酸(或稀硫酸)、盐溶液反应探究金属活动性顺序。
(2)验证三种金属活动性顺序的实验设计方案。首先将要验证的金属按其活动性由强到弱的顺序进行排列,然后选出适当的试剂进行操作,最后得出结论。①所选试剂:a.“盐金盐”,即排序后,选用两端金属的盐溶液和中间金属的单质。b.“金盐金”,即排序后,选用两端金属的单质和中间金属的盐溶液。c.“配酸”,即选用适当的金属单质、稀酸溶液和盐溶液。②操作方法:把金属单质放入盐溶液(或稀酸溶液)中,根据不同的反应现象,确定金属的活动性顺序。
1.[2020甘肃平凉]有X、Y、Z三种金属,如果把X和Y分别放入稀硫酸中,X溶解并产生气泡,Y不反应；如果把Y和Z分别放入硝酸银溶液中,在Y表面有银白色物质析出,而Z没有变化。根据以上实验事实,判断这三种金属的活动性由强到弱的顺序为 ( )　　　　　　　　　　　　　　 A.X、Y、Z B.Z、Y、X C.Y、X、Z D.X、Z、Y
【解析】　把X和Y分别放入稀硫酸中,X溶解并产生气泡,Y不反应,说明在金属活动性顺序中X排在氢前,Y排在氢后。把Y和Z分别放入硝酸银溶液中,Y表面有银白色物质析出,而Z没有变化,说明在金属活动性顺序中Y排在银前,Z排在银后。故X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序为X、Y、Z。
2.[2017河南B卷]下列验证Zn、Cu、Ag 三种金属活动性顺序的试剂不正确的一组是 ( ) A.Zn(NO3)2溶液、Cu、AgNO3溶液 B.Zn、Ag、CuSO4溶液 C.Zn、Cu、H2SO4、AgNO3溶液 D.Zn、Cu、AgNO3溶液3.[2019重庆B卷]铬(Cr)是一种重要的金属元素,铬的单质及其化合物应用广泛。(1)重铬酸钾(K2Cr2O7)可用于测试酒驾,则重铬酸钾中铬元素的化合价为 　。 (2)铬桶可以盛装AlCl3溶液,不能盛装稀硫酸,则金属活动性Cr 　Al(填“>”或“<”)。
根据上述信息,不能证明Zn和Cr的活动性强弱的试剂组是 　(填序号)。 A.Zn、Cr和稀硫酸 B.Cr、ZnSO4溶液 C.Cu、ZnSO4溶液、CrSO4溶液(3)Cr2(SO4)3 为有毒的重金属盐,可用KOH溶液将其转化为沉淀而除去,该转化的化学方程式为 　。
1.工业炼铁(1)原料:①铁矿石:提供铁元素,常见的铁矿石有磁铁矿(主要成分是 　)、赤铁矿(主要成分是 　 ); ②焦炭:提供热量,产生还原剂一氧化碳;③石灰石:除去铁矿石中的二氧化硅;④空气。(2)原理:在高温下,利用炉内反应生成的 　把铁从铁矿石里还原出来。工业上用氧化铁炼铁的化学方程式为 　 。 (3)炼铁设备:高炉。
2.铁的锈蚀(1)铁生锈的条件:铁与空气中的 　等发生复杂的化学反应。如果铁表面沾有其他物质(如食盐水、酸、碱溶液等)往往会加快锈蚀。 (2)金属锈蚀条件的探究(详见实验)。(3)铁锈的主要成分:氧化铁(Fe2O3)。铁锈很疏松,易吸水,不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应,因此铁锈应及时除去。用 　可以除去铁锈,化学方程式为 　 。 (4)防锈措施:①保持铁制品表面 ; ②表面涂保护膜,如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等;③改变金属内部结构,如制成不锈钢等。
(5)保护金属资源的有效途径:①防止金属腐蚀;②回收利用废旧金属;③合理开采矿物;④寻找金属的代用品。
(1)铁生锈过程缓慢并且能释放出热量,据此可制作暖贴、化学暖炉、暖手袋等。(2)铁生锈过程中消耗氧气和水,可以将一小袋铁粉放入食品袋中作“双吸剂”,防止食品变潮和氧化变质。
1.铁在氧气中燃烧生成Fe2O3,铁生锈的主要产物是Fe3O4。 ( )
2.高炉炼铁得到的铁是生铁。 ( )
3.铁制品在潮湿的空气中易生锈。 ( )
4.铜生锈:铜与空气中的O2、H2O、CO2接触,生成铜绿Cu2(OH)2CO3。( )
【分析】　铁在氧气中燃烧生成Fe3O4,铁生锈的主要产物是Fe2O3。
1.[2020四川雅安]下列措施中,不能防止金属制品锈蚀的是 ( ) A.在表面刷漆　　　　B.改用不锈钢 C.在表面镀铬　　　　D.用湿布擦拭
2.[2020重庆A卷]空气中含①N2　②O2　③稀有气体 ④水蒸气等成分,其中与钢铁生锈有关的是 ( )A.①③　　B.②④　　C.③④　　D.①④
3.[2019四川内江]下列有关金属资源的利用与防护不合理的是 ( )A.经常用钢丝球擦洗铝锅表面,保持洁净B.在钢铁表面喷油漆可防止生锈C.废旧金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一D.改变金属的组成和结构,铸造成合金材料可优化其性能
【解析】　铁生锈是铁与水、氧气共同作用的结果,故选B。
【解析】　铝制品耐腐蚀的原因是铝在常温下能与氧气反应,在其表面生成一层致密的氧化铝薄膜,阻止了内部的铝被进一步氧化,起到了保护的作用。经常用钢丝球擦洗铝锅表面,会擦掉表面的氧化铝薄膜,A不合理。
1.金属冶炼的方法(1)以C、CO、H2作还原剂冶炼金属(如C+2CuO 2Cu+CO2↑、CO+CuO Cu+CO2 、H2+CuO Cu+H2O或Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2)。(2)在溶液里通过置换反应获得金属(如我国古代的“湿法冶铜”,即Fe+CuSO4 Cu+FeSO4)。 2.实验室模拟炼铁
点燃CO,防止其污染空气
3.工业炼铁(以赤铁矿炼铁为例)(1)原料: 铁矿石、焦炭和石灰石 (2)装置: 炼铁高炉 (3)反应原理:装置内发生反应的化学方程式依次为: ①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; ②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; ③　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)根据(3)中的①②可知,焦炭的作用是　 　　　　　　。
4.C还原CuO(1)反应原理:用氧化铜炼铜　　　　　　　　　　　　　　　(写化学方程式)。 (2)实验装置 解读:金属网罩的作用是　　　　　　　　　 　　;为了使实验效果更明显,最好使用　　　　　　 。实验结束后,应先从石灰水中撤出导气管,再熄灭酒精灯的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)实验现象:试管中的黑色粉末逐渐变为　　　　　色;澄清石灰水　　　　　　　　　。
防止石灰水倒吸到试管中使试管炸裂　
5.实验室模拟炼铁装置的微型化改进已知甲酸(HCOOH)具有挥发性,在热的浓硫酸中分解生成一氧化碳和水。用下图微型实验装置制取CO,然后用CO还原Fe3O4,并检验气体产物。
(1)写出甲酸分解的化学方程式。
(2)氢氧化钠固体的作用是什么?
(3)写出B处发生反应的化学方程式。
6.实验室模拟炼铁装置的其他改进如图是CO与CuO反应的实验装置,下列关于该实验的说法正确的是　　　　(填序号)。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ①玻璃管中黑色固体变成了红色②CO被还原为CO2③玻璃管中发生的反应为置换反应④该装置既有效地防止了CO对空气的污染,又充分利用了能源
1.[2020湖南邵阳]下图是实验室模拟工业炼铁的实验装置图,下列说法不正确的是(　　) A.B处玻璃管内发生的化学反应是氧化还原反应,还原剂是COB.在点燃酒精喷灯前,应先通入CO气体排尽装置中的空气C.该实验可以观察到B处固体从黑色逐渐变成红棕色D.该模拟实验缺少尾气处理装置,会污染空气
【解析】　Fe2O3粉末呈红棕色,生成的铁粉为黑色,B处可以观察到的现象是固体由红棕色变为黑色,C不正确。
2.[2020重庆A卷]“中国高铁,世界第一”,高铁列车车体材料使用了含镍不锈钢,工业上火法炼镍的原理是:C+2NiO 2Ni+CO2↑,下列说法错误 (　　)A.反应中NiO发生还原反应B.气体产物中可能有COC.该不锈钢中还含有铁和碳D.该不锈钢合金的硬度小于纯铁
【解析】　碳高温下还原氧化镍生成镍单质和二氧化碳,碳作还原剂,发生氧化反应,氧化镍作氧化剂,发生还原反应。该反应过程中碳可能被氧化成CO。该含镍不锈钢中含有镍、铁和碳,合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大。故选D。
3.[2020浙江杭州]北宋张潜在其《浸铜要略序》一书中对铜的冶炼有如下记载:“山麓有胆泉,土人汲以浸铁,数日辄类朽木,刮取其屑,锻炼成铜”。(1)书中提及的“胆泉”为硫酸铜溶液,“浸铁”即将铁放入其中,写出此冶炼铜方法中生成铜的化学方程式:　 。 (2)若“浸铁”前后溶液中存在的离子种类如图所示,其中“ ”“ ”“●”表示不同种类的离子,则“●”表示　　　　(填写离子符号)。
1.研究方法:控制变量法2.实验设计
【温馨提示】　(1)植物油的作用是隔绝空气(或氧气);(2)将蒸馏水煮沸的目的是除去水中的氧气。
空气中的氧气、水蒸气
3.铁在密闭容器里生锈引起气压变化在密闭容器里,铁生锈消耗氧气,冷却到室温后,引起密闭容器内气压减小。 根据此原理可用来测定空气中氧气的含量。 　　　　　　　 图 1　　图 2如图所示,一段时间后,图1中试管内液面上升,图2中U形管中液面左高右低。4.数字化实验研究方向由于铁生锈消耗了氧气和水,在密闭容器里放入气压、温度或氧气传感器,随着化学反应的进行会有定量的图像变化。
1.[2019重庆B卷]为了探究铁制品锈蚀的条件,小明用普通铁钉、纯铁钉同时进行下面的四组实验,一段时间后只在实验Ⅰ中观察到了红褐色锈斑,其他均无明显变化。下列说法错误的是 (　　)A.Ⅰ和Ⅱ说明铁制品锈蚀需要O2B.Ⅰ和Ⅲ说明铁制品锈蚀需要H2OC.Ⅰ和Ⅳ说明H2O和O2同时存在,铁制品不一定发生锈蚀D.Ⅲ和Ⅳ说明铁制品锈蚀跟铁制品内部结构有关
【解析】　实验Ⅲ和实验Ⅳ存在两个不同的变量,不能互为对照实验,Ⅰ和Ⅳ可以说明铁制品锈蚀与铁制品内部结构有关,D错误。
2.[2020安徽改编]某小组用下图所示装置进行实验,起始时量筒内水面处于50 mL刻度处,之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约　　　　(填“40”或“10”)mL刻度处,原因是　 　。
铁腐蚀消耗O2,且空气中的氧气含量约占1/5
3.某兴趣小组对溶液的酸碱性是否影响铁钉锈蚀的快慢展开了如下探究。按图1所示装置进行实验,测得装置中溶液上方氧气浓度的变化曲线如图2所示。(已知:氯化铵溶液显酸性) 　　　 图1　　　　　　　　 　图2(1)实验中溶液上方氧气浓度变化越大,铁钉锈蚀的速率　　　　　　(填“越快”“越慢”或“不变”)。 (2)根据图中数据可知,铁钉在　　　　　　(填“酸”“碱”或“中”)性溶液中更易锈蚀。 (3)图2曲线先陡后缓说明铁生锈速率的规律是　　　　　　　 　　　。
以Fe-Fe2O3或Cu为核心的物质转化关系构建
1.以Fe-Fe2O3为核心
(1)写出下列物质的化学式:甲　　　　　,乙　　　　　。 (2)写出图中涉及的化学方程式:①　　　　　　　　　　　　　　　　　; ②　　　　　　　　　　　　　　　　　　; ③　　　　　　　　　　　　　　　　　; ④　　　　　　　　　 　 　　　　　　; ⑤　　　　　　　　　　　　　　　　　; ⑥　　　　　　　　　　　　 　　　　　; ⑦　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(1)物质A的化学式为　　 　。 (2)写出图中涉及的化学方程式:①　　　　　　　　　　　　　　; ②　　 　　　　　　　　　　　　　 　　; ③　　　　　　　　　　　　　　; ④　　 　　 　　　　　　　　　　 　; ⑤　　　　　　　　　　　　　　; ⑥　　 　　　　 　　　　 　　　　　　。
以2012年河南21(2)题(见真题)为例,如图所示:根据金属活动性顺序可知,相关金属的活动性顺序为 　。 事实上发生反应的化学方程式有:Zn+2AgNO3 2Ag+Zn(NO3)2 Zn+Cu(NO3)2 Cu+Zn(NO3)2 Cu+2AgNO3 2Ag+Cu(NO3)2从结果来看,最先被置换出来的金属是 　,其次是 　。似乎是锌先与AgNO3反应置换出银,AgNO3反应完全后锌粉再与 Cu(NO3)2反应置换出铜。即把一种金属单质投入到含有多种金属离子的溶液中时,较活泼的金属单质优先与金属活动性最弱的金属的盐溶液反应(优先反应原理)。
金属与盐溶液反应的定性和定量分析
突破点 1 所得固体或溶液成分的定性分析
1.优先反应原则(间隔越远越先发生反应)(1)金属与混合盐溶液的反应。举例:将一定量的Zn粉加入到Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中。先: 　 　　　　　　　　　　　　　　　 后: 　 　　　　　　　　　　　　　　　 (2)金属混合物和盐溶液的反应举例:将Zn和Cu的混合物加入到AgNO3溶液中先: 　 　　　　　　　　　　　　　　　 后:　 　 。　 　 2.解题步骤①将涉及的金属按金属活动性顺序排序;②判断能发生哪些反应及反应的先后顺序,写出相应的化学方程式;③根据题干信息(实验现象、隐含信息等)判断反应的进程。　　　　　　　　　　　　　　　
3.隐含信息(1)溶液的特殊颜色:蓝色→含有　　　　(填离子符号,下同),浅绿色→含有　　　　。 (2)向滤渣中加入稀酸有气泡产生,说明滤渣中含有位于　　　　前的金属。 (3)向滤液中加入稀盐酸产生白色沉淀,说明滤液中含有　　　　。 4.规律总结(1)滤液中一定存在活动性最强的金属离子,滤液中的金属离子按金属活动性由强到弱依次存在。(2)滤渣中一定存在活动性最弱的金属单质,滤渣中的金属单质按金属活动性由弱到强依次存在。
5.过程分析将Zn加入到Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中,根据反应的先后顺序和锌粉的量(反应程度不同)进行有序分析如下:
6.金属与盐溶液反应各种变式命题分析
图示中增加干扰前后,发生的化学反应原理是相同的。
例1 [2018河南B卷]在Cu(NO3)2、Al(NO3)3和AgNO3的混合溶液中加入一定质量的锌粉,充分反应后过滤,向过滤后的溶液中滴加盐酸,无明显现象。则过滤后溶液中一定含有哪些溶质?请写出一定发生反应的化学方程式。
Zn(NO3)2、Al(NO3)3
突破点 2 所得固体或溶液质量的定量分析以将Zn加入到Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中为例:1.将金属作为研究对象,从实验现象看,被置换出来的金属一般吸附在活泼金属的表面,根据进入溶液的金属质量和被置换出的金属质量可知反应后金属质量的增减;2.将溶液作为研究对象,根据进入溶液的金属质量和被置换出的金属质量可知反应后溶液质量的增减。分析如下: Zn+2AgNO3 2Ag+Zn(NO3)2　金属质量增加　溶液质量减少65　　　　　 216 216-65=151216-65=151 Zn+Cu(NO3)2 Cu+Zn(NO3)2　金属质量减少　溶液质量增加65　　　　　　 64　　　　 65-64=1　 65-64=1
Cu+2AgNO3 2Ag+Cu(NO3)2　金属质量增加　溶液质量减少64　　　　　 216　　　　　 216-64=152　 216-64=152 小结:综合分析上述3个化学反应前后金属或溶液质量增减数据,反应后溶液的质量可能有增大、减小或相等三种情况。锌与硝酸银溶液反应,溶液的质量减小;锌与硝酸铜溶液反应,溶液的质量增大。当减小与增大的质量相等时,溶液的质量保持不变;当增大的质量大于减小的质量时,溶液质量增大;当增大的质量小于减小的质量时,溶液质量减小。中考中,常常用坐标图来表示金属与盐溶液反应后所得金属或溶液的质量变化问题,解答时需将优先反应顺序和质量增减结合起来分析。
例2 [2020湖南衡阳] 向一定质量的Zn(NO3)2和AgNO3混合溶液中加入 a g铜粉,充分反应后过滤,得到某温度下的不饱和溶液和滤渣。下列有关说法错误的是 (　　)A.滤渣的质量一定大于a gB.所得溶液中可能含有AgNO3C.整个过程中Zn(NO3)2的质量不变D.滤渣中一定含有单质Cu和单质Ag
1.[2020山东济宁]向AgNO3、Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的锌粉,充分反应,过滤。下面对反应结果的判断,不正确的是 (　　)A.若反应后溶液为蓝色,滤渣中一定不含有ZnB.若反应后溶液为蓝色,滤渣中一定含有Ag,可能含有CuC.若反应后溶液为无色,滤渣中一定含有Ag和CuD.若反应后溶液为无色,滤渣中一定不含有Zn
【解析】　根据金属活动性顺序,锌先与硝酸银溶液反应,后与硝酸铜溶液反应,若溶液为蓝色,说明滤液中一定有硫酸铜,此时滤渣中一定有银,可能有铜,一定没有锌,A、B正确;若溶液为无色,说明滤液中一定没有硫酸铜,此时滤渣中一定有银、铜,可能有锌,C正确、D错误。
2.[2019山东潍坊]向m克AgNO3、Cu(NO3)2和Fe(NO3)2的混合溶液中加入Zn,充分反应后过滤,所得滤液质量仍为m克。下列说法正确的是 (　　)A.滤渣中一定有Ag、Cu、Fe B.滤液中一定没有AgNO3C.滤液中一定含有Zn(NO3)2、Fe(NO3)2 D.该过程至少发生了三个化学反应
【解析】　加入锌粉后,锌先与硝酸银反应生成银和硝酸锌,每65份质量的锌置换出216份质量的银,溶液质量减少;硝酸银反应完后,锌与硝酸铜反应生成铜和硝酸锌,每65份质量的锌置换出64份质量的铜,溶液质量增加;硝酸铜反应完后,锌与硝酸亚铁反应生成铁和硝酸锌,每65份质量的锌置换出56份质量的铁,溶液质量增大。因为反应后所得滤液的质量仍为m克,则一定发生了锌和硝酸银、锌和硝酸铜的反应,可能发生了锌和硝酸亚铁的反应。故该过程中至少发生两个化学反应,滤渣中一定含有银和铜,可能含有铁;滤液中一定没有硝酸银,一定含有硝酸锌,可能含有硝酸铜和硝酸亚铁。故选B。
3.[2020平顶山三模]向一定质量的AgNO3和Cu(NO3)2混合溶液中加入一定量锌粉,充分反应后过滤。则溶液的质量变化情况以及滤液中含有的金属离子的判断一定不正确的是(　　)A.质量变小,Zn2+、Cu2+、Ag+ B.质量变大,Cu2+、Zn2+C.质量不变,Zn2+、Cu2+、Ag+ D.质量变小,Cu2+、Zn2+
【解析】　根据“远距离先置换”的原则,锌先与硝酸银反应生成银和硝酸锌,导致溶液质量减小;再与硝酸铜反应生成铜和硝酸锌,导致溶液质量增大。随着锌粉的逐渐加入,反应得到的滤渣、滤液成分及溶液质量变化情况分析如下图所示:(B点可能为a~b之间除a点外的任意一点)。滤液中含有Zn2+、Cu2+、Ag+时,说明只发生了锌与硝酸银溶液的反应,溶液质量变小。滤液中含有Cu2+、Zn2+时,可能是Zn和AgNO3恰好完全反应(即A点),溶液质量变小,也可能是Zn和部分Cu(NO3)2反应(即ab段,不包括a、b点),溶液质量可能变小、不变或变大。
4.[2020焦作二模]学习金属的化学性质时,学生甲将铜片放入盛有硝酸银溶液的试管中,待溶液颜色变蓝后,取出铜片。(1)写出该反应的化学方程式。
(2)学生乙将一定量的铝粉加入取出铜片后的溶液中,充分反应后溶液仍呈蓝色,过滤后向滤液中加入稀盐酸,无明显现象,则可推断出此时滤液中溶质的成分是什么?
Al(NO3)3、Cu(NO3)2。
【解析】　(2)取出铜片后的溶液中一定含有硝酸铜,可能含有硝酸银,向该溶液中加入一定量的铝粉,根据“远距离先置换”的原则,铝先与硝酸银反应,后与硝酸铜反应。充分反应后溶液仍呈蓝色,说明溶液中还含有硝酸铜;向滤液中滴加稀盐酸无明显现象,说明滤液中不含硝酸银。由此可知,滤液中含有硝酸铜和硝酸铝。
5.[2020郑州适应性测试]为了探究铜、银、锌的金属活动性顺序,康康做了如下图所示的两个实验。
(1)上述实验并不能达到实验目的,还需要补充一个实验。请你写出补充实验所发生反应的化学方程式。
(2)反应后,康康把A、B两个实验的废液、废渣全部倒入了一个烧杯中。充分反应后,发现烧杯中的液体呈蓝色。请写出烧杯中一定含有的物质的化学式。
Ag、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、 H2O
6.[2020许昌一模]向一定量Cu(NO3)2、Al(NO3)3 和AgNO3的混合溶液中加入一定量锌粉,充分反应后过滤,向滤液中滴加稀盐酸,无白色沉淀生成。(1)滤液中一定含有哪些溶质?
Al(NO3)3、Zn(NO3)2
(2)写出一个反应后使溶液质量减小的化学方程式。
7.[2017河南B卷]向一定量的硝酸银、硝酸铝和硝酸铜的混合溶液中加入一定量的锌,溶液质量与加入锌的质量关系如图所示。请回答下列问题:(1)写出A点所发生反应的化学方程式。(2)D点对应的溶液中的金属离子有哪些?(3)当加入锌的质量在b g~c g时,溶液的质量为什么会增加?
当加入锌的质量在b g~c g时,发生的是Zn和Cu(NO3)2溶液的反应,参加反应的硝酸铜的质量小于生成的硝酸锌的质量,所以溶液的质量增加。
8.[2020河南省实验三模]利用废旧电池铜帽(含Cu、Zn)制取海绵铜(Cu),并得到硫酸锌溶液,主要流程如图所示(反应条件已略去)。已知:2Cu+O2+2H2SO4 2CuSO4+2H2O。 (1)步骤Ⅱ的名称是　　　　　;固体C的成分是　　　　　。 (2)生产中通常要先将电池铜帽粉碎处理,这样做的目的是什么?
增大反应物的接触面积,加快反应速率,使反应更充分。
【解析】　电池铜帽中有铜和锌,向其中加入足量稀硫酸并通入氧气,锌和硫酸反应生成硫酸锌,铜、氧气和硫酸共同作用生成硫酸铜,因此溶液A中的溶质有硫酸铜、硫酸锌,还可能有剩余的硫酸;向其中加入过量的物质B即锌,锌和硫酸铜、硫酸反应均会生成硫酸锌,因此溶液E即为硫酸锌溶液,而固体C中有生成的铜和剩余的锌,要分离固体C和溶液E,采取的操作是过滤,因此步骤Ⅱ是过滤;再向固体C中加入适量稀硫酸,锌和硫酸反应生成硫酸锌溶液,留下来的铜可制成海绵铜。具体流程图如下:
突破点 1 金属与酸反应后溶液质量的变化
金属与酸反应,所得溶液质量一定增加。如Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑　溶液质量增加　65　　　 　　　　 2　　　65-2=63 以溶液为研究对象,即只要有65份质量的锌参加反应(进入溶液),一定有2份质量的氢气产生(从溶液中逸出),相应溶液的质量就会增加63份质量。 Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑ 56　　　　　　　　 2 Mg+2HCl MgCl2+H2↑ 24　　　　　　　 2 2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑54　　　　　　　　　6
突破点 2 根据生成的氢气质量判断金属混合物的成分(1)将金属混合物看成一种+2价的金属R;
(2)根据生成氢气的质量等于 g 建立等式求出Ar(R),其中m g为金属混合物的质量,Ar(R)为R的相对原子质量;(3)利用平均值法即可推测金属混合物的成分。Ar(A)例1 [2021预测]铝、锌组成的混合物和足量的盐酸反应,生成氢气0.2 g,则混合物的质量可能为 (　　)A.1.2 gB.2.7 g C.6.5 g D.9.2 g
突破点3金属与酸反应的坐标曲线1.横坐标表示反应时间,纵坐标表示氢气质量该图像表示等质量的镁、铝、锌、铁分别与足量稀盐酸或稀硫酸反应时,生成氢气的质量与反应时间的关系。
分析:(1)酸足量时,产生氢气的质量由金属的质量决定。(2)曲线越陡(先出现拐点),表示反应速率越快,金属的活动性越强;(3)“平台”越高,表示产生的氢气越多;(4)产生氢气越多,金属的相对原子质量越小(铝的Ar看成18)。
该图像表示过量的镁、铝、锌、铁分别与等质量等质量分数的稀盐酸或稀硫酸反应时,生成氢气的质量与反应时间的关系。分析:酸不足时,产生的氢气质量由酸的质量决定。
2.横坐标表示酸的质量,纵坐标表示氢气质量
该图像表示向等质量的镁、铝、锌、铁中分别加入等浓度的稀盐酸或稀硫酸时,酸的质量与生成氢气质量的关系。分析:(1)酸不足时,足量金属与等质量、等浓度的同种酸反应,产生氢气的质量相等;(2)等质量的Mg、Al、Zn、Fe与足量酸反应时,产生H2的质量关系为Al>Mg>Fe>Zn。【易错警示】　该图像的拐点不能表示金属的活动性强弱,平台越高,表示产生氢气的质量越大,消耗的酸越多。若横坐标表示反应时间,则可根据曲线的倾斜程度判断金属活动性顺序,倾斜程度越大,金属的活动性越强。
3.横坐标表示金属质量,纵坐标表示氢气的质量
该图像表示向足量等浓度的稀盐酸或稀硫酸中分别加入镁、铝、锌和铁的质量与产生氢气质量的关系。
例2 [2020山东滨州]现有质量相等的甲、乙、丙三种金属,分别放入三份溶质质量分数相同的足量稀硫酸中,生成氢气的质量与反应时间的关系如图所示(已知甲、乙、丙在生成物中均显+2价)。则下列说法错误的是 ( 　　)A.完全反应所需时间:丙>甲>乙 B.生成氢气的质量:甲>乙>丙C.相对原子质量:乙>丙>甲 D.消耗硫酸的质量:甲>乙>丙
【思路分析】　甲、乙、丙三种金属分别与三份溶质质量分数相同的足量稀硫酸反应,金属完全反应。由图示可知金属完全反应所需时间及生成氢气的质量;化合价相同的金属,生成氢气的质量越大,金属的相对原子质量越小;金属与酸反应生成的氢气中的氢元素全部来自硫酸,生成氢气的质量越大,消耗硫酸的质量越大。
突破点 4 金属与酸反应的数字化实验不同金属的活动性不同,与酸反应的速率不同,产生氢气的体积不同,在密闭容器里若安装压强、温度或其他感应器,可检测容器内部某些物理量的变化。
例3 [2021预测]用等质量相同表面积的镁条,等体积不同浓度的稀盐酸,在一定条件下反应,实验结果如图所示:对比a、b曲线，引起a曲线压强迅速增大的因素可能有　 ， 。 。
a中的盐酸浓度大,盐酸浓度越大,反应速率越快
镁与盐酸反应为放热反应,盐酸浓度越大反应越剧烈,单位时间内放出热量越多,生成氢气越多,体系内压强增大越明显
1.[2020山东济宁] 在两只烧杯中分别放入相同质量的镁、锌两种金属,然后向两只烧杯中分别倒入相同质量、相同质量分数的稀硫酸,反应产生氢气的质量与消耗硫酸的质量关系如图所示。综合以上信息得到以下结论,合理的是 (　　)A.从图像可以看出,金属镁比金属锌的活动性强B.若两种金属都有剩余,二者得到的氢气质量相同C.若硫酸有剩余,二者得到氢气的质量相同D.若两种金属完全溶解,二者消耗硫酸的质量相同
【解析】　A项,图像的横轴表示的是消耗硫酸的质量,无法比较镁、锌的金属活动性强弱,错误;B项,若金属都有剩余,说明金属过量、酸完全反应,则产生的氢气的质量由硫酸的质量决定,故二者产生的氢气质量相同,正确;C项,若硫酸有剩余,说明酸过量、金属完全反应,则镁产生的氢气较多,错误;D项,根据化学反应中,金属与酸反应的质量比可知溶解质量相同的金属,消耗的酸的质量不相同,错误。
2.[2020湖北孝感] 现有某铁样品5.6 g,含有的杂质为镁、锌、铜中的两种或三种。向其中逐渐加入溶质质量分数为9.8%的稀硫酸,产生氢气质量与加入稀硫酸质量的关系如图所示。则下列结论正确的个数是 (　　)①恰好完全反应时,一定没有固体剩余②x的值为0.2③铁样品中可能含有镁④M点对应的溶液中含有2种或3种溶质A.1个 B.2个C.3个 D.4个
【解析】　由题图可知,该 5.6 g 铁样品与 100 g 稀硫酸恰好完全反应,设铁样品的平均相对原子质量为Ar,生成的氢气的质量为x,则有R + H2SO4 RSO4 + H2↑Ar 98　 25.6 g100 g×9.8% x
Ar=56 x=0.2 g即铁样品的平均相对原子质量为56,生成的氢气的质量为0.2 g,则x=0.2。铁样品中的杂质为镁、锌、铜中的两种或三种,锌、铜的相对原子质量大于56,镁的相对原子质量小于56,则铁样品中一定含有镁,可能含有锌和铜中的一种或两种,反应结束时可能有固体剩余。M点时稀硫酸过量,溶液中一定含有硫酸亚铁、硫酸、硫酸镁,可能含有硫酸锌。只有②正确。
3.[2020浙江金华] 取一定质量的锌粒和铜片于同一敞口容器中, 再逐渐加入稀硫酸。加入稀硫酸的质量与有关量的变化关系图正确的是 (　　)
【解析】　锌是氢前金属,能与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,随着反应的进行,锌粒质量逐渐减小,生成的氢气质量和硫酸锌质量逐渐增大,锌粒完全反应后,二者质量不再改变,故C正确,B、D错误。铜是氢后金属,不能与稀硫酸反应,铜片质量不变,A错误。
4.[2020湖北襄阳] 向质量均为m的锌粉和铁粉中分别滴加100 g相同质量分数的稀硫酸,反应过程中产生气体的质量与所加稀硫酸的质量关系如图所示,下列叙述正确的是(　　)A.反应后均得到无色溶液B.反应结束后两种金属均有剩余C.折线b表示的是铁和稀硫酸反应的情况D.反应结束后所得溶液的质量相等
【解析】　等质量的锌粉和铁粉分别与100 g相同质量分数的稀硫酸反应,由题中图像可知,金属均完全反应,酸有剩余,B错误;铁与稀硫酸反应生成的硫酸亚铁溶液显浅绿色,A错误;每56份质量的铁与稀硫酸反应生成2份质量的氢气,每65份质量的锌与稀硫酸反应生成2份质量的氢气,故最终铁与稀硫酸反应生成的氢气较多,则折线b表示的是铁与稀硫酸反应的情况,C正确;所加金属与稀硫酸的质量相同,金属均完全反应,生成氢气的质量不相等,所以反应后所得溶液的质量不相等,D错误。
5.[2020开封一模] 用10 g含杂质(杂质不与酸反应,也不溶于水)的铁与50 g稀硫酸恰好完全反应,滤去杂质,所得溶液的质量为55.4 g,则杂质的质量为 (　　)A.4.6 gB.4.4 gC.2.8 gD.5.6 g6.[2020湖北荆州] 现有一定质量的由两种金属组成的混合物,加入过量的稀盐酸,充分反应,测得生成H2 0.2 g,将反应后的溶液蒸发,得到11.1 g固体。则金属混合物的组成不可能是 (　　)A.Mg、FeB.Fe、ZnC.Zn、MgD.Al、Fe
【解析】　 假设两种金属在化合物中的化合价均为+2,且平均相对原子质量为x,则有
解得x=40,Fe、Zn的相对原子质量分别为56和65,均大于40,故不可能是这二者的混合物。
7.[2020郑州适应性测试] 康康将未打磨的铝片和稀盐酸放入密闭容器中,用传感器探究反应过程中温度和压强的变化,变化情况如图。(1)写出0~50 s发生反应的化学方程式。 (2)请综合分析60~90 s压强逐渐增大的原因。
密闭容器内的氢气不断增多、反应体系温度不断升高。