备考2023年中考化学真题实验探究题专项练习（全国通用）-02金属活动性顺序探究

备考2023年中考化学真题实验探究题专项练习（全国通用）-02金属活动性顺序探究

一、科学探究题

1．（2022·辽宁阜新·统考中考真题）人类的生活和生产离不开金属。了解金属的性质对科学的利用金属材料是十分重要的。

(1)使用铜制导线是利用铜的延展性和______。

(2)为探究铁、铜、锰(Mn)的金属活动性顺序，某同学进行了如下三个实验(金属片均已打磨且形状、大小相同，试管中所用5%的盐酸体积相同)。

2．（2022·山东烟台·统考中考真题）学习完金属的化学性质，兴趣小组进行了如图所示的实验。

【查阅资料】硝酸铜溶液呈蓝色，硝酸亚铁溶液呈浅绿色，硝酸锌溶液呈无色。

【实验一】同学们进行如图一所示的实验，验证铁、锌、铜、银四种金属活动性强弱。

（1）试管①中观察到的实验现象是______。试管③中反应的化学方程式是______。

（2）你认为通过上述图一所示的三个实验能否验证铁、锌、铜、银四种金属在溶液中的活动性强弱______（填“能”或“不能”）。

【实验二】在完成实验一的过程中，同学们将试管①②③内反应后的物质都倒入废液缸中（如图二）。小组同学对废液缸中混合物的成分产生了探究兴趣。待混合物充分反应后，过滤，得到滤渣和浅绿色滤液。

（3）小明将铁丝放入浅绿色滤液中，一段时间后，铁丝表面没有发生变化。由此判断滤液中含有的溶质是______（填化学式）。

（4）探究滤渣的成分

【提出问题】滤渣的成分是什么？

【作出猜想】小明的猜想：银、铜、铁、锌

你的猜想：猜想Ⅰ______；

猜想Ⅱ：银、铜、铁

【分析思考】同学们认为小明的猜想不正确，结合上述的实验现象分析，小明的猜想不正确的原因是______。

【进行实验】实验证明猜想Ⅱ正确，请你完成下列实验方案。

【反思交流】在分析化学反应后所得物质的成分时，除了考虑生成物外，还需要考虑______。

3．（2022·贵州铜仁·统考中考真题）人类的生产、生活离不开金属材料，金属的发现和使用推动了人类社会发展。部分金属的发现历程如下图所示，请根据要求回答下列问题：

（1）根据上图分析，金属的发现历程与金属的______有关。

（2）铝被广泛地应用，除了因为改进铝的冶炼方法使其成本降低，以及铝的密度小外，还由于铝的______性能好。

（3）某兴趣小组为探究Fe、Cu、R的金属活动性顺序。展开了一系列探究。

【提出问题】如何判断 Fe、Cu、R 的金属活动性顺序？

【猜想与假设】

猜想一：Fe>Cu>R       猜想二：Fe>R>Cu      猜想三：______

【进行实验】

【拓展与应用】为了回收利用金属，同学们将反应后的物质倒入同一容器中，向其中加入过量的铝粉，充分反应后过滤，则滤渣中的金属单质为______。

4．（2021·湖南常德·统考中考真题）学习金属活动性顺序后，老师安排同学们开展系列实验探究金属间的置换反应规律。小明做完铝条和氯化铜溶液反应的实验后，将反应后的无色溶液（以下简称：待测溶液）倒入有水的废液缸中时，发现有白色沉淀析出的“异常现象”。小明设计实验开展了如下探究。请根据要求回答有关问题：

【发现问题】

小明取一滴管未倒完的待测溶液，将其注入盛有约三分之二试管体积的水中，依然产生大量白色沉淀（像牛奶一样）。

【提出问题】

待测溶液注入水中为什么有白色沉淀产生？白色沉淀是什么物质？

【查阅资料】

（1）AlCl3是一种无色透明晶体，极易与水反应生成难溶于水的Al(OH)3而产生白色沉淀；

（2）CuCl是一种不溶于水的白色固体，易溶于一定浓度的KCl、NaCl等含C1-的溶液中；CuCl中Cu的化合价为___________。

【提出猜想】

猜想Ⅰ：白色沉淀是Al(OH)3

猜想Ⅱ：白色沉淀是CuCl

猜想Ⅲ：白色沉淀是A1(OH)3和CuCl的混合物

【实验探究】

【结论与反思】

（1）上述实验表明，Al和CuCl2溶液的反应是分步进行的。第一步反应生成CuCl，第二步CuCl继续和Al反应生成Cu。请分别写出上述两步反应的化学方程式：第一步：___________，第二步：___________。

（2）待测溶液中含有大量CuCl，为什么它没有以白色沉淀的形式存在？请说明原因：___________。

（3）设计实验③的目的是___________。

【启示与拓展】

通过对Al和CuC12溶液反应的实验探究，使我们认识到，我们不少的传统认识远没有做到细致入微，特别是当观察到有红色固体析出，于是就贸然断定这个反应是个简单的、一步完成的置换反应。实际上还要关注物质变化的过程，通过比较和分析，得出可靠的结论。经过无数次实验证明，有些化学反应看似一步完成，实际上是分步进行的。请根据你所学知识，任举一例反应可能分步进行的实例：___________。

5．（2020·西藏·统考中考真题）金属和金属材料与生产生活和社会发展的关系非常密切。

（1）生活中常用铁锅炒菜主要利用了铁的___________性；厨房中的铁锅容易生锈，其原因是铁与空气中的___________和水等发生了化学反应。

（2）经检测，世界上最大的青铜器“司母戊鼎”中含有铜、锡等金属，某同学为探究铜、锡与铁的金属活动性顺序，设计了如表所示实验（金属片均已打磨，且形状大小相同，试管中所用5%的稀盐酸体积相同）。

【实验记录与分析】

【查阅资料】锡元素（Sn）的常见化合价是+2价。根据实验现象推测实验三的试管中锡与盐酸发生反应的化学方程式__________________。

（3）向m克AgNO3、Cu（NO3）2、Fe（NO3）2的混合溶液中加入Zn粉，充分反应后，过滤所得溶液的质量仍为m克。则下列说法错误的是_________（多选）。

A滤渣中一定有Ag、Cu、Fe

B滤液中一定没有AgNO3

C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

6．（2020·宁夏·统考中考真题）学习完金属的化学性质，同学们来到实验室进行锌、铜、银三种金属活动性顺序的探究活动。实验桌上老师提供的药品有：锌片、铜片、银片、硫酸锌溶液、硫酸铜溶液、硝酸银溶液和稀硫酸。

【制定计划】在老师的指导下，经过讨论，同学们设计出了以下几种实验方案：

方案一：铜片、硫酸锌溶液、硝酸银溶液；

方案二：锌片、银片、硫酸铜溶液；

方案三：锌片、铜片、硫酸铜溶液、硝酸银溶液；

你的设计方案是___________________。

【进行实验】小华同学选用方案三进行如下探究，请你帮他完成表格中的空白（注：表格中实验操作一栏用文字描述或图示表示均可）：

【解释与结论】根据上述实验，小华得出三种金属活动性由强到弱的顺序是________。

【反思与评价】探究活动结束后，同学们分享自己的收获与不足，并进行反思：

（1）有同学提出，小华的实验中不用硫酸铜溶液也能得到相同的实验结论。简要说明其验证方法：_______________。

（2）经过讨论，大家一致认为以上实验方案中，方案_____较好。

（3）小华提出，试管中的金属可以回收再利用，这样做的意义是________________。

【拓展与延伸】好奇地小华在老师的指导下，把一定量的锌粒加入硫酸铜和硝酸银的混合溶液中，充分反应一段时间后，过滤，发现滤液呈无色。此时，滤渣中一定含有____________，溶液中离子数目增加的是__________。

参考答案：

1．(1)导电性

(2)     无明显现象(合理即可)          锰>铁>铜

【详解】（1）使用铜制导线是利用铜的延展性和导电性；

（2）铜活泼性弱不和酸反应，加入酸无现象，铁和酸反应立即产生气泡，速率较慢，化学方程式为，锰和酸反应立即产生气泡，速率较快，铁、铜、锰的金属活动性顺序(由强到弱)为锰>铁>铜。

2．     有红色固体析出，且溶液由蓝色变为浅绿色          能     Zn（NO3）2、Fe（NO3）2     银、铜     锌能与硝酸亚铁反应，溶液不可能呈浅绿色     向其中加入稀盐酸（答案不唯一，但需与现象保持一致）

     溶液由无色变为浅绿色，且有气泡产生     反应物是否过量

【详解】实验一：

（1）试管①中铁能与硝酸铜反应生成铜和硝酸亚铁，溶液中含有铜离子时显蓝色，含有亚铁离子时显浅绿色，且铜为紫红色，则该反应的现象为有红色固体析出，且溶液由蓝色变为浅绿色；试管③中铜与硝酸银反应生成硝酸铜和银，化学方程式为。

（2）试管①中铁能与硝酸铜反应，说明金属活动性铁>铜，试管②中锌能与硝酸亚铁反应，说明金属活动性锌>铜，铜能与硝酸银反应，说明金属活动性铜>银，则说明金属活动性锌>铁>铜>银，图一能验证四中金属的活动性强弱。

实验二：

（3）试管①②③内反应后的物质都倒入废液缸中后过滤，得到浅绿色溶液，说明溶液中一定有硝酸亚铁，而金属活动性锌>铁，则说明滤液中也一定含有硝酸锌，又由于将铁丝放入滤液中，铁丝表面没有发生变化，而铁能与硝酸银、硝酸铜反应，则说明滤液中不含硝酸铜和硝酸银，由此可知滤液中一定含有Zn（NO3）2、Fe（NO3）2。

（4）作出猜想：

由于滤液中不含硝酸铜和硝酸银，锌能与硝酸亚铁反应，则说明滤渣中一定含有银和铜，可能有铁，一定不含锌，则猜想Ⅰ为银、铜；

分析思考：

小明的猜想不正确的原因是：小明的猜想中含有锌，而锌能与硝酸亚铁反应，溶液不可能呈浅绿色。

进行实验：

由于结论是滤渣中还含有铁，而铁能与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，溶液中含有亚铁离子为浅绿色，则可观察到溶液由无色变为浅绿色，且有气泡产生。

反思交流：

由以上该实验可知，在分析化学反应后所得物质的成分时，除了考虑生成物外，还需要考虑反应物是否过量。

3．     活动性     抗腐蚀     R>Fe>Cu     将打磨好的R丝分别插入盛有硫酸铜、硫酸亚铁溶液的A、B两支试管中（合理即可）     A试管中R丝表面有红色物质析出，B试管中R丝表面无明显现象（合理即可）     Al、Fe、R、Cu

【详解】（1）分析图像，金属的活动性：Al>Fe>Cu，金属的发现历程：铜最早、然后是铁、最后是铝，则金属的发现历程与金属的活动性有关；

（2）铝能在空气中和氧气反应产生一层致密的氧化膜，具有抗腐蚀的作用，故填抗腐蚀；

（3）猜想与假设：

已经知道金属的活动性Fe>Cu；则R的活动性可以是三种金属中最弱，即猜想一；R的活动性可以在铁和铜之间，即猜想二；R的活动性可以是三种金属中最强，即猜想三：R>Fe>Cu；

进行实验：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，因为实验结论：金属活动性Fe>R>Cu ；则可以设计中间的金属放入两端金属的盐溶液中，R与亚铁盐不反应，得出结论活动性Fe>R；R能将铜从铜的盐溶液中置换出来，结论：金属活动性：R>Cu；则实验得以证明三种金属的活动性：Fe>R>Cu ；则设计实验如下：（答案不唯一，合理即可）

实验操作：将打磨好的R丝（实验前打磨金属除去表面的杂质）分别插入盛有硫酸铜、硫酸亚铁溶液的A、B两支试管中（合理即可）

实验现象：A试管中R丝表面有红色物质析出，B试管中R丝表面无明显现象（与设计的实验操作对应，合理即可）

拓展与应用：金属的活动性：Al>Fe>R>Cu；上述实验中没有反应的亚铁盐，在放入铝后，铁被置换出来；R能将铜从铜的盐溶液中置换出来，产生单质铜和R的盐溶液，放入铝，铝将R置换出来；则得到的金属单质是Fe、R、Cu和过量的铝。

4．     +1     Ⅱ               待测溶液中氯离子过高     证明溶液中氯化铝没有生成氢氧化铝沉淀     碳燃烧生成二氧化碳可能是碳首先和氧气反应生成一氧化碳、一氧化碳再和氧气生成二氧化碳（合理即可）

【详解】查阅资料：CuCl中氯元素化合价为负一价，设铜元素化合价为x，化合物中正负化合价代数和为零；则x +(-1) =0，x=+1。

实验探究：①已知，CuCl易溶于一定浓度的KCl、NaCl等含C1-的溶液中；取一滴管待测溶液，将其注入盛有约三分之二试管体积一定浓度的NaCl溶液中无明显实验现象，说明没有生成氢氧化铝沉淀，可能生成的CuCl溶于一定浓度的NaCl溶液中；

②取约2mL待测溶液于试管中，向溶液中插入足量洁净的Al条，充分反应，有红色固体析出说明生成了铜单质，排除溶液铜离子的干扰；

③实验②后的溶液中有生成的氯化铝，取一滴管实验②后的溶液，将其注入盛有约三分之二试管体积的水中，无明显实验现象，说明氯化铝没有生成沉淀；

综合分析可知，沉淀为铜元素导致的，沉淀为CuCl，故猜想Ⅱ正确。

结论与反思：（1）上述实验表明，Al和CuCl2溶液的反应是分步进行的。第一步反应生成CuCl，第二步CuCl继续和Al反应生成Cu。上述两步反应的化学方程式分别为： 、。

（2）CuCl易溶于一定浓度的KCl、NaCl等含C1-的溶液中；待测溶液中氯离子过高，导致CuCl没有生成沉淀。

（3）设计实验③的目的是证明溶液中氯化铝没有生成氢氧化铝沉淀。

启示与拓展：碳燃烧生成二氧化碳可能是碳首先和氧气反应生成一氧化碳、一氧化碳再和氧气生成二氧化碳（合理即可）。

5．     导热     氧气     铁、锡、铜          ACD

【详解】（1）生活中常用铁锅炒菜主要利用了铁的导热性；厨房中的铁锅容易生锈，其原因是铁与空气中的氧气和水等发生了化学反应，故填：导热；氧气。

（2）金属与酸反应越剧烈，金属活动性越强，铁片与稀盐酸立即产生气泡，速率较快    铜片与稀盐酸无明显现象，锡片与稀盐酸立即产生气泡，速率较慢，故金属活动性，铁大于锡，锡大于铜，故填：铁、锡、铜。

（3）锡元素（Sn）的常见化合价是+2价。根据实验现象推测实验三的试管中锡与盐酸发生反应的化学方程式,故填：。

（4）向m克AgNO3、Cu（NO3）2、Fe（NO3）2的混合溶液中加入Zn粉，因为金属活动性锌大于铁，铁大于铜，铜大于银，故锌会先和硝酸银反应再和硝酸铜反应，最后和硝酸亚铁反应，,340份质量硝酸银生成189份质量硝酸锌，溶质质量减小，188份质量硝酸铜，生成189份质量硝酸锌，溶质质量变大， ,180份质量硝酸亚铁，生成189份质量硝酸锌，溶质质量变大，向m克AgNO3、Cu（NO3）2、Fe（NO3）2的混合溶液中加入Zn粉，充分反应后，过滤所得溶液的质量仍为m克，说明锌粉先和硝酸银发生反应，再和硝酸铜发生反应，可能与硝酸亚铁发生了反应，此时滤渣一定含有银和铜，可能有铁，A错误，滤液中一定没有硝酸银，B正确，滤液中一定含有Zn（NO3）2可能含有Fe（NO3）2，C错误，滤液质量没变至少发生两个反应，铁和硝酸银反应，以及铁和硝酸铜的反应，D错误，故选：ACD。

6．     锌片、铜片、硝酸银溶液和稀硫酸     有银白色固体析出，溶液由无色变为蓝色     ＞     将打磨过的锌片加入硫酸铜溶液中     ＞          Zn＞Cu＞Ag     将打磨过的铜片放入硝酸银溶液中，铜与硝酸银反应生成硝酸铜和银，有银白色固体析出，说明金属活动性：Cu＞Ag；再将打磨过的锌片放入反应后的溶液中，锌与硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，有红色固体析出，说明金属活动性：Zn＞Cu     一、二     节约金属资源，减少污染     Cu、Ag     Zn2+

【详解】制定计划：还可以设计方案：锌片、铜片、硝酸银溶液和稀硫酸。锌能与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，有气泡产生，说明在金属活动性顺序里，锌排在氢前，铜与稀硫酸不反应，说明在金属活动性顺序里，铜在氢后，铜能与硝酸银反应生成硝酸铜和银，有银白色固体析出，说明在金属活动性顺序里，铜排在银之前，可以验证三种金属的活动性顺序；

进行实验：铜能与硝酸银反应生成硝酸铜和银，实验现象为：有银白色固体析出，溶液由无色变为蓝色；说明金属活动性：Cu＞Ag；

实验现象为：锌片表面附着一层红色物质，溶液由蓝色逐渐变为无色。说明该实验是将打磨过的锌片加入硫酸铜溶液中，锌与硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，该实验说明，金属活动性：Zn＞Cu；该反应的化学方程式为：；

解释与结论：由以上分析可知，三种金属活动性由强到弱的顺序是：Zn＞Cu＞Ag；

反思与评价：（1）将打磨过的铜片放入硝酸银溶液中，铜与硝酸银反应生成硝酸铜和银，有银白色固体析出，说明金属活动性：Cu＞Ag；再将打磨过的锌片放入反应后的溶液中，锌与硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，有红色固体析出，说明金属活动性：Zn＞Cu；

（2）方案一、二较好，所选试剂较少，操作简单。

（3）试管中的金属回收利用，可以节约金属资源，而且可以减少环境污染。

拓展与延伸：把一定量的锌粒加入硫酸铜和硝酸银的混合溶液中，锌先与硝酸银反应生成硝酸锌和银，待硝酸银完全反应后，锌再与硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，充分反应一段时间后，过滤，发现滤液呈无色，说明硫酸铜已经完全反应，锌可能过量，也可能恰好与硫酸铜完全反应，故滤渣中一定含有：Cu、Ag；

锌与硝酸银反应生成硝酸锌和银，锌与硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，故溶液中离子数目增加的是：Zn2+；铜离子、银离子数目逐渐减小，硫酸根离子和硝酸根离子不变。