5.1.2 金属的性质（第2课时）-2023-2024学年度高一化学同步精品讲义（沪科版必修第二册）

5.1.2  金属的性质 知识点01  金属与水的反应1．钠与水的反应（1）化学方程式为                              。（2）实质：钠与水电离的少量H+发生的置换反应。（3）现象及解释：现象解释浮钠浮在水面上钠的密度比水小熔钠熔成光亮的小球钠的熔点低，反应放热游钠球四处游动钠与水反应产生气体，钠球在各个方向上受力不均响发出“嗞嗞”响声钠与水反应剧烈（红）若滴加酚酞，溶液变红钠与水反应生成碱性物质（NaOH）2．其他金属与水的反应（1）铁和水的反应，化学方程式为                                。（2）铝与水的反应，化学方程式                                 。【知识拓展】金属与水反应的规律（1）K、Ca、Na等金属和冷水作用，生成可溶性碱和H2。2Na+2H2O=2NaOH+H2↑    Ca+2H2O = Ca(OH)2+H2↑（2）Mg和冷水反应缓慢，与沸水迅速反应，Al与冷水很难反应，与沸水能反应，生成不溶性碱和氢气。Mg+2H2O  Mg(OH)2+H2↑    2Al+6H2O2Al(OH)3 +3H2↑（3）Zn、Fe、Sn、Pb和高温水蒸气反应，生成不溶性氧化物和H2。3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2↑    Zn+H2O(g)ZnO+H2↑（4）Cu、Hg、Ag、Pt、Au不与水反应。说明：金属与水反应的剧烈程度除与金属活泼性有关外，还与生成碱的溶解性有关。如，虽然钙比钠的金属性强，但生成的氢氧化钙微溶于水，会覆盖在钙的表面上阻止与水的接触，反应反而比较慢。又如，氢氧化镁、氢氧化铝溶解度比较小，所以镁、铝与水反应时，生成的氢氧化物会覆盖在金属表面，使金属与水隔绝，反应很快极其缓慢，几乎停止。【即学即练1】把钠放入滴有紫色石蕊试液的水中，下列现象不可能性出现的是A．钠浮在水面上        B．有大量气泡放出C．溶液变为蓝色        D．钠熔化成小球，并在水面迅速游动 知识点02  金属与酸、盐溶液的反应1．铁、铝等金属在常温下遇         或          会发生钝化。2．写出下列反应的化学方程式：（1）锌和稀硫酸                                  。（2）锌和硫酸铜溶液                                  。（3）铜和浓硫酸                                  。（4）铜和稀硝酸                                  。（5）铜和浓硝酸                                  。说明：（1）常见的强氧化性酸有浓硝酸、稀硝酸、浓硫酸等，它们与金属反应时不产生氢气。（2）在金属活动性顺序表中，越靠后，金属正离子的氧化性越强，其中Fe3+的氧化性与Ag+相当，Fe3+的还原产物一般是Fe2+。【即学即练2】关于钠和铁分别与硫酸铜溶液反应的叙述正确的是A．都有置换反应发生        B．没有复分解反应发生
C．都有金属铜生成          D．都有蓝色沉淀生成 知识点03  金属的冶炼1．电解法：电解是一种强有力的氧化还原手段，基本上所有的金属都能通过电解法制取，但电解法耗能最多，不经济，因此这个方法一般用在极活泼金属的冶炼。如，电解法冶炼钠的化学方程式为                                     。2．热还原法：制取活泼性一般的金属，如金属锌，铁，铜等，工业上一般采用还原剂把金属从它的氧化物还原出来。常用的还原剂有氢气，一氧化碳，焦炭和活泼金属等。如，用CO还原氧化铁冶炼铁的化学方程式为                                     。3．热分解法：制取某些不活泼金属可以使用加热分解的方法，一般加热金属氧化物使其分解成金属单质和氧气。如加热氧化汞生成金属汞的化学方程式为                                。4．物理方法：黄金等不活泼金属以单质存在于自然界，可用某些物理方法使其与杂质分离提取。比如沙里淘金可以用在纯度较大的金矿石。如果矿石含金量较少，工业上还会使用一些化学方法，如利用氰化钠溶解含量较少金矿石，在用其它金属把黄金从溶液中置换出来。说明：（1）电解法冶炼的这几种金属，一般电解的是它们的熔融态，而不能电解它们的水溶液。（2）镁的冶炼电解的是熔融的氯化镁，而不电解氧化镁，因为氧化镁熔点高；铝的冶炼电解的是熔融的氧化铝（加入冰晶石作为助熔剂），而不电解氯化铝，因为氯化铝属于共价化合物，熔融态不导电。（3）热还原法通常使用的还原剂有：焦炭、一氧化碳、氢气、活泼金属等。（4）以上方法得到的金属往往杂质较多，若得到较纯的金属，还需要进一步精制。【即学即练3】下列有关金属冶炼的说法中，不正确的是A．在加热情况下利用氢气还原氧化铝得到金属铝B．用电解熔融氯化镁的方法冶炼金属镁C．用热还原法炼铁D．直接加热氧化汞得到金属汞  常见考法一  金属钠与水溶液的反应【例1】将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体，又有白色沉淀产生的是①MgSO4溶液　②Na2SO4稀溶液　③饱和澄清石灰水  ④Ca(HCO3)2溶液⑤CuSO4溶液　⑥饱和NaOH溶液  ⑦FeCl3溶液A．①④⑤⑦    B．②④⑤⑥    C．③④⑤⑦    D．①③④⑥必杀技  钠与酸、碱、盐溶液的反应（1）钠与酸的反应：钠不足，直接与酸反应；钠过量，先与酸反应，再与水反应。原因：钠与水反应的实质是与H+的反应，而在酸溶液中，H+主要来自于酸。（2）钠与盐、碱溶液的反应：钠先与水反应，反应后的生成物再与溶液反应，或对溶液产生影响。原因：在盐的水溶液中，金属正离子的实际存在形式是水合离子，当钠与这些水合离子接触时，先遇到的是水，便直接反应了，生成了氢氧化钠和氢气。【同步练习1】如图向盛有饱和NaOH溶液的烧杯中，加入小块金属钠。以下说法错误的是A．钠浮在液面上四处游动      B．钠熔化成一个光亮的小球C．恢复到室温时，溶液中的Na+数目减小D．恢复到室温时，NaOH溶液的浓度增大 常见考法二  铁与水蒸气反应的实验考查【例2】如图铁与水反应的实验中，下列做法不正确的是A．试管中的铁粉用绕成团的细铁丝代替B．将试管底部的湿棉花移到试管口部C．试管中的反应属于置换反应D．点燃肥皂泡验证氢气的生成必杀技 （1）高温下，铁和水蒸气反应，生成四氧化三铁和氢气。（2）由于铁粉和四氧化三铁均为黑色固体，要证明该反应的发生，一般是通过点燃氢气的方法。【同步练习2】下列关于铁与水反应的描述中不正确的是A．铁与水蒸气反应的产物是黑色的Fe2O3B．红热的铁能与水蒸气反应，放出的气体点燃时能发出爆鸣声C．铁与水蒸气的反应是氧化还原反应D．常温下，Fe与H2O不反应，但在空气中的O2、H2O共同作用下能发生反应 常见考法三  铁与不同类型酸的反应【例3】铁在常温下遇浓硫酸或浓硝酸发生钝化，某同学将一洁净、光亮的铁片投入浓硫酸中，请设计实验方案验证铁片已被钝化。 必杀技 （1）铁与稀硫酸、稀盐酸、浓盐酸，生成Fe2+和H2：Fe+2H+=Fe2++H2↑（2）铁与浓硫酸①若不加热，则发生钝化（生成致密氧化膜后反应停止）。②若加热，则发生反应：2Fe+6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+SO2↑+3H2O（3）铁与硝酸①铁与浓硝酸，若不加热，则发生钝化（生成致密氧化膜后反应停止）。②铁与浓硝酸，若加热，则发生反应：Fe+4HNO3(浓)Fe(NO3)3+NO2↑+2H2O③铁与稀硝酸，若加热，则发生反应：3Fe+8HNO3(稀)3Fe(NO3)3+2NO↑+4H2O【同步练习3】将铁钉投入热的浓硝酸中，一段时间后，下列说法错误的是A．铁钉表面形成致密的氧化膜B．溶液可能呈棕黄色           C．铁钉会溶解D．产生红棕色的气体 常见考法四  金属冶炼的方法【例4】下列关于物质制备原理错误的是A．工业制备金属钠：2NaCl2Na+Cl2↑B．工业生产铁：Fe2O3+3COFe+3CO2C．湿法炼铜：Fe+CuSO4===Cu+FeSO4D．工业炼铝：2AlCl32Al+3Cl2↑必杀技 金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系：金属的活动性顺序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb(H)、CuHg、AgPt、Au主要冶炼方法电解法热还原法加热法物理方法 【同步练习4】工业上制备下列金属，采用的化学反应原理正确的是A．镁：2MgO (熔融)Mg+O2↑      B．钙：CaO+CCa+CO↑C．锰：3MnO2+4Al3Mn+2Al2O3     D．汞：HgSHg+S  题组A  基础过关练1．下列物质受热后能生成金属单质的是A．碳酸钙        B．氯化铝        C．硫酸铜        D．氧化汞2．从金属被利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近几百年的事。下列跟这个先后顺序有关的是    ①地壳中金属元素的含量      ②金属活动性顺序      ③金属的导电性④金属冶炼的难易程度      ⑤金属的延展性A．①③        B．②⑤        C．③⑤        D．②④3．对A、B、C三种金属活动性的实验研究过程如下：①取大小相等的三种金属片，分别放入 CuSO4溶液中，一段时间后，A、C表面出现红色物质，B表面没有现象。②A物质的盐溶液不能用C制品的容器盛放。则A、B、C三种金属的活动性顺序是A．A＞C＞B        B．C＞A＞B        C．C＞B＞A        D．A＞B＞C 4．常温下，将铁片放入浓硫酸中，一段时间后 A．溶液呈棕黄色          B．铁皮质量减轻C．有大量气泡产生        D．铁皮表面生成致密氧化膜                                                          D．铁皮表面生成致密氧化膜5．下列各组金属最适合用H2或CO把它从化合物中还原出来的是A．Fe、Cu B．Fe、Al C．K、Mg D．Hg、Ag6．下列有关金属的工业制法中正确的是A．制钛：用金属钠置换氯化钛(TiCl4)溶液中的钛B．炼铁：用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物C．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液D．炼铜：电解硫酸铜溶液7．古代的“药金”外观与金相似，常被误以为是金子。冶炼方法如下：将碳酸锌、赤铜（Cu2O）、木炭混合加热至800℃得金光闪闪的“药金”。（1）“药金”的主要成分是               。（2）有关冶炼的化学方程式是                        、                        、                        。 题组B  能力提升练8．下列推理正确的是A．铝粉在氧气中燃烧生成Al2O3，故铁丝在氧气中燃烧生成Fe2O3B．铁能从硫酸铜溶液中置换出铜，故钠也能从硫酸铜溶液中置换出铜C．活泼金属钠保存在煤油中，故活泼金属铝也保存在煤油中D．钠与氧气、水等反应时钠均作还原剂，故金属单质参与反应时金属均作还原剂9．下列有关金属的说法中不正确的是A．钠是一种强还原剂，可以把钛、锆、铌等从其熔融盐中置换出来B．镁燃烧发出耀眼的白光，常用于制造信号弹和焰火C．铜能与氯化铁溶液反应，该反应可以用于印刷电路板的制作D．铁能与硫酸发生反应，常温下不能用铁制容器贮存浓硫酸10．向AgNO3、Cu（NO3）2的混合溶液中加入一些锌粉，完全反应后过滤。下列情况不可能存在的是①滤纸上有Ag滤液中有Ag+、Cu2+、Zn2+②滤纸上有Ag、Cu，滤液中有Ag+、Zn2+③滤纸上有Ag、Cu、Zn④滤纸上有Ag、Cu、Zn，滤液中有Ag+、Zn2+A．①②    B．①③    C．②④    D．③④11．将0.3 mol钠、0.1 mol铁分别加入到各盛有500 mL 0.2 mol·L－1稀硫酸的两个烧杯中，下列说法正确的是A．两个烧杯中金属沉在液面下B．两个烧杯中都没有金属剩余C．两个烧杯中都有金属剩余D．两个烧杯中产生氢气的质量相同12．在一定条件下，等量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气充分反应，则在相同的条件下产生氢气的体积比是
    A． 1∶1        B． 3∶4        C． 2∶3      D． 4∶313．某学习小组进行了下图所示的实验，实验后组员之间的交流不合理的是A．甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃，且产生淡蓝色火焰B．乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁C．丙同学认为将少量铁粉放入试管中，加适量的水，加热也可发生该反应D．丁同学认为用盐酸能溶解反应后的固体14．如图，在玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒（石棉绒不参与化学反应，是铁粉的载体）的混合物，加热并通入水蒸气，用试管收集产生的经干燥的气体，并靠近酒精灯的火焰。（1）证明反应发生的方法是____________________________________，有关反应的化学方程式是________________________________________________________。（2）干燥管内可装入的试剂是_________，其作用是_________。干燥管还可用_______(装置)代替。（3）实验开始时应先点燃__________，实验结束时，应先熄灭__________。 题组C  培优拔尖练15．在蒸发皿中放一小块钠，加热至熔化时，用玻璃棒取少量无水CuSO4与熔化的钠相接触瞬间产生耀眼的火花，同时有红色物质生成。据此判下列说法中不正确的是A．上述反应是置换反应B．反应的生成物有硫酸钠C．上述反应中无水CuSO4表现了还原性D．加热且无水条件下，钠可以与CuSO4反应并生成Cu16．在杠杆的两端分别挂着质量和体积都相同的铝球和铁球，此时杠杆平衡。然后将两球分别浸没在稀硫酸和硫酸铜溶液中片刻，如图所示，则下列说法正确的是A．铝球一定是空心的                  B．左边烧杯中的溶液质量减少了C．去掉两烧杯杠杆仍平衡              D．右边铁球上出现红色17．（双选）已知有反应：Cu2O+2H+=Cu+Cu2+ +H2O。检验物质的存在有以下试剂：    ①稀硫酸  ②盐酸   ③稀硝酸   ④浓硫酸                 则以下检验所用试剂正确的是A．检验Cu中是否有少量Cu2O：①或②B. 检验CuO中是否有少量Cu2O：①或②或③或④C．检验Cu2O中是否有少量Cu：②或③D. 检验Cu2O中是否有少量CuO：③或④ 18．金属钠能溶解于无水液氨中形成蓝色的液氨溶液，反应的化学方程式是Na＋nNH3=Na＋＋e(NH3)n－（电子的氨合物，显蓝色）。小心蒸去NH3，可得白色固体NaNH2，反应的化学方程式是2Na＋2NH3=2NaNH2＋H2。则下列叙述中错误的是A．钠的液氨溶液有强还原性        B．液氨不能够发生电离 C．液氨能够发生电离，有NH4＋和NH2－生成 D．蒸发钠的液氨溶液，蓝色会逐渐褪去19．地球上的金属矿物资源是有限的，应合理开发利用。（1）金属冶炼的实质是金属离子被______（填“氧化”或“还原”）生成金属单质。（2）铜在自然界存在于多种矿石中，如：矿石名称黄铜矿辉铜矿孔雀石主要成分CuFeS2Cu2SCu2(OH)2 CO3请回答下列问题：①上表所列铜化合物中，推断铜的质量百分含量最高的是_______________。② CuFeS2其中 Cu 为+1 价、Fe 为+3 价，高温焙烧时发生的反应是CuFeS2 + O2SO2 +FeS +Cu，焙烧过程中被还原的元素有______。③工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜，火法炼铜的反应为：Cu2S+O22Cu+SO2，该反应中氧化剂是_________。④ Cu2(OH)2 CO3与稀硫酸反应的化学方程式为____________________________________。