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第八单元 金属及金属材料
课题2 金属的化学性质
一、金属的化学性质(★★★★★)
1. 金属与氧气反应
【思考】为什么铁制品易生锈, 而铝制品不易生锈?
答案: 铝与氧气反应生成了致密的氧化铝薄膜, 覆盖在铝表面,从而保护里层的铝不再与氧气反应, 化学原理: 4Al+3O2=== 2Al2O3; 而铁与氧气、水等反应生成的铁锈(主要成分是 Fe2O3 ·xH2O)却很疏松, 空气和水蒸气会进入,因此铁制品可以被全部锈蚀。
2. 金属与酸反应
(1)金属与酸反应
初中阶段我们只需了解某些金属与稀盐酸(HCl)或稀硫酸(H2 SO4 )的反应即可。 下图是镁、锌、铁、铜四种金属放入稀盐酸中发生的现象。
金 属 |
现象 |
反应的化学方程式 |
||
稀盐酸 |
稀硫酸 |
稀盐酸 |
稀硫酸 |
|
镁 |
剧烈反应, 产生大量气泡, 溶液仍为无色, 试管壁发热, 生成的气体能够燃烧并且产 生淡蓝色火焰。 |
Mg+2HCl=== MgCl2+H2 ↑ |
Mg+H2 SO4=== MgSO4+H2 ↑ |
|
锌 |
反应比较剧烈, 产生大量气 泡,溶液仍为无色, 试管壁 发热, 生成的气体能够燃烧 并且产生淡蓝色火焰。 |
Zn+2HCl=== ZnCl2+H2 ↑ |
Zn+H2 SO4=== ZnSO4+H2 ↑ |
|
铁 |
反应缓慢, 有气泡产生, 溶 液由无色逐渐变为浅绿色, 生成气体能够燃烧并且产生 淡蓝色火焰。 |
Fe+2HCl=== FeCl2+H2 ↑ |
Fe+H2 SO4=== FeSO4+H2 ↑ |
|
铜 |
不反应 |
— |
— |
|
分析: 相同条件下, 可以根据产生气泡的快慢来判断金属的活动性。 结论: Mg 、Zn、Fe 的金属活动性比铜强,它们能与稀硫酸或稀盐酸反应生成氢气。 |
【注意】化合价是指金属与酸反应后生成的化合物中金属元素的化合价。
②生成 1gH2 所需各金属的质量
金属 |
Mg |
Al |
Zn |
Fe |
所需质量/g |
12 |
9 |
32.5 |
28 |
③平均值与极值方法的应用
【例】 将 10g 由镁、铝、锌、铁、铜组成的混合金属投入到足量稀硫酸中, 共生成 1g 氢气,则 下列说法正确的是( ) A.混合金属中一定不含有 Cu B.混合金属中若含有 Fe,则一定含有 Al C.混合金属可能含有 Al D.混合金属不可能同时含有以上五种金属 解析: 解决此类问题最简单的方法为平均值与极值法。 先极端假设混合物为单一金属, 分别计算生成 1g 氢气各自需要的质量; Mg Al Zn Fe Cu 12 9 32.5 28 — 题目信息给的是 10g, 没有恰好是 10g 的金属, 故只能用平均组合的方式来达到要求, 即要选 择比 10 大的和比 10 小的,使其平均值为 10,小于 10 的只有 Al, 所以混合金属中一定含有 Al。 答案: B |
(3)金属与酸反应的图像问题
3. 金属与盐溶液反应
(1)金属与盐溶液反应
实验操作 |
现象 |
反应的化学方程式 |
质量变化 |
铝丝浸入硫 酸铜溶液中 |
浸入溶液的铝丝表面覆盖 一层紫红色的物质,溶液 由蓝色逐渐变为无色 |
2Al+3CuSO4=== Al2(SO4)3+3Cu |
金属质量增加, 溶液质量减少 |
铜丝浸入硝 酸银溶液中 |
浸入溶液的铜丝表面覆盖一层银白色的物质,溶液由无色逐渐变为蓝色 |
Cu+2AgNO3=== Cu(NO3)2+2Ag |
金属质量增加, 溶液质量减少 |
铜丝浸入硫 酸铝溶液中 |
无明显现象 |
— |
— |
结论: (1)以上三种金属的活动性由强到弱的顺序为: Al>Cu>Ag (2)活泼性强的金属能把活泼性弱的金属从其化合物溶液中置换出来。 |
|||
注意: (1)实验时,铝丝要用砂纸打磨光滑, 目的是除去铝丝表面的氧化薄膜及其它杂质; (2)此类反应一定在溶液中进行, 不溶于水的化合物一般不与金属反应。 (3)K、Ca 、Na 活动性非常强, 但不能用它们置换化合物中的金属,因为它们能同溶液中的 水剧烈反应。 |
(2)金属与混合盐溶液反应后的成分分析
4. 金属活动性顺序
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在金属活动性顺序里, 金属的位置越靠前,它的活动性就越强。
②在金属活动性顺序里, 位于氢前面的金属能置换出盐酸或硫酸里面的氢。
③在金属活动性顺序里, 位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的化合物溶液中置 换出来。
(2)金属活动性强弱的判断依据
①与氧气反应的剧烈程度或难易程度。
②与酸反应的剧烈程度或速率快慢。
③相互置换能力。
五、置换反应(★★★★☆)
1. 定义: 一种单质与一种化合物反应, 生成了另一种单质和另一种化合物的反应。
2. 通式: A+BC→B+AC
3. 举例: ①Zn+H2 SO4=== ZnSO4+H2 ↑
②Fe+CuSO4=== FeSO4+Cu
③Cu+2AgNO3=== Cu(NO3)2+2Ag
④Zn+FeCl2=== ZnCl2+Fe
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