专题04 金属及其性质（讲练）
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考点设置 |
名师点拨 |
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金属及其性质 |
金属的化学性质 |
本考点常与常见金属的特性及其应用、金属的物理性质及用途、金属活动性顺序及其应用、化学方程式的书写等联合考察，特别是生活中常见的金属或合金是非常重要的 |
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金属活动性顺序及其应用 |
熟记金属活动性顺序，能分析并推断出金属的活动性强弱、判断某些置换反应是否发生及相关实验现象 |
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金属活动性的探究 |
要熟记常见金属的活动性顺序，在设计实验时根据反应能否发生来推断金属的活动性强弱顺序。若反应能发生，说明前者的活泼性比后者强；反之则弱。 |
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【考点一】金属的化学性质
【要点梳理】
金属的化学性质有三个：
1. 金属与氧气的反应
（1）铝、镁等活泼金属在常温下就能和氧气发生反应，生成氧化物保护膜。
如：4Al+3O2 =2Al2O3；2Mg+O2=2MgO （这也是铝制品耐用的原因）
（2）铁、铜等在常温下几乎不与氧气反应，但在高温或点燃时能与氧气反应。
如：3Fe + 2O2
Fe3O4；2Cu
+ O2 
2CuO；
（3）金即使在高温下也不与氧气反应，化学性质非常稳定。
2. 金属与酸反应
活泼金属可以与酸发生置换反应，生成盐和氢气，例如Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑。
注意：不是所有的酸都能和金属发生置换反应，生成盐和氢气。
酸一般指稀硫酸和稀盐酸，而不是指浓硫酸和硝酸等酸；
金属指的是活泼金属，金属活动性顺序表中排在氢前面的金属，但一般不考虑最活泼的K、Ca、Na。
3. 金属与某些化合物溶液反应
活泼金属可以与某些化合物溶液发生置换反应，将其从溶液中置换出来。
该反应的条件：①反应物中金属的（K、Ca、Na除外）活动性强于盐中金属；
②反应物中的盐必须可溶。
【典型例题】
1.（2019•东营）小东同学向盛有硝酸锌和硝酸银混合液的烧杯中加入一定量的铁粉，反应停止后过滤，向滤渣中加入稀盐酸，有气泡产生，下列说法正确的是（ ）
A．滤液中一定含有硝酸亚铁，一定没有硝酸银和硝酸锌
B．滤液中一定含有硝酸锌，一定没有硝酸亚铁和硝酸银
C．滤渣中一定含有银和铁，一定没有锌
D．反应后滤液的质量大于反应前溶液的质量
【答案】C
【解答】解：铁的金属活动性比银强，比锌弱，不能与硝酸锌溶液反应；向盛有硝酸锌和硝酸银混合液的烧杯中加入一定量的铁粉，铁能与AgNO3溶液反应生成硝酸亚铁溶液和银，反应停止后过滤，向滤渣中加入稀盐酸，有气泡产生，说明滤渣中含有能与稀盐酸反应的金属，该金属应为铁，说明铁是过量的。
A、滤液中一定含有硝酸亚铁、硝酸锌，一定没有硝酸银，故选项说法错误。
B、滤液中一定含有硝酸亚铁、硝酸锌，一定没有硝酸银，故选项说法错误。
C、滤渣中一定含有银和铁，一定没有锌，故选项说法正确。
D、铁能与AgNO3溶液反应生成硝酸亚铁溶液和银，反应的化学方程式为Fe+2AgNO3═Fe（NO3）2+2Ag，由反应时的质量比可知，每56份质量的铁可置换出216份质量的银，溶液的质量会减少，故选项说法错误。
故选：C。
2．（2019•广东）取一定量打磨后的铝片于某容器中，再逐渐加入稀盐酸。加入稀盐酸的质量与有关量的变化关系图错误的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解答】解：A、铝和稀盐酸反应生成氯化铝和氢气，随着稀盐酸的不断加入，氢气的质量不断增加，当铝完全消耗，氢气的质量不变，该选项对应关系正确；
B、由2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑可知，每消耗54份质量的铝生成6份质量的氢气，随着稀盐酸的不断加入，溶液的质量不断增加，当铝完全消耗，溶液的质量增加幅度变小，该选项对应关系不正确；
C、随着稀盐酸的不断加入，铝片不断反应，质量不断减小，直至减小到0，该选项对应关系正确；
D、由质量守恒定律可知，反应前后容器中铝元素的质量不变，该选项对应关系正确；
故选：B。
【变式训练】
1.（2019•新疆）小明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，如图所示。从图中所获信息不正确的是（ ）
A．反应过程中有热量放出
B．50s时，溶液中溶质为AlCl3
C．0～50s，发生Al2O3+6HCl＝2AlCl3+3H2O反应
D．100～140s，压强减小是因为温度降低
【答案】B
【解答】解：A、反应过程中有热量放出正确，因为随着时间的变化，温度是升高的；故选项错误；
B、50s时，溶液中溶质为氯化铝和盐酸，AlCl3错误；故选项正确；
C、0～50s，发生Al2O3+6HCl＝2AlCl3+3H2O反应正确，故选项错误；
D、100～140s，压强减小是因为温度降低正确，故选项错误；
故选：B。
2．（2019•河南）某金属（用R表示）能与盐酸发生置换反应，其金属活动性弱于Zn，相对原子质量小于65．向一定质量的AgNO3、Cu（NO3）2和R（NO3）2混合溶液中加入Zn，充分反应后过滤，得到固体和溶液。向所得到的固体上滴加盐酸时有气泡产生。
（1）写出R与盐酸反应的化学方程式。
（2）所得到的固体中一定含有哪些金属？
（3）所得到的溶液的质量与原混合溶液的质量相比，可能增大，其原因是什么？
【答案】（1）R+2HCl＝RCl2+H2↑；（2）Ag、Cu、R；（3）锌与硝酸银溶液反应，溶液质量减小；锌与硝酸铜、R（NO3）2溶液反应，溶液质量增大，如果后两个反应进行的比较多，则所得到的溶液的质量与原混合溶液的质量相比，可能增大。
【解答】解：（1）由“R（NO3）2”可知R在化合物中显+2价，R与盐酸反应的化学方程式为：R+2HCl＝RCl2+H2↑；故填：R+2HCl＝RCl2+H2↑；
（2）向所得到的固体上滴加盐酸时有气泡产生，说明所得到的固体中一定含有R，同时锌一定将银和铜全部置换出来了，所以固体中一定含有Ag、Cu、R，可能含有锌，故填：Ag、Cu、R；
（3）锌和硝酸银反应生成硝酸锌和银，和硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，R（NO3）2与Zn反应生成Zn（NO3）2和R，
Zn+2AgNO3＝Zn（NO3）2+2Ag
65 216
Zn+Cu（NO3）2＝Zn（NO3）2+Cu；
65 64
Zn+R（NO3）2＝Zn（NO3）2+R；
65＜65
由于R相对原子质量小于65，第一个反应后所得溶液的质量与反应前溶液的质量小，后两个反应后所得溶液的质量与反应前溶液的质量大，所以无法判断反应后溶液的质量变大还是变小；故填：锌与硝酸银溶液反应，溶液质量减小；锌与硝酸铜、R（NO3）2溶液反应，溶液质量增大，如果后两个反应进行的比较多，则所得到的溶液的质量与原混合溶液的质量相比，可能增大。
【考点二】金属活动性顺序及其应用
【要点梳理】
金属活动性顺序：一般是指金属在溶液中失去电子变成离子的能力的强弱。失电子
能力强的金属称之为活泼金属，失电子能力弱的金属称之为不活泼金属。
人们通过大量的实验验证得到常见金属的活动性顺序
K Ca Na Mg Al Z
n Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au
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金属活动性：由强到弱
金属活动性顺序的应用：
1.在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性越强。(比较不同金属的活动性强弱)
2.在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。（判断金属与酸能否发生置
换反应）
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化合物的溶液里置换出来（K、Ca、Na除外）。（判断金属跟盐溶液能否发生置换反应）
【典型例题】
1．（2019•烟台）将金属M的粉末放入盛有硝酸铜溶液的烧杯中，充分反应后，溶液呈无色，继续向烧杯中加入一定量的硝酸银溶液，充分反应后过滤，得到滤渣和蓝色滤液。根据上述实验分析，下列说法错误的是（ ）
A．金属活动性强弱顺序：M＞Cu＞Ag
B．滤渣中可能有金属M
C．滤液中至少含有两种溶质
D．滤渣中一定有Ag
【答案】B
【解答】解：A、将金属M的粉末放入盛有硝酸铜溶液的烧杯中，充分反应后，溶液呈无色，是因为M和硝酸铜发生了反应，说明M比铜活泼，继续向烧杯中加入一定量的硝酸银溶液，充分反应后过滤，得到蓝色滤液，是因为铜和硝酸银发生了反应，说明铜比银活泼，因此金属活动性强弱顺序：M＞Cu＞Ag，该选项说法正确；
B、滤渣中不可能有金属M，这是因为如果含有M，则M和硝酸铜反应，滤液是无色溶液，该选项说法不正确；
C、滤液中至少含有两种溶质，即M的硝酸盐和硝酸铜，该选项说法正确；
D、滤渣中一定含有反应生成的银，该选项说法正确。
故选：B。
2.（2019•眉山）将质量相等的镁粉和铁粉分别投入等质量等浓度的稀硫酸中，所得H2质量与稀硫酸质量关系曲线正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解答】解：反应的稀硫酸质量相等时，生成氢气质量也相等，最终镁和稀硫酸反应生成的氢气多，B对应关系正确。
故选：B。
【变式训练】
1．（2019•青岛）将铜粉和铁粉的混合物 m g 放入烧杯中，向烧杯中不断加入FeCl3溶液，测得烧杯中剩余固体的质量与加入 FeCl3 溶液体积的关系如图所示。下列相关说法正确的是（ ）
【小资料】
铁和铜都能与 FeCl3溶液发生反应，反应的化学方程式为：Fe+2FeCl3＝3FeCl2；Cu+2FeCl3＝2FeCl2+CuCl2
A．FeCl3 与Cu 发生的化学反应属于置换反应
B．铜粉和铁粉的混合物中，铁粉的质量为（m﹣n） g
C．N 点对应的溶液中一定含有 Fe2+、Cu2+和 Cl﹣
D．当加入V1 mL FeCl3 溶液时，Cu 恰好完全反应
【答案】BC
【解答】解：在金属活动性顺序中，铁在铜的前面，铁能与铜盐溶液发生置换反应，向装有氯化铁溶液的烧杯中，加入一定量的Cu和Fe的混合粉末，则铁优先与氯化铁发生反应生成氯化亚铁，然后铜与氯化铁反应生成氯化铜和氯化亚铁，所以：
A、FeCl3与Cu 发生的化学反应，由两种物质生成了一种物质，属于化合反应，不是置换反应，故A错误；
B、由于铁粉优先反应，由图象可知，铜粉和铁粉的混合物中，铁粉的质量为（m﹣n） g，故B正确；
C、N 点加入的氯化铁亲好与铁，铜反应，对应的溶液中一定含有 Fe2+、Cu2+和 Cl﹣，故C正确；
D、当加入V1mL FeCl3 溶液时，铁 恰好完全反应，故C错误。
故选：BC。
2．（2018•常德）将一定量的锌粉加入到氯化亚铁、氯化铜和氯化镁的混合溶液中，反应一段时间后过滤，向滤渣中加入稀硫酸有气泡产生，则下列叙述正确的是（ ）
①滤渣中一定含有锌
②滤渣中一定含有铜，可能含有锌
③向滤渣中加入足量稀硫酸，最后溶液一定变成浅绿色
④滤液中溶质一定含有氯化锌和氯化镁
⑤滤液的颜色不可能为浅绿色
A．①④⑤ B．②③④ C．②③⑤ D．②④⑤
【答案】B
【解答】解：由金属活动性顺序，可知活动性：镁＞锌＞铁＞铜，向氯化亚铁、氯化铜和氯化镁的混合溶液中加入一定量的锌，锌先与氯化铜反应生成了氯化锌和铜，当氯化铜完全反应后锌再与氯化亚铁反应生成了氯化锌和铁，但镁不能被置换出来；充分反应后过滤，向滤渣中加入稀硫酸有气泡产生，说明一定有置换出的铁，无法确定锌是否有剩余。
①滤渣中可能含有锌，故①说法错误
②滤渣中一定含有铜，可能含有锌，故②正确；
③由于滤渣中含有铁，加入足量稀硫酸，铁会和稀硫酸反应产生浅绿色的硫酸亚铁，最后溶液一定变成浅绿色，故③正确；
④由上述分析可知，滤液中溶质一定含有氯化锌和氯化镁，故④正确；
⑤由上述分析可知，滤液的颜色可能为浅绿色，故⑤错误。
由上述分析可知，B正确。
故选：B。
【考点三】金属活动性的探究
【要点梳理】
根据常见金属的活动性顺序及其应用来探究金属的活动性强弱。设计实验来探究金属活动性的大小，一般可以从以下三个角度去考虑：①与氧气反应的难易程度；②能否与盐酸或稀硫酸反应；③能否与金属化合物溶液反应。
【典型例题】
（2019•十堰）为探究金属活动性顺序，学习小组设计并进行实验I和Ⅱ．实验结束，将两实验的废液全部倒入一洁净烧杯中，反应后得到溶液A和固体B．实验过程及现象如图所示：
据此得出以下结论：①通过实验I和Ⅱ能验证Al、Ag、Cu的金属活动性顺序；②实验反应后固体中一定含有Cu； ③若A是无色溶液，A中可能含有AgNO3；④若A呈蓝色，溶液A中至少有两种溶质⑤若A呈蓝色，固体B中定不含Cu；其中正确结论的个数有（ ）
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
【答案】B
【解答】解：①实验I可得金属活动性Al＞Cu．实验II可得金属活动性Cu＞Ag，所以金属活动性顺序Al＞Cu＞Ag，故正确；
②如果实验II中硝酸银过量，实验反应后可能将实验I生成的铜全部反应，故错误；
③若A是无色溶液，说明溶液中不含硝酸铜，由于铝优先与硝酸银反应，所以A中不含有AgNO3，故错误；
④若A呈蓝色，则溶液中含硝酸铜，还一定含有硝酸铝，可能含有硝酸银，溶液A中至少有两种溶质，故正确；
⑤若A呈蓝色，可能铝置换了部分铜，固体B中可能含Cu，故错误；
故选：B。
【变式训练】
（2019•鄂州）小亮学完合金后，知道了不锈钢的主要成分是铁，白铜中含有铜和镍（Ni）。他决定探究Fe、Cu、Ni的金属活动性顺序。
（1）[查阅资料]镍能与稀硫酸反应生成能溶于水的NiSO4，并放出氢气。写出镍与稀硫酸反应的化学方程式： 。
（2）[猜想与假设]根据教材中常见金属的活动性顺序和查阅的资料，对以上三种金属的活动性作出猜想：
猜想①Fe＞Ni＞Cu；猜想② 。
（3）[实验探究]把用砂纸打磨过的镍片浸入FeSO4溶液中，过一会儿取出，发现镍片表面无明显变化。证明 （填“猜想①”或“猜想②”）成立。
（4）[拓展延伸]用铜片、NiSO4溶液和 ，通过实验探究也能判断Fe、Cu、Ni的金属活动性顺序。
【答案】（1）Ni+H2SO4＝NiSO4+H2↑；（2）Ni＞Fe＞Cu；（3）猜想①；（4）铁片。
【解答】解：（1）镍与稀硫酸反应生成硫酸镍和氢气，故填：Ni+H2SO4＝NiSO4+H2↑；
（2）猜想时，铁的活动性一定大于铜，故还可以猜想为Ni＞Fe＞Cu，故填：Ni＞Fe＞Cu；
（3）把用砂纸打磨过的镍片浸入FeSO4溶液中，过一会儿取出，发现镍片表面无明显变化，说明铁的活动性强于镍，故猜想①正确，故填：猜想①；
（4）判断Fe、Cu、Ni的金属活动性顺序，还可以使用铜片、NiSO4溶液和 铁片，故填：铁片。
1．（2018•巴彦淖尔）某化学兴趣小组用一定质量的锌粉加入到硝酸银和硝酸亚铁的混合溶液中，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣，向滤渣中滴加稀盐酸有气泡产生。则该小组同学的下列判断中正确的是（ ）
A．滤液中一定不含硝酸银和硝酸亚铁
B．滤液中一定含有硝酸锌和硝酸亚铁
C．滤渣中一定含有铁和银，可能含有锌
D．滤渣中一定含有锌、铁、银
【答案】C
【解答】解：A、向滤渣中滴加稀盐酸有气泡产生，说明硝酸银已经完全反应，硝酸亚铁全部或部分反应生成了铁，或锌过量，如果硝酸亚铁部分反应，则滤液中含有硝酸亚铁，该选项说法不正确；
B、滤液中一定不含有硝酸银，可能含有硝酸锌，该选项说法不正确；
C、滤渣中一定含有反应生成的银和铁，可能含有锌，该选项说法正确；
D、滤渣中一定含有反应生成的银和铁，不一定含有锌，该选项说法不正确。
故选：C。
2．（2018•滨州）把等质量的X、Y、Z、M四种金属分别加入到等质量、等质量分数的足量稀盐酸中（反应关系如图甲），把金属M加入到足量的Y（NO3）2溶液中（反应关系如图乙）。据此判断四种金属的活动性顺序为（ ）
A．X＞Z＞M＞Y B．Y＞M＞Z＞X C．X＞Z＞Y＞M D．Z＞X＞M＞Y
【答案】A
【解答】解：把等质量的X、Y、Z、M四种金属分别加入到等质量、等质量分数的足量稀盐酸中（反应关系如图甲），Z、X能与稀盐酸反应生成氢气，Y、M不能，且完全反应时X消耗的时间短，说明反应速率快，即金属活动性X＞Z＞H＞Y、M。
把金属M加入到足量的Y（NO3）2溶液中（反应关系如图乙），Y的质量不断增加，说明M能与Y（NO3）2溶液反应，即金属活动性M＞Y。
故四种金属的活动性顺序为X＞Z＞M＞Y。
故选：A。
3．（2018•昆明）向AgNO3和 Cu（NO3）2混合溶液中加入一定量的Zn、Fe和Cu的混合粉末，充分反应后过滤，洗涤，得到滤渣和滤液。下列说法正确的有（ ）
①滤渣中一定有Ag，滤液中可能有Fe（NO3）2、Cu（NO3）2、AgNO3
②当滤液为蓝色时，滤渣中一定有Cu、Ag，一定没有Zn、Fe
③向滤渣中加入盐酸，有气泡产生，则滤渣中一定有Fe、Cu、Ag，可能有Zn
④向滤液中加入KCl溶液，无明显现象，则滤液中一定有Zn（NO3）2，可能有Fe（NO3）2、Cu（NO3）2，滤渣中可能有Zn、Fe、Cu
A．1种 B．2种 C．3种 D．4种
【答案】C
【解答】解：①滤渣中一定有锌和硝酸银反应生成的Ag，滤液中可能有Fe（NO3）2、Cu（NO3）2、AgNO3，该选项说法正确；
②当滤液为蓝色时，滤渣中一定有Ag，不一定有Cu，这是因为滤液为蓝色时，溶液中含有铜离子，则硝酸铜可能部分反应，也可能没有反应，也可能是铜和硝酸银反应生成了硝酸铜，该选项说法不正确；
③向滤渣中加入盐酸，有气泡产生，则滤渣中一定有Fe、Cu、Ag，可能有Zn，该选项说法正确；
④向滤液中加入KCl溶液，无明显现象，则滤液中一定有Zn（NO3）2，可能有Fe（NO3）2、Cu（NO3）2，滤渣中可能有Zn、Fe、Cu，该选项说法正确。
故选：C。
4．（2019•临沂）某同学为了探究相关金属的化学性质，做了下列实验：
（1）A试管中实验现象是 。
（2）只通过A和B实验尚不能证明铜、银两种金属的活动性强弱，需补充一个实验来证明，补充实验所用试剂合理的是 。
A．Cu、Ag、稀盐酸 B．Cu、AgNO3溶液
（3）实验C中物质充分反应后，某同学对试管中固体的成分提出以下四种猜想：
A．Zn、Cu、Ag B．Zn、Cu C．Cu、Ag D．Ag
这四种猜想中明显不合理的是 （填编号）。
【答案】（1）锌片的表面有红色物质生成，溶液由蓝色逐渐变为无色；（2）B；（3）B。
【解答】解：（1）A试管中锌与硝酸铜反应生成了硝酸锌和铜，所以实验现象是：锌片的表面有红色物质生成，溶液由蓝色逐渐变为无色。
（2）A．Cu、Ag都不与稀盐酸反应，无法比较铜、银的活动性强弱，故A不符合题意；
B．Cu能与AgNO3溶液反应，说明了铜的活动性大于银，故B符合题意。
（3）A．当Zn过量时，固体中含有Zn、Cu、Ag，故A合理；
B．由于银的活动性最弱，最先置换出来，固体中一定有银，故B不合理；
C．当锌不足或恰好反应时，固体中含有Cu、Ag；故C合理；
D．当锌不足，未将硝酸银完全反应，固体中只含有Ag，故D合理。
故答为：（1）锌片的表面有红色物质生成，溶液由蓝色逐渐变为无色；（2）B；（3）B。
5．（2019•河南）某化学兴趣小组的同学利用压强传感器、数据采集器和计算机等数字化实验设备，测定铝片与足量稀硫酸反应时气体压强的变化，实验结果如图所示。
（1）开始一段时间气体压强几乎不变，其原因是什么？
（2）写出m点时所发生反应的化学方程式。
【答案】铝表面的氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝和水；2Al+3H2SO4＝Al2（SO4）3+3H2↑。
【解答】解：（1）由于在空气中铝表面容易生成一层致密的氧化铝膜，压强变化不大因为铝表面的氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝和水，故填：铝表面的氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝和水；
（2）m点气体压强明显增大，说明有气体产生，铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，配平即可；故答案为：2Al+3H2SO4＝Al2（SO4）3+3H2↑。
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