《金属的化学性质》典例精析一
第一课时
【例题1】在10-9~10-7m范围内,对原子、分子进行操纵的纳米超分子技术往往能实现意想不到的变化。如纳米铜颗粒一遇到空气就会剧烈燃烧,甚至发生爆炸。下列说法正确的是( )
A.纳米铜属于化合物 B.纳米铜颗粒比普通铜更易与氧气发生反应
C.纳米铜无需密封保存 D.纳米铜与普通铜所含铜原子的种类不同
【难度】易
【精析】纳米铜仍然是铜的单质,所含铜原子相同,所以A、D皆错误;根据题意纳米铜一遇到空气就会剧烈燃烧,而铜在空气中加热与氧气反应是没有火焰的,只是表面变黑而已,故B正确,C错误。
【答案】B
【例题2】质量相等的金属镁和铝,分别投入到装有完全相同且质量相等的稀硫酸的烧杯中,反应完毕后,金属均有剩余。则反应后烧杯内的物质质量关系是( )
A.两个烧杯内的剩余物质量相等
B.投入镁的烧杯反应后质量更大
C.投入铝的烧杯反应后质量更大
D.无法比较
【难度】中
【精析】此题很容易进行思维误区:根据金属质量相等去计算产生氢气的量,进而得出两种烧杯内剩余物不相等的结果;本题特别强调,金属均有剩余,所以两个烧杯中的酸全部反应完了。因此,应该以酸的量而不是金属的量来计算反应产生的氢气的量,既然酸的量相等,所以,产生的氢气的量也是相等的,而反应前两个烧杯中酸的质量加上金属的质量也是相等的,所以,最后两个烧杯内的剩余物质的质量也是相等的。故选A。
【答案】A
【例题3】把某稀硫酸分为等体积的两份,放入两个烧杯中,分别加入等质量的甲、乙两种金属,反应后金属都没有剩余。产生H2的质量随时间变化的趋势如图。下列说法正确的是( )
A.甲的活动性比乙强
B.甲的相对原子质量一定比乙小
C.反应消耗等质量的硫酸
D.反应消耗等质量的金属
【难度】难
【精析】这类结合图像题考查金属活动性顺序的试题是中考常考的一类考题,也是理解掌握金属活动性顺序的关键点。通过图示,我们可以很容易知道产生氢气的质量甲>乙,所以,通过化学方程式就知道生成的氢气的量与参加反应的硫酸的质量成正比,与金属的相对原子质量成反比(当金属在化合物中化合价相同时),C错误,而本题并没有说明甲、乙金属的化合价是否相同,所以B说法错误。通过图示,可以知道消耗相同质量的金属,甲所消耗的时间比乙长,所以乙的金属活动性比甲强,故A错误。题目里说得很清楚,反应后金属都没有剩余,因此,此题如果是单选题也可以通过快速浏览四个选项,很快得出D选项正确。
【答案】D
【例题4】将某稀盐酸分为四等份装入到四个烧杯中,然后分别投入相同质量的镁、锌、铁、铜四种金属,完全反应后,下列说法不正确的是( )
A.反应过程中投放镁条的反应最为剧烈,并且放出大量的热
B.反应后各烧杯内的物质质量一定相等
C.投入铁的烧杯内在反应后溶液的质量增加了
D.通过本实验可以得出四种金属的活动性顺序为:Mg>Zn>Fe>Cu
【难度】难
【精析】本题考查了酸与金属反应的很多重要知识。A、D考查的是金属活动性顺序,以及化学反应伴随的热量变化。因为镁的化学性质在四种金属里最活泼,且反应是典型的放热反应,所以A正确;四种金属里,只有一种金属不与酸反应,所以D正确;由于并不清楚金属与酸的量关系,不能确定剩余物是什么,因此,B错误;根据化学方程式及化学方程式量的意义,可知,每56份质量的铁完全反应,可以产生2份的氢气,而稀硫酸和硫酸亚铁溶液都是液体,因此,反应后液体净增重54份,故C正确。
【答案】B
【例题5】某锌样品6.5 g与足量稀硫酸完全反应后产生氢气0.195 g。则其所含杂质可能是( )
A.Fe B.Mg C.Al D.Cu
【难度】难
【精析】这类题最好用简便的方法进行操作,才能最快最好地解答,否则,花了功夫也未必能正确解答。本题可以根据M=H2进行快速解答(M代表Zn、Fe、Mg、2Al/3等常见反应金属)。解法一:假设6.5 g样品全部是锌,应该产生0.2 g氢气,而事实上产生的氢气比较它少,根据金属与酸反应的产生氢气的量与金属的相对原子质量成反比的特点,要产生更少的氢气,另外一种金属的相对原子质量必要比65大。铜虽然是64(或63.5),但因为它事实上不与酸反应,所以,它的相对原子质量应该看做是无穷大。符合题意的只有D(A为56,B为24,C为18)。解法二:根据上式,要产生氢气0.195 g,可以计算出两种金属的平均对原子质量约为66.7,而锌是65,说明另外一种金属的相对原子质量比66.7要大,同理可推知是D正确。
【答案】D
第二课时
【例1】有X、Y、Z三种金属,把它们分别投入稀盐酸中,只有Y表面有气泡冒出,把X投入到Z的化合物溶液中,X表面有Z析出,X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是( )
A.Z>Y>X B.Y>X>Z C.X>Y>Z D.X>Z>Y
【难度】中
【精析】金属与酸接触,金属与金属化合物溶液接触,无论反应还是不反应,都能说明金属的活动性顺序。题中“只有Y表面有气泡”说明活动性顺序Y在氢的前面,X、Z在氢的后面;“X表面有Z析出”说明X在Z的前面。结合两者的推断,可知B是正确的。
【答案】B
【例2】5角硬币的外观呈金黄色,它是铜和锌的合金,市面上有人用它制成假金元宝行骗,小明同学用一种试剂揭穿了他。小明一定不会用的试剂是( )
A.硫酸铜溶液 B.硝酸银溶液 C.盐酸 D.硝酸钠溶液
【难度】中
【精析】金与铜、锌最大的不同点,就是金位于金属活动性的最后,一般不与其他物质发生反应。而要鉴别,则是想办法让假黄金中的铜或锌或两者能发生反应,通过观察现象来达到揭穿的目的。锌位于氢的前面,加入之后可观察到气体产生,故C正确;锌也位于铜的前面,反应之后表面变成红色,故A可行;而铜锌都会和硝酸银反应,表面变成银白色或灰白色,故B也可行。只有硝酸钠中的钠排锌铜金的前面,全部不反应,故方案不可行。
【答案】D
【例3】把铁片分别放入下列物质的溶液中,过一段时间取出,溶液质量增加的是( )
A.Al2(SO4) B.CuSO4 C.H2SO4 D.AgNO3
【难度】难
【精析】这类试题首先要搞清楚的是何者为溶液的问题,根据后面即将学到的酸碱盐知识,硫酸盐只有硫酸钡不溶,硝酸盐全部溶于水等特点,再根据化学方程式的质量含义,才能正确解答此题。
铝的活动性比铁强,将铁投入到硫酸铝溶液中,不发生反应,故溶液质量不变;铁能与硫酸铜溶液反应,生成硫酸亚铁溶液和铜,投入56份质量的铁,将析出64份质量的铜,故溶液质量减少;铁与稀硫酸反应,生成硫酸亚铁溶液和氢气,投入56份质量的铁,将产生2份质量的氢气,溶液质量增加;铁与硝酸银溶液反应生成硝酸亚铁溶液和银,投入56份质量的铁,将析出216份质量的银,溶液质量将减少。故选C。
【答案】C
【例4】某学生为了验证锌、银、铜三种金属的活动性顺序,设计了五个实验:①将Zn、Cu分别放入稀盐酸中;②将Ag放入Cu(NO3)2溶液中;③将Cu放入AgNO3溶液中;④将Cu放入ZnSO4溶液中;⑤将Zn放入AgNO3溶液中。下列实验组合不能验证锌、银、铜三种金属活动性顺序的是( )
A.①② B.①③ C.②④ D.①⑤
【难度】中
【精析】此题表面上看来很烦琐,实则只要掌握了金属活动性顺序的应用,做起来还是比较轻松的。根据金属活动性顺序在置换反应时所体现出来的规律,可知各反应推断出来的金属活动性顺序为①Zn>H>Cu;②Cu>Ag;③Cu>Ag ;④Zn>Cu;⑤Zn>Ag。结合比较的结果,很容易得出D不能得出正确的顺序,因为D无法比较铜与银的顺序。
【答案】D
【例5】现有银、铜、铁三种金属,某研究小组的同学为探究银、铜、铁的金属活动性顺序,设计了三个实验:Ⅰ.将铁片浸入稀硫酸中;Ⅱ.将银片浸入稀硫酸中;Ⅲ.将铁片浸入硫酸铜溶液中。
(1)实验Ⅰ的现象是:有气泡产生,溶液由无色逐渐变为浅绿色。反应的化学方程式为 ;反应产生的气体可用 的方法检验。
(2)上述三个实验还不能完全证明三种金属的活动性顺序,请你补充一个实验来达到实验目的(写出实验操作和现象) 。根据以上探究,三种金属的活动性由强到弱的顺序是 。
(3)将银、铜、铁中的两种金属分别放入 溶液中,即可验证这三种金属的活动性强弱。
【难度】难
【精析】对于探究三种金属的活动性顺序,通常的做法有两种:先将三种金属按活动性顺序排序:ABC,然后选择B的化合物溶液与金属A、C反应,或金属B与A、C的化合物溶液反应。如果多种金属中只存在一种金属不能与酸反应,则也可以用稀盐酸或稀硫酸,然后根据反应的剧烈程度将它们分辨出来。当我们学了酸碱盐知识之后,我们可以用以下口诀进行记忆:一是多种金属一种酸,二是中间金属两头盐,三是两头金属中间盐。
实验Ⅰ说明铁在氢的前面;Ⅱ说明银在氢的后面;Ⅲ说明铁在铜的前面;因此,要验证三种金属的顺序,还需要设计一个实验,说明铜在银的前面,可以是银与铜的化合物溶液,也可以是铜和银的化合物溶液(常见的只有硝酸银溶液于水)。
【答案】(1)Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ 点燃
(2)将铜插入硝酸银溶液中,如果铜的表面有银白色固体析出 铁、铜、银
(3)硫酸铜
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