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- 2021-05-13 发布
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金属活动性
例1 某研究小组的同学为探究铝、铁、铜、锌的金属活动顺序,设计了如图所示的四个实验(其中金属均已用砂纸打磨,且形状、大小相同;所用稀盐酸的溶质质量分数、用量也相同)。
(1)通过观察,甲同学很快判断出锌、铁、铝活动性强弱.据你分析,甲同学依据的实验现象是______________________。过一会儿,他又发现D中铁片表面有红色固体附着,这说明________________________。
(2)实验时选用Zn而不用Al、Fe制取氢气的原因是____________。A试管中的实验现象为____________。
(3)铝比铁的活动性强,易氧化,但是为什么铝制品耐用而铁制品却容易锈蚀____________。
解析 活动性越强的金属,与相同酸反应速率越快,根据A、B、C中生成气体的速率不同可判断出锌、铁、铝的活动性强弱;铁能与Cu(NO3)2溶液反应,说明铁的金属活动性强于铜;Al与酸反应速率太快,不利于收集,Fe与酸反应速率太慢,Zn与酸反应生成的速率适中;Fe与稀盐酸反应的现象是铁片逐渐溶解,溶液由无色变为浅绿色,有无色气体生成;Al在常温下被氧气氧化生成致密的氧化物保护膜,阻止内部的铝不再继续被氧化。
答案 (1)A、B、C中生成气体的速率不同 铁的金属活动性强于铜 (2)锌和酸反应生成氢气速度适中 铁片逐渐溶解,溶液有无色变为浅绿色,有无色气体生成 (3)因为铝在常温下被氧化生成致密的氧化物保护膜
点睛 验证金属的活动性强弱,一是根据金属与相同的酸反应速率不同,二是根据金属与另一种金属的盐溶液是否反应。
例2 某化学兴趣小组的同学在探究Mg、Cu、Fe三种金属的有关性质时进行了如下实验:
(1)实验一:发生反应的化学方程式____________________,该实验可得出三种金属的活动性由强到弱的顺序为___________。
(2)实验二:将实验一后①、②试管内的物质倒入烧杯中,发现烧杯内的红色固体明显增多,一段时间后过滤。滤渣中一定含有的物质是___________,可能有的物质是_________,为了进一步确定可能有的物质是否存在,同学们设计了如下方案:
实验步骤
实验现象
结论
取少量滤渣于试管中,向其中滴加______
没有气泡产生
_________________
滤液中含有的金属离子可能是__________。
①Mg2+ ②Mg2+、Fe2+ ③Mg2+、Fe3+ ④Cu2+、Fe2+ ⑤Mg2+、Fe2+、Cu2+
解析 本题通过对金属活动性强弱的探究,考查及对科学探究过程的分析处理能力。金属活动性顺序中,Fe位于Mg的后面,即Fe不与MgSO4反应;Fe位于Cu的前面,Fe与CuSO4反应生成Cu和FeSO4,即三种金属的活动性由强到弱的顺序为Mg、Fe、Cu;红色固体是Fe与CuSO4反应生成的红色Cu;滤渣中可能还含有Fe粉;Fe能与稀盐酸或稀硫酸反应生成气体H2,若滤渣与酸反应有气泡产生,说明滤渣中含有Fe,否则,滤渣中没有Fe;由于MgSO4不参加反应,所以滤液中一定含有Mg2+,Fe与CuSO4反应生成FeSO4,滤液中还一定有Fe2+,若CuSO4溶液有剩余,滤液中还含有Cu2+,故选②⑤。
答案 (1)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu Mg、Fe、Cu (2)Cu Fe 稀盐酸 滤渣中没有铁 ②⑤
练习 1.把相同质量、相同溶质质量分数的稀盐酸分别加入盛有X、Y、Z三种金属的试管中,只有Z始终无明显变化们X、Y表面都有气泡产生,但是Y产生气泡的速度明显比X的快。这三种金属的活动性顺序是( )
A.X>Y>Z B.X>Z>Y C.Z>Y>X D.Y>X>Z
2.锰(Mn)和镍(Ni)都是金属,将镍丝插入硫酸锰溶液中,无变化;将镍丝插入硫酸铜溶液中,镍丝上有铜析出。则Mn、Ni、Cu的金属活动性由弱到强排列正确的是( )
A.Mn Cu Ni B.Ni Mn Cu C.Cu Ni Mn D.Mn Ni Cu
3.铁、铝、铜是常见的三种金属。同学们发现生活中的铝和铜制品表面一般不用防锈,而铁制品一般需要做防锈处理。
【提出问题】这是不是因为铁、铝、铜三种金属中铁的活动性最强呢?
【实验探究】同学们对这三种金属的活动性顺序展开了探究,请你参与探究并填写空格。
将粗细相同的铁丝、铝丝、铜丝分别插人体积相同、溶质质量分数也相同的稀盐酸中:
操作
根据现象得出
金属活动性顺序
片刻后现象
有少量气泡
无气泡
无气泡
Fe>Al,Fe>Cu
几分钟后现象
有少量气泡
有大量气泡
无气泡
_____________
【讨论交流】为什么同一个实验得出了两种结论呢?同学们带着这个疑问查阅了相关资料,明白了铝丝在稀盐酸中短时间内无气泡,是因为铝表面致密的氧化膜会先与盐酸反应。
【反思评价】做金属性质实验时需将金属进行打磨,打磨的目的是________________。
【实验验证】为了进一步确认铁、铝、铜这三种金属的活动性顺序,同学们又将两根粗细相同的、打磨过的铁丝分别插入硫酸铝溶液、硫酸铜溶液中:
操作
根据现象得出
金属活动性顺序
现象
无明显现象
_________________
Al>Fe>Cu
写出铁与硫酸铜溶液反应的化学方程式________________________________。
【拓展迁移】(1)若只有一支盛有少量稀盐酸的试管,只需合理安排金属丝的插人顺序(能与盐酸反应的要一次将盐酸消耗完),也能证明铁、铝、铜这三种金属的活动性顺序。金属丝的插入顺序为_________________。
(2)金属被人类大规模开发利用的大致年限也与金属活动性顺序有关,请写出铁、铝、铜三种金属材料被人类利用的先后顺序________________。
答案 1.D 2.D
3.【实验探究】Al>Fe>Cu
【反思评价】除去金属表面的氧化物(或污物)
【实验验证】铁丝表面附着红色固体 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
【拓展迁移】(1)Cu Fe Al(或铜 铁 铝)或Fe Cu Al(或铁 铜 铝) (2)Cu Fe Al(或铜 铁 铝)
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