金属和金属材料
第2节金属的化学性质
一、金属的化学性质
1.大多数金属可与氧气的反应
2Mg+O22MgO注：MgO：白色固体
4Al+3O22Al2O3注：Al2O3：白色固体
3Fe+2O2Fe3O4注：CuO：黑色固体
注意：①虽然铝在常温下能与氧气反应，但是在铝表面生成了一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止了反应的进行，所以铝在常温下不会锈蚀。
②真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不能与氧气反应，金的化学性质极不活泼。
2.金属+酸→盐+H2↑置换反应（条件：活动性：金属＞H）
H2SO4+Mg=MgSO4+H2↑2HCl+Mg=MgCl2+H2↑
现象：反应剧烈，有大量气泡产生，液体仍为无色
3H2SO4+2Al=Al2(SO4)3+3H2↑6HCl+2Al=2AlCl3+3H2↑
现象：反应剧烈，有大量气泡产生，液体仍为无色
H2SO4+Zn=ZnSO4+H2↑2HCl+Zn=ZnCl2+H2↑
现象：反应比较剧烈，有大量气泡产生，液体仍为无色
H2SO4+Fe=FeSO4+H2↑2HCl+Fe=FeCl2+H2↑
现象：反应比较缓慢，有气泡产生，液体由无色变为浅绿色
当一定质量的金属与足量的稀盐酸（或硫酸）反应时，产生的氢气质量与金属质量的关系：
一价金属相对原子质量法：
3.金属+盐→另一金属+另一盐置换反应（条件：参加反应的金属＞化合物中金属元素）
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4(“湿法冶金”原理)
现象：铁钉表面有红色物质出现，液体由蓝色变为浅绿色
2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu
现象：铝丝表面有红色物质出现，液体由蓝色变为无色
Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag
现象：铜丝表面有银白色物质出现，液体由无色变为蓝色。
注意：①CuSO4溶液：蓝色FeSO4、FeCl2溶液：浅绿色
②Fe在参加置换反应时，生成+2价的亚铁盐。
二、置换反应
1.概念：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物的反应。
2.特点：反应物、生成物都两种；物质种类是单质与化合物。
三、常见金属活动性顺序：
KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu
金
属活动性由强逐渐减弱
在金属活动性顺序里：
1.金属的位置越靠前，它的活动性就越强
2.位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢元素（不可用浓硫酸、硝酸）
3.位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。
（除K、Ca、Na）
1．（·株洲）下列反应中属于置换反应的是（ ）
A．Fe+CuSO4=FeSO4+CuB．2NO+O2=2NO2
C．3CO+Fe2O32Fe+3CO2D．2NaCl2Na+Cl2↑
2．（·兰州）下列方法中不能防止锅铁腐蚀的是（ ）
A．表层镀锌B．食盐水浸泡
C．制成合金D．表层涂油
3.下列变化不属于化学变化的是（）
A.铁生锈B.铜器产生铜绿
C.湿法炼铜D.铁被磁化
4.将过量的铁粉投入硫酸和硫酸铜的混合溶液中，充分反应后过滤，滤出剩余的铁和生成的铜，在滤液里含有的物质是（）
A.FeSO4B.CuSO4C.Fe2(SO4)3D.H2SO4
5.除去铜粉中少量铁粉，不可采用的方法是（）
A.用磁铁吸引B.加入足量稀盐酸再过滤
C.加适量CuSO4溶液D.在空气中灼热
6.金属的化学性质
（1）与氧气反应，生成____________，反应类型（）。
（2）与酸的反应
①（以铁为例，写出化学方程式）_____________________，反应类型（）。
②与硫酸铜的反应（写出化学方程式）：______________________，反应类型（）。
从上述的金属性质中我们可以总结出比较金属活动性强弱的两条规律___________________；______________________________。
类型一：金属与氧气反应
例1.铜、银、金常被用作钱币流通，从化学的角度看，主要是利用了它们的（）
A.光彩照人B.硬度适中C.密度较大D.不活泼性
答案：D
解析：物质的性质决定物质的用途。用作货币的金属首先应该化学性质稳定，不易于发生腐蚀而损耗。铜、银、金的性质都很稳定，位于金属活动顺序表的后半部分。
例2.下列物质在空气中不能燃烧，在氧气中可以燃烧的是（）
A.铁丝B.镁条C.红磷D.木炭
答案：A
解析：镁条、红磷、木炭，在空气中可以燃烧；铁丝在空气中不能燃烧，但在纯氧气中能够剧烈燃烧，生成四氧化三铁，放出大量的热。
类型二：金属活动性
例3.从金属利用的历史看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用则是近百年的事，此先后顺序与下列因素有关的是（）
A.金属的活动性B.金属的导电性
C.金属在地壳中的含量D.金属的延展性
答案：A
解析：金属活泼性决定了金属冶炼的难易，要求的技术也越高。故铜的性质不活泼，铁次之，而铝的性质活泼，难以冶炼得到。故金属的利用与其活泼性有关。
例4.有A、B、C、D四种金属，分别把它们加入到稀盐酸中，A、B、D反应后有气体放出，C无明显现象，再把A、D加入B盐溶液中，D表面有B析出，而A没有，则四种金属的活动性顺序是为（）
A.ABDCB.BDAC
C.DABCD.DBAC
答案：D
解析：活泼的金属单质能从不活泼金属的盐溶液中置换出该金属。利用金属间的置换反应可以比较金属的活泼性强弱。如果金属不能与酸反应置换出氢气，这种金属的活泼性较差。
例5.（荆门中考）向一定质量的AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中加入m克Zn，充分
反应后过滤，将滤渣洗涤、干燥后称量，得到的质量为m克，据此下列说法不正确的是（ ）
A．取反应后的滤液观察，滤液可能呈蓝色
B．取反应后的滤液滴加稀盐酸，有白色沉淀产生
C．取滤渣滴加稀硫酸，可能有气泡产生
D．滤渣中的物质至少有两种
答案：B
解析：在金属活动性顺序中，Zn＞Cu＞Ag，向一定质量AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中加入Zn，与两种溶质依次发生反应
Zn+2AgNO3=Zn（NO3）2+2Ag
所以析出银的过程是固体质量增加的过程；
Zn+Cu（NO3）2=Zn（NO3）2+Cu
所以析出铜的过程是固体质量减少的过程；
而反应前后固体质量都是mg，说明硝酸银被置换完了，硝酸铜也发生了置换反应，因此滤渣一定含有银和铜，可能含有锌；滤液一定含有硝酸锌，可能含有硝酸铜，一定没有硝酸银；
A.滤液可能含有硝酸铜，因此滤液可能呈现蓝色，故A说法正确；
B.取反应后的滤液滴加稀盐酸，没有沉淀产生，因为硝酸银完全被置换，故B说法错误，但符合题意；
C.因为滤渣可能含有锌，因此取滤渣滴加硫酸，可能有气泡，故C说法正确；
D.滤渣一定含有银和铜，可能含有锌；滤液一定含有硝酸锌，可能含有硝酸铜，一定没有硝酸银；故D说法正确；
例6.（十堰中考）将一定质量金属M的粉末放入盛有Cu（NO3）2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AgNO3溶液，待充分反应后过滤，得蓝色滤液和滤渣。根据实验分析，以下结论错误的是（ ）
A．金属活动性顺序：M＞Cu＞Ag
B．滤液中一定含有M的阳离子和Cu2+
C．滤渣中一定含有Ag和Cu
D．向滤液中滴加稀盐酸，可能产生白色沉淀
答案：C
解析：在金属活动性顺序中，排在前面的金属会将排在后面的金属从其盐溶液中置换出来，氯离子和银离子会生成氯化银沉淀．
A.将一定质量金属M的粉末放入盛有Cu（NO3）2溶液的烧杯中，充分反应后溶液呈无色，M比铜活泼，向烧杯中加入一定量的AgNO3溶液，待充分反应后过滤，得蓝色滤液和滤渣，铜比银活泼，所以金属活动性顺序：M＞Cu＞Ag，故A正确；
B.滤液中一定含有M的阳离子和Cu2+，故B正确；
C.铜可能刚好与硝酸银反应，所以滤渣中一定含有Ag，可能含有铜，故C错误；
D.滤液中可能含有硝酸银，所以向滤液中滴加稀盐酸，可能产生白色沉淀，故D正确．
类型三：置换反应
例7.铁丝放入硫酸铜溶液中，下列描述中不正确的是（）
A.铁丝表面有红色金属铜生成B.溶液颜色有蓝色逐渐变为浅绿色
C.溶液质量增加D.铁丝中铁的质量逐渐减少
答案：C
解析：铁丝放入硫酸铜溶液，置换出金属铜，生成硫酸亚铁溶液，为浅绿色溶液；由于铁的相对原子质量小于铜，溶液由硫酸铜变成硫酸亚铁，溶液质量减少，固体质量增加。
1．（·泰安）能反映相关实验过程中量的变化的图象是（ ）
2．（·临沂）下列四个实验中只需要完成三个就可以证明Zn、Cu、Ag三种金属的活动性顺序，其中不必进行的实验是（ ）
A．将锌片放入稀硫酸B.将铜片放入稀硫酸
C．将铜片放入硝酸银溶液D．将锌片放入硝酸银溶液
3．（·1枣庄）X、Y、Z为三种金属，已知①X+H2SO4=XSO4+H2↑②Y+2ZNO3=Y（N03）2+2Z③Y与稀硫酸不反应，则下列符合要求的X、Y、Z分别是（ ）
A．FeCuAgB．CuHgAg
C．MgZnFeD．FeAgCu
4．（·温州）为了验证“Fe，Cu，Ag三种金属的活动性由强到弱”，小明设计了如图所示的实验，其中可以达到实验目的组合是（ ）
A．①②B．①③C．②④D．③④
5．（·湘西州）现有甲、乙、丙、丁甲种颗粒大小相同的金属，分别投入相同的稀硫酸中，只有甲、乙表面有气泡产生，且甲产生气泡较快；再把丙和丁投入相同的硝酸银溶液中，过一会儿，丙的表面有银析出，而丁没变化．则四种金属的活动性顺序是（ ）
A．丙＞乙＞丁＞甲B．丁＞乙＞丙＞甲
C．甲＞乙＞丙＞丁D．乙＞甲＞丁＞丙
6．（·重庆）下列事实能说明铝的金属活动性比铁或铜强的是（ ）
A．铝在地壳中含量比铁高
B．铝的熔点低于铜的熔点
C．空气中铁比铝更容易被腐蚀
D．铝丝在硫酸铜溶液中能形成“铜树”
7．（·邵阳）小军欲探究X、Y、Z三种金属的活动性顺序，他做了如下实验：①把X和Y分别放入稀硫酸中，X表面产生大量气泡，Y表面无现象；②把Y放入Z的硝酸盐溶液中，Y表面有Z析出，则X、Y、Z三种金属的活动性顺序是（ ）
A．X＞Y＞ZB．Z＞Y＞X
C．Y＞X＞ZD．X＞Z＞Y
1.金属活动性顺序
金属活动性顺序由强至弱：KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu
（按顺序背诵）钾钙钠镁铝锌铁锡铅（氢）铜汞银铂金
口诀记忆：嫁，给，那，美，女；身，体，细，纤，轻；统，共，一，百，斤。
①金属位置越靠前的活动性越强，越易失去电子变为离子，反应速率越快。
②排在氢前面的金属能置换酸里的氢，排在氢后的金属不能置换酸里的氢，跟酸不反应。
③排在前面的金属（除钾钙钠外），能把排在后面的金属从它们的盐溶液里置换出来。排在后面的金属跟排在前面的金属的盐溶液不反应。
④混合盐溶液与一种金属发生置换反应的顺序是“先远”“后近”。
注意：＊单质铁在置换反应中总是变为＋2价的亚铁。
2.金属＋酸→盐＋H2↑中
①等质量金属跟足量酸反应，放出氢气由多至少的顺序：Al＞Mg＞Fe＞Zn。
②等质量的不同酸（通常为盐酸和稀硫酸）跟足量的金属反应，酸的相对分子质量越小放出氢气越多。
③等质量的同种酸跟足量的不同金属反应，放出的氢气一样多。
训练（·长沙）判断金属Zn、Fe、Ag的金属活动性强弱有很多种方法，下列能作
为判断依据的是（ ）
A．根据金属导电性强弱判断
B．根据金属导热性快慢判断
C．根据锌能把铁从硫酸亚铁溶液中置换出来，铁能把银从硝酸银溶液中置换出来判断
D．根据金属的密度大小判断
训练（·郴州）现有X、Y、Z三种金属，把X、Y分别放入稀盐酸中，Y产生气体
的速率比X快，把Z放入硫酸铜溶液中，一段时间后，无明显现象，根据以上事实，判断三
种金属的活动性强弱，正确的是（ ）
A．X＞Y＞ZB．Y＞Z＞XC．Y＞X＞ZD．Z＞Y＞X
训练（·河北）下列验证Zn、Fe、Ag三种金属活动性顺序的实验方案中（“﹣”
表示未进行金属与盐溶液之间的实验），不能达到实验目的是（ ）
A．AB．BC．CD．D
训练（·咸宁）金属R放入稀硫酸中，没有气泡产生，放入硫酸铜溶液中，表面有
红色物质析出．下列关于R的金属活动性判断不正确的是（ ）
A．R＞CuB．R＞FeC．Zn＞RD．R＞Ag
训练（·福州）以下实验能比较出铜和银的金属活动性强弱的是（ ）
A．测定两种金属的密度B．铜片放入硝酸银溶液中
C．将两种金属片相互刻划D．铜片、银片分别放入稀硫酸中
训练（·连云港）金属活动性顺序表在化学学习中有重要作用，下列说法正确的是（ ）
A．Zn不能置换出稀硫酸中的氢
B．Ag能将硝酸铜溶液中的铜置换出来
C．在Al、Mg、Fe中金属活动性最强的是Al
D.“真金不怕火炼”说明金在高温时也不与氧气反应
训练铜和铝是日常生活和生产中重要的金属。钛(Ti)有许多神奇的性能，越来越引起人们的