滚动小专题(二) 金属活动性顺序的探究与应用一、探究金属活动性强弱的方法1．根据金属与氧气反应的条件和反应的剧烈程度，可比较金属的活动性强弱。反应条件分三种：常温、加热、高温，条件越容易进行说明金属活动性越强。2．在相同条件下，根据金属与酸反应的快慢剧烈程度可比较金属的活动性，金属与酸反应越剧烈冒出气泡越快，金属越活泼。金属不与盐酸或稀硫酸反应，表明金属活动性较弱。3．根据一种金属能否把另一种金属从它的化合物溶液中置换出来，可以比较两种金属的活动性强弱。活动性强的金属能将活动性弱的金属从其化合物溶液中置换出来。【温馨提示】实验前必须打磨金属，除去表面的氧化层或污物，以免干扰实验。二、比较三种金属活动性顺序的实验设计方法一般验证三种金属的活动性顺序时，“中间开花”策略是最为简捷的思路。具体方法有：①金夹盐法即“金、盐、金”法：选用三种金属中活动性位于两端的金属单质，即活动性介于两种金属之间的盐溶液作为试剂。根据两种金属与盐溶液反应的情况判断。②盐夹金法即“盐、金、盐”法：选用三种金属中活动性位于中间的金属单质，及另外两种金属的盐溶液作为试剂。根据金属单质分别与另外两种盐溶液反应的情况判断。三、金属与盐溶液的优先置换原理1．若将两种较活泼的金属单质同时放入某一较不活泼的盐溶液中，最活泼的金属优先与该盐发生置换反应。2．若将某一较活泼的金属单质放入含有多种较不活泼的金属的盐溶液中，则该金属单质优先置换最不活泼的金属。3．若将某一较活泼的金属单质放入含有不活泼金属的盐溶液和活泼金属的盐溶液中，则该金属单质只和金属活动性顺序位于它后面的金属盐溶液发生置换反应。 类型1 金属活动性顺序的验证 (2022·烟台)不锈钢材料中含有的金属铬(Cr)能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。为了解金属铬与常见金属铝、铜在金属活动性顺序中的相对位置关系，小娟与小涛进行了如下探究活动。【猜想和假设】根据所学知识，猜想三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系：猜想一：Cr Al Cu猜想二：Al Cr Cu猜想三：__________【实验和探究】(1)小娟的实验：取大小相同的铝、铬、铜三种金属片(用砂纸打磨光亮)。实验步骤实验现象解释与结论分别取三支试管，向其中加入等质量、等浓度的稀硫酸，然后将铝、铬、铜三种金属分别插入三支试管中。铝片表面产生气泡较快；铬片表面产生气泡较缓慢，溶液变蓝色；铜片无明显现象。猜想____成立。铬与稀硫酸反应生成蓝色的硫酸亚铬(CrSO48\n)溶液，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。 (2)小涛的实验：小涛只选用了三种药品进行实验，也得出了三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系。则他选用的三种药品可能是__________________________。【总结与归纳】由上述实验得出比较金属活动性强弱的方法有：①__________________________；②____________________________。思路点拨：【猜想和假设】铝和铜的金属活动性铝的强，将铬加入则出现三种情况：(1)Cr＞Al＞Cu；(2)Al＞Cr＞Cu；(3)Al＞Cu＞Cr。【实验和探究】(1)根据实验现象：铝片表面产生气泡较快；铬片表面产生气泡较缓慢，可知猜想二正确；由题中信息可知，铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬(CrSO4)溶液和氢气；(2)如果已知三种金属的活动性顺序，用活动性位于中间的金属与另两种金属的盐溶液反应；或用活动性位于中间的金属的盐溶液与另两种金属反应，都可以验证三种金属的活动性顺序。可选择：Al、CrSO4、Cu或Al2(SO4)3、Cr、CuSO4等。【总结与归纳】由上述实验得出比较金属活动性强弱的方法有：①通过金属与酸反应比较；②通过金属与盐溶液反应比较。类型2 滤液、滤渣成分的判断 (2022·包头)某化学小组向一定量AgNO3和Cu(NO3)2混合溶液中加入一定量的Mg粉，充分反应后过滤得溶液A和固体B。对滤液A所含的溶质有以下几种猜想：①Mg(NO3)2、AgNO3、Cu(NO3)2②Mg(NO3)2、Cu(NO3)2③Mg(NO3)2、AgNO3④只有Mg(NO3)2经过讨论大家一致认为不合理的猜想是________(填标号)，其理由是____________________。【实验探究】若猜想④成立，通过以下实验可确定固体B的成分，请将下表填写完整。实验步骤现 象固体B的成分有气泡产生 思路点拨：三种金属的活动性顺序为：Mg＞Cu＞Ag，镁先与硝酸银反应。若镁与部分硝酸银反应，溶质为Mg(NO3)2、AgNO3、Cu(NO3)2；若镁与硝酸银恰好完全反应，或再与部分硝酸铜反应，溶质都是Mg(NO3)2、Cu(NO3)2；若镁与硝酸铜全部反应，溶质只有Mg(NO3)2。由此可知滤液A所含的溶质不可能是Mg(NO3)2、AgNO3。若猜想④成立，固体B有两种可能，一种为Ag和Cu，另一种为Mg、Cu和Ag。只需取固体样品加入稀盐酸即可证明。类型3 滤液中金属成分的回收 (2022·达州)化学实验室要从X、银、铜、锌四种金属混合物中分离某贵重金属。流程如下：8\n请回答：(1)四种金属的活动性顺序由强到弱是________________________________________________________________________；(2)固体丙中一定含有的金属是________；(3)写出③中反应的化学方程式________________________；(4)为了检验滤液C中的溶质成分，向其中加入稀盐酸，有白色沉淀产生，则滤液C中一定含有的阳离子是________。思路点拨：向锌、X、铜、银的金属混合物中加入稀硫酸，锌一定参加反应产生气泡，铜和银一定不反应，得到的滤液A再加入过量的锌得到固体混合物乙和滤液B，说明锌除了和过量的硫酸反应产生气体外，还和盐溶液发生了置换反应，而铜和银没有参加反应，因此是锌和X的盐溶液发生的反应，因此说明锌的活动性比X强，且X位于氢前。由于硫酸过量，固体甲只含有铜和银，铜和硝酸银反应生成硝酸铜和银。四种金属的活动性顺序由强到弱为Zn、X、Cu、Ag；固体丙中一定含有金属银；③中是铜和硝酸银反应生成硝酸铜和银；向C中加入稀盐酸，有白色沉淀产生，说明有硝酸银剩余，故滤液C中一定含有的阳离子是生成的硝酸铜中的铜离子和剩余的硝酸银中的银离子。 一、选择题1．(2022·莆田)在铁制品上连接比铁活泼的金属是防止铁生锈的方法之一。下列金属可行的是( )A．银B．铅C．铜D．锌2．(2022·宿迁)下列事实不能用金属活动性顺序解释的是( )A．银的导电性强于铜B．镁和铝与稀盐酸反应的剧烈程度不同C．金属铜与稀硫酸不反应D．铜能将银从硝酸银溶液中置换出来3．(2022·深圳)下列说法错误的是( )A．C可能是铜B．将Fe放在B的盐溶液中可以置换出BC．四种金属的活动性顺序是：A＞B＞Fe＞CD．钢和生铁都是铁合金48\n．(2022·兰州)取等质量的甲、乙、丙三种金属，分别投入相同浓度的盐酸中，只有甲有气泡产生；再取一小块乙投入丙的硝酸盐溶液中，乙的表面没有丙析出。则甲、乙、丙三种金属的活动性顺序是( )A．甲＞乙＞丙B．甲＞丙＞乙C．丙＞乙＞甲D．乙＞丙＞甲5．(2022·石家庄二模)下列各组药品中，可用于验证铜、铁、银三种金属活动性强弱的是( )A．Cu、Ag、Fe、H2SO4溶液B．Cu、FeSO4溶液、AgNO3溶液C．Ag、Cu、FeSO4溶液D．Ag、FeSO4溶液、CuSO4溶液6．(2022·邢台二模)向Cu(NO3)2溶液中加入一定量的铁粉充分反应，下列情况中可能出现的是( )①溶液中有Fe2＋、Cu2＋，不溶物为Cu ②溶液中有Fe2＋、Cu2＋，不溶物为Fe ③溶液中只有Cu2＋，不溶物为Fe ④溶液中只有Fe2＋，不溶物为Fe、CuA．①③B．①④C．②③D．③④7．(2022·海南)小明为了比较X、Y、Z、W四种金属的活动性顺序，利用这四种金属单质、稀盐酸、Z的硝酸盐溶液和W的硝酸盐溶液，进行有关实验，结果如下表(“√”表示能反应，“—”表示不能反应，“空白”表示未做该实验)。请你判断四种金属的活动性顺序为( )XYZW稀盐酸√——√Z的硝酸盐溶液√W的硝酸盐溶液√—A.Y>Z>X>WB．X>Y>W>ZC．X>W>Y>ZD．W>X>Y>Z8．(2022·济南)将一定质量的铁粉加至H2SO4、MgSO4和CuSO4的混合溶液中，充分反应后过滤，得到滤液M和滤渣N。下列有关说法中，不合理的是( )A．滤液M中一定存在Fe2＋B．滤渣N的质量一定小于加入铁粉的质量C．滤渣N中一定没有单质镁D．滤液M中至少含有两种金属阳离子9．(2022·襄阳)向CuO和铁粉的混合物中加入一定量的稀硫酸，微热，充分反应后冷却、过滤，在滤液中放入一枚洁净的铁钉，发现铁钉表面无任何变化。据此判断，下列结论正确的是( )A．滤液中一定含有FeSO4，可能含有H2SO4B．滤液中可能有CuSO4C．滤渣里一定有Cu，可能有Fe和CuOD．滤渣里一定有Cu和Fe10．(2022·济宁)某实验小组在探究金属的化学性质时，得到金属与酸反应制取氢气的质量关系(见下图)。请根据图像信息判断，下列说法正确的是( )8\nA．四种金属与酸反应的速率：Al>Mg>Fe>ZnB．四种金属的活动性顺序：Mg>Al>Zn>FeC．同质量的四种金属与足量酸反应得到氢气的质量：Al>Mg>Fe>ZnD．Al、Mg、Fe、Zn四种金属与酸反应得到氢气的质量比为：：：二、填空及简答题11．(2022·莱芜)金属是重要的资源，在日常生活中已得到越来越广泛的应用。如图，向一定量AgNO3溶液中加入铜和锌的混合粉末，充分反应后过滤，得溶液甲和固体乙。(1)若乙中含有锌、铜、银三种固体，则溶液甲中所含的金属离子符号为________，此时向固体乙中加入稀盐酸，发生反应的化学方程式为________________________，该反应类型为________反应。(2)若溶液甲显蓝色，是因为________________________(用化学反应方程式表示)，此时固体乙中一定含有的物质是________。12．(2022·揭阳)某金属冶炼厂的工业废渣中含有泥沙和某些单质，其中单质含有铜、锌和少部分硫。现欲回收铜和锌，并对硫进行处理，主要流程如下图所示：(1)在废气A中，一定含有的有害气体是________(填化学式)。操作①的名称是________。(2)溶液D中含有的溶质是______________(填化学式)。(3)写出加入Zn后发生反应的化学方程式(写出其中之一即可)______________________________。三、实验探究题13．(2022·南平)为探究锌、铜、镍三种金属的性质，某兴趣小组进行如下实验。【实验一】将三种金属丝分别与一节干电池和小电珠连接，小电珠发光。【实验二】取粗细、长短相同的锌丝、铜丝、镍丝均与50mL稀盐酸反应，实验记录如下：锌铜镍铜稀盐酸的质量分数3%3%15%15%反应现象少量气泡无现象许多气泡无现象【实验三】金属锌、铜和稀盐酸构成如图所示的化学电池装置，观察到铜片表面有气泡(H2)，小电珠发光。(1)实验一的现象说明三种金属都具有______性。(2)镍与稀盐酸反应生成氯化镍(NiCl28\n)和氢气，反应的化学方程式是________________________________________________________________________，铜不能与稀盐酸发生化学反应的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)要判断三种金属活动性强弱，必须在实验二的基础上增补一个实验才能得出结论，其实验内容是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)金属活动性强弱是由金属物质的结构决定的，不会因某个实验而改变。下列关于实验三分析正确的是________(填选项)。A．铜的金属活动性变得比锌强B．铜与稀盐酸发生了置换反应C．该装置将化学能转化为电能14．(2022·邯郸一模)合金在生活中应用十分广泛。已知某合金粉末除含铝外，还含有铁、铜中的一种或两种。小明利用如图装置对合金粉末中铁、铜的存在进行探究时，误把氢氧化钠溶液当成稀硫酸加入到锥形瓶中，他惊奇地发现有无色气体放出，注射器活塞向右移动。【提出问题】合金粉末中存在哪些金属？NaOH溶液也能与其中某些金属发生化学反应吗？【查阅资料】(1)铝能与氢氧化钠溶液反应，铁、铜不能与氢氧化钠溶液反应。(2)铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(NaAlO2溶于水，溶液显无色)。小明继续对合金粉末的成分进行探究。【进行猜想】猜想1：该合金粉末中除铝外，还含有铁。猜想2：该合金粉末中除铝外，还含有________。猜想3：该合金粉末中除铝外，还含有铁、铜。【进行实验】小明设计了如下实验，请帮他完成实验记录。(可供选择的试剂：20%的硫酸溶液、30%的NaOH溶液)实验步骤实验现象结论①取一定量的合金粉末，加过量的________________________________________________________________________，充分反应后过滤，滤渣备用粉末部分溶解，并有无色气体放出，溶液呈无色合金中一定含有________②取步骤①所得滤渣，加过量的________________，充分反应滤渣部分溶解，并有无色气体放出，溶液呈浅绿色合金中一定含有______【得出结论】猜想3成立。8\n【交流反思】一般来说，活泼金属能与稀硫酸等酸反应，而铝与酸、碱都能反应，说明铝具有特殊的性质。铝与稀硫酸发生化学反应的化学方程式：__________________________________。【拓展研究】请你设计一个实验方案，比较铝、铁、铜的金属活动性强弱________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。参考答案滚动小专题(二) 金属活动性顺序的探究与应用归类例析例1 Al Cu Cr 二 Cr＋H2SO4===CrSO4＋H2↑ Al、CrSO4溶液、Cu 通过金属与酸反应比较 通过金属与盐溶液反应比较例2 ③ 镁先与硝酸银反应 取固体加入盐酸 镁、铜和银例3 (1)Zn、X、Cu、Ag (2)Ag (3)Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag (4)Ag＋、Cu2＋专题精练1．D 2.A 3.B 4.B 5.B 6.B 7.C 8.B 9.C 10.C11．(1)Zn2＋ Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ 置换 (2)Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2 银12．(1)SO2 过滤 (2)ZnSO4、CuSO4和H2SO4 (3)Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑或Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO413．(1)导电 (2)Ni＋2HCl===NiCl2＋H2↑ 铜不活泼，8\n在金属活动性顺序中排在氢的后面 (3)把粗细、长短相同的锌丝、镍丝放入15%的50mL稀盐酸中，观察放出气泡的快慢 (4)C14．铜 30%的NaOH溶液 铝 20%的硫酸溶液 铁、铜 2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑ 把一根用砂纸打磨过的铝丝和铜丝分别插入盛有硫酸亚铁溶液的试管中，过一会儿观察现象(合理即可)8
