实验活动4 金属的物理性质和某些化学性质
【实验目的】
1.巩固和加深对金属性质的认识。
2.培养实验设计能力。
【实验用品】
仪器和材料:试管、试管夹、酒精灯、坩埚钳、电池、导线、小灯泡、火柴。
药品:镁条、锌粒、铝片、铁片、铁粉、铜片、黄铜片(或白铜片)、稀盐酸、稀硫酸、硫酸铜溶液、硝酸银溶液。
【实验步骤】
1.金属的物理性质
(1)观察并描述镁、铝、铁、铜的颜色和光泽。镁: 银白色 ,铝: 银白色 ,铁: 银白色 ,铜: 紫红色 。金属都具有 金属光泽 。
(2)采取相互刻画的方法,比较铜片和铝片、铜片和黄铜片(或白铜片)的硬度。实验发现铜片的硬度比铝片 大 ,黄铜片的硬度比铜片 大 。
(3)设计实验验证金属具有某些物理性质
验证的性质
实验方案设计
导电性
把铜片接入连有小灯泡和电池的电路中,闭合开关,灯泡发光
导热性
将一块铁片放在酒精灯火焰上加热,一段时间后铁片发热
延展性
对铝片进行捶打,观察到铝片逐渐变薄
2.金属的化学性质
(1)用坩埚钳夹取一块铜片,放在酒精灯火焰上加热,可观察到铜片表面变 黑 ,发生反应的化学方程式为 2Cu+O22CuO 。
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(2)金属与稀酸的反应
实验
现象
反应的化学方程式
镁条浸入稀硫酸中
剧烈反应,产生大量气泡
Mg+H2SO4MgSO4+H2↑
铝片浸入稀硫酸中
剧烈反应,产生大量气泡
2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑
锌粒浸入稀硫酸中
剧烈反应,产生大量气泡,反应速率比铝片慢
Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
铁片浸入稀硫酸中
有气泡产生,反应速率相对较慢,溶液由无色逐渐变为浅绿色
Fe+H2SO4FeSO4+H2↑
铜片浸入稀硫酸中
无明显现象
—
(3)比较铁、铜、银的金属活动性强弱
实验步骤
现象
结论
向两支试管中各放入一块铜片,然后分别加入少量的硫酸亚铁溶液和硝酸银溶液,观察现象
放入硫酸亚铁溶液中的铜片无变化,放入硝酸银溶液中的铜片表面产生银白色物质,溶液由无色变为蓝色
金属的活动性顺序:
Fe>Cu>Ag
【问题与交流】
铁是银白色金属,而铁粉是黑色的,为什么?
粉末状态下的铁疏松多孔,吸收可见光,反射能力较差,所以看起来是黑色的。
1.金属在生活中有极为重要的作用,下列金属材料的运用与金属所具有的性质不一致的是(D)
A.制造白炽灯灯丝——熔点高
B.制造飞机——坚硬而质轻
C.制造化工原料的容器——耐腐蚀
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D.制造保险丝——硬度大
2.随着科技的进步,许多场所使用了新型“防盗玻璃”。新型“防盗玻璃”为多层结构,每层中间嵌有极细的金属线,当玻璃被击碎时,产生电信号,与金属线相连的警报系统就会立刻报警,这主要利用了金属的(C)
A.导热性 B.弹性 C.导电性 D.延展性
3.如图所示,在盛水的试管中放一根洁净的铁钉,用带U形管的胶塞塞紧,U形管内液面处于同一高度,数天后观察到U形管内的水面(A)
A.a比b高
B.b比a高
C.一样高
D.无法判断
4.有X、Y、Z三种金属,将Y放入XSO4溶液时,溶液质量不断增加;把X放入ZNO3溶液时,溶液质量不断减少,则符合题意的X、Y、Z可以是(D)
A.Zn、Fe、Cu B.Fe、Mg、Cu
C.Al、Fe、Ag D.Cu、Zn、Ag
5.为探究铁、铜和银三种金属的活动性顺序,某同学设计了如图所示的实验,下列结论中正确的是(C)
A.三种金属的活动性由强到弱的顺序为铁、银、铜
B.观察到的现象为铁丝和银丝表面均有气泡产生
C.三种物质间能发生反应的化学方程式为Fe+CuSO4FeSO4+Cu
D.观察到的现象为铁丝和银丝表面均附着一层紫红色固体,溶液颜色变浅
6.下列实验方案不能达到实验目的的是(C)
选项
实验目的
实验方案
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A
除去铜粉中混有的少量铁粉
加入过量盐酸后过滤
B
除去FeSO4溶液中混有的少量CuSO4
加入过量铁粉后过滤
C
比较铜与银的金属活动性强弱
将铜和银分别放入盐酸中,观察现象
D
判断黄铜片和铜片的硬度
将黄铜片和铜片相互刻画
7.向一定量硝酸银和硝酸亚铁的混合溶液中加入锌粉,充分反应后所得溶液的质量与加入锌粉的质量关系如图所示。下列说法正确的是(D)
A.a点所得固体为银和铁
B.b点所得溶液中的溶质为硝酸银、硝酸亚铁和硝酸锌
C.c点所得溶液中的溶质为硝酸亚铁和硝酸锌
D.d点所得固体为银、铁和锌
8.小彬同学家新买了水龙头,从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬的。他想起在学习金属化学性质时用到的金属活动性顺序表中没有铬,为了了解铬与常见金属铝、铜在金属活动性顺序表中的相对位置关系,进行如下探究活动。
【查阅资料】①铬(Cr)是银白色有光泽的金属,在空气中表面能生成抗腐蚀的致密氧化膜。
②铬能与稀硫酸反应,生成蓝色的硫酸亚铬(CrSO4)溶液……
【预测】三种金属在金属活动性顺序表中的相对位置关系:①Cr Al Cu;②Al Cr Cu;③Al Cu Cr。
【实验过程】(1)取大小相同的三种金属片,用砂纸打磨光亮。
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实验一
实验二
实验三
实验方案
实验现象
铬片表面产生气泡缓慢,溶液变蓝色
无明显现象
铝片表面产生气泡较快
结论
铬与稀硫酸可以反应,速率较慢
铜不与稀硫酸反应
铝与稀硫酸可以反应,速率较快
三种金属的活动性由强到弱的顺序是 Al >Cr>Cu
(2)用砂纸打磨金属片的目的是 除去金属表面的氧化物及污物 。
(3)实验一所发生反应的化学方程式是 Cr+H2SO4CrSO4+H2↑ 。
(4)小东提出用硫酸铝溶液代替上述实验中的稀硫酸,小燕认为不可行,理由是 铬和铜与硫酸铝均不反应,无法比较铬和铜的金属活动性强弱 。
(5)上述实验用了四种药品,小清认为只要选用三种药品进行实验就可以得出三种金属在金属活动性顺序表中的相对位置关系,这三种药品可以是 Al、CrSO4溶液、Cu[或Al2(SO4)3溶液、Cr、CuSO4溶液] 。
(6)实验发现,同浓度的盐酸和硫酸,盐酸和铝反应的速率比硫酸快得多,可能的原因是 Cl-更能促进反应的进行 ,请设计实验证明你的猜想: 分别取等体积、等浓度的稀硫酸于两支试管中,向其中一支试管中加入少量的氯化钠固体,再将打磨后的等质量、等表面积的铝片分别放入两支试管中,比较产生气泡的快慢 。
9.在探究铁、铜、锌、银的金属活动性顺序时,某小组做了如下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个实验(所用金属的形状与大小和稀盐酸的用量均相同):
(1)一段时间后,可观察到实验Ⅱ的现象是 铜片表面有银白色固体析出,溶液由无色变为蓝色 ;反应的化学方程式是 Cu+2AgNO32Ag+Cu(NO3)2 。
(2)甲同学认为通过实验Ⅰ和Ⅲ可比较出锌和铁的金属活动性强弱。你认为他依据的实验现象是 锌与酸的反应程度要比铁的剧烈 。
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(3)乙和丙两位同学认为通过上述三个实验不能得出四种金属的活动性顺序,原因是 无法比较铁与铜的金属活动性强弱 ;他们在上述实验的基础上,补充了一个实验(如图Ⅳ所示),实现了探究目的。他们的实验:X是金属Fe,Y是 CuSO4(或CuCl2,合理即可) 溶液(写化学式)。
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