[专项(五) 金属活动性顺序的探究]
1.[2018·自贡] 现有等质量甲、乙、丙三种金属,分别放入三份溶质质量分数相同的足量稀硫酸中,产生氢气的质量与反应时间的关系如图G5-3所示(已知甲、乙、丙在生成物中化合价均为+2)。则下列说法错误的是 ( )
图G5-3
A.金属活动性:乙>甲>丙
B.生成氢气的质量:甲>乙>丙
C.相对原子质量:乙>丙>甲
D.消耗硫酸的质量:甲>乙>丙
2.[2018·绵阳] 相同质量的Mg、Fe分别与稀盐酸作用,产生H2的质量m(H2)与加入稀盐酸的体积V(稀盐酸)关系如图G5-4所示,其中正确的是 ( )
图G5-4
3.足量的镁、锌、铁与含等质量HCl的稀盐酸反应,下列图像正确的是 ( )
10
图G5-5
4.[2018·成都] 探究锌、铜、镁的金属活动性时,下列现象、分析或结论正确的是 ( )
图G5-6
A.盐酸的浓度可以不同
B.铜片表面有气泡
C.镁片的试管表面发烫
D.活动性Cu>Zn>Mg
5.[2018·怀化] 有X、Y、Z三种金属,为判断其活动性顺序,某兴趣小组的同学做了如下实验:①将X、Y、Z分别置于稀盐酸中,X、Y有气体产生,Z无明显现象;②将X金属放入Y的盐溶液中,X表面有Y金属析出,则X、Y、Z的活动性顺序为 ( )
A.X>Y>Z B.Y>Z>X
C.X>Z>Y D.Y>X>Z
6.[2017·广州] 化学小组为探究铝、铜、银三种金属的活动性顺序,设计了如图G5-7所示的实验方案,下列说法不正确的是 ( )
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图G5-7
A.由实验甲可知金属活动性:Al>Cu
B.由实验乙可知金属活动性:Cu>Ag
C.由实验甲、乙、丙可知金属活动性:Al>Cu>Ag
D.实验甲中的CuSO4改为CuCl2不能完成本实验探究
7.[2018·广东] 利用盐酸和硝酸银溶液探究铁、铜、银的金属活动性顺序,下列实验不需要进行的是 ( )
A.铁+稀盐酸 B.铜+稀盐酸
C.银+稀盐酸 D.铜+硝酸银溶液
8.[2018·衡阳] 现有X、Y、Z三种金属,如果把X、Y和Z分别放入稀硫酸中,X和Z溶解并产生气体,Y无变化;如果把X放入Z的盐溶液中,过一会儿,X的表面有Z析出。根据以上实验事实,判断X、Y和Z的金属活动性顺序 ( )
A.X>Y>Z B.Y>Z>X
C.X>Z>Y D.Z>X>Y
9.[2018·岳阳] 甲、乙、丙、丁四种金属,只有丙在自然界中主要以单质形式存在,用甲制的容器不能盛放丁盐的水溶液,用乙制的容器却可以盛放丁盐的水溶液。由此推断四种金属的活动性由强到弱的顺序是 ( )
A.丙>乙>甲>丁 B.甲>丁>乙>丙
C.丁>甲>乙>丙 D.甲>乙>丁>丙
10.[2018·玉林] 在一定量的硝酸银和硝酸铜溶液中加入锌粉,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣,下列分析正确的是 ( )
A.如果滤液显蓝色,则滤渣一定没有Cu
B.如果滤渣只含一种金属,滤液中的溶质可能含有三种
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C.在滤渣中加入稀盐酸有气泡产生,滤液中的溶质可能含有两种
D.在滤渣中加入稀盐酸没有气泡产生,则滤渣一定含有Ag和Cu
11.[2018·宜昌] 取一定量Mg放入Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中充分反应后过滤,得到固体和滤液,下列说法错误的是 ( )
A.固体中只有Ag时,滤液一定呈蓝色
B.固体中有Cu和Ag时,滤液一定呈无色
C.固体中一定有Ag,滤液中可能有AgNO3
D.固体中可能有Cu,滤液中一定有Mg(NO3)2
12.[2018·昆明] 向AgNO3和 Cu(NO3)2混合溶液中加入一定量的Zn、Fe和Cu的混合粉末,充分反应后,过滤,洗涤,得到滤渣和滤液。下列说法正确的是 ( )
①滤渣中一定有Ag,滤液中可能有Fe(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3
②当滤液为蓝色时,滤渣中一定有Cu、Ag,一定没有Zn、Fe
③向滤渣中加入盐酸,有气泡产生,则滤渣中一定有Fe、Cu、Ag,可能有Zn
④向滤液中加入KCl溶液,无明显现象,则滤液中一定有Zn(NO3)2,可能有Fe(NO3)2、Cu(NO3)2,滤渣中可能有Zn、Fe、Cu
A.1种 B.2种 C.3种 D.4种
13.[2017·宿迁] 人类社会的发展离不开金属。
(1)钢铁的锈蚀主要是铁与空气中的 等物质发生化学反应的结果。
(2)在空气中,铝的表面易生成致密的氧化膜,氧化膜的主要成分是 (写化学式)。
(3)某同学取少量工厂废液[溶质是AgNO3、Cu(NO3)2],向其中加入一定量的金属锌,反应结束后,发现溶液仍然是蓝色。据此推断,反应后溶液中一定含有的溶质是 。
14.[2017·聊城] 某化学兴趣小组的同学,为了比较金属R与铁、铜的金属活动性强弱,进行如下探究活动:
查阅资料 铁的活动性比铜强。
进行猜想 对三种金属的活动性顺序作出如下猜想:
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猜想一:R>Fe>Cu;
猜想二: ;
猜想三:Fe>Cu>R。
收集证据 为了验证哪一种猜想成立,甲、乙、丙三位同学分别展开实验探究。
主要操作
主要现象
实验结论
甲
将打磨好的R丝插入盛有硫酸铜溶液的试管中
猜想一
正确
乙
将粗细相同打磨好的R丝、铁丝,分别插入体积和溶质质量分数都相同的稀盐酸中
R丝表面产生气泡速率比铁丝表面产生气泡速率 (填“快”或“慢”)
丙
将粗细相同打磨好的R丝、铁丝,分别在空气中点燃
R丝在空气中剧烈燃烧,铁丝在空气中
写出铁丝在氧气中燃烧的化学方程式: 。
交流反思 三位同学交流讨论后认为,比较金属活动性强弱的方法有多种。
归纳总结 他们总结得出比较金属活动性强弱的常见方法有:
(1)金属与氧气反应的难易和剧烈程度;
(2)金属与酸溶液是否反应或反应的剧烈程度;
(3)金属与 是否反应。
15.[2017·泰安] 金属材料在生产、生活中有着广泛的应用,人类的生产和生活都离不开金属。
(1)新型材料纳米级铁粉具有广泛的用途,它比普通铁粉更易与氧气反应,其制备的主要流程如图G5-8所示。
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图G5-8
高温反应器中反应的化学方程式为 。反应前需向反应器中通入氮气,目的是 。
(2)金属活动性顺序有重要的应用,铝、铜、铁为日常生活中常见的金属,某化学兴趣小组的同学在探究铝、铜、铁三种金属的有关性质时,进行了如图G5-9所示的实验:
图G5-9
在A实验中发生反应的化学方程式为 。将A实验结束后①、②试管内的物质倒入烧杯中,发现烧杯中的红色固体物质明显增多,其原因是
,一段时间后过滤,滤液中的溶质一定有 (填化学式)。
(3)某同学在一定质量的AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后,他对反应过程进行了分析,得到了以下几个图像(横坐标表示加入铁的质量),其中错误的是 (填序号)。
图G5-10
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参考答案
1.C [解析] 三种金属元素在生成物中化合价均为+2价,产生氢气的质量与相对原子质量成反比,所以相对原子质量是:丙>乙>甲。
2.D
3.D [解析] 足量的镁、锌、铁与含等质量HCl的稀盐酸反应时,由于金属活动性顺序为Mg>Zn>Fe,因此Mg最先反应完,Zn其次,Fe最后;由于消耗盐酸的质量相等,最终产生氢气的质量应相等,即图像中横线高度相同。
4.C [解析] 根据排在氢前面的金属能置换出酸中的氢、排在前面的金属能将位于后面的金属从其盐溶液中置换出来分析。用盐酸与三种金属反应探究金属的活动性时,需要控制变量,即要求酸的浓度相同;铜的金属活动性位于氢的后面,因此不能与酸反应;镁的活动性位于氢的前面,能与稀盐酸反应,且该反应是放热反应,故试管外壁发烫;由金属活动性顺序可知三种金属的活动性顺序为Mg>Zn>Cu。
5.A [解析] 将X、Y、Z分别置于稀盐酸中,X、Y有气体产生,Z无明显现象;说明X、Y在H的前面,Z在H的后面,将X
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金属放入Y的盐溶液中,X表面有Y金属析出,说明X的活动性大于Y,则三种金属的活动性为X>Y>Z。
6.D [解析] 打磨后的铝丝加入硫酸铜溶液中,铝表面出现红色固体,证明铝的活动性大于铜;铜丝加入硝酸银溶液中,铜丝表面出现白色固体,溶液由无色变为蓝色,可证明铜的活动性大于银;由实验甲、乙可证明铝、铜、银的活动性顺序为Al>Cu>Ag;硫酸铜、氯化铜均为可溶性铜盐,铝能与硫酸铜溶液发生置换反应,也可与氯化铜溶液反应,故可将硫酸铜溶液换成氯化铜溶液完成上述实验。
7.C [解析]A项可得出铁排在氢的前面;B项可得出铜排在氢的后面;D项可得出铜排在银的前面,由这三项判断即可得出铁>铜>银的金属活动性顺序,不需要进行C项实验。
8.C [解析] 在金属活动性顺序中,位于氢前面的金属能置换出酸中的氢,位于前面的金属能把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来。把X、Y和Z分别放入稀硫酸中,X和Z溶解并产生气体,Y无变化,说明X、Z在氢前,Y在氢后,所以X和Z的金属活动性比Y强;把X放入Z的盐溶液中,X的表面有Z析出,说明X在Z的前面,X比Z的金属活动性强,故X、Y和Z的金属活动性顺序为X>Z>Y。
9.B [解析] 在金属活动性顺序中,前面的金属能将后面的金属从其盐溶液中置换出来,丙在自然界中主要以单质形式存在,说明丙是活动性最弱的金属,用甲制的容器不能盛放丁盐的水溶液,说明甲的活动性大于丁,用乙制的容器可以盛放丁盐的水溶液,说明丁的活动性强于乙,四种金属的活动性顺序为甲>丁>乙>丙。
10.B [解析] 根据金属活动性顺序可知,三种金属活动性顺序为Zn>Cu>Ag,所以锌先和硝酸银反应生成硝酸锌和银,硝酸银反应完以后,锌再与硝酸铜反应,生成硝酸锌和铜。如果滤液呈蓝色,说明滤液中有硝酸铜,说明锌的量不足,硝酸铜没有反应完,滤渣中可能有铜;如果滤渣中只含有一种金属,那么这种金属肯定是银,说明锌和硝酸银反应了,但不能确定硝酸银是否反应完,所以滤液中的溶质可能有硝酸银、硝酸锌、硝酸铜三种;在滤渣中加入稀盐酸有气泡产生,说明滤渣中有锌,即锌过量了,那么滤液中的溶质只有硝酸锌一种;在滤渣中加入稀盐酸没有气泡产生,只能说明滤渣中没有锌,滤渣中可能有银或银和铜。
11.B [解析] 固体中有铜和银时,硝酸铜可能反应完了,也可能没有反应完,所以滤液不一定是无色的。
12.C [解析] 将锌、铁、铜的混合粉末加入到硝酸银和硝酸铜的混合溶液中,能发生的反应:锌和硝酸银、铁和硝酸银、铜和硝酸银、锌和硝酸铜、铁和硝酸铜。根据反应的特点,金属活动性差距大的优先反应,由于物质较多,但不论什么情况下,都是锌和硝酸银溶液优先发生反应,则滤渣中一定有银,可能有铜、铁和锌;滤液中一定有硝酸锌,可能有硝酸亚铁、硝酸铜和硝酸银。根据反应情况,滤渣中一定有银,滤液中一定有硝酸锌,可能有硝酸亚铁、硝酸铜和硝酸银,①正确;滤液为蓝色时,滤液中一定有硝酸铜,则滤渣中一定没有锌和铁,一定有银,可能有铜,②错误;向滤渣中加入稀盐酸,有气泡产生,滤渣中一定有铁、铜、银,可能有锌,③正确;向滤液中加入氯化钾,无明显现象,则滤液中一定没有硝酸银,滤渣中一定有银,可能有锌、铁、铜;滤液中一定有硝酸锌,可能有硝酸亚铁和硝酸铜,④正确;故选C。
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13.(1)氧气、水蒸气(或O2、H2O) (2)Al2O3
(3)硝酸铜、硝酸锌[或Cu(NO3)2、Zn(NO3)2]
[解析](1)钢铁的锈蚀主要是铁与空气中的氧气、水蒸气等物质发生化学反应的结果。(2)在空气中,铝表面有一层致密的氧化膜,氧化膜的主要成分是铝和氧气反应生成的氧化铝。(3)由题意可知,向AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的锌粉,锌先与硝酸银反应,当硝酸银反应完后,锌再与硝酸铜反应。反应后溶液仍为蓝色,说明溶液中一定存在硝酸铜,锌与硝酸银、硝酸铜反应均生成硝酸锌,所以溶液中一定存在硝酸锌,是否存在硝酸银无法确定。
14.进行猜想 Fe>R>Cu
收集证据 R丝表面覆盖一层红色物质
快 不能燃烧
3Fe+2O2Fe3O4
归纳总结 (3)盐溶液
[解析](1)由题可知铁的活动性比铜强,因为猜想一为R>Fe>Cu,猜想三为Fe>Cu>R,所以猜想二为Fe>R>Cu。收集证据 由实验结论猜想一R>Fe>Cu正确,可知R的金属活动性大于铜,所以将R丝插入盛有硫酸铜溶液的试管中,R能把铜置换出来,故可看到R丝表面覆盖一层红色物质;因为R的金属活动性大于Fe,所以R丝表面产生气泡速率比铁丝表面产生气泡速率快;空气中氧气的浓度低,所以铁在空气中不能燃烧,铁可在氧气中燃烧,燃烧的化学方程式为3Fe+2O2Fe3O4。归纳总结 (3)比较金属活动性强弱的常见方法有:金属与氧气反应的难易和剧烈程度;金属与酸溶液是否反应或反应的剧烈程度;金属与盐溶液是否反应。
15.(1)FeCl2+H2Fe+2HCl
排尽反应器中的空气,防止铁粉与氧气发生反应
(2)Fe+CuSO4FeSO4+Cu 试管①中的铁与硫酸铝不反应,试管①和②混合后,铁与硫酸铜继续反应生成铜,使烧杯中的金属铜增多 硫酸铝[Al2(SO4)3]和硫酸亚铁(FeSO4)
(3)D
[解析](1)氯化亚铁和氢气在高温的条件下反应生成氯化氢和纳米铁;氮气化学性质稳定,可作保护气,反应前向反应器中通入氮气的目的是排尽反应器中的空气,防止铁粉与氧气反应;(2)铁比铜活泼,铁能与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁
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和铜;试管①中的铁与硫酸铝不反应,试管①和②混合后,铁与硫酸铜继续反应生成铜,使烧杯中的铜增多;硫酸铝未发生反应,铁和硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁,硫酸铜溶液是否完全反应不能确定,所以,滤液中一定含有的溶质是硫酸铝[Al2(SO4)3]和硫酸亚铁(FeSO4);(3)铁和硝酸银溶液先反应,刚开始没有铜生成,当硝酸银溶液完全反应后,铁和硫酸铜溶液反应生成铜,铜的质量逐渐增加,完全反应后,铜的质量不变,A正确;开始时,铁和硝酸银溶液反应,所得溶液质量逐渐减小,所以,硝酸铜的质量分数逐渐增大,当硝酸银完全反应后,铁与硝酸铜溶液反应,硝酸铜质量分数逐渐减小,直至完全反应,B正确;开始时,铁和硝酸银溶液反应,溶液质量减小的幅度要比后来铁与硝酸铜溶液反应溶液质量减小的幅度大,完全反应后溶液质量不变,C正确;未加入铁粉前,混合液中溶质只有两种,D错误。
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