初三化学金属活动性顺序以及置换反应的探究
九 年级 化学 科辅导讲义(第 讲)
学生姓名: 授课教师: 授课时间:
考点一金属活动性顺序的应用以及置换反应的实验探究
1. 某化学兴趣小组的学生,发现金属R不在初中学到的金属活动性顺序表中,该小组为了了解R与常见金属铝、铜的金属活动性顺序,进行如下探究活动:
【作出猜想】
他们考虑到铝的活动性比铜强,对三种金属的活动性顺序作出如下猜想: 猜想一:Al>Cu>R,猜想二: Cu> R> Al,猜想三:R> Al>Cu, 【查阅资料】
R是一种银白色的金属,在R的盐溶液中只有+2价R的盐溶液呈蓝色,常温下铝的表面会形成一层致密的氧化膜;硫酸铝、氯化铝、硝酸铝的溶液均为无色。
【实验探究】
为了探究哪一种猜想成立,甲、乙、丙三位同学分别针对猜想一、猜想二、猜想三设计实验方案并展开实验探究。
究竟哪种猜想成立?三位同学经讨论交流,发现丙同学在实验前没有打磨铝丝,这可能会导致实验结论错
误。于是他们先打磨铝丝,再将其插入到丙同学做实验用过的溶液中,一段时间后,溶液的颜色蓝色逐渐变浅;进而确认猜想三不成立(猜想三不成立,猜想三成立)。
【归纳总结】探究结束后,他们总结得出:通过金属与酸溶液反应或金属与盐溶液 反应可以比较金属活动性强弱。
2. 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。他想起在学习金属性质时用到的金属活动性顺序中没有铬,为了了解铬与常见金属铝、铜在金属活动性顺序中的相对位置关系,进行如下探究活动。
【查阅资料】
铬(Cr)是银白色有光泽的金属,在空气中表面能生成抗腐蚀性的致密氧化膜。铬能与稀硫酸反应,生成蓝色的硫酸亚铬( CrSO4)溶液„„
铝是银白色有光泽的金属,能与稀硫酸反应,生成无色的硫酸铝溶液„„
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【预 测】
三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系: ①Cr Al Cu ②Al Cr Cu ③Al Cu Cr 【实验过程】
取大小相同的三种金属薄片,用砂纸打磨光亮。 实验 方案
铝片表面产生气泡较快。 铝能和稀硫酸发生反应,反应速度较快
实验
铬片表面产生气泡缓慢,溶液变蓝色。 铜片表面没有明显现象
现象
铬能和稀硫酸发生反应,反应速率较慢。 铜不与稀硫酸反应
结论
三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系是Al Cr Cu
【回答问题】
(1)用砂纸打磨金属片的目的是除去金属表面的氧化物或则污垢。
(2)实验一所发生反应的化学方程式是
(3)小东提出用硫酸铜溶液代替上述实验中的稀硫酸也能得出三种金属在金属活动性顺序中的相对位置关系,小燕认为不可行,理由是无法区分Al Cr的金属活动性。
(4)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中的相对位置关系,这三种药品可以是硫酸铜溶液、硫酸铝溶液、金属铬。 【归 纳】
比较金属活动性强弱的方法有①金属与稀酸溶液反应 ② 金属与盐溶液反应。
3. 某化学小组用一定量AgNO3和Cu(NO3)2混合溶液进行了右图实验, 并对溶液A和固体B的成分进行了分析和实验探究。 【提出问题】
溶液A中的溶质可能有哪些? 【作出猜想】
①只有Zn(NO3)2 ② Zn (NO3)2、AgNO3
③ Zn (NO3)2、Cu(NO3)2 ④Zn (NO3)2、AgNO3、Cu(NO3)2 【交流讨论】
不合理的猜想是②(填标号),其理由是 铜活动性比银强,不可能硝酸银存在在溶液中而硝酸铜没有。 【实验探究】若猜想①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。
实验一
实验二
实验三
4. 某学生把少量的生铁放入烧杯中并注入足量的稀硫酸中,能观察到的现象有:
①生铁表面有有气泡产生产生,②溶液逐渐变为浅绿色_,③完全反应后烧杯底部有黑色残渣,其化学式为 C.以上反应的化学方程式为 5. 我国劳动人民早在春秋战国时期就已经懂得钢铁冶炼,铁也是生活中使用最为广泛的金属,目前我国钢铁产量已经位居世界第一.下面是一组有关铁的问题,请你用所学化学知识加以回答:
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(1)铁是地壳中含量第4位的元素;
(2)铁可以拉成铁丝,压成铁片,这是利用了铁的延展性;在公路上行驶的油罐车尾部经常有一条铁链拖在地面上,这是利用了铁的 导电性;家里铁制炊具要有木柄或塑料柄,这是因为铁有很好的 导热性; (3)焊接钢管时,经常用硫酸铜溶液在钢管表面画交叉线,然后根据出现的红线对准焊接,用化学方程 (4)颗粒大小达到纳米级的单质铁具有很强的反应活性,俗称纳米铁.在高温环境下,用H2和FeCl2反应,可以生成纳米铁和一种易溶于水显强酸性的气体,写出该反应的化学方程式
铁粉在空气中受撞击时会燃烧,生成一种黑色固体,写出该反应的化学方程式
请你写出纳米铁和稀盐酸反应的化学反应方程式
(5)小恒同学在做盐酸和锈铁钉反应实验时,发现含锈的铁钉表面出现了气泡,你觉得原因是 铁钉中的铁与盐酸反应产生氢气.
6. 已知一种固体化合物由C.H.O.Cu四种元素组成。向盛有该化合物的试管中加入稀盐酸,产生大量气泡,固体逐渐溶解,得到蓝绿色溶液。己知这种蓝绿色是氯化铜溶液。 (1)探究产生的气体是什么。
【猜想】①可能是氢气;②可能是一氧化碳 ③可能是二氧化碳
【实验】请你针对②和③猜想中的一种,设计实验,验证你的猜想把产生的气体通入澄清石灰水,如澄清石
(2) 从蓝绿色溶液中提取金属铜。现利用该溶液制取金属铜,过程如下:
操作1的名称为过滤,完成该实验需要的主要仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯、铁架台,加入过量的A的目的是使得溶液中的铜离子被完全反应出来,反应化学方程式为
②加入足量B的目的是使得金属混合物中的铁被完全反应,如何确定此目的已经达到?往金属混合物中逐渐滴加稀硫酸,当恰好没有气泡产生时,则已经达到目的。
7. 化学科代表小聪与小明同学帮助实验老师整理化学药品室时,发现分别放在两个试剂瓶中的两片用砂
纸磨得光亮的银白色金属,未贴标签。到底它们是哪种金属?两位同学首先对这两种金属X和Y的金属活动性顺序进行实验探究。 (1)进行猜想:
①科代表小聪猜想:活动性X大于Y。 ②小明同学猜想:活动性Y大于X。 (2)设计实验方案、进行实验、获得知识。完成如下实验报告,并回答后续有关问题。
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8. 请你参与某学习小组的探究活动,并回答相关问题:
[发现问题]:小丽发现盛水的铁锅在与水面接触的部位最易生锈;
小茜发现自己的铜制眼镜框表面出现了绿色的铜锈;
小玲发现苹果切开不久,果肉上会产生一层咖啡色物质,好象生了“锈”一般。
[提出问题]:这三种物质“生锈”的原因是什么?
[收集证据]:(1)回忆已有知识:铁生锈的条件是铁在潮湿的空气中。
(2)查阅有关资料:“铜锈”主要成分是Cu2(OH)2CO3(俗称铜绿);苹果“生锈”
是果肉里的物质(酚和酶)与空气中的氧气发生了一系列的反应,生成咖啡色的物质。 (3)实验探究:将四小块铜片分别按下图所示放置一个月,观察现象如下:
由实验可知:铜生锈是铜与水、氧气、
二氧化碳气体
等物质共同作用的结果。
[得出结论]:经过交流讨论,三位同学认为这些物质“生锈”除了可能与水有关外,还可能都与氧气(填物质名称)有关。
[反思与应用]利用所得结论填空:
请你提出一条延长食品保质期的建议真空包装。 (4)再提出问题:“铜绿”受热分解后的产物是什么呢? 设计与实验如图:
①对试管内的绿色固体加热,至完全分解。观察到A装置中绿色固体逐渐变成黑色,B装置中无水硫酸铜变成蓝色(无水硫酸铜遇水变蓝),C装置中澄清石灰水变浑浊。
②取少量加热后生成的黑色固体于试管中,加入稀硫酸。观察到黑色固体逐渐溶解,溶液变成蓝色。 ③取少量上述蓝色溶液于试管中,浸入一根洁净的铁丝。观察到铁丝表面有红色物质析出。 4
④ 如果将B、C两装置对调,行吗?为什么?
不能,如果对调,将无法检验是否有水蒸气生成
9. 某化学兴趣小组对一包干燥的红色粉末组成进行探究。请你参与并回答有关问题。 【教师提醒】它由Cu 、Fe2O3二种固体中的一种或两种组成。
【提出猜想】红色粉末可能的组成有:①只有Cu;③是Cu 、Fe2O3的混合物 【资料获悉】Cu在FeCl3溶液中发生反应:2FeCl3+Cu == 2FeCl2+CuCl2 【实验探究】
(1)甲同学取少量红色粉末于试管中,滴加足量稀盐酸,振荡后观察,发现固体全部溶解。甲同学认为可以排除猜想中的①和③,而乙同学认为只能排除猜想①,你认为②的观点正确(填“甲”或“乙”)。 (2)丙同学为进一步确定红色粉末的组成,称取该粉末5.0g装入硬质玻璃管中,按右下图在通风橱中进行实验。开始时缓缓通入CO气体,过一段时间后再加热使其充分反应。待反应完全后,停止加热,仍继续通CO气体直至玻璃管冷却。反应前后称量相关装置和物质的总质量,其数据如下表:
CO
红色粉末
【交流讨论】
(1)在装置A中先通CO气体的作用是 排空装置中的空气防止加热时可能发生爆炸。
(2)应该选择Ⅰ组的实验数据计算来确定红色粉末的组成。最终计算结果表明:该红色粉末的组成是猜想中的第③组(填序号)。
(3)写出A装置中发生反应的化学方程式实验中观察到A装置中的现象为红色固体转变为黑色。
(4)为了防止溶液倒吸,本实验停止加热前是否需要先断开A和B的连接处?不需要(填“需要”或“不需要”),理由是熄灭酒精灯后还会持续通入一氧化碳直至装置冷却到室温。
【反思评价】丁同学指出:从环保角度,上图装置有严重不足之处。你认为应该如何改进?没有对尾气进行处理。在B导管末端放一盏燃着的酒精灯。
10. 某化学兴趣小组的同学为了探究Mg、Cu、Fe的金属活动性顺序开展了一下以下探究活动。 (1)进行试验,获得结论。完成如下实验报告,并回答有关问题。
5 高温
少量澄清石灰水
A
B
(2)反思与交流。经过讨论,该小组同学一致认为:比较金属与酸反应产生氢气的快慢,有两种测定方法:
方法一是在相同时间内测量氢气体积的大小。若用右图所示装置测量,则导管c应与_________b_(填“a”或“b”)相连。
方法二是测定产生相同体积氢气时所需要的时间。
11. 联合钢铁工业的基本生产流程示意图如下:
接
请回答下列问题:
(1)写出设备A 的名称:高炉;
(2) (3)应用化学原理分析,工业炼钢时用纯氧而不用空气的原因是:使得燃烧时产生更多的热量; (4)铁粉与生石灰都是常用的干燥剂,现欲用化学方法检验某食品袋中的干燥剂究竟是其中的哪一种?请
你简述方法和现象:取样品于试管中,滴加稀盐酸,如能产生气泡且溶液转变为浅绿色,则为铁粉。 12. 将一根锃亮的铁丝放入蓝色的硫酸铜溶液中,过一会儿,发现铁丝表面出现了红色物质。 (1)写出发生反应的化学方程式 (2)由此判断,金属的活动性:Fe>Cu。(用“>”、“<”填空=)
(3)在化学反应中,元素化合价升高的反应物是还原剂,元素化合价降低的反应物是氧化剂。试判断上述反应中,氧化剂是
13. 颗粒达到纳米级的单质铁具有很强的反应活性,俗称“纳米铁”。实验室制备的方法是:以高纯氮气作保护气,在高温条件下用H2和FeCl2发生置换反应,生成“纳米铁”。请回答以下问题: (1)写出生成“纳米铁”的化学方程式 (2)反应中需要保护气的原因是防止热的铁又别氧化。
(3)某化学探究小组为了验证铁、铜、镁、汞的金属活动性顺序,设计了如下实验方案:①将大小一样的
铁片和镁片分别加入到溶质质量分数相同的稀盐酸中;②将铜片加入到硝酸汞溶液中,铜片上出现银白色物质;③将金属片A加入到溶液B中。根据实验①判断出镁的金属活动性比铁强,依据的现象是产生气体的速度以及剧烈程度不同;根据实验②的现象得出的结论是铜的活动性比汞强;要通过实验
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③得出铁和铜的金属活动性顺序,那么,如果B是硫酸铜溶液,则金属A是铁,如果A是铜,则溶液B是硫酸亚铁。
14. 某学习小组做镁带在空气中燃烧实验时,发现生成物中有黑色固体.针对这一现象,他们开展了如下探究活动.请仔细阅读并完成下列探究报告.
【探究目的】探究镁在空气中燃烧产生的黑色固体是镁与空气中什么物质反应产生的. 【分析猜想】分析空气中各种成分,寻找猜想依据.
空气成分之一:氮气,化学性质稳定,一般不与其它物质反应. 空气成分之二:氧气,与镁反应生成的氧化镁是 白色色固体.
空气成分之三:水蒸气,打磨光亮的镁带放入沸水中,表面会附有白色固体并产生大量气泡;再向沸水中 如果将镁带放到水蒸气中,也会发生上述反应,但产生的不是黑色固体.
空气成分之四:氮气、二氧化碳.猜想:可能是镁与N2或CO2反应生成黑色固体. 【实验一】镁带与氮气的反应
(一)获取氮气 (1)把空气液化,然后蒸发,
先蒸发出来的气体就是氮气.这种方法属于物理(选填“物理”或“化学”)方法.但在实验室里空气不易被液化.
(2)以下是获取氮气的方法及装置,其中得到氮气较纯的是 B.(填字母)
(二)燃烧镁带,观察现象
将镁带打磨光亮,点燃,伸入盛N2的集气瓶中,瓶内壁附着一层淡黄色的固体.
(三)实验结论:镁与氮气在点燃的条件下发生化合反应生成淡黄色的氮化镁.该反应的化学方程式是
【实验二】将燃着的镁带伸入盛CO2的集气瓶中,镁带剧烈燃烧,瓶内出现白色固体和黑色固体.CO2与镁发生了置换反应,生成的黑色固体物质是 碳单质.
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