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  蜀麓耕夫者, 山野之间一散人也。朝饮一杯清茶, 夜酌二两小酒。闲来读数页诗书, 兴至诌两句心得。望日升月落, 观云卷云舒。虽在王化之内, 不在名利之中。

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【原创】我的第二课堂·课题8.2 金属的化学性质  

2011-02-05 23:37:57|  分类: 我的第二课堂 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【原创】我的第二课堂·课题8.2  金属的化学性质 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂

课题8.2  金属的化学性质

知识点:

1.了解金属与氧气反应的不同。有些易与氧气反应,有的不易反应,有的甚至不能反应。

2.掌握金属和酸反应的规律:较活泼金属能与酸溶液反应置换出氢。

3.掌握金属与金属化合物反应的规律,较活泼金属能从其它金属的化合物溶液置换出较不活泼的金属。

4.掌握金属活动顺序表,能运用金属活动顺序表说明金属与酸反应、金属能与金属化合物溶液反应的规律。

课文详解:

一、金属与氧气的反应

以前的学习中,我们已经知道铁能与氧气反应:

3Fe2O【原创】我的第二课堂·课题8.2  金属的化学性质 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂 Fe3O4

铁能在纯氧气中燃烧,火星四射,放出大量的热,并生成黑色固体。

我们还知道,镁可以在空气中燃烧。

2MgO【原创】我的第二课堂·课题8.2  金属的化学性质 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂 ­2MgO

镁能在空气中燃烧,发出耀眼的白光,放出大量的热,同时产生大量白烟。

以前的学习过程中,我们还知道,铜丝在加热时,可以生成黑色氧化铜。

2CuO【原创】我的第二课堂·课题8.2  金属的化学性质 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂 2CuO

镁可以在空气中燃烧,但铁丝只能在氧气中燃烧,可见镁的活动性比铁强;而铁在常温下能生锈,而铜在常温下不易生锈,可见铁的活动性比铜强。由此可知,镁、铁、铜三种金属的活动性由强到弱的顺序为:镁、铁、铜。

金属的活动性不同,因此,与氧气反应的能易程度也有不同,一般来说,分为以下几种:

能与氧气反应生成对就的氧化物,如镁、铁、铜等。当然,它们与氧气反应的难易程度是有区别的,有的易与氧气反应,如金属钠、镁等,有的不易反应,如铁、铜等。

有些金属的活动性很弱,一般情况下不与氧气反应。如铂、金等。

还有一类金属,它们能与氧气反应,但反应后能生成致密的氧化物薄膜,隔绝了空气,可以防止金属进一步与氧气反应。如铝、锌、铬等。

4Al3O2 === 2Al2O3

生活中我们常见铁器生锈,却难见铝制品锈蚀。常温下,铁能与氧气反应生成铁锈。铁锈疏松多孔,透气透水,不仅不能隔绝氧气,还易吸水,能促进铁的进一步氧化。而铝虽然更易与氧气反应,但生成的氧化铝是一层致密的膜,这层氧化铝薄膜,能隔水隔气,从而不会使内部的铝进一步氧化。锌和铬也是如此。常见的水龙头、门把手等铁器常镀上一层铬,就是应用铬的这种性质来保护铁。

二、金属与酸的反应

在实验室里,我们可以用锌和稀硫酸反应来制取氢气。

ZnH2SO4 === ZnSO4H2

也可以用稀盐酸来代替稀硫酸来制取氢气

Zn2HCl === ZnCl2H2

由此可见,金属可以和酸反应并生成氢气。

【实验一】在四支试管中各放入两小块镁、锌、铁、铜,分别加入5 mL稀盐酸,用燃着的木条放在试管口,观察现象,如果有气体,判断反应后生成了什么气体。用同样的方法,用稀硫酸代替稀盐酸进行上面的反应。

实验现象如下图

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                镁与酸的反应    锌与盐酸的反应   铁与盐酸的反应    铜放入盐酸中

由实验可以总结出如下现象和结论:

金属

现象

反应的化学方程式

稀盐酸

稀硫酸

稀盐酸

稀硫酸

迅速放出气泡,气体被点燃

迅速放出气泡,气体被点燃

Mg2HCl=MgCl2H2

MgH­­2SO­4 = MgSO­H2

较快放出气泡,能听到爆鸣声

较快放出气泡,能听到爆鸣声

Zn2HCl=ZnCl2H2

ZnH­­2SO­4 = ZnSO­H2

有气泡放出,但速度很慢;长时间后,能听到爆鸣声

有气泡放出,但速度很慢;长时间后,能听到爆鸣声

Fe2HCl=FeCl2H2

FeH­­2SO­4 = FeSO­H2

无明显现象

无明显现象

 

 

从实验现象可以看出,镁与稀盐酸和稀硫酸反应速度最快;锌与稀盐酸和稀硫酸反应速度较快;铁与稀盐酸和稀硫酸反应速度慢;铜与稀盐酸和稀硫酸不反应。

金属与酸反应与否及反应的快慢,反映了金属的活动性强弱。从上面的实验现象可知,镁、锌、铁、铜的活动性由强到弱的顺序是:镁>锌>铁>铜。

三、金属与其它金属的化合物反应

在做质量守恒定律验证实验时,我们做过铁丝与硫酸铜溶液反应的实验:

FeCuSO­4 === FeSO4Cu

由此可见,金属可以与别的金属的化合物反应。

【实验二】

把一根用砂纸打磨过的铝丝浸入硫酸铜溶液中,过一会后取出,观察现象。

把一根洁净的铜丝浸入硝酸银溶液中,过一会儿取出,观察现象。

把另一根洁净的铜丝浸入硫酸铝溶液中,过一会取出,观察现象。

【原创】我的第二课堂·课题8.2  金属的化学性质 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂                         【原创】我的第二课堂·课题8.2  金属的化学性质 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂
                      铝与硫酸铜溶液的反应        铜与硝酸银溶液的反应

实验现象及结论如下:

实验

现象

化学方程式

铝丝浸入硫酸铜溶液中

铝丝表面析出紫红色金属,溶液由蓝色变无色

2Al3CuSO4=Al2(SO­4)33Cu

铜丝浸入硝酸银溶液中

铜丝表面析出银白色金属,溶液由无色变蓝色

Cu2AgNO3=Cu(NO­3)22Ag

铜丝浸入硫酸铝溶液中

无明显现象

 

四、置换反应

以上涉及到的反应有:

Mg  +  2HCl    ===     MgCl2       +   H2

Mg  +  H­­2SO­4 ===   MgSO­4    ­+   H2

Zn   +  2HCl    ===    ZnCl   +   H2

Zn   H­­2SO­4  ===    ZnSO­4­           H2

Fe      2HCl ­    ===        FeCl2         +  H2

Fe  + H­­2SO­4  ===  FeSO­4­        +  H2

Fe    CuSO­4  ===  FeSO4        +  Cu

2Al  3H2SO4  ===   Al2(SO­4)33Cu

Cu  2AgNO3 ===  Cu(NO­3)2 2Ag

单质  化合物     化合物   单质

这些反应都是由一种单质与一种化合物反应生成别一种单质和另一种化合物,这类反应,称之为置换反应

置换反应的特点是反应物一种单质和一种化合物,生成物也是一种单质和一种化合物。

C2CuO 【原创】我的第二课堂·课题8.2  金属的化学性质 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂2CuCO2

H2CuO 【原创】我的第二课堂·课题8.2  金属的化学性质 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂 CuH­2O

以上反应也都是一种单质与一种化合物的反应,因此都属于置换反应。

Cl­22KI === 2KCl2

O22H2S === 2H2OS

以上两个反应也是置换反应。

COCuO 【原创】我的第二课堂·课题8.2  金属的化学性质 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂 CuCO­2

该反应不是置换反应,因为反应物中的CO是化合物,CuO也是化合物,反应物中没有单质,故不是置换反应。

五、金属活动顺序表

金属与酸反应的实验可知,镁与酸反应速度快,锌次之,铁与酸的反应速度慢,而铜与酸不反应,由此可见,镁的活动性比锌强,锌的活动性比铁强,铁的活动性比铜强。

从金属与其它金属的化合物反应的现象来看,铁可以把铜从硫酸铜溶液中置换出来;铝可以把铜从硫酸铜溶液中置换出来;铜可以把银从硝酸银溶液中置换出来;但铜不能把铝从硫酸铝的溶液中置换出来。因此,铁的活动性比铜强,铝的活动性比铜强,铜的活动性比银强。

从金属和酸的反应现象(能否反应,反应的速度快慢),金属和金属化合物的溶液反应现象(能否置换出金属),可以得出金属活动性的强弱。化学家就是根据如此方法将若干种金属的活动性排成如下表。

 

K  Ca  Na  Mg  Al  Zn  Fe  Sn  Pb  (H)  Cu  Hg  Ag  Pt  Au

 

该表称之为金属活动顺序表。

金属活动顺序表中的金属自左向右,金属的活动性由强到弱。也就是说,在该表的金属中,最活泼的金属是钾,最不活泼的金属是金

在金属活动顺序表中,只有氢前面的金属才能置换出酸中的氢;而氢后面的金属不能置换出酸中的氢

在金属浩瀚顺序表中,只有前面的金属才能把后面的金属从其溶液中置换出来

这里需要注意的是,金属置换另的金属,只需要比较两种金属的相对位置,前面的金属即可置换后面的金属。第二,需要注意的是,金属的化合物必须能溶于水。

说明:金属活动顺序表很重要,必须记住。金属活动顺序表的记忆其实很容易,每五种元素连在一起读,还有一点押韵呢。钾钙钠镁铝,锌铁锡铅氢,铜汞银铂金

 

【原创】我的第二课堂·课题8.2  金属的化学性质 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂

 

习题参考答案

1.铝的活动性强,易与氧气反应,但铝和氧气反应能生成致密的氧化物薄膜,能阻止里面原金属进一步氧化,故易耐腐蚀;用钢刷、沙子等擦洗铝制品能破坏铝制品表面的保护膜,里面的铝暴露出来,会引起进一步氧化。

2.铁的活动性比铜强,能把铜从硫酸铜溶液中置换出来,故不能用铁器盛装波尔多液。反应的化学方程式为:FeCuSO­4 === FeSO4Cu

3CO【原创】我的第二课堂·课题8.2  金属的化学性质 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂  ­CO2  化合反应

   CO­2C 【原创】我的第二课堂·课题8.2  金属的化学性质 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂2CO 化合反应

   3Fe2O【原创】我的第二课堂·课题8.2  金属的化学性质 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂­Fe3O4  化合反应

   3COFe2O【原创】我的第二课堂·课题8.2  金属的化学性质 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂 2Fe3CO2

   FeH2SO4 === ­­FeSO­4H2 (或FeCuSO­4 === FeSO4Cu 置换反应

Fe2HCl === ­­FeCl2H2 (或FeCuCl­2 === FeCl2Cu 置换反应

4.(略,见课文详解)

5.⑴ 银与稀盐酸不能反应,因为银的活动性比氢弱,不能将氢从稀盐酸中置换出来。

锌与硫酸铜溶液可以反应:ZnCuSO­4 === ­­­ZnSO4Cu

铜与硫酸锌溶液不能反应,因为铜的活动性比锌弱,不能把锌从硫酸锌溶液中置换出来。

铝与硝酸银溶液可以反应:Al3AgNO3 === ­­­Al(NO­3)33Ag

6

混合物

除去杂质的化学方程式

主要操作步骤

铜粉(Fe

FeH2SO4 === ­­FeSO­4H2

FeCuSO­4 === FeSO4Cu

将混合物加入稀硫酸(或硫酸铜溶液)中,搅拌,充分反应后过滤,洗净,烘干

FeCl2溶液(CuCl2

FeCuCl­2 === FeCl2Cu

在混合物溶液中加入铁粉,搅拌,充分反应后过滤

7XYZ

分析:X能置换出氢,而Y不同,说明X的活动性比氢强,Y的活动性比氢弱;Y能置换硝酸银中的银,而Z不能,说明Y的活动性比银强,而Z的活动性比银弱。

830 g金属与足量稀盐酸反应生成的氢气质量分别为:

     镁:2.5 g、锌:0.923 g、铁:1.071 g

    生成30 g氢气使用的金属分别为:

    镁:360 g、锌:975 g、铁:840 g

 

 

 

 

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