能力微专训3 金属活动性的探究与应用
1.(优秀传统文化)云南非遗“乌铜走银”工艺,是将熔化的银屑填入铜胎的图案中,冷却后打磨光滑。时间久了,底铜自然乌黑,而银纹图案依然光亮。下列叙述错误的是 ( )
A.铜的金属活动性大于银
B.乌铜合金的硬度大于纯铜
C.铜表面可能生成氧化铜
D.可用稀盐酸比较铜和银的金属活动性
2.为了比较金属M与Fe、Zn的金属活动性强弱,实验小组设计了下图装置。待甲中充分反应后打开K1,使甲中溶液全部进入乙中,乙中无明显现象,打开K2使乙中溶液全部进入丙中,锌片表面变黑(金属片均足量)。下列有关说法正确的是 ( )
A.甲中反应后得到黄色溶液
B.丙中反应后溶液质量增大
C.三种金属的活动性顺序为Zn>M>Fe
D.将M片和锌片互换位置仍能达到实验目的
3.在柠檬中插入两种不同的金属可以制得水果电池。相同条件下,两种金属活动性差异越大,水果电池的电压越大。下列柠檬电池中电压最大的是 ( )
A. B.
C. D.
4.铬(Cr)及其化合物在作催化剂、金属防腐剂等方面具有广泛应用,铬的金属活动性介于锌和铅之间。下列有关推理不正确的是 ( )
A.铬能与氧气反应
B.金属铬单质能与稀硫酸反应
C.金属铬不能置换出硫酸铜溶液中的铜
D.可用洁净的铅片、CrSO4溶液和洁净的锌片验证三种金属的活动性强弱
5.金属镍在制造钱币、不锈钢、催化剂等方面有着广泛的应用。为了探究镍(Ni)、锌、铜的金属活动性顺序,小明做了下图所示的实验,发现A试管中镍丝表面无现象,B试管中镍丝表面出现红色物质,则三种金属活动性由强到弱的顺序是 ( )
A.Ni、Zn、Cu
B.Zn、Cu、Ni
C.Zn、Ni、Cu
D.Cu、Ni、Zn
6.为了证明Mg、Fe、Cu三种金属的活动性强弱,下列实验方案不能达到目的的是 ( )
A.将两根打磨好的铁丝分别放入MgCl2、CuCl2溶液中,过一会取出铁丝观察现象
B.将打磨好的镁片、铜片分别放入FeSO4溶液中,过一会取出镁片、铜片观察现象
C.将打磨好的大小相同的镁片、铁片、铜片分别在空气中点燃,观察反应的剧烈程度
D.将打磨好的大小相同的镁片、铁片、铜片分别放入相同质量、相同溶质质量分数的稀盐酸中,观察反应的剧烈程度
7.(2024·龙岩模拟)不锈钢保温杯因可以按要求定制,携带使用方便,深受人们喜爱。某兴趣小组的同学对某品牌的不锈钢(镀铬)保温杯展开了项目式学习。
任务一:调查不锈钢保温杯镀铬的目的
【查阅资料】
资料1:铬(Cr)是一种银白色金属,在空气中能形成一层致密的氧化膜。
资料2:铬能与稀硫酸反应,生成蓝色的硫酸亚铬(CrSO4)溶液。
【分析交流】
(1)不锈钢的主要成分是 ,不锈钢保温杯镀铬的目的是 。
任务二:验证铬是否能和酸性溶液反应
(2)【进行实验】
实验步骤 实验现象 实验结论
将铬片用砂纸打磨后放入试管中,加入适量稀硫酸 铬能和稀硫酸反应
(3)【反思评价】
①实验前用砂纸打磨铬片的目的是 。
②该实验中有关反应的化学方程式为 。
【拓展延伸】
(4)为了探究铬、锌的金属活动性强弱,请设计一个实验探究二者的金属活动性强弱,简要写出你的实验方案: 。
8.某化学小组用下图所示实验探究锌、铁、银的金属活动性顺序。
(1)通过图示实验不能验证锌、铁、银的金属活动性顺序,请你再补充设计一个实验:
(简述相关操作)。
(2)实验结束时,同学们将废液缸中的液体过滤,得到滤液和滤渣,并对滤液、滤渣的成分进行探究。
①向滤液中滴加稀盐酸,观察到有白色沉淀生成。写出反应的化学方程式: 。
②向滤渣中滴加稀盐酸,观察到有气泡产生。请分析滤渣的成分: 。
9.(优秀传统文化)人类的生产、生活离不开金属。
【金属的冶炼】
(1)铜、铁、铝三种金属中,人类使用最早的是铜,最晚的是铝。金属大规模被使用的先后顺序跟 关系较大。
(2)《天工开物》记载:将炉甘石(ZnCO3)、赤铜(Cu2O)和木炭粉混合后加热,可以得到黄铜及一种性质活泼的金属“倭铅”。“倭铅”的主要成分是 。
【金属的性质】
某化学实验小组同学设计图1所示实验验证铁、铜、银三种金属的活动性强弱。
图1
(3)实验中,能观察到试管A中出现的现象是 。若要准确得出铁、铜、银三种金属的活动性强弱,则X为 ,Y为 溶液。
【金属的锈蚀与防护】
(4)三星堆遗址出土的黄金面罩,历经几千年依旧光亮,丝毫没有被腐蚀的迹象,而青铜面罩上布满铜锈[Cu2(OH)2CO3],其原因是 。依据铜锈的化学式判断,铜生锈除了与空气中的水、氧气接触外,还可能有 参与。
(5)为防止出土的青铜文物继续锈蚀,文物保护单位应采取的一条有效措施是 。
【金属的回收再利用】
小组同学利用图2实验,从废弃电池中回收金属铜。
图2
(6)为确保回收的铜中没有杂质,加入稀硫酸的具体操作是 。若实验中共计消耗稀硫酸100 g,则理论上回收铜粉的质量为 。
答案
1.D 【解析】A.在金属活动性顺序中,铜位于银之前,铜的金属活动性大于银,正确;B.合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大,则乌铜合金的硬度大于纯铜,正确;C.氧化铜是黑色的,则铜表面可能生成氧化铜,正确;D.铜、银均不能与稀盐酸反应,不能用稀盐酸比较铜和银的金属活动性,错误。
2.B 【解析】A.甲中铁与稀盐酸反应,生成氯化亚铁和氢气,溶液由无色变为浅绿色,错误;B.丙中锌与氯化亚铁反应生成铁和氯化锌,因为锌的相对原子质量与铁相比较大,所以反应后溶液的质量增大,正确;C.乙中无明显现象,说明M与氯化亚铁不反应,则M的金属活动性比Fe弱,故三种金属的活动性顺序为Zn>Fe>M,错误;D.将M片与锌片互换位置,只能得到Zn>Fe、Zn>M的结论,并不能比较M与Fe的金属活动性,错误。
3.B 【解析】根据金属活动性顺序可知,柠檬电池的两种金属活动性差异最大的是铝和银,相同条件下,两种金属活动性差异越大,水果电池的电压越大,故柠檬电池中电压最大的是铝和银。
4.C 【解析】A.铬的金属活动性介于锌和铅之间,则铬能与氧气反应,正确;B.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,铬的金属活动性介于锌和铅之间,则铬的位置排在氢之前,能与稀硫酸反应,正确;C.铬的金属活动性介于锌和铅之间,铬的位置排在铜的前面,能置换出硫酸铜溶液中的铜,错误;D.铅片不能与CrSO4溶液反应,说明金属活动性:铬>铅,锌片能与CrSO4溶液反应,说明金属活动性:锌>铬,可得出金属活动性:锌>铬>铅,正确。
5.C 【解析】在金属活动性顺序中,活动性强的金属能将活动性弱的金属从它的盐溶液中置换出来;上图所示的实验中,将镍放入硫酸锌溶液中,发现A试管中镍丝表面无现象,说明镍的金属活动性比锌弱,将镍放入硫酸铜溶液中,发现B试管中镍丝表面出现红色物质,说明镍的金属活动性比铜强,所以三种金属活动性由强到弱的顺序是Zn、Ni、Cu。
6.C 【解析】A.将两根打磨好的铁丝分别放入MgCl2、CuCl2溶液中,铁丝放入氯化铜溶液中,铁丝表面有红色物质析出,说明铁比铜活泼,铁丝放入氯化镁溶液中,无明显现象,说明镁比铁活泼,则三种金属的活动性强弱为Mg>Fe>Cu,正确。B.将打磨好的镁片、铜片分别放入FeSO4溶液中,镁片放入硫酸亚铁溶液中,镁片表面有黑色物质析出,说明镁比铁活泼;铜片放入硫酸亚铁溶液中,铜片表面无明显现象,说明铁比铜活泼,则三种金属的活动性强弱为Mg>Fe>Cu,正确。C.将打磨好的大小相同的镁片、铁片、铜片分别在空气中点燃,镁片在空气中可以燃烧,而铁片和铜片在空气中均不能燃烧,不能证明三种金属的活动性顺序,错误。D.将打磨好的大小相同的镁片、铁片、铜片分别放入相同质量、相同溶质质量分数的稀盐酸中,镁片和铁片均能与稀盐酸反应,产生气泡,且镁比铁产生气泡的速率更快,铜不能与稀盐酸反应,则三种金属的活动性强弱为Mg>Fe>Cu,正确。
7.(1)铁 形成一层致密的氧化膜,防止保温杯生锈腐蚀
(2)银白色固体逐渐溶解,有气泡生成,溶液由无色变为蓝色
(3)①除去金属表面的氧化膜 ②Cr+H2SO4CrSO4+H2↑
(4)将锌片放入CrSO4溶液中,观察现象(或将铬片放入ZnSO4溶液中,观察现象)
【解析】(1)钢是含碳量在0.03%~2%之间的铁合金,所以不锈钢的主要成分是铁。由资料1可知,铬(Cr)是一种银白色金属,在空气中能形成一层致密的氧化膜,为防止保温杯生锈腐蚀,所以不锈钢保温杯表面镀铬。
(2)由资料2可知,铬能与稀硫酸反应,生成蓝色的硫酸亚铬(CrSO4)溶液。所以将铬片用砂纸打磨后放入试管中,加入适量稀硫酸,实验现象是银白色固体逐渐溶解,有气泡生成,溶液由无色变为蓝色。
(3)①由于铬在空气中能形成一层致密的氧化膜,所以实验前用砂纸打磨铬片,以除去金属表面的氧化膜。②铬能与稀硫酸反应,生成氢气和蓝色的硫酸亚铬(CrSO4)溶液,化学方程式为Cr+H2SO4CrSO4+H2↑。
(4)活泼金属能将不活泼金属从其盐溶液中置换出来,探究二者的金属活动性强弱,可将锌片放入CrSO4溶液中(或将铬片放入ZnSO4溶液中),观察现象。
8.(1)向硝酸银溶液中加入铁粉(合理即可)
(2)①AgNO3+HClAgCl↓+HNO3 ②一定含有铁和银,可能含有锌
【解析】(1)锌粉与硝酸银反应生成银与硝酸锌,说明锌的金属活动性大于银,锌与硝酸亚铁反应生成硝酸锌与铁,说明锌的金属活动性大于铁,没有比较银与铁的金属活动性强弱,故可向硝酸银溶液中加入铁粉(合理即可)。
(2)①向滤液中滴加稀盐酸,观察到有白色沉淀生成,是硝酸银与稀盐酸反应生成氯化银沉淀与硝酸,该反应的化学方程式为AgNO3+HClAgCl↓+HNO3;②锌与硝酸银反应生成银与硝酸锌,锌与硝酸亚铁反应生成硝酸锌与铁,向滤渣中滴加稀盐酸,观察到有气泡产生,铁与盐酸反应生成氯化亚铁与氢气,锌与盐酸反应生成氯化锌与氢气,若锌过量,则滤渣中一定含有铁、银、锌,若锌不足或恰好完全反应,则滤渣中一定有铁,故滤渣中一定含有铁、银,可能含有锌。
9.(1)金属的活动性
(2)Zn
(3)有气泡产生,溶液由无色变为浅绿色 铜丝 硝酸银
(4)金的化学性质稳定 二氧化碳
(5)保持干燥(合理即可)
(6)逐滴加入稀硫酸至不再产生气泡 17 g
【解析】(1)铜、铁、铝三种金属中,铜的金属活动性最弱,铝的金属活动性最强,所以金属大规模被使用的先后顺序跟金属活动性关系较大。
(2)将炉甘石(ZnCO3)、赤铜(Cu2O)和木炭粉混合后加热,碳酸锌分解生成氧化锌和二氧化碳,氧化锌被碳还原生成锌,故“倭铅”的主要成分是锌。
(3)铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,现象为有气泡产生,溶液由无色变为浅绿色;A中铁丝与硫酸能发生反应,B中铜丝不能与硫酸反应,说明金属活动性:铁>铜,则C中实验需证明金属活动性:铜>银,故X是铜丝,溶液Y为硝酸银溶液,铜能与硝酸银反应,从而证明了金属活动性:铜>银。
(4)金的化学性质稳定,不容易被腐蚀,所以黄金面罩历经几千年依旧光亮;由铜锈中含有碳元素可知,铜生锈除了与空气中的水、氧气接触外,还可能有二氧化碳参与。
(5)为防止出土的青铜文物继续锈蚀,文物保护单位应将其放置于干燥的环境中,保持其干燥(合理即可)。
(6)加入稀硫酸的具体操作是逐滴加入稀硫酸至不再产生气泡为止,此时固体中的锌已经全部被反应;根据质量守恒定律,生成氢气的质量为30 g+100 g-129.6 g=0.4 g,
设:混合物中金属锌的质量为x。
Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
65 2
x 0.4 g
=
x=13 g
则理论上回收铜粉的质量为30 g-13 g=17 g。
