6金属的化学性质

2001年 7月 7日 ， 在 珠 江 石 溪 附 近 ， 若 干神 秘 “ 水 雷 ” 惊 现 珠 江 。 前 前 后 后 共 漂 着 七 个白 色 的 来 历 不 明 的 铁 桶 。 突 然 ， 从 漂 在 水 面 上的 一 个 铁 桶 内 冒 起 一 股 白 烟 ， 窜 起 亮 黄 色 火 苗 ，紧 接 着 一 声 巨 响 ， 蘑 菇 状 的 水 柱 冲 天 而 起 。 爆炸 腾 起 的 白 色 烟 雾 有 近 十 米 高 ， 还 有 许 多 未 燃尽 的 白 烟 飘 进 旁 边 的 公 司 内 ， 这 些 灰 白 色 的 物体 一 遇 到 水 就 不 停 地 冒 泡 ， 有 时 甚 至 还 突 然 着火 。 据 悉 ， 其 中 另 有 一 铁 桶 被 过 往 船 只 发 现 ， 并 将 其 打 捞 上 船 ， 打 算 清 洗 后 使 用 ， 但 当 船员 把 盖 子 打 开 后 ， 桶 内 立 刻 冒 起 浓 浓 的 白 烟 ，一 接 触 桶 内 物 质 ， 双 手 立 即 感 到 剧 烈 疼 痛 。于 是 ， 船 员 又 将 其 推 到 江 里 ， 一 遇 水 ， 这 个桶 又 爆 炸 了 ， 所 幸 该 船 逃 离 迅 速 ， 伤 害 不 大 。 消 防 队 员 、 民 警 及 广 州 化 工 集 团 的 化 学品 专 家 赶 来 凑 在 一 起 ， 紧 张 地 调 查 “ 水 雷 ”的 性 质 。 根 据 鉴 定 ， 铁 桶 中 装 的 是 金 属 钠 。 金 属 钠 为 什 么 会 爆 炸 呢 ？ 1 知 道 铁 、 铝 、 铜 等 常 见 金 属 与 氧 气 的反 应 ； 2 初 步 认 识 常 见 金 属 与 稀 盐 酸 、 稀 硫 酸的 置 换 反 应 ， 以 及 与 盐 溶 液 的 置 换 反 应 ， 能 用置 换 反 应 解 释 一 些 与 日 常 生 活 有 关 的 化 学 问 题 ； 3 能 用 金 属 活 动 性 顺 序 对 有 关 的 置 换 反应 进 行 简 单 的 判 断 ， 并 能 利 用 金 属 活 动 性 顺 序解 释 一 些 与 日 常 生 活 有 关 的 化 学 问 题 。 1 认 识 科 学 探 究 的 基 本 过 程 ， 通 过 组 织 、引 导 和 点 拨 ， 进 行 实 验 探 究 和 讨 论 交 流 ， 从 而认 识 金 属 的 化 学 性 质 及 其 活 动 性 顺 序 ； 2 初 步 学 会 运 用 观 察 、 实 验 等 方 法 获 取信 息 ， 并 能 用 图 表 和 化 学 语 言 表 达 有 关 的 信 息 ； 3 初 步 学 会 运 用 比 较 、 归 纳 、 概 括 等 方法 对 获 取 的 信 息 进 行 加 工 ， 逐 步 形 成 良 好 的 学习 习 惯 和 方 法 。 1 培 养 辩 证 唯 物 主 义 观 点 ， 保 持 和 增强 对 化 学 现 象 的 好 奇 心 和 探 究 欲 ， 激 发 学 习化 学 的 兴 趣 ； 2 培 养 合 作 意 识 以 及 勤 于 思 考 、 严 谨求 实 、 勇 于 实 践 的 科 学 精 神 ； 3 了 解 化 学 与 日 常 生 活 和 生 产 的 密 切关 系 。 通 过 实 验 探 究 认 识 金 属 活 动 性 顺 序 ，运 用 金 属 活 动 性 顺 序 对 置 换 反 应 作 出 判 断 。 了 解 金 属 活 动 性 顺 序 表 ， 掌 握 置 换 反应 的 概 念 。 认 识 部 分 金 属 的 重 要 化 学 性 质 （ 与氧 气 反 应 ， 与 盐 酸 、 稀 硫 酸 反 应 及 金 属间 的 置 换 ） 。 实 验 现 象 化 学 方 程 式 活 泼 性 比 较铁 丝 在氧 气 中燃 烧 火 星 四 射 ， 放出 大 量 的 热 ，产 生 黑 色 固 体 3Fe+2O2=Fe3O4 镁 在 空气 中 燃烧 发 出 白 光 ， 放热 ， 生 成 白 色固 体 2Mg O2=2MgO铜 在 酒精 灯 上加 热 由 红 色 变 为 黑色 2Cu+O 2=2CuO点 燃点 燃 金 属 氧 化 物 ： 由 金 属 元 素 和 氧 元 素 组 成 的氧 化 物 。3Fe+2O2 Fe3O4 2CU+O2 2CUO 2Mg+O2 2MgO4Al+3O2 2Al2O3 高 温 从 反 应 条 件 来看 ， 我 们 发 现 铁 和铜 在 高 温 下 才 与 氧气 反 应 ， 而 镁 和 铝在 常 温 下 就 和 氧 气反 应 。 说 明 ： 镁 铝比 较 活 泼 ， 铁 和 铜次 之 。点 燃 高 温金 属 +氧 气 金 属 氧 化 物点 燃 在 相 同 的 条 件 下 ， 金 属 与 氧 气 反 应越 容 易 ， 金 属 的 活 泼 性 越 强 ， 反 应 越 剧烈 ， 金 属 的 活 泼 性 越 强 。镁 、 铝 、 铁 、 铜 的 活 动 性 ：_ _ _Mg Al Fe Cu 金属的活动性 1 不 同 的 金 属 与 氧 气 的 反 应 条 件 不 同 。 2 与 氧 气 反 应 条 件 的 不 同 ， 说 明 金 属 活动 性 不 同 。 3 判 断 金 属 活 动 性 的 方 法 一 ： 大 多 数金 属 都 能 与 氧 气 发 生 反 应 ， 根 据 金 属 与 氧 气反 应 的 难 易 程 度 或 者 反 应 现 象 的 剧 烈 程 度 判断 金 属 的 活 动 性 。 B组 ： 在 试 管 中 分 别 放 入 镁 条 、 锌 粒 、 铁钉 、 铜 丝 。 然 后 ， 分 别 向 其 中 加 入 一 些 稀 硫 酸 。 仔 细 观 察 现 象 ， 并 记 录 。 A组 ： 在 试 管 中 分 别 放 入 镁 条 、 锌 粒 、 铁钉 、 铜 丝 。 然 后 ， 分 别 向 其 中 加 入 一 些 盐 酸 。 镁 与 盐 酸的 反 应 锌 与 盐 酸的 反 应 铁 与 盐 酸的 反 应 铜 与 盐 酸的 反 应 盐 酸God Save me! 无 所 谓 ， 我 无 所 谓 为 什么 受伤 的总 是我 ！ 我 得 意 地笑 ， 又 得意 地 笑 金 属 与 盐 酸 的 反 应 金 属 现 象 反 应 的 化 学 方 程 式铜铁锌镁 产 生 大 量 的 气 泡 ，形 成 浅 绿 色 的 溶 液没 有 明 显 变 化 Fe+2H Cl=FeCl2+H 2Zn+2H Cl=ZnCl2+H 2Mg+2H Cl=MgCl2+H 2产 生 大 量 的 气 泡 ， 放 出热 量 ， 形 成 无 色 的 溶 液产 生 大 量 的 气 泡 ， 放 出热 量 ， 形 成 无 色 的 溶 液 金 属 现 象 反 应 的 化 学 方 程 式铜铁锌镁 Mg+H 2SO4=MgSO4+H 2Zn+ H 2SO4=ZnSO4+H 2 Fe+ H 2SO4 =FeSO4+H 2 产 生 大 量 的 气 泡 ， 放 出热 量 ， 形 成 无 色 的 溶 液产 生 气 泡 ， 放 出 热 量 ，形 成 浅 绿 色 的 溶 液没 有 明 显 变 化产 生 大 量 的 气 泡 ， 放 出热 量 ， 形 成 无 色 的 溶 液金 属 活 动 性 顺 序 ： 镁 锌 铁 铜 Fe + 2H Cl = FeCl2+H 2Zn + 2H Cl = ZnCl2+H 2Mg + H 2SO4 = MgSO4 + H 2单 质 +化 合 物 =化 合 物 + 单 质 由 一 种 单 质 与 另 一 种 化 合 物 反 应 ， 生 成 另 一种 单 质 和 另 一 种 化 合 物 的 反 应 叫 做 置 换 反 应 。置 换 反 应 ： A+BC=AC+B金 属 + 酸 = 金 属 化 合 物 + H2 1 反 应 物 和 产 物 都 只 有 两 种 ；3 单 质 化 合 物 =单 质 化 合 物置 换 反 应 的 特 征 ： 2 反 应 物 是 单 质 和 化 合 物 ， 产 物 也是 单 质 和 化 合 物 ； 在 生 活 中 有 这 样 一 个 现 象 ： 苹 果 、 梨用 铁 刀 切 了 以 后 ， 表 面 会 变 黑 。 这 是 为 什么 呢 ？ 这 是 因 为 苹 果 、 梨 子 等 多 种 水 果 的 细胞 里 ， 都 含 有 鞣 酸 ， 鞣 酸 能 和 铁 反 应 ， 生成 黑 色 的 鞣 酸 铁 。 铝 与 硫 酸 铜溶 液 的 反 应 铜 与 硝 酸 银溶 液 的 反 应 实 验 现 象 反 应 的 化 学 方 程 式光 亮 铝 丝浸 入 硫 酸铜 溶 液 中铜 丝 浸 入硝 酸 银 溶液 中铜 丝 浸 入硫 酸 铝 溶液 中 铝 丝 表 面 覆 盖 一 层红 色 的 铜 ， 溶 液 由蓝 色 变 成 无 色铜 丝 表 面 覆 盖 一 层 银白 色 的 银 ， 溶 液 由 无色 逐 渐 变 成 蓝 色 2Al + 3 CuSO4= Al2( SO4)3+ 3CuCu + 2AgNO3= Cu(NO3)2 + 2Ag无金 属 活 动 性 顺 序 ： AlCuAg 1 部 分 金 属 能 与 金 属 化 合 物 的 溶 液 反应 ； 金 属 + 金 属 化 合 物 =新 金 属 + 新 化 合 物 2 金 属 单 质 的 活 动 性 比 金 属 化 合 物 溶液 中 的 金 属 元 素 的 活 动 性 强 ， 才 能 把 它 从 溶液 中 置 换 出 来 。 3 可 根 据 金 属 能 不 能 把 另 一 种 金 属 从金 属 化 合 物 的 溶 液 中 置 换 出 来 ， 判 断 金 属 活动 性 的 强 弱 。 金 属 活 动 性 顺 序 由 强 逐 渐 减弱Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H ) Cu Hg Ag Pt AuK Ca 金 属 活 动 性 从 前 到 后 逐 渐 减 弱 ； 位 于 （ H ） 前 的 金 属 可 以 置 换 出 酸 中 的 氢 ； 位 于 前 面 的 金 属 能 把 位 于 后 面 的 金 属 从 它的 化 合 物 溶 液 中 置 换 出 来 。（ K 、 Ca、 Na除 外 ！ ） 判 断 常 见 金 属 活 泼 性 的 方 法 ： 金 属 与 酸 反 应 的 剧 烈 程 度 ； 金 属 与 能 否 与 金 属 化 合 物 的 溶 液 反 应 ； 金 属 与 氧 气 反 应 的 难 易 程 度 。 金 属 活动 顺 序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu H g Ag Pt Au还 原 性离 子氧 化 性与 O2反应 条 件与 H 2O反 应与 酸 置换 反 应与 盐 的反 应 依 次 减 弱依 次 增 强 （ Fe的 离 子 为 Fe2+）常 温 易反 应 常 温 能反 应 常 温 、 干 燥 空气 不 易 反 应 加 热 可反 应 不 反 应加 热 或 与 水 蒸 气 反 应 不 反 应置 换 出 酸 中 的 氢 不 能 置 换 出 氢前 面 的 金 属 把 后 面 的 金 属 从相 应 的 盐 溶 液 中 置 换 出 来常 温 下可 反 应 我 国 劳 动 人 民 很 早 就 认 识 了 铜 盐 溶 液 里 的 铜能 被 铁 置 换 ， 从 而 发 明 了 湿 法 炼 铜 。 湿 法 炼 铜 的 原 理 是 ： CuSO4+Fe=Cu+FeSO4 在 汉 代 许 多 著 作 里 有 记 载 “ 石 胆 能 化 铁 为铜 ” ， 晋 葛 洪 抱 朴 子 内 篇 黄 白 中 也 有 “ 以 曾青 涂 铁 ， 铁 赤 色 如 铜 ” 的 记 载 。 南 北 朝 时 更 进 一步 认 识 到 不 仅 硫 酸 铜 ， 其 它 可 溶 性 铜 盐 也 能 与 铁发 生 置 换 反 应 。 南 北 朝 的 陶 弘 景 说 ： “ 鸡 屎 矾 投苦 洒 （ 醋 ） 中 涂 铁 ， 皆 作 铜 色 ” ， 即 不 纯 的 碱 式硫 酸 铜 或 碱 式 碳 酸 铜 不 溶 于 水 ， 但 可 溶 于 醋 ， 用醋 溶 解湿法炼铜 后 也 可 与 铁 起 置 换 反 应 。 到 唐 末 五 代 间 ， 水法 炼 铜 的 原 理 应 用 到 生 产 中 去 ， 至 宋 代 更 有发 展 ， 成 为 大 量 生 产 铜 的 重 要 方 法 之 一 。 除 了 湿 法 炼 铜 外 ， 还 有 火 法 炼 铜 ， 火 法炼 铜 的 主 要 原 料 是 硫 化 铜 精 矿 ， 一 般 包 括 焙烧 、 熔 炼 、 吹 炼 、 精 炼 等 工 序 。 湿法炼铜厂附近环境 火 法 炼 铜 厂 环 境 一 、 金 属 与 氧 气 的 反 应4Al + 3O2 = 2Al2O32Mg + O2 = 2MgO3Fe + 2O2 =Fe3O4 （ 金 属 越 活 泼 ， 反 应越 容 易 ， 越 剧 烈 。 ） 二 、 金 属 与 稀 盐 酸 、 稀 硫 酸 反 应 （ 置 换 反 应 ）Fe + 2H Cl = FeCl2 + H 2 Fe + H 2SO4 = FeSO4 + H 2 Zn + 2H Cl = ZnCl2 + H 2 Zn + H 2SO4 = ZnSO4 + H 2 Mg + 2H Cl = MgCl2 + H 2 Mg + H 2SO4 = MgSO4 + H 2 （ 金 属 越 活 泼 ，反 应 越 容 易 ， 越剧 烈 。 ）点 燃 三 、 金 属 与 某 些 化 合 物 溶 液 反 应（ 置 换 反 应 ）2Al + 3CuSO4 = Al2(SO4)3+ 3CuCu + 2AgNO3 = Cu (NO3)2 + 2Ag 四 、 置 换 反 应 由 单 质 和 化 合 物 反 应 ， 生 成 单 质 和 化 合 物的 反 应 。 位 于 前 面 的 金 属 把 位 于 后 面 的 金 属 从 它 的化 合 物 的 溶 液 中 置 换 出 来 。 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H ) Cu H g Ag Pt Au金 属 活 动 性 ， 由 强 逐 渐 减 弱 。 金 属 活 动 顺 序 及 其 应 用 ： 判 断 金 属 能否 在 溶 液 中 发 生 置 换 反 应 ， 及 反 应 的 快 慢 。五 、 金 属 活 动 性 顺 序 1 小 兰 家 中 收 藏 一 件 清 末 的 铝 制 佛 像 ， 该佛 像 至 今 保 存 十 分 完 好 。 其 主 要 原 因 是 （ ） A 铝 不 易 发 生 化 学 反 应 B 铝 的 氧 化 物 容 易 发 生 还 原 反 应 C 铝 不 易 被 氧 化 D 铝 易 氧 化 ， 但 氧 化 铝 具 有 保 护 内 部 铝 的作 用 D 2 下 列 反 应 属 于 置 换 反 应 的 是 （ ） H 2+CuO=Cu+H 2O 2CO+O2=2CO2 Zn+2H Cl=ZnCl2+H 2 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2A B C D 加 热 高 温 C点 燃 3 有 A、 B两 块 等 质 量 的 铁 ， 将 A浸入 稀 硫 酸 中 ， 同 时 将 B浸 入 硫 酸 铜 溶 液 中 ，过 一 会 儿 ， 同 时 取 出 晾 干 ， 两 块 铁 的 质 量mA、 mB应 该 是 （ ） A mA mB B mA mB C mA=mB D mAmB A 4 把 A、 B两 块 质 量 相 等 的 铁 片 分别 放 进 盛 有 等 质 量 分 数 的 盐 酸 和 硫 酸 的两 个 烧 杯 中 ， 两 烧 杯 分 别 放 在 一 天 平 的左 右 两 个 托 盘 上 。 充 分 反 应 后 铁 片 都 有剩 余 ， 则 天 平 指 针 （ ） A 偏 向 盐 酸 一 边 B 偏 向 硫 酸 一 边 C 无 法 判 断 D 天 平 平 衡 B 5 X、 Y、 Z三 种 金 属 及 其 化 合 物 间 可 发 生如 下 化 学 反 应 ： Y+ZCl2=Z+YCl2 X+ZCl2=Z+XCl2 Y+2H Cl=YCl2+H 2 X+H Cl 不 反 应 则 X、 Y、 Z三 种 金 属 的 活 动 性 由 强 到 弱 的顺 序 是 （ ） A Z Y X B X Y Z C Y X Z D Y Z XC C+O2 CO2（ 化 合 反 应 ） 1 铝 的 外 面 有 一 层 氧 化 膜 抗 腐 蚀 性 好 ， 用钢 刷 、 沙 来 刷 洗 会 破 坏 其 保 护 膜 。 2 铁 能 与 硫 酸 铜 反 应 。 点 燃 高 温3 CO2+C 2CO（ 化 合 反 应 ）点 燃3Fe+2O2 Fe3O4（ 化 合 反 应 ）高 温Fe3O4 4CO 3Fe 4CO2 Fe+2H Cl FeCl2+H 2 （ 置 换 反 应 ）Fe+CuSO4 FeSO4+Cu（ 置 换 反 应 ）4 2Mg+O2 2MgO（ 化 合 反 应 ）点 燃Mg+2H Cl MgCl2+H 2 （ 置 换 反 应 ）高 温2Cu+O2 2CuO（ 化 合 反 应 ） 5 （ 1） 不 能 （ 2） Zn+CuSO4 ZnSO4 +Cu （ 3） 不 能 （ 4） Al+3AgNO3 Al（ NO3） 3+3Ag6 Fe+CuSO4 FeSO4 +Cu 将 混 合 物 缓 缓 加 入 硫 酸 铜 溶 液 中 Fe+CuCl2 FeCl2 +Cu 把 铁 加 入 混 合 溶 液 中 7 XYZ8 30克 镁 生 成 2.5克 氢 气 ， 生 成 30克 氢 气 用 360克 镁 ； 30克 锌 生 成 0.92克 氢 气 ， 生 成 30克 氢 气 用 975克 锌 ； 30克 铁 生 成 1.1克 氢 气 ， 生 成 30克 氢 气 用 840克 铁 。