2.2 金属的化学性质(一)
在利用某种金属材料时,人们往往要考虑这种材料的化学性质。那么, 我们常用的金属有哪些重要的化学性质?这些性质是怎样为人类所利用的?
一、金属与氧气反应
【活动一】将1根镁带、根铜丝同时在酒精灯的外焰上加热,如图2-12 所示,哪根金属会在空气中燃烧?银白色镁带很快燃烧起来,发出耀眼的强光,放出大量的热,生成一种白色固体。不燃烧的那根金属 冷却后表面的颜色发生了什么变化?红色铜丝不会燃烧,但表面变成黑色。
1、常见金属与氧气的反应
金属 在氧气中 化学方程式 点燃2Mg+O2=====2MgO 点燃4Al+3O2=====2Al2O3 点燃3Fe+2O2=====Fe3O4 △镁 点燃,剧烈燃烧,发出耀眼白光,生成白色固体 铝 点燃,剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成白色固体 铁 点燃,剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成黑色固体 铜 加热,生成黑色物质 2Cu+O2=====2CuO
2、铁在空气中缓慢氧化生成的主要产物是Fe2O3(生锈) 。铁在氧气中燃烧生成Fe3O4 (Fe2O3呈暗红色,Fe3O4呈灰黑色) 。
3、金属铝的表面易生成一层致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝的进一步氧化,因而铝具有很好的抗腐蚀性能。
二、金属与酸的反应
【活动二】
1、将铝片放入盛有稀盐酸的试管中,观察并记录现象:铝片表面产生大量的气泡。
2、取少量镁条、锌粒、铜片分别放入盛有稀盐酸的3支试管中,观察实验现象:镁条、锌粒表面有气泡产生,而铜片却没气泡产生。
反应的化学方程式为: Mg+2HCl=MgCl2+H 2↑ Zn+2HCl=ZnCl2+H 2↑
3、用拇指按住盛有锌粒和稀盐酸的试管口,将燃着的火柴接近试管口, 松开拇指发现产生气体的试管口点燃,会发生爆鸣声,此气体应是氢气。
4、取少量镁条、锌粒、铜片分别放入盛有稀硫酸的3支试管中,观察实 验现象:镁条、锌粒表面产生气泡。铜片没有气体产生。
反应的化学方程式为:Mg+H 2SO4=MgSO4+H 2↑ Zn+H 2SO4=ZnSO4+H 2↑;镁、锌、铜中,不与稀盐酸、稀硫酸发生反应的是 铜 。 【小结】
现象 金属 盐酸 稀硫酸 盐酸 稀硫酸 反应的化学方程式 剧烈反应,产生大量气泡,溶液仍为无镁 色,试管壁发热,生成的气体能够燃烧,Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ 产生淡蓝色火焰 铝 打磨过的铝放入酸中,剧烈反应产生大量气泡,溶液仍为无色,生成的气体能
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑ 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑
够燃烧,产生淡蓝色火焰 反应比较剧烈,产生大量气泡,溶液仍锌 为无色,生成的气体能够燃烧,产生淡蓝色火焰 反应缓慢,有气泡产生,溶液由无色逐铁 渐变为浅绿色,生成的气体能够燃烧,Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ 产生淡蓝色火焰 铜 无任何现象 不反应 不反应 Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 三、置换反应
1、置换反应:一种单质跟一种化合物发生反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。 (1)金属与稀盐酸、稀硫酸,以及铁与硫酸铜溶液的反应等都属于置换反应。 (2)置换反应的形式:AB+C→A+CB。 2、置换反应的几种类型
(1)K、Ca、Na等极活泼金属与水反应产生氢气:2Na+2H2O==2NaOH+ H2↑ (2)金属与稀硫酸(或盐酸)的置换反应:Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑ (3)金属与某些盐溶液的置换反应:Fe+CuSO4===FeSO4+Cu
△ (4)热还原置换反应:H2+ CuO===== Cu+H2O 3C+2Fe2O3
高温 4Fe+3CO2↑ 2Al+Fe2O3
高温 Al2O3+2Fe 【归纳】4种化学基本反应类型:①一种单质跟一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应, 叫作置换反应,表示形式为:A+BC===B+AC;②化合反应是由两种或两种以上物质生成一种物质的反应
(A+B===AB);③分解反应是由一种物质生成两种或两种以上物质的反应(AB===A+B);④复分解反应是两种化合物互相交换成分生成新化合物的反应(AB+CD===AD+CB)。
四、化学反应中的电子转移
1、电子转移:把金属锌放入硫酸铜溶液中,金属锌失去电子变成锌离子进入溶液,而铜离子从金属锌表面得到电子变成了金属铜,上述反应的过程实际上是电子转移的过程。
2、氧化还原反应:在反应物之间电子发生转移的反应。
3、反应中的电子转移与氧化还原反应的关系:电子转移会导致元素的化合价发生变化,我们通常用元素化合价是否发生变化来判定是否为氧化还原反应。
4、置换反应与氧化还原反应的关系:所有的置换反应都是氧化还原反应,但氧化还原反应不一定是置换反应。
【例1】往Cu(NO3)2溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后,有金属析出,过滤、洗涤后往滤渣中加入稀盐酸,有无色气体放出.下列分析正确的是( B ) A. 滤液中一定有Cu(NO3)2、Fe(NO3)2
B. 滤液中一定有Fe(NO3)2, 一定没有Cu(NO3)2 C. 滤液中一定有Fe(NO3)2, 可能没有Cu(NO3)2 D. 滤渣中一定有Fe,可能有Cu
1、在试管中放入一根镁条(已除去氧化膜,往其中加入硝酸银溶液至浸没镁条,现察到如下现象①镁条表面迅速覆盖一层疏松的固体物质,经检验发现生成的固体物质中有单质银②镁表面有明显的气泡现象,经检验发现气泡中有氢气,对于上述实验现象的分析错误的是( C ) A.镁能从硝酸银溶液中置换出银
B.镁跟销酸银溶液反应会生成氢气
C.镁投入稍酸银溶液中只发生2 AgNO3+Mg=Mg(NO3)2+2Ag D.根据该实验可判断镁比银化学活动性强
2、向CuO和铁粉的混合物中加入一定量的稀硫酸,微热充分反应后冷却、过滤,在滤液中加入一枚洁净的铁钉,发现铁钉表面无任何变化。据此判断,下列结论正确的是( B ) A.滤液中一定含有FeSO4、H2SO4 B.滤渣里一定有Cu C.滤液中可能有CuSO4、H2SO4
D.滤渣里一定有Cu和Fe
【例2】甲、乙两烧杯内盛有等质量、等质量分数的盐酸。将镁逐渐加入甲烧杯,铁逐渐加入乙烧杯,测量
加入的金属质量m和相应的烧杯内物质质量变化量△M,画出△M﹣m曲线oac和obc的示意图,如图1所
示。根据图中信息,下列说法正确的是( C )
A.m1:m2=3:8
B.m1﹣△M1>m2﹣△M2
C.曲线oac表示的是甲烧杯中△M与m的变化关系
D.从坐标图可以看出,金属镁与盐酸的反应速率比铁快