金属和金属材料 实验化学

金属和金属材料实验化学

实验速览

实验基础

1.常见金属的活动性顺序

金属活动性顺序可以作为金属能否在溶液中发生置换反应的一种判断依据：

（1）在金属活动顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。

（2）在金属活动顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。

（3）在金属活动顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的溶液中置换出来。

2. 铁生锈的主要条件

铁在空气和水（或水蒸气）直接接触，如果隔绝了空气和水，就能在一定程度上防止钢铁生锈。在钢铁表面涂油、刷漆、镀耐磨和耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金（如不锈钢）等，就能防止钢铁生锈。

3. 合金是把两种或两种以上的金属熔合在一起，或者把金属和非金属熔合在一起，就可以制得具有金属特性的混合物。

合金的性能会发生改变，合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性能等也更好，因此，合金具有更广泛的用途。

实验图解

1.比较合金和纯金属的硬度（验证性实验）

目的：比较合金和纯金属硬度的大小

原理：合金的很多性能与组成它们的纯金属不同

器材：黄铜、铜、焊锡、锡

步骤：将纯铜与黄铜相互刻划

现象：纯铜表面留下划痕

结论：合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高

操作指要将黄铜和铜片相互刻划

应试策略此内容考核得不多，一般是题中给出信息，将合金与组成它们的纯金属进行性能上的对比。

变题练

青铜、黄铜、白铜都是铜的合金，具有重要的用途。

（1）工业上用青铜制造轴承、齿轮，而不是纯铜，其原因之一是________________________ （2）白铜可用于制造钱币，可以推测白铜具有的性能之一是__________________________

2.不同金属与酸反应的比较（探究性实验）

目的：探究某些金属与酸的反应规律

根据现象判断金属的活动性

原理：金属+ 酸→ 盐+ 氢气

药品：镁条、锌、铁、铜、稀盐酸、稀硫酸

步骤：

①在试管里放入两小块镁，加入5mL稀盐酸，观察现象

②参照上述实验步骤，分别在放有两小块锌、铁或铜的试管中加入稀盐酸，观察现象，比较反应的剧烈程度

③用稀硫酸代替稀盐酸进行实验，并比较发生的现象

现象：镁、铁、锌能与酸反应，金属表面有气产生

镁产生的气泡最多，锌次之，铁最少

铜表面没有任何气泡

结论：镁、锌、铁能与酸反应产生氢气，铜不能与稀酸反应产生氢气

几种金属的活动性为：镁> 锌> 铁> 铜

操作指要为了方便对比几种金属与酸反应的速率，可以将生成的气体通过导管倒入盛有水的烧杯里，观察在一定时间里冒出气泡的数目。

应试策略金属与酸能发生置换反应，酸一般指的是稀盐酸和稀硫酸，浓硫酸和浓硝酸的氧化性太强，不能与金属发生置换反应。

变题练

有A、B、C三种金属，如果把A和B分别放入稀盐酸中，A溶解并产生氢气，B不反应，如果把B放到C的硝酸盐溶液中，过一会，B表面有C析出。则A、B、C三种金属的活动性有强到弱的顺序为（）。

A. A > B > C

B. A > B > C

C. B > A > C

D. C > B > A

3.金属与盐溶液的反应（探究性实验）

目的：探究某些金属与盐溶液发生反应的规律

判断金属的活动性顺序

原理：金属+ 盐→ 新金属+ 新盐

药品：铝丝、硫酸铜、铜丝、硝酸银、硫酸铝

步骤：

①把一根用砂纸打磨过的铝丝浸入硫酸铜溶液中，过一会取出，观察

②把一根洁净的铜丝浸入硝酸银溶液中，过一会儿取出，观察

③把另一根洁净的铜丝浸入硝酸铝溶液中，过一会儿取出，观察

现象：①铝丝表面有红色固体物质出现

②铜丝表面有银白色固体物质出现

③另一根铜丝无现象

结论：在金属活动性顺序表里，前面的金属能把后面的金属从它们的盐溶液中置换出来

操作指要无论是铝丝还是铜丝，实验前用砂纸打磨干净，去掉其表面的氧化物或其他杂质。应试策略在金属活动性顺序表中，前面的金属能把后面的金属从它们的盐溶液中置换出来，但K、Ca、Na三种金属的活动性太强，不能与盐发生置换反应。另外所用的盐一定是可溶性盐。

例：同学们一起探究铝、铁、铜三种金属的活动性，小刚同学设计了用铜丝、铁丝、；铝丝和稀盐酸，只用一只试管、取一次盐酸的探究方案，请你和他一起完善下表的探究方案并回答有关问题。

（1）填表

结论：金属活动性Al＞Fe＞Cu

（2）将铝丝插入前应进行的操作是___________________________________________。（3）小华同学认为在小刚设计的方案中，只要补充一个实验，就可得出Al＞Fe＞H＞Cu的结论．小华要补充的实验是_____________________________________________________。（4）小强同学认为要得到Al＞Fe＞H＞Cu的结论，不必做补充实验，只需将小明同学方案中插入金属的顺序调整即可，你认为调整为插入金属的顺序是_____________________。

变题练

1.某学生为了验证铁、锌、铜三种金属的活动性顺序，设计了四种方案：①将Zn、Cu分别加入到FeSO4溶液中。②将Zn、Cu分别放入到ZnSO4溶液中。③将Zn分别加入到FeSO4、Cu SO4溶液中。④将Fe分别加入到ZnSO4、Cu SO4溶液中。其中可行的是（）。

A.①④

B. ①②

C. ②③

D. ③④

2.某同学设计了如下图所示的实验来验证金属的活动性顺序。请回答：

（1）实验前要先除去铁锈和银丝表面的氧化物，操作方法是

_______________________________________________________________

____________。

（2）要验证铁、铜、银三种金属的活动性顺序，可在烧杯中加入

______________溶液（写化学式），观察到的现象是

_____________________________________________________。

3. A、B、C、D是四种金属单质，A能从B的硝酸盐溶液中置换出B，但A不能与稀盐酸反应。相同条件下，C、D能与稀盐酸反应产生H2，且D比C反应剧烈。则四种金属的活动性有强到弱的顺序是（）。

A. A、B、C、D

B. B、A、C、D

C. D、C、A、B

D. D、C、B、A

4.铁钉锈蚀条件的探究（探究性实验）

目的：探究铁生锈的条件

原理：铁锈品生锈需要氧气和水

药品、器材：无锈铁钉、蒸馏水、植物油、棉花、干燥剂

步骤：

① 将三根无锈的铁钉分别放入三支试管中，在第一支试管中倒入蒸馏水，浸没1 / 2的铁

钉

②在第二支试管中倒入经过煮沸并迅速冷却的蒸馏水，使蒸馏水浸没铁钉，再倒入适量的植物油以隔绝空气

③在第三支试管中放入棉花和干燥剂，并塞上塞子

现象：第一支试管中的铁钉最快生锈

结论：铁生锈需要氧气和水，两者缺一不可，去掉一个条件就可以防止生锈

操作指要实验所用的水必须是蒸馏水，否则会因为水中含有其他物质而影响了对探究因素的正确判断。

应试策略了解了铁制品锈蚀的条件，就能知道如何防止铁制品锈蚀的方法，即破坏铁制品锈蚀的条件，如：保持铁制品的干燥、该铁制品表面涂油、刷漆、镀一层保护膜等。