第三节 依据化学方程式的简单计算教案和学案内容

判断金属活动性强弱的可能方法 江苏省兴化楚水实验学校

陈金健

通过实验，人们归纳和总结出了常见金属的化学活动性顺序。金属的化学活动性顺序在工农业生产和科学研究中有重要应用，我们可以通过以下一些方法进行判断。

1.在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。

2.位于氢前面的金属能置换出盐酸、硫酸中的氢。

3.在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。

那么，如何设计实验判断金属的活动性顺序呢？要验证不同金属的活动性顺序，通过实验探究金属与氧气的反应，根据金属与氧气反应的难易程度、反应的剧烈程度来判断；通过实验探究金属与稀盐酸、稀硫酸以及金属与金属化合物溶液的置换反应，依据置换反应中“活泼置换不活泼”这种规律来设计实验进行判断。也就是既可以与酸反应看反应进行的快慢、剧烈程度，也可以与化合物溶液反应，根据相互置换的次序进行判断。

为了帮助同学们掌握如何进行金属活动性顺序的判断，现举例说明。

一、大多数金属都能与氧气反应，但反应的难易程度和剧烈程度不同。

如：

2Mg+O2=

镁、铝、铁、铜等金属与氧气反应的难易程度和剧烈程度不同，金在高温时也不与氧气反应。

例题1.下表数据是在某温度下，金属镁和镍(Ni)分别在氧气中进行氧化反应时，在金属表面生成氧化薄膜的实验记录：

反应时间／h MgO层厚／nm NiO层厚／nm

请回答：Mg与Ni比较，哪一种更易氧化?

。其

理由是

。

1 0．05a b 4 O。20a 2b 9 0．45a 3b 16 0．80a 4b 25 1．25a 5b 2MgO；4Al+3O2 = 2Al2O3

；3Fe+2O2Fe3O4

；2Cu+ O22CuO，

注：a和b均为与温度有关的常数，nm表示“纳米”

解析：表中数据告诉我们，对于金属Mg来说，与氧气进行氧化反应时，生成氧化镁的层厚，从反应后1小时的0．05a到4小时后的O。20a，增加了4倍。而金属镍与氧气进行反应时，生成氧化镍的层厚，从反应后1小时的b到4小时后的2b，只增加了2倍。并且在不断氧化的过程中，在金属表面生成氧化薄膜的层厚与反应时间一直成比例关系，所以Mg比Ni更容易氧化。

解答： Mg更容易氧化

；

相当时间条件下，氧化镁增厚速率比氧化镍快。

小结：我们可以利用金属与氧气反应进行金属活动性的判断，因为相同条件下，金属与氧气反应越容易，金属的活动性就越强。

二、金属与盐酸、稀硫酸的反应

如：Mg + H2SO4

= MgSO4

+ H2↑

；

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

；Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

，在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢，而位于氢后面的金属则不能，能进行反应时，剧烈程度不同，金属越活泼，与酸反应的速度越快。

例题2．钛因为具有许多神奇的性能而越来越引起人们的关注。某化学兴趣小组对Mg、Ti、Ag的金属活动性顺序进行探究。

提出假设：

a．Ti的金属活动性比Mg强；

b．Ti的金属活动性介于Mg和Ag之间。

查阅资料：在相同条件下，金属与酸反应，产生气泡的速度越快，则该金属活动性越强。

实验设计：同温下，取大小相同的这三种金属薄片，分别投入等体积、等质量分数的足量稀盐酸中，观察现象。

请回答：

（1）

三种金属加入盐酸前都先用砂纸将表面擦光亮，其目的是

（填序号）

①除去氧化膜，利于直接反应

②使反应的金属温度相同，易反应

③使表面光亮，易观察现象

（2）

根据下表中的实验现象填空：

Ti 实验现象

产生气泡速度缓慢

Mg 产生气泡速度快

Ag 无任何现象

结论：原假设中

不正确（填“a”或“b”或“a、b”），理由是

；

三种金属的活动性由强到弱的顺序为

。

（3）上述实验设计中，如果所用盐酸的溶质质量分数不同，是否一定能够得出正确的结论？

（填“是”或“否”），理由是

。

解析：根据表中所记录的实验现象，Mg与稀盐酸反应产生气泡速度快，Ti与稀盐酸反应产生气泡速度缓慢，而Ag与稀盐酸根本就不反应。所以，Mg的金属活动性比Ti强，而 Ti的金属活动性介于Mg和Ag之间。金属加入盐酸前都先用砂纸将表面擦光亮，是为了除去氧化膜，利于直接反应。因为在相同条件下，盐酸的溶质质量分数越大，反应就越剧烈，如果所用盐酸的溶质质量分数不同，就不能够得出正确的结论。所以，盐酸的溶质质量分数大小对反应速度有影响。

解答：（1）

①

；

（2）a ；

与盐酸反应产生气泡速度镁比钛快

； Mg ＞Ti ＞Ag

；

（3）否

；

盐酸的溶质质量分数大小对反应速度有影响。

小结：大多数金属能与酸（稀盐酸、稀硫酸）反应，反应的速率除了与酸的质量分数有关以外，还与金属的活动性有关。若与相同质量分数的酸反应，越活泼的金属反应越快。所以，我们可以利用金属与酸的反应，来进行金属活动性的判断。

三、金属与某些化合物溶液的反应

如： 2Al+3CuSO4=Al2（SO4）3+3Cu ；Fe+CuSO4= FeSO4+ Cu ；Cu+2AgNO3=Cu（NO3）2+2Ag

在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的化合物溶液里置换出来。

例3．为了验证Al、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，可以选用的一组物质是（

）

A、 AlCl3溶液、FeCl2溶液、CuSO4溶液

B、 Fe、Cu、AlCl3溶液

C、 Fe、AlCl3溶液、CuSO4溶液

D、 Cu、AlCl3溶液、FeCl2溶液

解析：要验证三种金属的活动性，一般采用两种方法：（1）选择活动性最强和最弱的金属离子的溶液与活动性居中的单质金属进行检验；（2）选择活动性居中的金属离子的溶液与活动性最强和最弱的金属单质进行检验。三种金属的活动性顺序为 Al＞Fe＞Cu，所以，可以选取铁单质分别与可溶性的铝的化合物溶液以及可溶性的铜的化合物溶液进行验证。或者，选取铝单质、铜单质分别与可溶性的铁的化合物溶液进行验证。

解答：本题选，C 项。

例4.某同学欲用实验证明铁、铜、汞、氢的化学活动性顺序，他利用铁片、铜片、硝酸汞溶液和稀盐酸四种物质，设计了下列实验方案，其中可行的是

(

)

A、①Cu＋HCl

②Fe＋Hg(NO3)2

③Cu＋Hg(NO3)2

B、①Fe＋HCl

②Cu＋HCl

③Fe＋Hg(NO3)2

C、①Fe＋HCl

②Fe＋Hg(NO3)2

③Cu＋Hg(NO3)2

D、①Fe＋HCl

②Cu＋HCl

③Cu＋Hg(NO3)2

解析：对于这样的综合性问题，我们可以从提供的方案正面入手，进行分析判断。A项中实验后可以得到如下结论： H＞Cu 、Fe＞Hg、Hg＞Cu ，那么H与Fe、Hg的活动性强弱无法考证。B项中实验后可以得到如下结论：Fe ＞H、H＞ Cu

Fe＞Hg ，那么Cu与Hg的活动性强弱无法考证。C项中实验后可以得到如下结论：Fe ＞H、Fe＞Hg 、Cu＞Hg ，那么Cu与H、Fe的活动性强弱无法考证。

D项中实验后可以得到如下结论：Fe ＞H、H＞Cu 、Cu＞Hg ，三种金属的活动性强弱层次分明，清清楚楚。

解答：本题选，D。

例题5．下列事实不能说明Zn比Ag活泼的是（

）

A.Zn能与AgNO3溶液反应，置换出Ag

B.Zn能与稀硫酸反应，Ag则不能

C.自然界没有以单质形式存在的Zn，而有以单质形式存在的Ag

D.Zn的熔点为420 ℃，Ag的熔点为962 ℃

解析：本题概括出了要验证不同金属的活动性顺序，可以通过探究金属与氧气、金属与稀盐酸、稀硫酸以及金属与金属化合物溶液进行反应，依据能否进行反应，反应进行的快慢、剧烈的程度进行判断。金属的熔点与金属的活动性之间没有必然的联系。

解答：本题选，D。

小结：我们可以利用金属能否与金属化合物溶液发生反应，来进行金属活动性的判断。

配套训练题

1.一般情况下，金属越活泼，与酸反应的速度越快。为了探究金属Al、Zn、Fe与酸反应的快慢，某研究性学习小组设计了如下的实验。

【实验步骤】

⑴

取 A、B、C 三支试管，分别加入2 mL浓度相同的盐酸溶液。

⑵分别加入足量的、大小相等的Al、Zn、Fe，立即把三个相同的气球分别套在各试管口上。

【实验预测与分析】

⑴写出铁与盐酸反应的化学方程式：______

_______。

⑵气球膨胀速度最快的是____

_____（填试管编号）。

⑶该实验表明，实验室一般选用锌而不选用铝、铁制取氢气的主要原因是：___________________________________。

2.分别用以下四组物质测定铁和铜的活泼性顺序：

①Fe、Cu、稀H2SO4

②Fe、CuSO4 ③Cu、FeCl2

④Fe、Cu、ZnSO4溶液，仅用组内物质就能够直接达到目的是（

）

A、①②③

B、③④

C、①④

D、②④

参考答案：

1、(1)Fe+2HCl==FeCl2+H2↑

(2)

A

(3)铝与盐酸反应的速度太快，而铁与盐酸反应的速度较慢，因此选择锌。

2、A

有关金属活动性顺序表应用的常见题型解析 山东省微山县鲁桥一中

黄尊英

对于金属活动性顺序，应从下面几个方面加以理解：

1.金属与酸发生反应

(1）在金属活动性顺序中排在（H）前面的金属，可以与酸反应，放出氢气。

（2）这里的酸溶液不能是强氧化性的酸（如浓硫酸、硝酸等）

（3）K、Ca、Na除与酸反应外，还能与水在常温下发生置换反应，其余金属则不能。

2．金属与盐（溶液）发生置换反应

（1）在金属活动性顺序中只有排在前面的金属才能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来，而与H的位置无关。但K、Ca、Na等金属例外，由于它们过于活泼，与盐溶液不发生置换反应，而是先与溶液中的水发生反应。

（2）参加反应的盐，必须能够形成溶液，也就是说，盐不能是难溶于水的物质，如Cu和难溶于水的AgCl就不能发生反应，尽管铜的活动性强于银。

（3）如果某盐溶液中含有几种金属离子，向其中加入某一金属且加入的金属活动性最强，最先发生的反应，根据其规律，应认为金属和活动性最弱的那一种金属的阳离子最先发生反应。

有关金属活动性顺序表的考查是历年来中考命题的热点，但也是一个难点。现将中考化学中的有关考题加以整理，供同学参考。

一、金属活动性强弱的推断

例1（2008年恩施自治州）对甲、乙、丙三种金属活动性的实验研究过程如下：(1）取大小相等的三种金属片，分别放入CuSO4溶液中，一段时间后，甲、丙表面出现红色物质，乙没有现象。（2）取大小相等的甲、丙两种金属片，分别放入相同的稀盐酸中，甲、丙表面都产生气泡，但甲产生气泡的速度明显比丙的快。则甲、乙、丙三种金属的活动性顺序是（

）

A．甲>丙>乙

B．丙>乙>甲

C．

甲>乙>丙

D ．

丙>甲>乙

【解析】甲、乙、丙三种金属分别放入CuSO4溶液中，只有乙没有现象，说明乙的活动性最弱，甲、丙分别放入相同的稀盐酸中，甲、丙表面都产生气泡，但甲产生气泡的速度明显比丙的快。说明甲的活动性比丙的强，故选A

【解析】根据表中提供的实验结果可知：X、Y、Z、W四种金属中只有X、W能和盐酸发生反应，说明X、W的活动性分别比Y、Z的强；Y能和Z的硝酸盐反应，说明Y的活动性强于Z；X能和W的硝酸盐反应，说明X活动性强于W；所以选A

例2．（2008年咸宁市）有X、Y、Z三种金属，如果把X和Y分别放入稀硫酸中，X溶解并产生氢气，Y不反应；把Y和Z分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在Z表面有银析出，而Y没有变化。根据以上实验事实，回答下列问题：

（1）X、Y和Z的金属活动性由强到弱的顺序为

；

（2）举出符合上述金属活动性顺序的三种常见金属(写化学式）

；并写出在Z表面有银析出反应的化学方程式

。

【解析】（1）X、Y两种金属中只有X能和盐酸发生反应，而Y不反应，说明X的活动性比Y的强；金属Z能与硝酸银溶液反应，说明Z的活动性比Y的强；

．

（2）符合上述金属活动性顺序的三种常见金属有多种可能

答案：(1) X Z Y

(2)Fe

Cu

Pt

或Zn Cu Hg(其他合理答案也可)

Cu + 2gNO3==Cu(NO3)2 + 2Ag

二、金属活动性强弱的验证

例3．（2008年黄石市）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分别加入到ZnSO4溶液中③将Zn分别加入到FeSO4、CuSO4溶液中④将Fe 分别加入到ZnSO4、CuSO4溶液中

（

）

A．

①或④

B．

①或②

C．

②或③

D．

③或④

【解析】要验证金属活动性顺序必须利用一种金属和另一种金属的盐溶液进行化学反应，如果能反应，说明金属的活动性比盐中金属活动性要强，如果不能反应，说明金属的活动性比盐中金属活动性要弱。根据这一点，对上面各方案分析如下：

① Zn+FeSO4=Fe+ZnSO4,得到Zn的活动性强于Fe;Cu+ FeSO4不反应，说明Fe的活动性强于Cu，从而得出这三种金属的活动性由强到弱是Zn、Fe、Cu

② Cu+ ZnSO4不反应，说明Zn的活动性强于Cu，Zn+ZnSO4不反应，从提供的试剂来看，无法证明Fe和Zn的活动性，Cu和Fe的活动性

③ Zn+FeSO4=Fe+ZnSO4得到Zn的活动性强于Fe；Zn+ CuSO4= ZnSO4+ Cu，说明Zn的活动性强于Cu，无法证明Fe

和 Cu 的活动性

④ Fe +ZnSO4不反应，说明Zn的活动性强于Fe ；Fe+CuSO4=Cu+FeSO4说明Fe的活动性强于Cu，从而得出这三种金属的活动性由强到弱是Zn、Fe、Cu

综上分析可知，可行方案是

①或④

，故选A

例4．（2008年青岛市）人类的生产生活离不开金属，下列三种金属被发现、使用的先后顺序依次为：铜、铁、铝。

（1）金属大规模被使用的先后顺序跟_____________（填序号）选项关系最大。

①地壳中金属元素的含量；②金属的导电性；③金属的活动性。

（2）为探究锰与铁的金属活动性，在相同温度下，取大小相同、表面光亮的两种金属薄片，分别投入等体积、等溶质质量分数的足量稀盐酸中（反应中Mn显+2价），请回答：

金属

与盐酸反应现象

结论

铁

放出气泡速率缓慢

锰

放出气泡速率较快

活动性铁__________（填“＞”“＜”）锰

除了比较与酸反应产生气体速率的快慢，请你再举出一种可比较这二种金属活动性强弱的方法（写出所需药品即可）：_____________和___________。

（3）将盛有等质量、等溶质质量分数的稀盐酸的两只烧杯，放在托盘天平左右两盘上，调节至平衡，再向两只烧杯中分别放入质量相等的镁和铁，待反应停止后，请判断：

①若天平仍保持平衡，烧杯中一定没有剩余的物质是____________；

②若天平失去平衡，则指针一定偏向放_____________的一边。

【解析】（1）金属大规模被使用的先后顺序跟；③金属的活动性关系最大。

（2）根据铁和锰分别与盐酸反应放出气泡速率快慢的现象可知铁的活动性“＜”锰

除了比较与酸反应产生气体速率的快慢以外，还可以利用一种金属和另一种金属的盐溶液进行化学反应，如果能反应，说明金属的活动性比盐中金属活动性要强，如果不能反应，说明金属的活动性比盐中金属活动性要弱。因此比较这二种金属活动性强弱的方法还可以选用：金属锰的薄片氯化亚铁

（3）根据金属与酸反应的两条规律：①等质量、等溶质质量分数的酸溶液与足量金属反应，产生的H2质量相等。当托盘天平左右两边烧杯中产生的H2质量相等时，天平仍保持平衡，烧杯中一定没有剩余的物质是盐酸②等质量的几种金属（化合价均为+2价）足量酸反应产生的H2质量取决于该金属的相对原子质量，相对原子质量越小产生的H2质量越多，相对原子质量越大，产生的H2质量越小

。因为镁的相对原子质量＜铁的相对原子质量，所以镁与盐酸反应放出氢气的质量多，天平失去平衡，则指针一定偏向放铁的一边。

三、对于反应后生成物的推断

例5（2008呼和浩特）在

AgNO3 、 Cu(NO3)2

,、Zn (NO3)2 的混合溶液中加入一些铁粉，待反应完全后过滤，不可能存在的情况是（

）

A．滤纸上有Ag 、Cu 、Fe，滤液中有 Zn、Fe

B．滤纸上有Ag 、Cu，

滤液中有 Zn、Fe

2+2+2+2+

2+

2+2+C．滤纸上有Ag 、Cu，

滤液中有Cu、Zn、Fe

D．滤纸上有Ag 、Cu 、Fe 、Zn ，滤液中有 Zn、Fe

2+2+

【解析】该混合溶液中加入铁粉时，铁粉与Zn (NO3)2 不反应，铁粉先与AgNO3

发生反应，然后才与

Cu(NO3)2发生反应。铁粉加入的质量不同，发生的反应及程度也不相同。故无论如何滤纸上不可能有Zn。故选D

例6（2008年包头市）向AgNO3

、 Cu(NO3)2 、Zn(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤。

（1）写出上述任意一个反应的化学方程

。

（2）如果向所得滤液中加稀盐酸有白色沉淀生成，则滤渣中一定有

。

（3）如果向所得滤渣中加稀盐酸有气泡产生，则滤液中一定含有的金属阳离子是

。

【解析】（1）依题意将铁粉加入该混合溶液中，铁与硝酸银、硝酸铜都能反应，且置换出的铜还可与硝酸银发生反应，写出任意一个化学方程式即可。

（2）依题意滤液中还有银离子，因此，滤渣中只有少量银析出。

（3）依题意滤渣中已有过量的铁粉析出，所以滤液中一定只有锌离子和铁离子

答案：（1）Fe + 2AgNO3 = 2Ag + Fe(NO3)2

或Fe + Cu(NO3)=

Cu + Fe(NO3)2

（2）Ag

(3) Fe

、 Zn

巩固练习：

1、（2008年肇庆市）某同学探究金属单质的活泼性时发现：X、Y都能与稀硫酸反应放出氢气而Z不能；Y能在X的盐溶液中置换出X。则它们的金属活动顺序为（

）

A．X>Y>(H)>Z

B．Y>X>(H)>Z

C．X>Z>(H)>Y

D．Y>(H)>X> Z

2．（2008年南充市）有X、Y、Z三种金属，如果把X和Y分别放人稀硫酸中，X溶解并产生氢气，而Y 不反应；如果把Y 和Z分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在Y 表面有银析出，而Z没有变化。根据以上实验事实，判断X、Y和Z的金属活动顺序正确的是

(

)

2+2+

A．X>Y>Z

B．X>Z>Y，

C．Z>Y>X

D．Z>X>Y

3．(2008年攀枝花市)X、Y、Z、W是四种不同的金属，为比较金属活动性的强弱，某同学利用这四种金属单质、盐酸、Z的硝酸盐、W的硝酸盐，进行有关实验，结果如下表(能发生置换反应的记为“√”，不能反应的记为“一”，无标记的表示未做该实验)。这四种金属的活动性顺序为（

）

A．X>W>Y>Z

B．X>Y>W>Z

C．W>X>Y>Z

D．Y>W>Z>X

盐酸

Z的硝酸盐

W的硝酸盐

4．（2008年河北省）为验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性是依次减弱的，某化学兴趣小组设计了如图2所示的四个实验。其中不必进行的是（

）

√

—

X

√

Y

—

√

Z

—

W

√

5．(2008年烟台市)印刷铜制电路板的“腐蚀液”为FeCl3溶液。已知铜、铁均能与FeCl3溶液反应，反应方程式分别为：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2，Fe+2FeCl3=3FeCl2。现将一包铜、铁的混合粉末加入到盛有FeCl3溶液的烧杯中，充分反应后烧杯中仍有少量固体，关于烧杯中物质组成的说法正确的是（

）

(A)溶液中一定含FeCl3，固体一定是铁和铜

(B)溶液中一定含FeCl2，固体一定含铜

(C)溶液中一定含FeCl2、CuCl2，固体一定含铜

(D)溶液中一定含FeCl2，固体一定是铁和铜

6．（2008年晋江市）兴趣小组的同学学习了金属的性质后，在实验室找到的一种银白色金属R做如下探究：

（1）将金属R投入稀盐酸中，金属表面有气泡冒出。则该金属R在金属活动性顺序表中排在氢的

（选填“前面”或“后面”）。

（2）为了比较金属R与铁的活动性强弱，兴趣小组设计下列方案进行实验，请完成下表：

你的一种猜想

验证方法

现象

金属R表面金属R的活动性比铁

将金属R投入

溶液中

有黑色的物质析出

（3）请根据上述的信息，标出金属Fe、R、Cu在下列金属活动性顺序表中的相应位置。

猜想

（选填“正确”或“错误”）

结论

7．（2008年汕头）把相同体积、相同质量分数的稀盐酸，分别滴到等质量、颗粒大小相同的X、Y、Z三种较活泼金属中，生成H2的质量与反应时间的关系如右图所示。这三种金属的活动性顺序为 ；假如X、Y、Z都是+2价金属，则相对原子质量由大到小的顺序为 。

8.（2008年海南省）在CuCl2和MgCl2

的混合溶液中，加入过量的铁粉，充分反应后过滤，所得固体为

。

9.（2008年汕头）氯化铁能腐蚀铜，工业上常用此原理生产印刷线路板。以下是印刷线路板的生产及废液的处理过程：

请回答下列问题：

(1)步骤②中发生了两个反应：2FeCl3+Fe=3FeCl2和

。

（2)滤渣的成份有

，步骤③中发生反应的化学方程式是

。

(3)该流程中可以循环、回收利用的物质是：

。

10．（2008年东营市）把一小包铁粉放入一定量的硝酸铜溶液中，使其充分反应后，过滤、洗涤、干燥，得到固体。请你对固体的成分进行探究。

（1）猜想：固体的成分可能是

。

（2）实验：请设计实验验证你的猜想。说明实验过程、现象和结论 。

答案：1、B ；2 A ；3 A ；4 C

；5 B

6、（1）前面

（2）强（或弱）；

FeSO4（或FeCl2等）；

正确（或错误）

（3）

7、分)Y>X>Z

Z>Y>X

8、Cu（或铜）Fe（或铁）

9、(1) Fe+CuCl2==FeCl2+Cu

(2) Fe、Cu(或铁、铜，)

2HCI+Fe==FeCl2+H2↑

(3) FeCI3、Cu或FeCl2、Cu

10、(1)固体可能是铜、铁混合物，也可能是铜。

(2)取少量固体于试管中，然后加入足量稀盐酸。有气泡冒出并有固体剩余，则为铜、铁混合物；无气泡冒出，则为铜。