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初中化学

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    下列实验操作正确的是(  )
    A.用过滤的方法分离NaCl与NaNO3的混合物
    B.用盐酸除去混在铜粉中的少量镁粉和铝粉
    C.用锌与稀硝酸制取氢气
    D.用铁跟稀盐酸制取氯化铁

    本题信息:化学单选题难度容易 来源:未知
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本试题 “下列实验操作正确的是( )A.用过滤的方法分离NaCl与NaNO3的混合物B.用盐酸除去混在铜粉中的少量镁粉和铝粉C.用锌与稀硝酸制取氢气D.用铁跟稀盐酸制取氯化铁” 主要考查您对

过滤

氢气的制取和收集

金属的化学性质

金属活动性

氢气的检验和验满

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过滤定义:
利用介质滤除水中杂质的方法。

通过特殊装置将流体提纯净化的过程,过滤的方式很多,使用的物系也很广泛,固-液、固-气、大颗粒、小颗粒都很常见。
在推动力或者其他外力作用下悬浮液(或含固体颗粒发热气体)中的液体(或气体)透过介质,固体颗粒及其他物质被过滤介质截留,从而使固体及其他物质与液体(或气体)分离的操作。


过滤归纳:

过滤的原理 其中一种能溶于水,另一种不能溶于水,则可以先把它们充分溶于水中,再进行过滤分离
制作过滤器 把一张圆形滤纸连续对折两次,得到一个四层的扇形滤纸,然后再用手捏住最外面一层滤纸展开,便得到一个一边是一层,另一边是三层的滤纸,用少量水润湿一下,把它贴在漏斗内壁上即可。
用到的仪器 铁架台(带铁圈)、烧杯、漏斗、玻璃棒、滤纸等
过滤装置
注意事项 操作注意事项有:一贴、二低、三靠。
一贴:滤纸紧贴漏斗内壁,以没有气泡为准,可加快过滤的速度;
二低:滤纸边缘低于漏斗边缘;漏斗内液面低于滤纸边缘,防止液体从滤纸与漏斗之间的间隙流下,使过滤不充分;
三靠:盛待过滤液体的烧杯紧靠引流的玻璃棒,防止液体溅到漏斗外丽;玻璃棒的下端紧靠在三层滤纸上,防止戳破滤纸;漏斗下端长的那侧管口紧靠烧杯内壁,防止液体溅出
过滤失败的原因 ①滤纸破损;②过滤时液面高于滤纸边缘; ③收集滤液的烧杯不洁净
过滤操作实验口诀 斗架烧杯玻璃棒,滤纸漏斗角一样。
过滤之前要静置,三靠两低不要忘。


 实验室里通常用稀硫酸跟金属锌起反应来制取氢气,也可以用盐酸代替硫酸,用镁或铁代替锌来制取氢气。


氢气的实验室制法:

化学药品 锌粒和稀硫酸
反应原理 Zn + H2SO4== ZnSO4+ H2
发生装置 反应物状态为固态和液态,反应条件为室温,可选择实验室制CO2的反应装置(或用过氧化氢溶液制氧气的反应装置)
收集装置 向下排空气法或排水法
实验步骤 ①检验装置的气密性
②装锌粒(注意将试管横放,把锌粒放入试管口,再慢慢竖起)
③把试管固定在铁架台上
④加入稀硫酸
⑤收集气体
注意事项 ①不能用浓H2SO4代替稀H2SO4,浓H2SO4具有强氧化性
②不能用金属活动性顺序表中排在氢后面的金属,如铜,也不能用排在氢前的金属,如钠,一般常用Zn、Al、Fe、Mg等。
③长颈漏斗末端应在液而以下,防止氢气从长颈漏斗逸出

氢气的工业制法:

制取方法 原理 优缺点
电解水 2H2O2H2↑+O2 优点:得到氢气纯度高
缺点:耗能高
水煤气 C+H2O(g)CO+H2 优点:成本低
缺点:需要设备多(需要除去CO中的杂质)
天然气 CH4C+2H2 优点:原料丰富
缺点:氢气纯度低
电解饱和食盐水 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2 优点:是氯碱化工的副产品
缺点:纯度低
理想模式:利用太阳能、高效催化剂分解水 2H2O2H2↑+O2 优点:不耗费电能、热能,环保
缺点:人类未能寻找到高效催化剂,还未能实际应用

金属的化学性质:
常见金属能与氧气反应,也能与盐酸,硫酸及盐溶液反应。

常见金属的化学性质:
1.金属和氧气的反应
金属 在空气中 在氧气中 方程式
常温下表面逐渐变暗。点燃
剧烈燃烧,发出耀眼的白光,
生成白色固体
点燃,剧烈燃烧,发出耀
眼的白光,生成白色固体
2Mg+O22MgO
常温下,铝表而变暗,生成一
层致密氧化膜,保护铝不再被腐蚀
点燃。剧烈燃烧,火星四射,
放出大量的热,生成白色固体
4Al+3O22Al2O3
持续加热发红,离火变冷 火星四射,放出大量的热,
生成黑色固体
3Fe+2O2Fe3O4
加热,生成黑色物质,在潮湿的
空气中,生成铜绿而被腐蚀
加热,生成黑色固体 2Cu+O22CuO
即使在高温也不和氧气反应 ——
结论 大多数金属都能喝氧气反应,但反应的难易程度和剧烈程度不同

2.金属与酸的反应
盐酸 稀硫酸 反应现象(两种酸中相同)
Mg+2HCl==MgCl2+H2 Mg+H2SO4==MgSO4+H2 反应比较剧烈,产生大量
气泡,溶液仍为无色,生成
的气体能够燃烧,并且产
生淡蓝色火焰
2Al+6HCl==2AlCl3+3H2 2Al+3H2SO4==Al2(SO4)+3H2
Zn+2HCl==H2↑+ZnCl2 Zn+H2SO4==ZnSO4+H2 反应缓慢,有气泡产生,溶
液由无色逐渐变为浅绿色,
生成的气体能够燃烧,并且
产生淡蓝色火焰
Fe+2HCl==FeCl2+H2 Fe+H2SO4==FeSO4+H2
不反应 不反应

3.金属与盐的反应
将锌片、铁丝、铜丝三种金属分别放入硫酸铜溶液、硝酸银溶液、氯化钠溶液中,观察现象
CuSO4溶液 AgNO3溶液 NaCl溶液
锌表面有一层红色金属析出,溶液由蓝色变为无色
Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu
锌表面有一层银白色金属析出
Zn+2AgNO3==Zn(NO3)2+2Ag
无变化,不反应
铁表面有一层红色金属析出,溶液由蓝色变为浅绿色
Fe+CuSO4==FeSO4+Cu
铁表面有一层银白色金属析出,溶液由无色变为浅绿色
Fe+2AgNO3==Fe(NO3)2+2Ag
无变化,不反应
无变化,不反应 铜表面有一层银白色金属析出,溶液由无色变为蓝色
Cu+2AgNO3==Cu(NO3)2+2Ag
无变化,不反应

易错点:
一、(1)一般在金属活动性顺序表中排在氢前面的金属(也叫活泼金属)能置换出酸中的氢;排在氢后面的金属则不能,如铜、银与盐酸、稀硫酸都不反应。
(2)浓硫酸和硝酸与金属反应不生成氢气,因为它们有很强的氧化性,与金属反应不生成氢气。
(3)在金属活动性顺序表中排在最前面的金属如K、 Na活泼性太强,放入酸溶液中首先跟酸发生置换反应,过M的金属会继续跟水发生剧烈的反应。
(4)铁与非氧化性酸反应时,始终生成亚铁盐 (Fe2+)。
(5)金属与酸反应后溶液的质量增大。

二、
(1)在金属活动性顺序表中,位于前面的金属可以把位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来(K,Ca,Na除外)。相隔越远,反应越容易发生。
(2)金属与盐溶液的反应,盐必须能溶于水,不溶性的盐与金属不反应,如AgCl难溶于水,Fe和AgCl不反应。
(3)不能用活泼的金属K,Ca,Na,与盐溶液反应,因为K,Ca,Na。会先与H2O发生置换反应生成碱和氢气。

金属与酸的反应不一定属于置换反应:
置换反应是指一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。一般情况下,较活泼的金属跟酸发生的化学反应属于置换反应。但由于浓硫酸(或硝酸)具有强氧化性,金属与浓硫酸(或硝酸)反应时,生成物相对比较复杂。这类反应不属于置换反应。


铝和锌的抗腐蚀性:
1.铝制品具有很好的抗腐蚀性,是因为铝与空气中的氧气反应表面生成一种致密的氧化铝薄膜,对铝起防护作用。

2.锌与铝的抗腐蚀性相似,也是在金属表面会生成一层致密的氧化锌保护膜。
定义:
金属活动性指金属单质在水溶液中失去电子生成金属阳离子的性质。

常见金属活动性顺序:
K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au

金属活动性顺序表的意义
(1)金属的位置越靠前,它的活动性越强
(2)位于氢前面的金属能置换出酸中的氢(强氧化酸除外)。
(3)位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来(K,Ca,Na除外)。
(4)很活泼的金属,如K、Ca、Na与盐溶液反应,先与溶液中的水反应生成碱,碱再与盐溶液反应,没有金属单质生成。如:
2Na+CuSO4+2H2O==Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2
(5)不能用金属活动性顺序去说明非水溶液中的置换反应,如氢气在加热条件下置换氧化铁中的铁:
Fe2O3+3H22Fe+3H2O

金属原子与金属离子得失电子能力的比较



金属活动性顺序表的应用

(1)判断某些置换反应能否发生
a.判断金属与酸能否反应:
条件:
①金属必须排在氢前面
②酸一般指盐酸或稀硫酸
b.判断金属与盐溶液能否反应:
条件:
①单质必须排在盐中金属的前面
②盐必须可溶于水
③金属不包含K、Ca、Na
(2)根据金属与盐溶液的反应判断滤液、滤渣的成分。如向CuSO4,AgNO3混合液中加铁粉,反应后过滤,判断滤液和滤渣成分。铁与CuSO4和AgNO3溶液反应有先后顺序,如果铁足量,先将AgNO3中的Ag完全置换后再置换CuSO4中的Cu,那么溶液中只有FeSO4;如果铁的量不足,应按照“先后原则”分别讨论滤液和滤渣的成分。
(3)根据金属活动性顺序表判断金属与酸反应的速率或根据反应速率判断金属的活动性顺序。如镁、锌、铁三种金属与同浓度的稀H2SO4反应产生氢气的速率:Mg>Zn>Fe,则可判断金属活动性Mg>Zn>Fe,
(4)利用金属活动性顺序表研究金属冶炼的历史。金属活动性越弱,从其矿物中还原出金属单质越容易; 金属活动性越强,从其矿物中还原出金属单质越难。所以越活泼的金属越不易冶炼,难于冶炼的金属开发利用的时间就越迟。
(5)应用举例
a.湿法炼铜我国劳动人民在宋代就掌握了湿法炼铜技术,即将铁放入硫酸铜溶液中置换出铜: Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。
b.从洗相废液中回收银洗相废掖中含有大量的硝酸银,可用铁置换回收: Fe+2AgNO3==Fe(NO3)2+2Ag。
c.处理工业废水中的铜、汞离子工业废水中常含铜、汞等金属离子,这些离子对生物有很大的危害,在排放前必须进行处理,可用铁置换回收:Fe+CuSO4==FeSO4+Cu
d.实验室选择金属与酸反应制取氢气在金属活动性顺序表中,H之前的金属都能跟稀 H2SO4、稀HCl反应产生氢气,但Zn之前的金属与酸反应太快。不便操作;Zn之后的金属与酸反应太慢,花费时间太长,从经济效益和反应速率多方而考虑,Zn是最合适的金属。
金属与混合溶液的反应
(1)将一种金属单质放入几种金属的盐溶液的混合液中时,其中排在金属活动性顺序表巾最靠后的金属最先被置换出来,然后再依次置换出稍靠后的金属。简记为“在金属活动性顺序中,距离远,先反应”。如将金属Zn。放入FeSO4和CuSO4的混合溶液中,Zn先与CuSO4发生置换反应,与CuSO4反应完后再与FeSO4 发生置换反应。根据金属锌的最不同可分为以下几种情况:
金属锌的量 析出金属 滤液的成分
锌不足(不能与CuSO4溶液完全反应) Cu ZnSO4、FeSO4、CuSO4
锌不足(恰好与CuSO4溶液完全反应) Cu ZnSO4、FeSO4
锌不足(不能与FeSO4溶液完全反应) Fe、Cu ZnSO4、FeSO4
锌适量(恰好与FeSO4溶液完全反应) Fe、Cu ZnSO4
锌足量 Zn、Fe、Cu ZnSO4
(2)将几种不同的金属放入同一种盐溶液中,发生反应的情况与将一种金属放入几种金属的盐溶液中相似,也是在金属活动性顺序表中,距离越远的先反应,然后是距离较远的反应。

金属与酸反应生成氢气图像问题的分析方法:
(1)等质氢图:两种金属反应产生的氢气质量相同,此图反映两种情况:

①酸不足,金属过虽,产生的氢气质量由酸的质量决定。
②酸足量,投放的两种金属与酸反应产生氢气的质量恰好相同,如6.5g锌和5.6g铁分别投入足量的盐酸中反应产生的氢气质量相同。
(2)等质等价金属图:如等质量的镁、铁、锌与足量的酸反应生成的金属离子都是+2价,产生氢气的速率和质量不同。此图反映出:

①金属越活泼,图示反应物的线越陡,如Mg线比Zn线陡,Zn线比Fe线陡,说明活泼性Mg>Zn>Fe
②金属的相对原子质量越小。等质量时,与酸反应产生的氢气越多,曲线的拐点越高,因此,相对原子质量Zn >Fe>Mg。
可简单概括为:越陡越活,越高越小。
(3)等质不等价金属图:铝、镁、锌与酸反应生成金属离子的化合价分别为+3、+2、+2,此图反映出等质不等价金属与酸反应不仅速率不同而且生成的氢气的质量与金属化合价有关。
可用下面式子计算氢气质量:


金属与酸或盐溶液反应前后溶液密度变化的判断方法:
金属与酸的反应和金属与盐溶液的反应均为置换反应,反应后溶液的溶质发生了改变,导致溶液的溶质质量分数、溶液的密度也随之改变。反应前后溶液的密度的变化取决于反应前后溶液中溶质的相对分子质量的相对大小。
(1)反应后溶液密度变小:如Fe+CuSO4== FeSO4+Cu,在该反应中,反应前溶液中的溶质为CuSO4,其相对分子质量为160;反应后溶液中的溶质为FeSO4,其相对分子质量为152,由于152<160,故该反应后溶液密度变小。
(2)反应后溶液密度变大:如Zn+H2SO4== ZnSO4+H2↑,在该反应中,反应前溶液中的溶质为H2SO4,相对分子质量为98;反应后溶液中溶质为ZnSO4,相对分子质童为161,由于161>98。故该反应后溶液密度变大。
真假黄金的鉴别:
黄金是一种具有金黄色光泽的金属、化学性质极不活泼。黄铜的外形与黄金非常相似,所以不法分子常用黄铜(Zn,Cu合金)来冒充黄金。但二者之间的性质有很大差异,可用多种方法鉴别。
方法一:取少量金黄色金属块于试管中,加入少量稀盐酸或稀硫酸,若有气泡产生(Zn+2HCl==ZnCl2 +H2),则原试样为黄铜;若没有气泡产生,则原试样为黄金。
方法二:取少量金黄色金属块,用天平称其质量,用量筒和水测出其体积,计算出金属块的密度与黄金的密度对照,若密度相等,则为黄金;若有较大的差异,则为黄铜。
方法三:取少员金黄色金属块在火焰上加热,若金属块表面变黑(2Cu+O22CuO,则原试样为黄铜;若无变化,则为黄金。
方法四:取少讨金黄色金属块于试管中,向试管中加人适量的硫酸铜溶液,若金属块表而出现红色物质且溶液颜色变浅(Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu),则原试样为黄铜;若无变化,则原试样为黄金。
氢气检验和验满方法:
1.检验:点燃待检测的气体,在火焰上方罩一个干燥的烧杯有水珠出现,滴入澄清石灰水
不变浑浊,则证明有氢气的存在

2.验满:一般使用排水法收集比较纯净的氢气,可以根据液面的高度判断。
向下排空气法:把带火星的木条放到瓶口,若有轻微的爆鸣声,说明氢气已满。

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