高中化学人教版必修1精讲精练 第3章第1讲 金属的化学性质

第一课时金属与非金属、酸、水的反应(1)单质可分为金属单质、非金属单质两大类。常见的金属有铁、铝、铜、锌、银、金、钠等。(2)金属活动性顺序：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au。(3)写出下列反应的化学方程式：铁与氧气：3Fe2O2Fe3O4。铁与盐酸：Fe2HCl=FeCl2H2。锌与稀硫酸：ZnH2SO4=ZnSO4H2。铁与硫酸铜溶液：FeCuSO4=FeSO4Cu。在上述四个反应中，铁的共同之处是失电子、被氧化。一、金属的通性1存在自然界中的金属元素绝大多数以化合态存在，含量最多的金属元素是Al，其次是Fe。2物理性质具有金属光泽，不透明，易导电、导热、有延展性等。3化学性质二、金属与非金属反应1钠与氧气的反应反应条件室温加热或点燃实验步骤实验现象新切开的钠具有银白色的金属光泽，在空气中很快变暗钠先熔化成小球，然后剧烈燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体反应4NaO2=2Na2O2NaO2Na2O2结论钠是非常活泼的金属，与O2反应，条件不同时，现象不同，产物也不同2铝与氧气的反应实验现象两块铝箔都熔化，失去金属光泽，熔化的铝并不滴落实验结论常温下，铝与空气中的氧气反应，生成一薄层氧化铝实验原因铝表面生成的氧化膜Al2O3的熔点高于铝的熔点，包在铝的外面，所以熔化的液态铝不滴落化学方程式4Al3O2=2Al2O3三、金属与水的反应1钠与水的反应反应的化学方程式：2Na2H2O=2NaOHH2。2.铁与水的反应通常铁与冷水和热水均不反应，但铁可与水蒸气反应。方法方法一方法二实验装置气体用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微噗声，证明生成了H2用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2实验结论铁与水蒸气的化学反应方程式为：3Fe4H2O(g)Fe3O44H21画出Na、Mg、Al的原子结构示意图，分析它们的原子结构特点及其与金属化学性质的联系。答案： 三种金属原子最外层电子数目较少，在发生化学反应时易失去电子，从而表现了较强的还原性。2判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)金属都具有银白色金属光泽，且易导电，易传热()(2)金属元素在化合物中只显正价()(3)钠与FeCl3溶液反应可产生红褐色沉淀和无色气体()(4)铁和稀H2SO4反应的离子方程式为：2Fe6H=2Fe33H2()答案：(1)(2)(3)(4)3取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列实验现象描述正确的是()金属钠先熔化在空气中燃烧，放出黄色火花燃烧后得到白色固体燃烧时火焰为黄色燃烧后生成浅黄色固体物质ABC D解析：由于金属钠的熔点比较低，所以金属钠放在燃烧匙中加热先熔化，然后燃烧生成黄色粉末并且伴有黄色火焰。答案：C4探究讨论：钠、铁、铝等金属在常温下就能被空气中氧气氧化生成金属氧化物，钠和铁能完全被氧化，但铝制品却可在空气中长时间使用，这是为什么呢？答案：铝形成的氧化膜是致密的，而钠、铁等金属的氧化膜是疏松的。5请把钠与水(含酚酞)反应的现象与所表现的性质连接起来。A. B. C. 答案：A，B，C6下列有关铁与水反应的说法中正确的是()A在任何条件下，铁与水均能发生反应B在高温时，铁与水蒸气反应生成氢氧化铁和氢气C在高温时，铁与水蒸气反应生成氧化铁和氢气D在高温时，铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气分析：铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2。答案：D钠露置在空气中的一系列变化(1)金属钠长期露置于空气中最终完全转变为Na2CO3粉末，此过程中的主要变化与现象为：(2)发生的主要变化的化学方程式：4NaO2=2Na2O，Na2OH2O=2NaOH，2NaOHCO29H2O=Na2CO310H2O，Na2CO310H2O=Na2CO310H2O。例1将一块银白色的金属钠放在空气中会发生一系列的变化：表面迅速变暗“出汗”变成白色固体(粉末)。下列有关叙述正确的是()A表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了过氧化钠B“出汗”是因为生成的氢氧化钠吸收空气中的CO2在表面形成了溶液C最后变成碳酸钠粉末D该过程的所有化学反应均为氧化还原反应解析钠露置在空气中迅速变暗，是因为Na与O2反应生成了Na2O，Na2O与水反应生成NaOH，NaOH又吸收空气中的H2O和CO2，生成Na2CO310H2O，Na2CO310H2O逐渐风化脱水，最后变成Na2CO3粉末，该过程中只有钠的氧化是氧化还原反应，C项正确。答案C由于金属钠化学性质活泼，很容易跟空气中的氧气、水蒸气等反应而变质，故保存金属钠时应隔绝空气，通常保存在煤油里。钠与水及水溶液的反应1与水反应离子方程式：2Na2H2O=2Na2OHH2，还原剂：Na，氧化剂：H2O。2与酸溶液反应(1)钠与酸反应时先与酸中的H反应，离子方程式：2Na2H=2NaH2。(2)如果钠过量，钠把酸消耗尽之后，再与水反应。3与碱溶液反应实质就是钠与水的反应。4与盐溶液反应钠与盐溶液反应时先与水反应，它包括两种情况：(1)如果盐溶液中的溶质与氢氧化钠不反应，只发生钠与水的反应。(2)如果盐溶液中的溶质与氢氧化钠反应，则会发生两个反应，如钠与硫酸铜溶液的反应：2Na2H2O=2NaOHH2，2NaOHCuSO4=Cu(OH)2Na2SO4。例2将一小块金属钠投入CuSO4溶液中，不可能观察到的现象是()A溶液中有蓝色沉淀生成B有气体生成C有红色物质析出D钠熔成小球浮游在液面上解析钠投入CuSO4溶液中首先与水反应：2Na2H2O=2NaOHH2，此时钠熔化成闪亮的小球浮游在液面上，有气体生成，生成的NaOH与CuSO4发生复分解反应，产生蓝色絮状沉淀。A、B、D项所指的现象均能观察到，但钠不能将铜置换出来。答案C(1)钠与饱和溶液反应时，若钠与溶质不反应，虽然只是钠与水反应，但是因水的消耗，会有固体析出。(2)书写钠与盐溶液反应的化学方程式，可以分步书写，也可以写总的化学方程式。1(对应考点一)一小块金属钠长时间置于空气中，可能有下列现象，这些现象出现的先后顺序是()变成白色粉末变暗变成白色固体变成液体ABC D解析：钠在空气中发生如下变化：NaNa2ONaOHNa2CO310H2ONa2CO3。反应现象为：钠由银白色变暗，之后变成白色固体(NaOH)，白色固体潮解变成液体，与空气中的CO2、H2O结合形成白色晶体(Na2CO310H2O)，最后晶体风化，变成白色粉末(Na2CO3)。答案：B2(对应考点一)2.3 g纯净的金属钠在干燥的空气中被氧化后得到3.5 g固体，由此判断其产物是()A只有Na2O B只有Na2O2CNa2O和Na2O2 D无法确定解析：若2.3 g钠全部生成Na2O，质量为3.1 g；若2.3 g钠全部生成Na2O2，质量为3.9 g，因为3.1 g3.5 gbCab D无法判断解析：溶液的质量等于金属和水或酸的质量之和减去放出H2的质量。2Na2H2O=2NaOHH246 24.6 g 0.2 ga4.6m(H2O)0.24.4m(H2O)Mg2HCl=MgCl2H2 24 2 4.8g 0.4gb4.8m(HCl)0.44.4m(HCl)因为m(H2O)m(HCl)，所以ab。答案：A二、非选择题(本题包括3小题，共30分)6(8分)将一小块钠投入FeCl3溶液中，此时观察到的现象是_，有关的化学方程式是_。解析：钠与盐溶液反应分两个过程，一是钠与水反应，二是NaOH与盐的反应。答案：钠浮于液面上，熔成闪亮的小球，四处游动，发出嘶嘶的响声，溶液中有红褐色沉淀析出2Na2H2O=2NaOHH2，3NaOHFeCl3=Fe(OH)33NaCl或2FeCl33H2O6Na=2Fe(OH)33H26NaCl7(10分)有人设计了如图所示的实验装置来探究钠与水反应(铁架台等仪器已略)。实验前在橡胶塞下端打一个小孔穴，将一大小适中的钠块固定于针头下端，向上抽动针头使钠块藏于孔穴内。在玻璃反应管内装入适量水(使钠块不与水接触)。实验时，拔去橡胶乳头，按住橡胶塞，将针头缓缓向上拔起，使钠与水接触，反应管内的液体被产生的气体压出，流入置于下方的烧杯中，气体则被收集在反应管内。(1)钠与水反应的离子方程式为_。(2)实验中“钠块熔化为闪亮的小球”说明_；向烧杯中的溶液中滴加_，溶液变红，说明钠与水反应生成碱性物质。(3)如果实验前加入反应管内水的体积为a mL，欲使水最终全部被排出，则所取金属钠的质量至少为_ g(设当时实验条件下气体摩尔体积为V mL/mol)。解析：(3)V(H2)V(水)a mLn(H2) mol由2Na2H2O=2NaOHH22 mol1 moln(Na) moln(Na)2 molm(Na) mol23 g/mol g答案：(1)2Na2H2O=2Na2OHH2(2)钠与水的反应过程中有热量放出，Na熔点较低酚酞溶液(3)8(12分)在一定条件下，用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉，这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用如图所示的两套仪器装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和6 mol/L的盐酸，其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。填写下列空白：(1)进行实验时，试管A中应加入的试剂是_；烧瓶 B的作用是_；烧瓶C的作用是_；在试管D中收集得到的是_。 (2)实验时，U形管G中应加入的试剂是_；长颈漏斗H中应加入_。(3)两套装置中，在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)_。(4)试管E中发生的反应的化学方程式是：_。(5)为了安全，在E管中反应发生前，在F出口处必须_；E管中反应开始后，在F的出口处应_。解析：题目给出两个看似相同的反应装置，分别完成哪个反应成为解题关键。右图有H2发生装置，左图有H2收集装置，可见铁粉与水蒸气的反应由左边装置完成，实现“引火铁”的制取由右边装置完成，这样，问题就可解决了。答案：(1)普通铁粉(铁粉)作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气)防止倒吸氢气(2)固体NaOH(或碱石灰、CaO等碱性固体干燥剂)6 mol/L 盐酸(3)A、B、E(4)Fe3O44H23Fe4H2O(5)检验氢气的纯度点燃氢气第二课时铝与氢氧化钠溶液的反应物质的量在化学方程式计算中的应用(1)铝和稀硫酸反应的离子方程式是2Al6H=2Al33H2，反应的还原剂是Al，氧化剂是H2SO4。(2)在标准状况下，46 g钠和足量的水反应，则生成H2的质量为2_g，即2 mol钠和足量的水反应，生成H2的物质的量为1 mol，其体积为22.4 L。一、铝与氢氧化钠溶液的反应1实验探究铝与盐酸、NaOH溶液的反应：实验操作实验现象试管中有气泡产生，铝片溶解；点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声试管中有气泡产生，铝片溶解；点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声有关化学方程式化学方程式：2Al6HCl=2AlCl33H2离子方程式：2Al6H=2Al33H2化学方程式：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2离子方程式：2Al2OH2H2O=2AlO3H22实验结论铝既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应。二、物质的量在化学方程式计算中的应用1物质的量与各物理量之间的关系2化学方程式中化学计量数与各化学计量间的关系2Na2H2O=2NaOHH2质量之比： 46 g 36 g 80 g 2 g计量数之比： 2 2 2 1扩大NA倍： 2NA 2NA 2NA NA物质的量之比： 2 mol 2 mol 2 mol 1 mol结论：化学方程式中化学计量数之比等于粒子个数之比，也等于物质的量之比，对于有气体参与的反应还等于体积之比。1铝制容器能否用来长期存放酸性或碱性食物？答案：不能，铝与酸或碱都能反应，因此铝制容器不宜用来长期存放酸性或碱性食物。2判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)铝和盐酸、NaOH溶液的反应中，铝都失去电子()(2)等体积等浓度的盐酸、NaOH溶液与过量Al反应，产生H2的物质的量相等()(3)铝与NaOH溶液反应中，每转移3 mol e，就生成1.5 mol H2()(4)化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的质量之比()答案：(1)(2)(3)(4)3连线题。答案：(1)A、C，(2)B、D4化学反应遵循质量守恒，是否物质的物质的量也守恒呢？提示：不是，化学反应前后质量是守恒的，但物质的量之比等于化学计量数之比，所以反应后物质的量可能不变，也可能减小，也可能增大。铝与盐酸、NaOH溶液反应的比较1反应原理(1)铝与盐酸反应：2Al6HCl=2AlCl33H2，Al是还原剂，HCl是氧化剂。(2)铝跟氢氧化钠溶液的反应是分步进行的：2Al6H2O=2Al(OH)33H2；Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O。总反应为：2Al2NaOH6H2O=2NaAlO23H24H2O，Al是还原剂，H2O是氧化剂。2“量”的关系(1)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为31。(2)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为11。(3)足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为13。(4)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为1/3VHCl(H2)/VNaOH(H2)1，则必定有：铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足。铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。例1等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为57，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是()A甲、乙中都是铝过量B甲中铝过量，乙中碱过量C甲中酸过量，乙中铝过量D甲中酸过量，乙中碱过量解析因为等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为11，足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为13，而今产生H2的体积比：FeAl8(12分)如图是某学校实验室从化学试剂商店买回来的氢氧化钠试剂标签上的部分内容。某同学从该试剂瓶中取出24.0 g固体，配成1 L溶液，请计算：(1)所得氢氧化钠溶液的物质的量浓度。(2)从所得氢氧化钠溶液中取出200 mL于一烧杯中，投入足量的金属铝，完全反应后，产生的气体在标准状况下的体积。解析：n(NaOH)0.6 mol，c(NaOH)0.6 mol/L，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 2 mol 22.4 L3 0.6 mol/L0.2 L VV4.032 L。答案：(1)0.6 mol/L(2)4.032 L20