1、学年高中化学第三章金属及其化合物第一节第3课时铝与氢氧化钠溶液的反应学案新人教版必修1第3课时铝与氢氧化钠溶液的反应核心素养发展目标1.能从微观和宏观结合的角度理解铝与氢氧化钠溶液的反应及实质，能解决铝与酸、碱溶液反应的比较与计算等问题。2.通过物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积等概念的转化与计算，建立化学方程式中有关计算的思维模型。一、铝与氢氧化钠溶液的反应实验探究铝与盐酸反应铝与氢氧化钠溶液反应实验操作实验现象铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声化学方程式2Al6HCl=2AlCl33H22Al2H2O2NaOH=2NaAlO23H2离子方程式2Al6H=2Al33H
2、22Al2OH2H2O=2AlO3H2实验结论铝既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，都产生氢气例1铝是典型的两性金属，既能与酸反应，又能与强碱溶液反应。回答下列问题：(1)在铝与盐酸和氢氧化钠溶液的反应中，铝元素化合价的变化都是，还原剂都是。(2)1mol的铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，生成氢气的体积在相同状况下比值为，消耗氯化氢和氢氧化钠的物质的量之比为。(3)甲、乙两个烧杯中分别盛有100mL4.0molL1的盐酸和100mL4.0molL1氢氧化钠溶液，向两个烧杯中都加入5.4g铝粉，在相同状况下产生气体的体积比为。答案(1)由0价变为3价铝(2)1131(3)23解析(3
3、)由2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2可知：1mol铝消耗3mol氯化氢，生成mol氢气；1mol铝消耗1mol氢氧化钠，生成mol氢气。5.4g(即0.2mol)铝与0.4mol盐酸(不足量)反应时，生成氢气0.2mol; 5.4g(即0.2mol)铝与0.4mol氢氧化钠溶液(过量)反应时，生成氢气0.3mol。【考点】铝与酸、碱溶液反应的定量考查【题点】铝与酸、碱溶液反应间的数量关系(1)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗氯化氢和氢氧化钠的物质的量之比为31。(2)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为
4、VHCl(H2)VNaOH(H2)11。(3)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)VNaOH(H2)13。(4)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为13VHCl(H2)VNaOH(H2)11，则必定是铝与盐酸反应，铝过量而盐酸不足；铝与氢氧化钠溶液反应，铝不足而氢氧化钠溶液过量。相关链接1铝与氢氧化钠溶液反应的实质铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2(以后将学到)，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。用
5、双线桥法和单线桥法分别表示为；。2铝与酸、强碱溶液反应的比较(1)铝与酸、强碱溶液反应的相同点都有H2生成，反应中铝都作还原剂。(2)铝与酸、强碱溶液反应的不同点生成的盐不同(前者为铝盐，后者为偏铝酸盐)，所体现的铝的化学性质不同，前者体现了铝能与酸反应，后者体现了铝能与碱反应。二、物质的量在化学方程式计算中的应用1化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系2COO22CO2化学计量数212扩大NA倍2NANA2NA物质的量2mol1mol2mol质量56g32g88g标况下气体体积44.8L22.4L44.8L结论：(1)化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其粒子数目之比，等于其物质的量之比
6、。(2)对于有气体参加的反应，在同温同压下各气体的化学计量数之比等于其体积之比。2物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤例如：2Na2H2O=2NaOHH2223g2mol2mol22.4Lm(Na)n(H2O)n(NaOH)V(H2)则有特别提示(1)书写格式规范化：在根据化学方程式计算的过程中，各物理量、物质名称、公式等尽量用符号表示，且数据的运算要公式化并带单位。(2)单位运用对应化：根据化学方程式计算时，如果题目所给的两个量单位不一致，要注意两个量的单位要“上下一致，左右相当”。(3)如果两种反应物的量都是已知的，求解某种产物的量时，必须先判断哪种物质过量，然后根据不足量的物质进行计算
7、。例2向500mL氢氧化钠溶液中投入10.8g铝，二者恰好完全反应，计算回答：(1)铝的物质的量是。(2)氢氧化钠溶液的物质的量浓度是。(3)在标准状况下生成氢气的体积是。答案(1) 0.4mol(2)0.8molL1(3) 13.44L解析(1)铝的摩尔质量是27gmol1，n(Al)0.4mol。(2)设参加反应的氢氧化钠的物质的量是n，则2Al2H2O2NaOH=2NaAlO23H22mol2mol0.4moln则，n0.4mol，c(NaOH)0.8molL1。(3)设生成标准状况下的氢气的体积是V，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22mol322.4L04molV所以V1
8、3.44L。【考点】物质的量在化学方程式中的应用【题点】根据化学方程式计算的基本方法例3(2018合肥高一检测)5.3gNa2CO3恰好与20mL盐酸完全反应生成二氧化碳。(1)这种盐酸的物质的量浓度为。(2)产生的CO2在标准状况下的体积是L。答案(1)5molL1(2)1.12解析5.3gNa2CO3的物质的量为0.05mol，则：Na2CO32HCl=2NaClCO2H2O1mol2mol1mol005moln(HCl)n(CO2)所以n(HCl)0.05mol20.1mol，n(CO2)0.05mol，故盐酸的物质的量浓度为0.1mol0.02L5molL1，生成二氧化碳在标准状况下的
9、体积为0.05mol22.4Lmol11.12L。【考点】物质的量在化学方程式中的应用【题点】化学方程式的综合计算1熟记金属铝的两个重要反应：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22Al6HCl=2AlCl33H22化学方程式计算的三个等式关系：各物质的化学计量数之比各物质的物质的量之比各物质构成粒子的粒子数之比相同条件下的气体的体积之比1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的产物相同()(2)少量的铝与足量的氢氧化钠溶液反应时，生成氢氧化铝沉淀()(3)铝和盐酸、氢氧化钠溶液的反应中，铝作还原剂()(4)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应放出的
10、氢气物质的量相等()(5)等体积等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液与过量铝反应，产生氢气的质量相等()(6)铝与氢氧化钠溶液反应，每转移3mole，生成1.5mol氢气()(7)物质在发生化学反应时，它们的质量不一定相等，但物质的量一定相等()(8)物质在发生化学反应时，它们的质量比等于化学方程式中化学计量数之比()(9)物质在发生化学反应时，它们的物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比()(10)根据化学方程式计算时，各物质对应物理量的单位，左、右、上、下都必须相同()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)【考点】铝与强碱溶液反应的定性考查【题点】铝与强碱溶液
11、反应及应用2下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是()A盛放食醋B烧煮开水C用金属丝擦洗表面的污垢D用碱水洗涤答案B解析食醋中含有的醋酸呈酸性，能与铝发生反应而使其腐蚀；用金属丝擦洗时会破坏铝表面覆盖的氧化铝层，使铝裸露在外继续被腐蚀；而用碱水洗涤也同样不行，因为铝能跟碱反应而被腐蚀。【考点】铝与强碱溶液反应的定性考查【题点】铝与强碱溶液反应及应用3用等质量的金属钠进行下列实验，产生氢气最多的是()A将钠放入足量的稀盐酸中B将钠放入足量的稀硫酸中C将钠放入足量的硫酸氢钠溶液中D将钠用铝箔包好，并刺穿一些小孔，放入足量的水中答案D解析用刺有小孔铝箔包好的钠先与水反应产生氢气，生成的氢氧化钠溶
12、液与铝箔反应继续产生氢气。【考点】铝与强碱溶液反应的定性考查【题点】铝与强碱溶液反应及应用4足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是()A盐酸 B稀硫酸C氢氧化钠溶液 D氯化钠溶液答案C解析铝与氯化钠溶液不反应，由2Al6H=2Al33H2，2Al2OH2H2O=2AlO3H2可知，Al3HH2，AlOHH2，即1mol铝消耗氢氧化钠1mol、硫酸1.5mol、氯化氢3mol。【考点】铝与强碱溶液反应的定性考查【题点】铝与酸、碱溶液反应的比较5下列有关化学方程式H2Cl22HCl的说法不正确的是()AH2、Cl2、HCl的物质的量之比为112BH2、Cl2、HCl的分
13、子数之比为112C在相同条件下，H2、Cl2、HCl的体积之比为112DH2、Cl2、HCl的质量之比为112答案D【考点】物质的量在化学方程式中的应用【题点】化学计量数与相关物理量的关系6标准状况下，3.25g锌与足量的盐酸反应生成xL氢气，下列比例式正确的是()AZn2HCl=ZnCl2H21mol1mol3.25gxLBZn2HCl=ZnCl2H265g1L3.25gxLCZn2HCl=ZnCl2H21mol22.4L0.05molxLDZn2HCl=ZnCl2H265g1mol3.25gxL答案C解析比例式应注意单位要“上下一致，左右对应”。【考点】物质的量在化学方程式中的应用【题点】
14、化学方程式各物理量的相互关系7(2019青岛高一检测)0.56g氧化钙恰好与20mL盐酸反应，则此盐酸的物质的量浓度是()A0.10molL1 B0.20molL1C0.50molL1 D1.00molL1答案D解析CaO2HCl=CaCl2H2O56g2mol056gc(HCl)20103L则：解得c(HCl)1.00molL1。【考点】物质的量在化学方程式中的应用【题点】根据化学方程式计算的基本方法8(2019合肥一中测试)阿文同学想测定某CuAg合金中两种金属的质量比。称取这种合金9.6g，加入足量AgNO3溶液充分反应后过滤，将所得固体洗涤、干燥后称量，质量为24.8g。(1)发生反应
15、的化学方程式为。(2)试计算该合金中铜与银的质量比。答案(1)2AgNO3Cu=Cu(NO3)22Ag(2)21解析(1)铜的活泼性大于银，因此CuAg合金加入足量AgNO3溶液充分反应，铜能够置换出银，反应的化学方程式为：2AgNO3Cu=Cu(NO3)22Ag。(2)设9.6gCuAg合金中Cu的质量为x，则CuAg合金中Ag的质量为9.6gx，反应生成的Ag的质量为24.8g(9.6gx)15.2gx，然后根据方程式进行计算：Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag642108x15.2gx64/x216/(15.2gx)，解得x6.4g。m(Ag)9.6g6.4g3.2g，m(Cu)m
16、(Ag)6.4g3.2g21。【考点】物质的量在化学方程式中的应用【题点】化学方程式的综合计算题组一铝与强碱溶液反应的定性考查1铝既能与硫酸溶液反应，又能与烧碱溶液反应，下列说法不正确的是()A两个反应都是氧化还原反应B铝与硫酸反应时，硫酸作氧化剂C铝与烧碱溶液反应时，氢氧化钠作氧化剂D两个反应都有气体生成答案C解析铝与硫酸溶液反应生成硫酸铝和氢气，铝是还原剂，硫酸是氧化剂；铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，铝是还原剂，水是氧化剂。【考点】铝与强碱溶液反应的定性考查【题点】铝与酸、碱溶液反应的比较2关于铝与氢氧化钠溶液反应的说法不正确的是()A铝是还原剂B氧化剂是氢氧化钠和水C只有水是氧
17、化剂D氢气是还原产物答案B解析铝与氢氧化钠溶液反应的实质可理解为2Al6H2O=2Al(OH)33H2，Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O；反应中铝是还原剂，水是氧化剂，氢氧化钠既不是氧化剂也不是还原剂。【考点】铝与强碱溶液反应的定性考查【题点】铝与强碱溶液反应及应用3(2019南昌市八一中学月考)单质铝不同于铁的性质是()A遇冷的浓硫酸钝化B能与氢氧化钠反应C能与盐酸反应D能在氧气中燃烧答案B解析铁与氢氧化钠溶液不反应，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气；答案选B。【考点】铝与强碱反应的定性考查【题点】铝性质的综合判断4(2019宁夏长庆中学期末)除去镁粉中的少量铝粉，可选用的
18、是()A稀硫酸 B氢氧化钠溶液C水 D稀盐酸答案B解析常温下，硫酸、盐酸与镁、铝都能发生反应，水与镁、铝都不发生反应，铝与氢氧化钠溶液反应而镁不与氢氧化钠溶液反应，用氢氧化钠溶液可以除去镁粉中的少量铝粉。【考点】铝与酸、强碱溶液反应的定性考查【题点】铝的两性在除杂中的应用5某无色溶液放入铝片后有氢气产生，则在该溶液中下列离子一定可以大量存在的是()ANa BMg2CH DCO答案A解析该溶液能与铝反应放出氢气，说明该溶液可能呈酸性，也可能呈碱性。Mg2、H不能在碱性溶液中大量存在，CO不能在酸性溶液中大量存在。【考点】铝与强碱溶液反应的定性考查【题点】铝的两性与离子共存的判断题组二铝与酸、碱溶
19、液反应的定量考查6在500mL氢氧化钠溶液中加入足量铝粉，反应完全后共收集到标准状况下的气体33.6L，该氢氧化钠溶液的浓度为()A1molL1 B2molL1C1.5molL1 D3molL1答案B解析2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22mol67.2Ln(NaOH)33.6Ln(NaOH)1mol，c(NaOH)2molL1。【考点】铝与酸、碱溶液反应的定量考查【题点】铝与强碱溶液反应的相关计算7(2019河北辛集中学月考)将amol钠和amol铝一同投入VL足量的水中，所得溶液的物质的量浓度为(假设反应前后溶液体积不变)()A. molL1 B. molL1C. molL1
20、D. molL1答案A解析钠和铝投入足量水中发生反应：2Na2H2O=2NaOHH2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，由方程式可知，amol的钠反应生成amol氢氧化钠，生成氢气0.5amol；amol氢氧化钠与amol铝恰好反应生成amol偏铝酸钠，同时生成氢气1.5amol，溶液为偏铝酸钠溶液。假设反应前后溶液体积不变体积为VL，所以溶液的物质的量浓度为molL1。【考点】铝与酸碱溶液反应的定量考查【题点】钠、铝共同溶于水的计算8(2018武汉高一检测)等体积的盐酸和苛性钠溶液，分别与两份足量的铝粉反应，在相同条件下产生氢气的体积比为13，则盐酸和苛性钠溶液的物质的量浓度之
21、比为()A11B21C31D23答案A解析由2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2可知，产生氢气的体积比为13，需要盐酸和氢氧化钠的物质的量之比为11，溶液的体积相同，故盐酸和苛性钠溶液的物质的量浓度之比也为11。【考点】铝与酸、碱溶液反应的定量考查【题点】铝与酸、碱溶液反应间的数量关系9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34，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、乙中都是铝不足答案B解析若铝与盐酸和氢氧化钠溶
22、液反应消耗铝的质量相同，则反应放出氢气的体积相等。实际放出氢气的体积比为34，证明盐酸消耗铝少，而氢氧化钠溶液消耗铝多，由反应2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2可知：由于盐酸和氢氧化钠的物质的量相等，铝与盐酸反应，铝过量，铝与氢氧化钠溶液反应，铝不足。【考点】铝与酸、碱溶液反应的定量考查【题点】铝与酸、碱溶液反应的过量判断题组三物质的量在化学方程式中的应用10(2018银川高一检测)实验室利用反应2KClO32KCl3O2制取氧气，今24.5gKClO3参加反应，则得到标准状况下的氧气的体积是()A2.24LB4.48LC44.8LD6.72L答
23、案D解析24.5gKClO3的物质的量是0.2mol，2KClO32KCl3O22mol3mol02moln(O2)2mol0.2mol3moln(O2)，则n(O2)0.3mol，故产生的氧气在标准状况下的体积是0.3mol22.4Lmol16.72L。【考点】物质的量在化学方程式中的应用【题点】根据化学方程式计算的基本方法11(2018佛山高一检测)完全沉淀等物质的量浓度的NaCl、MgCl2、AlCl3溶液中的Cl，消耗等物质的量浓度的AgNO3溶液的体积比为321，则上述溶液的体积比为()A111 B321C632 D931答案D解析消耗等物质的量浓度的AgNO3溶液的体积比为321，
24、则消耗Ag的物质的量之比为321，故NaCl、MgCl2、AlCl3的物质的量之比为31，即931，则体积比为931。【考点】物质的量在化学方程式中的应用【题点】根据化学方程式计算的基本方法12(2018衡水高一检测)铁、镁、锌三种金属分别和等体积、等浓度的盐酸反应，同温同压下，产生相同体积的氢气，则下列说法不正确的是()A金属失去的电子数相等B参加反应的金属质量相等C参加反应的金属物质的量相等D铁、镁、锌的质量比为562465答案B解析铁、镁、锌三种金属分别和等体积、等浓度的盐酸反应，反应的本质都是金属失去电子，溶液中氢离子得到电子生成氢气，故同温同压下，产生相同体积的氢气时，氢离子得到电子
25、的数目必然相等，而这些电子均由金属提供，则参加反应的金属失去的电子数相等，故A正确；同温同压下，铁、镁、锌三种金属分别与同体积、同浓度的盐酸反应后，产生相同体积的氢气，设所需要的金属质量分别是x、y、z，则有222，所以可得参加反应的金属质量比是562465，故B错误，D正确；若相同条件下产生相同体积的氢气，设产生氢气的物质的量为1mol，则根据反应的关系式可知：所需Fe、Mg、Zn三种金属的物质的量之比为1mol1mol1mol111，故C正确。【考点】物质的量在化学方程式中的应用【题点】根据化学方程式计算的基本方法13下表是某种常见金属M的部分性质。颜色状态硬度密度熔点导电性导热性延展性银
26、白色固体较小2.70gcm3660.4良好良好良好将该金属M投入稀盐酸或氢氧化钠溶液中，都有大量无色气体产生。回答下列问题：(1)金属M是(填名称)。(2)试推断金属M的一种用途：。(3)金属M的活动性比铜(填“强”或“弱”)，判断的事实依据是。(4)请写出金属M与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：。答案(1)铝(2)作导线(其他合理答案均可)(3)强M能与酸反应放出氢气，而铜不能(4)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2解析(1)根据表中给出的部分性质知，能与稀盐酸和氢氧化钠溶液反应生成无色气体的金属M应该是铝。(2)铝的导电性好，可用于制导线；导热性好，可用于制炊具；延展性好，可用于
27、糖果包装等。(3)在金属活动性顺序表中，铝是排在氢前面的金属，能与盐酸或稀硫酸反应生成氢气；铜是排在氢后面的金属，不能与盐酸或稀硫酸反应。【考点】铝与强碱溶液反应的定性考查【题点】铝与强碱溶液反应相关知识的综合14某学习小组用下图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。(1)A中试剂为。(2)实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是。(3)B中发生反应的化学方程式为。(4)若实验用的铝镁合金的质量为ag，测得氢气体积为bmL(已换算为标准状况)，B中剩余固体的质量为cg，则铝的相对原子质量为。(5)实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铝的质量分数将(填“偏大”“偏小
28、”或“不受影响”)。答案(1)氢氧化钠溶液(2)除去铝镁合金表面的氧化膜(3) 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(4) (5)偏小解析铝镁合金中二者都与酸反应，但铝与碱反应而镁不与碱反应，所以A中的试剂应选择氢氧化钠溶液。铝的相对原子质量可利用产生的氢气求解，M。如果在实验过程中未洗涤固体，则残留物质量偏大，铝的质量偏小，则测得铝的质量分数结果偏小。【考点】铝与酸、碱溶液反应的定量考查【题点】铝与强碱溶液反应实验与计算的综合15(2018济南高一检测)把10.2g镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中，在标准状况下生成6.72L氢气。试计算：(1)该合金中铝的质量分数是。(2)该合金中镁与铝的物质的量之比是。(3)该合金溶于足量的盐酸溶液中，标准状况下产生氢气的体积是。答
