人教版高一化学必修1第三章 第一节金属的化学性质讲义设计答案不全.docx
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人教版高一化学必修1第三章第一节金属的化学性质讲义设计答案不全
第三章金属及其化合物
第一节金属的化学性质
重难点
1.掌握钠的保存及在不同反应条件和氧气反应现象及产物的差别
2.掌握铝和盐酸、氢氧化钠反应
3.能应用物质的量在化学方程式中进行计算
地壳中含量最多的金属元素是Al:
7.73%,第二位Fe:
4.75%。
大多数金属以化合态存在。
原因:
金属元素外层电子数较少,易失去电子,因而性质活泼。
【思考与交流】举例说明金属能发生哪些化学反应?
根据初中所学内容填写化学反应方程式:
举例写反应的化学方程式
金属与氧气反应
4Al+3O2==2Al2O3
金属与盐置换反应
Fe+CuSO4==Cu+FeSO4
金属与酸反应
Fe+H2SO4==FeSO4+Cu
一金属与非金属的反应
金属钠的物理性质与存放方法。
色态
密度
硬度
熔沸点
导电导热性
银白色固体
比煤油大,比水小
小,质软
低
好
钠一般存放在石蜡油或煤油中
1.Na和O2反应
(1)常温下
【实验探究1】用小刀从中间切开,观察钠切面的颜色变化银白色逐渐变暗
反应可表示为:
4Na+O2===2Na2O
(颜色:
白色固体)
(2)钠的燃烧
【实验探究2】用小刀切下绿豆粒大小的钠块,用滤纸吸干煤油后放入坩埚中,点燃酒精灯进行加热。
描述实验现象:
金属先熔化,在空气中燃烧,火焰呈黄色,生成淡黄色固体
反应可表示为:
2Na+O2
Na2O2
(颜色:
淡黄色固体)
注意:
①用镊子夹取存放在煤油中的金属钠,②用滤纸吸干表面的煤油防止干扰观察现象,③未用完的钠块全部放回原试剂瓶中。
2.铝与氧气的反应
4Al+3O2
2Al2O3
【实验探究1】用坩埚钳钳住一块铝片在酒精灯上加热至熔化,轻轻晃动
实验现象逐渐熔化,失去光泽,但不滴落
原因:
铝的熔点为665℃氧化铝的熔点为2050℃,铝表面的致密氧化膜包在铝的外面,所以熔化了的液态铝不会落下。
【实验探究2】用坩埚钳钳住一块用砂纸打磨过的铝片在酒精灯上加热至熔化,轻轻晃动
实验现象:
熔化的铝仍不滴落
原因:
磨去氧化膜的铝片在空气中很快又形成一层新的氧化膜
【归纳小结】①金属的活动性越强,与氧气反应就越易进行(如钠露置空气中就氧化);金属活动性越弱,与氧气发生反应时反应条件较高(如铁在空气中不能被点燃),俗语说“真金不怕火炼”就说明金在加热条件下不与氧气反应。
②金属和氧气反应一般生成普通氧化物,例MgOAl2O3CuO,但钠在氧气中燃烧生成Na2O2,铁在氧气中燃烧生成Fe3O4。
③金属表面的氧化物有的疏松,不能保存内层金属,如铁;金属表面的氧化物有的致密,可以保存内层金属镁、铝。
考点一:
钠、铝与非金属(氧气)的反应
例1.2.3g纯净金属钠在干燥空气中被氧化后得到3.5g固体,由此可判断其氧化物是( )
A、只有Na2O B、只有Na2O2 C、Na2O和Na2O2 D、无法确定
例2.取一小块钠放在玻璃燃烧匙里加热,下列实验现象正确的是( )
①金属先熔化②在空气中燃烧火焰呈黄色③燃烧时火星四射④燃烧后生成淡黄色固体⑤燃烧后生成白色固体
A、①②③B、①②④C、①②⑤D、①③⑤
巩固练习
1.金属钠是_______色固体,质地__________,将钠放在空气中一会儿,会发现金属钠的表面变暗,原因是(用化学方程式表示)___________________________;将钠放在空气中燃烧,其反应的化学方程式是_____________________,生成物的颜色是___________色。
2.保存金属钠时,应放在()
A.水中B.煤油中C.棕色瓶中D.酒精中
3.以下说法错误的是()
A.钠在常温下就容易被氧化B.钠受热后能够着火燃烧
C.钠在空气中缓慢氧化能自燃D.钠在氧气中燃烧更为激烈
4.关于Na2O与Na2O2的叙述正确的是()
A.都是白色的固体B.都是碱性氧化物
C.都能和水反应形成强碱溶液D.都是强氧化剂
5.当钠着火时,应选用灭火的是()
A.煤油B.水C.沙土D.泡沫灭火器
6.下列物质放置在空气中,因发生氧化还原反应而变质的是()
A.NaB.NaClC.NaOHD.Na2O2
7.钠离子的性质是()
A.有强还原性B.有弱氧化性C.有碱性D.比钠原子稳定
8.下列叙述正确的是()
①Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱,它们都是碱性氧化物
②Na2O与CO2发生化合反应生成Na2CO3,Na2O2与CO2发生置换反应生成O2
③Na2O主要起氧化剂,Na2O2主要起还原剂
④Na2O2可作供氧剂,而Na2O不行
⑤Na2O2是强氧化剂,Na2O是一种碱性氧化物
A.都正确B.②③④⑤C.②③⑤D.④⑤
9.将一小块金属钠久置于空气中,有下列现象:
①生成白色粉末;②变暗;③生成白色固体;④发生潮解变为液体,这些现象的先后顺序是()
A.①②③④B.④③②①C.②③④①D.①③④②
二金属和水的反应
1.钠与水反应
【实验探究】Na和烧杯里的水作用:
现象:
反应剧烈,钠浮在水面上,熔成小球,迅速游动,嘶嘶作响,溶液变红。
(2)现象分析
现象
原因
浮
密度比水小
熔
钠和水反应放热,使钠熔成闪亮的小球
游
钠和水反应生成气体,推动钠游动
响
钠和水反应放出热量使水局部蒸发为气体
红
钠和水反应生成了碱
化学反应方程式:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑离子方程式:
2Na+2H2O===2Na++OH-+H2↑
【思考讨论】
①金属钠着火,能否用水灭?
为什么?
应该如何处理?
(不能,因能和水反应。
应用细砂)
②为什么能将钠保存在煤油中?
能否保存在汽油或CCl4中?
(钠容易被氧气氧化而变质,必须将钠隔绝空气保存;钠不与煤油发生化学反应;钠的密度比煤油大,能够有效隔绝空气。
不能保存在汽油中,因汽油易挥发,使钠暴露在空气中,发生火灾。
不能保存在CCl4中因钠的密度小于CCl4的密度)
③将一小块金属钠投入CuSO4溶液中,可观察到什么现象?
写出发生的化学方程式。
(观察到现象:
反应剧烈,钠熔成小球,浮在水面上,迅速游动,嘶嘶作响,溶液中同时出现蓝色沉淀。
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4)
2.铁和水反应
铁不能和冷水、热水反应但能和水蒸气反应
铁与水蒸气反应的实验装置见课本P50(引导学生从水蒸气的产生,水蒸气与铁粉反应,反应产物的检验设计装置。
还可设计成以下二种实验装置)
【实验探究】铁粉与水蒸气的反应:
3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2↑
现象:
点燃肥皂泡可听到爆鸣声
三铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应
【实验探究】
(1)取2支小试管分别加入5mL盐酸和5mLNaOH溶液,再分别放入一小段铝片,观察现象。
(2)将点燃的木条分别放在两支试管口,观察现象。
铝既能与盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应,都能产生一种可燃性气体H2
铝与盐酸反应的化学方程式:
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑离子方程式:
2Al+6H+===2Al3++3H2↑
铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式:
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
离子方程式:
2Al+2OH-+2H2O===2AlO2-+3H2↑
【思考讨论】
1.在上述实验中,为什么铝片放入盐酸和NaOH溶液中,不立即产生气泡?
2.由上述实验还能得出哪种物质既能与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应?
(1)、原因:
铝片表面上的Al2O3先和盐酸和NaOH溶液中,所以不立即产生气泡
(2)、物质名称:
Al2O3
考点二:
金属和水的反应及铝的两性
例1.将一小块Na投入足量的CuSO4溶液中,现象是()
A.置换出金属铜B.产生气体,置换出金属铜
C.生成蓝色沉淀D.产生气体,生成蓝色沉淀
例2.用铝箔包装0.1mol金属钠,用针扎一些小孔,放入水中,完全反应后,用排水取气法收集产生的气体,则收集到气体的为()
A.O2和H2的混合气体B.0.05molH2
C.大于0.05molH2D.小于0.05molH2气体
例3.天平两边各放一个烧杯,烧杯分别盛放同体积同浓度的盐酸(足量),调节天平达到平衡。
将12g镁和12g铝分别放入两烧杯中,反应完毕后,哪一端还要放入多少克同种金属,反应完毕后天平才能平衡?
例4.一块表面已部分被氧化成氧化钠的钠块质量为1.08g,投入到100g水中,完全反应后收集到0.02gH2。
求:
(1)未被氧化的金属钠的质量是多少?
(2)被氧化的金属钠的质量是多少?
巩固练习
1.在进行钠和水的反应实验中,有如下操作和实验现象,请根据钠的性质解释说明。
(1)刚用小刀切开的金属钠断面呈_______色,在空气中放置几分钟后发生的变化为______________。
(2)切下来的金属钠块要用滤纸擦净后方可放入水中实验,这是因为_______________。
(3)金属钠块必须用_______夹取,而不能用手拿取,理由是______________________。
(4)金属钠块投入水中后,钠很快熔成一个闪亮的小球并浮于水面上,这是因为_____。
(5)钠小球在水面上迅速游动,这是因为_____________________________________,反应容器的上方弥漫着“白色物”,它的主要成分是___________________________________。
(6)如果水中在未加钠之前已滴入酚酞试溶,反应后溶液由无色变为________色,理由是____________________
_______________________________________________________________________________________________。
2.红热的铁能与水蒸气反应,有氢气生成,根据下图所示装置进行铁在高温下与水蒸气反应的实验,并用简单的方法收集,检验生成氢气。
请回答下列问题:
(1)写出铁在高温下与水蒸气反应的化学方程式______________________________。
(2)干燥管C内盛放的药品是_______或______。
干燥管的________(m或n)端与g导管相连接。
(3)在D处画出用简单方法用试管来收集氢气的装置图(所需其他仪器自己选择)。
(4)怎样用简单的方法检验收集到的气体是氢气,简述实验操作步骤和现象___________________。
3.下列物质中不能与NaOH溶液反应的是()
A.NaB.FeC.AlD.Cu
4.铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式正确的是()
A.2Al+2Na++2OH-+2H2O=2NaAlO2+3H2↑B.Al+OH-+H2O=AlO2-+3H2↑
C.2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑D.Al+2OH-+H2O=AlO2-+2H2↑
5.在实验室里做钠跟水反应的实验时,用到的仪器是()
a.试管夹b.镊子c.小刀d.冷凝管e.滤纸f.研钵g.烧杯h.坩埚i.石棉网j.玻璃片k.药匙l.燃烧匙
A.abdiB.ecfkC.fghlD.bcegj
6.往烧杯内注入煤油和水各100mL,静置后将一小块钠投入烧杯内。
(已知钠的密度介于煤油和水之间,且水和煤油互不相溶)发生的现象是
A.钠沉到液柱1/2处,钠块下部有许多气泡放出,附有气泡的钠块徐徐上升到液体表面,一会儿又沉到液柱1/2处,如此反复多次,最后消失
B.钠块一直沉到烧杯底部,并停留在杯底,放出气泡,最后消失
C.钠块浮在液柱表面上,很快熔成一个光亮的小球,小球四处浮动,最后消失
D.钠块沉到液柱1/2处,很快熔成一个闪亮的小球,小球在液柱1/2处沿水平方向迅速游来游去,最后消失
7.等质量的钠、镁、铝分别与足量的盐酸反应,产生H2的质量由大到小排列顺序正确的是()
A.Al、Mg、NaB.Mg、Al、NaC.Na、Mg、AlD.Na、Al、Mg
8.相同质量的两块铝,分别和足量的稀H2SO4和NaOH溶液反应,产生气体的物质的量之比是()
A、2:
3B、3:
2C、2:
1D、1:
1
9.将2.3g金属钠投入100g水中,反应结束后,溶液中溶质的质量分数计算式表示正确的是()
A.2.3/100×100%B.4/(100+2.3-0.1)×100%
C.4/(100+2.3)×100%D.4/(4+100-1.8)×100%
10.将2.3g金属钠放入多少克水中,反应完全后,溶液中Na+与H2O分子的个数比为1:
50,最后溶液中水的质量为多少?
四物质的量在化学方程式计算中的运用
1.回忆以物质的量为中心的计算公式
2.理解方程式中化学计量数之比与物质的量之比的含义
我们知道:
物质是由原子、分子、离子等粒子构成的,物质之间的化学反应也是这些粒子按一定的数目关系进行的,比如在下面的那个反应中,Na和H2O以及产物NaOH、H2是按2:
2:
2:
1的比例进行的,也就是说它们的分子数之比为:
2:
2:
2:
1
2Na+2H2O==2NaOH+H2↑
化学计量数之比2221
扩大NA倍1.204×10241.204×10241.204×10246.02×1023
物质的量之比2mol2mol2mol1mol
质量之比4g32g36g
从上面一系列的比例中我们可以得出一些什么结论呢?
结论:
化学方程式中各物质的化学计量数之比,等于组成各物质的粒子数之比,因而也等于各物质的物质的量之比,还等于在相同条件下各气体的体积之比。
计算时同种物质各种量(物质的量、质量、体积)的单位要统一。
即上下单位要一致
考点三:
物质的量在方程式中的运用
例1.见课本P52页
例2.实验室用60g含CaCO380%的大理石与足量12mol/l浓盐酸完全反应(杂质不参加反应)求:
①参加反应浓盐酸的体积。
②生成CO2的体积(标况下)。
分析思路:
把参加反应CaCO3转化为物质的量,再根据化学方程式中的化学计量数,求题目所求。
(注意解题格式)
解
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2
1mol2mol22.4L
0.48mol12mol/L×V[HCl(aq)]V(CO2)
V[HCL(aq)]=0.08LVV(CO2)=10.752L
答:
参加反应浓盐酸体积为0.08L,生成CO2的体积在标况下10.75L。
例3.用8.7gMnO2与100g36.5﹪的浓盐酸反应,消耗盐酸的物质的量是多少?
产生Cl2在标况下的体积是多少?
未参加反应的HCl的质量是多少?
被氧化的HCl物质的量是多少?
分析思路:
根据化学方程式进行计算,当两种反应物的量均为已知时,首先须判断何者过量,然后根据不过量的物质来进行计算。
解:
△
MnO2+4HCl(浓)======MnCl2+Cl2↑+2H2O
1mol4mol22.4L
V(Cl2)
因为:
1mol×0.1mol<4mol×1mol
所以,反应物HCl过量,应根据MnO2的物质的量0.1mol计算:
消耗HCl为:
n1(HCl)=
剩余HCl为:
n2(HCl)=1mol-0.4mol=0.6mol
剩余HCl的质量为:
m(HCl)=n2(HCl)·M(HCl)
=0.6mol×36.5 g·mol-1=21.9g
V(Cl2)=
被氧化的HCl物质的量:
因参加反应的盐酸一半被氧化所以n(被氧化HCl)=0.4mol/2=0.2mol
答:
消耗HCl0.4mol,产生Cl22.24L,未参加反应的HCl为21.9g,被氧化的HCl物质的量是0.2mol。
巩固练习
1.在250mL0.1mol·L-1的Ca(OH)2溶液中通入CO2,生成1g白色沉淀.则通入的CO2可能是()
A.0.44gB.0.04molC.0.112LD.4.4g
2.将H2和CO在相同条件下按2∶1的体积比混合成AL混合气,当完全燃烧时,所需O2的体积为()
A.ALB.0.5ALC.1.5ALD.2AL
3.用CO还原1.0g某种赤铁矿石(主要成分为Fe2O3,杂质不参加反应)样品,生成的CO2跟足量的石灰水反应,得到1.36g沉淀.此赤铁矿石中Fe2O3的质量分数为()
A.72.5%B.44.8%C.25.6%D.80.0%
4.称取14g铁放入100mL,0.1mol·L-1的CuSO4溶液中,反应后析出铜的质量为()
A.0.32gB.0.64gC.16gD.32g
5.把200gH2和O2混合气体,点燃爆炸后生成液态水,还剩余20g气体,则原混合气体中H2的质量分数为()
A.40%B.30%C.20%D.10%
6.用1L、1.0mol·L-1NaOH溶液吸收0.8molCO2,所得溶液中CO32-和HCO3-的物质的量之比是()
A.3∶1B.1∶3C.3∶2D.2∶3
7.在密闭容器中盛有H2、O2、Cl2的混合气体,通过电火花点燃,3种气体恰好完全反应,冷却至室温后所得溶液中溶质的质量分数为25.26%,则容器中原有H2、O2、Cl2的分子个数比是()
A.9∶4∶1B.13∶6∶1C.10∶6∶1D.8∶5∶2
8.下列说法正确的是()
A.5gO2与5gH2化合可生成10g水B.8gO2与2gH2化合可生成10g水
C.2gO2与8gH2化合可得10g水D.16gO2与2gH2化合可生成18g水
9.用AgNO3溶液和NaCl、MgCl2、AlCl3三种溶液分别反应时,若把同体积、同物质的量浓度的三种溶液中的Cl-全部沉淀下来,所需AgNO3溶液的体积比是___________;若把同体积的三种溶液中的Cl-全部沉淀下来,所用AgNO3溶液体积相同,则此三种溶液中溶质的物质的量浓度之比为________。
生成沉淀的质量比为____________。
(1∶2∶36∶3∶21∶1∶1)
10.在含有35.8gNa2CO3和NaHCO3的溶液内,加入700mL1mol·L-1的盐酸,反应完全后可以生成8.96LCO2(标准状况).
(1)其中物质是过量的.
(2)溶液中含有Na2CO3g.
11.将0.65g锌加到50mL1mol·L-1盐酸中,计算:
(1)标准状况下,生成H2的体积。
(2)若反应完成后,溶液体积仍为50mL,这时溶液中的Zn2+和H+的物质的量浓度是多少?
12.取50.0mLNa2CO3和Na2SO4的混合溶液,加入过量BaCl2溶液后得到14.51g白色沉淀,用过量稀硝酸处理后沉淀量减少到4.66g,并有气体放出。
试计算:
(1)原混合溶液中Na2CO3和Na2SO4的物质的量浓度;
(2)产生的气体在标准状况下的体积。
课后作业
第一节金属的化学性质
一、选择题
1.下列有关钠的物理性质的叙述中正确的是()
①银白色金属②质软,可以用小刀切割③熔点低于100℃④密度比水小⑤热和电的良导体
A.①②④B.①②③④C.①③④D.①②③④⑤
2.关于Na2O和Na2O2的叙述正确的是()
A.都是白色的固体B.都是碱性氧化物
C.都能和水反应形成强碱溶液D.都是强氧化剂
3.下列说法正确的是()
A.钠在溶液中可置换出铁B.铁在溶液中可置换出铜
C.Fe不与H2O反应D.Fe比Al活泼
4.下列关于金属的叙述中正确的是()
A.所有的金属都是固态的
B.金属具有导电性、导热性和延展性
C.活泼的金属、或较活泼的金属能与酸反应,但不能与碱反应
D.金属元素在自然界中都是以化合态存在的
5.通过你的观察和推理,判断下列实验室中对于少量Na的保存方法正确的是()
A.保存在水中B.密封,保存在广口瓶中
C.用铝箔包裹,密封在广口瓶中D.密封,保存在煤油中
6.从生活常识角度考虑,试推断钠元素在自然界中存在的主要形式是()
A.NaB.NaClC.NaOHD.Na2O
7.铝在空气中能够稳定存在的原因是()
A.铝的活泼性差B.铝的还原性差C.铝与氧气不反应D.铝表面有氧化膜
8.下列关于金属铝的叙述中,说法不正确的是()
A.Al是地壳中含量最多的元素
B.Al是比较活泼的金属,在化学反应中容易失去电子,表现还原性
C.Al箔在空气中受热可以熔化,且发生剧烈燃烧
D.Al箔在空气中受热可以熔化,由于氧化膜的存在,熔化的Al并不滴落
9.下列反应的离子方程式书写正确的是()
A.钠和冷水反应:
Na+2H2O=Na++2OH-+H2↑
B.金属铝溶于氢氧化钠溶液:
Al+2OH-=AlO2-+H2↑
C.金属铝溶于盐酸中:
2Al+6H+=2Al3++3H2↑
D.铁跟稀硫酸反应:
Fe+2H+=Fe2++H2↑
10.将等物质的量的Na2O和Na2O2分别投入到足量且等质量的水中,得到溶质质量分数分别为
%和
%的两种溶液,则
和
的关系是()
A.
=
B.
>
C.
<
D.无法确定
11.一块表面已被氧化为Na2O的钠块10.8g,将其投入100g水中,产生H20.2g,则被氧化的钠是()
A.9.2gB.10.6gC.6.2gD.4.6g
12.取两份等量的铝粉,分别与足量的盐酸、浓氢氧化钠溶液反应,在相同状态下产生的气体体积之比是()
A.1:
1B.1:
2C.1:
3D.3:
2
二、填空题
13.取黄豆粒大小的一块金属钠,用滤纸擦干其表面的煤油,然后加入到硫酸铜溶液中,观察实验现象并写出化学方程式:
①钠在溶液中反应的实验现象,反应的化学方程式是。
14.运用比较方法是化学科学中研究物质性质的基本方法之一,请运用比较法解答题
过氧化钠几乎可与所有的常见气态非金属氧化物反应。
如:
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑,Na2O2+2CO=Na2CO3。
(1)试分别写出Na2O2与SO2、SO3反应的化学方程式:
。
。
(2)通过比较可知,当非金属元素处于价时,其氧化物与过氧化钠反应有O2生成。
三、实验题
15.某学生课外活动小组模拟呼吸面具中的反应原理设计用图3-1所示的仪器来制取氧气并测量氧气的体积。
图中量气装置E由甲乙两根玻璃管组成,它们由橡皮管连通,并装入适量水。
甲管有刻度(0~50mL)供量气用,乙管可上下移动调节液面高低。
实验可供选用的药品还有:
稀硫酸、盐酸、过氧化钠、碳酸钠、大理石、水。
试回答:
实验仪器
图3-1
(1)图中各装置接口连接顺序是______(填各接口的编号,其中连接胶管及夹持装置均省略)。
(2)装置C中放入的反应物是______和______。
(3)装置A的作用是______,装置B的作用是______。
(4)为了较准确测量氧气的体积,除了必须检查整个装置的气密性之外,在读反应前后甲管中液面的读数求其差值的过程中应注意_
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