人教版高中化学必修1第三章　金属及其化合物第一节　金属的化学性质导学案(1).doc

第2课时金属与酸、碱和水的反应1.掌握钠、铁等金属与水、酸的反应。2.掌握金属铝与碱的反应。一、金属与酸、水的反应1.位于金属活动性顺序表氢前面的金属单质能与盐酸、稀硫酸等发生置换(填基本反应类型)反应,写出镁与盐酸反应的离子方程式:Mg+2H+H2+Mg2+。2.钠与水反应时,从试剂瓶中取出钠所用仪器的名称是镊子,将一小块钠放入盛有水的小烧杯中(水中加有2滴酚酞),观察到的现象有:钠浮在水面(填钠所处位置)与水反应,钠熔化成小球并在水面上四处移动;溶液变成红色,发生反应的化学方程式为2Na+2H2O2NaOH+H2。由此实验可知,当金属钠起火燃烧时,不能(填“能”或“不能”)用水扑灭,必须用干燥的沙土扑灭。3.由金属活动性顺序表知,钠、钾、钙中活泼性最弱的是钠,由此可以判断,钾、钙能(填“能”或“不能”)与水反应,试写出其中一个反应的化学方程式:2K+2H2O2KOH+H2或Ca+2H2OCa(OH)2+H2(若不能反应此空不填)。已知铝能与水蒸气在加热时发生置换反应,写出该反应的化学方程式:2Al+3H2O(g)Al2O3+3H2。4.铁与水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,此反应中还原产物是H2。二、铝与氢氧化钠溶液的反应1.将两小块铝片分别置于盛有盐酸、NaOH溶液的A、B两支试管中,产生的现象是固体溶解且有气泡产生,一段时间后,将两根点燃的木条分别放在两试管口,观察到的现象是有蓝色火焰产生,B中反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2。2.酸、碱、盐等可直接侵蚀铝的保护膜,因此铝质餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸的食物。3.将一小块铝片与一小粒钠同时放入盛有水的小烧杯中,能发生氧化反应的物质有钠、铝,若反应后固体全部消失,则溶液中的溶质一定有NaAlO2,可能有NaOH。1.能证明钠的密度比水的密度小的实验现象是什么?【答案】钠浮在水面上。2.能证明钠与水反应后溶液呈碱性的实验现象是什么?【答案】反应后滴有酚酞的溶液变红色。3.切下来的金属钠块要用滤纸擦净后方可放入水中实验,这是为什么?【答案】因金属钠贮存在煤油里,切下的钠表面吸附有煤油,需用滤纸擦净,这样可以防止钠块与水反应放热而造成煤油燃烧。4.课本中图3-8试管里棉花的作用是什么?【答案】产生水蒸气。探究1:钠在水溶液中的反应1.某同学在做金属Na与CuSO4溶液反应的实验中,观察到有蓝色的Cu(OH)2沉淀生成而没有红色的Cu单质生成。为什么钠比铜活泼却没有置换出铜呢?会不会是因为生成的Cu较少而被蓝色沉淀所覆盖呢?为了确定自己的猜想是否正确,他设计了如下的方案:(1)向所得沉淀中加入足量的(填试剂名称)后,若,说明沉淀中(填“有”或“没有”)单质铜。(2)该同学在实验中意外地发现生成的蓝色沉淀中混有少量的黑色沉淀,而所使用的药品均没有问题。你认为该黑色沉淀是。(3)写出钠与CuSO4溶液反应的离子方程式:。【解析】由于铜不溶于盐酸及稀硫酸,故可根据固体能否全部溶解于盐酸(或稀硫酸)来确定有没有生成铜。由于实验中涉及的反应物只有CuSO4、钠、水,再结合有关物质的颜色可知黑色物质只能是CuO。【答案】(1)盐酸(或稀硫酸);沉淀不能完全溶解;有或(沉淀全部溶解;没有)(2)CuO(3)2H2O+2Na+Cu2+H2+2Na+Cu(OH)22.若忽略温度的变化,将一小块金属钠投入饱和NaOH溶液中,反应后,溶液中Na+的浓度如何变化?【答案】不变,因为析出氢氧化钠后溶液仍为原温度下的饱和溶液,故氢氧化钠的浓度不变化,Na+的浓度也不变化。3.钠投入硫酸铜溶液中,溶液的质量如何变化?【答案】Na与CuSO4溶液反应:2Na+2H2O2NaOH+H2,2NaOH+CuSO4Cu(OH)2+Na2SO4,因此每有2 mol Na(即46 g)反应,就有1 mol H2(即2 g)放出和1 mol Cu(OH)2(即98 g)析出,故溶液的质量减轻。4.钠与酸溶液反应时是先与水反应,还是先与酸反应?若钠过量,又是什么情况?【答案】钠与酸溶液反应时,先与酸溶液中的H+反应,钠过量时,将酸溶液中的H+反应完后,再与水反应。探究2:铝与碱反应1.在铝质易拉罐中收集满CO2气体,然后往其中倒入10 mL浓NaOH溶液,并迅速用胶带将易拉罐口封住,能够观察到的实验现象是易拉罐突然变瘪了,可经过一段时间之后,又可以观察到的现象是;试解释易拉罐变瘪的原因;并解释后一现象的原因 ;写出反应过程中两个反应的离子方程式、。【解析】CO2与NaOH溶液反应使气压降低,易拉罐变瘪;铝与NaOH溶液反应生成氢气,气压升高,易拉罐鼓起。【答案】易拉罐鼓起;CO2与NaOH溶液反应使罐内气压降低;铝与NaOH溶液反应生成氢气,气压升高,易拉罐鼓起;CO2+2OH-C+H2O;2Al+2OH-+2H2O2Al+3H22.铝与热水反应吗?请举例说明。【答案】不反应,可用铝壶烧水说明铝与热水不反应。3.为什么不能用强碱液洗涤铝盆?【答案】铝可与强碱反应。 1.钠与水反应时的现象与钠的下列性质无关的是()。A.钠的熔点低B.钠的密度小C.钠的硬度小D.钠有强还原性【解析】钠与水反应的实验现象之一是“钠熔成小球”,这是钠的熔点低导致的;密度小导致钠可以“浮在水面”上;钠的强还原性是钠与水反应的实质。【答案】C2.对于铝和烧碱溶液的反应,下列说法不正确的是()。A.铝是还原剂 B.H2O是氧化剂C.NaOH和H2O是氧化剂 D.偏铝酸钠是氧化产物【答案】C3.铝、钠混合物投入足量的水中,充分反应后,得到澄清溶液,并收集到4.48 L H2(标准状况下),若钠的物质的量为0.1 mol,则铝的物质的量为()。A.0.2 molB.0.1 molC.0.05 molD.0.025 mol【解析】0.1 mol Na产生H2 0.05 mol,生成NaOH 0.1 mol,而反应共释放H2为=0.2 mol,因此Al与NaOH反应放出0.15 mol H2。2Al3H223x0.15 molx=0.1 mol【答案】B4.现有4.6 g Na、2.4 g Mg、2.7 g Al和6.4 g Cu,分别将其投入100 mL 1.5 molL-1盐酸中。(1)与盐酸反应最剧烈的金属是(填元素符号,下同)。(2)最后剩余的金属是。(3)反应结束后,产生气体的质量最大的是。【答案】(1)Na(2)Mg、Al、Cu(3)Na1.下列关于钠、铁、铝的叙述中正确的是()。A.铝是地壳中含量最多的金属元素B.三者都可以被氧气氧化,且还原性依次减弱C.三者都可以与水在常温下反应生成相应的氢氧化物和氢气D.铝和铁都是银白色金属,但如果是粉末状的金属则都呈现出黑色【解析】三者中铁还原性最弱,B项错误;铝、铁在常温下与水不反应,C项错误;铁粉末呈黑色,铝粉末呈银白色,D项错误。【答案】A2.将一小块钠投入盛有5 mL饱和澄清石灰水的试管中,不可能观察到的现象是()。A.钠熔成小球并在液面上游动B.有气体产生C.溶液底部有银白色物质生成D.溶液变浑浊【解析】由于Na与水反应,溶液中水量减小,饱和澄清石灰水为Ca(OH)2饱和溶液,水量减小后,Ca(OH)2会析出,因此溶液变浑浊,D项是可能发生的现象。【答案】C3.将一小块钠投入下列溶液时,既能产生气体又会出现白色沉淀的是()。A.稀H2SO4B.硫酸铜溶液C.氢氧化钠溶液D.氯化镁溶液【答案】D4.在烧杯中加水和苯(密度:0.88 gcm-3)各50 mL。将一小粒金属钠(密度:0.97 gcm-3)投入烧杯中。观察到的现象可能是()。A.钠在水层中反应并四处游动B.钠停留在苯层中不发生反应C.钠在苯的液面上反应并四处游动D.钠在苯与水的交界处反应并可能上下跳动【解析】苯与水互不相溶而分层,水的密度较大在下层,苯的密度较小在上层。钠的密度介于苯和水的密度之间,所以钠的位置应在苯和水的位置之间。钠与苯不发生化学反应,钠与H2O反应生成氢氧化钠和氢气,氢气推着钠粒向上运动。钠粒上升到苯中失去了氢气的推动力以后,在重力的作用下又回到了苯与水的交界处。这时的钠粒再次重复先上浮后下落的现象,直到钠粒消失。【答案】D5.将铝条插入NaOH溶液中,开始没有H2生成的原因是()。A.铝与NaOH溶液不反应B.铝条表面含有Al2O3C.铝条不纯,含有杂质MgD.NaOH溶液中含有NaAlO2【解析】铝易被氧化成Al2O3,附着在铝条的表面,将铝条插入NaOH溶液中,Al2O3首先与NaOH反应,故开始无H2生成。【答案】B6.铝、钠混合物投入足量的水中,充分反应后,得到澄清溶液,并收集到4.48 L H2(标准状况下),若钠的物质的量为0.1 mol,则铝的物质的量为()。A.0.2 molB.0.1 molC.0.05 molD.0.025 mol【解析】0.1 mol Na产生H2 0.05 mol,生成NaOH 0.1 mol,而反应共释放H2为=0.2 mol,因此Al与NaOH反应放出0.15 mol H2。2Al3H223x0.15 molx=0.1 mol【答案】B7.下列反应的离子方程式书写正确的是()。A.钠和冷水反应:Na+2H2ONa+2OH-+H2B.金属铝溶于氢氧化钠溶液:Al+2OH-Al+H2C.金属铝溶于盐酸:2Al+6H+2Al3+3H2D.铁和稀硫酸反应:2Fe+6H+2Fe3+3H2【答案】C8.若向某溶液中加入铝粉能放出H2,则该溶液中可能共存的离子是()。A.Ba2+、S、Cl-、Na+B.Ca2+、Mg2+、Cl-、CC.Cl-、Na+、Ag+、SD.N、K+、Na+、OH-【答案】D9.现有4.6 g Na、2.4 g Mg、2.7 g Al和6.4 g Cu,分别将其投入100 mL 1.5 molL-1盐酸中。(1)与盐酸反应最剧烈的金属是(填元素符号,下同)。(2)最后剩余的金属是。(3)反应结束后,产生气体的质量最大的是。【答案】(1)Na(2)Mg、Al、Cu(3)Na10.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。利用如图所示的装置进行实验,实验进行时试管A中应加入的试剂是;烧瓶B的作用是;烧瓶C的作用是;用点燃的木条靠近水槽中的肥皂泡时的现象是。【答案】普通铁粉(或铁粉);作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气);防止倒吸(或用作安全瓶);肥皂泡燃烧(或有轻微的爆鸣声)11.同学甲设计了下图实验装置,目的是做钠与水的反应实验,并探究钠的物理性质和钠与水的产物。(1)当进行适当操作时还需要的仪器有。(2)同学甲应该进行的适当操作是。(3)同学甲记录的正确实验现象是。(4)同学乙建议在玻璃管口处直接点燃反应产生的气体。从实验安全和操作的可行性,请你评价同学乙的建议:。【解析】(1)实验需要小试管、酒精灯等仪器。(2)向上抽大头针,使钠块触及胶塞而落入试管中的水中,用小试管收集气体,靠近酒精灯火焰。(3)钠块浮在水面上,在水面上迅速游动,并逐渐消失,溶液变红,气体靠近酒精灯火焰,听见爆鸣声。(4)此法不安全且操作不符合实际,若直接在玻璃管口点燃,容易导致试管内气体的爆炸(因为其中含有较多的空气),若验纯后再点燃,因为钠与水反应迅速,所以操作完验纯后,反应已经结束,无气体点燃。【答案】(1)小试管、酒精灯等(2)抽出大头针,钠块落入水中,用小试管收集气体,靠近酒精灯火焰(3)钠块浮在水面上,迅速游动,并逐渐消失,溶液变红,气体靠近酒精灯火焰,听见爆鸣声(4)若直接在玻璃管口点燃,易发生爆炸,若验纯后再点燃,操作困难12.下列各组物质相互反应后,没有碱生成的是()。A.金属Ca投入水中B.红热的金属Fe和水蒸气C.金属Na投入水中D.CaO溶于水【解析】红热的铁与水蒸气反应的产物为四氧化三铁。【答案】B13.将钠、铝、铁各0.3 mol分别放入100 mL 1 molL-1盐酸中,同温同压下产生的气体的体积之比是()。A.123B.632C.311D.111【答案】C14.在天平的两个托盘上各放一个盛有100 g质量分数为3.65%的盐酸的烧杯,天平平衡。(1)若往左右两端烧杯里分别放入4.6 g钠、4.6 g镁,反应后(设只有H2逸出,无其他损耗)天平是否平衡?,其原因是。(2)若在左边烧杯中放入1.2 g镁,则应在右边烧杯中放入g金属钠,反应后天平仍保持平衡。【答案】(1)不平衡;钠全部参与反应,左盘增重4.4 g,而镁只部分反应,右盘增重4.5 g(2)1.1515.应用下列装置,在硬质玻璃管中放入铁粉和石棉绒的混合物,加热,并通入水蒸气,就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验并收集产生的气体”。请回答下列问题:(1)写出该反应的化学方程式:;该反应中的氧化剂是。(2)实验前必须对整套装置进行气密性检查,操作方法是。(3)圆底烧瓶中盛装的是水,该装置受热后的主要作用是。(4)酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是,理由是。(5)干燥管中盛装的物质是,作用是。【解析】(2)整套装置比较长,需要用酒精灯加热。(3)加热水可产生水蒸气,使之与玻璃管中的铁粉反应。(4)开始时玻璃管内有空气,若先加热玻璃管则铁粉会与氧气反应,且产生氢气后与氧气混合会发生爆炸,因此先点燃酒精灯产生水蒸气将空气赶出后再点燃酒精喷