高中化学第三章金属及其化合物3.1金属的化学性质第3课时学案新人教版.docx

第3课时铝与氢氧化钠溶液的反应学习目标定位1.知道Al与NaOH溶液反应的产物及本质，能正确书写化学方程式和离子方程式。2.学会化学方程式计算的一般方法和步骤。一、铝与氢氧化钠溶液的反应铝与强酸和强碱的反应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=2Al33H22Al2OH2H2O=2AlO3H2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(1)铝是一种典型两性金属，既能与酸反应，又能与强碱溶液反应，其反应中都有氢气生成，反应的还原剂都是铝。(2)在铝与盐酸和氢氧化钠溶液的反应中，铝元素的化合价都是由0价变为3价，当1mol铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应时都产生1.5mol氢气。1.在铝制易拉罐中收集满CO2气体，然后向其中倒入10mL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，经过一段时间后，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：_。写出反应过程中的两个离子方程式：_；_。答案易拉罐又鼓起来易拉罐中的CO2与浓NaOH溶液反应，致使易拉罐内气压降低，从而使易拉罐被大气压压瘪浓NaOH溶液与易拉罐(Al)反应产生H2，随着易拉罐内H2量的增多，易拉罐内气压增大，又会鼓起CO22OH=COH2O2Al2OH2H2O=2AlO3H2解析易拉罐的瘪与鼓与其中的气压有关，开始时NaOH溶液吸收了CO2气体，后来Al与NaOH溶液反应产生H2，气体压强增大，又会鼓起。2.铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH物质的量之比为()A.11B.21C.31D.13答案C解析金属铝无论是与酸还是与碱反应，铝与氢气的关系式均为2Al3H2，利用此特点可以很方便地进行有关的计算。2Al6HCl=2AlCl33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2据以上两个化学方程式知，放出等量气体时消耗HCl和NaOH的物质的量之比为31。思维启迪(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。二、物质的量在化学方程式计算中的应用1.化学方程式是表示物质间发生化学反应的式子，它必须遵循质量守恒定律，即在反应前后质量守恒、原子种类和数目守恒。在化学方程式中，可反映出物质的质量关系、粒子数目关系、物质的量关系等。例如：2Na2H2O=2NaOHH2质量之比46g36g80g2g计量数之比2221扩大NA倍2NA2NA2NANA物质的量之比2mol2mol2mol1mol结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于粒子数目之比，等于物质的量之比，在同一条件下也等于气体体积之比。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3.向500mLNaOH溶液中投入10.8gAl，二者恰好完全反应，试计算：(1)Al的物质的量。(2)参加反应的NaOH的物质的量和溶液的物质的量浓度。(3)在标准状况下生成H2的体积。答案(1)Al的物质的量为0.4mol(2)参加反应的NaOH的物质的量是0.4molNaOH溶液物质的量浓度是0.8molL1(3)在标准状况下生成H2的体积为13.44L解析(1)Al的摩尔质量是27gmol1，n(Al)0.4mol。(2)设参加反应的NaOH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H2的体积是V。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22mol322.4L0.4molV所以V13.44L。特别提示根据化学方程式计算需注意的问题(1)书写格式规范化：在计算过程中应注意表达格式的规范化：各物理量、物质的名称、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：一般来说，在一个题目中如果都用统一的单位，不会出现错误，但如果题目所给的两个量单位不一致，若换算成同一个单位，有时显得很繁琐，这时只要做到两个量的单位“上下一致，左右相当”即可。(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。1.铝(或氧化铝)既能与酸反应，又能与碱反应，因此，铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸的食物。2.熟记两个反应：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22Al6HCl=2AlCl33H23.有关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.下列说法不正确的是(填序号)。铝和盐酸、NaOH溶液的反应中，铝作还原剂等质量的铝与足量的盐酸、NaOH溶液反应放出的H2物质的量相等等体积等物质的量浓度的盐酸、NaOH溶液与过量的Al反应，产生H2的物质的量相等铝与NaOH溶液反应中，每转移3mole，就生成1.5molH2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根据方程式2Na2H2O=2NaOHH2，可知2molNa与足量水反应放出22.4L氢气根据离子方程式Mg2H=Mg2H2，可知1gMg与足量H反应生成1mol氢气答案解析由反应2Al6H=2Al33H2，2Al2OH2H2O=2AlO3H2可知，等物质的量的盐酸和NaOH与足量的Al反应，放出H2的体积比为13。化学方程式中各物质的化学计量数之比各物质的物质的量之比。未指明标准状况。Mg2H=Mg2H2，表示1molMg与2molH反应生成1molH2。2.物质在发生化学反应时()A.它们的质量一定相等B.它们的物质的量一定相等C.它们的质量比等于化学方程式中化学计量数之比D.它们的物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比答案D解析发生化学反应时各物质的物质的量之比等于化学方程式中的化学计量数之比。3.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.氢氧化钠溶液B.稀硫酸C.盐酸D.氢氧化钡溶液答案D解析铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的离子方程式分别为2Al6H=2Al33H2，2Al2OH2H2O=2AlO3H2，即Al3H，AlOH，可知1molAl需NaOH：1mol，稀H2SO4：mol，HCl：3mol，Ba(OH)2：0.5mol。故应选D。4.将铝投入到一定量的NaOH溶液中，充分反应后，有2mol的电子发生转移，则参加反应的铝的物质的量为()A.molB.1molC.2molD.mol答案D解析铝在参加反应时1molAl可失去3mol电子，因此有2mol电子转移时需Al的物质的量为mol。5.把铁、铝混合物1.1g溶于200mL5molL1盐酸中，反应后盐酸的浓度变为4.6molL1(溶液体积变化忽略不计)。求：(1)反应中消耗HCl的物质的量；(2)该混合物中铝、铁的物质的量。答案(1)反应中消耗HCl的物质的量为0.08mol。(2)该混合物中铝、铁的物质的量分别为0.02mol，0.01mol。解析(1)消耗HCl的物质的量为0.2L5molL10.2L4.6molL10.08mol。(2)设Al、Fe的物质的量分别为x、y。2Al6HCl=2AlCl33H2，2mol6molx3xFe2HCl=FeCl2H21mol2moly2y得x0.02mol，y0.01mol。基础过关题组一铝与NaOH、HCl(或H2SO4)溶液反应的定性分析1.除去镁粉中的少量铝粉，可选用()A.硫酸B.水C.盐酸D.氢氧化钠溶液答案D解析铝与NaOH溶液反应，而镁不反应。2.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A、B、C三项中都是钠与酸或水反应放出氢气；而D项中除了Na与水反应放出H2外，铝还会与生成的NaOH溶液反应放出一定量的氢气。3.某无色溶液放入铝片后有氢气产生，在该溶液中下列离子一定可以大量存在的是()A.HCOB.Mg2C.ClD.CO答案C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。A项中HCO不能在酸性或碱性溶液中大量存在；B项中Mg2不能在碱性溶液中大量存在；D项中CO不能在酸性溶液中大量存在。4.a、b、c、d、e分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五种金属中的一种。已知：(1)a、c均能与稀硫酸反应放出气体；(2)b与d的硝酸盐溶液反应，置换出单质d；(3)c与强碱溶液反应放出气体，e可被磁铁吸引。由此推断a、b、c、d、e依次为()A.Fe、Cu、Al、Ag、MgB.Mg、Cu、Al、Ag、FeC.Mg、Cu、Al、Fe、AgD.Al、Cu、Mg、Ag、Fe答案B解析c与强碱溶液反应放出气体，则c为Al，e可被磁铁吸引，则e为Fe，a、c均能与稀硫酸反应放出气体，则a为Mg，b与d的硝酸盐溶液反应，置换出单质d，则b为Cu，d为Ag，选B。题组二铝与NaOH、H反应的定量计算5.将5.4gAl投入到200mL2.0molL1的某溶液中有氢气产生，充分反应后有金属剩余，该溶液可能为()A.NaOH溶液B.Ba(OH)2溶液C.H2SO4溶液D.HCl溶液答案D解析5.4gAl的物质的量为0.2mol，0.2molAl能分别与0.2molNaOH、0.1molBa(OH)2、0.3molH2SO4、0.6molHCl完全反应放出H2，只有盐酸的量不足。6.在500mLNaOH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NaOH溶液的浓度为()A.1molL1B.2molL1C.1.5molL1D.3molL1答案B解析2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22mol67.2Ln(NaOH) 33.6Ln(NaOH)1mol，c(NaOH)2molL1。7.质量比为23的金属铝分别与足量稀硫酸和NaOH溶液反应，则产生H2的体积比是()A.12B.13C.23D.32答案C解析因为稀硫酸和NaOH溶液是足量的，因此铝无论是与H2SO4反应生成H2，还是与NaOH溶液反应生成H2，H2的量都是由铝的量决定的。8.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Al与盐酸和NaOH溶液反应消耗Al的质量相同，则反应放出H2的体积相等。实际放出H2的体积比为34，证明盐酸消耗Al少，而NaOH溶液消耗铝多，由反应2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2可知：由于盐酸和NaOH的物质的量相等，铝与盐酸反应，铝过量，铝与NaOH溶液反应，铝不足。题组三物质的量在化学方程式计算中的应用9.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4.48LH2(标准状况)，若钠的物质的量为0.1mol，则铝的物质的量为()A.0.2molB.0.1molC.0.05molD.0.025mol答案B解析0.1molNa产生H2的物质的量为0.05mol，生成0.1molNaOH，而反应共释放H2为4.48L/22.4Lmol10.2mol，因此Al与NaOH反应放出0.15molH2，2Al3H223x0.15molx0.1mol。10.铁粉可与高温水蒸气反应，若反应后得到的干燥固体质量比反应前铁粉的质量增加了32g，则参加反应的铁粉的物质的量是()A.0.5molB.1molC.1.5molD.2mol答案C解析3Fe4H2O(g)Fe3O44H2m3 mol 64 gn(Fe) 32 g，解得n(Fe)1.5 mol。能力提升11.某无色透明溶液能与金属铝反应放出H2。试判断下列离子：Mg2、Cu2、Ba2、H、Ag、SO、HCO、OH，哪些能大量存在于此溶液中？(1)当生成Al3时，能大量存在的是。(2)当生成AlO时，能大量存在的是。答案(1)H、Mg2、SO(2)OH、Ba2解析无色溶液则一定无Cu2，当生成Al3时，为强酸性溶液，且反应放出H2，阴离子只能有SO，则一定无HCO、OH、Ba2、Ag。当生成AlO时，为碱性溶液，阳离子只能有Ba2，则一定无Mg2、Ag、HCO、H、SO。12.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NaOH溶液中，均可产生大量的无色气体。根据上述信息回答下列问题：(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NaOH溶液反应的化学方程式：。(5)现有一种合金，可能由M、Fe和Ag中的两种或三种组成。某学生为了弄清楚该合金的成分，设计了下列实验探究方案，请填写有关内容。实验步骤实验现象结论第一步：取一块合金，加入足量的溶液该合金由M、Fe和Ag组成第二步：取上述未反应完全的固体，加入足量的答案(1)铝(2)作导线(3)强M能与酸反应放出氢气，而铜不能(4)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(5)NaOH有气体放出，固体部分溶解盐酸(或稀H2SO4)有气体放出，固体部分溶解解析(1)根据表中给出的部分性质知，能与稀盐酸和NaOH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，可用于制饮具；延展性好，可用于糖果包装等。(3)在金属活动性顺序中，Al是排在氢前面的金属，能与盐酸或稀H2SO4反应生成H2；Cu是排在氢后面的金属，不能与盐酸或稀H2SO4反应。(5)在金属活动性顺序中，Al、Fe是排在氢前面的金属，Ag是排在氢后面的金