铝与氢氧化钠溶液反应和物质的量在化学方程式中的应用

1、普通高中课程标准试验教科书化学（普通高中课程标准试验教科书化学（1 ）必修）必修授课教师：李韬授课教师：李韬“铝的趣史铝的趣史”（一）在国宴上，拿破仑三世使用一套珍藏的（一）在国宴上，拿破仑三世使用一套珍藏的铝制餐具铝制餐具，而大臣们使用的是银制餐具。而大臣们使用的是银制餐具。（二）门捷列夫创建了元素（二）门捷列夫创建了元素周期表，受到英国皇家学会周期表，受到英国皇家学会的表彰，奖品是一只的表彰，奖品是一只铝制铝制奖杯。奖杯。 情景导入导弹巡洋导弹巡洋舰舰飞在蓝天飞在蓝天的铝的铝知识回顾1 1、物理性质、物理性质660.42 2、化学性质、化学性质Al3+易失去最外层易失去最外层eAl铝原子易

2、失电子铝原子易失电子显较强还原性显较强还原性是活泼的金属是活泼的金属（1）铝与氧气反应）铝与氧气反应 在常温下在常温下, 铝能够与空气中的氧气反应铝能够与空气中的氧气反应, 生成一种生成一种致密而坚固的氧化物薄膜。致密而坚固的氧化物薄膜。 常温：常温： 4Al+3O 4Al+3O2 2=2Al=2Al2 2O O3 3 点燃：点燃： 4Al+3O 4Al+3O2 2=2Al=2Al2 2O O3 3 点燃（2）铝与酸反应）铝与酸反应2Al + 6 HCl2AlCl3+ 3H2 常温下，铝能与盐酸溶液发生反应生成氢气，常温下，铝能与盐酸溶液发生反应生成氢气，该反应为放热反应。该反应为放热反应。

3、我想知道 Al能与NaOH溶液反应实验34请描述你观察到现象：请描述你观察到现象：铝条与HCl、NaOH都能剧 烈反应，产生大量气泡将点燃的木条放在试管口后，发出轻微的爆鸣声实验34化学方程式：2Al + 2NaOH +2 H2O = 3H2 +2NaAlO2（偏铝酸钠）（偏铝酸钠） 2Al+6HCl = 2AlCl3+3H2 离子方程式：2Al+6H+ = 2Al3+3H2 2Al+2OH-+2H2O = 2AlO2-+3H2 实实验验操操作作实实验验现现象象试管中试管中 ，铝，铝片片 ；点燃的木；点燃的木条放在试管口时发出条放在试管口时发出 声声试管中试管中 ，铝，铝片片 ；点燃的木条放在

4、；点燃的木条放在试管口时发出试管口时发出 声声有有关关化化学学方方程程式式化学方程式：化学方程式：离子方程式：离子方程式：化学方程式：化学方程式：离子方程式：离子方程式：有气泡产生有气泡产生不断溶解不断溶解有气泡产生有气泡产生不断溶解不断溶解爆鸣爆鸣爆鸣爆鸣2Al6HCl=2AlCl33H22Al6H=2Al33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22Al2OH2H2O=2AlO23H2实验34铝与氢氧化钠溶液反应铝与氢氧化钠溶液反应2Al+2NaOH+2H2O = 2NaAlO2+3H2 (氧化剂氧化剂)(还原剂还原剂)实质：实质：2Al+6H2O = 2Al(OH)3+3H2

5、Al(OH)3+NaOH = NaAlO2+2H2O 很多金属都能与酸反应，但大多数金属很多金属都能与酸反应，但大多数金属却不能与碱反应，而铝在遇碱时发生反应，却不能与碱反应，而铝在遇碱时发生反应，并放出并放出H2，说明铝具有两性说明铝具有两性(金属性与非金属金属性与非金属性性)。因此酸碱盐等可直接腐蚀铝制品。因此酸碱盐等可直接腐蚀铝制品。为什么铝制餐具不能用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性食物？我想知道我想知道铝会和酸或碱反应铝会和酸或碱反应 然后生成铝离子溶入水中然后生成铝离子溶入水中 铝离子有毒铝离子有毒向一金属铝的易拉罐内充满向一金属铝的易拉罐内充满COCO2 2, ,然后向罐内注入足量然

6、后向罐内注入足量NaOHNaOH溶液溶液, ,立即用胶布严封罐口，过一段时间后立即用胶布严封罐口，过一段时间后, ,罐壁罐壁内凹而瘪内凹而瘪, ,再过一段时间后再过一段时间后, ,瘪了的罐壁重新鼓起瘪了的罐壁重新鼓起, ,解解释上述变化的实验现象：释上述变化的实验现象：(1)(1)罐壁内凹而瘪的原因：罐壁内凹而瘪的原因： 反应方程式：反应方程式： (2)(2)罐壁重新鼓起的原因：罐壁重新鼓起的原因： 反应方程式：反应方程式： COCO2 2与与NaOHNaOH发生了反应发生了反应AlAl与剩余的与剩余的NaOHNaOH发生了反应生成了发生了反应生成了H H2 2COCO2 2 + 2NaOH

7、+ 2NaOHNaNa2 2COCO3 3 + H + H2 2O O2Al + 2NaOH + 2H2Al + 2NaOH + 2H2 2O O2NaAlO2NaAlO2 2 + 3H + 3H2 2 尝试应用尝试应用1把镁粉中混有的少量铝粉除去，应选用的试剂是()A稀盐酸 B烧碱溶液C硫酸铝溶液 D氯水解析：本题考查的知识点是镁与铝的化学性质以及在化学性质上的不同之处。盐酸、氯水与镁、铝都反应，硫酸铝溶液与镁反应置换出铝，不正确。烧碱溶液就是氢氧化钠溶液，由于Al可以与氢氧化钠反应产生氢气，生成的偏铝酸钠可以溶于水，而镁不与碱反应，所以选项B符合题意。答案：B2(双选题)下列物质中不能与N

8、aOH溶液反应的是()ANa BFeCAl DCu解析：Na能与溶液中的水反应，Al能与氢氧化钠溶液反应，Fe和Cu在常温下不与NaOH溶液反应。答案：BD 物质的量应用于化学方程式的计算物质的量应用于化学方程式的计算 微 观(粒子数) 宏 观（质量）物质的量物质的量(n) 2g H2中约含有多少个氢分子？中约含有多少个氢分子？6.021023个个36.5g HCl气体中含有多少个气体中含有多少个HCl分子？分子？在标准状况下占有的体积是多少？在标准状况下占有的体积是多少？溶于水制成溶于水制成2L溶液，其物质的量浓度是多少？溶液，其物质的量浓度是多少？ 含含HCl分子分子6.021023个，个

9、，在标准状况下的体积在标准状况下的体积22.4L，溶液的浓度为溶液的浓度为0.5mol/L。 n= m /M N = n NA V =n Vm CB=nB / V液液NAm n NMMNA质量粒子数目V（气体体积）VmVmcB（溶液）V（aq)V(aq)知识网络图知识网络图 化学计量数之比粒子数之比化学计量数之比粒子数之比物质的量之比物质的量之比 对于气体对于气体, 在同温同压下在同温同压下, 化学计量数之比气体的体积之比化学计量数之比气体的体积之比12结结 论论示图示图综合拓展综合拓展二、根据化学方程式进行计算的一般步骤Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2解：解：12n (HCl)0

10、.1moln(HCl)= 0.2 mol 1n (H2)n(H2)= 0.1 mol V(H2)= n(H2) Vm = 0.1 mol 22.4 L/mol= 2.24 L【例【例 题题 】 实验室用实验室用6.5g Zn与足量盐酸完全反应。求：与足量盐酸完全反应。求： Zn的物质的量；参加反应的物质的量；参加反应HCl的物质的量；生成的物质的量；生成H2的的体积体积(标况下标况下)。12 0.1 moln(HCl)=11 0.1 moln(H2)=Zn + 2HCl = ZnCl2 + H21mol22.4LV (H2)0.1molV(H2)= 2.24 L=0.1 mol 22.4 L/

11、mol1mol1mol0.1mol=22.4LV (H2)单位应单位应上下一致上下一致解法解法2：Zn + 2HCl = ZnCl2 + H265g22.4LV (H2)6.5g2moln (HCl)=2moln(HCl)=22.4LV (H2)65g6.5g 注注 意：意：（1）化学方程式所表示的是实际参加反应的物）化学方程式所表示的是实际参加反应的物质之间量的关系。质之间量的关系。（2）单位应上下一致。）单位应上下一致。 例题例题 1 完全中和完全中和 0.10 mol NaOH 需需 H2SO4 的质量的质量是多少是多少? 解法一解法一: ( (1) )写出化学方程式写出化学方程式 2N

12、aOHH2SO4Na2SO42H2O( (2) )计量数之比计量数之比 2 1( (3) )物质的量物质的量 0.1 mol n( (H2SO4) ) (4)根据比例计算根据比例计算 20.1 mol1n( (H2SO4) ) 得出得出: n( (H2SO4) ) 0.05 mol m( (H2SO4) )0.05 mol98 g/ /mol 4.9 g 解法二解法二: 2NaOHH2SO4Na2SO42H2O 2 mol98 g 0.1 molm( (H2SO4) ) m( (H2SO4) ) 4.9 g98 g0.1 mol2 mol注：注：在化学方程式中，列比例计算时要保持在化学方程式中

13、，列比例计算时要保持“上下一致，左右相当上下一致，左右相当”的原则。的原则。 即：同一物质的物理量及单位必须相同，不同物质之间物理量及单位可以不同，即：同一物质的物理量及单位必须相同，不同物质之间物理量及单位可以不同， 各物理量之间均能通过物质的量来相互转化。各物理量之间均能通过物质的量来相互转化。 例题例题 2 将二氧化锰的质量分数为将二氧化锰的质量分数为 76.6 的软锰矿的软锰矿石石 30 g 与足量与足量 12 mol/ /L 浓盐酸完全反应浓盐酸完全反应( (杂质不参加杂质不参加反应反应) )。计算生成的氯气的体积。计算生成的氯气的体积( (标准状况标准状况) )。n( (MnO2)

14、 ) 解解: ( (1) )MnO2 的摩尔质量为的摩尔质量为 87 g mol- -1m( (软锰矿石软锰矿石) )w( (MnO2) )M( (MnO2) )0.26 mol 30 g76.6%87 g mol- -1 ( (2) )4HCl( (浓浓) )MnO2 MnCl22H2OCl2 1 1 0.26 moln( (Cl2) )n( (Cl2) ) 0.26 mol0.26 mol11V( (Cl2) )n( (Cl2) )Vm0.26 mol22.4 L mol- -1 5.8 L答：略答：略 另另: ( (2) )也可按下列方法求解也可按下列方法求解 4HCl( (浓浓) )M

15、nO2 MnCl22H2OCl2 1 mol 22.4 L 0.26 mol V( (Cl2) )V( (Cl2) ) 5.8 L0.26 mol22.4 L1 mol答答: 反应生成反应生成 Cl2 的体积在标准状况下为的体积在标准状况下为 5.8 L。 (1)化学方程式所表示的是纯净物之间量的关系，因此化学方程式所表示的是纯净物之间量的关系，因此不纯物质必须换算成纯净物后再进行计算不纯物质必须换算成纯净物后再进行计算 (2)在所列比例式中，应做到在所列比例式中，应做到“上下一致，左右相当上下一致，左右相当” (3)如果是离子反应，可根据离子反应方程式进行计算，如果是离子反应，可根据离子反应

16、方程式进行计算，若是氧化还原反应，也可利用电子转移关系进行计算若是氧化还原反应，也可利用电子转移关系进行计算n(HNO3)= 0.5 mol NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O1、完全中和、完全中和0 .5 mol NaOH需多少摩尔的需多少摩尔的 HNO3？其质量是多少克？其质量是多少克？解：解： 答：完全中和答：完全中和0.5molNaOH需需0.5mol HNO3 其质量为其质量为31.5g。11 0.5 moln(HNO3)=11n (HNO3 )0.5 molHNO3摩尔质量为摩尔质量为63 g/molm(HNO3)= 0.5 mol63 g/mol=31.5 g因为

17、因为所以所以【练【练 习】习】 2molc(NaOH) =2 mol 0.4 mol2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2n(NaOH) n(NaOH) V液液= 0.8 mol/L322.4 LV (H2)V(H2) = 13.44 Ln(NaOH) = 0.4mol=2moln(NaOH)=322.4LV (H2)2mol0.4mol 答：答： Al的物质的量的物质的量0.4mol，参加反应的，参加反应的NaOH的物质的量是的物质的量是0.4mol，溶，溶液的物质的量浓度是液的物质的量浓度是0.8mol/L，生成标准状况下，生成标准状况下H2的体积是的体积是1

18、3.44 L。n( Al) = m(Al) M(Al)= 0.4 mol2、向、向500mLNaOH溶液中投入溶液中投入10.8gAl，二者恰好完全反应后，二者恰好完全反应后，计算：计算： Al的物质的量。参加反应的的物质的量。参加反应的NaOH的物质的量和溶的物质的量和溶液的物质的量浓度。生成标准状况下液的物质的量浓度。生成标准状况下H2的体积。的体积。解：解： 10.8 g 27 g/mol= 0.4 mol 0.5L=金属与水或酸反应的计算金属与水或酸反应的计算 失去失去 氢离子氢离子 氢气氢气 等于等于 2、铝与酸或碱反应生成、铝与酸或碱反应生成H2的量的关系的量的关系铝与盐酸、氢氧化

19、钠溶液反应的原理分别为：铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理分别为：2Al6HCl=2AlCl33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H21铝可与铝可与NaOH溶液反应，但溶液反应，但Na与与NaOH溶液却不反应溶液却不反应 ()提示：提示：错误，因为错误，因为NaNa可与可与NaOHNaOH溶液中的溶剂水反溶液中的溶剂水反应应2 2铝制品表面有保护膜，所以可用铝制器皿长期盛放酸性铝制品表面有保护膜，所以可用铝制器皿长期盛放酸性或碱性食品或碱性食品( () )提示：提示：错误，因铝及保护膜错误，因铝及保护膜(Al2O3)(Al2O3)都可与酸或碱发生化都可与酸或碱发生化学反应而被腐蚀学反

20、应而被腐蚀3 3阿伏加德罗常数约为阿伏加德罗常数约为6.026.0210231023，无单位，无单位 ( () )提示：提示：错误，因阿伏加德罗常数的单位为错误，因阿伏加德罗常数的单位为molmol1.1.41 mol Zn与足量的稀与足量的稀HCl完全反应，放出的完全反应，放出的H2一定为一定为22.4L ()提示：提示：错误，因产生的错误，因产生的H2H2所处的条件不确定所处的条件不确定5 51 mol Zn1 mol Zn在标准状况下的体积为在标准状况下的体积为22.4 L22.4 L ( () )提示：提示：错误，因为标准状况下错误，因为标准状况下ZnZn为固态，为固态，1 mol Z

21、n1 mol Zn的体积应的体积应小于小于22.4 L.22.4 L.铝分别与稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反铝分别与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，反应中应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的盐酸和消耗的盐酸和NaOH的物质的量之比为的物质的量之比为 ()A1 1 B2 1C3 1 D1 3答案：答案：C解析：解析：由铝与盐酸反应方程式：由铝与盐酸反应方程式：2Al6HCl=2AlCl33H2，铝与氢氧化钠溶液反应方程式：，铝与氢氧化钠溶液反应方程式：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，可知生成等量氢气需两者物，可知生成等量氢气需

22、两者物质的量之比为质的量之比为n(HCl) n(NaOH)3 1.(2010从化高一检测从化高一检测)完全沉淀等物质的量完全沉淀等物质的量浓度的浓度的NaCl、MgCl2、AlCl3溶液中的溶液中的Cl，消耗等物质的量浓度的消耗等物质的量浓度的AgNO3溶液的体积溶液的体积比为比为3 2 1，则上述溶液的体积比为，则上述溶液的体积比为 ()A1 1 1 B3 2 1C6 3 2 D9 3 1答案：答案：D2 2（20062006江苏卷）江苏卷）7.7.将将5.4 g Al5.4 g Al投入到投入到200.0 mL 2.0 200.0 mL 2.0 molmolL L1 1的某溶液中有氢气产生，充分反应后有金属剩余。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（该溶液可能为（D D） A.HNOA.HNO3 3溶液溶液 B.Ba(OH)B.Ba(OH