2024-2025学年高中化学第三章金属及其化合物1第2课时铝与氢氧化钠溶液的反应学案新人教版必修1

PAGE7-第2课时铝与氢氧化钠溶液的反应物质的量在化学方程式计算中的应用课程目标1．驾驭铝与强酸、强碱反应的性质。2．驾驭物质的量与其他物理量的换算关系。3．驾驭物质的量在化学方程式计算中的应用。4．了解化学计算中的常用方法。图说考点,[新知预习]1．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试验操作试验现象铝片渐渐溶解，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2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑2Al＋2H2O＋2NaOH=2NaAlO2＋3H2↑离子方程式2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑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2.物质的量在化学方程式计算中的应用化学方程式2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2CO2化学计量数之比2：1：2物质微粒数之比2：1：2扩大NA倍之后2NA：NA：2NA物质的量之比2_mol：1_mol：2_mol标准状况下体积之比44.8_L：22.4_L：44.8_L相同状况下体积之比2：1：2结论：化学方程式中化学计量数之比＝各物质的物质的量之比＝各物质微粒数目之比。[即时性自测]1．推断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)等质量的Al与足量的盐酸、NaOH溶液充分反应，生成的H2的物质的量相同。()(2)同浓度同体积的盐酸、NaOH溶液与足量Al充分反应，生成的H2的物质的量相同。()(3)化学方程式4Na＋O2=2Na2O可表示4mol钠原子和1mol氧气分子反应生成2mol氧化钠。()(4)依据离子方程式Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑可知1g镁与足量氢离子反应可生成1mol氢气。()(5)化学反应前后物质的质量和物质的量均不变。()答案：(1)√(2)×(3)√(4)×(5)×2．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．该反应说明全部金属都能与碱反应D．铝与碱或酸反应都能产生氢气答案：C3．物质在发生化学反应时()A．它们的质量肯定相等B．它们的物质的量肯定相等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。答案：D4．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．氢氧化钡溶液解析：铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的离子方程式分别为2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑，2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑，即Al～3H＋，Al～OH－，可知1molAl需NaOH：1mol，稀H2SO4：eq\f(3,2)mol，HCl：3mol，Ba(OH)2：0.5mol。故应选D。答案：D5．向500mLNaOH溶液中投入10.8gAl，两者恰好完全反应，计算：(1)Al的物质的量。(2)参与反应的NaOH的物质的量和NaOH溶液中溶质的物质的量浓度。(3)生成的H2在标准状况下的体积。解析：(1)Al的摩尔质量是27g·mol－1，n(Al)＝eq\f(10.8g,27g·mol－1)＝0.4mol。(2)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑220.4moln(NaOH)eq\f(2,0.4mol)＝eq\f(2,nNaOH)，n(NaOH)＝0.4mol，c(NaOH)＝eq\f(0.4mol,0.5L)＝0.8mol·L－1。(3)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑2mol3×22.4L0.4molV(H2)V(H2)＝eq\f(0.4mol×3×22.4L,2mol)＝13.44L。答案：(1)0.4mol(2)0.4mol0.8mol·L－1(3)13.44L提升点一铝与酸、碱的反应[例1]有关Al与NaOH溶液反应的说法中，正确的是()A．铝是还原剂，其氧化产物是H2B．NaOH是氧化剂，其还原产物是H2C．铝是还原剂，H2O和NaOH都是氧化剂D．H2O是氧化剂，Al被氧化【解析】Al与NaOH溶液的反应过程如下：2Al＋6H2O=2Al(OH)3＋3H2↑，Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O。H2O中的氢元素由＋1价变为0价，H2O得电子，是氧化剂，H2是还原产物；Al元素的化合价由0价变为＋3价，化合价上升被氧化，Al是还原剂，NaAlO2是氧化产物。【答案】D[提升1]称取两份铝粉，第一份加入足量的浓NaOH溶液，其次份加入足量的盐酸，假如放出等体积的气体(在同温、同压下)，则两份铝粉的质量之比为()A．1：2B．1：3C．3：2D．1：1解析：不论是与NaOH溶液反应，还是与盐酸反应，均是Al失去电子，还原产物都是H2，且都有如下关系：2Al～6e－～3H2，由化学方程式可知，2molAl生成3molH2，只要在酸碱足量的状况下，生成H2的多少确定于参与反应的铝的多少。生成相同质量的H2，消耗铝的质量相同。答案：D铝与氢氧化钠溶液反应的实质：由以上分析可知，铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝与水的反应，其生成物再与氢氧化钠反应。[关键实力]铝与酸、碱反应生成H2的量的关系1．反应原理反应原理eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑,2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO\o\al(－,2)＋3H2↑))2．铝与盐酸或氢氧化钠溶液反应中四种“量”的关系(1)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗盐酸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H2的体积比为1:1。(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1:3。(4)若产生的氢气的体积比：eq\f(1,3)<eq\f(VHClH2,VNaOHH2)<1，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。提升点二物质的量在化学方程式计算中的应用[例2]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()A．Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑1mol1mol3.25gB．Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑65g22.4L3.25gC．Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑1mol2g0.05molxLD．Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑65g2g3.25g【解析】比例式应留意单位要“上下一样，左右相当”。【答案】B留意：①化学方程式所表示的是纯净物质之间量的关系。②单位问题：上下一样，左右相当。即“纵向肯定同，横向可不同”。[提升2]10gMg、Al合金与足量100mLNaOH溶液反应产生H2的体积为6.72L(标准状况下)，求：(1)合金中Al的质量分数；(2)生成物NaAlO2的物质的量浓度(假设溶液体积不变)。解析：n(H2)＝eq\f(VH2,Vm)＝eq\f(6.72L,22.4L/mol)＝0.3mol2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑223n(Al)n(NaAlO2)0.3mol(1)n(Al)＝eq\f(2×0.3mol,3)＝0.2molm(Al)＝0.2mol×27g·mol－1＝5.4g铝的质量分数＝eq\f(5.4g,10g)×100%＝54%。(2)n(NaAlO2)＝eq\f(2×0.3mol,3)＝0.2mol，c(NaAlO2)＝eq\f(n,V)＝eq\f(0.2mol,0.1L)＝2mol/L。答案：(1)54%(2)2mol/L[关键实力]依据化学方程式计算的基本步骤1．下列有关厨房铝制品的运用中，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．用碱水洗涤解析：食醋中含有的醋酸呈酸性，能与铝发生反应而腐蚀；用金属丝擦洗时会破坏铝表面覆盖的氧化铝层，使铝袒露在外接着被腐蚀；而用碱水洗涤也同样不行，因为铝能跟碱反应而被腐蚀。答案：B2．除去镁粉中的少量铝粉，可选用()A．硫酸B．氨水C．盐酸D．氢氧化钠溶液答案：D3．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．1.0mol·L－1B．2.0mol·L－1C．1.5mol·L－1D．3.0mol·L－1答案：B4．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/22.4L·mol－1＝0.2mol，因此Al与NaOH反应放出0.15molH2，2Al～3H223x0.15molx＝0.1mol。答案：B5．有一镁铝合金，依据某同学的操作，回答下列问题：(1)将合金与过量NaOH溶液反应，所得溶液中不存在的离子是________。A．Na＋B．Mg2＋C．OH－D．AlOeq\o\al(－,2)(2)将合金溶于过量的盐酸中，充分反应后，溶液中新生成的离子是________________。解析：(1)将镁铝合金加入NaOH溶液中，只有Al发生反应2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，镁不反应，溶液中不存在Mg2＋。(2)将镁铝合金加入过量盐酸中，Mg与盐酸反应Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑，Al与盐酸反应2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑，则溶液中新生成的离子为Mg2＋、Al