2024-2025版高中化学第3章金属及其化合物第1节第2课时金属与酸和水的反应铝与氢氧化钠溶液的反应练习含解析新人教版必修1

PAGEPAGE1金属与酸和水的反应铝与氢氧化钠溶液的反应基础巩固一、选择题1．能正确表示下列反应的离子方程式的是(A)A．钠与氢氧化钠溶液反应：2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑B．钠与CuSO4溶液反应：2Na＋Cu2＋=Cu＋2Na＋C．钠与盐酸反应：Na＋2H＋=Na＋＋H2↑D．铁与稀硫酸反应：2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋3H2↑解析：B中钠与CuSO4溶液反应的实质是钠与水反应生成的氢氧化钠再与CuSO4反应，总方程式2Na＋2H2O＋CuSO4=Cu(OH)2↓＋H2↑＋Na2SO4。C中电荷不守恒。D中铁与稀硫酸反应生成Fe2＋而不是Fe3＋。2．(2024·中山高一检测)将一小块金属钠投入足量的下列溶液，既能生成气体，又能生成蓝色沉淀的是(C)A．MgCl2溶液 B．Ba(OH)2稀溶液C．CuSO4溶液 D．CaCl2溶液解析：A项，将一小块金属钠投入MgCl2溶液中，有气体、白色沉淀生成，不符合题意；B项，将一小块金属钠投入Ba(OH)2稀溶液中，无蓝色沉淀生成，不符合题意；C项，将一小块金属钠投入CuSO4溶液，Na先与水反应生成NaOH和H2，NaOH再与CuSO4反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀，符合题意；D项，将一小块金属钠投入CaCl2溶液中，无蓝色沉淀生成，不符合题意。3．金属钠和水(含几滴酚酞)的反应是一个重要的试验，能从该试验获得的信息中说明金属钠具有的性质是(D)①密度比水小②熔点较低③硬度较小④还原性强⑤该反应生成相应的碱⑥该反应是放热反应A．除⑥之外 B．除③之外C．除③⑥之外 D．全部解析：做钠与水反应的试验时，先用小刀切一小块钠，说明钠的硬度小，钠浮在水面上，说明钠的密度比水小；钠快速熔化为闪亮的小球，说明钠的熔点低，且该反应为放热反应；并四处游动，发出“嘶嘶”声音，说明生成氢气，钠是还原性强的活泼金属；滴加酚酞，溶液变红色，说明反应生成了碱性物质。4．(2024·广州高一检测)铁与水蒸气反应的试验装置如图所示，下列说法正确的是(B)A．试验时试管口应高于试管底B．加热时试管内生成黑色物质，点燃肥皂泡可听到爆鸣声C．反应的化学方程式为2Fe＋3H2O(g)eq\o(=,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2D．试管中发生化合反应解析：试验时试管口应低于试管底，以防止水倒流到试管底而造成试管炸裂，A错误；加热时试管内生成黑色物质四氧化三铁，产生氢气，点燃肥皂泡可听到爆鸣声，B正确；反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(△))Fe3O4＋4H2，该反应是置换反应，C、D错误。5．向下列溶液中分别加入钠的小颗粒，溶液里无固体析出的是(D)A．MgCl2溶液 B．Ca(OH)2饱和溶液C．CuSO4溶液 D．盐酸解析：Na投入MgCl2溶液，发生反应：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，MgCl2＋2NaOH=Mg(OH)2↓＋2NaCl；Na投入饱和Ca(OH)2溶液中，Na先与水反应生成NaOH，消耗了水，且反应放热使溶液温度上升，会有Ca(OH)2析出；Na投入CuSO4溶液中，发生反应：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，CuSO4＋2NaOH=Cu(OH)2↓＋Na2SO4；Na投入盐酸，发生反应：2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑。6．下列说法中错误的是(C)A．钠在空气中加热时，先熔化，再燃烧，燃烧所得产物为Na2O2B．镁因在空气中形成一层致密的氧化膜爱护了里面的镁，故镁不须要像钠一样特别爱护C．金属着火后都应当用水灭火D．铁因在潮湿的空气中生成的氧化物疏松多孔，不能爱护内层金属，故铁制品往往须要加爱护层解析：活泼金属如钠，能与冷水反应，着火后不应用水灭火，而应用沙土掩盖，C错误。7．(2024·衡水高一检测)化学反应中同样的反应物在不同的反应条件下可能会发生不同的反应。下列各组中的两物质相互反应时，若变更反应条件或反应物的用量比，化学反应的本质并不变更的是(C)A．Na和O2 B．Ca(OH)2和CO2C．Mg和O2 D．C和O2解析：Na与O2常温下反应生成Na2O，加热条件下反应生成Na2O2，A错误；Ca(OH)2与少量CO2反应产物为CaCO3，与过量的CO2反应生成Ca(HCO3)2，B项错误；Mg和O2的反应产物只有MgO，C项正确；C和O2反应时因O2的量不同有CO和CO2两种不同的产物，D项错误。8．类比是探讨物质性质的常用方法之一，可预料很多物质的性质。下列类比推想的说法中正确的是(C)A．已知Fe与O2能干脆化合生成Fe3O4，推想Cu与O2可干脆化合生成Cu3O4B．已知Na与H2O反应生成NaOH和H2，推想Fe与H2O反应生成Fe(OH)2和H2C．已知Fe能与CuSO4溶液反应，推想Fe与AgNO3溶液也能反应D．已知Na在常温下能与H2O反应，推想Fe在常温下也能与H2O反应解析：Fe与O2反应生成Fe3O4，Cu与O2反应生成CuO，故A错误；Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，故B错误；铁是活泼金属，能把在金属活动性依次表中位于其后的金属离子从其盐溶液中置换出来，故C正确；Na在常温下能与H2O反应，但是铁与水在常温下不反应，故D错误。二、非选择题9．把一小块金属钠投入水中，视察到以下现象：钠浮在水面上，熔成闪亮的小球，四处游动，渐渐削减直至消逝。(1)写出该反应的离子方程式：2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑，其中钠熔成闪亮的小球的缘由是__反应放热、钠的熔点低__。(2)将所得溶液平均分成两份：①一份加入盐酸，写出该反应的离子方程式：H＋＋OH－=H2O。②向另一份溶液中滴加FeCl3溶液，写诞生成沉淀的反应的离子方程式：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓。解析：钠与水发生反应的离子方程式为2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑，该反应放出热量且钠的熔点较低，故会熔化成小球。所得的氢氧化钠溶液与盐酸反应的离子方程式是H＋＋OH－=H2O，氢氧化钠与氯化铁反应的离子方程式是Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓。10．某酸性废液中含有Fe3＋、Cu2＋、Ba2＋三种金属离子，有同学设计了下列方案对该废液进行处理(所加试剂均稍过量)，以回收金属，爱护环境。请回答：(1)沉淀a中含有的单质是__Cu、Fe__。(2)沉淀c的化学式为__BaCO3__。(3)溶液A与H2O2溶液在酸性条件下反应的离子方程式是2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。解析：(1)Cu2＋＋Fe=Cu＋Fe2＋，2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，Fe过量，则沉淀a中含有的单质是Cu和Fe，溶液A中含有Fe2＋和Ba2＋。(2)Ba2＋不能被H2O2氧化，Fe2＋能被H2O2氧化为Fe3＋，Fe3＋与OH－反应生成红褐色沉淀Fe(OH)3，Ba2＋进入溶液B与COeq\o\al(2－,3)发生反应生成白色沉淀BaCO3。(3)H2O2的还原产物是H2O。对“Fe2＋＋H2O2→Fe3＋＋H2O”依据溶液呈酸性、电子转移守恒、离子电荷守恒、元素养量守恒进行配平，得2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。11．(1)如图甲所示，在平底烧瓶的底部有一块钠，瓶中是干燥的空气。过一段时间后可视察到银白色的钠变暗，发生反应的化学方程式为4Na＋O2=2Na2O。(2)如图乙先用弹簧夹夹住橡胶管。点燃钠(足量)，伸入瓶中并塞入瓶塞，发生反应的化学方程式为2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))Na2O2，产物的颜色是__淡黄色__，待反应完全并冷却后，打开弹簧夹，则广口瓶内水面上升占瓶内体积的eq\f(1,5)(假设装置的气密性良好且操作正确)。(3)若图乙是铁丝在纯氧中点燃，会视察到猛烈燃烧，火星四射，所得产物的化学式是__Fe3O4__。解析：图甲中钠与O2反应生成Na2O，反应方程式为4Na＋O2=2Na2O，图乙中钠与O2在点燃条件下生成淡黄色的Na2O2，反应方程式为2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))Na2O2。因Na足量，会耗尽广口瓶中空气中的O2而使其压强减小，流入水的体积为瓶内空气中氧气的体积，即eq\f(1,5)。铁丝在氧气中点燃，猛烈燃烧，火星四射，生成Fe3O4。能力提升一、选择题1．(2024·张掖高一检测)向含有下列离子的盐溶液中加入一小块金属钠，引起该离子数目削减的是(D)A．COeq\o\al(2－,3) B．Cl－C．SOeq\o\al(2－,4) D．HCOeq\o\al(－,3)解析：金属钠加到溶液中时，钠先与H2O反应生成NaOH和H2，NaOH可与HCOeq\o\al(－,3)反应而使其数目削减。2．(2024·济南高一检测)用如图所示装置进行铁与水蒸气反应的试验，下列说法错误的是(B)A．烧瓶a中加入碎瓷片的作用是防止液体暴沸B．起先试验前先点燃酒精喷灯再点燃酒精灯C．b中石棉绒的主要作用是增大铁粉与水蒸气的接触面积，使反应更加充分D．c中可以是碱石灰解析：由题图可知，加热烧瓶a产生水蒸气，a中应加入碎瓷片防止液体暴沸，A正确；为了防止先点燃酒精喷灯后Fe与水蒸气发生反应及产生的H2与空气混合发生爆炸，应先点燃酒精灯，产生水蒸气并排净装置内的空气后，再点燃酒精喷灯，B错误；b中石棉绒可增大铁粉与水蒸气的接触面积，C正确；干燥管中可加入碱石灰汲取未反应的水蒸气，D正确。3．(2024·厦门高一检测)2.3g纯净金属钠在干燥空气中被氧化后得到3.5g固体，由此可推断产物是(C)A．只有Na2O B．只有Na2O2C．Na2O和Na2O2的混合物 D．无法确定解析：n(Na)＝eq\f(2.3g,23g·mol－1)＝0.1mol，n(O)＝eq\f(3.5g－2.3g,16g·mol－1)＝0.075mol，n(Na)∶n(O)＝0.1∶0.075＝4∶3，故得到的产物为Na2O、Na2O2的混合物。4．金属Ti(钛)是一种具有很多优良性能的较为昂贵的金属，钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。某化学爱好小组在试验室探究Ti、Mg、Cu的活泼性依次。他们在相同温度下，取大小相同的三种金属薄片，分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中，视察现象如下：金属TiMgCu金属表面现象放出气泡速率缓慢放出气泡速率快无变更下列有关三种金属的说法正确的是(D)A．三种金属的活动性由强到弱的依次是Ti、Mg、CuB．若钛粉中混有Mg，提纯Ti时可用稀盐酸除去MgC．用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu是工业制取Cu的良好途径D．Cu和稀盐酸不发生化学反应解析：Ti在盐酸中比Mg在盐酸中放出气泡的速率小，说明Ti、Mg均能与盐酸反应置换出H2，Ti的金属活动性比Mg弱，A不正确；由于Ti、Mg均能与稀盐酸反应，故不能用此法提纯金属钛，B不正确；Ti是较为昂贵的金属，用Ti制取Cu成本太高，C不正确；Cu在金属活动性依次表中排在氢的后面，所以Cu不与稀盐酸发生反应，D正确。二、非选择题5．一块表面已被氧化为氧化钠的钠块17.0g，投入到50g水中，最多能产生0.20g气体，填写下列空格。(1)写出涉及的化学方程式2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，Na2O＋H2O=2NaOH。(2)钠块中钠的质量是__4.6g__。(3)钠块中氧化钠的质量是__12.4g__。(4)原来钠块中被氧化的钠的质量是__9.2g__。(5)设所得溶液的体积为50mL，求所得溶液物质的量浓度__12mol·L－1__。解析：(1)该过程中涉及的化学方程式有：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，Na2O＋H2O=2NaOH。(2)反应生成氢气的质量为0.2g，则：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑462m(Na)0.2gm(Na)＝eq\f(46×0.2g,2)＝4.6g；钠块中氧化钠的质量＝17g－4.6g＝12.4g。(4)m(Na2O)＝12.4g，则被氧化成氧化钠的金属钠的质量＝eq\f(12.4g,62g·mol－1)×2×23g·mol－1＝9.2g。(5)原样品中钠元素的质量＝4.6g＋9.2g＝13.8g，钠原子的物质的量＝eq\f(13.8g,23g·mol－1)＝0.6mol，依据钠守恒得，溶液中氢氧化钠的物质的量＝0.6mol，则氢氧化钠的浓度＝eq\f(0.6mol,0.05L)＝12mol·L－1。6．如图是一种隔绝空气条件下钠与水反应的试验装置。试验时，先往大试管中加入适量煤油，取绿豆粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞(这时止水夹处于关闭状态)，再通过漏斗加入适量的滴有酚酞的水。回答下列问题：(1)试验前怎样检查该装置的气密性？__关闭止水夹，向漏斗中加入水，直至漏斗内液面高于试管内液面，持续一段时间后，液面仍保持肯定高度差，说明气密性良好(其他合理答案也可)__。(2)金属钠投入煤油后的现象是__沉入煤油底部__。(3)通过漏斗加入滴有酚酞的水后的现象是__猛烈反应，产生气泡，钠在两种液面间上下跳动，直至消逝，下层溶液变红色__；反应结束时，漏斗与试管中液面高度的关系是__漏斗中液面高于试管中液面__；若将滴有酚酞的水换成硫酸铜溶液，则产生的现象中，不同于原来的试验现象有__蓝色沉淀生成__。(4)为了获得较纯的气体产物，其操作方法是__反应初期打开止水夹，待排出液面上面的空气后再关闭止水夹(或验纯后再收集)__。解析：(1)试验前检验该装置气密性的方法为关闭止水夹，向漏斗中加入水，直至漏斗内液面高于试管内液面，持续一段时间后，液面仍保持肯定高度差，说明气密性良好。(2)由于金属钠的密度大于煤油的密度，所以金属钠投入煤油后，钠沉入煤油底。(3)通过漏斗加入滴有酚酞的水后，金属钠与水猛烈反应，有气泡产生，钠在两种液面间上下跳动，直至消逝，下层溶液变红色；反应结束时，由于试管中压强增大，漏斗中的液面高于试管中的液面；若将滴有酚酞的水换成硫酸铜溶液，除了以上现象外，溶液中有氢氧化铜蓝色沉淀生成。(4)为了获得较纯的气体产物，反应初期打开止水夹，待排出液面上面的空气后再关闭止水夹(或验纯后再收集)。7．在肯定条件下用一般铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用如图所示的两套仪器装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。试验中必需运用一般铁粉和6mol·L－1的盐酸，其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。填写下列空白：(1)试验进行时试管A中应加入的试剂是__一般铁粉__，烧瓶B的作用是__作为水蒸气发生器__，烧瓶C的作用是__防止倒吸__，在试管D中收集得到的是__氢气__。(2)试验时，U形管中应加入的试剂是__碱石灰(固体NaOH、CaO等碱性干燥剂)__，长颈漏斗H中应加入__6mol·L－1HCl溶液__。(3)两套装置中，在试验时须要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)__