高中化学必修1全册课件（人教版） (14) 61页

第2课时金属与酸和水的反应\n课前自主学习(学生用书P55)\n一､金属与酸和水的反应1.金属与酸反应酸和金属活动顺序表中氢以前的金属反应生成盐和氢气｡\n2.钠与水的反应\n实验操作实验现象原因解释将一黄豆粒大小的钠投入盛有水(已滴加几滴酚酞试液)的烧杯中,观察现象钠浮在水面上钠的密度比水小钠熔化成闪亮的小球钠熔点低,反应放热小球在水面上四处游动反应产生的气体推动小球运动发生嘶嘶响声,且钠很快消失钠与水剧烈反应反应后溶液的颜色逐渐变红反应生成碱结论常温下,钠与水剧烈反应,生成氢气和氢氧化钠,离子方程式为:2Na+2H2O＝2Na++2OH-+H2↑,在反应中H2O作氧化剂,Na作还原剂\n3.铁与水的反应\n装置Ⅰ装置Ⅱ实验装置操作及现象用小试管收集一试管气体,点燃,听到轻微的噗声证明生成了H2用火柴点燃肥皂泡,听到爆鸣声,证明生成了H2实验结论铁能与水蒸气反应,化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2\n二､铝与氢氧化钠溶液的反应铝与盐酸､氢氧化钠溶液的对比实验\n实验装置实验装置试管中有气泡冒出,铝片慢慢溶解;点燃的木条发出爆鸣声试管中有气泡冒出,铝片慢慢溶解;点燃的木条发出爆鸣声\n化学方程式化学方程式:2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑化学方程式:2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑相同点反应中铝的化合价均由0→+3,故1molAl反应均产生1.5molH2\n诱思探究:钠着火时,能否用水灭火?提示:不能,钠与水反应生成可燃性气体,应用干燥的沙土盖灭｡\n课堂深化探究(学生用书P55)\n一､钠在溶液中的反应1.钠与水的反应(1)将钠放入加入几滴酚酞的水中,观察到的现象:浮(钠浮在水面上)､熔(熔化成一个闪亮的小球)､游(小球在水面上向各个方向迅速游动,最后消失)､响(发出嘶嘶的响声)､红(反应后的水溶液使酚酞变红)｡(2)实验结论:钠与水剧烈反应,钠的密度比水小,反应放热,反应后溶液显碱性,有气体产生｡\n(3)反应分析①反应类型:置换反应､氧化还原反应､离子反应､放热反应｡②反应方程式:2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑离子方程式:2Na+2H2O＝2Na++2OH-+H2↑\n2.钠与酸的反应钠与稀硫酸､盐酸等非氧化性酸反应时,首先是钠直接跟酸反应,过量的钠再与水反应,而不能认为是钠先跟水反应,生成的NaOH再跟酸中和｡钠投入足量盐酸中反应的化学方程式是:2Na+2HCl＝2NaCl+H2↑离子方程式是:2Na+2H+＝2Na++H2↑3.钠跟碱溶液的反应实际是钠跟水反应｡\n4.钠跟盐溶液的反应(1)NaCl溶液:实际是与水反应｡反应的化学方程式为:2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑(2)CuSO4溶液:钠先与水反应,生成的NaOH再跟CuSO4反应,而不能发生置换反应｡上述反应的化学方程式为:2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑2NaOH+CuSO4＝Cu(OH)2↓+Na2SO4\n总反应式为:2Na+CuSO4+2H2O＝Cu(OH)2↓+H2↑+Na2SO4\n二､金属铝与酸､碱反应及生成H2的量的关系1.铝在金属活动性顺序中位于氢前面,能置换出酸中的氢｡强酸:2Al+6H+＝2Al3++3H2↑,弱酸:2Al+6CH3COOH＝6CH3COO-+2Al3++3H2↑｡\n2.Al与NaOH溶液反应(1)反应产生的气体可以燃烧｡(2)反应分步进行:2Al+6H2O＝2Al(OH)3+3H2↑Al(OH)3+NaOH＝NaAlO2+2H2O总反应为:还原剂是Al,氧化剂是H2O｡\n3.铝与酸或碱反应置换H2的关系(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积为\n(3)一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应[n(HCl)＝n(NaOH)],若产生氢气的体积比为则必定是:①铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足量｡②铝与氢氧化钠反应时,铝不足而氢氧化钠过量｡解题时应充分利用上述关系快速求解｡\n典例剖析(学生用书P56)\n知识点一钠在溶液中的反应例1将一小块钠投入到盛有硫酸铜溶液的小烧杯中,不可能观察到的现象是()A.溶液出现蓝色浑浊B.钠块熔成小球浮在水面四处游动C.有气体产生D.有红色的铜被置换出来\n〔解析〕由于金属阳离子在水中,一般是以水合离子的形式存在,所以钠与盐溶液反应时不能置换出盐中的金属,而是先与水反应生成氢氧化钠和氢气,生成的氢氧化钠又与硫酸铜反应,生成蓝色沉淀,因此选项中只有D中现象不可能观察到｡〔答案〕D\n知识点二金属与酸的反应例2将钠､镁､铝各0.3mol分别放入100mL1mol/L的盐酸中,同温同压下产生的气体体积比是()A.1：2：3B.6：3：2C.3：1：1D.1：1：1\n〔解析〕Mg、Al投入到盐酸中,由于金属过量,以HCl的量为准进行计算,产生H2的物质的量为0.05mol,Na不仅与酸反应还可与水反应,以钠的物质的量为准进行计算,产生H2的物质的量为0.15mol｡故正确答案为C｡〔答案〕C\n知识点三铝与氢氧化钠溶液的反应例3甲､乙两烧杯中各盛有100mL3mol·L-1的盐酸和NaOH溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后测得生成的气体体积比为甲乙＝12,则加入铝粉的质量为()A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g\n〔解析〕2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑,由反应方程式可知,若在等物质的量的盐酸和NaOH溶液中分别加入足量铝,反应时产生H2的体积之比为1：3,现在产生H2的体积之比为1：2,说明铝粉的量相对于盐酸来说是过量的,对于NaOH来说是不足量的,所以与盐酸反应的铝粉质量为2.7g,与NaOH反应的铝粉质量为5.4g｡〔答案〕A\n课内针对性训练(学生用书P57)\n1.将一小块钠投到FeCl3溶液中,观察到的现象是()A.钠溶解,有铁析出并有气体产生B.只有气体产生C.只有沉淀产生D.既有气体产生,又有红褐色沉淀产生答案:D解析:Na投入FeCl3溶液中发生如下反应:2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑,FeCl3+3NaOH＝Fe(OH)3↓+3NaCl｡\n2.等质量的钠､镁､铝分别与足量的盐酸反应,产生H2的质量由大到小的排列顺序正确的是()A.Al、Mg、NaB.Mg、Al、NaC.Na、Mg、AlD.Na、Al、Mg答案:A解析:因足量的盐酸与等质量的金属反应,则金属完全反应,根据电子守恒,等质量的Na、Mg、Al产生H2的质量由大到小应为Al、Mg、Na,也可根据化学式计算｡\n3.等质量的两份铝分别与足量稀H2SO4和NaOH溶液作用,若消耗的两溶液的体积相等,则两溶液的物质的量浓度之比为()A.3：2B.2：3C.1：1D.1：2答案:A\n解析:依题意,两份铝的物质的量相等,设n(Al)＝1mol｡2Al+3H2SO4＝Al2(SO4)3+3H2↑2mol3mol1moln(H2SO4)得:n(H2SO4)＝1.5mol2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑2mol2mol1moln(NaOH)\n得:n(NaOH)＝1mol两溶液体积相等,故c(H2SO4)：c(NaOH)＝n(H2SO4)：n(NaOH)＝1.5：1＝3：2｡\n4.下列物质反应后,没有碱生成的是()A.生石灰投入水中B.红热的Fe与H2O(g)反应C.钠放入水中D.锻烧石灰石答案:BD\n解析:A中反应为CaO+H2O＝Ca(OH)2;B为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2;C为2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑;D为CaCO3CaO+CO2↑｡\n课后优化训练(学生用书P57)\n基础强化1.钠与下列物质反应,产物唯一的是()A.盐酸B.H2OC.Cl2D.O2答案:C解析:钠与盐酸反应产生NaCl和H2,与H2O反应生成NaOH和H2,与O2反应生成Na2O2和Na2O,只有与Cl2反应生成NaCl｡\n2.除去镁粉中的少量铝粉,可选用()A.硫酸B.氢氧化钠溶液C.水D.盐酸答案:B解析:铝与NaOH溶液反应而镁不与NaOH溶液反应,可以除去｡\n3.铁制的菜刀在生产时要通过“淬火”处理来增加刀的硬度,具体操作是将红热的菜刀浸入水中急速冷却｡此时发生反应为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,该反应中属于还原剂的是()A.FeB.H2OC.Fe3O4D.H2答案:A解析:由反应3Fe+4H2O(g)4H2+Fe3O4知铁失电子作还原剂,H2O得电子,作氧化剂｡\n4.用铝箔包装0.1mol金属钠,用针扎出一些小孔,放入水中,完全反应后,用排水集气法收集产生的气体,则收集到的气体为(标准状况)()A.O2与H2的混合气体B.1.12LH2C.大于1.12LH2D.小于1.12L气体答案:C\n解析:在题中隐藏着一个至关重要的条件“铝箔”,Na与水反应放出H2,并且生成NaOH,铝能与NaOH溶液反应,也生成H2,故最后收集到的气体是这两部分H2的总和,显然要比Na单独反应产生的H2多｡Na+H2O＝NaOH+H2↑0.1mol0.1mol0.05mol\n5.下列有关反应的离子方程式正确的是()A.钠与水反应:Na+2H2O＝Na++2OH-+H2↑B.钠与稀硫酸反应:2Na+2H2O＝2Na++2OH-+H2↑,H++OH-＝H2OC.钠与CuSO4溶液反应:2Na+Cu2+＝Cu+2Na+D.Na与稀H2SO4溶液反应:2Na+2H+＝2Na++H2↑答案:D\n解析:A中电荷不守恒;B中钠与硫酸直接反应,而不是先与水反应;C中钠先与水反应生成NaOH,然后NaOH再与CuSO4反应生成Cu(OH)2沉淀｡\n6.将2.3g钠投放到97.7g水中,所得溶液中溶质质量分数为()A.2.3%B.小于2.3%C.4%D.大于4%答案:D解析:错选A是把钠与水反应后,钠看成溶质,计算错误;错选C是忽视了钠与水反应产生H2使溶液质量减少｡解答本题应明确钠与水反应有H2产生,所得溶液中溶质是NaOH,溶液的质量等于水的质量和钠的质量之和减去氢气的质量｡\n本题属半定量题,不需准确计算溶质的质量分数｡设生成NaOH的质量为x,则:2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑2×232×402.3gx\n7.将金属钠分别投入下列物质的溶液中,有气体放出,且溶液质量减轻的是()A.HClB.K2SO4C.CuCl2D.饱和NaOH溶液答案:CD解析:钠遇水或水溶液均能发生反应置换出氢气,故以上四个选项均能满足题干中有气体放出这一条件｡解题的关键在于题干中的最后“溶液质量减轻”｡若投入金属钠的质量小于脱离溶液的物质的质量,则溶液的质量必定减轻｡\n选项A､B中每有23g钠进入溶液均生成1gH2,溶液质量增加22g;C项中由于钠与水反应生成的NaOH还能进一步与CuCl2反应,析出Cu(OH)2沉淀,所以溶液质量减轻;D选项中NaOH溶液是饱和溶液,投入钠后消耗水,析出NaOH固体,溶液质量也减轻｡\n8.(1)分别取Wg钠､镁､铝与足量的盐酸反应,在相同条件下产生氢气的体积比是__________________________｡(2)分别取0.1mol钠､镁､铝与足量的盐酸反应,在相同条件下产生氢气的体积比是_________________________｡(3)若产生相同物质的量的氢气,所需钠､镁､铝的质量之比为_____________________｡1：2：323：12：9\n(4)若产生相同体积(同温同压下)的氢气,所需钠､镁､铝的物质的量之比为________________________｡(5)若将0.2mol钠､镁､铝分别放入到10mL1mol/L的盐酸中,在标准状况下,产生氢气的大小顺序是______________________｡6：3：2Na>Al＝Mg\n解析:2Na+2HCl＝2NaCl+H2↑Mg+2HCl＝MgCl2+H2↑2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑(1)由方程式可得Na产生H2Mg产生H2Al产生故可得出结论｡(2)由方程式可得出产生H2体积比(即物质的量比)为1：2：3｡\n(3)由方程式可得出产生H2物质的量相同,设产生H22克,消耗Na46克,Mg24克,Al18克,故得出结论｡(4)由(3)可推出n(Na消耗):n(Mg消耗):n(Al消耗)＝1：0.5:＝6：3：2｡(5)由方程式可得出三种金属和酸反应,金属过量,故产生H2应相同,但Na可与水反应,故得出Na>Al＝Mg｡\n能力提升1.下列各组离子中,能大量共存,溶液呈现无色,且加入一小块钠粒后仍然能大量共存的是()答案:C\n解析:A中MnO为紫色不符合题意且H+与Na反应,B中Na与水反应生成的NaOH与HCO反应,有CO生成,Ba2+与CO不能共存;D中Ca2+与CO不共存｡\n2.两种金属混合物粉末15g,与足量的盐酸反应时生成标准状况下11.2L氢气,符合上述情况的金属混合物是()A.Mg､FeB.Zn､AgC.Al､ZnD.Mg､Al答案:AC解析:生成11.2LH2,需转移1mol电子｡即金属的平均电子摩尔质量为15g/mol｡其中Mg､Fe､Zn､Al的电子摩尔质量分别为12g/mol,28g/mol,32.5g/mol和9g/mol,而Ag不反应,其值可认为无限大,故A､C符合情况｡\n3.把足量的铁粉投入到硫酸和硫酸铜的混合溶液中,充分反应后,剩余金属粉末的质量与原加入铁粉的质量相等,则原溶液中H+与SO的物质的量浓度之比为()A.1：4B.2：7C.1：2D.3：8答案:A\n解析:相关反应为:Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu设生成Cu64g,因反应前后金属粉末质量相等,则消耗Fe64克,由此可知与CuSO4反应的Fe为56克,与H2SO4反应的Fe为8克,CuSO4物质的量为1mol,则H2SO4物质的量为mol,H+物质的量为mol,则H+与SO物质的量之比为\n4.X､Y､Z､M代表四种金属,有以下事实:①水溶液中X+Y2+＝X2++Y;②Z+2H2O(冷)＝Z(OH)2+H2↑;③Y可跟硫酸反应而M不能｡则四种金属的活动性顺序为______________｡解析:由①知X>Y,由①知X､Y不与水反应,由②知Z>X>Y,由③知Y>M,即可得出答案｡Z>X>Y>M\n5.某化学兴趣小组利用如图进行“铁与水反应”的实验,并检验产物的性质,请回答下列问题:\n(1)A装置的作用是____________________,B中反应的方程式为_________________________｡(2)D的作用是____________________｡(3)E中的现象是__________________________________｡(4)A､B两个装置中应先点燃________处的________灯,点燃E处酒精灯之前应进行的操作是____________________｡产生水蒸气吸收未反应的水蒸气黑色固体变成红色,右端管壁有水珠生成A酒精喷收集H2,并检验其纯度\n解析:(1)B中进行的反应是3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,故A为提供水蒸气的装置｡(2)D的作用是除去未反应的水蒸气,干燥H2｡(3)E中反应为H2+CuOCu+H2O,故黑色粉末变红,同时硬质玻璃管右端会有水珠生成｡(4)应先点A处,若先点燃B处,B装置中的Fe会与空气中O2反应生成Fe3O4,点燃E处酒精灯前要收集H2,检验纯度｡