高中化学人教版必修1精讲精练 第3章第1讲 金属的化学性质

第一节金属的化学性质第一课时金属与非金属、酸、水的反应(1)单质可分为金属单质、非金属单质两大类。常见的金属有铁、铝、铜、锌、银、金、钠等。(2)金属活动性顺序：KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu。(3)写出下列反应的化学方程式：①铁与氧气：3Fe＋2O2=====点燃Fe3O4。②铁与盐酸：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑。③锌与稀硫酸：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。④铁与硫酸铜溶液：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。在上述四个反应中，铁的共同之处是失电子、被氧化。一、金属的通性1．存在自然界中的金属元素绝大多数以化合态存在，含量最多的金属元素是Al，其次是Fe。2．物理性质具有金属光泽，不透明，易导电、导热、有延展性等。3．化学性质二、金属与非金属反应1．钠与氧气的反应反应条件室温加热或点燃实验步骤实验现象新切开的钠具有银白色的金属光泽，在空气中很快变暗钠先熔化成小球，然后剧烈燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体反应4Na＋O2===2Na2O2Na＋O2=====△Na2O2结论钠是非常活泼的金属，与O2反应，条件不同时，现象不同，产物也不同2．铝与氧气的反应实验现象两块铝箔都熔化，失去金属光泽，熔化的铝并不滴落实验结论常温下，铝与空气中的氧气反应，生成一薄层氧化铝实验原因铝表面生成的氧化膜Al2O3的熔点高于铝的熔点，包在铝的外面，所以熔化的液态铝不滴落化学方程式4Al＋3O2===2Al2O3三、金属与水的反应1．钠与水的反应反应的化学方程式：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。2.铁与水的反应通常铁与冷水和热水均不反应，但铁可与水蒸气反应。方法方法一方法二实验装置气体用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微噗声，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实验结论铁与水蒸气的化学反应方程式为：3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H21．画出Na、Mg、Al的原子结构示意图，分析它们的原子结构特点及其与金属化学性质的联系。答案：三种金属原子最外层电子数目较少，在发生化学反应时易失去电子，从而表现了较强的还原性。2．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)金属都具有银白色金属光泽，且易导电，易传热()(2)金属元素在化合物中只显正价()(3)钠与FeCl3溶液反应可产生红褐色沉淀和无色气体()(4)铁和稀H2SO4反应的离子方程式为：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑()答案：(1)×(2)√(3)√(4)×3．取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列实验现象描述正确的是()①金属钠先熔化②在空气中燃烧，放出黄色火花③燃烧后得到白色固体④燃烧时火焰为黄色⑤燃烧后生成浅黄色固体物质A．①②B．①②③C．①④⑤D．④⑤解析：由于金属钠的熔点比较低，所以金属钠放在燃烧匙中加热先熔化，然后燃烧生成黄色粉末并且伴有黄色火焰。答案：C4．探究讨论：钠、铁、铝等金属在常温下就能被空气中氧气氧化生成金属氧化物，钠和铁能完全被氧化，但铝制品却可在空气中长时间使用，这是为什么呢？答案：铝形成的氧化膜是致密的，而钠、铁等金属的氧化膜是疏松的。5．请把钠与水(含酚酞)反应的现象与所表现的性质连接起来。A.①钠的熔点较低B.②反应生成碱性物质C.③钠的密度比水小答案：A—③，B—①，C—②6．下列有关铁与水反应的说法中正确的是()A．在任何条件下，铁与水均能发生反应B．在高温时，铁与水蒸气反应生成氢氧化铁和氢气C．在高温时，铁与水蒸气反应生成氧化铁和氢气D．在高温时，铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气分析：铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2。答案：D钠露置在空气中的一系列变化(1)金属钠长期露置于空气中最终完全转变为Na2CO3粉末，此过程中的主要变化与现象为：银白色金属钠Na――→O2①表面变暗生成Na2O――→H2O②出现白色固体生成NaOH――→H2O③表面变成溶液NaOH潮解――→CO2④白色块状物质生成Na2CO3·10H2O――→风化⑤白色粉末状物质生成Na2CO3(2)发生的主要变化的化学方程式：①4Na＋O2===2Na2O，②Na2O＋H2O===2NaOH，③2NaOH＋CO2＋9H2O===Na2CO3·10H2O，④Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O。[例1]将一块银白色的金属钠放在空气中会发生一系列的变化：表面迅速变暗―→“出汗”―→变成白色固体(粉末)。下列有关叙述正确的是()A．表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了过氧化钠B．“出汗”是因为生成的氢氧化钠吸收空气中的CO2在表面形成了溶液C．最后变成碳酸钠粉末D．该过程的所有化学反应均为氧化还原反应[解析]钠露置在空气中迅速变暗，是因为Na与O2反应生成了Na2O，Na2O与水反应生成NaOH，NaOH又吸收空气中的H2O和CO2，生成Na2CO3·10H2O，Na2CO3·10H2O逐渐风化脱水，最后变成Na2CO3粉末，该过程中只有钠的氧化是氧化还原反应，C项正确。[答案]C由于金属钠化学性质活泼，很容易跟空气中的氧气、水蒸气等反应而变质，故保存金属钠时应隔绝空气，通常保存在煤油里。钠与水及水溶液的反应1．与水反应离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑，还原剂：Na，氧化剂：H2O。2．与酸溶液反应(1)钠与酸反应时先与酸中的H＋反应，离子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。(2)如果钠过量，钠把酸消耗尽之后，再与水反应。3．与碱溶液反应实质就是钠与水的反应。4．与盐溶液反应钠与盐溶液反应时先与水反应，它包括两种情况：(1)如果盐溶液中的溶质与氢氧化钠不反应，只发生钠与水的反应。(2)如果盐溶液中的溶质与氢氧化钠反应，则会发生两个反应，如钠与硫酸铜溶液的反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4。[例2]将一小块金属钠投入CuSO4溶液中，不可能观察到的现象是()A．溶液中有蓝色沉淀生成B．有气体生成C．有红色物质析出D．钠熔成小球浮游在液面上[解析]钠投入CuSO4溶液中首先与水反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，此时钠熔化成闪亮的小球浮游在液面上，有气体生成，生成的NaOH与CuSO4发生复分解反应，产生蓝色絮状沉淀。A、B、D项所指的现象均能观察到，但钠不能将铜置换出来。[答案]C(1)钠与饱和溶液反应时，若钠与溶质不反应，虽然只是钠与水反应，但是因水的消耗，会有固体析出。(2)书写钠与盐溶液反应的化学方程式，可以分步书写，也可以写总的化学方程式。1．(对应考点一)一小块金属钠长时间置于空气中，可能有下列现象，这些现象出现的先后顺序是()①变成白色粉末②变暗③变成白色固体④变成液体A．①②③④B．②③④①C．②③①④D．③②④①解析：钠在空气中发生如下变化：Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3。反应现象为：钠由银白色变暗，之后变成白色固体(NaOH)，白色固体潮解变成液体，与空气中的CO2、H2O结合形成白色晶体(Na2CO3·10H2O)，最后晶体风化，变成白色粉末(Na2CO3)。答案：B2．(对应考点一)2.3g纯净的金属钠在干燥的空气中被氧化后得到3.5g固体，由此判断其产物是()A．只有Na2OB．只有Na2O2C．Na2O和Na2O2D．无法确定解析：若2.3g钠全部生成Na2O，质量为3.1g；若2.3g钠全部生成Na2O2，质量为3.9g，因为3.1g3.5g3.9g，故氧化产物应为Na2O和Na2O2的混合物。答案：C3．(对应考点二)在烧杯中加入水和苯(苯的密度为0.88g/cm3，与水互不相溶，且不与钠反应)各50mL，将一小粒金属钠(密度为0.97g/cm3)投入烧杯中，观察到的现象可能为()A．钠在水层中反应并四处游动B．钠停留在苯层中不发生反应C．钠在苯的液面上反应并四处游动D．钠在苯与水的界面处反应并可能上浮下沉解析：苯与水互不相溶，且钠的密度介于苯和水之间；加入钠后，钠处在苯与水的中间。由于钠能与水反应，生成氢气，氢气附着在钠的周围，浮力增大，钠上浮进入苯层，氢气放出后，浮力减小，钠又回到水层，这样上浮下沉至反应完全。答案：D4．(对应考点二)将金属钠分别投入下列物质的稀水溶液中，能生成白色沉淀的是()A．HClB．K2SO4C．MgCl2D．CuCl2解析：在考虑钠与碱、盐水溶液反应的问题时，注意钠与水反应的同时，还要考虑生成的NaOH与溶液中溶质的反应。钠与四种溶液反应都生成氢气；CuCl2溶液中会有蓝色沉淀生成，只有氯化镁溶液中可生成白色沉淀。答案：C5．(实验题)红热的铁能与水蒸气反应，有氢气生成，现用如图所示装置进行铁在高温下与水蒸气反应的实验，并用简单的方法收集、检验生成的氢气。请回答下列问题：(1)写出铁在高温下与水蒸气反应的化学方程式：_____________________________________________________________________________________________________。(2)干燥管C内盛放的药品是________和________(填化学式)。干燥管的______(填“m”或“n”)端与g导管相连接。(3)在D处画出用试管收集氢气的装置图(所需其他仪器自行选择)。(4)怎样用简单的方法检验收集到的气体是氢气，简述实验操作步骤和现象：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：考虑到H2的密度比空气的小，因此可采用向下排空气法收集，检验H2可采用“爆鸣”实验。答案：(1)3Fe＋4H2O(g)=====△Fe3O4＋4H2(2)CaCl2CaOn(3)(4)用拇指堵住试管口，试管口向下，靠近酒精灯火焰，松开拇指，能燃烧或发出爆鸣声，说明收集的是H2(1)钠与氧气反应：常温下：4Na＋O2===2Na2O；加热时：2Na＋O2=====△Na2O2。(2)铝在空气中生成一层致密的氧化膜，保护内部金属不被氧化。(3)钠与含有酚酞的水反应现象为浮、游、熔、响、红，化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。(4)铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2。(5)钠跟盐溶液反应，不能置换出金属单质，而是先与水反应生成NaOH和H2。一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分)1．[双选题]下列关于金属的叙述中正确的是()A．所有的金属都是固态的B．金属一般具有导电性、导热性和延展性C．金属单质在化学反应中化合价一定升高，作还原剂D．金属元素在自然界中都是以化合态存在的解析：A项不正确，大多数金属在常温下为固体，个别金属如汞为液态；B项正确，金属易导电、导热、有延展性；C项正确，金属单质只能失电子，化合价升高作还原剂；D项不正确，绝大多数金属元素在自然界中都是以化合态存在的，极少数化学性质不活泼的金属以游离态存在，如Au等。答案：BC2．下列关于钠的性质叙述中，不．正确的是()A．切下一小块钠，投入水中，钠熔成小球，说明钠与水反应有热量放出B．从钠能与水反应可推知钠也能与盐酸反应C．钠在空气中燃烧生成氧化钠D．切开一块钠，呈银白色，很快变暗，说明钠常温下能与氧气反应解析：钠在空气中燃烧时发生反应：2Na＋O2=====点燃Na2O2，故C选项错误。答案：C3．[双选题]下列关于金属铝的叙述中，说法不．正确的是()A．铝的化学性质很活泼，在空气中极易锈蚀B．铝是比较活泼的金属，在化学反应中容易失去电子，表现出还原性C．铝箔在空气中受热可