2019-2020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

第三章金属及其化合物第一节金属的化学性质第2课时金属与酸和水的反应铝与氢氧化钠溶液的反应1激趣入题2新知预习3预习自测4课堂探究5核心素养6课堂达标7课时作业激趣入题由上图看出还原铁粉与水，铝与氢氧化钠溶液均发生了反应，是否所有金属都有类似性质，让我们走进教材，学习金属与酸和水的反应，铝与氢氧化钠溶液的反应。新知预习一、金属与酸的反应一般，较活泼的金属＋非氧化性酸===______＋________举例：Mg、Fe与稀硫酸反应(写离子方程式)：_____________________________、_____________________________。点拨：H＋代表盐酸、稀硫酸等强酸。盐氢气Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑二、金属与水的反应1．钠与水(滴加酚酞)发生反应现象原因浮钠浮在水面上钠的密度比水小熔熔成光亮的小球钠的熔点低且反应放热游钠在水面上迅速游动反应产生气体推动钠游动响发出“嘶嘶”声响钠与水反应剧烈红溶液变红反应生成______性物质化学方程式：_____________________________________碱2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑2．铁与水的反应：(1)铁与冷水或热水__________，但在空气中氧气、水蒸气的作用下，易腐蚀。(2)铁与水蒸气的反应。不反应方法方法一方法二实验装置方法方法一方法二气体用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微爆鸣声，证明生成了______用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了______实验结论铁与水蒸气反应的化学反应方程式为_________________________________H2H23Fe＋4H2O(g)=====△Fe3O4＋4H2点拨：(1)不是所有金属与水反应都生成碱，如铁与水反应生成氧化物(Fe3O4)。(2)铁与水的反应中试管口略向下倾斜。三、铝与酸、碱的反应1．铝与盐酸的反应：现象：铝片____________，试管中产生____________；点燃的木条放在试管口时______________。化学方程式：________________________________________。离子方程式：________________________________。慢慢溶解无色气泡发出爆鸣声2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑2．铝与氢氧化钠溶液的反应：现象：铝片____________，试管中产生____________，点燃的木条放在试管口时______________。化学方程式：___________________________________________。离子方程式：_______________________________________。点拨：中学阶段，既能与酸反应又能与碱反应的金属单质是铝。慢慢溶解无色气泡发出爆鸣声2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑预习自测1．金属钠投入水中发生剧烈反应，并有氢气生成，装运金属钠的包装箱应贴的图标是()C2．铁在一定条件下与纯氧、水蒸气反应的共同产物是()A．FeOB．Fe2O3C．Fe3O4D．Fe(OH)23．Mg、Al、Fe3种金属分别与同浓度、同体积的稀盐酸反应时，放出H2的质量相等，则下列说法中正确的是()A．3种金属的物质的量相等B．3种金属可能均过量C．3种金属的质量相等D．盐酸均过量CB4．向一小烧杯中分别加入等体积的水和煤油，片刻后再向该烧杯中轻缓地加入一绿豆粒大小的金属钠，可能观察到的现象符合图中的()A5．(2019·河北定州中学高一月考)实验室做钠跟水反应的实验时，用到的仪器有下列中的()①试管夹②镊子③小刀④滤纸⑤研钵⑥烧杯⑦坩埚⑧石棉网⑨玻璃片⑩药匙A．①②③④B．②③④⑥⑨C．③④⑧⑨⑩D．②⑤⑦⑨⑩解析：钠与水反应的实验步骤：用镊子取一小块金属钠，用滤纸擦干表面的煤油，将金属钠放在玻璃片上，用小刀切下一小块钠，放入盛水的烧杯中即可，所以需要的仪器：镊子、玻璃片、小刀、滤纸、烧杯，故B正确。B6．(2019·江苏泰州中学高一学情调研)在一定温度下，向饱和的烧碱溶液中放入一定量的金属钠，充分反应后恢复到原来的温度，下列说法正确的是()A．溶液中Na＋数目减少，有H2放出B．溶液中OH－浓度减小，有H2放出C．溶液中Na＋浓度增大，有H2放出D．溶液中OH－浓度增大，有O2放出解析：钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，反应消耗水，饱和的烧碱溶液中有NaOH固体析出，所以所得溶液中钠离子和氢氧根离子的浓度不变，但因溶液体积减少，导致钠离子和氢氧根离子的数目减少，故选A。A课堂探究问题探究：1.在金属活动性顺序中，钠排在铜的前面，所以，将钠加入到CuSO4溶液中，会置换出金属铜。这种说法对吗？为什么？2．铁与水蒸气可以反应，为什么在日常生活中可以用铁壶烧水？探究提示：1.不对。钠加入到CuSO4溶液中，应先与水反应生成NaOH和H2，NaOH再与CuSO4反应生成Cu(OH)2沉淀，不会有Cu生成。2．铁与冷水、热水均不反应，只有在高温下能与水蒸气反应。所以可以用铁壶烧水。知识点1钠与水、酸、碱、盐溶液的反应知识归纳总结：物质分类反应分析酸(1)钠与酸反应时先与酸中的H＋反应，如2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑；(2)如果酸不足量，钠与酸反应完后，再与水反应碱钠与碱溶液反应的实质是钠与水反应盐溶液钠与盐溶液反应时，首先与水反应生成NaOH，然后NaOH与盐发生复分解反应(若氢氧化钠不与盐反应，则只有钠与水的反应)。(1)Na与CuSO4溶液的反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4，总反应式为2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。(2)Na与K2SO4溶液的反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑(仅此一步反应)。点拨：(1)钠投入酸溶液中，不是先与水反应，而是先与酸反应，若有钠过量，再与水反应。(2)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，但因为水的消耗，会有固体析出。(3)钠投入盐溶液中，不是置换不活泼的金属，而是先与水发生反应，生成的NaOH再与盐发生反应(具备复分解反应条件)。(2019·廊坊高一检测)将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中，反应后溶液质量减轻的是()A．HClB．K2SO4C．NaOHD．CuSO4解析：对于A、B、C都是消耗Na，产生H2,2Na→H2↑，投入46gNa，放出2gH2，溶液质量均增加。对于D，钠首先与H2O反应，生成NaOH放出H2，然后NaOH与Cu2＋生成Cu(OH)2沉淀，反应方程式为2Na＋2H2O＋CuSO4===Na2SO4＋Cu(OH)2↓＋H2↑，由方程式可以看出，溶解46gNa，生成98g沉淀和2gH2，溶液质量减少54g。典例1D〔变式训练1〕将一小块金属钠投入滴有紫色石蕊试液的冷水中，甲同学认为可以观察到下列实验现象，其中正确的有()①钠投入水中，先沉入水底，后浮出水面②钠立即与水反应，并有气体产生③反应后溶液变红④钠熔化成闪亮的小球⑤小球在水面上四处游动⑥有“嘶嘶”的响声发出A．①②③④B．②③④⑤C．②④⑤⑥D．③④⑥C解析：将一小块金属钠投入滴有紫色石蕊试液的冷水中，钠立即与水反应，浮在水面上，熔化成闪亮的小球，四处游动，有“嘶嘶”的响声发出，同时溶液变蓝，故选C。问题探究：以下是铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑思考下列问题：1．等量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应时，产生氢气的物质的量的关系是怎样的？2．足量的铝与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应时，产生氢气的物质的量的关系是怎样的？探究提示：1.相等2．1∶3知识点2铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应及计算知识归纳总结：铝与盐酸、氢氧化钠反应的情况分析：(1)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1。(2)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶1。(3)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶3。(4)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为1∶3VHCl(H2)∶VNaOH(H2)1∶1，则必定是①铝与盐酸反应，铝过量而盐酸不足；②铝与氢氧化钠溶液反应，铝不足而氢氧化钠溶液过量。点拨：铝与酸、碱的反应(1)铝既能与非氧化性酸反应产生氢气，也能与碱溶液反应产生氢气，前者是置换反应，后者不是置换反应。(2)铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应中，还原剂都是铝，还原产物都是氢气，故铝与产生氢气的关系式是相同的。用铝箔包裹0.1mol金属钠，用针扎若干个小孔，放入水中，完全反应后，放出的气体体积(标准状况)为()A．无法确定B．1.12LC．大于1.12LD．小于1.12L解析：首先发生的反应是2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，标准状况下0.1molNa与水反应产生的H2的体积为1.12L，然后发生的反应是2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，此反应又能产生部分H2，故最后放出的H2的体积大于1.12L。典例2C〔变式训练2〕(2019·安徽宿州高一期末)取两份铝片，第一份与足量盐酸反应，第二份与足量烧碱溶液反应，标准状况下均产生5.6L气体，则两份铝片的质量之比为()A．一定为1∶1B．可能为2∶3C．一定为3∶2D．可能为1∶6解析：由于两份铝片反应生成的氢气的量相等，所以电子转移的量必然也是相同的。又因为铝分别与足量酸、碱反应时，虽然产物不同，但是生成物中铝的化合价相同，即Al在反应中失电子数相同，所以两份铝的质量相等，A正确。A核心素养钠与水反应的实验创新实验能增强对金属钠活泼性的感性认识，明白不能用水灭火的原因，解决生成物的生成及其检验问题。方案1：如图所示。优点：易于观察反应过程中的熔、游、浮、红等现象。缺点：无法收集并检验反应产生的气体是否为H2。方法2：如图所示。优点：安全准确地收集和检验H2，能立即检验产物是碱性物质(NaOH)。缺点：无法看清楚钠与水反应的现象；取出试管时强碱溶液会腐蚀手指；收集的氢气较纯，实验声音不明显；若收集气体混入空气，点燃时有爆鸣声则有一定的危险性。创新方案1：如图所示。优点：易观察反应现象，能检验H2，能检验产物是碱性物质(NaOH)，能形成红色喷泉增加趣味性。缺点：不能准确收集气体。创新方案2：实验操作：(1)装置图如图所示(铁架台等已省略)。(2)向注射器①中加适量水，滴入几滴酚酞。(3)注射器①中加入绿豆大小的钠块并插入拉杆。(4)钠消失后，向下推动拉杆将水排进注射器②。(5)旋转三通阀，向下继续推动拉杆将气体转入注射器③并安上针头。(6)将注射器③移近火源，推动拉杆；再把针头插入肥皂液吹起气泡，并点燃。结论：(1)在注射器①中能观察到熔、游、浮等现象。(2)注射器①中水溶液变红，说明有碱性物质(NaOH)生成。(3)气体安静燃烧，肥皂泡点燃有爆鸣声，说明有氢气生成。优点：(1)装置气密性检验简单可靠。(2)反应现象均能观察到。(3)塑料仪器(注射器)相对安全易得，可反复使用。(4)避免碱液的腐蚀。(5)氢气验证现象明显，印象深刻。〔即时训练〕如图所示，在烧杯中盛有100mL蒸馏水，水中悬浮着一个表面光滑、耐碱、耐热的小球(此球稳定于水的中央)，将10g金属钠分多次投入到水中，最后使烧杯内的液体恢复到原来蒸馏水的温度。回答下列问题：(1)10g钠要分多次投入的主要原因是_____________________________