2018年秋高中化学 初高中衔接 专题13 金属与酸和水、铝与氢氧化钠溶液的反应学案.doc

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专题13 金属与酸和水、铝与氢氧化钠溶液的反应 【知识回放】 1．请写出活泼金属与盐酸反应的原理。 2．请写出铝与盐酸反应的化学方程式。 【答案】活泼金属+盐酸=盐+氢气 2Al+6HCl=2AlCl3+H2↑ 【新知精讲】 一、金属与酸和水的反应 1.金属与酸的反应 规律 金属活动性顺序中氢以前的金属可以与酸(盐酸、稀硫酸)反应生成H2,金属越活泼,反应越剧烈 举例 写出下列反应的离子方程式: 铁与稀盐酸:Fe+2H+===Fe2++H2↑ 锌与稀硫酸:Zn+2H+===Zn2++H2↑ 2.金属与水的反应 (1)钠与水的反应: ①反应现象及解释 ②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 铁与水蒸气反应的化学方程式为 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 二、铝与氢氧化钠溶液的反应 铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的对比实验 实验操作 实验现象 试管中有气泡冒出,铝片慢慢溶解;点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声 化学方程式 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 离子方程式 2Al+6H+===2Al3++3H2↑ 2Al+2OH-+2H2O===2Al+3H2↑ 【科学探究】 探究一 钠与水的反应 问题导引 钠与水的反应 1.将大小相同的钠块分别加入稀盐酸和水中,钠与稀盐酸反应更剧烈,试分析其原因是什么? 提示 钠与盐酸或水反应,实质是与H+反应生成H2,盐酸中H+浓度远大于水中的H+浓度,所以钠与盐酸反应比与水反应剧烈得多。 2.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? 提示 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,不会置换出CuSO4中的Cu。 探究二 铝与盐酸或氢氧化钠溶液反应 问题导引 1.在铝与稀盐酸、氢氧化钠溶液的反应中,铝是否均作还原剂? 提示 是。在题目中发生的两个反应中铝均失电子生成铝离子,所以铝均作还原剂。 2.若要除去铁粉中的少量铝粉,可采用什么方法? 提示 【重点突破】 1.钠与酸、碱、盐溶液反应的实质 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)如果钠过量,钠把酸消耗尽之后,再与水反应 碱 钠与碱溶液反应其实质是钠与水的反应 盐 钠与盐溶液反应时先与水反应,如果盐中的溶质能与NaOH反应,则会发生其他反应,如Na与CuSO4溶液的反应 2.钠与水溶液反应现象的“一定”与“可能” (1)一定有:钠与任何物质的水溶液反应的现象中,一定有“浮”“游”“熔”“响”; (2)可能有:反应现象中不一定有“红”,根据水溶液的成分不同可能出现不同情况,如: “蓝”→含有石蕊试剂的蒸馏水;“白色沉淀”→氯化镁的水溶液;“蓝色沉淀”→氯化铜的水溶液。 3.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)特殊情况分析:若产生的氢气的体积比,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。 【典题探究】 典例1 下列说法正确的是(　　) A.Fe比Al活泼 B.Fe和盐酸反应的离子方程式为2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑ C.铁在溶液中可置换出铜 D.Fe不与H2O反应 【答案】:C 变式训练1-1 有一位学生将一小块钠投入到盛有煤油和水的试管中(煤油和水均足够多),可能观察到的现象是（ ）A.钠浮在试管中的液面上 B.钠沉入试管底部 C.钠没有变化 D.钠处于煤油和水的交界处,上下浮动 【答案】:D 【解析】:钠的密度比煤油的大,但比水的小,遇水反应生成的气体会使钠在油和水的交界处上下浮动。 变式训练1-2 甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 molL-1的盐酸和氢氧化钠溶液,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1∶2,则加入的铝粉质量为(　　) A.5.4 B.3.6 g C.2.7 g D.1.8 g 【答案】:A 【解析】:由2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑, 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑可知,若两份等质量的Al都完全反应时,生成H2的量相等,消耗HCl与NaOH的物质的量不相等。实际上HCl、NaOH同为0.3mol,且已知生成H2的体积比为1∶2,所以发生反应时分别为HCl不足,Al过量;NaOH过量,Al不足。与0.3molHCl完全反应的Al为2.7g,则由生成H2的体积比为1∶2可知,反应的Al的质量之比也为1∶2,即与NaOH溶液反应的Al为5.4g。 方法技巧 解答此类题时要明确两点:(1)无论是铝与酸还是与碱反应,Al和H2的关系都是2Al~3H2。 (2)综合分析题中相关条件判断是否存在过量以及谁过量,然后计算得出数值。 变式训练1-3 (双选) 将绿豆大小的金属钠投入加有酚酞溶液的100 mL蒸馏水中,则(　　) A.溶液变红色 B.溶液变蓝色 C.有H2生成 D.有O2生成 【答案】:AC 【解析】:钠与水反应生成氢气和氢氧化钠,酚酞遇碱变红色。 变式训练1-4 把一小块钠投入到硫酸铜溶液中,下列物质中不是该反应生成物的是(　　) A.Cu B.Cu(OH)2 C.H2 D.Na2SO4 【答案】:A 【解析】:将钠投入CuSO4溶液中时,钠首先与水反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,生成的NaOH再与CuSO4发生复分解反应:CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4,反应中不可能生成铜。 典例2 称取两份铝粉,第一份加入足量的盐酸,第二份加入足量的烧碱。若同温同压下放出相同体积的气体,则两份铝粉的质量比为(　　) A. 1∶1 B.2∶3 C.3∶2 D.1∶6 【答案】:A 变式训练2-1 将适量金属钠投入下列物质的溶液中,有气体放出,但无沉淀生成的是(　　) A.HCl B.饱和NaOH溶液 C.FeCl3 D.CuSO4 【答案】:A 【解析】:钠与水溶液反应均放出氢气。A项发生的反应为2Na+2HCl===2NaCl+H2↑,只有气体放出,无沉淀生成;B项中NaOH溶液是饱和溶液,投入钠后,消耗水,析出氢氧化钠晶体;C项中钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与FeCl3反应产生氢氧化铁沉淀;D项中钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与CuSO4反应产生氢氧化铜沉淀。 变式训练2-2 (1)等物质的量的Na、Mg、Al分别与足量盐酸反应产生氢气的物质的量之比为　　　　。 (2)与足量盐酸反应后产生H2的物质的量相同,则所加入Na、Mg、Al三种金属的质量比为　　　　。 【答案】:(1)1∶2∶3　(2)23∶12∶9