必修一 第三章金属及其化合物 第一节 金属的化学性质.docx
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必修一第三章金属及其化合物第一节金属的化学性质
第三章 金属及其化合物
第一节 金属的化学性质
1.金属与非金属的反应及钠与水的反应
落实基础
一、金属的通性
1.物理性质
汞 银白 导热性 导电性 延展性
2.化学性质
(1)与非金属反应
Mg与O2反应:
_________________________________________________________。
(2)与酸反应
Zn与盐酸反应:
________________________________________________________。
(3)与盐溶液反应
Al与CuSO4溶液反应:
__________________________________________________;
Cu与AgNO3溶液反应:
________________________________________________。
(1)2Mg+O2点燃,2MgO
(2)Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
(3)2Al+3CuSO4===Al2(SO4)3+3Cu Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag
3.画出Na、Mg、Al的原子结构示意图
______________________、____________________、________________________。
分析:
最外层电子数________个,容易______。
这一特点,使金属单质往往表现出__________,因此遇到有氧化性的物质,如Cl2、S等时,能发生氧化反应。
小于4 失去 还原性
二、金属和非金属的反应
1.钠与氧气的反应
实验操作
实验现象
实验结论
新切开的钠具有__________金属光泽,在空气中表面很快______
钠是________金属,硬度____,熔点____,通常保存在______中;常温下与O2发生反应:
__________________________,说明钠比铁、铝、镁等活泼得多
钠先熔化为______小球,然后燃烧,火焰呈______色,最后生成________固体
加热时与O2的反应为:
__________________________________
保存方法:
钠保存在______或__________中,以隔绝空气。
银白色 变暗 银白色 小 低 煤油 4Na+O2===2Na2O 闪亮 黄 淡黄色 2Na+O2
Na2O2 煤油 石蜡油
2.铝与氧气的反应
活泼金属在空气中易与氧气反应,表面生成一层__________,有的氧化膜______,不能保护____________,有的氧化膜________,可保护____________不被__________。
实验操作
实验现象
结论或解释
氧化膜能保护铝,__________的熔点比铝的____,包在铝的外面,故__________________________
氧化膜 疏松 内层金属 致密 内层金属 继续氧化 从左至右,从上至下:
铝熔化,不滴落,不燃烧 Al2O3 高 熔化的铝不滴落
三、钠与水的反应
实验操作
实验现象
结论或解释
(1)钠浮在水面上
(1)钠的密度比水______
(2)与水反应发出“________”响声
(2)钠与水反应生成气体
(3)钠熔化成闪亮的小球
(3)钠熔点____,反应________
(4)小球在水面上迅速游动,逐渐变小,最后________
(4)反应产生的气体推动小球运动
(5)反应后溶液的颜色逐渐变____
(5)有____生成
结论
钠与水剧烈反应,生成NaOH和H2,表现还原性,化学方程式:
____________________________________________
(1)小
(2)嘶嘶 (3)低 放热 (4)消失 (5)红 碱 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
注意 ①取用的钠要小,过大易发生危险;②用滤纸吸去钠表面的煤油;③放入钠块后,最好用玻璃片遮盖烧杯。
知识点1 金属元素的通性
1.下列关于金属元素的特征叙述,正确的是( )
A.金属元素的原子只有还原性、金属离子只有氧化性
B.金属元素在化合物中一定显正价
C.金属元素在不同化合物中的化合价都相同
D.金属元素的单质在常温下都呈固态
知识点2 试剂的存放
2.通过你的观察和推理,判断下列实验室中对于少量钠的保存方法正确的是( )
A.保存在水中
B.密封,保存在细口瓶中
C.用铝箔包裹,密封在广口瓶中
D.密封,保存在广口瓶中的煤油中
知识点3 金属与非金属的反应
3.下列关于金属性质的叙述中正确的是( )
A.钠与氧气反应时,产物是由O2的用量决定的
B.铝箔在空气中受热可以熔化且会发生剧烈燃烧
C.金属与非金属发生反应时,被氧化的一定是金属
D.铁丝不论在空气中还是纯氧中都不会燃烧
警示 钠与氧气反应生成Na2O还是Na2O2,与反应条件有关,而与氧气的用量无关。
知识点4 钠与水的反应
4.将一块金属钠投入到滴有紫色石蕊试液的盛冷水的烧杯中,甲同学认为可观察到下列现象,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.①②③④ B.②③④⑤
C.②④⑤⑥D.③④⑥
训练
练方法技巧
6.等质量的两块钠,第一块在足量氧气中加热,第二块在足量氧气中常温下充分反应,则下列说法正确的是( )
A.第一块钠失去电子多
B.两块钠失去电子一样多
C.第二块钠产物质量大
D.两块钠的反应产物质量一样大
规律 等质量的某种单质,不论发生怎样的反应,只要最终价态相同,则转移的电子数相等。
7.某科研小组在探究Ti、Mg、Cu的活泼性时,在相同条件下,取大小相同的三种金属片,分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中,现象如下:
金属
Ti
Mg
Cu
金属表
面现象
放出气泡
速度缓慢
放出气泡
速度快
无变化
下列关于三种金属的说法正确的是( )
A.三种金属的活泼性由强到弱的顺序是Ti、Mg、Cu
B.若钛粉中混有Mg,提纯Ti时可用稀盐酸除去Mg
C.用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu是工业制Cu的很好途径
D.Cu和MgCl2溶液不发生化学反应
规律 判断金属活泼性的方法:
(1)金属与等浓度的酸反应的剧烈程度。
反应愈剧烈,金属活泼性愈强。
(2)金属与盐溶液的置换反应。
活泼性强的金属可把活泼性弱的金属从其盐溶液中置换出来。
(3)金属阳离子的氧化性强弱。
金属阳离子氧化性愈强,其活泼性愈弱。
练综合拓展
8.某校学生课外活动小组为测定Na元素的相对原子质量,设计的装置如图,该装置(包括水和干燥剂)的总质量为ag,从实验室取出bg(不足量)的钠放入水中,塞紧瓶塞,完全反应后再称量此装置的总质量为cg。
试回答:
(1)实验室取用一小块钠,需要用到_________________________________________。
(2)此干燥管的作用是____________________________________________________;
若此钠块有极少量被氧化,则测出的相对原子质量会比实际相对原子质量__________(填“偏大”、“偏小”或“不变”,下同);
(3)有甲同学建议在图中干燥管上再连一同样干燥管,其目的是_________,计算钠的相对原子质量的表达式为__________。
(4)有乙同学为避免由于行动不够迅速产生偏差,又建议在集气瓶中再加入一定量煤油,其目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
基础落实
一、1.汞 银白 导热性 导电性 延展性 2.
(1)2Mg+O2点燃,2MgO
(2)Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
(3)2Al+3CuSO4===Al2(SO4)3+3Cu Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag
3.
小于4 失去 还原性
二、从左至右,从上至下:
1.银白色 变暗 银白色 小 低 煤油 4Na+O2===2Na2O 闪亮 黄 淡黄色 2Na+O2
Na2O2 煤油 石蜡油 2.氧化膜 疏松 内层金属 致密 内层金属 继续氧化 从左至右,从上至下:
铝熔化,不滴落,不燃烧 Al2O3 高 熔化的铝不滴落
三、
(1)小
(2)嘶嘶 (3)低 放热 (4)消失 (5)红 碱 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
1.B [对于变价的金属元素的低价离子(如Fe2+),既有氧化性,又有还原性,且这些元素(如Fe有+2、+3价)在不同化合物中可显不同的价态(如FeO、Fe2O3中的Fe分别显+2、+3价);金属Hg常温下为液态;金属在发生化学反应时,只能失去电子,不能得电子,只显正价。
故应选B。
]
2.D [钠的化学性质非常活泼,易与空气中的氧气等反应,故应保存在比钠的密度小且不与钠反应的煤油或石蜡油中,且密封。
又因钠是固体,故应保存在广口瓶中。
]
3.C [Na与O2的反应产物是由反应条件决定的,常温下生成Na2O,点燃时生成Na2O2,与O2的用量无关,A错误;铝箔在空气中受热可熔化,但由于表面形成熔点很高的Al2O3,故不会燃烧,B错误;铁丝可在纯氧中燃烧生成Fe3O4,D错误;金属与非金属单质反应时,金属只能失电子被氧化,C正确。
]
4.C [钠的密度小于水的密度,钠投入水中,不会沉入水底,应浮在水面上;钠与水反应有NaOH生成,它使紫色石蕊试液变蓝色,不是变红色,故①③不正确。
]
6.B [钠常温下与O2反应生成Na2O,加热时生成Na2O2,据得失电子守恒:
等质量的钠反应后转移的电子数相等。
等质量的钠反应后生成Na2O2质量较大。
]
7.D [Ti在盐酸中比Mg放出气泡的速度慢,说明Ti的金属性比Mg弱;由于Ti、Mg均与稀盐酸反应,故不能用此法提纯钛;Ti是较为昂贵的金属,用Ti制铜不划算;Cu不如Mg活泼,Cu不与MgCl2溶液发生反应。
故选D。
]
8.
(1)滤纸、小刀、镊子、玻璃片
(2)吸收水蒸气,避免集气瓶中水蒸气逸出 偏大
(3)避免空气中水蒸气被干燥剂吸收
(4)避免钠投入后,立即与水反应,来不及塞上塞子
解析 本题通过定量实验综合考查钠的取用、钠的物理性质、化学性质。
原理是根据钠与水的反应,通过测定一定质量的钠与过量的水反应生成氢气的质量,来求出钠的相对原子质量。
2.铁与水蒸气的反应及铝与氢氧化钠溶液的反应
基础落实
一、铁与水蒸气的反应
实验装置
操作及现象
用火柴点燃肥皂泡,听到爆鸣声,证明生成了H2
结论
铁不能与冷水、热水反应,但能与高温水蒸气反应,反应方程式为______________________________________________________
3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2
二、铝与NaOH溶液的反应
实验操作
实验现象
试管中__________________,铝片______;点燃的木条放在试管口时发出______声
试管中____________________,铝片______;点燃的木条放在试管口时发出________声
有关化学
方程式
化学方程式:
________________________________________________________________
化学方程式:
________________________________________
离子方程式:
________________________________________________________________
离子方程式:
________________________________________________________________
从左至右,从上至下:
有气泡产生 溶解 爆鸣 有气泡产生 溶解 爆鸣 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ 2Al+6H+===2Al3++3H2↑ 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑
知识点1 铁与水蒸气的反应
1.铁在一定条件下与纯O2、水蒸气反应的共同产物是( )
A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.Fe(OH)2
知识点2 铝与NaOH溶液反应的实质
2.有关Al与NaOH溶液反应的说法中,正确的是( )
A.Al是还原剂,NaOH及H2O均是氧化剂
B.还原产物是H2,且由H2O还原所得的H2与由NaOH还原所得的H2物质的量之比为2∶1
C.此反应说明铝具有两性,铝的活泼性比只具有金属性的金属弱
D.此反应中,只有H2O是氧化剂,NaOH既不是氧化剂也不是还原剂
知识点3 离子方程式的书写
3.下列反应的离子方程式书写正确的是( )
A.钠和冷水反应:
Na+2H2O===Na++2OH-+H2↑
B.金属铝溶于NaOH溶液:
Al+2OH-===AlO
+H2↑
C.金属铝溶于盐酸中:
2Al+6H+===2Al3++3H2↑
D.铁与稀硫酸反应:
2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑
训练
5.医疗上颇为流行的“理疗特效热”,就是利用铁缓慢氧化放出均匀、稳定的热使患处保持温热状态。
若56g铁粉完全氧化成Fe2O3,需消耗氧气的质量为( )
A.24gB.32gC.21gD.16g
练方法技巧
6.铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应时,当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时,反应中消耗的盐酸和氢氧化钠的物质的量之比为( )
A.1∶1B.2∶1C.3∶1D.1∶3
规律 金属与酸的反应规律:
(1)金属与酸的反应均为氧化还原反应,且金属失去电子的物质的量等于酸得到电子的物质的量。
(2)1mola价的活泼金属与足量的非氧化性酸反应时,可生成
mol的H2。
7.Mg、Al、Fe三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.三种金属的物质的量相等
B.三种金属均过量
C.三种金属的质量相等
D.盐酸均过量
9.某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验,并检验产物的性质,请回答下列问题:
(1)A装置的作用是__________________,B中反应的化学方程式为______________
________________________________________________________________________。
(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______处的酒精(喷)灯,点燃E处酒精灯之前应进行的操作是____________________________________________________。
基础落实
一、3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2
二、从左至右,从上至下:
有气泡产生 溶解 爆鸣 有气泡产生 溶解 爆鸣 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ 2Al+6H+===2Al3++3H2↑ 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑
1.C
2.D [铝与NaOH溶液反应实质上是分两步进行的,第一步:
2Al+6NaOH===2Al(OH)3+3H2↑;第二步:
Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O。
且事实上Al比Fe、Cu等金属均活泼。
故只有D项正确。
]
3.C [A项电荷不守恒;B项漏掉了参加反应的水;D项不符合反应事实,铁与稀硫酸反应只能生成Fe2+。
]
5.A [根据反应方程式
4Fe + 3O2===2Fe2O3
4×56 3×32
56gm(O2)
则m(O2)=
=24g]
6.C [根据铝与盐酸以及铝与NaOH溶液反应的化学方程式:
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
可直接得到答案:
n(HCl)∶n(NaOH)=3∶1。
]
7.B [根据反应的化学方程式:
Mg+2HCl===MgCl2+H2↑
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
等质量的三种金属与酸反应产生H2的量不等;等物质的量的三种金属与酸反应产生H2的量也不等;若三种金属均过量,则产生的H2的量由盐酸决定。
9.
(1)产生水蒸气 3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2
(2)吸收未反应的水蒸气
(3)黑色固体变为红色,右端管壁有水珠生成
(4)A 收集H2,并检验其纯度
解析
(1)B中进行的反应是3Fe+4H3O(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+CuO
Cu+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。
3.物质的量在化学方程式计算中的应用
基础落实
一、化学方程式计算的依据
1.完成下列表格
N2+3H2
2NH3
化学计量数之比
____∶____ ∶ ____
物质的分子数之比
____∶____ ∶ ____
物质的物质的量之比
____∶____ ∶ ____
气体体积之比
____∶____ ∶ ____
从左至右,从上至下:
1 3 2 1 3 2 1 3 2 1 3 2
2.结论
化学方程式中各物质的化学计量数之比,等于组成各物质的____分子数____之比,等于各物质的____物质的量____之比,即ν1∶ν2∶ν3=_________N1∶N2∶N3_________=_________n1∶n2∶n3_________。
对于气体参与的反应,在同温同压下各物质的化学计量数之比等于各气体的___体积___之比,即ν1∶ν2∶ν3=__________V1∶V2∶V3__________。
二、化学方程式计算的基本要求
1.根据化学方程式进行计算时,已知的物质的其他物理量可换算成物质的量,再根据化学方程式中化学计量数之比等于其____物质的量______之比,列比例式。
2.各物理量及单位、公式等尽量用符号表示。
各物理量要注明所表示的物质(或粒子)的符号,如参加反应的NaOH的物质的量表示为______n(NaOH)____。
3.设未知数可直接用各物理量符号表示,如设参加反应的HCl的物质的量为___n___,并且不用带单位。
4.把已知量代入比例式计算时,都要代入单位。
5.根据化学方程式计算时,已知物理量和被求物理量,只要满足“上下一致,左右相当”即可进行求算,如46gNa与水反应时,46gNa与22.4LH2(标况)是相当的。
三、利用化学方程式进行计算的基本步骤
知识点1 物质的量应用于化学方程式的计算
1.实验室欲用5mol/L的NaOH溶液吸收0.5molCl2以防止污染空气,则需要NaOH溶液的体积是( )
A.22.4lB.0.2L
C.0.1LD.2L
知识点2 差量法
2.将8g铁片放入100mL硫酸铜溶液中,溶液中的Cu2+全部被还原时,铁片变为8.2g,则原c(CuSO4)为( )
A.0.5mol/L
B.0.25mol/L
C.0.025mol/L
D.0.125mol/L
知识点3 关系式法
3.10gMg、Al合金与足量100mLNaOH溶液反应,产生H2的体积为6.72L(标准状况下),求:
(1)合金中Al的质量分数;
(2)生成物NaAlO2的物质的量浓度(假设溶液体积不变)。
训练
练方法技巧
6.将4.6g钠投入到95.4g水中,所得溶液中溶质的质量分数为( )
A.等于4.6%B.等于8.0%
C.大于8.0%D.小于8.0%
规律 估算法,先忽略一部分反应物或生成物,大胆进行估算,然后再考虑反应的实际情况进行修正,得出正确的答案。
7.由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10g,与足量的盐酸反应产生的H2为11.2L(标准状况),则混合物中一定含有的金属是( )
A.锌B.铁C.铝D.镁
规律 充分利用数学平均值,在此类题中的应用有重大意义。
练综合拓展
8.如下图是某学校实验室中氢氧化钠试剂标签上的部分内容。
某同学从该试剂瓶中取出24.0g固体,配成1L溶液,请回答:
(1)所得溶液的物质的浓度。
(2)从所得的氢氧化钠溶液中取出200mL于一烧杯中,投入足量的金属铝,完全反应后,产生的气体在标准状况下的体积是多少?
9.在标准状况下,进行甲、乙、丙三组实验。
三组实验各取30mL同浓度的盐酸,加入同一种镁、铝混合物粉末,产生气体,有关数据列表如下:
实验序号
甲
乙
丙
混合物的质量(mg)
255
385
459
生成气体(mL)
280
336
336
(1)甲、乙两组实验中,哪一组盐酸是不足量的?
________(填“甲”或“乙”)。
理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
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