第三章 第一节 第1课时Word格式文档下载.docx
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4Na+O2===2Na2O。
(2)加热或点燃时:
2Na+O2Na2O2。
3.铝与氧气的反应:
写出铝与氧气在加热条件下反应的化学方程式:
4Al+3O22Al2O3。
4.金属与其他非金属的反应
一般的金属原子的最外层电子数少于4,容易失去,单质表现出还原性,除了能被氧气氧化外,金属还能被氯气、硫等非金属氧化,生成相应的氯化物和硫化物。
如2Na+Cl22NaCl,2Na+SNa2S。
2.钠与O2在不同条件下生成产物有何不同?
写出反应化学方程式,并用双线桥法标明电子转移数目。
2Na+O2N失2×
e-,被氧化a2O2得2×
e-,被还原
3.金属铝位于金属活动顺序的前列,为何其能够较稳定地存在,而不易被腐蚀?
提示 因为Al较活泼,易与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化物薄膜,保护内层金属不被腐蚀。
三、金属与酸、水的反应
1.金属与酸的反应
非氧化性酸(盐酸或稀硫酸)和金属活动性顺序表中氢以前的金属反应生成盐和氢气,如Zn、Fe和稀盐酸反应的离子方程式分别为Zn+2H+===Zn2++H2↑,Fe+2H+===Fe2++H2↑;
铝与盐酸反应的化学方程式:
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑。
2.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)铁和水蒸气的反应
现象为加热时试管内铁粉红热,点燃从试管中逸出的气体可听到爆鸣声。
反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。
4.金属钠着火,能用水灭火吗?
提示 不能,因为金属钠能与水发生化学反应。
若金属钠着火,应用干燥的沙土来灭火。
5.金属与水反应时一定生成碱和氢气吗?
提示 不是所有金属与水反应都生成碱和氢气,如铁与水反应则生成铁的氧化物和氢气。
[效果自测]
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×
”。
(1)自然界中金属都是以化合态形式存在的。
( )
(2)自然界中金属都以固态形式存在。
(3)钠与O2反应时,条件不同,产物也不同。
(4)铝抗腐蚀能力较强的主要原因是铝与氧气反应使表面生成致密的氧化膜。
(5)金属单质发生化学反应时表现还原性。
(6)Fe与水蒸气反应生成Fe(OH)3。
答案
(1)×
(2)×
(3)√ (4)√ (5)√ (6)×
2.下列有关钠的物理性质叙述正确的是( )
①银白色金属 ②质软,可以用小刀切割 ③熔点较低 ④密度比水小 ⑤热和电的良导体
A.①②④B.②③⑤
C.①③④D.①②③④⑤
解析 将钠放入水中,钠会熔成小球,说明钠的熔点低,钠能浮在水面上,说明其密度比水小,钠是金属,是热和电的良导体,D项正确。
答案 D
3.下列关于铝的叙述中,不正确的是( )
A.铝是地壳里含量最多的金属元素
B.在常温下,铝不能与氧气反应
C.铝是一种比较活泼的金属
D.在化学反应中,铝容易失去电子,是还原剂
答案 B
4.写出下列反应的化学方程式
(1)铝与CuSO4溶液反应:
_________________________________________
(2)铜丝与AgNO3溶液反应:
________________________________________
(3)钠在空气中加热:
___________________________________________
(4)钠与H2O反应:
_______________________________________________
(5)Fe与H2O(g)反应:
______________________________________________
答案
(1)2Al+3CuSO4===3Cu+Al2(SO4)3
(2)Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag
(3)2Na+O2Na2O2
(4)2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
(5)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
探究一、金属的通性
【探究讨论】
1.金属单质的还原性强弱是由失去电子的多少决定的吗?
提示 金属单质的还原性强弱是由失去电子的难易程度决定的,与失去电子的多少无关,如钠、镁反应时分别失去1个、2个电子,但钠比镁还原性强。
2.如何设计简单实验证明铁比铜活泼?
提示 由于活泼金属能将较不活泼的金属从其盐溶液中置换出来,故将铁块放入硫酸铜溶液中,若铁块表面出现红色物质,即可证明铁比铜活泼。
【点拨提升】
1.原子结构与化学性质的关系
2.主要化学性质
金属活动性顺序
KCaNaMgAl
ZnFeSnPb
(H)
CuHgAg
PtAu
失电子能力
依次减小,还原性减弱
―——―→
空气中跟氧气的反应
易被
氧化
常温时能
被氧化
加热时能
不能被
与Cl2、S等反应
生成相应的氯化物、硫化物
与酸的反应
能置换出稀酸(如HCl、H2SO4)中的氢
不能置换出稀酸中的氢
反应剧烈
反应程度依次减弱
与盐的反应
位于金属活动性顺序前面的金属可以将后面的金属从其盐溶液中置换出来(K、Ca、Na除外)
3.铁、铜与Cl2、S反应的产物
(1)铁、铜与Cl2反应分别生成+3、+2价的化合物,化学反应方程式为
2Fe+3Cl22FeCl3、Cu+Cl2CuCl2
(2)铁、铜与S反应分别生成+2、+1价的化合物,化学反应方程式为
Fe+SFeS、2Cu+SCu2S
【典题例证1】 下列关于金属的说法中正确的是( )
A.金属在常温下都能与氧气反应
B.常温下,与氧气反应的金属均可形成致密的氧化膜,阻止金属继续被氧化
C.铁能置换出CuSO4溶液中的铜,故银也能置换出CuSO4溶液中的铜
D.金属活动性顺序中,排在氢之前的金属与盐酸都能发生置换反应
解析 金、铂性质非常稳定,不能与氧气、盐酸等反应,A项错误;
像铁这类金属形成的氧化膜疏松,B项错误;
Ag的活动性比Cu的弱,Ag不能与CuSO4反应,C错误;
活泼金属均能与盐酸发生置换反应产生H2,D项正确。
【学以致用1】 下列有关金属元素特征的叙述正确的是( )
A.金属元素的原子只有还原性,其阳离子只有氧化性
B.金属元素的单质在常温下都为固体
C.含金属元素的离子都是阳离子
D.金属阳离子被还原不一定得到金属单质
解析 金属单质在反应中只能失去电子,但处于中间价态的金属阳离子既有氧化性又有还原性,如Fe2+既有氧化性又有还原性,故A错误;
金属汞在常温下为液态,故B错误;
含金属元素的离子不一定是阳离子,如高锰酸根离子、偏铝酸根离子等阴离子,故C错误;
高价态的金属阳离子能够被还原成低价态的金属阳离子,如Fe3+能够被还原成Fe2+,所以金属阳离子被还原不一定得到金属单质,故D正确。
探究二、钠、铝与氧气的反应
1.新切开的金属钠表面有银白色金属光泽,但在空气中很快就会变暗,原因是什么?
提示 因为金属钠非常活泼,在空气中很容易与氧气反应生成氧化钠,而失去金属光泽。
2.在实验室中应怎样保存金属钠?
提示 因为钠易与空气中的氧气发生反应,所以必须隔绝空气保存;
又因为钠不与煤油反应,且钠的密度比石蜡油、煤油的大,所以可以把钠保存在石蜡油或煤油中。
3.为什么熔化的铝不滴落呢?
提示 铝受热熔化时表面Al2O3(熔点为2050℃)仍为固体,使熔化的铝不易滴落。
1.钠露置在空气中的变化
(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有:
(2)发生主要变化的化学方程式为
①4Na+O2===2Na2O
②Na2O+H2O===2NaOH
④2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O,Na2CO3+10H2O===Na2CO3·
10H2O
⑤Na2CO3·
10H2O===Na2CO3+10H2O
2.金属与氧气反应的规律
金属的金属性越强,越易与氧气发生化合反应。
(1)常温下活泼金属K、Ca、Na在空气中易被氧化,在空气中可发生燃烧。
4Na+O2===2Na2O 2Na2O+O22Na2O2或2Na+O2Na2O2。
(2)常温下较活泼金属Mg、Al在空气中易氧化,形成氧化膜,也可以发生燃烧。
(3)常温下金属Zn、Fe、Sn、Pb与干燥空气不发生氧化反应,加热条件下能被氧化,在纯氧中可发生燃烧。
(4)金属Cu、Hg在强热条件下,只氧化而不发生燃烧。
金属活动性在Hg之后的金属不能被氧气氧化。
【典题例证2】 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),下列有关叙述中正确的是(双选)( )
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H2O在表面形成了溶液
C.最后变成碳酸钠粉末
D.该过程中的所有化学反应均为氧化还原反应
解析 钠露置在空气中表面迅速变暗,是因为Na与O2反应生成了Na2O,A项错误;
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,B、C正确;
该过程中只有钠的氧化是氧化还原反应,D项错误。
答案 BC
【学以致用2】 日常生活中常用铝制炊具,它质轻且坚固耐用,其原因是( )
A.铝制品表面涂有一层油,可以保护铝不受腐蚀
B.铝很不活泼,不易与其他物质反应
C.铝制品表面有一层致密的氧化物薄膜,起保护作用
D.铝虽然很活泼,但只有在高温下才能反应
解析 铝的化学性质很活泼,易和空气中的氧气反应形成一层致密的氧化物薄膜,从而阻止内部的铝继续反应,故铝制炊具坚固耐用。
答案 C
探究三、钠与水及酸、碱和盐溶液的反应
1.钠与酸溶液反应时是先与水反应,还是先与酸反应?
若钠过量,又是什么情况?
提示 钠与酸溶液反应是先与酸反应;
若钠过量,钠继续与水反应。
2.钠与碱能发生反应吗?
提示 钠不能与碱反应。
但能与碱溶液中水反应。
3.钠投入硫酸铜溶液中,能否置换出铜,为什么?
提示 不能,因为钠先与溶液中的水发生反应生成NaOH和氢气,生成的NaOH和CuSO4再发生复分解反应。
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。
【典题例证3】 将适量钠投入下列溶液中,既能产生气体又能生成白色沉淀的是( )
A.硫酸铜溶液B.稀硫酸
C.氯化钠溶液D.氯化镁溶液
解析 A项钠与水反应产生氢气,而生成的NaOH与CuSO4溶液反应产生蓝色沉淀;
B、C项,只能产生氢气;
D项既能产生氢气,又能生成Mg(OH)2白色沉淀。
【学以致用3】 将一小块金属钠投入盛有5mL饱和澄清石灰水的试管中,不可能观察到的现象是( )
A.有气体产生
B.有沉淀产生
C.有银白色金属产生
D.金属钠熔化成闪亮的小球在液面上游动
解析 该反应中除Na与H2O反应现象A、D外,还会产生Ca(OH)2沉淀,B项所述现象也会出现。
1.下列有关说法错误的是( )
A.钠在空气中充分燃烧时先熔化再燃烧,最后所得的产物只有Na2O2
B.金属钠不能保存在密闭容器中,应保存在煤油中
C.铝制品在生活中非常普遍,是因为铝的化学性质不活泼
D.铁在潮湿的空气中形成的氧化物疏松,不能保护内层金属,故铁制品往往需涂保护层
解析 钠的熔点较低,所以在空气中燃烧时先熔化再燃烧,燃烧时生成淡黄色的Na2O2,故A正确;
因为钠易与空气中的水、氧气反应,为了隔绝空气,通常将钠保存在煤油中,故B正确;
铝是活泼金属,极易和氧气反应生成致密的氧化物薄膜,这层膜起着保护内部金属的作用,故C错误;
铁在潮湿的空气中容易生锈,铁锈是一种疏松多孔的物质,所以不能保护内层金属,故D正确。
2.下列关于钠的说法不正确的是( )
A.金属钠和氧气反应,条件不同,产物不同
B.钠长期置于空气中,表面不能形成致密氧化膜
C.钠与水反应时,钠熔成小球在水面四处游动
D.由于钠比较活泼,所以它能从溶液中置换出金属活动性顺序表中钠后面的金属
解析 钠不能从盐溶液中置换出金属。
3.若mgNa在足量氯气中燃烧,生成固体的质量为(m+3.55)g,则mgNa与氧气反应,生成固体的质量为( )
①(m+0.8)g ②(m+1.0)g ③(m+1.2)g ④(m+1.6)g ⑤(m+1.4)g
A.仅①④B.仅①⑤
C.仅③④D.①②③④⑤
解析 由题中数据可知,Na的质量为2.3g,物质的量为0.1mol,故mgNa与O2反应可能生成(m+0.8)gNa2O,也可能生成(m+1.6)gNa2O2,或生成Na2O和Na2O2的混合物,即固体的质量在(m+0.8)g与(m+1.6)g之间。
4.在实验室里为了研究钠的性质,做了如下实验:
(1)取用浸没在煤油中的金属钠的操作方法是_________________________
______________________________________________________________。
(2)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________(填序号,下同)。
①变成白色粉末 ②变暗 ③变成白色固体 ④变成液体
A.①②③④B.②③④①
C.②③①④D.③②④①
(3)取一块金属钠放在燃烧匙里加热,观察到下列实验现象:
①金属先熔化 ②在空气中燃烧,放出黄色火花 ③燃烧后得白色固体 ④燃烧时火焰为黄色 ⑤燃烧后生成淡黄色固体,描述正确的是________。
A.①②B.①②③
C.①③D.①④⑤
(4)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的加入一绿豆大小的金属钠,可能观察到的现象符合图中的________。
(5)将一小块钠投入到FeCl3溶液中,发生反应的有关化学方程式为______________________________________________________________
_____________________________________________________________。
解析
(1)取用金属钠必须用镊子,剩余的金属钠包括碎屑都必须放入原试剂瓶中。
(2)Na在空气中放置的变化过程为NaNa2O(变暗)NaOH(白色固体)表面形成溶液Na2CO3·
10H2O(白色固体)Na2CO3(白色粉末)。
(3)钠的熔点只有97.8℃,加热立即熔化。
钠是一种很活泼的金属,加热时与氧气化合生成过氧化钠,呈淡黄色。
钠在空气中燃烧的火焰为黄色。
(4)ρ煤油<ρNa<ρH2O。
(5)钠与盐溶液反应为两个过程,一是钠与水反应,二是NaOH与盐的反应。
答案
(1)用镊子取出钠块,用滤纸吸干钠块表面的煤油,在玻璃片上用小刀切去表面的氧化层,再切下一小粒备用,余下的钠全部放回试剂瓶中
(2)B (3)D (4)A
(5)2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,3NaOH+FeCl3===Fe(OH)3↓+3NaCl[或2FeCl3+3H2O+6Na===2Fe(OH)3↓+3H2↑+6NaCl]
课时作业
基础巩固
1.下列有关金属元素性质的叙述中正确的是( )
A.金属元素的原子只有还原性,离子只有氧化性
B.金属元素在化合物中一定显正化合价
C.金属元素在自然界中全部以化合态存在
D.金属元素的单质在常温下均为固体
解析
选项
联系分析
结论
A
有些金属离子处于中间价态,既有氧化性,又有还原性,如Fe2+
×
B
金属元素在化合物中只显正价,无负价
√
C
有些不活泼金属如Au在自然界中以单质形态存在
D
汞在常温下为液态
2.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.K2SO4
C.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。
3.不能正确表示下列反应的离子方程式的是( )
A.钠与水反应:
2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑
B.钠与CuSO4溶液反应:
2Na+Cu2+===Cu+2Na+
C.钠与盐酸反应:
2Na+2H+===2Na++H2↑
D.钠跟氯化钾溶液反应:
解析 B中钠与CuSO4溶液反应的实质是钠与水反应生成的氢氧化钠再与CuSO4反应,总化学方程式:
2Na+2H2O+CuSO4===Cu(OH)2↓+H2↑+Na2SO4。
4.将适量金属钠投入下列溶液中,有气体放出,但无沉淀生成的是( )
A.盐酸B.饱和氢氧化钠溶液
C.FeCl3溶液D.CuSO4溶液
解析 钠与水溶液反应均放出氢气;
A项,发生反应为2Na+2HCl===2NaCl+H2↑,只有气体无沉淀;
B项,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,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,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。
答案 A
5.金属钠是一种活泼金属,除了具有金属的一般性质外,还具有自己的特性。
下列关于钠的叙述中,正确的是( )
A.钠是银白色金属,熔点低,硬度大
B.钠放置在空气中,会迅速被氧化而生成淡黄色的氧化钠
C.在氧气中加热时,金属钠剧烈燃烧,发出黄色火焰
D.金属钠着火可以用泡沫灭火器或用干燥的沙土灭火
解析 A中,钠的硬度小,可用小刀切割;
B中,放置在空气中,钠被缓慢氧化生成白色Na2O;
D中,钠着火时生成Na2O2,泡沫灭火器释放的泡沫中有CO2、H2O会与Na和Na2O2反应生成H2、O2,故不能用泡沫灭火器灭火。
6.等质量的两块钠,第一块在足量氧气中加热,第二块在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.第二块钠的反应产物质量最大
D.两块钠的反应产物质量一样大
7.2.3g纯净金属钠一定条件下在干燥空气中被氧化后得到3.5g固体,由此判断其产物是( )
A.氧化钠B.过氧化钠
C.氧化钠和过氧化钠D.无法确定
解析 2.3g纯净金属钠的物质的量为0.1mol,在干燥空气中被氧化可能生成氧化钠、过氧化钠或二者的混合物;
设氧化钠为xmol,过氧化钠ymol,根据钠原子守恒:
2xmol+2ymol=0.1mol,根据质量守恒:
62g·
mol-1×
xmol+78g·
ymol=3.5g,两式联立得x=y=0.025,C正确。
8.将4.6g金属钠投入到足量水中,得ag溶液;
将4.8g金属镁投入到足量盐酸中,得bg溶液,假设水的质量与盐酸的质量相等,则反应后两溶液的质量关系式为( )
A.a=bB.a>b
C.a<bD.无法判断
解析 溶液的质量等于金属和水或酸的质量之和减去放出H2的质量。
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
462
4.6g0.2g
ag=4.6g+m(H2O)-0.2=4.4g+m(H2O)
Mg+2HCl===MgCl2+H2↑
242
4.8g0.4g
bg=4.8g+m(HCl)-0.4g=4.4g+m(HCl)
因为m(H2O)=m(HCl),所以a=b。
9.根据你对金属钠性质的了解,回答下列问题。
(1)下列关于钠的叙述中,正确的是________。
A.钠是银白色金属,密度比水的大
B.将金属钠放在石棉网上,用酒精灯加热后金属钠剧烈燃烧,发出黄色火焰,生成过氧化钠
C.金属钠在空气中燃烧,生成氧化钠
D.金属钠的熔点很高
(2)由于金属钠很容易跟空气中的________等物质反应,通常将它保存在________里,以使它与________等隔绝。
解析 通过外观和钠与氧气反应的实验现象可知,钠的物理性质有:
银白色、密度小、熔、沸点低、质软、能导电、导热等,作为活泼的金属,钠易与O2等发生化学反应。
(1)A选项中钠的密度比水的小,错误;
C选项中有关钠在空气中燃烧的产物说法有误;
D选项中有关金属钠熔点的描述不符合事实。
只有B项正确。
(2)由于金属钠很活泼,很容易跟空气中的氧气等物质反应,因此保存时应隔绝空气,通常保存在煤油里,这是因为钠的密度大于煤油的密度且钠与煤油不反应,钠在煤油中沉在底部而避免了与空气接触。
答案
(1)B
(2)氧气 煤油 氧气
10.有A、B、C三种常见的金属单质,A在空气中燃烧生成淡黄色固体;
B也能在空气中剧烈燃烧,发出耀眼的白光;
C在一定条件下与水蒸气反应生成H2和一种黑色固体。
根据以
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