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第二节 几种重要的金属化合物
第1课时 钠的重要化合物 焰色反应
课堂合作探究
问题导学
一、氧化钠和过氧化钠
活动与探究1
实验一：将少量过氧化钠粉末置于一团脱脂棉中，再将脱脂棉放在石棉网上，小心用滴管将一滴水滴到包有过氧化钠的脱脂棉上，观察并分析实验现象。
实验二：将少量的过氧化钠置于试管中加少许水后，将带火星的木条置于管口，然后向反应后的溶液中滴加酚酞溶液，观察并分析实验现象。
1．金属钠在空气中放置生成白色的氧化钠，在加热条件下，金属钠可以在空气中燃烧生成淡黄色的过氧化钠。
2．氧化钠和过氧化钠都可以与水反应生成氢氧化钠并放出热量，过氧化钠与水反应还会生成氧气。
Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
3．氧化钠和过氧化钠都可以与二氧化碳反应生成碳酸钠，过氧化钠还会生成氧气，因此可以作为呼吸面具或潜水艇的生氧剂。
Na2O＋CO2===Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
二、碳酸钠和碳酸氢钠
活动与探究2
实验一：(1)在两支试管中分别加入少量Na2CO3和NaHCO3，观察二者外观上的差别。(2)分别加入几滴水，振荡试管，观察现象，用手摸一下外壁，感受一下温度的变化。(3)继续加入10 mL的水用力振荡，有什么现象？向试管各加入1～2 滴酚酞溶液，有什么现象？分析上述实验现象。
实验二：分别向1 mol·L－1的碳酸钠和碳酸氢钠溶液中逐滴加入稀盐酸，观察并分析实验现象。
[21世纪教育网]
1．碳酸钠和碳酸氢钠的水溶液都呈碱性，都能使酚酞溶液变红，其中碳酸钠溶液的碱性在相同条件下更强一些。[来源:21世纪教育网]
2．将盐酸逐滴加入碳酸钠溶液中的反应方程式：
Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl
NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑
开始滴加时没有明显现象，随着加入量的增多逐渐出现气泡。
将盐酸逐滴加入碳酸氢钠溶液中时马上就会有气泡产生，由此可用盐酸鉴别碳酸钠和碳酸氢钠。
3．碳酸钠受热不容易分解，碳酸氢钠受热易分解生成碳酸钠、水和二氧化碳。可以此鉴别二者。
三、焰色反应
活动与探究3
(1)将铂丝(或铁丝)用盐酸洗净后，在酒精灯外焰上灼烧至没有颜色时，蘸取碳酸钠溶液，在外焰上灼烧观察火焰的颜色。(2)再次用盐酸洗净，蘸取碳酸钾，透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色。
1．焰色反应可以鉴别钠元素和钾元素，前者的焰色呈黄色，后者透过蓝色钴玻璃呈紫色。
2．利用焰色反应还可以制造五彩缤纷的烟花。
当堂检测
1．下列关于钠的氧化物的叙述正确的是( )
A．Na2O2是白色固体，和冷水作用得到O2和NaOH
B．Na2O2与水的反应中，氧化剂是Na2O2，还原剂是水
C．Na2O不稳定，能继续被O2氧化生成Na2O2
D．都能与酸反应，生成含氧酸盐，都是碱性氧化物
2．下面关于Na2CO3和NaHCO3性质的叙述，正确的是( )
A．受热时NaHCO3比Na2CO3稳定
B．在水中NaHCO3比Na2CO3溶解性强
C．质量相等的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应，NaHCO3放出的CO2比Na2CO3多
D．物质的量相等的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应，放出的CO2的物质的量之比为2∶1
3．为了确定碳酸氢钠固体中是否含有碳酸钠，下列实验操作及判断中正确的是( )
A．观察加热时能否放出气体
B．观察加盐酸时能否放出气体
C．溶于水中，加入澄清石灰水，观察是否有白色沉淀生成
D．溶于水中，滴加少量BaCl2溶液，观察是否有白色沉淀生成
4．物质灼烧时，火焰颜色呈紫色的一定含有( )
A．钾元素 B．钾原子
C．钾的氧化物 D．钾的化合物21世纪教育网
5．(1)分析在过氧化钠与水的反应中，各元素价态的变化情况。
(2)过氧化钠与二氧化碳也可以发生氧化还原反应，其中过氧化钠的价态变化与过氧化钠和水的反应相似，试写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式。
6．有两包白色粉末，分别是K2CO3和NaHCO3，请你写出2种不同的鉴别方法。
(1)_______________________________________________________ _________________。
(2)________________________________________________________________________。
答案：
课堂·合作探究
【问题导学】
活动与探究1：实验一：答案：水滴落到脱脂棉上后，脱脂棉燃烧起来。原因分析：可能是由于反应放热，达到了脱脂棉的着火点，同时，过氧化钠和水可能生成了助燃的氧气。
实验二：答案：加水后试管中有气体生成，管口带火星的木条复燃，试管外壁发热，加入酚酞溶液后变红。原因分析：过氧化钠和水反应生成了氧气和氢氧化钠，此反应是一放热反应。
活动与探究2：实验一：答案：(1)Na2CO3和NaHCO3都是白色固体，但是前者是粉末状，后者呈细小的晶体状。(2)加入几滴水后Na2CO3固体结块变为晶体，试管外壁变热。NaHCO3溶解了一部分，感觉不到热量的变化。(3)继续加水，Na2CO3固体逐渐全部溶解，NaHCO3的固体量减少，加入酚酞溶液后二者都变红，其中Na2CO3溶液颜色较深。
根据上述实验现象可以得出结论：Na2CO3加水先变成含结晶水的晶体，溶液的碱性比NaHCO3强。NaHCO3的水溶性、溶液的碱性都比Na2CO3的弱。
实验二：答案：碳酸钠溶液中开始滴加盐酸时没有气泡，后来才出现气泡。碳酸氢钠溶液中刚一加入盐酸就有气泡产生。分析：碳酸钠与盐酸的反应分为两步：Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl；NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。因此向碳酸钠溶液中加盐酸，量少时没有二氧化碳生成。
活动与探究3：答案：(1)黄色；(2)紫色。[来源:21世纪教育网]
【当堂检测】
1．C 解析：本题考查的是Na2O和Na2O2的性质。Na2O2是淡黄色固体，A错；Na2O2与水的反应中，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，B错；Na2O2能与酸反应，生成盐，但是同时生成氧气，因此不是碱性氧化物。
2．C 解析：受热时Na2CO3比NaHCO3稳定，因此A错；在水中NaHCO3比Na2CO3溶解性差，因此B错；根据化学方程式可知：106 g Na2CO3与足量盐酸反应生成1 mol CO2，84 g NaHCO3与足量盐酸反应生成1 mol CO2，因此质量相同的情况下，Na2CO3与盐酸反应生成的CO2少，C对；1 mol Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应，放出的CO2的物质的量都是1 mol，所以比值为1∶1，D错。
3．D 解析：加热有气体生成是碳酸氢钠的性质，A错；加盐酸后二者都有气体生成，B错；加入澄清石灰水二者都会出现白色沉淀生成，C错；碳酸氢钠不能与BaCl2反应，所以如果加入BaCl2有白色沉淀生成则说明有碳酸钠。
4．A 解析：焰色反应鉴别的是元素。21世纪教育网
5．答案：(1)过氧化钠与水的反应中，过氧化钠的氧元素由－1价变为0价和－2价，是一个自身氧化还原反应(歧化反应)。水中的氧元素价态没有发生变化。
(2)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
6．答案：(1)取两种少许待检粉末于试管中，分别加热，有CO2气体产生的是NaHCO3
(2)取两种粉末进行焰色反应实验，透过钴玻璃能够观察到紫色火焰的是K2CO3
或：取两种少许待检粉末于试管中，同时分别在两支试管中加入1 mL稀盐酸，放出气体速率快的是NaHCO3
解析：本题可以从鉴别阴离子和阳离子两方面入手设计。
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第一节 金属的化学性质
第2课时 金属与酸和水的反应
课堂合作探究
问题导学
一、钠与水、酸、碱的反应的实质
活动与探究1
钠与水的反应
实验操作 现象 原因
用镊子取一绿豆粒大小金属钠，用滤纸吸净其表面的煤油，投入到滴有几滴酚酞溶液的冷水烧杯中21世纪教育网[来源:21世纪教育网] 钠____在水面上21世纪教育网[21世纪教育网 钠的密度________[来源:21世纪教育网]
钠______成光亮的小球 钠的熔点______
小球在水面上____________ 反应剧烈，产生的______推动小球移动
发出______的响声，最后小球消失 反应剧烈，产生气体
溶液变____色 有______物质生成
实验结论 常温下，钠与水剧烈反应，生成____和______
反应方程式
离子方程式
思考与交流
同学们知道钠着火时该怎样灭火吗？
钠与水、酸、碱的反应的实质是钠与氢离子的反应，由此我们可以得出以下结论。
1．钠和水的反应实质是钠与水电离出的H＋的反应，所以钠与水的反应是离子反应。
2．酸溶液中的H＋主要由酸电离提供，所以钠和酸的反应可以认为钠首先与酸反应，过量的钠再与水反应，而不能认为钠先与水反应，生成的NaOH再与酸中和。
3．钠和碱反应实质是钠与水的反应。
4．它们反应的离子方程式不完全一样，钠与水、碱的反应为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑；钠与酸的反应为2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。
二、金属与水反应的一般规律
活动与探究2
铁与水蒸气的反应
装置如图：
操作及现象：
用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微的噗声证明生成了__________；用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了______________________________。
实验结论：__________________________________。
化学方程式为：______________________________。
思考与交流
在进行上述②实验操作时，从实验安全、实验效果方面考虑，需要注意哪些事项？
按照金属活动性顺序中的排列，金属单质与水反应的一般规律。
1．K、Ca、Na等化学性质非常活泼的金属单质能与冷水剧烈反应，生成对应的碱和氢气。
2．Mg能与冷水反应产生氢气和氢氧化镁，但反应很慢；Al能与热水或沸水缓慢反应，产生氢气和氢氧化铝。
3．Zn、Fe、Sn、Pb等相对不大活泼的金属单质，需要和高温水蒸气反应产生对应的氧化物和氢气。
4．Cu、Hg、Ag、Pt、Au等很不活泼的金属单质，不能和水反应。
当堂检测
1．将金属钠分别投入到下列物质的溶液中，有气体放出，且溶液质量减轻的是( )
A．HCl B．H2SO4
C．H2O D．饱和NaOH溶液
2．常温下不与铁反应生成H2的是( )
A．稀盐酸 B．浓盐酸
C．浓硫酸 D．稀硫酸
3．将一小块钠投入盛有5 mL饱和澄清石灰水的试管中，不可能观察到的现象是( )
A．钠熔成小球并在液面上到处游动
B．有气体生成
C．溶液中有银白色金属析出
D．溶液变浑浊
4．有两种金属组成的混合物粉末10 g与足量的稀盐酸反应，生成11.2 L(标准状况)H2，则该混合物的组成不可能是( )
A．Fe、Zn B．Al、Cu
C．Al、Mg D．Al、Fe
答案：
课堂·合作探究
【问题导学】
活动与探究1：答案：浮 比水小 熔化 较低 迅速地四处游动 气体 嘶嘶 红 碱性 H2 NaOH 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ 2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
思考与交流：答案：钠着火用沙土覆盖，不能使用水、泡沫灭火器等。
活动与探究2：答案：氢气 氢气 铁能与高温水蒸气反应 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
思考与交流：答案：(1)先加热湿棉花部位，待形成水蒸气后再加热铁粉，以防止铁被氧气氧化，同时防止发生倒吸。(2)开始加热时排出的是空气，所以应加热一会儿后，再将导管插入到肥皂水中。(3)肥皂水不宜太稀，否则吹起的氢气泡太小，点燃时难以有较大的爆鸣声。(4)实验结束时，先将导气管撤出，再移去酒精灯，以防止倒吸。
【当堂检测】
1．D 解析：上述A、B、C三个选项都能放出氢气，溶液的质量差等于投入金属的质量和放出H2的质量的差值，因此溶液的质量会增加。D项中NaOH溶液是饱和溶液，投入钠后会消耗水，析出NaOH固体，溶液的质量减轻。
2．C 解析：铁与盐酸、稀硫酸发生反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑(溶液呈浅绿色)；铁常温下遇浓硫酸(或浓硝酸)被钝化——酸的强氧化性使铁的表面生成一层致密的氧化膜，阻止了内部金属继续跟浓硫酸反应。
3．C 解析：钠与水反应，随着H2O的消耗及反应放热使溶液温度升高，有Ca(OH)2析出[因为Ca(OH)2微溶于水，且溶解度随温度的升高而减小]，故溶液变浑浊。
4．A 解析：由题干可知，生成11.2 L(标准状况)H2需10 g混合金属。由反应方程式可知，生成11.2 L(标准状况)H2时，需A混合物28 g(无Zn)～32.5 g(无Fe)；需B混合物9 g(无Cu)～无穷大(无Al，Cu与稀盐酸不能产生H2，把它的量看做无穷大)；需C混合物9 g(无Mg)～12 g(无Al)；需D混合物9 g(无Fe)～28 g(无Al)。只有A不包含10 g，即不可能为A。
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第一节 金属的化学性质
第1课时 金属与非金属的反应
课堂合作探究
问题导学
一、药品钠取用的注意事项
活动与探究1
金属钠在空气中的变化：
(1)用镊子夹取存放在煤油中较大块的金属钠，用滤纸吸干表面的煤油，放在玻璃片上，观察钠的表面。
(2)用小刀从中间切开，观察钠的“真面目”：颜色、光泽，感受钠的硬度，并注意观察切面的颜色变化。
(3)观察完毕，将钠块全部放回原试剂瓶中。
结论：钠是______色金属，硬度____，切面的变化__________，生成了______。常温下钠与氧气反应的化学方程式：____________________。
药品钠取用的注意事项
1．取用钠时要用镊子，切不可用手接触。
2．待用的钠要用滤纸吸净其表面的煤油。
3．取用的钠粒一般为绿豆粒大小。
4．切下来未用的钠要及时放回盛钠的试剂瓶中。
5．吸过煤油的滤纸不要乱扔，要妥善处理。
二、钠与氧气的反应
1．钠在空气中的燃烧21世纪教育网
活动与探究2
(1)用坩埚钳夹持坩埚放在三脚架的泥三角上，用小刀切下绿豆粒大小的钠块，用滤纸吸干煤油后放入坩埚中。
(2)点燃酒精灯进行加热。
(3)观察现象。实验现象：__________________。钠与氧气在加热的条件下反应生成了__________，化学方程式为____________________________。
操作注意事项
1．切下的钠块要小，剩余的钠块放回原试剂瓶。
2．钠块开始燃烧时，立即撤掉酒精灯。
2．钠露置于空气中的变化和反应
活动与探究3
切开的金属钠放置于空气中，切口开始呈银白色(钠的真面目)→变暗(生成Na2O)→变白色固体(生成NaOH)→成液(NaOH潮解)→结块(吸收CO2生成Na2CO3·10H2O)→最后成粉末(风化)。请同学们根据这些变化写出每一步变化的化学反应方程式。
Na2O与H2O结合的能力比跟CO2反应的能力强，所以Na2O＋CO2===Na2CO3不符合事实。
三、铝与氧气的反应
活动与探究4
铝抗腐蚀能力强的原因是什么？21世纪教育网
只有致密的氧化膜具有保护作用；疏松的氧化膜不具有保护作用，比如Fe的氧化膜。
当堂检测
1．金属钠常常保存在( )
A．水中
B．煤油中
C．石蜡油中
D．棕色瓶内
2．以下说法错误的是( )
A．钠在常温下就容易被氧化
B．钠受热后能够燃烧
C．钠在空气中缓慢氧化能自燃
D．钠在氧气中燃烧更为剧烈
3．一小块金属钠长时间露置在空气中，可能有下列现象，这些现象出现的先后顺序是( )21世纪教育网
①变成白色粉末 ②变暗 ③变成白色固体 ④变成液体
A．①②③④ B．②③④①
C．②③①④ D．③②④①
4．2.3 g钠在干燥的空气中与氧气反应，可得3.5 g固体，据此可判断其产物( )
A．只有Na2O2
B．只有Na2O
C．Na2O和Na2O2的混合物
D．无法判断21世纪教育网
5．镁、铝在空气中稳定存在的原因是( )
A．性质不活泼，不与空气中的成分反应
B．镁、铝与氧气的反应速率极慢
C．经过了特殊工艺处理
D．与氧气反应形成了氧化物保护膜
6．在实验室里，有一瓶浸在煤油里的钠块，要取用一小块金属钠进行实验，应该采用怎样的操作方法呢？
答案：
课堂·合作探究
【问题导学】
活动与探究1：答案：银白 小 迅速变暗 Na2O
4Na＋O2===2Na2O
活动与探究2：答案：钠先熔化成小球，然后剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体 过氧化钠 2Na＋O2Na2O221世纪教育网
活动与探究3：答案：4Na＋O2===2Na2O Na2O＋H2O===2NaOH
2NaOH＋CO2＋9H2O===Na2CO3·10H2O
Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O
活动与探究4：答案：铝化学性质活泼，易被氧化。铝能在空气中稳定存在是因为表面有一层致密的氧化膜。
【当堂检测】
1．BC 解析：钠保存在煤油或石蜡油中，隔绝空气，隔绝水。
2．C 解析：钠常温下易被氧化，受热可燃烧，但不能自燃，在氧气中钠反应会更剧烈。
3．B 解析：金属钠在空气中发生的变化：
NaNa2ONaOHNa2CO3·10H2ONa2CO3，相应反应现象为：银白色变暗，后变成白色固体(NaOH)，白色固体潮解，变成液体，吸收空气中的CO2和H2O形成白色晶体(Na2CO3·10H2O)，最后白色晶体风化成白色粉末(Na2CO3)。
4．C 解析：金属钠和氧气反应可生成Na2O或Na2O2，此题用“极限法”：若2.3 g钠全部反应生成Na2O，由反应4Na＋O2===2Na2O可得生成Na2O的质量为3.1 g；若2.3 g钠全部反应生成Na2O2，由反应2Na＋O2Na2O2可得生成Na2O2的质量为3.9 g；现产物为3.5 g，介于3.1 g和3.5 g之间，故为Na2O和Na2O2的混合物。
5．D 解析：镁和铝一样，表面有一层致密的氧化膜使镁能在空气中稳定存在，但打磨后的镁能被点燃，发出耀眼的白光。
6．答案：用镊子取出钠块，用滤纸擦净表面上的煤油，在玻璃片上用小刀切去表面的氧化层，再切下一小块，余下的钠全部放回原试剂瓶。
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第一节 金属的化学性质
第3课时 铝与氢氧化钠水溶液的反应
课堂合作探究
问题导学
一、铝与氢氧化钠的反应
活动与探究1[来源:21世纪教育网]
(1)取2支小试管分别加入5 mL盐酸和5 mL NaOH溶液，再分别放入一小段铝片，观察到什么现象。
(2)将点燃的木条分别放在两支试管口，观察到什么现象。
(3)在上述实验中，铝片放入盐酸和NaOH溶液中，为什么不立即产生气泡？
(4)由上述实验还能得出哪种物质既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应？
1．铝不仅能与盐酸反应放出氢气，也能与NaOH等强碱溶液反应放出H2。常利用铝的这一特性来判断铝的存在。
2．铝与盐酸的反应原理为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，这是活泼金属的通性之一。
3．铝与NaOH的反应原理为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
二、物质的量在化学方程式计算中的应用
活动与探究2
将等质量的钠分别投入等体积、等浓度的盐酸、H2SO4、H3PO4溶液中，钠完全溶解后生成H2的质量之比是多少？
物质的量在化学方程式计算中应用的计算步骤
1．设：设所求物质的物质的量为n。
2．写：写出有关的化学反应方程式。
3．标：在化学方程式有关物质下面标出其化学计量数，再代入已知量和未知量。
4．列：列出计算式。
5．算：计算答案。
6．答：简明地写出答案。
当堂检测
1．相同质量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生气体的体积比是(相同条件下)( )
A．1∶1 B．2∶3
C．3∶2 D．1∶2
2．除去镁粉中的少量铝粉，可选用的溶液是( )
A．盐酸 B．硫酸
C．氯化钠溶液 D．氢氧化钾溶液
3．下列关于金属铝及其化合物的叙述正确的是( )
A．铝在常温下不能与氧气反应
B．铝在化学反应中容易失去电子，是氧化剂
C．铝与盐酸或强碱溶液反应都能放出氢气
D．氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应21世纪教育网
4．将钠、镁、铝各0.3 mol分别放入100 mL 1 mol·L－1的盐酸中，同温同压下产生的气体体积比是( )
A．1∶2∶3 B．6∶3∶2
C．3∶1∶1 D．1∶1∶1
5．测定一定质量的铝锌合金与强酸溶液反应产生的氢气的体积，可以求得合金中铝和锌的质量分数。现有下列实验用品：800 mL烧杯、100 mL量筒、短颈漏斗、铜网、铝锌合金样品、浓盐酸(密度1.19 g·L－1)、水。按图示装置进行实验，回答下列问题。(设合金样品完全反应，产生的气体体积不超过100 mL)21世纪教育网
补充下列实验步骤，直到反应开始进行(铁架台和铁夹的安装可省略)：21世纪教育网
①将称量后的合金样品用铜网小心包裹好，放在800 mL烧杯底部，把短颈漏斗倒扣在样品上面；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________。
答案：
课堂·合作探究
【问题导学】
活动与探究1：答案：(1)起始无明显现象，过一会儿后铝片上逐渐有大量气泡产生；
(2)听到爆鸣声；
(3)起始铝未参加反应，反应的是铝片表面的一层氧化膜；
(4)氧化铝。
活动与探究2：答案：本题中所给的三种酸的多少与结果无关，因为钠的质量相等，且钠能与水反应产生氢气。所以生成H2的质量之比为1∶1∶1。
【当堂检测】
1．A 解析：由化学方程式2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应都有如下关系2Al～3H2，所以质量相同的铝完全反应生成的氢气是等量的。因此选A。
2．D 解析：除杂的基本原则：能把杂质除去，同时不能把所需物质除去，因此要考虑杂质与所需物质间性质的差别，包括物理性质(如溶解性)和化学性质(如常见金属中铝可以与强碱反应)。Mg和Al都是活泼金属，都能与酸反应，A、B不符合；氯化钠溶液与Mg和Al都不反应，不能选用，C不符合；氢氧化钾溶液只溶解Al不溶解Mg，符合要求。
3．C 解析：此题要求学生掌握铝的特殊性质，既能与酸反应又能与强碱反应，且均放出氢气。
4．C 解析：由题意知钠、镁、铝的物质的量均为0.3 mol，n(HCl)＝0.1 L×1 mol·L－1＝0.1 mol，经分析知，钠、镁、铝与盐酸反应金属均过量，盐酸不足。钠能与水反应产生H2，钠完全反应，所以产生H2的量以钠为准计算，根据关系式2Na～H2可算得n(H2)＝0.15 mol；镁、铝与盐酸反应时，镁、铝过量不再反应，产生H2的量以盐酸为准计算，根据关系式2HCl～H2可算得n(H2)＝0.05 mol。
5．答案：②烧杯中注入水，直至水面没过漏斗颈(须有水面没过漏斗颈)
③在100 mL量筒中装满水，倒置在盛水的烧杯中(量筒中不应留有气泡)，使漏斗颈插入量筒中。烧杯中水面到杯口至少保留约100 mL空间
④将长颈漏斗(或答玻璃棒)插入烧杯并接近烧杯底部，通过它慢慢加入浓盐酸，至有气体产生21世纪教育网
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第三节 用途广泛的金属材料
课堂合作探究
问题导学
一、合金及其性质
活动与探究1
什么是合金？合金的性质特点如何？21世纪教育网
合金的特点
1．合金一定含有金属元素。
2．合金中可能含有非金属元素。
3．合金一定是混合物。[来源:21世纪教育网]
4．合金同样具有金属的一切共性。
5．合金中成分元素含量影响合金的性质。
二、正确选用金属材料
活动与探究2
如何正确选择装修门窗的材料？
纯金属是最简单的金属材料，但强度较低，很少作为结构材料，但也有重要的用途，如用纯金制作一些精密仪器关键部位的触点等。工业上用的大多数材料是合金，如硬铝(由铝、镁、铜、硅等组成)。
当堂检测
1．合金有许多特点，如NaK合金为液体，而Na和K的单质均为固体。据此试推测生铁、纯铁、碳三种物质熔点最低的是( )
A．纯铁 B．生铁
C．碳 D．无法确定
2．下列说法中不正确的是( )
A．人类历史上使用最早的合金是青铜
B．司母戊鼎是我国目前已发现的最重的青铜器
C．目前世界上使用量最大的合金是铝合金
D．目前世界上用途最广的合金是钢
3．适宜于制作不锈钢用具的钢是( )21世纪教育网
A．低碳钢 B．中碳钢
C．高碳钢 D．合金钢
4．下列叙述正确的是( )
A．合金的密度比其各成分金属小
B．合金的抗腐蚀性能都很好
C．合金的导电性能比成分金属强
D．多数合金比成分金属熔点低，硬度大21世纪教育网
5．关于合金性质的说法中，错误的是( )
A．多数合金的硬度一般比其各成分金属的硬度高[来源:21世纪教育网]
B．多数合金的熔点一般比其各成分金属的熔点低
C．合金的物理性质一般与其各成分金属的物理性质不同
D．合金的化学性质一般与其各成分金属的化学性质不同
6．普通的铜器在时间稍久时容易出现铜绿。1760年铜铸的国宝：牛首、猴首和虎首在250多年后看上去仍然熠熠生辉。其原因最可能的是( )
A．它们的表面电镀上了一层耐磨的黄金
B．环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去
C．铜属于金属活动性较小的金属，因此不被氧化
D．它们是含有一定比例金、银、锡、锌的铜合金
答案：
课堂·合作探究
【问题导学】
活动与探究1：答案：由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合在一起形成的具有金属特性的物质。
合金的性质特点：①一般说来，合金的熔点比其成分金属都低；②硬度、韧性等方面却往往有其成分金属所不具有的独特的性质。如：纯铁的硬度很小而钢的硬度较大。
活动与探究2：答案：选择材料主要从以下几个方面考虑：①主要用途；②外观；③物理性质；④化学性质；⑤价格；⑥加工难度；⑦日常维护；⑧对环境的影响等等。
【当堂检测】
1．B 解析：合金的硬度一般比各种组分的大，熔点一般比组分中各物质的熔点都要低；生铁是铁碳合金，其熔点应比碳和铁的熔点低。
2．C 解析：用量最大的合金是铁合金。
3．D 解析：熟悉常见合金的主要成分、主要性能、主要用途，不锈钢抗腐蚀性好，是合金钢。
4．D 解析：合金的特性：硬度一般比它的各成分金属大，多数合金的熔点一般比组成它的各成分金属低。
5．D 解析：准确理解合金的特性。
6．D 解析：铜合金的性能优于纯铜。题中提到的是抗腐蚀性较强的铜合金。
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第二节 几种重要的金属化合物
第2课时 铝的重要化合物
课堂合作探究
问题导学
一、氧化铝
活动与探究1
将两片表面呈灰白色的铝片分别置于两支试管中，分别加入稀盐酸和氢氧化钠溶液，酒精灯稍加热后观察实验现象。实验结束后取出铝片用水清洗，观察现象并分析。[来源:21世纪教育网]
思考与交流
日常生活中常见的铝制品闪闪发亮，十分漂亮，但是用了一段时间后就会表面变暗，有些人喜欢用钢丝球打磨发暗的铝制品，这种做法对吗？在使用铝制品的时候还有哪些注意事项？
两性氧化物：既可以与酸反应，又可以与碱反应，都生成盐和水的氧化物，称为两性氧化物。
二、氢氧化铝
活动与探究2
(1)向盛有10 mL Al 2(SO4)3溶液的试管中滴加氨水。实验现象______________________，再加入红墨水，观察现象__________________，将上面反应中得到的沉淀分为两份，分装在两支试管中。21世纪教育网
(2)向一支试管中滴加2 mol·L－1盐酸，边加边振荡。观察现象________________________。
(3)向另一支试管中滴加2 mol·L－1氢氧化钠溶液，边加边振荡，观察现象________________。
对比总结上述(2)(3)两个实验，你得出的结论是__________________________。
1．氢氧化铝可由铝盐和氨水反应制得：Al2(SO4)3＋6NH3·H2O===2Al(OH)3↓＋3(NH4)2SO4。
2．氢氧化铝几乎不溶于水，能凝聚水中的悬浮物，能吸附色素。
3．氢氧化铝是两性氢氧化物，既可以与酸反应生成铝盐和水，又可以与强碱反应生成偏铝酸盐和水。
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
氢氧化铝碱性不强，能与酸反应，因此是医用的胃酸中和剂中的一种。
4．加热时，氢氧化铝分解。
2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
当堂检测
1．Al2O3常用于制造耐火坩埚，但氧化铝坩埚不能用于熔融下列化合物中的( )
A．NaCl B．Na2SO4
C．NaOH D．KCl
2．在V L Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水，过滤得沉淀，然后在高温中灼烧沉淀最后得白色固体m g，溶液中SO的物质的量浓度是( )
A．mol·L－1 B．mol·L－1
C．mol·L－1 D．mol·L－1
3．下列变化不可能通过一步实验直接完成的是( )
A．Al(OH)3―→Al2O3
B．Al2O3―→Al(OH)3
C．Al―→Al3＋
D．Al3＋―→Al(OH)3
4．甲、乙、丙三种物质之间有如下转化关系：
其中甲是不溶于水的白色粉末状物质，既能溶于盐酸又能溶于氢氧化钠溶液。
(1)甲物质是________________(填化学式)。写出甲的一种主要用途__________。21世纪教育网
(2)写出“乙→丙”转化的离子方程式：_________________________________________。
(3)写出丙受热分解的化学方程式：_____________________________________________。21世纪教育网
5．有200 mL氯化镁和氯化铝的混合溶液，其中c(Mg2＋)为0.2 mol·L－1，c(Cl－)为1.3 mol·L－1。要使Mg2＋全部转化为沉淀分离出来，至少需加4 mol·L－1 NaOH溶液的体积为多少？
答案：
课堂·合作探究
【问题导学】
活动与探究1：答案：两支试管中铝片都溶解并有气泡产生。反应结束后取出铝片，表面有银白色金属光泽。
该实验现象说明铝片表面的氧化铝可被酸或碱溶解。
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O；Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。
思考与交流：答案：这种做法不对，铝制品表面致密的氧化铝薄膜可以保护内层的铝不被氧化，用钢丝球打磨掉虽然看上去铝制品变亮了，但是过一段时间仍然会被氧化变暗。使用铝制品时要注意：氧化铝是一种两性氧化物，可以与酸或强碱反应，因此在使用时，不要用铝制品长时间盛放酸性或碱性物质。
活动与探究2：答案：(1)溶液中出现白色胶状沉淀 溶液的红色褪去
(2)沉淀消失
(3)沉淀消失
氢氧化铝既能与酸反应又能与碱反应，是两性氢氧化物
【当堂检测】
1．C 解析：氧化铝是两性氧化物，可以与酸和强碱发生反应生成盐，所以不能用来熔融碱。
2．D 解析：依题意，最后所得固体为Al2O3，其物质的量为mol，故原V L Al2(SO4)3溶液中含SO的物质的量为(×3)mol，c(SO)＝mol·L－1，所以答案选D。
3．B 解析：A氢氧化铝受热分解即得Al2O3。C铝可与酸直接反应生成铝盐。D铝盐与碱反应可得氢氧化铝。B氧化铝难溶于水、难与水发生反应；氧化铝先与酸反应生成铝盐，然后铝盐再与碱反应，可得氢氧化铝。
4．答案：(1)Al2O3 冶炼金属铝的原料或作耐火材料(坩埚等)
(2)Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
(3)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
解析：“甲是不溶于水的白色粉末状物质，既能溶于盐酸又能溶于氢氧化钠溶液”，可知甲为Al2O3，则乙为Al2(SO4)3，丙为Al(OH)3。
5．答案：欲使Mg2＋全部转化成沉淀从溶液中分离出来，应向溶液中加入过量的NaOH溶液，使Mg2＋、Al3＋全部沉淀后，再使Al(OH)3恰好溶解。设c(Al3＋)＝x，则根据电荷守恒：3x＋2c(Mg2＋)＝c(Cl－)，即：3x＋2×0.2 mol·L－1＝1.3 mol·L－1，x＝0.3 mol·L－1。
设NaOH溶液的体积为V mL，
则根据关系式：[来源:21世纪教育网]
Mg2＋ ～ 2OH－
0.04 2×0.04
Al3＋ ～ 4OH－
0.06 4×0.06
得2×0.04＋4×0.06＝4×，
即V＝80。
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第二节 几种重要的金属化合物
第3课时 铁的重要化合物
课堂合作探究
问题导学
一、铁的氧化物和氢氧化物
活动与探究1
1．请同学们认真思考讨论：
(1)铁锈的成分是什么，有什么物理性质？
(2)铁丝在氧气中燃烧的产物是什么？
(3)除了上述氧化物外，还有一种铁的氧化物FeO。试写出Fe2O3、FeO分别与盐酸反应的离子方程式。21世纪教育网
2．向两支试管中分别加入少量FeSO4和FeCl3溶液，然后滴入NaOH溶液。观察并分析实验现象。
3．(1)Fe(OH)2和Fe(OH)3是不溶性的碱，试写出它们与盐酸反应的化学方程式。
(2)Fe(OH)2和Fe(OH)3能否由FeO和Fe2O3与水反应制得？
(3)Fe(OH)3受热分解可以得到相应的金属氧化物，Fe(OH)2隔绝空气加热也可以得到相应的氧化物，试写出化学方程式。
1．铁的氧化物
(1)FeO：黑色粉末，Fe呈＋2价。不稳定，在空气中受热迅速氧化生成Fe3O4。
Fe3O4：黑色晶体，具有磁性。Fe呈＋2价和＋3价。
Fe2O3：红棕色粉末，俗称铁红，可作红色油漆和涂料。Fe呈＋3价。
(2)铁的氧化物不能溶于水，可与酸反应生成相应的盐。
FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O
Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O
2．铁的氢氧化物
(1)制备
铁的两种氢氧化物都可以由相应的可溶性盐与碱溶液起反应制得：
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色)
(2)化学性质
Ⅰ．Fe(OH)2在空气中很容易被氧化，由白色沉淀迅速转化成灰绿色，最后生成红褐色的Fe(OH)3沉淀。
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
Ⅱ．Fe(OH) 2和Fe(OH)3都可以与酸反应生成相应的盐。
Fe(OH)2＋2HCl===FeCl2＋2H2O
Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O
Ⅲ．Fe(OH)3受热可分解生成Fe2O3：
2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
二、铁盐和亚铁盐
活动与探究2
(1)向两支盛有FeCl2和FeCl3溶液的试管中分别加入几滴KSCN溶液。
现象：_______________________________________________________________________
(2)向盛有FeCl3溶液的试管中，加入一些铁粉后滴入几滴KSCN溶液。
现象：_______________________________________________________________________
(3)取(2)中的上层清液，加入几滴氯水。
现象：_______________________________________________________________________
对比总结上述(1)(2)(3)三个实验，你得出的结论是__________________________。
1．Fe3＋的检验
含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN溶液时会变成红色，可以利用这一反应来检验Fe3＋的存在。
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(红色)
2．Fe2＋和Fe3＋的转化
(1)Fe2＋遇强氧化剂如：Cl2、Br2、酸性KMnO4时会被氧化生成Fe3＋
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(2)Fe3＋遇还原剂如：Fe、Cu时会被还原生成Fe2＋
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
当堂检测
1．下列说法中正确的是( )
A．氧化铁与水反应可以生成氢氧化铁
B．氢氧化亚铁在空气中加热生成氧化铁
C．铁在空气中燃烧生成红棕色的Fe2O3
D．Fe3O4是FeO和Fe2O3的混合物
2．除去FeSO4溶液中的Fe2(SO4)3，可选用的试剂是( )
A．氢氧化钠溶液 B．铜粉
C．氯化钠溶液 D．铁粉
3．Fe3O4中铁元素的化合价有＋2价和＋3价，分析Fe3O4与盐酸反应的化学方程式。21世纪教育网
4．请设计实验证明Fe3O4与盐酸反应生成的溶液中既含有Fe2＋又含有Fe3＋。
5．用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)除去蒸馏水中溶解的O2常采用的方法__________________。
(2)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_____________________________________。
方法二：在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备Fe(OH)2。
(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是______________。
(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是______________。
(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是______________________。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是______________________。
6．向一定量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 mol·L－1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出标准状况下的气体224 mL，在溶液中加入KSCN溶液无红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是多少？
答案：
课堂·合作探究
【问题导学】
活动与探究1：1.答案：(1)Fe2O3，红棕色粉末，难溶于水。
(2)Fe3O4。
(3)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
2．答案：FeSO4溶液中加入NaOH溶液后出现白色沉淀，然后沉淀迅速转化成灰绿色，最后变为红褐色。FeCl3溶液中加入NaOH溶液后出现红褐色沉淀。
实验现象说明Fe(OH)2沉淀不稳定，在空气中很容易被氧化生成Fe(OH)3。
化学方程式如下：
FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO421世纪教育网
FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
3．答案：(1)Fe(OH)2＋2HCl===FeCl2＋2H2O
Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O
(2)不能，因为FeO、Fe2O3都不能溶于水。
(3)2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
Fe(OH)2FeO＋H2O
活动与探究2：答案：(1)FeCl2溶液中无明显现象，FeCl3溶液中溶液变红。
(2)溶液中无明显现象。
(3)溶液中变红。
结论：Fe2＋和Fe3＋可通过加入氧化剂或还原剂相互转化
【当堂检测】
1．B 解析：铁的氧化物不能溶于水，A项错；氢氧化亚铁在空气中受热可以被氧化生成氧化铁，B正确；铁在氧气中燃烧生成的是黑色的Fe3O4，C项错；Fe3O4是复杂的纯净物，D项错。21世纪教育网
2．D 解析：只要选择适宜的还原剂将Fe3＋还原成Fe2＋即可，要注意的是不能用铜粉，否则会引入Cu2＋杂质。
3．答案：Fe3O4可写成(FeO)x(Fe2O3)y的形式，根据化学式可推出x＝1，y＝1，即Fe3O4可以写成FeO·Fe2O3的形式。
Fe3O4＋8HCl===FeCl2＋2FeCl3＋4H2O
也可以直接写：
Fe3O4＋8HCl===xFeCl2＋yFeCl3＋4H2O，根据质量守恒定律确定x和y的数值分别为1和2。
4．答案：取两份溶液。一份加入KSCN溶液，如变红则说明含有Fe3＋；另一份加入KMnO4溶液，如果溶液的紫红色褪去则说明含有Fe2＋。
5．答案：方法一：(1)煮沸
(2)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
方法二：(1)稀硫酸、铁屑
(2)NaOH溶液
(3)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度，当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹
(4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入
解析：方法一：气体的溶解度是随温度的升高而降低，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的氧气变少。而氢氧化亚铁很容易被氧化，所以滴管插入液面以下，再挤出氢氧化钠溶液。
方法二：两支试管，试管Ⅱ是开口式，无法用产生的气体将溶液压入试管Ⅰ，所以制取硫酸亚铁应在试管Ⅰ中，试管Ⅱ中盛有NaOH溶液。当铁与稀硫酸放入试管Ⅰ后，产生的氢气可以从试管Ⅰ内短管处排出，从而排净试管Ⅰ内空气。氢气经过导管通入试管Ⅱ中，排净试管Ⅱ中的空气，这时关闭止水夹，试管Ⅰ内产生的氢气无法排出，造成管内压强增大，将试管Ⅰ内的FeSO4溶液通过长导管压入试管Ⅱ内，在此过程中，液体都处于氢气环境中，从而避免了被空气中氧气的氧化，使Fe(OH)2能保存更长时间。[来源:21世纪教育网]
6．答案：2.8 g
解析：根据题意可得，恰好反应后溶液中只存在FeCl2，根据元素守恒法可建立关系为n(Fe)＝n(Fe2＋)＝n(Cl－)＝n(HCl)＝×0.1 L×1 mol·L－1＝0.05 mol，m(Fe)＝56 g·mol－1×0.05 mol＝2.8 g。
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