第3课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
1.运用化学方程式进行有关质量的计算。
2.掌握应用物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积等概念进行化学方程式的计算能力。
一、物质的量与各物理量之间的关系
1.图示关系
( http: / / www.21cnjy.com )
2.计算关系
n====c·V(溶液)
二、物质的量在化学方程式计算中的应用
化学方程式 2Na+2H2O2NaOH+H2↑
化学计量数之比 2∶2∶2∶1
扩大NA倍之后 2NA∶2NA∶2NA∶NA
物质的量之比 2 mol∶2 mol∶2 mol∶1 mol
结论 化学方程式中各物质的化学计量数之比=①各物质的粒子数之比=②各物质的物质的量之比
1.“化学反应前后质量是守恒的,那么物质的量也肯定守恒”,这种说法对吗
【答案】不对。化学方程式中各物质的物质的量之比=各物质的化学计量数之比,所以,化学反应后物质的量可能增大,可能减小,也可能不变。
2.根据化学方程式计算时,已知物理量与被求物理量是否必须一致
【答案】将物质的量、物质的质量、气体 ( http: / / www.21cnjy.com )体积、粒子数等不同物理量同时用于化学方程式的计算时,在化学方程式下面列出的物理量必须符合“左右成比例,上下单位相同”的基本原则。
探究:物质的量应用于化学方程式的计算的步骤
1.把1.1 g铁、铝混合物溶于200 ( http: / / www.21cnjy.com ) mL 5 mol·L-1盐酸中,反应后盐酸的浓度变为4.6 mol·L-1(溶液体积变化忽略不计)。求:
(1)反应中消耗HCl的物质的量。
(2)该混合物中铝、铁的物质的量。
【解析】(1)消耗HCl的物质的量:
0.2 L×5 mol·L-1-0.2 L×4.6 mol·L-1=0.08 mol
(2)设Al、Fe的物质的量分别为x、y。
2Al + 6HCl 2AlCl3+3H2↑
2 mol 6 mol
x 3x
Fe+ 2HClFeCl2+H2↑
1 mol 2 mol
y 2y
得x=0.02 mol,y=0.01 mol。
【答案】(1)0.08 mol
(2)Al:0.02 mol;Fe:0.01 mol
2.若该题中将盐酸改为氢氧化钠溶液,1.1 g混合物改为一定量的混合物,其他数据不变,探究下列问题:
(1)反应中消耗氢氧化钠的物质的量是多少
(2)反应的铝的质量为多少
【答案】(1)消耗NaOH的物质的量:0.2 L×5 mol·L-1-0.2 L×4.6 mol·L-1=0.08 mol
(2)2Al + 2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
54 g 2 mol
m 0.08 mol
所以反应的铝为2.16 g。
3.物质的量应用于化学方程式的计算的主要步骤有哪些
【答案】设、写、标、列、算、答。
1.将一小块Na放入足量的水中,完全反应后产生1.12 L(标准状况下)氢气,则钠块的质量为( )。
A.1.15 g B.2.3 g C.4.6 g D.23 g
【答案】B
2.将2.24 L CO2(标准状况下) ( http: / / www.21cnjy.com )通入100 mL NaOH溶液中,恰好完全反应后,溶液中只含有Na2CO3,则原NaOH溶液物质的量浓度为( )。
A.1 mol·L-1 B.2 mol·L-1
C.3 mol·L-1 D.4 mol·L-1
【答案】B
3.一块表面已被氧化为Na2O的钠块10.8 g,将其投入100 g水中,产生H2 0.2 g,则被氧化的钠的质量为( )。
A.9.2 g B.10.6 g C.6.2 g D.4.6 g
【解析】由于钠块放入水中反应:2Na+2H2O2NaOH+H2↑由产生H2的体积可求出Na的质量,进而可求出钠块中Na2O的质量,最后根据关系式:Na2O—2Na+才能求出“原来被氧化的钠”的质量。
【答案】D
4.2.7 g铝与足量氢氧化钠溶液完全 ( http: / / www.21cnjy.com )反应,产生氢气的物质的量为 ,消耗0.1 mol·L-1 NaOH溶液的体积为 。
【答案】0.15 mol;1 L
( http: / / www.21cnjy.com )
1.0.16 g氢氧化钠恰好与20 mL盐酸完全反应,则该盐酸的物质的量浓度为( )。
A.0.1 mol·L-1 B.0.2 mol·L-1
C.0.5 mol·L-1 D.1 mol·L-1
【答案】B
2.相同质量的Mg和Al分别与足量的盐酸反应,所生成的氢气在标准状况下的体积之比是( )。
A.2∶3 B.1∶1 C.3∶4 D.24∶27
【解析】设Mg和Al的质量均为m,根据Mg和Al与盐酸反应的化学方程式,可知:Mg~H2、2Al~3H2,则生成的氢气在标准状况下的体积之比为∶(×)=2∶3。
【答案】A
3.0.84 g铁粉与足量水蒸气反应,产生氢气的体积在标准状况下为( )。
A.56 mL B.112 mL C.336 mL D.448 mL
【答案】D
4.一定量的盐酸,分别与足量下列物质反应,产生CO2最多的是( )。
A.NaHCO3 B.Na2CO3 C.CaCO3 D.K2CO3
【答案】A
5.将铝投入一定量的氢氧化钠溶液中,充分反应后,有2 mol电子发生转移,则参加反应的铝的物质的量为( )。
A. mol B.1 mol C.2 mol D. mol
【答案】D
6.V mL由CO和H2组成的混合气体完全燃烧后消耗O2 mL(相同状况),则原混合气体中CO和H2的体积比为( )。
A.1∶1 B.2∶1 C.10∶7 D.任意比
【答案】D
7.10 mL 0.1 mol·L-1BaC ( http: / / www.21cnjy.com )l2溶液恰好可使相同体积的硫酸铁、硫酸锌和硫酸钾三种溶液中的硫酸根离子完全转化为硫酸钡沉淀,则三种硫酸盐溶液的物质的量浓度之比为( )。
A.3∶2∶2 B.1∶2∶3 C.1∶3∶3 D.3∶1∶1
【答案】C
8.完全中和24.6 g二元酸H2A,消耗烧碱24 g,则H2A的相对分子质量是( )。
A.42 B.82 C.162 D.84
【解析】根据H2A+2NaOHNa2A+2H2O,则M∶80=24.6∶24,解得M=82。
【答案】B
9.有NaCl、CaCl2、A ( http: / / www.21cnjy.com )lCl3三种溶液,溶质的物质的量相等,若分别与足量的硝酸银溶液反应,则生成沉淀的物质的量之比为 ;若生成的沉淀的质量相等,则三种溶液中溶质的物质的量之比为 。
【答案】1∶2∶3;6∶3∶2
10.100 mL气体A2跟50 ( http: / / www.21cnjy.com )mL气体B2恰好完全反应生成100 mL气体C(体积均在相同状况下测定),则在此反应中,A2、B2、C的化学计量数之比为 ;C的化学式为 (用A、B表示)。
【答案】2∶1∶2;A2B(或BA2)
11.已知:3Cu+8HNO33Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O,现反应生成4.48 L(标准状况下)NO,请回答下列问题:
(1)消耗Cu的质量是 。
(2)若反应后溶液的体积为150 mL,则生成的Cu(NO3)2的物质的量浓度是 。
(3)被还原的HNO3的物质的量是 。
【答案】(1)19.2 g
(2)2 mol·L-1
(3)0.2 mol
12.取18.4 g铝锌合金溶于足量硫酸中,完全反应后收集到氢气11.2 L(标准状况下),则由铝和锌分别产生的氢气的体积之比为( )。
A.3∶1 B.4∶3 C.1∶3 D.3∶2
【解析】设18.4 g铝锌合金中含铝x mol,含锌y mol,则由:
2Al+2OH-2Al+3H2↑
2 3
x x
Zn+2HClZnCl2+H2↑
1 1
y y
得解之得
则铝、锌分别产生的氢气体积之比为x∶y=3∶2。
【答案】D
13.等体积的硫酸锌、硫酸铝 ( http: / / www.21cnjy.com )溶液分别与足量的氯化钡溶液反应,若生成的硫酸钡沉淀的质量之比为2∶3,则两种硫酸盐溶液的物质的量浓度之比为( )。
A.2∶1 B.2∶3 C.1∶3 D.3∶2
【解析】根据题意:生成BaSO4的质量之比为2∶3,可推知ZnSO4、Al2(SO4)3两种溶液中所含S的物质的量之比为2∶3,所以ZnSO4、Al2(SO4)3两溶液的物质的量浓度之比为2∶1。
【答案】A
14.一定量的液态化合物XY2,在一定量的O2中恰好完全燃烧,化学方程式:XY2(l)+3O2(g)XO2(g)+2YO2(g)。冷却后在标准状况下,测得生成物的体积为672 mL,密度为2.56 g·L-1,则:
(1)反应前O2的体积是 mL,XY2的质量是 。
(2)化合物XY2的摩尔质量是 。
(3)若XY2分子中X、Y两元素质量之比为3∶16,则X、Y两元素分别为 和 。
【解析】(1)根据化学方程式,因XY2为液体,故反应前后气体体积不变,即V(O2)=672 mL。(2)根据质量守恒定律,m(XY2)=0.672 L×2.56 g·L-1-32 g·mol-1×=0.76 g;根据化学方程式,n(XY2)=n(O2)=×=0.01 mol。故XY2的摩尔质量为M(XY2)==76 g·mol-1。(3)设X、Y两元素相对原子质量为M(X)、M(Y)。则有M(X)∶2M(Y)=3∶16,M(X)+2M(Y)=76。解得M(X)=12,M(Y)=32。故X、Y分别为C、S元素。
【答案】(1)672 mL
(2)76 g·mol-1
(3)C、S
15.将5 g钠铝合金投入200 mL的水中,固体完全溶解,产生4.48 L(标准状况下)气体,溶液中只有一种溶质。回答下列问题:
(1)处理计算问题,通常可以用图示分析的方法。
写出化学式:A ,B ,C 。
经过分析得出钠铝合金中两金属的物质的量之比为 。
(2)计算所得溶液的物质的量浓度。(假设溶液体积变化忽略不计)
【解析】据题意可知该流程为:
因反应后溶液中只有一种溶质,说明Na与H2O反应生成的NaOH恰好与Al发生反应,该过程中反应为:
2Na+2H2O2NaOH+H2↑
2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
则设n(Na)=n(Al)=x,所以+==0.2 mol,解得x=0.1 mol,则所得NaAlO2溶液的物质的量浓度为=0.5 mol·L-1。
【答案】(1)H2;NaOH;NaAlO2;1∶1
(2)0.5 mol·L-1( http: / / www.21cnjy.com )
第1节 金属的化学性质
第1课时 金属与非金属的反应
1.了解钠、铝等金属的存在与保存方法。
2.掌握并理解钠、铝等金属与氧气、硫、氯气等非金属的反应。
一、金属的共性
1.金属的存在及含量
(1)存在:绝大多数金属以①化合态存在于自然界中,只有极少数金属如金等以②游离态存在。
(2)原因:多数金属的化学性质③比较活泼。
(3)含量:地壳中含量最多的金属是④铝,其次是⑤铁。
2.单质的物理性质
(1)共性:
大多数金属为⑥银白色固体,有金属光泽;易导电、导热,具有延展性。
(2)差异性:密度、硬度、熔点差别较大。
3.单质的化学性质
(1)写出钠、镁、铝的原子结构示意图
由图可知:金属的最外层电子数一般少于4个,在反应中易失去电子,表现还原性,作还原剂。
(2)观察教材46页图3-2,写出相关实验现象和化学方程式或离子方程式。
①镁条燃烧
现象:镁条剧烈燃烧,发出耀眼的强光,产生大量的白烟;化学方程式:2Mg+O22MgO。
②镁条与稀盐酸反应
现象:镁条逐渐溶解,同时产生无色气泡;离子方程式:Mg+2H+Mg2++H2↑。
③铝丝与硫酸铜溶液反应
现象:铝丝表面有红色物质生成;离子方程式:2Al+3Cu2+3Cu+2Al3+。
④铜丝与硝酸银溶液反应
现象:铜丝表面有银白色物质生成;离子方程式:Cu+2Ag+Cu2++2Ag。
二、金属与非金属的反应
1.钠通常保存在煤油或石蜡油中,纯净的钠是银白色固体;切开的金属钠的截面会很快变暗,原因是4Na+O22Na2O(用化学方程式表示);将一小块钠放在坩埚内加热,发现钠能燃烧,火焰呈黄色,得到淡黄色固体物质,反应的化学方程式为2Na+O2Na2O2。
2.将一小块用砂纸打磨过的铝箔用坩埚钳夹住后放在酒精灯火焰上加热一段时间,观察到铝箔会熔化,但熔化的铝并不滴落,原因是铝表面生成的氧化铝(填物质名称)薄膜会将熔化的铝包裹住;加热过程中反应的化学方程式为4Al+3O22Al2O3,产生的现象可以说明熔点:Al2O3>Al。
3.活泼金属均易(填“易”或“难”)与氧气反应,当生成致密(填“致密”或“疏松”)性氧化物时,就能对内部金属起保护作用;当生成的是疏松(填“致密”或“疏松”)性氧化物时,就起不到保护作用。常见氧化物如Al2O3、MgO、Fe2O3中属于前者的是Al2O3、MgO,属于后者的是Fe2O3。
1.在做钠的性质实验时,多余的钠该如何处理
【答案】多余的钠应放回原试剂瓶。
2.铝是活泼金属,却不易腐蚀,为什么
【答案】因为在空气中铝表面生成致密的氧化膜而具有抗腐蚀性。
3.为什么不宜用钢刷擦洗铝质餐具
【答案】若用钢刷擦洗铝制品,容易把氧化膜除掉,从而起不到保护作用。
探究:金属与氧气反应
1.将一小块钠放置在空气中会发生如下变化,请在下表中写出有关反应的化学方程式。
银白色金属钠表面变暗白色固体表面变成溶液白色块状物质白色粉末状物质
①
②
④
⑤
【答案】
① 4Na+O22Na2O
② Na2O+H2O2NaOH
④ 2NaOH+CO2Na2CO3+H2O、Na2CO3+10H2ONa2CO3·10H2O
⑤ Na2CO3·10H2ONa2CO3+10H2O
2.钠为什么要保存在煤油中
【答案】因为钠很活泼,易与空气中的氧气等发生反应。
3.除去镁、铝表面的氧化膜,除可以用砂纸打磨外,还有什么办法
【答案】可以将镁、铝放在稀硫酸中浸泡,然后取出用蒸馏水清洗。
4.我们知道“钠与氧气反应:条件不同,产物不同”,那镁、铝呢
【答案】镁、铝在常温与加热时与氧气反应的现象不同,但产物均为对应的氧化物。
5.铁在氧气中燃烧的现象是怎样的 产物是什么
【答案】铁在纯氧中燃烧,火星四射,生成黑色固体,产物为四氧化三铁。
1.下列性质中不是所有金属共有的是( )。
A.易导热 B.有金属光泽
C.导电性 D.易与氧气反应
【答案】D
2.下列说法中错误的是( )。
A.钠在空气中燃烧时先熔化,再燃烧,最后所得产物为Na2O2
B.镁因在空气中形成了一薄层致密的氧化膜保护了里面的镁,故镁不需要像钠一样特殊保护
C.铝制品在生活中非常普遍,这是因为铝不活泼
D.铁因在潮湿的空气中生成的氧化物疏松,不能保护内层金属,故铁制品往往需涂保护层
【答案】C
3.4.6 g金属钠在一定条件下与氧气反应后,得到7.0 g固体,由此可判断其氧化产物是( )。
A.只有Na2O B.只有Na2O2
C.Na2O2和Na2O D.无法确定
【解析】此题可用极限法巧解。4.6 g金 ( http: / / www.21cnjy.com )属钠完全被氧化为Na2O2,质量应为7.8 g,如果完全生成Na2O,则质量应为6.2 g,由此可知被氧化的产物应为Na2O2和Na2O的混合物。
【答案】C
4.镁、铝、铁在日常生活中有较为广泛的用途。如:
(1)镁在空气中燃烧时,发出耀眼的白光,可用来制造镁闪光灯,其反应的化学方程式为 。
(2)市场上出售的补血麦片中常含有微量颗粒 ( http: / / www.21cnjy.com )细小的还原性铁粉,铁粉与人体胃液中的盐酸反应转化成氯化亚铁,起到补血作用,写出该反应的化学方程式: 。
(3)铝箔餐盒及铝箔托盘适用于航空食品包装、蛋糕房等行业。写出铝箔耐腐蚀的原因: (用化学方程式解释)。
【答案】(1)2Mg+O22MgO
(2)Fe+2HClFeCl2+H2↑
(3)4Al+3O22Al2O3
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1.下列关于金属的叙述中正确的是( )。
A.金属在常温下都是固体
B.金属具有导电性、导热性和延展性
C.金属都能与稀H2SO4反应生成H2
D.金属元素在自然界中都以化合态存在
【答案】B
2.下列关于地壳中含量最多的金属元素与地壳中含量最多的非金属元素的说法中,不正确的是( )。
A.题中所指的元素分别是Al和O
B.题中所指的元素分别是Fe和O
C.这两种元素组成的化合物的摩尔质量是102 g·mol-1
D.这两种元素组成的化合物能与酸反应
【解析】地壳中含量最多的金属元素与地壳中含 ( http: / / www.21cnjy.com )量最多的非金属元素分别为Al和O,它们所形成的化合物的化学式是Al2O3,其摩尔质量是102 g·mol-1,Al2O3能与酸反应。
【答案】B
3.下列物质中不与铝发生反应的是( )。
A.Na2SO4溶液 B.FeSO4溶液
C.ZnCl2溶液 D.稀硫酸
【答案】A
4.取一小块金属钠放在燃烧匙里加热,下列对实验现象的叙述中正确的是( )。
①金属钠先熔化 ②在空气中燃烧,产生紫色火焰 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物质
A.①② B.①②③ C.①④⑤ D.②④⑤
【答案】C
5.通过观察和推理判断,下列实验室中对于少量Na的保存方法正确的是( )。
A.保存在水中
B.密封保存在广口瓶中
C.用铝箔包裹密封在广口瓶中
D.密封保存在煤油中
【答案】D
6.收藏家收藏的清末铝制品,至今仍保存完好,其主要原因是( )。
A.铝不易发生化学反应
B.铝的氧化物容易发生还原反应
C.铝不易被氧气氧化
D.铝表面致密的氧化膜能阻止铝进一步被氧化
【答案】D
7.4.6 g金属钠在一定条件下与氧气反应后,得到7.0 g固体,由此可判断其氧化产物是( )。
A.只有Na2O B.只有Na2O2
C.Na2O2和Na2O D.无法确定
【解析】此题可用极限法巧解 ( http: / / www.21cnjy.com )。4.6 g金属钠完全被氧化为Na2O2,质量应为7.8 g,如果完全生成Na2O,则质量应为6.2 g,由此可知被氧化的产物应为Na2O2和Na2O的混合物。
【答案】C
8.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(常温)中充分反应,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大
D.两块钠的反应产物质量一样大
【解析】钠与氧气常温时生成Na2O,加热时生成Na2O2,等质量的两块钠,在常温和加热条件下失去电子一样多,在加热时的反应产物质量大。
【答案】B
9.钠与氧气的反应会因为条件不同而导致现象不同、产物不同,反应的实质也不同。据此回答下列问题:
(1)常温下,在空气中切开金属钠,钠的 ( http: / / www.21cnjy.com )断面由银白色逐渐 而失去金属光泽,请你用化学方程式表示这种现象的原因: 。
(2)钠在空气中受热,可以观察到的现象是 ,反应的化学方程式是 。
【解析】(1)常温下,钠与氧气的反 ( http: / / www.21cnjy.com )应是一个缓慢的氧化反应,产物是白色的Na2O;(2)加热条件下,钠与氧气的反应是一个剧烈的氧化反应(燃烧),产物是淡黄色的Na2O2。
【答案】(1)变暗;4Na+O22Na2O
(2)在空气中燃烧,发出黄色火焰,生成淡黄色的物质;2Na+O2Na2O2
10.为研究钠的某些物理性质,甲、乙两位同学分别从试剂瓶中取出两块金属钠,并且各自记录了下列现象:
甲 金属钠是银白色具有金属光泽的固体,质软
乙 金属钠是表面粗糙的灰色(局部显淡黄色)固体,无光泽
(1)通过现象记录,请你推断两位同学研究钠的物理性质时采用的具体方法。
甲的操作方法: 。
乙的操作方法: 。
(2) (填“甲”或“乙”)的观察结果符合金属钠的物理性质,原因是 。
【答案】(1)对钠块进行了切割,观察的是金属钠的断面;直接从试剂瓶中取出钠块,未做处理就进行观察(其他合理答案也可)
(2)甲;钠块久置会被氧化,乙观察的是钠块表面被氧化的部分,并没有观察到钠本身的性质
11.A、B、C是中学化学中常见的三种物质,它们之间的相互转化关系如下(部分反应条件及产物略去):
(1)若A是一种金属,C是淡黄色固体,则B的化学式为 ,AC反应的化学方程式为 。
(2)若A是一种非金属,其常见单质为黑色固体,C是最主要的温室气体,则C的化学式为 ,BC反应的化学方程式为 。
【答案】(1)Na2O; 2Na + O2Na2O2
(2)CO2;2CO+O22CO2
12.近年来,科学家正在探索利用铝 ( http: / / www.21cnjy.com )粉作燃料的可能性,以期铝能成为石油的一种取代物。假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用,下列关于其有利因素的说法中,你认为不正确的是( )。
A.铝质轻,便于运输、贮存,且安全
B.铝燃烧时放出的热量大,且燃烧后产物对环境的污染容易得到有效控制
C.在地球上,铝矿资源丰富
D.现代电冶铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础
【解析】铝质轻,燃烧时放热多,在地壳中是含量 ( http: / / www.21cnjy.com )最大的金属元素,铝矿资源丰富,这些都是用铝作为新型燃料的有利条件。但是电冶铝本身需要消耗大量的能量,从这一点考虑,如果没有开发出新的冶炼金属铝的技术,那么用铝作为新能源的做法是不合算的。
【答案】D
13.将6 g Na和3.2 g硫粉迅速混合,放在石棉网上加热,反应后所得固体物质的成分是( )。
A.Na2O和S B.Na2O和Na2O2
C.Na2O和Na2S D.Na2O2和Na2S
【答案】D
14.中研网报道,目前全球汽车工业每年消耗铝约为六百万吨,其中有是再生铝,在开展铝向汽车的所有部件应用方面已经做得非常广泛。
(1)铝是以“贵族的身份” ( http: / / www.21cnjy.com )作为金属材料开始使用的。一百多年前,为了表彰门捷列夫对化学做出的杰出贡献,英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的奖杯——铝杯,赠送给门捷列夫。铝开始作为金属材料之所以贵于黄金,其原因是 (填字母,下同)。
A.铝是稀有金属
B.铝矿开采困难
C.缺乏廉价的冶炼铝技术
D.铝熔点高,作为材料不易加工
(2)铝在轿车上的应用已经大获成功,这是无可争辩的事实。相比钢而言,再生铝(回收利用)作为金属材料在汽车上应用的优点是 (多选)。
A.汽车重量减轻 B.铝的导电性能好
C.降低成本 D.铝的冶炼比铁容易
(3)目前市场上某些品牌 ( http: / / www.21cnjy.com )笔记本电脑(如神舟电脑、IBM电脑等)的外壳一改以往的有机合成材料,而使用铝合金材料(有钛铝合金、镁铝合金等),有些甚至还渗入碳纤维材料,使整体硬度得到进一步加强。铝合金材料在电脑上代替有机合成材料的目的是 (多选)。
A.增强导电性 B.增强美观
C.增加强度 D.增加运算速度
【答案】(1)C
(2)AC
(3)BC
15.某校研究性学习小组的同学对金属镁在空气中燃烧的产物进行探究。
(1)甲同学根据所学知识认为镁在空气中燃烧的产物就是氧化镁。请你用化学方程式表示甲的观点: 。
(2)乙同学认为,空气中存在大量的氮气,镁也可能和氮气反应。他设计了如下装置进行实验:
( http: / / www.21cnjy.com )
待镁条燃烧完后取出蒸发皿观察,发现蒸发 ( http: / / www.21cnjy.com )皿中除有白色固体外还有少量的淡黄色固体。能支持乙同学观点的实验现象除生成淡黄色固体外还有 ,理由是 。
(3)丙同学对乙同学实验中生成的淡黄色 ( http: / / www.21cnjy.com )固体产生了兴趣,他向蒸发皿中的固体滴加少量水,发现有刺激性气味的气体产生,淡黄色固体转变成白色。请你写出上述过程中发生反应的化学方程式: ,生成淡黄色固体的化学方程式是 。
【答案】(1)2Mg+O22MgO,2Mg+CO22MgO+C
(2)钟罩中的水面上升大大超过钟罩容积的;空气中O2的体积分数约为,CO2的体积分数很小,只有和N2反应钟罩中的水面上升才能大大超过钟罩容积的
(3)Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2↓+2NH3↑;3Mg+N2Mg3N2第2课时 金属与酸、碱和水的反应
1.掌握钠、铁等金属与水、酸的反应。
2.掌握金属铝与碱的反应。
一、金属与酸、水的反应
1.位于金属活动性顺序表①氢前面的金属单质能与盐酸、稀硫酸等发生②置换(填基本反应类型)反应,写出镁与盐酸反应的离子方程式:③Mg+2H+H2↑+Mg2+。
2.钠与水反应时,从试剂瓶中取出钠所用仪器的名称是④镊子,将一小块钠放入盛有水的小烧杯中(水中加有2滴酚酞),观察到的现象有:钠⑤浮在水面(填钠所处位置)与水反应,钠熔化成⑥小球并在水面上四处移动;溶液变成⑦红色,发生反应的化学方程式为⑧2Na+2H2O2NaOH+H2↑。由此实验可知,当金属钠起火燃烧时,⑨不能(填“能”或“不能”)用水扑灭,必须用⑩干燥的沙土扑灭。
3.由金属活动性顺序表知,钠、钾、钙中活泼性最弱的是钠,由此可以判断,钾、钙能(填“能”或“不能”)与水反应,试写出其中一个反应的化学方程式:2K+2H2O2KOH+H2↑[或Ca+2H2OCa(OH)2+H2↑](若不能反应此空不填)。已知铝能与水蒸气在加热时发生置换反应,写出该反应的化学方程式:2Al+3H2O(g)Al2O3+3H2。
4.铁与水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,此反应中还原产物是H2。
二、铝与氢氧化钠溶液的反应
1.将两小块铝片分别置于盛有盐酸、NaOH溶液的A、B两支试管中,产生的现象是固体溶解且有气泡产生,一段时间后,将两根点燃的木条分别放在两试管口,观察到的现象是有蓝色火焰产生,B中反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑。
2.酸、碱、盐等可直接侵蚀铝的保护膜,因此铝质餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸的食物。
3.将一小块铝片与一小粒钠同时放入盛有水的小烧杯中,能发生氧化反应的物质有钠、铝,若反应后固体全部消失,则溶液中的溶质一定有NaAlO2,可能有NaOH。
1.能证明钠的密度比水的密度小的实验现象是什么
【答案】钠浮在水面上。
2.能证明钠与水反应后溶液呈碱性的实验现象是什么
【答案】反应后滴有酚酞的溶液变红色。
3.切下来的金属钠块要用滤纸擦净后方可放入水中实验,这是为什么
【答案】因金属钠贮存在煤油里,切下的钠表面吸附有煤油,需用滤纸擦净,这样可以防止钠块与水反应放热而造成煤油燃烧。
4.课本中图3-8试管里棉花的作用是什么
【答案】产生水蒸气。
探究1:钠在水溶液中的反应
1.某同学在做金属Na与CuSO ( http: / / www.21cnjy.com )4溶液反应的实验中,观察到有蓝色的Cu(OH)2沉淀生成而没有红色的Cu单质生成。为什么钠比铜活泼却没有置换出铜呢 会不会是因为生成的Cu较少而被蓝色沉淀所覆盖呢 为了确定自己的猜想是否正确,他设计了如下的方案:
(1)向所得沉淀中加入足量的 (填试剂名称)后,若 ,说明沉淀中 (填“有”或“没有”)单质铜。
(2)该同学在实验中意外地发现生成的蓝色沉淀中混有少量的黑色沉淀,而所使用的药品均没有问题。你认为该黑色沉淀是 。
(3)写出钠与CuSO4溶液反应的离子方程式: 。
【解析】由于铜不溶于盐酸及稀硫酸,故可 ( http: / / www.21cnjy.com )根据固体能否全部溶解于盐酸(或稀硫酸)来确定有没有生成铜。由于实验中涉及的反应物只有CuSO4、钠、水,再结合有关物质的颜色可知黑色物质只能是CuO。
【答案】(1)盐酸(或稀硫酸);沉淀不能完全溶解;有[或(沉淀全部溶解;没有)]
(2)CuO
(3)2H2O+2Na+Cu2+H2↑+2Na++Cu(OH)2↓
2.若忽略温度的变化,将一小块金属钠投入饱和NaOH溶液中,反应后,溶液中Na+的浓度如何变化
【答案】不变,因为析出氢氧化钠后溶液仍为原温度下的饱和溶液,故氢氧化钠的浓度不变化,Na+的浓度也不变化。
3.钠投入硫酸铜溶液中,溶液的质量如何变化
【答案】Na与CuSO4溶液反应:2Na+2H2O2NaOH+H2↑,2NaOH+CuSO4Cu(OH)2↓+Na2SO4,因此每有2 mol Na(即46 g)反应,就有1 mol H2(即2 g)放出和1 mol Cu(OH)2(即98 g)析出,故溶液的质量减轻。
4.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
【答案】钠与酸溶液反应时,先与酸溶液中的H+反应,钠过量时,将酸溶液中的H+反应完后,再与水反应。
探究2:铝与碱反应
1.在铝质易拉罐中收集满CO ( http: / / www.21cnjy.com )2气体,然后往其中倒入10 mL浓NaOH溶液,并迅速用胶带将易拉罐口封住,能够观察到的实验现象是易拉罐突然变瘪了,可经过一段时间之后,又可以观察到的现象是 ;
试解释易拉罐变瘪的原因 ;
并解释后一现象的原因 ;
写出反应过程中两个反应的离子方程式 、 。
【解析】CO2与NaOH溶液反应使气压降低,易拉罐变瘪;铝与NaOH溶液反应生成氢气,气压升高,易拉罐鼓起。
【答案】易拉罐鼓起;CO2与NaOH溶液反应使罐内气压降低;铝与NaOH溶液反应生成氢气,气压升高,易拉罐鼓起;CO2+2OH-C+H2O;2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑
2.铝与热水反应吗 请举例说明。
【答案】不反应,可用铝壶烧水说明铝与热水不反应。
3.为什么不能用强碱液洗涤铝盆
【答案】铝可与强碱反应。
1.钠与水反应时的现象与钠的下列性质无关的是( )。
A.钠的熔点低 B.钠的密度小
C.钠的硬度小 D.钠有强还原性
【解析】钠与水反应的实验现象之一是“钠熔成小球”,这是钠的熔点低导致的;密度小导致钠可以“浮在水面”上;钠的强还原性是钠与水反应的实质。
【答案】C
2.对于铝和烧碱溶液的反应,下列说法不正确的是( )。
A.铝是还原剂
B.H2O是氧化剂
C.NaOH和H2O是氧化剂
D.偏铝酸钠是氧化产物
【答案】C
3.铝、钠混合物投入足量的 ( http: / / www.21cnjy.com )水中,充分反应后,得到澄清溶液,并收集到4.48 L H2(标准状况下),若钠的物质的量为0.1 mol,则铝的物质的量为( )。
A.0.2 mol B.0.1 mol
C.0.05 mol D.0.025 mol
【解析】0.1 mol Na产生H2 0.05 mol,生成NaOH 0.1 mol,而反应共释放H2为=0.2 mol,因此Al与NaOH反应放出0.15 mol H2。
2Al~3H2
2 3
x 0.15 mol
x=0.1 mol
【答案】B
4.现有4.6 g Na、2.4 g Mg、2.7 g Al和6.4 g Cu,分别将其投入100 mL 1.5 mol·L-1盐酸中。
(1)与盐酸反应最剧烈的金属是 (填元素符号,下同)。
(2)最后剩余的金属是 。
(3)反应结束后,产生气体的质量最大的是 。
【答案】(1)Na
(2)Mg、Al、Cu
(3)Na
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1.下列关于钠、铁、铝的叙述中正确的是( )。
A.铝是地壳中含量最多的金属元素
B.三者都可以被氧气氧化,且还原性依次减弱
C.三者都可以与水在常温下反应生成相应的氢氧化物和氢气
D.铝和铁都是银白色金属,但如果是粉末状的金属则都呈现出黑色
【解析】三者中铁还原性最弱,B项错误;铝、铁在常温下与水不反应,C项错误;铁粉末呈黑色,铝粉末呈银白色,D项错误。
【答案】A
2.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游动
B.有气体产生
C.溶液底部有银白色物质生成
D.溶液变浑浊
【解析】由于Na与水反应,溶液中水量减小, ( http: / / www.21cnjy.com )饱和澄清石灰水为Ca(OH)2饱和溶液,水量减小后,Ca(OH)2会析出,因此溶液变浑浊,D项是可能发生的现象。
【答案】C
3.将一小块钠投入下列溶液时,既能产生气体又会出现白色沉淀的是( )。
A.稀H2SO4 B.硫酸铜溶液
C.氢氧化钠溶液 D.氯化镁溶液
【答案】D
4.在烧杯中加水和苯(密度:0.88 g·c ( http: / / www.21cnjy.com )m-3)各50 mL。将一小粒金属钠(密度:0.97 g·cm-3)投入烧杯中。观察到的现象可能是( )。
A.钠在水层中反应并四处游动
B.钠停留在苯层中不发生反应
C.钠在苯的液面上反应并四处游动
D.钠在苯与水的交界处反应并可能上下跳动
【解析】苯与水互不相溶而分层,水的密度较大在 ( http: / / www.21cnjy.com )下层,苯的密度较小在上层。钠的密度介于苯和水的密度之间,所以钠的位置应在苯和水的位置之间。钠与苯不发生化学反应,钠与H2O反应生成氢氧化钠和氢气,氢气推着钠粒向上运动。钠粒上升到苯中失去了氢气的推动力以后,在重力的作用下又回到了苯与水的交界处。这时的钠粒再次重复先上浮后下落的现象,直到钠粒消失。
【答案】D
5.将铝条插入NaOH溶液中,开始没有H2生成的原因是( )。
A.铝与NaOH溶液不反应
B.铝条表面含有Al2O3
C.铝条不纯,含有杂质Mg
D.NaOH溶液中含有NaAlO2
【解析】铝易被氧化成Al2O3,附着在铝条的表面,将铝条插入NaOH溶液中,Al2O3首先与NaOH反应,故开始无H2生成。
【答案】B
6.铝、钠混合物投入足量的水 ( http: / / www.21cnjy.com )中,充分反应后,得到澄清溶液,并收集到4.48 L H2(标准状况下),若钠的物质的量为0.1 mol,则铝的物质的量为( )。
A.0.2 mol B.0.1 mol
C.0.05 mol D.0.025 mol
【解析】0.1 mol Na产生H2 0.05 mol,生成NaOH 0.1 mol,而反应共释放H2为=0.2 mol,因此Al与NaOH反应放出0.15 mol H2。
2Al~3H2
2 3
x 0.15 mol
x=0.1 mol
【答案】B
7.下列反应的离子方程式书写正确的是( )。
A.钠和冷水反应:Na+2H2ONa++2OH-+H2↑
B.金属铝溶于氢氧化钠溶液:Al+2OH-Al+H2↑
C.金属铝溶于盐酸:2Al+6H+2Al3++3H2↑
D.铁和稀硫酸反应:2Fe+6H+2Fe3++3H2↑
【答案】C
8.若向某溶液中加入铝粉能放出H2,则该溶液中可能共存的离子是( )。
A.Ba2+、S、Cl-、Na+ B.Ca2+、Mg2+、Cl-、C
C.Cl-、Na+、Ag+、S D.N、K+、Na+、OH-
【答案】D
9.现有4.6 g Na、2.4 g Mg、2.7 g Al和6.4 g Cu,分别将其投入100 mL 1.5 mol·L-1盐酸中。
(1)与盐酸反应最剧烈的金属是 (填元素符号,下同)。
(2)最后剩余的金属是 。
(3)反应结束后,产生气体的质量最大的是 。
【答案】(1)Na
(2)Mg、Al、Cu
(3)Na
10.在一定条件下用普通铁粉和水 ( http: / / www.21cnjy.com )蒸气反应,可以得到铁的氧化物。利用如图所示的装置进行实验,实验进行时试管A中应加入的试剂是 ;烧瓶B的作用是 ;烧瓶C的作用是 ;用点燃的木条靠近水槽中的肥皂泡时的现象是 。
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【答案】普通铁粉(或铁粉);作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气);防止倒吸(或用作安全瓶);肥皂泡燃烧(或有轻微的爆鸣声)
11.同学甲设计了下图实验装置,目的是做钠与水的反应实验,并探究钠的物理性质和钠与水的产物。
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(1)当进行适当操作时还需要的仪器有 。
(2)同学甲应该进行的适当操作是 。
(3)同学甲记录的正确实验现象是 。
(4)同学乙建议在玻璃管口处直接点燃反应产生的气体。从实验安全和操作的可行性,请你评价同学乙的建议: 。
【解析】(1)实验需要小试管、酒精灯等仪器 ( http: / / www.21cnjy.com )。(2)向上抽大头针,使钠块触及胶塞而落入试管中的水中,用小试管收集气体,靠近酒精灯火焰。(3)钠块浮在水面上,在水面上迅速游动,并逐渐消失,溶液变红,气体靠近酒精灯火焰,听见爆鸣声。(4)此法不安全且操作不符合实际,若直接在玻璃管口点燃,容易导致试管内气体的爆炸(因为其中含有较多的空气),若验纯后再点燃,因为钠与水反应迅速,所以操作完验纯后,反应已经结束,无气体点燃。
【答案】(1)小试管、酒精灯等
(2)抽出大头针,钠块落入水中,用小试管收集气体,靠近酒精灯火焰
(3)钠块浮在水面上,迅速游动,并逐渐消失,溶液变红,气体靠近酒精灯火焰,听见爆鸣声
(4)若直接在玻璃管口点燃,易发生爆炸,若验纯后再点燃,操作困难
12.下列各组物质相互反应后,没有碱生成的是( )。
A.金属Ca投入水中 B.红热的金属Fe和水蒸气
C.金属Na投入水中 D.CaO溶于水
【解析】红热的铁与水蒸气反应的产物为四氧化三铁。
【答案】B
13.将钠、铝、铁各0.3 mol分别放入100 mL 1 mol·L-1盐酸中,同温同压下产生的气体的体积之比是( )。
A.1∶2∶3 B.6∶3∶2
C.3∶1∶1 D.1∶1∶1
【答案】C
14.在天平的两个托盘上各放一个盛有100 g质量分数为3.65%的盐酸的烧杯,天平平衡。
(1)若往左右两端烧杯里分别放入4.6 g钠、4.6 g镁,反应后(设只有H2逸出,无其他损耗)天平是否平衡 ,其原因是 。
(2)若在左边烧杯中放入1.2 g镁,则应在右边烧杯中放入 g金属钠,反应后天平仍保持平衡。
【答案】(1)不平衡;钠全部参与反应,左盘增重4.4 g,而镁只部分反应,右盘增重4.5 g
(2)1.15
15.应用下列装置,在硬质玻璃管中放入 ( http: / / www.21cnjy.com )铁粉和石棉绒的混合物,加热,并通入水蒸气,就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验并收集产生的气体”。
( http: / / www.21cnjy.com )
请回答下列问题:
(1)写出该反应的化学方程式: ;该反应中的氧化剂是 。
(2)实验前必须对整套装置进行气密性检查,操作方法是 。
(3)圆底烧瓶中盛装的是水,该装置受热后的主要作用是 。
(4)酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是 ,理由是 。
(5)干燥管中盛装的物质是 ,作用是 。
【解析】(2)整套装置比较长,需要用酒精灯加热。
(3)加热水可产生水蒸气,使之与玻璃管中的铁粉反应。
(4)开始时玻璃管内有空气,若先加 ( http: / / www.21cnjy.com )热玻璃管则铁粉会与氧气反应,且产生氢气后与氧气混合会发生爆炸,因此先点燃酒精灯产生水蒸气将空气赶出后再点燃酒精喷灯。
(5)从玻璃管中出来的气体含大量水蒸气,因此需要干燥,干燥管中盛装的物质可以是碱石灰、氧化钙等。
【答案】(1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2;H2O
(2)在玻璃管口A处接一段乳胶管 ( http: / / www.21cnjy.com ),乳胶管头上连一段玻璃管,并将管口浸入水中,用酒精灯火焰微热烧瓶底部,如果能够观察到浸入水中的玻璃管口有气体逸出,停止加热后,玻璃管内有水柱上升,且较长时间水柱不回落,则表明该套装置气密性良好
(3)为硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应实验提供持续不断的水蒸气
(4)先点燃酒精灯,产生水蒸气后,再点燃酒精喷灯;先点燃酒精喷灯会导致Fe与硬质玻璃管中的O2反应
(5)碱石灰;除去产物H2中的水蒸气
