3.1.1金属与非金属、酸、水的反应课时作业
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．下列说法正确的是( )
A．金属使用的年代与金属的性质无关
B．铁能置换出CuSO4溶液中的铜，故银也能置换出CuSO4溶液中的铜
C．金属原子最外层电子数越少，其还原性越强
D．将金属钠投入CuSO4溶液中，得不到金属铜
解析：大多数金属以化合态存在，人类首先发现与利用的金属是自然界中的金属单质，然后逐渐通过化学方法冶炼出不同的金属，金属活动性越强，其冶炼难度越大，A错误；Ag的活动性比Cu的弱，Ag不能与CuSO4反应，B错误；如铜原子最外层只有1个电子，铝原子最外层有3个电子，但Al的还原性大于Cu的，C错误；将金属钠投入CuSO4溶液中，最终生成Na2SO4、Cu(OH)2沉淀和H2，D正确。
答案：D
2．下列关于钠与水反应的叙述，不正确的是( )
①将一小粒钠投入滴有紫色石蕊溶液的水中，反应后溶液变红
②将一小粒钠投入稀盐酸中，钠先与水反应，后与HCl反应
③钠在水蒸气中反应时因温度高会发生燃烧
④将两小粒质量相等的金属钠，一粒直接投入水中，另一粒用铝箔包住，在铝箔上刺些小孔，然后投入水中，则二者放出氢气的质量相等
A．①② B．②③
C．②③④ D．①②③④
解析：钠与水反应生成的氢氧化钠使滴有紫色石蕊溶液的水变蓝，①错误。钠与水反应的本质是钠与H＋反应，所以将钠投入稀盐酸中，钠先与HCl电离出的H＋反应，②错误。钠在水蒸气中反应产生的是氢气，尽管温度高且反应放热，因无氧气参与，所以钠在水蒸气中反应时不能燃烧，③错误。④中发生反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，因此，用铝箔包住的钠与水反应时放出的H2较多，④错误。
答案：D
3．下列叙述正确的是( )
A．铝表面易形成一层致密的氧化膜保护层，故铝可以广泛用于制造炊具和包装食品
B．5.6 g Fe在纯氧中燃烧和与足量水蒸气反应，转移电子的物质的量均为 mol
C．金属钠在空气中燃烧得到白色固体
D．钠、镁等活泼金属着火时，可直接用水灭火
解析：人体摄入过多铝会导致老年性痴呆，A错误；Fe在纯氧中燃烧和与水蒸气反应均生成Fe3O4,1 mol Fe参与反应转移 mol电子，5.6 g(0.1 mol)Fe转移 mol电子，B正确；金属钠在空气中燃烧得到淡黄色Na2O2，C错误；钠、镁等活泼金属能与H2O反应放出H2，故钠、镁等活泼金属着火时，不能用水灭火，D错误。
答案：B
4．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)，下列有关叙述不正确的是( )
A．表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了氧化钠
B．“出汗”是因为生成的氢氧化钠吸收空气中的水蒸气在表面形成了溶液
C．最后变成碳酸钠粉末
D．该过程的所有化学反应均为氧化还原反应
解析：钠在空气中的先后变化为：Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·
10H2O→Na2CO3。表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了氧化钠，所以A项正确；“出汗”是因为生成的氢氧化钠吸收空气中的水蒸气在表面形成了溶液，故B项正确；钠在空气中最后变成碳酸钠粉末，所以C对；但Na在空气中的一系列变化并不都是氧化还原反应，如Na2O→NaOH就不是，故D项错误。
答案：D
5．由Zn、Fe、Mg、Al四种金属中的两种组成的10 g混合物与足量的盐酸反应产生1.0 g H2，则混合物中一定含有的金属是( )
A．Zn B．Fe
C．Al D．Mg
解析：方法一：假设法。假设10 g分别是纯锌、纯铁、纯镁、纯铝，则与足量盐酸反应生成H2的质量分别为 g、 g、 g、 g，从以上数据可以看出，只有10 g铝生成H2的质量大于1.0 g，其他三种金属生成氢气的质量均不够1.0 g，因此当两种金属(共10 g)与酸反应生成氢气为1.0 g时，必须含有铝。
方法二：本题可以采用平均摩尔电子质量法。该混合物的平均摩尔电子质量＝＝10 g·mol－1，Zn、Fe、Mg、Al的摩尔电子质量分别为32.5 g·mol－1、28 g·mol－1、12 g·mol－1、9 g·mol－1，由于是两种金属组成的混合物，平均摩尔电子质量必介于两种金属的摩尔电子质量之间，故混合物中一定含有金属Al。
答案：C
6．将11.5 g钠、9 g铝、28 g铁分别投入200 mL 1 mol/L的盐酸中，下列说法正确的是( )
A．钠与盐酸反应最剧烈，产生的气体最多
B．铝与盐酸反应的剧烈程度仅次于钠，但产生的气体最多
C．铁与盐酸反应产生的气体比钠多
D．反应结束时产生的气体一样多
解析：钠、铝、铁与盐酸反应，钠最剧烈；且三者与盐酸反应时，HCl均不足，而过量的钠还可跟H2O反应放出氢气，故钠产生气体最多。
答案：A
7．等质量的甲、乙、丙三种金属，分别与足量的溶质质量分数相同的稀硫酸完全反应后，都生成＋2价的硫酸盐，其产生氢气的体积与反应时间的关系如下图所示，则下列说法正确的是( )
A．三种金属的活动性顺序为甲>乙>丙
B．反应时消耗硫酸的质量一定相同
C．三种金属的相对原子质量是甲>乙>丙
D．甲先反应完，乙最后反应完
解析：因甲、乙、丙三种金属与稀H2SO4反应时都表现＋2价，故其反应通式可表示为M＋H2SO4===MSO4＋H2↑，生成H2的物质的量与金属的物质的量相等，由图像可知生成H2的体积：V甲>V乙>V丙，则n甲>n乙>n丙，而三种金属的质量相等，摩尔质量越大，物质的量越小，所以三种金属的相对原子质量：甲<乙<丙，C项错误；消耗H2SO4的量：甲>乙>丙，B项错误；由图像可知反应时间甲最短、乙最长，三种金属的活动性顺序为：甲>丙>乙，A项错误，D项正确。
答案：D
8．相同物质的量的Fe、Mg、Al、Na各0.1 mol投入到含HCl 0.01 mol的稀盐酸中，置换出H2由多到少的顺序是( )
A．Al>Mg＝Fe>Na B．Al＝Mg＝Fe＝Na
C．Al＝Mg＝FeAl>Mg>Fe
解析：Fe、Mg、Al投入到盐酸中均发生反应：R＋nH＋===Rn＋＋n/2H2↑，由于金属相对酸过量，故三者产生的H2应以HCl的量为准进行计算，即产生H2的量分别为：Fe＝Mg＝Al，而Na除与HCl反应外，还与H2O反应，故放出H2的量最多，故正确答案为C。
答案：C
9．将一小块钠投入盛有5 mL饱和石灰水的试管中，不可能观察到的现象是( )
A．钠熔化成光亮的小球，在液面上四处游动
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：钠与饱和石灰水反应的实质是钠与水发生反应，消耗溶剂生成了氢气，同时反应放出大量的热，致使Ca(OH)2析出，溶液变浑浊。钠不能置换出石灰水中的钙，所以不能生成银白色物质。故正确答案为C。
答案：C
10．用坩埚钳夹住一小块刚用酸处理过的铝箔，在酒精灯上加热至熔化，发现熔化的铝并不滴落。下列关于上述实验现象的解释不正确的是( )
A．铝箔在空气中不易燃烧
B．用酸处理时未能将氧化铝溶解
C．氧化铝的熔点比铝熔点高
D．铝在空气中能很快形成氧化膜
解析：铝是一种活泼金属，在空气中可以很快形成致密氧化物薄膜，又因氧化铝的熔点高于铝，故铝熔化但不滴落。
答案：B
11．分别将23 g金属钠放入足量的m g水中和24 g金属镁放入足量的m g稀盐酸中，反应后所得溶液的质量分别为a g和b g。那么a和b的关系应是( )
A．a>b B．aC．a＝b D．无法确定
解析：Na―→H2
23 1
23 g m1＝1 g
a＝(23＋m－1) g＝(22＋m) g。
Mg―→H2
24 2
24 g m2＝2 g
b＝(24＋m－2) g＝(22＋m) g。
答案：C
12．在杠杆的两端分别挂着质量和体积都相同的铝球和铁球，此时杠杆平衡。然后将两球分别浸没在稀硫酸和硫酸铜溶液中片刻，如图所示，则下列说法正确的是( )
A．铝球一定是空心的
B．左边烧杯中的溶液质量减少了
C．去掉两烧杯杠杆仍平衡
D．右边铁球上出现红色
解析：因为Al的密度小，Fe的密度大，故Al可以是实心，而Fe必须是空心的，A项错误；左边烧杯中Al与稀H2SO4反应生成Al2(SO4)3，Al3＋进入溶液，溶液质量增加，B项错误；而右边Fe与CuSO4溶液反应置换出红色的Cu，因为反应的Fe的质量小于析出的Cu的质量且析出的Cu附着在铁球上，故铁球一侧质量增大，C项错误。
答案：D
二、非选择题(共52分)
13．(10分)A、B、C是中学化学中常见的单质，常温下甲、乙两种化合物分别是黑色固体和无色液体，这些化合物和单质之间有如图所示关系。据此判断：
(1)无素A有可变化合价，则单质A是________，化合物甲是________。
(2)写出反应①②③的化学方程式。
①___________________________________________________；
②___________________________________________________；
③___________________________________________________。
解析：A有可变化合价且与B点燃后生成黑色固体甲，因此可假设A元素为Fe，点燃条件下与O2反应可生成黑色Fe3O4，同时与无色液体H2O生成H2，而Fe3O4在高温下能被H2还原得到Fe和H2O，与题意相符。
答案：(1)Fe Fe3O4 (2)①3Fe＋2O2点燃,Fe3O4 ②3Fe＋4H2O(g)高温,Fe3O4＋4H2 ③Fe3O4＋4H2高温,3Fe＋4H2O
14．(10分)常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原性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。
请回答下列问题：
(1)写出该反应的化学方程式：________________；该反应中的还原剂是________，氧化剂是________。
(2)实验前必须对整套装置进行气密性检验，操作方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)圆底烧瓶中盛装水，该装置受热后的主要作用是____________
__________________________________________________________；
烧瓶底部放置了几片碎瓷片，碎瓷片的作用是_______________。
(4)酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是________________________，
原因是_______________________________________________。
(5)干燥管中盛放的物质是________，作用是________________。
解析：在反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2中，H2O为氧化剂，Fe为还原剂；在烧瓶中加入碎瓷片的目的是防止液体沸腾过于剧烈；由于硬质玻璃管中有空气，若先加热硬质玻璃管，会导致Fe与O2反应以及产生的H2与空气混合发生爆炸，因此要先点燃酒精灯并通一段时间的水蒸气，然后点燃酒精喷灯。
答案：(1)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 Fe H2O
(2)在玻璃管口A处接一段乳胶管，乳胶管头上连一段玻璃管，并将管口插入水中，用酒精灯火焰微热烧瓶底部，如果能够观察到插入水中的玻璃管口有气泡逸出，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与水蒸气的反应提供持续不断的水蒸气 防止暴沸
(4)先点燃酒精灯，产生水蒸气并排出系统内的空气后，再点燃酒精喷灯 防止先点燃酒精喷灯后Fe与O2发生反应以及产生的H2与空气混合发生爆炸
(5)碱石灰 除去未反应的水蒸气
15．(10分)有人设计了如图所示的实验装置，目的是做钠与水反应的实验并验证：
①钠的物理性质；②钠与水反应的产物是什么？
(1)当进行适当操作时，还需用的仪器有________。
(2)操作方法是_____________________________________。
(3)实验现象是______________________________________。
(4)本实验能证明的钠的物理性质有_________________________
___________________________________________________，能证明钠与水反应生成的产物有________。
(5)该反应的离子反应方程式为___________________________。
答案：(1)小试管 (2)将大头针向上抽，使钠块掉入水中，在玻璃管口处用小试管收集气体 (3)金属钠熔成小球，浮在水面上游动，溶液变成红色，将已收集了气体的小试管靠近火焰时发出爆鸣声 (4)熔点低，密度比水小 氢氧化钠、氢气 (5)2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
16．(11分)(1)分别取W g钠、镁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是________。
(2)分别取0.1 mol钠、镁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是________。
(3)若产生相同体积(同温同压下)的氢气，所需钠、镁、铝(与足量的盐酸反应)的物质的量比为________。
(4)若将0.2 mol钠、镁、铝分别投入到10 mL 1 mol·L－1的盐酸中，在标准状况下，产生氢气体积的大小顺序是__________________。
解析：根据钠、镁、铝与盐酸反应的化学方程式以及钠与水反应的化学方程式，按各小题的要求，从量上分析即可解答。
答案：(1):: (2)1:2:3 (3)6;3:2 (4)Na＞Al＝Mg
17．(11分)将一定质量的金属钠投入到盛有50.0 mL水的烧杯中，反应完全后冷却，称量所得溶液的质量为52.2 g，试求：
(1)加入金属钠的质量；
(2)所得溶液中NaOH的质量分数。
解析：50.0 mL水的质量是50.0 g，这样，已知反应前后烧杯中所盛物质的质量，可知反应前后溶液的质量差，利用差量法求解。
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ Δm
46 80 44
m(Na) m(NaOH) (52.2－50.0)g
(1)m(Na)＝＝2.3g。
(2)m(NaOH)＝＝4.0 g，w(NaOH)＝×100%＝7.7%。
答案：(1)2.3 g (2)7.7%3.1.1金属与非金属、酸、水的反应基础巩固训练
1．取一块金属钠放在燃烧匙里加热，观察下列实验现象：①金属钠先熔化；②在空气中燃烧，放出红色火花；③燃烧后得白色固体；④燃烧时火焰为黄色；⑤燃烧后生成浅黄色固体物质。以上描述正确的是( )
A．①② B．①②③
C．①④ D．①④⑤
解析：钠的熔点只有97.81 ℃，受热时立即熔化。钠是一种很活泼的金属，受热时与氧气化合生成过氧化钠，呈淡黄色。
答案：D
2．分别将一小块钠投入下列溶液中，只有气体放出没有沉淀生成的是( )
A．饱和NaCl溶液 B．稀NaHSO4溶液
C．MgCl2溶液 D．CuSO4溶液
解析：钠与四种溶液的反应都有H2放出，但A会析出NaCl晶体，C会析出Mg(OH)2沉淀，D会析出Cu(OH)2沉淀。
答案：B
3．(双选题)下列关于金属铝的叙述中，说法不正确的是( )
A．Al是地壳中含量最多的元素
B．Al是比较活泼的金属，在化学反应中容易失去电子，表现还原性
C．铝箔在空气中受热可以熔化，且发生剧烈燃烧
D．铝箔在空气中受热可以熔化，由于氧化膜的存在，熔化的Al并不滴落
解析：地壳中含量最多的元素是氧，其次是硅，铝是地壳中含量最多的金属元素。铝箔在空气中加热，因形成一层致密的氧化膜的保护，不能燃烧。
答案：AC
4．(双选题)对于金属的下列叙述正确的是( )
A．在点燃Mg、Al之前，应先用砂纸打磨，除去表面的氧化膜
B．用砂纸打磨的铝条，放在酒精灯上加热至熔化，铝会滴落下来
C．铁在氧气中燃烧生成的氧化物的主要成分是Fe2O3
D．金属单质在自然界中多以化合态存在，因为它们大多有较强的还原性
解析：A项这样操作是为了除去Mg、Al表面的氧化膜，更容易点燃，B项，这样的铝条在加热时，在空气中又很快地生成一层新的氧化膜，使熔化的铝不易滴落；C项，Fe在加热时与O2反应产物为Fe3O4；D项正确。
答案：AD
5．下列离子方程式正确的是( )
A．Na与H2O反应：Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑
B．Na与盐酸反应：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑
C．钠投入CuSO4溶液中：Cu2＋＋2Na===Cu＋2Na＋
D．Na与O2反应：4Na＋O2===4Na＋＋2O2－
答案：B
6．将2.3 g钠投放到97.7 g水中，所得溶液中溶质的质量分数( )
A．等于2.3% B．小于2.3%
C．等于4% D．大于4%
解析：解答本题应明确钠与水反应有H2产生，所得溶液中溶质是NaOH，溶液的质量等于水的质量和钠的质量之和减去生成氢气的质量。
设生成NaOH的质量为x，则：
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
2×23 2×40
2．3 g x
x＝＝4 g。
w(NaOH)＝×100%
＝×100%>4%。
答案：D
7．下列各组离子中能大量共存，溶液呈现无色，且加入一小块钠后仍然能大量共存的是( )
A．K＋、MnO、SO、H＋
B．Ba2＋、Na＋、HCO、NO
C．Na＋、NO、K＋、Cl－
D．Ca2＋、NO、Cl－、CO
解析：A中MnO为紫色，不符合题意，且H＋与Na反应；B中Na与水反应生成的NaOH与HCO反应，有CO生成；D中Ca2＋与CO不共存。
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O2反应，NaNa2O与NaNa2O2的过程中失去的电子数相同。
答案：B
