课件24张PPT。人教版 必修一第1节 金属的化学性质第三章金属及其化合物1.了解钠与水反应的现象及反应原理。
2.了解铁与水反应的现象与条件。
3.掌握铝与酸及氢氧化钠溶液的反应。一、金属与酸和水的反应
1.金属与酸的反应2.金属与水的反应
(1)钠与水的反应:
①反应现象及解释
②反应的化学方程式:2Na+2H2O 2NaOH+H2↑。(2)铁与水的反应:通常铁与冷水和热水均不反应,但铁可与水蒸气反应。二、铝与氢氧化钠溶液的反应
铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的对比实验1.钠与水的反应现象与钠的下列性质无关的是( )
A.钠的熔点较低
B.钠的密度比水的小
C.钠的硬度小
D.钠有很强的还原性
解析:钠与水反应的现象可归纳为“浮”“熔”“游”“响”“红”,其中“浮”说明钠的密度比水的小,“熔”说明钠的熔点低,“游”“响”说明钠与水反应剧烈,钠具有很强的还原性,无法证明钠的硬度大小。
答案:C【练习】2.在天平的左、右两个托盘上放有两个烧杯,两个烧杯中分别盛有相同物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液,天平处于平衡状态,当分别向两烧杯中加入等质量的铝(铝是足量的)充分反应后( )
A.天平保持平衡 B.左高右低
C.左低右高 D.无法确定
答案:C钠、铝分别与水、酸、碱、盐溶液的反应?
实验:将相同大小的钠和铝分别与水、盐酸、NaOH溶液、CuSO4溶液反应,观察实验现象。
讨论探究?
(1)将大小相同的钠分别加入稀盐酸和水中,钠与稀盐酸反应更剧烈,试分析其原因。
(2)将有关钠的实验和有关铝的实验相比,现象有何不同?说明了什么?探究提示:(1)钠与盐酸或水反应,实质是钠与H+反应生成H2,盐酸中H+浓度远大于水中的H+浓度,所以钠与盐酸反应比钠与水反应剧烈得多。
(2)钠与水剧烈反应,产生气体,滴入酚酞溶液变红,而铝放入水中无现象;将钠和铝分别放入盐酸中,均能发生反应,并伴有气体产生,钠较铝反应剧烈;将钠与铝分别放入NaOH溶液中,均能发生反应,且均有气体产生,钠反应更剧烈;将钠加入到CuSO4溶液中,先与水反应生成NaOH和H2,NaOH再与CuSO4反应生成Cu(OH)2沉淀,不会置换出CuSO4中的Cu。而将铝加入到CuSO4溶液中,铝不与水反应,与硫酸铜反应置换出铜。上述实验说明钠比铝活泼。1.钠与酸、碱、盐溶液反应的实质 2.铝与酸、碱、盐溶液反应的实质 题型一、钠与水、酸、碱、盐溶液反应的应用
例题1将适量金属钠投入下列物质的溶液中,有气体放出,但无沉淀生成的是( )
A.HCl B.饱和NaOH溶液
C.FeCl3 D.CuSO4
解析:钠与水溶液反应均放出氢气。A项发生的反应为2Na+2HCl
2NaCl+H2↑,只有气体放出,无沉淀生成;B项中NaOH溶液是饱和溶液,投入钠后,消耗水,析出氢氧化钠晶体;C项中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项中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【练习】 有一位学生将一小块钠投入到盛有煤油和水的试管中(煤油和水均足够多),可能观察到的现象是 ( )?
A.钠浮在试管中的液面上
B.钠沉入试管底部
C.钠没有变化
D.钠处于煤油和水的交界处,上下浮动
解析:钠的密度比煤油的大,但比水的小,与水反应生成的H2会使钠在煤油和水的交界处上下浮动。
答案:D题型二、铝与酸、碱、盐溶液反应的应用
例题2甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L-1的盐酸和氢氧化钠溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后测得生成的气体体积比为1∶2,则加入的铝粉质量为( )
A.5.4 g B.3.6 g C.2.7 g D.1.8 g
解析:由2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O
2NaAlO2+3H2↑可知,若两份等质量的Al都完全反应时,生成H2的量相等,消耗HCl与NaOH的物质的量不相等。实际上HCl、NaOH同为0.3 mol,且已知生成H2的体积比为1∶2,所以发生反应时分别为HCl不足,Al过量;NaOH过量,Al不足。与0.3 mol HCl完全反应的Al为2.7 g,则由生成H2的体积比为1∶2可知,反应的Al的质量之比也为1∶2,即与NaOH溶液反应的Al为5.4 g。
答案:A重难点称取两份铝粉,第一份加入足量的盐酸,第二份加入足量的烧碱。若同温同压下放出相同体积的气体,则两份铝粉的质量比为( )?
A.1∶1 B.2∶3 C.3∶2 D.1∶6
解析:铝与盐酸或烧碱溶液反应的化学方程式分别为2Al+6HCl
2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑,因为盐酸和烧碱都是足量的,铝粉将全部参加反应,当生成等体积气体时消耗铝的量相同。
答案:A【练习】 1.将绿豆大小的金属钠投入加有酚酞溶液的100 mL蒸馏水中,则不正确的是( )
A.溶液变红色
B.钠熔化成小球
C.有H2生成
D.有O2生成
解析:钠与水反应生成氢气和氢氧化钠,酚酞遇碱变红色。不产生氧气。
答案:D2.下列说法正确的是( )
A.Fe比Al活泼
B.Fe和盐酸反应的离子方程式为2Fe+6H+ 2Fe3++3H2↑
C.铁可置换出铜的盐溶液中的铜
D.Fe不与H2O反应
解析:在金属活动性顺序中Al排在Fe的前面,故Al比Fe活泼;Fe与盐酸反应的离子方程式应为Fe+2H+ Fe2++H2↑;铁可置换出铜的盐溶液中的铜,如:Fe+CuSO4 FeSO4+Cu;Fe在高温下可以与H2O(g)发生反应生成Fe3O4和H2。
答案:C3.把一小块钠投入到硫酸铜溶液中,下列物质中不是该反应生成物的是( )
A.Cu B.Cu(OH)2
C.H2 D.Na2SO4
解析:将钠投入CuSO4溶液中时,钠首先与水反应:2Na+2H2O 2NaOH+H2↑,生成的NaOH再与CuSO4发生复分解反应:CuSO4+2NaOH Cu(OH)2↓+Na2SO4,反应中不可能生成铜。
答案:A4.下列反应的离子方程式书写正确的是( )
解析:钠与冷水反应的离子方程式为2Na+2H2O 2Na++2OH-+H2↑,铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O
+3H2↑,D项电荷不守恒。
答案:C5.(1)等物质的量的Na、Mg、Al分别与足量盐酸反应产生氢气的物质的量之比为 。?
(2)与足量盐酸反应后产生H2的物质的量相同,则所加入Na、Mg、Al三种金属的质量之比为 。?答案:(1)1∶2∶3 (2)23∶12∶9 课件17张PPT。 组织建设人教版 必修一第1节 金属的化学性质第三章金属及其化合物哪些金属能与酸发生反应？金属与酸反应的剧烈程度相同吗？金属与酸反应的实质是什么？一、金属与酸的反应█金属活动顺序表中氢之前的金属能从酸溶液中置换出H2。
█金属越活泼，反应程度越剧烈。
█金属与酸反应的实质是金属失电子转移至酸溶液中的H＋，发生氧化还原反应(置换反应)产生H2。1、Na和水的反应 钠浮在水面上迅速熔化为小球四处游动，逐渐变小，最后消失反应后溶液的颜色逐渐变红 ①钠的密度比水小 ②钠熔点 低，反应放热③反应产生的气体 推动小球运动④反应后溶液显碱性第 * 页NaOHH2还原2Na+2H2O=2NaOH＋H2↑2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑1、Na和水的反应 在金属活动顺序表中，钠排在铜的前面，所以，将钠加入到CuSO4溶液或氯化铁溶液中，会置换出金属铜或铁。这种说法对吗？为什么？钠与硫酸铜溶液，氯化铁溶液反应实验（1）钠和盐溶液的反应 钠与盐溶液反应，不能置换出盐中的金属。应先与水反应生成NaOH和H2，再考虑NaOH能否与盐发生反应。可以置换出盐中的金属（2）钠能与熔融态的盐反应3Fe＋4H2O(g) == Fe3O4＋4H2用小试管收集一试管气体，点燃，听到爆鸣声证明生成了氢气用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了氢气铁不能与冷水、热水反应，但高温能与水蒸气反应2、铁与水蒸气的反应铷与水的反应铯与水的反应(1)K、Ca、Na等金属和冷水作用，生成可溶性碱和H2。(4)Cu、Hg、Ag、Pt、Au不与水作用。(3)Zn、Fe、Sn、Pb和高温水蒸气反应，生成不溶性氧化物和H2。金属与水反应的规律(2)Mg与冷水反应缓慢，与沸水反应快，Al与冷水很难反应，与沸水能反应，即镁和铝在除掉氧化膜后，在加热条件下能与水反应。 镁铝与氢氧化钠溶液反应2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑2Al＋2NaOH＋H2O=2NaAlO2＋3H2↑2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2－＋3H2↑试管中有气泡产生，铝片不断溶解；
点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声3、铝与氢氧化钠溶液和盐酸的反应 1.人们常用金属器皿(如铁壶、铝壶)来盛水，但铁与水可以反应，这一问题应怎样去认识？2.实验室制取H2的方法除了用较活泼的金属与酸反应外，还有什么方法？【答案】 铁与水反应是有条件的，铁在加热条件下与水蒸气反应，但铁与冷水、热水不反应。【答案】 用金属铝与强碱反应可以制取H2；或将钠块用铝箔包好，上面扎些小孔，放入水中，也可制取H2。1.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【解析】 根据金属与酸反应的实质2M＋2nH＋=2Mn＋＋nH2↑可知三种金属都过量，而铝、镁都不与H2O反应，按盐酸计算，两者产生气体体积都为0.05 mol，金属钠可继续与H2O反应最终产生0.15 mol H2，即同温同压下产生气体的体积比为：0.15 mol∶0.05 mol∶0.05 mol＝3∶1∶1。C2.有关Al与NaOH溶液反应的说法正确的是( )
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，只有水是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂【解析】 Al与NaOH溶液反应产生H2的实质是：
2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑，NaOH＋Al(OH)3=NaAlO2＋2H2O，总反应为：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑。D课件17张PPT。人教版 必修一第1节 金属的化学性质第三章金属及其化合物1.了解钠、铝、铁、铜与水和酸的反应情况,了解共性,掌握个性。
2.初步学会根据铁与水蒸气反应的原理设计实验装置。1.掌握钠与水反应的原理,会描述实验现象。
2.了解铁与水反应的条件与现象,了解气体检验的方法。1.金属与酸的反应
(1)金属活动性顺序中排在氢前面的金属能与非氧化性酸发生置换反应,生成相应的盐和氢气,如Zn+2HCl ZnCl2+H2↑，Fe+H2SO4(稀) FeSO4+H2↑,而排在氢后面的金属不能与非氧化性酸发生置换反应。
(2)金属活动性顺序由强到弱:K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au。2.金属钠与酸和水的反应
(1)钠与水反应的现象:①浮:钠浮在水面上;②熔:熔化成一个光亮的小球;③游:迅速地四处游动;④响:发出嘶嘶的响声;⑤红:滴有酚酞的溶液变红色。
(2)钠与水的反应实质是与水电离出的H+反应,化学方程式:2Na+2H2O NaOH+H2↑。
(3)钠与酸反应的实质是直接与酸电离出的H+反应,现象和与水的反应相似,但比钠与水的反应更剧烈,若钠过量,则继续和水反应。如钠与盐酸反应的离子方程式:2Na+2H+ 2Na++H2↑。
(4)铁不能与冷、热水反应,可以和高温水蒸气反应,反应化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。3.金属单质与水反应
因金属的活动性不同,它们与水反应的反应条件不同,剧烈程度也不同,反应产物都有氢气,但其他产物类型不一定相同。如:除气体氢气外,钠与水反应的产物是氢氧化钠,铁与水(高温水蒸气)反应的产物是四氧化三铁,前者属于碱,后者属于金属氧化物。4.钠的用途
(1)制过氧化物;
(2)Na-K合金用作原子反应堆的导热剂;
(3)制稀有金属如Ti、Ta、Ni等,如4Na+TiCl4(熔融) 4NaCl+Ti;
(4)制高压钠灯。一、钠与水、酸、碱的反应与实质
1.钠与水的反应2.与酸反应
(1)钠与酸反应是先与酸中的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。
3.与碱反应
实际就是钠与水的反应。(2)如Na与K2SO4溶液的反应: 4.与盐反应
钠与盐溶液反应时,首先与水反应生成NaOH,然后NaOH与盐发生复分解反应(若氢氧化钠不与盐反应,则只发生钠与水的反应)。
(1)如Na与CuSO4溶液的反应:【例1】 将一小块金属钠投入CuSO4溶液中,不可能观察到的现象是( )
A.溶液中有蓝色沉淀生成
B.有气体生成
C.有红色物质析出
D.钠熔成小球浮游在液面上
解析:钠投入CuSO4溶液中首先与水反应:2Na+2H2O 2NaOH + H2↑,此时钠熔化成闪亮的小球浮在液面上到处游动,有气体生成,生成的NaOH与CuSO4发生复分解反应,产生蓝色絮状沉淀。A、B、D项所指的现象均能观察到,但钠不能将铜置换出来。
答案:C【例2】在烧杯中加水和苯(不溶于水,密度:0.88 g·cm-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.钠在苯与水的界面处反应并可能上、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,钠的位置在苯和水的位置之间。钠与苯不发生化学反应,钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,氢气推动着钠粒向上运动。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,直到钠粒消失为止。
答案:D二、铁与水蒸气的反应
1.铁和水蒸气反应的实验探究2.金属和水反应的一般规律
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。【例1】红热的铁能与水蒸气反应,有氢气生成,现用如图所示装置进行铁在高温下与水蒸气反应的实验,并用简单的方法收集、检验生成的氢气。请回答下列问题:(1)写出硬质玻璃管中反应的化学方程式:______________,氧化剂是_________。?
(2)干燥管C内盛放的药品是碱石灰或__________ (填化学式),干燥管的_________ (填“m”或“n”)端与g导管相连接。?
(3)在D处画出用试管收集氢气的装置图(所需其他仪器自行选择)。
(4)用简单的方法检验收集到的气体是氢气,简述实验操作步骤和现象:?________________________________。?解析:(1)硬质玻璃管中的反应是红热的铁与水蒸气反应,化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2,其中氧化剂是水。(2)干燥管中盛放的是固体干燥剂,通常可以是碱石灰或无水氯化钙(化学式是CaCl2),使用干燥管应是粗口进气,细口出气。(3)收集氢气可用向下排空气法。(4)检验方法通常是用拇指堵住试管口,靠近酒精灯火焰,松开拇指,能燃烧或发出爆鸣声,说明收集的是H2。
答案:(1)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 H2O
(2)CaCl2 n
(3)
(4)用拇指堵住试管口,靠近酒精灯火焰,松开拇指,能燃烧或发出爆鸣声,说明收集的是H2?平均值法在金属与酸反应计算中的应用
有Mg、Al、Fe、Cu四种金属,若两两混合,取混合物26 g与足量稀硫酸反应产生氢气11.2 L(标准状况下),则此混合物的可能组合最多有( )
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
答案:C平均值法在金属与酸反应计算中的应用
如上题,假设金属都显+2价,则有M~H2,生成11.2 L H2所需金属的物质的量为0.5 mol,则金属混合物的平均摩尔质量为26 g÷0.5 mol=52 g·mol-1,即平均相对原子质量为52;Mg、Al、Fe折算为+2价金属后的相对原子质量分别为24、18、56,由于Cu不反应可认为无限大,组合中金属的相对原子质量必须一个大于52,一个小于52,即Mg、Al中选择一个与Fe、Cu中一个组合,共有4种组合。
