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2009年永城市高级中学高一化学学案
第三章 金属及其化合物 第一节 金属的化学性质
第2课时 铝与氢氧化钠溶液的反应 学案
班级： 组别： 姓名：
重点：铝与氢氧化钠溶液的反应；
难点：铝与氢氧化钠溶液反应的实验现象观察；
物质的量在化学方程式计算中的应用。
一、【课前引导：】
1、Al与非氧化性酸如盐酸、硫酸反应放出H2 ：
化学方程式： 2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑ ；2Al+H2SO4 ＝Al2(SO4)3+ 3H2↑ ；
离子方程式： 2Al+6H+＝2Al3++3H2↑
铝为活泼金属能置换出酸中的氢元素，产生H2 ，Al与酸反应的实质是Al与酸中的H+ 的反应。
2、Al与强碱溶液如NaOH、KOH溶液等反应，
化学方程式：2Al +2NaOH + 2H2O == 2NaAlO2 + 3H2↑
离子方程式： 2Al + 2OH- + H2O == 2AlO2- + 3H2↑
铝与强碱溶液反应，不是铝直接和碱反应，而是铝先和强碱中的水反应生成氢氧化铝，
2Al+6H2O==2Al(OH)3+3H2↑①；然后Al(OH)3再和强碱反应生成偏铝酸盐和水，Al(OH)3+NaOH == NaAlO2 +2H2O ②；可以看出①是氧化还原反应，②中NaOH并未发生化合价变化，为复分解反应。将两式合并（②×2+①）可得：
2Al+ 6H2O+2NaOH== 2NaAlO2 + 3H2↑+ 4H2O，
该反应中氧化剂是水，还原剂是Al，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂。
二、【实验探究】
1.铝与酸、碱的反应
实验操作 实验现象 有关有化学反应方程式 离子方程式为
试管中有 冒出，铝片慢慢 ；点燃的木条放在试管口时发出 声。
试管中有 冒出，铝片慢慢 ；点燃的木条放在试管口时发出 声。
2.酸、碱、盐可直接侵蚀铝的保护膜（氧化铝能与酸或碱反应）以及铝制品本身，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸的食物。
【课堂练习】
1.铝是重要的金属材料之一，下列关于铝的叙述中，不正确的是（ ）
A.铝最外层有3个电子 B.铝是地壳中含量最多的金属元素
C.在常温下，铝不能与氧气反应 D.铝既能溶于酸，又能溶于强碱溶液
2.除去镁粉中混有的少量铝粉，可选用的试剂是（ ）
A.盐酸 B.硝酸 C.氨水 D.NaOH溶液
3.已知铝既能与酸反应产生氢气，又能与碱溶液反应产生氢气，若取等质量的铝粉分别与足量的稀盐酸和NaOH溶液反应，所得氢气的体积在同样条件下相比 （ ）
A.与酸反应产生氢气多 B.与碱反应产生氢气多
C.一样多 D.不知道铝粉的质量，无法比较
4.用铝箔包装0.1 mol金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集产生的气体，则收集的气体为（标准状况下）（ ）
A.O2和H2的混合气体 B.1.2 L H2 C.大于1.12 LH2 D.小于1.12 L气体
5.两个烧杯中加入同体积的浓度均为2mol/L的H2SO4，置于天平两端，调平天平后分别加入10.8 g的Al和Mg，则反应完毕后，天平 （ ）
A.可能加Mg一端下倾 B.可能加Al一端下倾 C.可能保持天平平衡 D.无法判断
6.某无色溶液能与铝反应放出氢气，该溶液中肯定不能大量共存的离子组是 （ ）
A.Cl-、Mg2+、K+、SO42- B. NH4+、Cl-、Na+、Ba2+
C.SO42-、Cl-、CO32-、Na+ D. HCO3-、K+、NH4+ 、SO42-
7.取18.4 g铝锌合金溶于足量硫酸中，完全反应后收集到（标准状况）氢气11.2 L，则由铝和锌分别产生的氢气的体积比为 （ ）
A.3∶2 B.1∶1 C.2∶3 D.2∶1
8.（2005·广东）将钠、镁、铝各0.3 mol，分别放入100 mL 1mol·L-1的盐酸中，同温同压下产生的气体的体积比是
A.1∶2∶3 B.6∶3∶2 C.3∶1∶1 D.1∶1∶1
9.向某无色透明溶液中放入铝片，立即有大量H2产生，则下列离子在该溶液中一定能大量存在的是 （ ）
A.Na+ B.Fe3+ C.NH4+ D.HCO3-
10.下列各组离子中，能在同一溶液中大量共存，且溶液无色，加入一小块钠粒后仍能大量共存的是 （ ）
A.K+、MnO4-、SO42-、H+ B.Ba2+、Na+、HCO3-、NO3-
C.Na+、NO3-、K+、Cl- D.Ca2+、NO3-、Cl-、CO32-
11.下列反应的离子方程式书写正确的是（ ）
A.钠和冷水反应Na+2H2O＝Na++2OH-+H2↑B.铝溶于氢氧化钠溶液Al+2OH-＝AlO2-+H2↑ C.金属铝溶于盐酸中2Al+6H+＝2Al3++3H2↑D.铁跟稀硫酸反应2Fe+6H+＝2Fe3++3H2↑
12.相同物质的量的钠、镁、铝与足量盐酸反应时放出氢气的体积比是 ；相同质量的钠、镁、铝与足量盐酸反应时放出氢气的体积比是 ；0.3 mol的钠、镁、铝分别投入100mL1mol/L的硫酸溶液中，三者产生的氢气的体积比是 。
三、【物质的量在化学方程式计算中的应用】
H2 + Cl2 2HCl
化学计量数之比 1 ： 1 ： 2
微粒个数之比 1 ： 1 ： 2
扩大6.02×1023倍 1×6.02×1023 ： 1×6.02×1023 ： 2×6.02×1023
物质的量之比 1mol ： 1mol ： 2mol
相同条件下气体体积之比 1体积 ： 1体积 ： 1体积
【结论】：化学方程式中的化学计量数之比等于其_________之比，等于_________、原子个数之比，等于气体的___________之比，从而应用于化学方程式的计算。
问题：物质的量用于化学方程式的计算需要哪些步骤，注意哪些问题？
计算的基本步骤：（1）___________________________________________ ；
（2）____________________________________________；
（3）____________________________________________；
（4）____________________________________________；
应注意的问题： （1）化学方程式所表示的是纯净物之间的关系，（不纯物质的数值要变成纯物质的数值）；
（2）单位问题:上下一致，左右相当；
（3）数值单位和有效数字位数要伴随始终；
（4）如果是离子反应，可以根据离子方程式进行计算。如果是氧化还原反应，也可以利用电子转移关系进行有关计算。
例题：向500 mL NaOH溶液中投入10.8 g Al，二者恰好完全反应，试计算：
（1）Al的物质的量；
（2）参加反应的NaOH的物质的量和溶液的物质的量浓度；
（3）在标准状况下生成H2的体积。
解析：先计算出铝的物质的量，设参加反应的NaOH的物质的量为n，生成标准状况下气体的体积为V，物质的量浓度为C，根据化学方程式列比例式解方程：
解：
n(Al) = = 0.4mol
2Al + 2 NaOH + 2H2O == 2NaAlO2 + 3H2↑
2mol 2mol 3×22.4L
0.4mol 0.5L×C V
；
答：（1）0.4mol；（2）0.4mol，0.8mol/L；（3）13.44L；
【课堂练习】
14.1.15g金属钠跟水反应后，得到100mL溶液，试计算：
（1）生成的气体在标准状况下是多少毫升？
（2）反应后所得溶液的物质的量浓度是多少？
15.把铁、铝混合物1.1g溶于200mL 5mol/L 盐酸中，反应后盐酸的物质的量浓度变为4.6mol/L（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。
点燃
10.8g
27g·mol-1
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2009年永城市高级中学高一化学学案
第三章 金属及其化合物 第一节 金属的化学性质
第1课时 学案
班级： 组别： 姓名：
学习目标：掌握钠、铝与氧气的反应，了解其他金属与氧气的反应；
重点难点：钠的氧化和钠与水的反应。
一、金属的通性
1.物理性质
金属有许多共同的物理性质，像 、有 、 、 、 等。
2.化学性质
金属可以与非金属、酸、盐发生反应，写出下列反应的化学方程式。
⑴Mg与O2反应： ；
⑵Zn与盐酸反应： ；
⑶Al与CuSO4溶液反应： ；
⑷Cu与AgNO3溶液反应： ；
3.画出Na、Mg、Al的原子结构示意图：
Na： Mg： Al：
分析金属原子的结构特点：
最外层电子 ，容易 。金属的这一特点，使得单质往往表现出 ，因此遇到有氧化性的物质，如氯气、硫时，能发生氧化反应。
二、金属和非金属的反应：
1.钠与氧气的反应
钠物理性质简介：金属钠单质很软，可以用小刀切割。切开外皮后，可以看到钠具有银白色的金属光泽。钠是电和热的良导体。钠的密度是0.97g/cm3，比水的密度小，钠的熔点是97.81℃，沸点是882.9℃。钠单质还具有良好的延展性。
⑴实验现象：取一块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油，切去一端的外皮，可以看到钠具有 色金属光泽，在空气中很快 。把一小块金属钠放在坩埚里，加热，钠先熔化为银白色的小球，火焰呈现 ，最后生成 色固体。
⑵实验结论：⑴钠的物理性质是：钠是具有 色 光泽的金属，硬度 ，可以用小刀切割，熔点 。
⑶保存方法：钠保存在 或 中，以隔绝空气。因为常温下钠在空气中就会发生变化，说明钠比铁、铝、镁等活泼的多。
⑷钠与氧气反应，条件不同，产物不同，写出反应的化学方程式。
常温下，与氧气反应生成 色的固体Na2O，加热时，与氧气反应生成 色固体 化学方程式： ； 。
[思考]：（1）氧元素在Na2O和Na2O2中的化合价分别是多少？
（2）回忆以前所学内容，还有哪些反应因条件不同使生成物也不同？
钠还能与氯气、；硫等非金属反应。钠在氯气中剧烈燃烧，产生白色的烟；
钠与硫粉混合研磨时燃烧，火星四射，发生爆炸，化学方程式为：
2Na + Cl2 ===== 2NaCl 2Na + S======Na2S（在此处写上点燃及研磨）
2.铝与氧气的反应
活泼金属在空气中易与氧气反应，表面生成一层 ，有的氧化膜 ，不能保护 ，如铁表面的铁锈；有的氧化膜 ，可以保护内层金属不被继续氧化，例如铝表面的氧化层能够保护铝，构成薄膜的 的熔点比铝的熔点 ，包在铝的外面，所以熔化了的液态铝不会滴落下来。
三、金属与酸或水的反应
1.金属与酸的反应
酸和金属活动性顺序表中 的金属反应生成 ，如Zn和稀硫酸反应的
化学方程式为： ，
离子方程式为： 。
2.金属与水的反应
⑴钠与水的反应
实验操作 实验现象 结论或解释
课本P49实验3-3 ① ①钠的密度比水
② ②钠的熔点 ，反应放热
③ ，逐渐变小，最后消失 ③反应产生的 推动小球运动
④反应后溶液的颜色逐渐变 ④反应后的溶液显
结论 钠与水剧烈反应，生成 和 ，表现 性，化学方程式： ，离子方程式：
【思考】：1.活泼金属着火，怎样灭火？能否用水？为什么？
2.将金属钠投入到CuSO4溶液里，将会发生什么现象？能否置换出铜？写出反应的化学方程式。（提示：钠是一种很活泼的金属，是先于水反应还是先置换Cu2+）
⑵铁与水蒸气的反应
实验装置 按课本P50图3－8装置进行实验
气体 用小试管收集一试管气体，点燃，听到 ，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 铁不与冷水、热水反应，但是能与水蒸气反应，化学方程式为_______________ _______。
【例】在烧杯中加水和苯（密度：0.88g/cm3）各50mL。将一小粒金属钠（密度：0.97g/cm3）投入到烧杯中。观察到的现象可能是（ ）
A.钠在水层中反应并四处游动。B.钠在苯与水的界面处反应并可能作上、下跳动。
C.钠在苯的液面上反应并四处游动。D.钠停留在苯层中不发生反应。
解析：⑴苯与水互不相溶，且苯在上层，水在下层；⑵钠的密度介于水与苯之间，且钠只与水反应放出H2；⑶由于钠与水反应放出的H2使钠在苯与水的界面上处反应并可能上、下跳动。答案：B
【课堂练习】
1.通过你的观察和推理，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
2.从生活常识角度考虑，试推断钠元素在自然界中存在的主要形式是（ ）
A．Na B．NaCl C．NaOH D．Na2O
3.下列物质中，有一种物质的颜色与其它三种物质的颜色不同，这种物质是（ ）
A．NaOH B．Na2O C．Na2O2 D．Na2CO3
4.铝在空气中能够稳定存在的原因是（ ）
A．铝的活泼性差 B．铝的还原性差 C．铝与氧气不反D．铝表面有氧化膜
5.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，熔化的铝并不滴落
6.金属钠在水中浮在水面上，在煤油中沉在油层下，煤油的密度是0.8 g·cm-3，推测钠的密度（单位g·cm－3）是（ ）
A.大于1.0 B.小于0.8 C.介于0.8～1.0之间 D.不能确定
7.取一小块金属钠用滤纸吸干表面的煤油，放在燃烧匙中加热，下列实验现象，描述正确的是（ ）
①钠先熔化 ②在空气中燃烧，有黄色火星四射 ③燃烧后得到白色固体 ④燃烧时火焰为黄色 ⑤燃烧后生成淡黄色固体 ⑥不能燃烧
A.①② B.①②③ C.①④⑤ D.④⑤
8.地壳中含量最多的金属元素和非金属元素组成的化合物的化学式是（ ）
A.CuO B.Al2O3 C.Fe2O3 D.SiO2
9.下列说法正确的是（ ）
A.铜的化学性质活泼，不宜用铜制器皿盛放食品 B.铜的导电能力不如铝
C.铝是地壳中含量最多的金属元素 D.铁比铝更易锈蚀，是因为铁比铝更活泼
10.将钠加入到下列溶液中，既产生气体又产生沉淀的是（ ）
A.KCl B.Na2SO4 C.MgCl2 D.KNO3
11. 如图在玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热并通入水蒸气，用试管收集产生经过干燥的气体，并靠近火焰点燃。
⑴所观察到的现象是
，
有关反应的化学方程式 。
⑵干燥管内可装入的试剂是 ，
其作用是 。干燥管还可以用 （装置）代替。
⑶玻璃管中石棉绒的作用是 。实验开始时应先点燃 ，实验结束时，应先熄灭 。
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第三章 第一节 金属的化学性质 基础检测题
班级： 组别： 姓名：
一、选择题（每题只有一个正确答案）
1.下列金属中，遇到盐酸或强碱溶液都能放出氢气的是（ ）
A.Cu B.Mg C.Fe D.Al
2.某些地区的水中可能含有少量的下列盐类。当用新买的铝壶或者是铝锅烧水时，遇到水的地方会变成灰黑色，据此可以判断此地的水中含有（ ）
A.钠盐 B.钾盐 C.钙盐 D.铁盐
3.钠与水反应的现象与钠的下列性质无关的是( )
A.钠的熔点较低 B.钠的密度较小 C.钠的硬度较小 D.钠具有还原性
4.将一小块钠投入到FeCl3溶液中，观察到的现象是（ ）
A.钠溶解，有铁析出并有气体生成 B.只产生气体
C.只有沉淀生成 D.既有气体产生又有红褐色沉淀生成
5.把4.6g钠投放到195.4g水中，所得溶液的质量分数为（ ）
A.2.3% B.大于2.3％ C.4％ D.大于4％
6.将铝投入到一定量的NaOH溶液中，充分反应后，有2mol的电子发生了转移。则参加反应的铝的物质的量为（ ）
A.1/3mol B.1mol C.2mol D.2/3mol
7.质量相同的Na、Mg、Al、Zn分别放入足量的稀盐酸中，在相同的条件下，产生氢气最多的是（ ）
A.Na B.Mg C.Al D.Zn
8.将铁片放到下列溶液中，铁片溶解，溶液质量减轻的是（ ）
A.稀硫酸 B.硫酸铜溶液 C.稀盐酸 D.氯化铝溶液
9.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最大 D．两块钠的反应产物质量一样大
10.下列各组中的两物质相互反应时，若改变反应条件（温度、反应物用量比），化学反应的本质并不改变的是（ ）
A.Na和O2 B.Ca(OH)2溶液和CO2 C.Zn和稀硫酸 D.木炭（C）和O2
11.向下列溶液中分别加入钠的小颗粒，溶液里无固体析出的是（ ）
A.MgCl2溶液 B.Ca(OH)2饱和溶液 C.CuSO4溶液 D.盐酸
12.用钠跟水、镁跟盐酸、铝跟氢氧化钠溶液分别进行反应，若制得相同质量的氢气，三种金属的质量之比为（ ）
A.23∶24∶27 B.23∶12∶9 C.1∶2∶3 D.6∶3∶2
13.下列各组离子中，能大量共存，溶液呈现无色，且加入一小块钠粒后仍然能大量共存的是（ ）
A.K＋、MnO4—、SO42—、H＋ B.Ba2＋、Na＋、HCO3—、NO3—
C.Na＋、NO3—、K＋、Cl— D.Ca2＋、NO3—、Cl—、CO32—
14.bg某金属与足量的稀硫酸反应，生成该金属的三价正盐和ag氢气。该金属的相对原子质量为（ ）
A.2b/a B.3b/2a C.3b/a D.b/3a
15.将钠、镁、铝各0.3mol 分别放入100mL 1 mol/L 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
16.完全沉淀等物质的量浓度的NaCl、MgCl2、AlCl3溶液中Cl－，消耗同物质的量浓度的AgNO3溶液的体积比为3∶2∶1，则上述溶液的体积比为（ ）
A.6∶3∶2 B.1∶1∶1 C.9∶3∶1 D.3∶2∶1
二、填空题
17. 某无色透明溶液与铝反应放出H2,该溶液中可能含有的H＋、K＋、Mg2＋、Cl－、OH－、SO42-、CO32－等离子。试推断：
第一种情况：一定有 ，可能有 离子。
第二种情况：一定有 ，可能有 离子。
18.A、B、C、D分别是 Cu、Fe、Al、Mg四种金属中的一种。已知①只有B不与稀硫酸反应；②只有C与强碱溶液反应；③A能从D的硫酸盐溶液中将D置换出来，由上述判断：
⑴A是__________B是__________C是__________D是__________.
⑵写出②的化学方程式 .
⑶写出③的离子方程式 .
19.在铝质易拉罐中收集满CO2 气体，然后在其中倒入10mL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：________________________________________________。写出反应过程中的两个离子方程式：____________________________________；________________________________________________________。
三、计算题
20.将一定质量的钠投入到水中， 生成H2在标准状况下体积为6.72L，已知溶液里钠离子与水分子的个数比为1：100，反应后溶液的体积变为100mL。试求：
⑴溶液中溶质的物质的量；
⑵溶液中溶质的物质的量浓度；
⑶溶液中溶质的质量分数；
设生成NaOH的物质的量为n，质量为m,
参考答案
1.D 2.D 3.C 4.D 5.D 6.D 7.C 8.B 9.B 10.C 11.D 12.B 13.C 14.C 15.C 16.C
17.第一种情况：H＋ ，可能有K＋、Mg2＋、Cl－、SO42－
第二种情况：OH－、K＋，可能有Cl－、SO42－、CO32－
18.⑴ Mg；Cu；Al；Fe
⑵2Al +2 NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2↑
⑶3Mg + 2Fe3+ 3Mg2++2Fe
19.易拉罐又鼓起来；易拉罐中的CO2 与浓NaOH反应，致使易拉罐内气压降低，从而使易拉罐被大气压压瘪；浓NaOH与易拉罐(Al)反应产生，随着易拉罐内H2量的增多，易拉罐内气压增大；CO2＋2OH－ CO32－ ＋ H2O ；2Al + 2OH- + H2O == 2AlO2- + 3H2↑ 。
20.解：
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