第三章第一节 金属的化学性质 同步辅导与测试
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| 名称 | 第三章第一节 金属的化学性质 同步辅导与测试 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 167.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2010-10-13 21:35:00 | ||
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文档简介
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第三章 金属及其化合物
第一节 金属的化学性质
【本节学习要点】
1．了解钠、铝的物理性质。
2．以Na、Mg、Al、Fe为例，掌握金属与O2等非金属的反应，通过Na与O2反应的学习，明确反应条件不同，反应现象及反应产物也不同。
3．通过Na与水反应，Fe与水蒸气反应，Al与NaOH溶液反应，活泼金属与酸反应，掌握金属与酸和水的反应。
4．掌握物质的量在化学方程式计算中的应用。
重难点一、金属的化学性质
1．金属与O2反应的规律
(1)绝大多数金属都能跟氧气反应，生成金属氧化物。活泼性强的金属常温下就能被O2氧化，活泼性较弱的金属在加热条件下才能跟O2发生反应，活泼性很弱的金属(如金、铂等)不能被O2氧化。
(2)常温下Mg、Al表面容易氧化成致密的氧化膜，阻止金属不被继续氧化，与Mg、Al有关的实验时，要注意除去表面的氧化膜。
(3)部分金属与O2反应的产物与条件有关。
如：Fe在不同条件下与O2可以生成FeO、Fe2O3或Fe3O4。铁在O2中燃烧生成Fe3O4。铁生锈时生成Fe2O3·nH2O。
再如：Na在常温下生成Na2O，加热时生成Na2O2。
2．金属与水反应的一般规律
(1)活泼金属如K、Ca、Na可与冷水迅速剧烈反应(放热反应)生成H2。
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
(2)较活泼金属与冷水不反应，可与沸水或H2O(g)反应。
Mg与冷水反应缓慢，但加热水后(或沸水)，Mg与水的反应加快，
Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
Al在沸水条件下反应缓慢，2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑
高温下，Zn、Fe、Sn、Pb和水蒸气可以反应生成金属氧化物和H2。
(3)氢后金属不能置换出H2O中的氢。氢前金属在一定条件下可置换出水中的氢。
特别提醒 Fe与H2O反应为置换反应，氧化产物为Fe3O4，而不是Fe2O3。
3．金属与酸反应规律
金属活动顺序表中位于氢之前的金属都可与酸反应放出H2。对于极活泼金属(如Na、K等)与酸反应完后，可再与水反应，故这些金属不会剩余。
4．金属与盐溶液反应规律
一般遵循活泼金属置换不活泼金属规律，但Na、K、Ca等金属投入盐溶液，先与水反应，生成的碱再与盐反应，而不是置换金属。
5．金属与碱溶液反应规律
K、Ca、Na浸入碱溶液中实质是与水反应，A
l、Zn能与强碱溶液反应生成H2，绝大部分金属与碱不反应。
重难点二、钠与酸、碱、盐的水溶液反应的规律
1．钠与水反应
钠与水的反应实质是钠与水电离出的H＋反应，置换出H2。
2．钠与酸溶液反应
如与稀盐酸的反应，实质是钠与酸电离出的H＋反应。
(1)酸过量时 2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑(钠与酸电离出的H＋反应)
(2)酸不足时，先与酸电离出的H＋反应，剩余的钠再与水反应。
警示 (1)不能认为Na先与水反应，生成的NaOH再与碱中和。
(2)因为酸中的c(H＋)远大于水中的c(H＋)，故钠与酸反应要比水反应剧烈，甚至发生燃烧和轻微爆炸。
3．钠与碱溶液反应
实质是Na与水的反应。
4．钠与盐溶液反应
(1)NaCl溶液 实质是Na与水反应
(2)CuSO4溶液 实质是Na与水反应，生成NaOH，NaOH再与CuSO4溶液反应。
①2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
②2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4
总反应
2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑
(3)NaHSO4溶液
反应原理 NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO
2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑
总反应2Na＋2NaHSO4===Na2SO4＋H2↑
故钠与盐溶液反应，不能置换出盐中的金属，而是先与水反应，生成的碱再与盐反应。
特别提醒 (1)钠在水溶液中的反应是有酸H＋为先，无酸H2O为先，NaOH与盐溶液反应跟在Na与H2O反应后。
(2)分析钠与酸、碱、盐水溶液反应的计算问题时，生成的H2量按钠计算。
(3)求Na与H2O反应后溶液中溶质的质量分数或溶液的物质的量浓度时，不要忘记计算溶液质量时减去生成的H2的质量。
重难点三、铝与酸、碱反应及生成H2的定量关系
1．铝与碱溶液的反应
铝和碱溶液反应，不是直接和碱反应，而是铝先和强碱溶液中的水反应生成Al(OH)3，然后Al(OH)3再和强碱反应生成偏铝酸盐。
2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑，Al(OH)3＋NaOH===2NaAlO2＋2H2O，因此在2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑中，氧化剂是H2O，而不是NaOH和H2O。电子转移的方向和数目表示如下：
2Al＋2NaOH＋6H2O===2NaA失去2×3e－lO2＋3H得到6×e－2＋4H2O
2．铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑①
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑②
(1)等质量的铝与足量的酸、碱分别反应
①产生H2的物质的量相等
②消耗H＋、OH－的物质的量之比为：n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1
(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应。
①消耗Al的物质的量之比为1∶3
②生成H2的物质的量之比为1∶3
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸或氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为＜＜，则必定是：
①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足。
②铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。
解题时应充分利用上述过量关系快速求解。
3．用铝箔(刺些小孔)包裹的钠投入水中，H2的计算
应考虑两方面：钠跟水反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；Al再与NaOH溶液反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。前者据Na计算H2，后者据Al和NaOH中的不足的一种计算H2。
方法指导 (1)等量的Al与足量的酸或强碱溶液反应产生等量H2从电子转移角度分析得出AlAl3＋，AlAlO
(2)Al的特征性质与强碱溶液和酸均反应常用于推断题，计算题考查。
重难点四、物质的量在化学方程式计算中的应用
1．物质的量等概念运用于化学方程式的计算依据
化学方程式中各物质的化学计量数之比等于相应物质的粒子数之比，等于各物质的物质的量之比(若为气体还等于相应的体积之比)。
2．物质的量应用于化学方程式计算的解题步骤
(1)设：设出的未知数直接用各物理量的符号表示，如设参加反应的NaOH溶液的体积为V〔NaOH(aq)〕，并且不带单位。同时未知数的确定应合理利用化学方程式中的横向和纵向联系，使运算简便。
(2)写：根据题意写出并配平反应的化学方程式，并注意隐含条件。在方程式相关物质下面注明相应的关系量，比较复杂的数量关系可先化简。
(3)联：建立未知数和已知数之间的定量关系，把已知和未知的量分别写在化学方程式中有关的化学式下面。
(4)列：将有关的几个量列出比例式，求出要求的量，计算时都要带单位(已知量带单位，未知量不带单位)。
例如：H21 moln(H2)＋Cl271gm(Cl2)===2HCl2×22.4LV(HCl)
则有＝＝
(5)解：运用数学工具选取容易解决的突破口求解。
(6)答：简明的写出答案。
3．根据化学方程式计算需要注意的问题
(1)化学方程式所表示的是纯净物质之间的量的关系，所以不纯物质的质量只有换算成纯净物质的质量，才能按化学方程式列出比例式进行计算。
(2)在列比例式时，必须做到“左右单位相当，上下单位相同”。
(3)各物理量及单位、物质的名称、公式等尽量用符号表示。各物理量要注明所表示物质(或微粒)的符号。设未知数直接用各物理量符号表示。
(4)计算式中未知数不能带单位，已知量都要代入单位。
应用指南 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。
题型1 Na与盐溶液的反应
【例1】 在课堂上，老师演示了金属钠与CuSO4溶液反应的实验，同学们观察到该反应中生成了蓝色的Cu(OH)2沉淀，而没有发现铜单质。但某同学想，会不会是因为生成的铜较少而被蓝色沉淀所覆盖从而没有被发现呢？于是他想课后到实验室继续探究，希望进一步用实验来验证自己的猜测是否正确。
假如你是该同学，请你写一份实验准备单交给老师，要求老师提供必需的用品。
(1)实验探究的目的：____________________________________________________。
(2)探究所依据的化学原理：_____________________________________________。
(3)实验必需的用品：小刀、玻璃片、滤纸、和；金属钠、和。
该同学在探究实验中意外地发现生成的蓝色沉淀中混有少量的黑色难溶物，而所使用的药品均没有问题，你认为该黑色难溶物是(填化学式)，生成该黑色难溶物的原因是________________________________________________________________________。
解析 (1)根据该同学的设想可知其探究实验的目的是验证Na与CuSO4溶液反应是否有铜生成。(2)由于Cu(OH)2是难溶性的碱，可与稀酸反应，而Cu不与稀盐酸(或稀硫酸)反应，故只需将所得沉淀加入稀盐酸(或稀硫酸)，看沉淀是否完全溶解即可。(3)由实验目的可知实验分两步进行：①金属钠与CuSO4溶液作用制备Cu(OH)2沉淀，所给必需品缺少镊子、烧杯和CuSO4溶液；②将制得的Cu(OH)2沉淀溶于稀酸，缺少的试剂为稀盐酸或稀硫酸。由于钠与水反应放热，会使生成的Cu(OH)2部分分解，Cu(OH)2CuO＋H2O，故黑色物质为CuO。
答案 (1)验证钠与硫酸铜溶液反应是否有铜生成
(2)Cu(OH)2可溶于稀盐酸而Cu不溶 (3)镊子 烧杯 CuSO4溶液 稀盐酸(或稀硫酸) CuO 钠与水反应放出的热使生成的Cu(OH)2部分分解：Cu(OH)2CuO＋H2O
金属钠与盐溶液反应，不可能置换出金属单质，这是因为钠首先要和溶液中的水反应生成NaOH和H2，而后生成的NaOH可能会与盐溶液中的溶质发生复分解反应。
题型2 铝与O2的反应
【例2】 将一块铝箔，用砂纸打磨表面后，在酒精灯上加热至熔化，下列说法正确的是( )
A.熔化的是铝 B．熔化的是Al2O3
C．熔化物滳落 D.熔化物迅速燃烧
解析 打磨掉氧化膜的铝又迅速被O2氧化为Al2O3(致密的氧化膜)包裹在Al的表面，保护里面的Al不被继续氧化，故不能迅速燃烧，D错；金属铝表面存在致密的氧化膜，构成氧化膜的Al2O3的熔点比Al高，当加热到Al熔化时，Al2O3薄膜依然存在，里面熔化的铝不会滴落，A正确，B、C错。
答案 A
1.常见金属Mg、Al的氧化膜对金属本身有保护作用，能防止金属进一步被氧化；而Na、Ca、Fe、Zn等金属的氧化膜无此保护作用。?
2.有关Mg、Al参加反应的实验要除去表面的氧化膜。
题型3金属与酸的反应
【例3】 (1)分别取W g钠、铁、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、铁、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)若产生相同物质的量的氢气，所需钠、铁、铝的质量比是。
(4)若产生相同体积(同温同压)的氢气，所需钠、铁、铝三种金属的物质的量之比是。
(5)若将0.2 mol金属钠、铁、铝分别投入10 mL 1 mol/L盐酸中，在标准状况下产生氢气体积大小顺序是。
解析 (1)W g钠、铁、铝的物质的量分别为W/23mol
W/56 mol、W/27mol，由钠、铁、铝与足量的盐酸反应的方程式：2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑；Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；2A
l＋6HCl===2A
lCl3＋3H2↑，得到：2 mol钠生成1 mol氢气，1 mol铁生成1 mol氢气，2 mol铝生成3 mol氢气，所以生成氢气的体积比为W/46 mol∶W/56 mol∶W/18 mol＝W/23∶W/28∶W/9；同理可得到
(2)、(3)、(4)的结果；
(5)本小题中的钠、铁、铝相对于盐酸来说是过量的，但由于过量的钠会与水反应生成氢气，所以钠生成的氢气为0.1 mol，而铁、铝与盐酸反应由于金属过量，所以根据盐酸计算生成的氢气，所以得到钠放出的氢气最多，而铁、铝反应放出的氢气相等。
答案 (1)1/23∶1/28∶1/9 (2)1∶2∶3 (3)23∶28∶9 (4)6∶3∶2 (5)Na＞Fe＝Al
Na与酸溶液反应，Na过量时，与水继续反应放出H2。但Mg、Al过量时与水均不反应。? 1.等质量的金属与足量的酸反应，置换出H2的物质的量与金属化合价（n）和金属相对原子质量的比值成正比。?
2.相同物质的量的金属与足量的酸反应产生氢气的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。?
3.若产生相同量的氢气，所需金属的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价的倒数比。?
4.若产生相同量的氢气，所需金属的质量比等于失去1 mol?电子时金属的质量比。
题型4 Al与酸、碱反应的关系
【例4】 铝分别与足量的稀盐酸和足量氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为( )
A.1∶1 B．2∶1 C．3∶1 D.1∶3
解析 有关化学反应的方程式如下：
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
由此可知，在同温同压下生成等体积(也是等物质的量)的H2时，消耗的HCl与NaOH的物质的量之比为6∶2＝3∶1。
答案 C
等质量的Al分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应放出的H2的物质的量相等（根据方程式或电子守恒判断），误认为消耗的盐酸和NaOH的物质的量相等。?
铝与盐酸、NaOH溶液的反应，还原剂为Al，由电子守恒知：生成等量的H2，消耗Al的物质的量相等，即生成等物质的量的AlCl3、NaAlO2，根据Cl-、Na+守恒得所需HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1。?
（1）等量的Al分别与足量的稀盐酸和NaOH溶液反应。生成H2的物质的量相等，消耗H+、OH-的物质的量之比为n（H+）∶n（OH-）=3∶1?
（2）足量的Al分别与等物质的量的盐酸和NaOH溶液反应生成H2及消耗Al的物质的量之比为1∶3。
题型5金属混合物成分的判断
【例5】 由铁、锌、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10 g，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2 L，则混合物中一定含有的金属是( )
A.铁 B．锌 C．铝 D.镁
解析 解法一：用极值思想和下列金属与酸反应生产H2的关系式，很容易求解。
由此很快算出，产生标准状况下11.2 L的H2时，需要各金属的质量分别是：m(Zn)＝32.5 g，m(Fe)＝28 g，m(Mg)＝12 g，m(Al)＝9 g＜10 g。只有当Al与其他任意一种金属混合才可能。
解法二：平均相对原子质量法。
先假定所有金属化合价为＋2价，求出混合物的平均相对原子质量10∶＝11.2∶22.4，则＝20，M(Zn)、M(Fe)、M(Mg)均大于20。铝作为＋2价时，相对原子质量可折算为27×＝18＜20，则必含Al。
解法三：平均摩尔电子质量法
生成11.2 L的H2需转移1 mole－，即金属的平均摩尔电子质量为10 g·mol－1，其中Mg、Fe、Zn、Al的平均摩尔电子质量分别为12 g·mol－1、28 g·mol－1、32.5 g·mol－1和9 g·mol－1只有Al的小于10 g·mol－1，故一定含有Al。
答案 C
1．金属与水、酸或碱反应产生H2的物质的量的关系为：1 mol M～mol H2(M代表金属，n代表金属化合价)。
2．两种物质混合后参加反应或某反应生成两种物质的混合物可以采用极值法和平均值法。 因为不知道混合物中各成分的含量。我们可以按两个极限来计算出一个范围，再进行讨
论。
1．下列说法错误的是( )
A.钠在空气中燃烧时先熔化，再燃烧，最后所得产物为Na2O
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，故镁不需要像钠似的特殊保护
C．铝制品在生活中应用非常普遍，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 AC
解析 Na在空气中的燃烧产物主要有Na2O2；铝的化学性质较活泼，其表面易被氧化成一层致密的氧化膜。
2．在烧杯中加水和苯(密度：0.88 g/cm3)各50 mL。将一小粒金属钠(密度：0.97g/cm3)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
答案 D
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。
3．将钠、镁、铝各0.3 mol分别放入100 mL 1 mol·L－1的盐酸中，在同温、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
答案 C
解析 0.3 mol Na、Mg、Al对100 mL 1 mol·L－1的HCl都过量，产生的H2应该由盐酸决定，即相等，但钠可与盐酸中的水反应，故0.3 mol钠全部反应后的H2应为0.15 mol，所以三者产生的气体体积比应为0.15∶∶＝3∶1∶1。
4．某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中的铝的质量分数和铝的相对原子质量。
(1)A中试剂为 。
(2)实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是 。
(3)检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有：①记录C的液面位置；②将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重；③待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C的液面位置；④由A 向B滴加足量试剂；⑤检查气密性。上述操作的顺序是____________________(填序号)；记录C的液面位置时，除视线平视外，还应。
(4)B中发生反应的化学方程式为 。
(5)若实验用铝镁合金的质量为a g，测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况)，B中剩余固体的质量为c g，则铝的相对原子质量为。
(6)实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得的质量分数将(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
答案 (1)NaOH溶液
(2)除去镁铝合金表面的氧化膜
(3)⑤①④③② 使D和C的液面相平
(4)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(5) (6)偏小
解析 (1)观察实验装置图可知是用量气法完成实验目的，故A
中应盛NaOH溶液，在B中发生2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑的反应。
(2)目的是除去铝镁合金表面的氧化膜。
(3)正确顺序应为⑤①④③②；为使C中气体的压强相等，还应使D与C液面相平。
(5)据2 Al2 mol ～ 3 H23 mol
(6)据w(Al)＝×100%的计算公式可知未洗涤不溶物会造成Al的质量分数偏小。
5．某无色透明的溶液，能跟金属铝反应放出氢气。依据反应后铝元素存在的状态，判断下列离子中哪些在反应前后的溶液里始终可以大量存在？需要做出判断的离子是：
Mg2＋、Cu2＋、Ba2＋、H＋、Ag＋、SO、SO、CO、OH－、Cl－
(1)当生成Al3＋且有金属铝剩余时，可能存在的离子是
________________________________________________________________________。
(2)当生成AlO且有金属铝剩余时，可能存在的离子是
________________________________________________________________________。
答案 (1)Mg2＋、SO(或Ba2＋)、Cl－ (2)Ba2＋、Cl－
解析 因溶液无色，故无Cu2＋，由于生成A
l3＋且有金属铝剩余，则反应前溶液呈酸性，SO、CO、OH－不能存在；反应后剩余A
l，则A
g＋不能存在。可能存在的离子有Mg2＋、Cl－、Ba2＋(或SO)。由于生成A
lO且有金属铝剩余，则反应前溶液呈碱性，Mg2＋、A
g＋、H＋不能存在，必存在Ba2＋，则SO、SO、CO不能存在；Cl－有可能存在。
6．有一块表面被氧化成氧化钠的金属钠，质量是10.8 g。将它投入到100 g水中完全反应后，收集到0.2 g氢气(已知Na2O＋H2O===2NaOH)，试计算：
(1)未被氧化的金属钠的质量是多少克？
(2)被氧化成氧化钠的金属钠的质量是多少克？
(3)反应后所得溶液中溶质的质量分数。
答案 (1)4.6 g (2)4.6 g (3)14.5%
解析 由m(H2) m(Na) m(Na2O) 被氧化的m(Na)
生成NaOH的质量 生成NaOH的质量
总NaOH的质量
2Na2×23m(Na)＋2H2O===2NaOH2×40m(NaOH)＋H220.2 g↑
m(Na)＝4.6 g，m(NaOH)＝8 g
m(Na2O)＝10.8 g－4.6 g＝6.2 g
由4Na＋O2===2Na2O，Na2O＋H2O===2NaOH
可知存在关系：Na2O626.22Na2×23m(Na)2NaOH2×40m(NaOH)
m(Na)＝4.6 g m(NaOH)＝8 g
所以，未被氧化的Na为4.6 g，被氧化成氧化钠的金属Na为4.6 g，溶液中溶质的质量分数为：
w(NaOH)＝×100%＝14.5%。
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第三章 金属及其化合物
第一节 金属的化学性质
【本节学习要点】
1．了解钠、铝的物理性质。
2．以Na、Mg、Al、Fe为例，掌握金属与O2等非金属的反应，通过Na与O2反应的学习，明确反应条件不同，反应现象及反应产物也不同。
3．通过Na与水反应，Fe与水蒸气反应，Al与NaOH溶液反应，活泼金属与酸反应，掌握金属与酸和水的反应。
4．掌握物质的量在化学方程式计算中的应用。
重难点一、金属的化学性质
1．金属与O2反应的规律
(1)绝大多数金属都能跟氧气反应，生成金属氧化物。活泼性强的金属常温下就能被O2氧化，活泼性较弱的金属在加热条件下才能跟O2发生反应，活泼性很弱的金属(如金、铂等)不能被O2氧化。
(2)常温下Mg、Al表面容易氧化成致密的氧化膜，阻止金属不被继续氧化，与Mg、Al有关的实验时，要注意除去表面的氧化膜。
(3)部分金属与O2反应的产物与条件有关。
如：Fe在不同条件下与O2可以生成FeO、Fe2O3或Fe3O4。铁在O2中燃烧生成Fe3O4。铁生锈时生成Fe2O3·nH2O。
再如：Na在常温下生成Na2O，加热时生成Na2O2。
2．金属与水反应的一般规律
(1)活泼金属如K、Ca、Na可与冷水迅速剧烈反应(放热反应)生成H2。
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
(2)较活泼金属与冷水不反应，可与沸水或H2O(g)反应。
Mg与冷水反应缓慢，但加热水后(或沸水)，Mg与水的反应加快，
Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
Al在沸水条件下反应缓慢，2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑
高温下，Zn、Fe、Sn、Pb和水蒸气可以反应生成金属氧化物和H2。
(3)氢后金属不能置换出H2O中的氢。氢前金属在一定条件下可置换出水中的氢。
特别提醒 Fe与H2O反应为置换反应，氧化产物为Fe3O4，而不是Fe2O3。
3．金属与酸反应规律
金属活动顺序表中位于氢之前的金属都可与酸反应放出H2。对于极活泼金属(如Na、K等)与酸反应完后，可再与水反应，故这些金属不会剩余。
4．金属与盐溶液反应规律
一般遵循活泼金属置换不活泼金属规律，但Na、K、Ca等金属投入盐溶液，先与水反应，生成的碱再与盐反应，而不是置换金属。
5．金属与碱溶液反应规律
K、Ca、Na浸入碱溶液中实质是与水反应，A
l、Zn能与强碱溶液反应生成H2，绝大部分金属与碱不反应。
重难点二、钠与酸、碱、盐的水溶液反应的规律
1．钠与水反应
钠与水的反应实质是钠与水电离出的H＋反应，置换出H2。
2．钠与酸溶液反应
如与稀盐酸的反应，实质是钠与酸电离出的H＋反应。
(1)酸过量时 2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑(钠与酸电离出的H＋反应)
(2)酸不足时，先与酸电离出的H＋反应，剩余的钠再与水反应。
警示 (1)不能认为Na先与水反应，生成的NaOH再与碱中和。
(2)因为酸中的c(H＋)远大于水中的c(H＋)，故钠与酸反应要比水反应剧烈，甚至发生燃烧和轻微爆炸。
3．钠与碱溶液反应
实质是Na与水的反应。
4．钠与盐溶液反应
(1)NaCl溶液 实质是Na与水反应
(2)CuSO4溶液 实质是Na与水反应，生成NaOH，NaOH再与CuSO4溶液反应。
①2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
②2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4
总反应
2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑
(3)NaHSO4溶液
反应原理 NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO
2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑
总反应2Na＋2NaHSO4===Na2SO4＋H2↑
故钠与盐溶液反应，不能置换出盐中的金属，而是先与水反应，生成的碱再与盐反应。
特别提醒 (1)钠在水溶液中的反应是有酸H＋为先，无酸H2O为先，NaOH与盐溶液反应跟在Na与H2O反应后。
(2)分析钠与酸、碱、盐水溶液反应的计算问题时，生成的H2量按钠计算。
(3)求Na与H2O反应后溶液中溶质的质量分数或溶液的物质的量浓度时，不要忘记计算溶液质量时减去生成的H2的质量。
重难点三、铝与酸、碱反应及生成H2的定量关系
1．铝与碱溶液的反应
铝和碱溶液反应，不是直接和碱反应，而是铝先和强碱溶液中的水反应生成Al(OH)3，然后Al(OH)3再和强碱反应生成偏铝酸盐。
2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑，Al(OH)3＋NaOH===2NaAlO2＋2H2O，因此在2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑中，氧化剂是H2O，而不是NaOH和H2O。电子转移的方向和数目表示如下：
2Al＋2NaOH＋6H2O===2NaA失去2×3e－lO2＋3H得到6×e－2＋4H2O
2．铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑①
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑②
(1)等质量的铝与足量的酸、碱分别反应
①产生H2的物质的量相等
②消耗H＋、OH－的物质的量之比为：n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1
(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应。
①消耗Al的物质的量之比为1∶3
②生成H2的物质的量之比为1∶3
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸或氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为＜＜，则必定是：
①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足。
②铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。
解题时应充分利用上述过量关系快速求解。
3．用铝箔(刺些小孔)包裹的钠投入水中，H2的计算
应考虑两方面：钠跟水反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；Al再与NaOH溶液反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。前者据Na计算H2，后者据Al和NaOH中的不足的一种计算H2。
方法指导 (1)等量的Al与足量的酸或强碱溶液反应产生等量H2从电子转移角度分析得出AlAl3＋，AlAlO
(2)Al的特征性质与强碱溶液和酸均反应常用于推断题，计算题考查。
重难点四、物质的量在化学方程式计算中的应用
1．物质的量等概念运用于化学方程式的计算依据
化学方程式中各物质的化学计量数之比等于相应物质的粒子数之比，等于各物质的物质的量之比(若为气体还等于相应的体积之比)。
2．物质的量应用于化学方程式计算的解题步骤
(1)设：设出的未知数直接用各物理量的符号表示，如设参加反应的NaOH溶液的体积为V〔NaOH(aq)〕，并且不带单位。同时未知数的确定应合理利用化学方程式中的横向和纵向联系，使运算简便。
(2)写：根据题意写出并配平反应的化学方程式，并注意隐含条件。在方程式相关物质下面注明相应的关系量，比较复杂的数量关系可先化简。
(3)联：建立未知数和已知数之间的定量关系，把已知和未知的量分别写在化学方程式中有关的化学式下面。
(4)列：将有关的几个量列出比例式，求出要求的量，计算时都要带单位(已知量带单位，未知量不带单位)。
例如：H21 moln(H2)＋Cl271gm(Cl2)===2HCl2×22.4LV(HCl)
则有＝＝
(5)解：运用数学工具选取容易解决的突破口求解。
(6)答：简明的写出答案。
3．根据化学方程式计算需要注意的问题
(1)化学方程式所表示的是纯净物质之间的量的关系，所以不纯物质的质量只有换算成纯净物质的质量，才能按化学方程式列出比例式进行计算。
(2)在列比例式时，必须做到“左右单位相当，上下单位相同”。
(3)各物理量及单位、物质的名称、公式等尽量用符号表示。各物理量要注明所表示物质(或微粒)的符号。设未知数直接用各物理量符号表示。
(4)计算式中未知数不能带单位，已知量都要代入单位。
应用指南 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。
题型1 Na与盐溶液的反应
【例1】 在课堂上，老师演示了金属钠与CuSO4溶液反应的实验，同学们观察到该反应中生成了蓝色的Cu(OH)2沉淀，而没有发现铜单质。但某同学想，会不会是因为生成的铜较少而被蓝色沉淀所覆盖从而没有被发现呢？于是他想课后到实验室继续探究，希望进一步用实验来验证自己的猜测是否正确。
假如你是该同学，请你写一份实验准备单交给老师，要求老师提供必需的用品。
(1)实验探究的目的：____________________________________________________。
(2)探究所依据的化学原理：_____________________________________________。
(3)实验必需的用品：小刀、玻璃片、滤纸、和；金属钠、和。
该同学在探究实验中意外地发现生成的蓝色沉淀中混有少量的黑色难溶物，而所使用的药品均没有问题，你认为该黑色难溶物是(填化学式)，生成该黑色难溶物的原因是________________________________________________________________________。
解析 (1)根据该同学的设想可知其探究实验的目的是验证Na与CuSO4溶液反应是否有铜生成。(2)由于Cu(OH)2是难溶性的碱，可与稀酸反应，而Cu不与稀盐酸(或稀硫酸)反应，故只需将所得沉淀加入稀盐酸(或稀硫酸)，看沉淀是否完全溶解即可。(3)由实验目的可知实验分两步进行：①金属钠与CuSO4溶液作用制备Cu(OH)2沉淀，所给必需品缺少镊子、烧杯和CuSO4溶液；②将制得的Cu(OH)2沉淀溶于稀酸，缺少的试剂为稀盐酸或稀硫酸。由于钠与水反应放热，会使生成的Cu(OH)2部分分解，Cu(OH)2CuO＋H2O，故黑色物质为CuO。
答案 (1)验证钠与硫酸铜溶液反应是否有铜生成
(2)Cu(OH)2可溶于稀盐酸而Cu不溶 (3)镊子 烧杯 CuSO4溶液 稀盐酸(或稀硫酸) CuO 钠与水反应放出的热使生成的Cu(OH)2部分分解：Cu(OH)2CuO＋H2O
金属钠与盐溶液反应，不可能置换出金属单质，这是因为钠首先要和溶液中的水反应生成NaOH和H2，而后生成的NaOH可能会与盐溶液中的溶质发生复分解反应。
题型2 铝与O2的反应
【例2】 将一块铝箔，用砂纸打磨表面后，在酒精灯上加热至熔化，下列说法正确的是( )
A.熔化的是铝 B．熔化的是Al2O3
C．熔化物滳落 D.熔化物迅速燃烧
解析 打磨掉氧化膜的铝又迅速被O2氧化为Al2O3(致密的氧化膜)包裹在Al的表面，保护里面的Al不被继续氧化，故不能迅速燃烧，D错；金属铝表面存在致密的氧化膜，构成氧化膜的Al2O3的熔点比Al高，当加热到Al熔化时，Al2O3薄膜依然存在，里面熔化的铝不会滴落，A正确，B、C错。
答案 A
1.常见金属Mg、Al的氧化膜对金属本身有保护作用，能防止金属进一步被氧化；而Na、Ca、Fe、Zn等金属的氧化膜无此保护作用。?
2.有关Mg、Al参加反应的实验要除去表面的氧化膜。
题型3金属与酸的反应
【例3】 (1)分别取W g钠、铁、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、铁、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)若产生相同物质的量的氢气，所需钠、铁、铝的质量比是。
(4)若产生相同体积(同温同压)的氢气，所需钠、铁、铝三种金属的物质的量之比是。
(5)若将0.2 mol金属钠、铁、铝分别投入10 mL 1 mol/L盐酸中，在标准状况下产生氢气体积大小顺序是。
解析 (1)W g钠、铁、铝的物质的量分别为W/23mol
W/56 mol、W/27mol，由钠、铁、铝与足量的盐酸反应的方程式：2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑；Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；2A
l＋6HCl===2A
lCl3＋3H2↑，得到：2 mol钠生成1 mol氢气，1 mol铁生成1 mol氢气，2 mol铝生成3 mol氢气，所以生成氢气的体积比为W/46 mol∶W/56 mol∶W/18 mol＝W/23∶W/28∶W/9；同理可得到
(2)、(3)、(4)的结果；
(5)本小题中的钠、铁、铝相对于盐酸来说是过量的，但由于过量的钠会与水反应生成氢气，所以钠生成的氢气为0.1 mol，而铁、铝与盐酸反应由于金属过量，所以根据盐酸计算生成的氢气，所以得到钠放出的氢气最多，而铁、铝反应放出的氢气相等。
答案 (1)1/23∶1/28∶1/9 (2)1∶2∶3 (3)23∶28∶9 (4)6∶3∶2 (5)Na＞Fe＝Al
Na与酸溶液反应，Na过量时，与水继续反应放出H2。但Mg、Al过量时与水均不反应。? 1.等质量的金属与足量的酸反应，置换出H2的物质的量与金属化合价（n）和金属相对原子质量的比值成正比。?
2.相同物质的量的金属与足量的酸反应产生氢气的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。?
3.若产生相同量的氢气，所需金属的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价的倒数比。?
4.若产生相同量的氢气，所需金属的质量比等于失去1 mol?电子时金属的质量比。
题型4 Al与酸、碱反应的关系
【例4】 铝分别与足量的稀盐酸和足量氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为( )
A.1∶1 B．2∶1 C．3∶1 D.1∶3
解析 有关化学反应的方程式如下：
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
由此可知，在同温同压下生成等体积(也是等物质的量)的H2时，消耗的HCl与NaOH的物质的量之比为6∶2＝3∶1。
答案 C
等质量的Al分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应放出的H2的物质的量相等（根据方程式或电子守恒判断），误认为消耗的盐酸和NaOH的物质的量相等。?
铝与盐酸、NaOH溶液的反应，还原剂为Al，由电子守恒知：生成等量的H2，消耗Al的物质的量相等，即生成等物质的量的AlCl3、NaAlO2，根据Cl-、Na+守恒得所需HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1。?
（1）等量的Al分别与足量的稀盐酸和NaOH溶液反应。生成H2的物质的量相等，消耗H+、OH-的物质的量之比为n（H+）∶n（OH-）=3∶1?
（2）足量的Al分别与等物质的量的盐酸和NaOH溶液反应生成H2及消耗Al的物质的量之比为1∶3。
题型5金属混合物成分的判断
【例5】 由铁、锌、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10 g，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2 L，则混合物中一定含有的金属是( )
A.铁 B．锌 C．铝 D.镁
解析 解法一：用极值思想和下列金属与酸反应生产H2的关系式，很容易求解。
由此很快算出，产生标准状况下11.2 L的H2时，需要各金属的质量分别是：m(Zn)＝32.5 g，m(Fe)＝28 g，m(Mg)＝12 g，m(Al)＝9 g＜10 g。只有当Al与其他任意一种金属混合才可能。
解法二：平均相对原子质量法。
先假定所有金属化合价为＋2价，求出混合物的平均相对原子质量10∶＝11.2∶22.4，则＝20，M(Zn)、M(Fe)、M(Mg)均大于20。铝作为＋2价时，相对原子质量可折算为27×＝18＜20，则必含Al。
解法三：平均摩尔电子质量法
生成11.2 L的H2需转移1 mole－，即金属的平均摩尔电子质量为10 g·mol－1，其中Mg、Fe、Zn、Al的平均摩尔电子质量分别为12 g·mol－1、28 g·mol－1、32.5 g·mol－1和9 g·mol－1只有Al的小于10 g·mol－1，故一定含有Al。
答案 C
1．金属与水、酸或碱反应产生H2的物质的量的关系为：1 mol M～mol H2(M代表金属，n代表金属化合价)。
2．两种物质混合后参加反应或某反应生成两种物质的混合物可以采用极值法和平均值法。 因为不知道混合物中各成分的含量。我们可以按两个极限来计算出一个范围，再进行讨
论。
1．下列说法错误的是( )
A.钠在空气中燃烧时先熔化，再燃烧，最后所得产物为Na2O
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，故镁不需要像钠似的特殊保护
C．铝制品在生活中应用非常普遍，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 AC
解析 Na在空气中的燃烧产物主要有Na2O2；铝的化学性质较活泼，其表面易被氧化成一层致密的氧化膜。
2．在烧杯中加水和苯(密度：0.88 g/cm3)各50 mL。将一小粒金属钠(密度：0.97g/cm3)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
答案 D
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。
3．将钠、镁、铝各0.3 mol分别放入100 mL 1 mol·L－1的盐酸中，在同温、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
答案 C
解析 0.3 mol Na、Mg、Al对100 mL 1 mol·L－1的HCl都过量，产生的H2应该由盐酸决定，即相等，但钠可与盐酸中的水反应，故0.3 mol钠全部反应后的H2应为0.15 mol，所以三者产生的气体体积比应为0.15∶∶＝3∶1∶1。
4．某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中的铝的质量分数和铝的相对原子质量。
(1)A中试剂为 。
(2)实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是 。
(3)检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有：①记录C的液面位置；②将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重；③待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C的液面位置；④由A 向B滴加足量试剂；⑤检查气密性。上述操作的顺序是____________________(填序号)；记录C的液面位置时，除视线平视外，还应。
(4)B中发生反应的化学方程式为 。
(5)若实验用铝镁合金的质量为a g，测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况)，B中剩余固体的质量为c g，则铝的相对原子质量为。
(6)实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得的质量分数将(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
答案 (1)NaOH溶液
(2)除去镁铝合金表面的氧化膜
(3)⑤①④③② 使D和C的液面相平
(4)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(5) (6)偏小
解析 (1)观察实验装置图可知是用量气法完成实验目的，故A
中应盛NaOH溶液，在B中发生2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑的反应。
(2)目的是除去铝镁合金表面的氧化膜。
(3)正确顺序应为⑤①④③②；为使C中气体的压强相等，还应使D与C液面相平。
(5)据2 Al2 mol ～ 3 H23 mol
(6)据w(Al)＝×100%的计算公式可知未洗涤不溶物会造成Al的质量分数偏小。
5．某无色透明的溶液，能跟金属铝反应放出氢气。依据反应后铝元素存在的状态，判断下列离子中哪些在反应前后的溶液里始终可以大量存在？需要做出判断的离子是：
Mg2＋、Cu2＋、Ba2＋、H＋、Ag＋、SO、SO、CO、OH－、Cl－
(1)当生成Al3＋且有金属铝剩余时，可能存在的离子是
________________________________________________________________________。
(2)当生成AlO且有金属铝剩余时，可能存在的离子是
________________________________________________________________________。
答案 (1)Mg2＋、SO(或Ba2＋)、Cl－ (2)Ba2＋、Cl－
解析 因溶液无色，故无Cu2＋，由于生成A
l3＋且有金属铝剩余，则反应前溶液呈酸性，SO、CO、OH－不能存在；反应后剩余A
l，则A
g＋不能存在。可能存在的离子有Mg2＋、Cl－、Ba2＋(或SO)。由于生成A
lO且有金属铝剩余，则反应前溶液呈碱性，Mg2＋、A
g＋、H＋不能存在，必存在Ba2＋，则SO、SO、CO不能存在；Cl－有可能存在。
6．有一块表面被氧化成氧化钠的金属钠，质量是10.8 g。将它投入到100 g水中完全反应后，收集到0.2 g氢气(已知Na2O＋H2O===2NaOH)，试计算：
(1)未被氧化的金属钠的质量是多少克？
(2)被氧化成氧化钠的金属钠的质量是多少克？
(3)反应后所得溶液中溶质的质量分数。
答案 (1)4.6 g (2)4.6 g (3)14.5%
解析 由m(H2) m(Na) m(Na2O) 被氧化的m(Na)
生成NaOH的质量 生成NaOH的质量
总NaOH的质量
2Na2×23m(Na)＋2H2O===2NaOH2×40m(NaOH)＋H220.2 g↑
m(Na)＝4.6 g，m(NaOH)＝8 g
m(Na2O)＝10.8 g－4.6 g＝6.2 g
由4Na＋O2===2Na2O，Na2O＋H2O===2NaOH
可知存在关系：Na2O626.22Na2×23m(Na)2NaOH2×40m(NaOH)
m(Na)＝4.6 g m(NaOH)＝8 g
所以，未被氧化的Na为4.6 g，被氧化成氧化钠的金属Na为4.6 g，溶液中溶质的质量分数为：
w(NaOH)＝×100%＝14.5%。
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