高一化学人教版必修1期末复习学案：31 金属的化学性质
文档属性
| 名称 | 高一化学人教版必修1期末复习学案：31 金属的化学性质 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 260.7KB | ||
| 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 | 2011-01-31 10:38:00 | ||
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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。
【重难点讲解】
重难点一、金属的化学性质
[来源:21世纪教育网
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[来源:21世纪教育网
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。
【典例精讲】
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。?[21世纪教育网
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（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。
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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。
【自测题】
1．下列说法错误的是( )21世纪教育网
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
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(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－[来源:21世纪教育网
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%。
第1课时 金属与非金属 酸和水的反应
【考点讲练】
1．下列关于金属钠的叙述中，说法正确的是( )
A.Na在空气中燃烧，发出黄色火焰
B．Na在空气中燃烧，产物是Na2O
C．Na是银白色金属，硬度大，熔点高
D.Na可以在空气中稳定存在
答案 A
解析 金属钠的硬度小，熔点低，其化学性质非常活泼，在空气中很快就被氧化为氧化钠，若点燃，则发出黄色火焰，产物为Na2O2。
2．将11.5 g钠、9 g铝、28 g铁分别投入200 mL 1 mol/L的盐酸中，下列分析结果正确的是( )
A.钠与盐酸反应最剧烈，产生的气体最多
B．铝与盐酸反应的速率仅次于钠，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
答案 A
解析 已知金属与盐酸量，计算放出H2的量时，要先判断谁过量，钠与酸、碱、盐等的水溶液反应时，生成H2的量均据Na计算，反应的剧烈程度由金属的活泼性决定，即钠最剧烈，其次是铝。钠、铝、铁物质的量依次为 mol、 mol、 mol，HCl物质的量均为0.2 mol，金属过量。可见，铝、铁与盐酸反应时生成H2一样多，均为0.1 mol。Na先与酸反应，后与H2O反应，共生成H2 0.25 mol。
规律总结 金属与酸反应先比较金属与酸的量，应按少量的物质进行计算产生H2的量，若酸不足，则Na可以完全反应，产生H2按Na计算，Mg、Al则按酸的量来计算。
【课时作业】
1．取一块金属钠放在燃烧匙里加热，观察到下列实验现象：①金属先熔化；②在空气中燃烧，放出黄色火花；③燃烧后得白色固体；④燃烧时火焰为黄色；⑤燃烧后生成浅黄色的固体物质。描述正确的是( )
A.①② B.①②③ C.④⑤ D.①④⑤
答案 D
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；钠燃烧时火焰为黄色；
点评 Na与O2反应常温下生成Na2O，为白色固体；加热时生成Na2O2，为淡黄色固体。反应条件不同，产物不同。
2．金属钠分别与下列溶液反应时，既有气体放出又有白色沉淀生成的是( )
A.盐酸 B．氯化钠 C．氯化铜 D.氯化镁
答案 D
解析 金属钠与盐酸、氯化钠溶液反应，只生成H2，与CuCl2溶液反应生成H2和Cu(OH)2蓝色沉淀。
3．相同物质的量的钠、镁、铝分别与足量的盐酸反应，生成氢气最多的是( )
A.钠 B．镁 C．铝 D.一样多
答案 C
解析 钠是一价金属、镁是二价金属、铝是三价金属，所以等物质的量的钠、镁、铝分别与足量盐酸反应时生成的氢气之比为1/2∶1∶3/2＝1∶2∶3，所以铝放出的氢气最多。
4．向一小烧杯中分别加入等体积的水和苯，片刻后再向该烧杯中加入绿豆大小的金属钠，可能观察到现象是[ρ(苯)＝0.87 g·cm－3，ρ(Na)＝0.97 g·cm－3]( )
答案A
解析 钠的密度比水小，比苯大，故浮在水面上沉在苯底部。
5．将一小块钠投入盛饱和澄清石灰水的试管里，不可能观察到的现象是( )
A.熔成小球并在液面上游动
B．有气体生成
C．溶液底部有银白色物质生成
D.溶液变浑浊
答案 C
解析 将钠投入饱和石灰水后，钠立即与水剧烈反应，熔成小球，四处游动。由于钠与水反应减少了溶剂的量，同时该反应的是放热反应，使溶液温度升高，Ca(OH)2溶解度减小，会使部分Ca(OH)2析出，溶液变浑浊。
6．将4.6 g钠投入到95.4 g水中，所得溶液中溶质的质量分数( )
A.等于4.6% B．等于8%
C．大于8% D.小于8%
答案 C
解析 设生成NaOH的质量为x，生成H2的质量为y
2Na46 g4.6 g＋2H2O36 g===2NaOH80 gx＋H2↑2 gy
＝ x＝8 g
＝y＝0.2 g
则此时NaOH的质量分数为：
w(NaOH)＝×100%＝8.02%
7．将金属钠投入到下列物质的溶液中，溶液的质量不会减轻的是( )
A.HCl B．CuSO4 C．MgCl2 D.Ca(HCO3)2
答案 A
解析 溶液质量的变化取决于加入物质与逸出气体和析出沉淀的质量之差。若此差值大于等于零，则溶液质量不会减轻。
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8．在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。如下图所示装置，在硬质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，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”。
请回答该实验中的问题
(1)写出铁在高温下与水蒸气反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(2)干燥管C内盛放的药品是，作用是，干燥管的(填“m”或“n”)端与g导管相连接。
(3)在D处画出用简单方法(用试管)来收集氢气的装置图(所需其他仪器自己选择)。
(4)怎样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________________________________________________________________________。
(5)圆底烧瓶中盛装的是水，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_________________________________________________________。
(6)玻璃管中石棉绒的作用是_____________________________________________。
实验开始时应先点燃，理由是____________________________，实验结束时，应先熄灭________________________________________________________________________。
(7)若点燃从干燥管中导出的氢气，则必须________________________________。
这一操作的目的是。
答案 (1)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(2)碱石灰或固体NaOH、CaO、无水CaCl2等 除去H2中的水蒸气 n
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(3)(如右图，向下排空气法，导管口伸入试管底部)
(4)收集一试管气体，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
(5)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 防止暴沸
(6)铁粉的载体，增大铁粉与水蒸气的接触面积 酒精灯 先点燃酒精灯，产生水蒸气排净硬质玻璃管中的空气后，再点燃酒精喷灯，防止Fe与O2反应 酒精喷灯
(7)检验H2的纯度 防止点燃时，H2因含有O2而爆炸
解析 本题以H2的干燥、收集、检验为载体，综合考查对实验基本操作、仪器使用的掌握程度及实验设计能力。
(1)书写方程式时，注意反应的条件(高温)和产物(Fe3O4，不是Fe2O3)。
(2)应选固体干燥剂，虽然浓H2SO4可用作干燥剂，但为液体不可选用。
(3)应采用向下排空气法，作图时注意导管的位置。
(4)检验H2采用点燃“爆鸣”实验。
(5)加热水制水蒸气，控制水蒸气量不宜过大，加碎瓷片防止暴沸。
(6)石棉绒耐高温且性质稳定是铁粉的载体，增大铁粉与水蒸气的接触面积。实验时，应先加热烧瓶，产生水蒸气排出装置中的空气后，再加热玻璃管，防止铁粉氧化。实验结束时，撤去酒精喷灯，不提供高温条件，反应自行结束。
(7)可燃性气体点燃之前均要检验气体纯度，防止不纯气体燃烧时发生爆炸。
拓展延伸 1.Fe与H2O(g)、H2与CuO、CO与CuO反应装置均为气＋固气的装置，且都是先用气体排出装置的空气，再加热固体。Fe与H2O(g)的反应是防止Fe被氧化，H2与CuO的反应和CO与CuO的反应是防止H2、CO与O2反应发生爆炸。实验结束时，均先停止加热固体，后停止通气体。
2．实验时应注意安全，如不纯气体燃烧爆炸等。
9．某校学生课外活动小组为测定Na元素的相对原子质量，设计的装置如图，该装置(包括水和干燥剂)的总质量为a g，从实验室取出b g(不足量)的钠放入水中，塞紧瓶塞，完全反应后再称量此装置的总质量为c g。试回答：
(1)实验室取用一小块钠，需要的用品有_____________________________________。
(2)此干燥管的作用是：____________________________________________________，
若不用此干燥管，则测出的相对原子质量会比实际相对原子质量__________(填“偏大”“偏小”或“不变”，下同)，若此钠块中有极少量被氧化，则会____________。
(3)有甲同学建议在图中干燥管上再连一同样干燥管，其目的是，计算钠的相对原子质量的表达式为。
(4)有乙同学为避免由于行动不够迅速产生偏差，又建议在集气瓶中再加入一定量煤油，其目的是________________________________________________________。
答案 (1)滤纸、小刀、镊子、玻璃片
(2)吸收水蒸气，避免集气瓶中水蒸气逸出 偏小 偏大
(3)避免空气中水蒸气被干燥剂吸收
(4)避免钠投入后，立即与水反应，来不及塞上塞子
解析 本题通过定量实验综合考查钠的取用、钠的物理、化学性质。原理是根据钠与水的反应，通过测定一定质量的钠与过量的水反应生成氢气的质量，来求出钠的相对原子质量。
10．有人设计出一种在隔绝空气下让钠与水反应的方法，利用煤油来控制反应速率。使学生能仔细观察到各种实验现象。该方法简便、完全、现象明显、有趣味性，实验装置如图所示。
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如图所示将6 mm×50 mm玻璃管和长颈漏斗插入橡皮塞孔中，玻璃管外套上30 mm的乳胶管，乳胶管上再接6 mm×30 mm金属尖嘴管，乳胶管上夹上弹簧夹。
实验时，往100 mL的大试管中先加入40 mL煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞，通过漏斗加满滴有酚酞的水。根据反应中观察到的现象，回答下列问题。
(1)金属钠变化的现象是______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)大试管中溶液颜色的变化是_________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)装置中液面的变化分别是：大试管中_____________________________；
长颈漏斗中 。
(4)简述检验产生气体的方法：_______________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)钠在煤油中逐渐下沉，至水面时与水发生反应，熔化成银白色小球，生成的H2推动钠上浮至煤油层，当H2逸出，钠又回落至界面与水反应，如此反复多次，最后完全消失
(2)溶液从上至下逐渐由无色变为红色
(3)液面逐渐下降 液面逐渐上升
(4)当漏斗中液面上升到一定高度后，打开弹簧夹点燃气体，有淡蓝色火焰产生，即可证明有气体产生。[来源:21世纪教育网]
解析 由于钠的密度比水小，比煤油大，所以钠在煤油与水的界面处漂浮。钠与水反应产生的气体在逸出过程中把钠带入煤油层，钠在重力作用下再回到界面。反复多次，直至钠完全消失。产生的气体聚集在大试管上部，把液体反压到长颈漏斗中。
备课资源
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？③铝是否能与NaOH溶液反应。
(1)当进行适当操作时还需要的仪器有______________________________________。
(2)如何进行操作？________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验现象是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)小试管和酒精灯
(2)将铝条上提，使钠块落入水中，将小试管扣在导管上收集反应产生的气体，用拇指堵住试管口移近酒精灯，松开拇指点燃试管中的气体，钠块反应完毕后，再将铝条伸入溶液中
(3)钠浮在水面上，很快熔化成闪亮的小球，并逐渐消失，水溶液由无色变成红色，点燃小试管中的气体时，有尖锐的爆鸣声，铝条伸入溶液中后，与NaOH溶液反应并有气泡放出
解析 (1)由于实验目的是做Na和水的反应实验，验证钠的物理性质并验证钠和水反应的产物是什么，所以要收集产生的气体，并验证气体的可燃性，故还需用小试管和酒精灯。(2)要由钠和水的反应来验证钠的物理性质，使钠块与水接触，就要想办法将钠块放入水中：将大头针向上提，使钠块落入水中，将小试管扣在细玻璃上收集反应产生的气体，用拇指堵住小试管口，靠近酒精灯，松开拇指点燃试管中的气体。(3)观察到的现象是钠浮在水面上很快熔化成小球，并逐渐消失，水溶液由无色变成红色；点燃小试管中的气体时，有尖锐的爆鸣声。
备课资源 利用下图装置可以测定一定质量的钠与水反应产生的H2的体积。
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(1)为达到该实验目的，应选用装置B+C：__________________________________。
和。
(2)实验开始，欲使钠与水接触反应，应如何操作？。
(3)已知有关物质的密度。ρ(K)：0.86 g·cm－3，ρ(Na)：0.97 g·cm－3，ρ(煤油)：0.8 g·cm－3。如果将钠换成相同大小的钾进行上述实验，结果钾反应所用的时间比钠反应完所用的时间(填“长”或“短”)，其原因是。
答案 (1)C (2)把大头针向下插入水中 (3)短 相同大小的钾的质量比钠小；钾比钠与水反应更快更剧烈
备课资源 在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用如下图所示的两套仪器装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和6 mol/L的盐酸，其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。
填写下列空白：
(1)实验进行时试管B+C：_____________________________________________。
中应加入的试剂是；烧瓶B的作用是；烧瓶C的作用是；在试管D中收集得到的是。
(2)实验时，U形管H：__________________________________________________。
中应加入的试剂是________；长颈漏斗H中应加入__________。
(3)两套装置中，在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)__________________。
(4)试管E中发生反应的化学方程式是_________________________________。
(5)为了安全，在E管中反应发生前，在F出口处必须；E管中反应开始后，在F出口处应。
答案 (1)普通铁粉 作为水蒸气发生器 防止倒吸 氢气
(2)碱石灰(固体NaOH、CaO等碱性干燥剂)
6 mol/L HCl溶液
(3)ABE (4)Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O
(5)检验氢气的纯度 点燃氢气
解析 根据题意可知，该题中发生了三个化学反应：
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O
用6 mol/L的HCl溶液和较活泼的金属(通常用Zn)制取H2：Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
在题中给出二个装置，甲图为由水蒸气和铁反应装置，因为D为集气装置，无氢气发生装置。乙图是H2还原Fe3O4装置，用于制取“引火铁”。因图中有氢气制取装置(I)，判断出这两个装置的用途后再进行解答。
(1)中有四问：由于甲装置是Fe的氧化装置，故A
中装有普通铁粉；B是制取水蒸气的装置；C的作用是安全瓶，防止水槽内水倒吸；试管D中收集的气体，当然是H2。
(2)U形管的作用是提纯、干燥氢气，应用固体NaOH或碱石灰等固体干燥剂。因制取过程H2中混有少量的HCl气体和水蒸气，在干燥H2的过程中一并去除HCl气体。
(3)需要加热的仪器有：A，Fe与水蒸气需在高温下反应；B，需加热制取水蒸气；E，H2还原Fe3O4需加热时完成。
(4)在试管E中发生H2还原Fe3O4的反应：
Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O
(5)因为H2和O2混合点燃或加热时可能爆炸，所以H2在使用时要检验纯度，多余的氢气要燃烧掉或导出室外，以避免室内空气混合爆炸。
点拨 该题解题关键在于找到哪个装置用于制什么。根据还原铁的氧化物用到H2，H2是由6 mol/L的盐酸制取，所以制“引火铁”装置中一定要有氢气制取装置，再分析各装置的作用，进行各项的解答。
第2课时 铝和氢氧化钠溶液的反应及物质的量
在化学计算中的应用
【考点讲练】
1．把一质量为2.3 g的钠用一铝箔(上面用针刺有许多小孔)包好，放入到足量水中，理论上可收集到氢气(标准状况下)( )
A.1.12 L B.2.24 L
C．略大于1.12 LD.略小于1.12 L
答案 C
解析 本题中钠与水反应，生成氢气的物质的量为0.05 mol，产生0.1 mol的氢氧化钠，铝箔又与产生的氢氧化钠溶液反应生成氢气，故收集到的氢气应大于0.05 mol。
知识点二 物质的量在化学方程式计算中的应用
2．1.15 g金属钠与水反应后，得到100 mL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？
答案 (1)560 mL (2)0.5 mol·L－1
解析 根据物质的量、质量和摩尔质量的关系，先计算出1.15 g钠的物质的量，然后根据化学反应中各物质之间的化学计量数之比，计算出所得溶液的浓度和生成H2的体积。
(1)Na的摩尔质量是23 g·mol－1
n(Na)＝＝0.05 mol
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
2 mol2 mol22.4 L
0．05 moln(NaOH) V(H2)
＝＝
n(NaOH)＝＝0.05 mol
V(H2)＝＝0.56 L＝560mL
(2)c(NaOH)＝＝＝0.5 mol·L－1
总结 由此可以看出，化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比。因此，物质的量(n)、摩尔质量(M)、浓度(c)和气体摩尔体积(Vm)应用于化学方程式进行
计算时，对于定量研究化学反应中各物质之间的关系会更加方便。
【课时作业】
1．除去镁粉中的少量铝粉时，可选用的溶液是( )
A.盐酸 B.硫酸镁 C．稀硫酸 D.氢氧化钾溶液
答案 D
解析 镁和铝都是较活泼的金属，都可与盐酸、稀硫酸反应放出氢气，所以不能除去其中的铝，而硫酸镁不与铝反应，同样也不能除去铝，只有氢氧化钾能与铝反应生成氢气而不与镁反应。
2．下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是( )
A.盛放食醋
B．烧煮开水
C．用金属丝擦洗表面的污垢
D.用碱水洗涤
答案 B
解析 食醋中含有的醋酸呈酸性能与铝发生反应而腐蚀；C中用金属丝擦洗时会破坏铝表面覆盖的氧化铝层，使铝裸露在外继续被腐蚀；而用碱水洗涤也同样不行，因为铝能跟碱反应而被腐蚀。
3．等质量的两份铝粉分别与足量的氢氧化钠溶液和稀硫酸反应，若消耗两溶液的体积相等，则两溶液的物质的量浓度之比是( )
A.1∶2B.2∶3C.3∶2D.1∶1
答案 B
解析 依题意两份铝粉的物质的量相等，设
n(l)＝1 mol2Al ＋ 3H2SO4 === Al2(SO4)3 ＋ 3H2↑
2 mol 3 mol
1 mol n(H2SO4)
得n(H2SO4)＝1.5 mol
2Al ＋ 2NaOH＋2H2O === 2NaAlO2＋ 3H2↑
2 mol 2 mol
1 mol n(NaOH)
得n(NaOH)＝1 mol
两溶液体积相等，
故c(H2SO4)∶c(NaOH)＝n(H2SO4)∶n(NaOH)＝1.5∶1＝3∶2
4．将a mol钠和a mol铝一同投入m g足量水中，所得溶液密度为d g·mL－1，则该溶液的溶质质量分数为( )
A.% B.%21世纪教育网
C.% D.%
答案 C
解析 由反应2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑和反应2A
l＋2NaOH＋2H2O===2NaA
lO2＋3H2↑，得到在反应过程中生成的H2合计为2a mol，生成的NaA
lO2为a mol，所以得到溶质质量为82a g，溶液质量为23a g＋27a g＋m g－4a g＝(46a＋m)g，所以得到溶质的质量分数为82a g/(46a＋m)g×100%
5．b g某金属与足量的稀硫酸反应，生成该金属的三价正盐和a g氢气。该金属的相对原子质量为( )
A. B. C. D.
答案 C
解析 本题考查的知识点是氧化还原反应的计算。依据在氧化还原反应中氧化剂得电子数与还原剂失电子数相等，可得：×3＝×2，得M＝。
备课资源 质量比为2∶3的金属铝分别跟足量稀H2SO4和NaOH溶液反应，则产生H2的体积比是(同条件下)( )
A.1∶2 B.1∶3 C.2∶3 D.3∶2
答案 C
解析 方法Ⅰ：设Al的质量分别为2 g和3 g
2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑
54 g 3×2 g
2 g g
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
54g 3×2 g
3 g g
则∶＝2∶3
方法Ⅱ： (电子守恒法)质量比为2∶3的Al在反应中失电子数也为2∶3，则H＋得电子数为2∶3，产生H2的物质的量之比也为2∶3。
6．两种金属混合物粉末15 g，与足量的盐酸反应时生成标准状况下11.2 L氢气，符合上述情况的金属混合物是( )
A.Mg、Fe B．Zn、Ag
C．Al、Zn D.Mg、A
l
答案 AC
解析 (1)极限法
标准状况下11.2 L H2是1 g，与足量盐酸反应生成1 g H2需上述金属：Mg—12 g，Ag不反应可视为无穷大，Al—9 g、Zn—32.5 g、Fe—28 g，该题中两种金属混合生成1 g H2时所需质量为15 g，应介于两金属分别与HCl反应生成1 g H2时消耗金属量的中间。
(2)平均摩尔电子质量法
生成11.2 L H2，需转移1 mol电子。即金属的平均摩尔电子质量为15 g/mol。其中Mg、Fe、Zn、Al的摩尔电子质量分别为12 g/mol,28 g/mol,32.5 g/mol和9 g/mol，而Ag不反应，其值可认为无限大，故A、C符合情况。
7．等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶6，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是( )
A.甲、乙中都是铝过量
B．甲中铝过量，乙中碱过量
C．甲中酸过量，乙中铝过量
D.甲中酸过量，乙中碱过量
答案 B
解析 根据2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑和2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，把等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶6，可推断得出甲中铝过量、乙中碱过量的结论。
8．铝、钠混合物投入足量的水中，充分反应后，得到澄清溶液，并收集到4.48 L H2(标准状况)，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
答案 B
解析 0.1 mol Na产生H2为0.05 mol，生成0.1 mol NaOH，而反应共释放H2为4.48/22.4＝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
9．向一个铝制易拉罐中充满CO2，然后往罐内注入足量的浓NaOH溶液，立即用胶布密封罐口，不多会儿听到易拉罐“咔、咔”作响，发现易拉罐变瘪，再过一会儿易拉罐又鼓起来。
(1)易拉罐变瘪的原因是__________________________________________
反应的离子方程式为：_____________________________________________。
(2)易拉罐又鼓起来的原因是：_____________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
反应的离子方程式为______________________________________________。
答案 (1)CO2被吸收而被外界大气压压瘪 2OH－＋CO2===CO＋H2O
(2)由于铝与碱反应生成H2，压强增大而重新鼓起 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
解析 在易拉罐内充入CO2后加入NaOH溶液，会发生反应2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，而使罐内气体压强减小，所以在外界大气压的作用下而变瘪；而后过量的NaOH会与易拉罐的成分铝发生反应而生成H2，发生的反应是2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，所以罐内压强会变大，易拉罐又会重新鼓起来。[来源:21世纪教育网
备用资源 下图是测定镁粉(含铝粉)的纯度的实验装置。所用的NaOH浓度为4.5 mol·L－1。
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不同时间电子天平的读数如下表所示：
(1)试计算样品中镁的质量分数。
(2)反应后溶液(溶液的体积变化忽略)的c(OH－)。
答案 (1)30.77% (2)0.5 mol·L－1
解析 (1)设镁、铝混合物中铝的物质的量为x
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2 mol 3 mol
x ＝0.6 mol
x＝0.4 mol
由题意知：所加镁、铝混合物质量为
135．6 g－120 g＝15.6 g
w(Mg)＝×100%
＝30.77%
(2)c(OH－)＝
＝0.5 mol·L－1
10．Fe和A
l是两种常见的金属，将它们按一定的质量比组成混合物。
(1)取一定质量的该混合物，向其中加入足量的NaOH溶液，生成气体的体积在标准状况下为a L，则反应的离子方程式为；混合物中的A
l的物质的量为(用含字母的数学式表示)。
(2)另取相同质量的该混合物，向其中加入足量的稀硫酸，固体全部溶解，生成气体的体积在标准状况下为b L，则反应中转移电子的物质的量为；混合物中Fe的质量为(用含字母的数学式表示)。
答案 (1)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
mol (2) mol g
解析 (1)标准状况下的a L H2是Al与NaOH溶液反应生成的。
由2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
可知：n(Al)＝mol。(2)在反应中金属失去的电子与H＋得到的电子是相等的；
n(H2)＝mol，则反应中转移电子的物质的量为 mol。
等质量的Al与酸反应生成的H2和与碱反应生成的H2是相等的，即铝与酸反应生成的H2，标准状况下也为a L。Fe与硫酸反应生成标准状况下的H2为 mol，混合物中Fe的质量为 g。
11．将一定质量的铝分为两等份，一份投入到100 mL的盐酸中恰好完全反应后得到氯化铝溶液和氢气；另一份加入到100 mL 2mol/L的NaOH溶液恰好完全反应，则21世纪教育网
(1)两份铝充分反应后共得到H2多少L(标况下)
(2)盐酸的物质的量浓度为多少？
答案 (1)13.44 L (2)6 mol/L
解析 因为铝与NaOH溶液恰好完全反应，根据反应方程式2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，可得到0.2 mol的NaOH能产生氢气0.3 mol，而再根据铝与盐酸的反应式2Al＋6HCl===2lCl3＋3H2↑，可得只要铝完全反应两溶液中产生的氢气相等，所以共产生氢气0.6 mol，即在标况下的体积为13.44 L；根据反应方程式可得，盐酸的物质的量浓度为0.6 mol/0.1 L＝6 mol/L。
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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。
【重难点讲解】
重难点一、金属的化学性质
[来源:21世纪教育网
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[来源:21世纪教育网
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。
【典例精讲】
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。?[21世纪教育网
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（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。
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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。
【自测题】
1．下列说法错误的是( )21世纪教育网
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
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(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－[来源:21世纪教育网
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%。
第1课时 金属与非金属 酸和水的反应
【考点讲练】
1．下列关于金属钠的叙述中，说法正确的是( )
A.Na在空气中燃烧，发出黄色火焰
B．Na在空气中燃烧，产物是Na2O
C．Na是银白色金属，硬度大，熔点高
D.Na可以在空气中稳定存在
答案 A
解析 金属钠的硬度小，熔点低，其化学性质非常活泼，在空气中很快就被氧化为氧化钠，若点燃，则发出黄色火焰，产物为Na2O2。
2．将11.5 g钠、9 g铝、28 g铁分别投入200 mL 1 mol/L的盐酸中，下列分析结果正确的是( )
A.钠与盐酸反应最剧烈，产生的气体最多
B．铝与盐酸反应的速率仅次于钠，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
答案 A
解析 已知金属与盐酸量，计算放出H2的量时，要先判断谁过量，钠与酸、碱、盐等的水溶液反应时，生成H2的量均据Na计算，反应的剧烈程度由金属的活泼性决定，即钠最剧烈，其次是铝。钠、铝、铁物质的量依次为 mol、 mol、 mol，HCl物质的量均为0.2 mol，金属过量。可见，铝、铁与盐酸反应时生成H2一样多，均为0.1 mol。Na先与酸反应，后与H2O反应，共生成H2 0.25 mol。
规律总结 金属与酸反应先比较金属与酸的量，应按少量的物质进行计算产生H2的量，若酸不足，则Na可以完全反应，产生H2按Na计算，Mg、Al则按酸的量来计算。
【课时作业】
1．取一块金属钠放在燃烧匙里加热，观察到下列实验现象：①金属先熔化；②在空气中燃烧，放出黄色火花；③燃烧后得白色固体；④燃烧时火焰为黄色；⑤燃烧后生成浅黄色的固体物质。描述正确的是( )
A.①② B.①②③ C.④⑤ D.①④⑤
答案 D
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；钠燃烧时火焰为黄色；
点评 Na与O2反应常温下生成Na2O，为白色固体；加热时生成Na2O2，为淡黄色固体。反应条件不同，产物不同。
2．金属钠分别与下列溶液反应时，既有气体放出又有白色沉淀生成的是( )
A.盐酸 B．氯化钠 C．氯化铜 D.氯化镁
答案 D
解析 金属钠与盐酸、氯化钠溶液反应，只生成H2，与CuCl2溶液反应生成H2和Cu(OH)2蓝色沉淀。
3．相同物质的量的钠、镁、铝分别与足量的盐酸反应，生成氢气最多的是( )
A.钠 B．镁 C．铝 D.一样多
答案 C
解析 钠是一价金属、镁是二价金属、铝是三价金属，所以等物质的量的钠、镁、铝分别与足量盐酸反应时生成的氢气之比为1/2∶1∶3/2＝1∶2∶3，所以铝放出的氢气最多。
4．向一小烧杯中分别加入等体积的水和苯，片刻后再向该烧杯中加入绿豆大小的金属钠，可能观察到现象是[ρ(苯)＝0.87 g·cm－3，ρ(Na)＝0.97 g·cm－3]( )
答案A
解析 钠的密度比水小，比苯大，故浮在水面上沉在苯底部。
5．将一小块钠投入盛饱和澄清石灰水的试管里，不可能观察到的现象是( )
A.熔成小球并在液面上游动
B．有气体生成
C．溶液底部有银白色物质生成
D.溶液变浑浊
答案 C
解析 将钠投入饱和石灰水后，钠立即与水剧烈反应，熔成小球，四处游动。由于钠与水反应减少了溶剂的量，同时该反应的是放热反应，使溶液温度升高，Ca(OH)2溶解度减小，会使部分Ca(OH)2析出，溶液变浑浊。
6．将4.6 g钠投入到95.4 g水中，所得溶液中溶质的质量分数( )
A.等于4.6% B．等于8%
C．大于8% D.小于8%
答案 C
解析 设生成NaOH的质量为x，生成H2的质量为y
2Na46 g4.6 g＋2H2O36 g===2NaOH80 gx＋H2↑2 gy
＝ x＝8 g
＝y＝0.2 g
则此时NaOH的质量分数为：
w(NaOH)＝×100%＝8.02%
7．将金属钠投入到下列物质的溶液中，溶液的质量不会减轻的是( )
A.HCl B．CuSO4 C．MgCl2 D.Ca(HCO3)2
答案 A
解析 溶液质量的变化取决于加入物质与逸出气体和析出沉淀的质量之差。若此差值大于等于零，则溶液质量不会减轻。
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8．在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。如下图所示装置，在硬质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，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”。
请回答该实验中的问题
(1)写出铁在高温下与水蒸气反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(2)干燥管C内盛放的药品是，作用是，干燥管的(填“m”或“n”)端与g导管相连接。
(3)在D处画出用简单方法(用试管)来收集氢气的装置图(所需其他仪器自己选择)。
(4)怎样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________________________________________________________________________。
(5)圆底烧瓶中盛装的是水，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_________________________________________________________。
(6)玻璃管中石棉绒的作用是_____________________________________________。
实验开始时应先点燃，理由是____________________________，实验结束时，应先熄灭________________________________________________________________________。
(7)若点燃从干燥管中导出的氢气，则必须________________________________。
这一操作的目的是。
答案 (1)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(2)碱石灰或固体NaOH、CaO、无水CaCl2等 除去H2中的水蒸气 n
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(3)(如右图，向下排空气法，导管口伸入试管底部)
(4)收集一试管气体，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
(5)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 防止暴沸
(6)铁粉的载体，增大铁粉与水蒸气的接触面积 酒精灯 先点燃酒精灯，产生水蒸气排净硬质玻璃管中的空气后，再点燃酒精喷灯，防止Fe与O2反应 酒精喷灯
(7)检验H2的纯度 防止点燃时，H2因含有O2而爆炸
解析 本题以H2的干燥、收集、检验为载体，综合考查对实验基本操作、仪器使用的掌握程度及实验设计能力。
(1)书写方程式时，注意反应的条件(高温)和产物(Fe3O4，不是Fe2O3)。
(2)应选固体干燥剂，虽然浓H2SO4可用作干燥剂，但为液体不可选用。
(3)应采用向下排空气法，作图时注意导管的位置。
(4)检验H2采用点燃“爆鸣”实验。
(5)加热水制水蒸气，控制水蒸气量不宜过大，加碎瓷片防止暴沸。
(6)石棉绒耐高温且性质稳定是铁粉的载体，增大铁粉与水蒸气的接触面积。实验时，应先加热烧瓶，产生水蒸气排出装置中的空气后，再加热玻璃管，防止铁粉氧化。实验结束时，撤去酒精喷灯，不提供高温条件，反应自行结束。
(7)可燃性气体点燃之前均要检验气体纯度，防止不纯气体燃烧时发生爆炸。
拓展延伸 1.Fe与H2O(g)、H2与CuO、CO与CuO反应装置均为气＋固气的装置，且都是先用气体排出装置的空气，再加热固体。Fe与H2O(g)的反应是防止Fe被氧化，H2与CuO的反应和CO与CuO的反应是防止H2、CO与O2反应发生爆炸。实验结束时，均先停止加热固体，后停止通气体。
2．实验时应注意安全，如不纯气体燃烧爆炸等。
9．某校学生课外活动小组为测定Na元素的相对原子质量，设计的装置如图，该装置(包括水和干燥剂)的总质量为a g，从实验室取出b g(不足量)的钠放入水中，塞紧瓶塞，完全反应后再称量此装置的总质量为c g。试回答：
(1)实验室取用一小块钠，需要的用品有_____________________________________。
(2)此干燥管的作用是：____________________________________________________，
若不用此干燥管，则测出的相对原子质量会比实际相对原子质量__________(填“偏大”“偏小”或“不变”，下同)，若此钠块中有极少量被氧化，则会____________。
(3)有甲同学建议在图中干燥管上再连一同样干燥管，其目的是，计算钠的相对原子质量的表达式为。
(4)有乙同学为避免由于行动不够迅速产生偏差，又建议在集气瓶中再加入一定量煤油，其目的是________________________________________________________。
答案 (1)滤纸、小刀、镊子、玻璃片
(2)吸收水蒸气，避免集气瓶中水蒸气逸出 偏小 偏大
(3)避免空气中水蒸气被干燥剂吸收
(4)避免钠投入后，立即与水反应，来不及塞上塞子
解析 本题通过定量实验综合考查钠的取用、钠的物理、化学性质。原理是根据钠与水的反应，通过测定一定质量的钠与过量的水反应生成氢气的质量，来求出钠的相对原子质量。
10．有人设计出一种在隔绝空气下让钠与水反应的方法，利用煤油来控制反应速率。使学生能仔细观察到各种实验现象。该方法简便、完全、现象明显、有趣味性，实验装置如图所示。
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如图所示将6 mm×50 mm玻璃管和长颈漏斗插入橡皮塞孔中，玻璃管外套上30 mm的乳胶管，乳胶管上再接6 mm×30 mm金属尖嘴管，乳胶管上夹上弹簧夹。
实验时，往100 mL的大试管中先加入40 mL煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞，通过漏斗加满滴有酚酞的水。根据反应中观察到的现象，回答下列问题。
(1)金属钠变化的现象是______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)大试管中溶液颜色的变化是_________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)装置中液面的变化分别是：大试管中_____________________________；
长颈漏斗中 。
(4)简述检验产生气体的方法：_______________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)钠在煤油中逐渐下沉，至水面时与水发生反应，熔化成银白色小球，生成的H2推动钠上浮至煤油层，当H2逸出，钠又回落至界面与水反应，如此反复多次，最后完全消失
(2)溶液从上至下逐渐由无色变为红色
(3)液面逐渐下降 液面逐渐上升
(4)当漏斗中液面上升到一定高度后，打开弹簧夹点燃气体，有淡蓝色火焰产生，即可证明有气体产生。[来源:21世纪教育网]
解析 由于钠的密度比水小，比煤油大，所以钠在煤油与水的界面处漂浮。钠与水反应产生的气体在逸出过程中把钠带入煤油层，钠在重力作用下再回到界面。反复多次，直至钠完全消失。产生的气体聚集在大试管上部，把液体反压到长颈漏斗中。
备课资源
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？③铝是否能与NaOH溶液反应。
(1)当进行适当操作时还需要的仪器有______________________________________。
(2)如何进行操作？________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验现象是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)小试管和酒精灯
(2)将铝条上提，使钠块落入水中，将小试管扣在导管上收集反应产生的气体，用拇指堵住试管口移近酒精灯，松开拇指点燃试管中的气体，钠块反应完毕后，再将铝条伸入溶液中
(3)钠浮在水面上，很快熔化成闪亮的小球，并逐渐消失，水溶液由无色变成红色，点燃小试管中的气体时，有尖锐的爆鸣声，铝条伸入溶液中后，与NaOH溶液反应并有气泡放出
解析 (1)由于实验目的是做Na和水的反应实验，验证钠的物理性质并验证钠和水反应的产物是什么，所以要收集产生的气体，并验证气体的可燃性，故还需用小试管和酒精灯。(2)要由钠和水的反应来验证钠的物理性质，使钠块与水接触，就要想办法将钠块放入水中：将大头针向上提，使钠块落入水中，将小试管扣在细玻璃上收集反应产生的气体，用拇指堵住小试管口，靠近酒精灯，松开拇指点燃试管中的气体。(3)观察到的现象是钠浮在水面上很快熔化成小球，并逐渐消失，水溶液由无色变成红色；点燃小试管中的气体时，有尖锐的爆鸣声。
备课资源 利用下图装置可以测定一定质量的钠与水反应产生的H2的体积。
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(1)为达到该实验目的，应选用装置B+C：__________________________________。
和。
(2)实验开始，欲使钠与水接触反应，应如何操作？。
(3)已知有关物质的密度。ρ(K)：0.86 g·cm－3，ρ(Na)：0.97 g·cm－3，ρ(煤油)：0.8 g·cm－3。如果将钠换成相同大小的钾进行上述实验，结果钾反应所用的时间比钠反应完所用的时间(填“长”或“短”)，其原因是。
答案 (1)C (2)把大头针向下插入水中 (3)短 相同大小的钾的质量比钠小；钾比钠与水反应更快更剧烈
备课资源 在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用如下图所示的两套仪器装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和6 mol/L的盐酸，其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。
填写下列空白：
(1)实验进行时试管B+C：_____________________________________________。
中应加入的试剂是；烧瓶B的作用是；烧瓶C的作用是；在试管D中收集得到的是。
(2)实验时，U形管H：__________________________________________________。
中应加入的试剂是________；长颈漏斗H中应加入__________。
(3)两套装置中，在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)__________________。
(4)试管E中发生反应的化学方程式是_________________________________。
(5)为了安全，在E管中反应发生前，在F出口处必须；E管中反应开始后，在F出口处应。
答案 (1)普通铁粉 作为水蒸气发生器 防止倒吸 氢气
(2)碱石灰(固体NaOH、CaO等碱性干燥剂)
6 mol/L HCl溶液
(3)ABE (4)Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O
(5)检验氢气的纯度 点燃氢气
解析 根据题意可知，该题中发生了三个化学反应：
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O
用6 mol/L的HCl溶液和较活泼的金属(通常用Zn)制取H2：Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
在题中给出二个装置，甲图为由水蒸气和铁反应装置，因为D为集气装置，无氢气发生装置。乙图是H2还原Fe3O4装置，用于制取“引火铁”。因图中有氢气制取装置(I)，判断出这两个装置的用途后再进行解答。
(1)中有四问：由于甲装置是Fe的氧化装置，故A
中装有普通铁粉；B是制取水蒸气的装置；C的作用是安全瓶，防止水槽内水倒吸；试管D中收集的气体，当然是H2。
(2)U形管的作用是提纯、干燥氢气，应用固体NaOH或碱石灰等固体干燥剂。因制取过程H2中混有少量的HCl气体和水蒸气，在干燥H2的过程中一并去除HCl气体。
(3)需要加热的仪器有：A，Fe与水蒸气需在高温下反应；B，需加热制取水蒸气；E，H2还原Fe3O4需加热时完成。
(4)在试管E中发生H2还原Fe3O4的反应：
Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O
(5)因为H2和O2混合点燃或加热时可能爆炸，所以H2在使用时要检验纯度，多余的氢气要燃烧掉或导出室外，以避免室内空气混合爆炸。
点拨 该题解题关键在于找到哪个装置用于制什么。根据还原铁的氧化物用到H2，H2是由6 mol/L的盐酸制取，所以制“引火铁”装置中一定要有氢气制取装置，再分析各装置的作用，进行各项的解答。
第2课时 铝和氢氧化钠溶液的反应及物质的量
在化学计算中的应用
【考点讲练】
1．把一质量为2.3 g的钠用一铝箔(上面用针刺有许多小孔)包好，放入到足量水中，理论上可收集到氢气(标准状况下)( )
A.1.12 L B.2.24 L
C．略大于1.12 LD.略小于1.12 L
答案 C
解析 本题中钠与水反应，生成氢气的物质的量为0.05 mol，产生0.1 mol的氢氧化钠，铝箔又与产生的氢氧化钠溶液反应生成氢气，故收集到的氢气应大于0.05 mol。
知识点二 物质的量在化学方程式计算中的应用
2．1.15 g金属钠与水反应后，得到100 mL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？
答案 (1)560 mL (2)0.5 mol·L－1
解析 根据物质的量、质量和摩尔质量的关系，先计算出1.15 g钠的物质的量，然后根据化学反应中各物质之间的化学计量数之比，计算出所得溶液的浓度和生成H2的体积。
(1)Na的摩尔质量是23 g·mol－1
n(Na)＝＝0.05 mol
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
2 mol2 mol22.4 L
0．05 moln(NaOH) V(H2)
＝＝
n(NaOH)＝＝0.05 mol
V(H2)＝＝0.56 L＝560mL
(2)c(NaOH)＝＝＝0.5 mol·L－1
总结 由此可以看出，化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比。因此，物质的量(n)、摩尔质量(M)、浓度(c)和气体摩尔体积(Vm)应用于化学方程式进行
计算时，对于定量研究化学反应中各物质之间的关系会更加方便。
【课时作业】
1．除去镁粉中的少量铝粉时，可选用的溶液是( )
A.盐酸 B.硫酸镁 C．稀硫酸 D.氢氧化钾溶液
答案 D
解析 镁和铝都是较活泼的金属，都可与盐酸、稀硫酸反应放出氢气，所以不能除去其中的铝，而硫酸镁不与铝反应，同样也不能除去铝，只有氢氧化钾能与铝反应生成氢气而不与镁反应。
2．下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是( )
A.盛放食醋
B．烧煮开水
C．用金属丝擦洗表面的污垢
D.用碱水洗涤
答案 B
解析 食醋中含有的醋酸呈酸性能与铝发生反应而腐蚀；C中用金属丝擦洗时会破坏铝表面覆盖的氧化铝层，使铝裸露在外继续被腐蚀；而用碱水洗涤也同样不行，因为铝能跟碱反应而被腐蚀。
3．等质量的两份铝粉分别与足量的氢氧化钠溶液和稀硫酸反应，若消耗两溶液的体积相等，则两溶液的物质的量浓度之比是( )
A.1∶2B.2∶3C.3∶2D.1∶1
答案 B
解析 依题意两份铝粉的物质的量相等，设
n(l)＝1 mol2Al ＋ 3H2SO4 === Al2(SO4)3 ＋ 3H2↑
2 mol 3 mol
1 mol n(H2SO4)
得n(H2SO4)＝1.5 mol
2Al ＋ 2NaOH＋2H2O === 2NaAlO2＋ 3H2↑
2 mol 2 mol
1 mol n(NaOH)
得n(NaOH)＝1 mol
两溶液体积相等，
故c(H2SO4)∶c(NaOH)＝n(H2SO4)∶n(NaOH)＝1.5∶1＝3∶2
4．将a mol钠和a mol铝一同投入m g足量水中，所得溶液密度为d g·mL－1，则该溶液的溶质质量分数为( )
A.% B.%21世纪教育网
C.% D.%
答案 C
解析 由反应2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑和反应2A
l＋2NaOH＋2H2O===2NaA
lO2＋3H2↑，得到在反应过程中生成的H2合计为2a mol，生成的NaA
lO2为a mol，所以得到溶质质量为82a g，溶液质量为23a g＋27a g＋m g－4a g＝(46a＋m)g，所以得到溶质的质量分数为82a g/(46a＋m)g×100%
5．b g某金属与足量的稀硫酸反应，生成该金属的三价正盐和a g氢气。该金属的相对原子质量为( )
A. B. C. D.
答案 C
解析 本题考查的知识点是氧化还原反应的计算。依据在氧化还原反应中氧化剂得电子数与还原剂失电子数相等，可得：×3＝×2，得M＝。
备课资源 质量比为2∶3的金属铝分别跟足量稀H2SO4和NaOH溶液反应，则产生H2的体积比是(同条件下)( )
A.1∶2 B.1∶3 C.2∶3 D.3∶2
答案 C
解析 方法Ⅰ：设Al的质量分别为2 g和3 g
2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑
54 g 3×2 g
2 g g
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
54g 3×2 g
3 g g
则∶＝2∶3
方法Ⅱ： (电子守恒法)质量比为2∶3的Al在反应中失电子数也为2∶3，则H＋得电子数为2∶3，产生H2的物质的量之比也为2∶3。
6．两种金属混合物粉末15 g，与足量的盐酸反应时生成标准状况下11.2 L氢气，符合上述情况的金属混合物是( )
A.Mg、Fe B．Zn、Ag
C．Al、Zn D.Mg、A
l
答案 AC
解析 (1)极限法
标准状况下11.2 L H2是1 g，与足量盐酸反应生成1 g H2需上述金属：Mg—12 g，Ag不反应可视为无穷大，Al—9 g、Zn—32.5 g、Fe—28 g，该题中两种金属混合生成1 g H2时所需质量为15 g，应介于两金属分别与HCl反应生成1 g H2时消耗金属量的中间。
(2)平均摩尔电子质量法
生成11.2 L H2，需转移1 mol电子。即金属的平均摩尔电子质量为15 g/mol。其中Mg、Fe、Zn、Al的摩尔电子质量分别为12 g/mol,28 g/mol,32.5 g/mol和9 g/mol，而Ag不反应，其值可认为无限大，故A、C符合情况。
7．等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶6，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是( )
A.甲、乙中都是铝过量
B．甲中铝过量，乙中碱过量
C．甲中酸过量，乙中铝过量
D.甲中酸过量，乙中碱过量
答案 B
解析 根据2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑和2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，把等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶6，可推断得出甲中铝过量、乙中碱过量的结论。
8．铝、钠混合物投入足量的水中，充分反应后，得到澄清溶液，并收集到4.48 L H2(标准状况)，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
答案 B
解析 0.1 mol Na产生H2为0.05 mol，生成0.1 mol NaOH，而反应共释放H2为4.48/22.4＝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
9．向一个铝制易拉罐中充满CO2，然后往罐内注入足量的浓NaOH溶液，立即用胶布密封罐口，不多会儿听到易拉罐“咔、咔”作响，发现易拉罐变瘪，再过一会儿易拉罐又鼓起来。
(1)易拉罐变瘪的原因是__________________________________________
反应的离子方程式为：_____________________________________________。
(2)易拉罐又鼓起来的原因是：_____________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
反应的离子方程式为______________________________________________。
答案 (1)CO2被吸收而被外界大气压压瘪 2OH－＋CO2===CO＋H2O
(2)由于铝与碱反应生成H2，压强增大而重新鼓起 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
解析 在易拉罐内充入CO2后加入NaOH溶液，会发生反应2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，而使罐内气体压强减小，所以在外界大气压的作用下而变瘪；而后过量的NaOH会与易拉罐的成分铝发生反应而生成H2，发生的反应是2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，所以罐内压强会变大，易拉罐又会重新鼓起来。[来源:21世纪教育网
备用资源 下图是测定镁粉(含铝粉)的纯度的实验装置。所用的NaOH浓度为4.5 mol·L－1。
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不同时间电子天平的读数如下表所示：
(1)试计算样品中镁的质量分数。
(2)反应后溶液(溶液的体积变化忽略)的c(OH－)。
答案 (1)30.77% (2)0.5 mol·L－1
解析 (1)设镁、铝混合物中铝的物质的量为x
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2 mol 3 mol
x ＝0.6 mol
x＝0.4 mol
由题意知：所加镁、铝混合物质量为
135．6 g－120 g＝15.6 g
w(Mg)＝×100%
＝30.77%
(2)c(OH－)＝
＝0.5 mol·L－1
10．Fe和A
l是两种常见的金属，将它们按一定的质量比组成混合物。
(1)取一定质量的该混合物，向其中加入足量的NaOH溶液，生成气体的体积在标准状况下为a L，则反应的离子方程式为；混合物中的A
l的物质的量为(用含字母的数学式表示)。
(2)另取相同质量的该混合物，向其中加入足量的稀硫酸，固体全部溶解，生成气体的体积在标准状况下为b L，则反应中转移电子的物质的量为；混合物中Fe的质量为(用含字母的数学式表示)。
答案 (1)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
mol (2) mol g
解析 (1)标准状况下的a L H2是Al与NaOH溶液反应生成的。
由2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
可知：n(Al)＝mol。(2)在反应中金属失去的电子与H＋得到的电子是相等的；
n(H2)＝mol，则反应中转移电子的物质的量为 mol。
等质量的Al与酸反应生成的H2和与碱反应生成的H2是相等的，即铝与酸反应生成的H2，标准状况下也为a L。Fe与硫酸反应生成标准状况下的H2为 mol，混合物中Fe的质量为 g。
11．将一定质量的铝分为两等份，一份投入到100 mL的盐酸中恰好完全反应后得到氯化铝溶液和氢气；另一份加入到100 mL 2mol/L的NaOH溶液恰好完全反应，则21世纪教育网
(1)两份铝充分反应后共得到H2多少L(标况下)
(2)盐酸的物质的量浓度为多少？
答案 (1)13.44 L (2)6 mol/L
解析 因为铝与NaOH溶液恰好完全反应，根据反应方程式2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，可得到0.2 mol的NaOH能产生氢气0.3 mol，而再根据铝与盐酸的反应式2Al＋6HCl===2lCl3＋3H2↑，可得只要铝完全反应两溶液中产生的氢气相等，所以共产生氢气0.6 mol，即在标况下的体积为13.44 L；根据反应方程式可得，盐酸的物质的量浓度为0.6 mol/0.1 L＝6 mol/L。
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