第二节 金属材料
第1课时 合金材料
课后篇巩固提升
/夯实基础·轻松达标
1.马踏飞燕是我国的旅游标志,出土的马踏飞燕是由青铜制成的。下列有关该标志的叙述不正确的是( )
A.青铜硬度比纯铜的硬度小
B.青铜的主要成分是Cu、Sn、Pb等
C.历史上铜制品早于铁制品出现
D.青铜是我国使用最早的合金
2.等量镁铝合金粉末分别与下列四种过量物质充分反应,放出氢气最多的是( )
A.NaOH溶液 B.稀硫酸
C.蔗糖溶液 D.NaCl溶液
3.用铜锌合金制成的黄铜制品常被误认为是黄金,下列方法中不能区分其真伪的是( )
A.观察外观 B.放入盐酸中
C.测定密度 D.高温灼烧
4.自然界里常见金属元素存在最多的是铝,其次是铁,铜的含量较少。然而人类冶炼金属获得成功最早的反而是含量较少的铜,含量最多的铝最迟被冶炼出来。金属是当今社会不可缺少的材料之一。下列有关金属的说法错误的是( )
A.铜比铝先获得成功冶炼的原因是铜矿较易被还原,铝矿很难被还原
B.目前已制得的纯金属只有90多种,但制得的合金已达几千种,大量使用的不是纯金属而是它们的合金
C.生铁易生锈不耐腐蚀,但纯铁具有耐腐蚀性,所以不锈钢应是最纯的铁
D.废弃铝制包装既浪费金属材料又造成环境污染
5.除去MgO中的Al2O3可选用的试剂是( )
A.NaOH溶液 B.硝酸
C.浓硫酸 D.稀盐酸
6.某合金与铁的物理性质的比较如下表所示:
熔点/℃
硬度(金刚
石为10)
导电性
(银为100)
某合金
2 500
3.00
7.4
2.3
铁
1 535
7.86
4.5
17
还知该合金耐腐蚀、强度大。从以上性能看,该合金不适合作( )
A.导线 B.门窗框
C.炉具 D.飞机外壳
7.历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。
(1)金、银、铜常被作为货币流通,从化学角度来看,主要是利用它们的 。?
A.硬度适中
B.密度适中
C.在自然界里都可得到纯净的单质
D.活动性差
(2)一位收藏者有一枚表面是黑色,且有少量绿色锈状物的铜币,黑色物质是 ,绿色物质是 ,这枚金属币的真面目为 色。?
/提升能力·跨越等级
1.铁是人类较早使用的金属之一。据有关报道,目前已经能冶炼出纯度较高的铁。你估计这种“纯铁”不会具有的性质是( )
A.硬度比生铁低
B.熔、沸点比生铁高
C.能与Fe2(SO4)3溶液反应
D.不能与盐酸反应
2.下面关于铝合金的说法中,错误的是( )
A.铝合金是一种混合物,它比纯铝的熔点低
B.高温铝液易被氧化,铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼
C.镁铝合金耐腐蚀,但能被烧碱腐蚀
D.镁铝合金在冷的浓硫酸中钝化
3.“蛟龙”号载人潜水器成功下潜至西太平洋马里亚纳海沟7 020米处。“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金,下面有关合金的说法中正确的是( )
A.钛合金是一种新型金属单质
B.钛合金熔点比成分金属高,硬度大
C.钛合金的化学性质与钛单质相同
D.青铜、碳素钢、合金钢和硬铝都是合金
4.下列说法不正确的是( )
A.钠和钾的合金可用于快中子反应堆做热交换剂
B.氧化镁(熔点2 800 ℃)是优良的耐高温材料
C.镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物,可做储氢材料
D.2.4 g镁在足量的氧气中燃烧,转移的电子数为0.1NA
5.所谓合金,就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物,根据下列四种金属的熔、沸点:
Na
Cu
Al
Fe
熔点/℃
97.5
1 083
660
1 535
沸点/℃
883
2 595
2 200
3 000
其中不能形成合金的是( )
A.Cu和Al B.Fe和Cu C.Fe和Na D.Al和Na
6.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(酸和碱都是足量的)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
7.合金是生活中常用的材料,请回答下列问题。
(1)现代社会应用最广泛的金属是 。?
(2)生铁和钢是含碳量不同的铁碳合金,含碳量在2%~4.3%的称为 。不锈钢在空气中比较稳定,不易生锈,有强的抗腐蚀能力,其合金元素主要是 。?
(3)钢铁的腐蚀给社会造成的损失是巨大的,所以采取措施防止钢铁的腐蚀是十分必要的,请列举两种防止钢铁腐蚀的方法 。?
(4)青铜的主要合金元素为 ,黄铜的主要合金元素为 。?
8.某课外活动小组收集了一种合金进行以下探究(已知铜元素的焰色试验呈绿色)。
(1)外观暗灰色,表皮光滑;
(2)在酒精灯上灼烧,火焰呈绿色,合金片熔化,但不滴落;
(3)取刮去表皮的合金10 g,放入足量的稀硫酸中,收集到标准状况下的H2 8.96 L;
(4)另取刮去表皮的合金10 g,放入足量的NaOH溶液中,也收集到标准状况下的H2 8.96 L。
试据此判断,该合金中一定含有的元素是 (写元素符号),可能含有的元素是 (填选项编号)。?
A.Ag B.Mg C.Na D.Fe
如果该合金中只含两种元素,则二者的质量比是 。?
/贴近生活·拓展创新
★铜是生命必需的元素,也是人类最早使用的金属之一,铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响。
(1)在化学反应中,铜元素可表现为0、+1、+2价。在西汉古籍中曾有记载:曾青得铁则化为铜[曾青(CuSO4)跟铁反应就生成铜]。试写出该反应的化学方程式: 。?
(2)铜器表面有时会生成铜绿[Cu2(OH)2CO3]。这层铜绿可用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的反应的化学方程式: 。?
(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币(铜的熔点是1 183.4 ℃,铁的熔点是1 534.8 ℃) 。?
第二节 金属材料
第1课时 合金材料
课后篇巩固提升
/夯实基础·轻松达标
1.马踏飞燕是我国的旅游标志,出土的马踏飞燕是由青铜制成的。下列有关该标志的叙述不正确的是( )
A.青铜硬度比纯铜的硬度小
B.青铜的主要成分是Cu、Sn、Pb等
C.历史上铜制品早于铁制品出现
D.青铜是我国使用最早的合金
答案A
解析一般合金的硬度大于成分金属,故青铜比纯铜的硬度大。
2.等量镁铝合金粉末分别与下列四种过量物质充分反应,放出氢气最多的是( )
A.NaOH溶液 B.稀硫酸
C.蔗糖溶液 D.NaCl溶液
答案B
解析Mg、Al与蔗糖溶液、NaCl溶液不反应,只有Al与NaOH溶液反应,Mg、Al与稀硫酸均发生反应放出氢气。
3.用铜锌合金制成的黄铜制品常被误认为是黄金,下列方法中不能区分其真伪的是( )
A.观察外观 B.放入盐酸中
C.测定密度 D.高温灼烧
答案A
解析铜锌合金制成的黄铜放入盐酸中,质量减小,可以观察到合金溶解并且有气泡冒出,而黄金不溶于盐酸中;黄金密度大,测定密度可以鉴别;高温灼烧,黄金没有变化,而铜锌合金外观上有变化。
4.自然界里常见金属元素存在最多的是铝,其次是铁,铜的含量较少。然而人类冶炼金属获得成功最早的反而是含量较少的铜,含量最多的铝最迟被冶炼出来。金属是当今社会不可缺少的材料之一。下列有关金属的说法错误的是( )
A.铜比铝先获得成功冶炼的原因是铜矿较易被还原,铝矿很难被还原
B.目前已制得的纯金属只有90多种,但制得的合金已达几千种,大量使用的不是纯金属而是它们的合金
C.生铁易生锈不耐腐蚀,但纯铁具有耐腐蚀性,所以不锈钢应是最纯的铁
D.废弃铝制包装既浪费金属材料又造成环境污染
答案C
解析不锈钢中除铁以外,还含有抗腐蚀性很强的铬和镍等。
5.除去MgO中的Al2O3可选用的试剂是( )
A.NaOH溶液 B.硝酸
C.浓硫酸 D.稀盐酸
答案A
解析Al2O3为两性氧化物,可溶于NaOH溶液中,而MgO不溶解,过滤即可得到MgO。
6.某合金与铁的物理性质的比较如下表所示:
熔点/℃
硬度(金刚
石为10)
导电性
(银为100)
某合金
2 500
3.00
7.4
2.3
铁
1 535
7.86
4.5
17
还知该合金耐腐蚀、强度大。从以上性能看,该合金不适合作( )
A.导线 B.门窗框
C.炉具 D.飞机外壳
答案A
解析该合金与银、铁相比较导电性差,不适合作导线;作门窗主要是利用合金的硬度大和耐腐蚀;作炉具主要利用其熔点高和耐腐蚀;作飞机外壳则是利用硬度大和密度小的性质,B、C、D项与该合金性质相符。
7.历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。
(1)金、银、铜常被作为货币流通,从化学角度来看,主要是利用它们的 。?
A.硬度适中
B.密度适中
C.在自然界里都可得到纯净的单质
D.活动性差
(2)一位收藏者有一枚表面是黑色,且有少量绿色锈状物的铜币,黑色物质是 ,绿色物质是 ,这枚金属币的真面目为 色。?
答案(1)D (2)CuO Cu2(OH)2CO3 红
解析(1)金、银、铜都属于不活泼金属,易加工,因此,在历史上都曾经用作货币。
(2)铜稳定性稍微差一些,容易与氧气等物质反应而“生锈”。
/提升能力·跨越等级
1.铁是人类较早使用的金属之一。据有关报道,目前已经能冶炼出纯度较高的铁。你估计这种“纯铁”不会具有的性质是( )
A.硬度比生铁低
B.熔、沸点比生铁高
C.能与Fe2(SO4)3溶液反应
D.不能与盐酸反应
答案D
解析依据题目叙述,可认为这种“纯铁”为纯净物,与生铁(合金)相比,硬度小,熔、沸点高。同时它具有单质铁的化学性质。
2.下面关于铝合金的说法中,错误的是( )
A.铝合金是一种混合物,它比纯铝的熔点低
B.高温铝液易被氧化,铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼
C.镁铝合金耐腐蚀,但能被烧碱腐蚀
D.镁铝合金在冷的浓硫酸中钝化
答案D
解析合金的熔点比各成分金属的熔点低;高温时铝很容易被氧化;镁铝合金中的铝能与烧碱反应;Mg在冷的浓硫酸中不钝化。
3.“蛟龙”号载人潜水器成功下潜至西太平洋马里亚纳海沟7 020米处。“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金,下面有关合金的说法中正确的是( )
A.钛合金是一种新型金属单质
B.钛合金熔点比成分金属高,硬度大
C.钛合金的化学性质与钛单质相同
D.青铜、碳素钢、合金钢和硬铝都是合金
答案D
解析钛合金是混合物,A项错误;合金熔点一般比成分金属低,硬度比成分金属大,B项错误;钛合金是混合物,其化学性质与钛单质不同,C项错误;D项所给材料均是合金,正确。
4.下列说法不正确的是( )
A.钠和钾的合金可用于快中子反应堆做热交换剂
B.氧化镁(熔点2 800 ℃)是优良的耐高温材料
C.镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物,可做储氢材料
D.2.4 g镁在足量的氧气中燃烧,转移的电子数为0.1NA
答案D
解析2.4 g镁的物质的量为=0.1 mol,Mg/Mg2+,故0.1 mol镁反应,转移的电子数为0.2NA。
5.所谓合金,就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物,根据下列四种金属的熔、沸点:
Na
Cu
Al
Fe
熔点/℃
97.5
1 083
660
1 535
沸点/℃
883
2 595
2 200
3 000
其中不能形成合金的是( )
A.Cu和Al B.Fe和Cu C.Fe和Na D.Al和Na
答案C
6.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(酸和碱都是足量的)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A
解析等质量的Al与盐酸、NaOH溶液完全反应生成的H2质量相同,两烧杯减少的质量相同。
7.合金是生活中常用的材料,请回答下列问题。
(1)现代社会应用最广泛的金属是 。?
(2)生铁和钢是含碳量不同的铁碳合金,含碳量在2%~4.3%的称为 。不锈钢在空气中比较稳定,不易生锈,有强的抗腐蚀能力,其合金元素主要是 。?
(3)钢铁的腐蚀给社会造成的损失是巨大的,所以采取措施防止钢铁的腐蚀是十分必要的,请列举两种防止钢铁腐蚀的方法 。?
(4)青铜的主要合金元素为 ,黄铜的主要合金元素为 。?
答案(1)铁 (2)生铁 铬和镍 (3)在钢铁的表面喷涂油漆;表面涂油;在钢铁的表面镀上铬、锌等金属;对钢铁的表面进行烤蓝处理(增厚氧化膜);制成不锈钢(任选两种,其他合理答案也可) (4)Sn Zn
解析(1)现代社会应用最广泛的金属是铁。
(2)碳素钢的含碳量较生铁低,小于2%,生铁中含碳量在2%~4.3%,而不锈钢中加入的合金元素主要是铬、镍。
(3)钢铁的腐蚀主要是与环境中化学物质(如空气、水、酸等)接触而发生的化学反应,故防止钢铁的腐蚀,只要使其避免与上述物质接触即可,可采用覆膜法、改变内部结构等方法。
8.某课外活动小组收集了一种合金进行以下探究(已知铜元素的焰色试验呈绿色)。
(1)外观暗灰色,表皮光滑;
(2)在酒精灯上灼烧,火焰呈绿色,合金片熔化,但不滴落;
(3)取刮去表皮的合金10 g,放入足量的稀硫酸中,收集到标准状况下的H2 8.96 L;
(4)另取刮去表皮的合金10 g,放入足量的NaOH溶液中,也收集到标准状况下的H2 8.96 L。
试据此判断,该合金中一定含有的元素是 (写元素符号),可能含有的元素是 (填选项编号)。?
A.Ag B.Mg C.Na D.Fe
如果该合金中只含两种元素,则二者的质量比是 。?
答案Cu、Al A m(Al)∶m(Cu)=18∶7
解析火焰呈绿色,说明有铜元素。等质量的合金与足量的稀硫酸或NaOH溶液反应放出H2的体积相同,说明一定含有铝,且不能再含有其他的活泼金属Na、Mg、Fe等。且Na的熔、沸点太低,不能与Cu熔合形成合金,则还可能含有不与稀硫酸和NaOH反应的Ag。该合金如果只含两种元素,则为Cu、Al。
2Al ~ 3H2
2 mol 3 mol
=0.4 mol
m(Al)= mol×27 g·mol-1=7.2 g
m(Cu)=10 g-7.2 g=2.8 g
m(Al)∶m(Cu)=7.2∶2.8=18∶7
/贴近生活·拓展创新
★铜是生命必需的元素,也是人类最早使用的金属之一,铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响。
(1)在化学反应中,铜元素可表现为0、+1、+2价。在西汉古籍中曾有记载:曾青得铁则化为铜[曾青(CuSO4)跟铁反应就生成铜]。试写出该反应的化学方程式: 。?
(2)铜器表面有时会生成铜绿[Cu2(OH)2CO3]。这层铜绿可用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的反应的化学方程式: 。?
(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币(铜的熔点是1 183.4 ℃,铁的熔点是1 534.8 ℃) 。?
答案(1)CuSO4+Fe/FeSO4+Cu
(2)Cu2(OH)2CO3+4HCl/2CuCl2+CO2↑+3H2O
(3)铜的化学性质比较稳定,不易被腐蚀;铜的熔点较低,容易冶炼铸造成型
解析(1)由题给信息可得,发生的反应为铁还原CuSO4得到单质铜。
(2)因为铜绿(碱式碳酸铜)能与酸反应,生成可溶性盐和气体,故可用盐酸除之。
(3)铜在古代用于制造货币主要因为其熔点较低,易于铸造,且不易被腐蚀。
课件35张PPT。第二节 金属材料第1课时 合金材料知识铺垫新知预习自主测试1.金属具有许多共同的物理性质,如不透明、有金属光泽、易导电、易导热、有延展性。
2.生产、生活中应用较多的合金是生铁和钢,历史上应用最早的金属是铜。知识铺垫新知预习自主测试一、合金的概念和特性 知识铺垫新知预习自主测试二、铁合金
1.铁合金的分类 知识铺垫新知预习自主测试2.钢的分类
(1)钢是用量最大、用途最广的合金,根据其化学成分,分为碳素钢和合金钢。
(2)碳素钢知识铺垫新知预习自主测试(3)合金钢
①又叫特种钢,特殊性能:强度、硬度大,可塑性、韧性好,耐磨,耐腐蚀等。
②不锈钢知识铺垫新知预习自主测试三、铝和铝合金
1.铝单质
(1)与氧气反应:铝较活泼,常温下就能与空气中的氧气反应,表面生成一层致密的氧化铝薄膜。
【微思考1】铝是一种活泼金属,为何铝制品可在空气中稳定存在?
提示铝制品表面覆盖着致密的氧化铝薄膜,这层膜起到保护内部金属的作用。(2)与酸(盐酸)反应:2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑。
(3)与强碱(NaOH)溶液反应:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。知识铺垫新知预习自主测试2.氧化铝
(1)与酸(盐酸)反应:Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O。
(2)与强碱(NaOH)溶液反应:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O。
两性氧化物:既能与酸反应生成盐和水,又能与碱反应生成盐和水的氧化物,如Al2O3。
【微思考2】(1)日常生活中铝制餐具能否用来长期存放酸性或碱性食物?
提示不能,因Al和Al2O3均能与酸、碱反应。
(2)金属氧化物与碱性氧化物、酸性氧化物、两性氧化物间有何关系?
提示多数金属氧化物属于碱性氧化物,如Na2O、CaO等;少数金属氧化物属于两性氧化物,如Al2O3、ZnO等,个别金属氧化物属于酸性氧化物,如Mn2O7。知识铺垫新知预习自主测试3.铝合金
(1)铝合金中的合金元素有Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等。
(2)硬铝(3)稀土元素
包含元素:镧系元素(从镧到镥,原子序数从57~71的15种元素)及钪、钇共17种元素。
【微思考3】稀土元素为何被称为“冶金工业的维生素”?
提示在合金中加入适量稀土金属,能大大改善合金的性能。知识铺垫新知预习自主测试四、新型合金
1.新型合金:储氢合金、钛合金、耐热合金(如由镍、铁、碳和钴组成的镍钴合金等)和形状记忆合金等。
2.储氢合金:是一类能够大量吸收氢气,并与氢气结合成金属氢化物的材料。知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)任何金属通过熔合均可以形成合金。 ( )
(2)合金是混合物,没有固定的熔、沸点。 ( )
(3)铝金属适宜制作门窗的理由是易加工且抗腐蚀。 ( )
(4)Al2O3既是酸性氧化物又是碱性氧化物。 ( )
(5)Al2O3可以与所有酸或碱发生反应。 ( )
(6)等质量的Al与足量盐酸、NaOH溶液反应生成的H2的质量相同。 ( )
(7)等体积、等浓度的盐酸和NaOH溶液与足量Al反应生成H2的质量相同。 ( )
答案(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)×知识铺垫新知预习自主测试2.下列金属中,表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是( )
A.Cu B.Na
C.Fe D.Al
答案D
解析Al在空气中易形成致密的Al2O3氧化膜,保护内层金属。知识铺垫新知预习自主测试3.下列关于合金的叙述正确的是( )
①具有金属的特性
②通过熔合而成
③含有两种或两种以上金属或金属与非金属
④一般来说,合金的熔点比各成分的熔点低
A.①② B.③④
C.②③④ D.全部
答案D
解析合金一般是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质,其熔点一般低于成分金属,硬度高于成分金属。探究一探究二素养脉络随堂检测 常见合金的成分、性能及应用
问题探究
1.形成合金的成分只能是金属吗?
提示不是。合金是两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合而成的,具有一定金属特性的物质。
2.我国最早使用的合金是什么?其主要成分是什么?
提示青铜;主要成分是铜、锡和铅。
3.镁铝合金为什么广泛应用于飞机?
提示因为其具有密度小、强度大的特性,且价格较便宜。
4.合金通常比组成它的纯金属有哪些更优良的性质?
提示合金具有许多优良的物理、化学或机械性能,在许多方面不同于各成分金属。如合金的硬度一般比它的各成分金属的大,多数合金的熔点一般也比它的各成分金属的低等。探究一探究二素养脉络随堂检测深化拓展
1.铜合金 探究一探究二素养脉络随堂检测2.合金钢 探究一探究二素养脉络随堂检测3.铝合金 4.钛合金 探究一探究二素养脉络随堂检测 素能应用
典例1合金与纯金属制成的金属材料相比,优点是 ( )
①合金的硬度一般比它的各成分金属的大
②一般地,合金的熔点比它的各成分金属的低
③改变原料的配比、改变生成合金的条件,可以得到具有不同性能的合金
④合金比纯金属的导电性能更强
⑤合金比纯金属的应用范围更广泛
A.①②③⑤ B.②③④ C.①②④ D.①②④⑤
答案A
解析合金一般比它的成分金属熔点低,硬度大,具有更好的机械加工性能,故应用范围更广泛,但合金的导电性却不一定比纯金属更强,比如铝合金的导电性比纯铝要差。探究一探究二素养脉络随堂检测易错提醒(1)合金是混合物而不是纯净物。(2)合金具有许多优良的物理、化学和机械性能,在许多方面不同于各成分金属,不是简单加合;但在化学性质上,一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。(3)并非任意两种金属都能形成合金,两种金属形成合金,其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化,若一种金属的熔点高于另一金属的沸点,则二者不能形成合金。探究一探究二素养脉络随堂检测变式训练1铁是人类较早使用的金属之一。据有关报道,目前已能冶炼出纯度高达99.999 9%的铁。纯铁的实际使用范围有限,人们大量使用的是铁的合金。钢铁是铁碳合金的总称,其强度高、价格便宜、应用广泛。以下关于不锈钢和普通钢的认识中,你认为正确的是( )
A.它们的组成元素是相同的
B.耐腐蚀的性能不同
C.它们都属于钢,因此物理性质是一样的
D.构成普通钢和不锈钢的主要元素都是铁,因此它们的化学性质完全相同探究一探究二素养脉络随堂检测答案B
解析不锈钢是在普通钢的基础上,加入Cr、Ni等多种元素炼制成的钢材,它在空气中能保持金属光泽,也就是具有不易生锈的特性。铬元素的加入使不锈钢表面形成致密且坚固的氧化膜,防止内部铁与外部物质接触。镍元素的加入,使不锈钢在多种酸、碱、盐的水溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。综上所述,不锈钢具有优良的性能,在很多方面不同于普通钢,故B项正确。探究一探究二素养脉络随堂检测铝与酸、碱溶液的反应
问题探究
【实验探究】铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的对比实验探究一探究二素养脉络随堂检测思考下列问题:
(1)如何除去镁粉中的铝粉?
提示将样品加入足量的NaOH溶液,然后过滤、洗涤、干燥。
(2)等量的铝分别与足量的稀盐酸、氢氧化钠溶液反应,生成氢气的量有什么关系?
提示相同。
(3)等浓度、等体积的NaOH溶液和稀盐酸与足量铝反应,生成H2的质量有什么关系?
提示3∶1。
(4)Al与等浓度的NaOH溶液、稀盐酸反应生成等质量的H2,所需NaOH溶液、稀盐酸的体积比为多少?
提示1∶3。探究一探究二素养脉络随堂检测 深化拓展
1.铝与酸、碱、盐溶液反应的实质探究一探究二素养脉络随堂检测2.铝与盐酸或氢氧化钠溶液反应中四种“量”的关系
(1)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,消耗盐酸和氢氧化钠的物质的量之比为3∶1。
(2)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生H2的体积比为1∶1。
(3)足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生H2的体积比为1∶3。必定是铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;铝与氢氧化钠溶液反应时,铝不足而氢氧化钠过量。探究一探究二素养脉络随堂检测 素能应用
典例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
答案A
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的质量为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的质量为5.4 g。探究一探究二素养脉络随堂检测变式训练2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
答案A
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。探究一探究二素养脉络随堂检测探究一探究二素养脉络随堂检测1.有资料显示,铝元素在人体内的残留积累量过多后对大脑发育有不良影响,建议多用不锈钢代替铝合金作为材料制作餐厨等日用品。下列说法中不正确的是( )
A.不锈钢中含有铁元素、镍元素、铬元素
B.不锈钢属于铁合金
C.不锈钢是无腐蚀性的
D.不锈钢是绝对不能被腐蚀的
答案D
解析不锈钢是含有镍、铬元素的铁合金,主要成分是铁。不锈钢本身无腐蚀性,耐腐蚀性也很强,但不锈钢也并不是绝对不能被腐蚀的。探究一探究二素养脉络随堂检测2.对于铝和烧碱溶液的反应,下列说法不正确的是( )
A.铝是还原剂
B.该反应是氧化还原反应
C.该反应说明所有金属都能与碱反应
D.H2为还原产物
答案C
解析铝与烧碱溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,分析元素化合价变化可知反应为氧化还原反应,铝是还原剂,H2为还原产物,A、B、D正确。铝能与烧碱溶液反应,并不能说明所有金属都能与碱反应,如镁、铁、铜等均不与碱溶液反应。探究一探究二素养脉络随堂检测3.下列反应没有氢气生成的是( )
A.单质钠投入水中
B.铝投入氢氧化钠溶液中
C.氧化钠投入水中
D.往铁粉中通入水蒸气,保持高温
答案C
解析A项,发生反应2Na+2H2O=2NaOH+H2↑;B项,发生反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;C项,Na2O与H2O反应生成NaOH;D项,发生反应3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。探究一探究二素养脉络随堂检测4.联合国卫生组织经过考察和研究,认为我国使用的铁锅是有益于人类健康的理想炊具,并向全世界推广,其主要原因是( )
A.价格便宜,不易生锈
B.铁锅只含有铁元素
C.烹调的食物中留有人体需要的铁元素
D.传热慢,保温性能好
答案C
解析A项、D项不是铁锅作为理想炊具向世界推广的主要原因。铁锅是铁合金制成的,主要含有铁元素,还含有碳元素等,B错误。探究一探究二素养脉络随堂检测5.古代的药金外观与金相似,常被误认为是金子,冶炼的方法如下:将碳酸锌、赤铜(Cu2O)、木炭混合加热到800 ℃,得到金光闪闪的“药金”。
(1)药金的主要成分是 。?
(2)冶炼时发生反应的化学方程式为?? 。?
答案(1)铜锌合金解析高温下,碳酸锌分解生成氧化锌和二氧化碳,木炭在高温下将氧化亚铜和氧化锌还原为金属铜和锌,在这种高温下铜锌形成合金而呈金黄色。第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
课后篇巩固提升
/夯实基础·轻松达标
1.两种或多种物质在发生化学反应时( )
A.它们的质量一定相等
B.它们的物质的量一定相等
C.它们的质量比等于化学方程式中化学计量数之比
D.它们的物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比
2.将足量铁粉放入100 mL 0.1 mol·L-1的CuSO4溶液中,充分反应后析出的铜的质量为( )
A.32 g B.6.4 g C.0.64 g D.3.2 g
3.在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉,反应完全后共收集到标准状况下的气体6.72 L,生成物NaAlO2的物质的量浓度为(假定反应前后,溶液体积不变)( )
A.1 mol·L-1 B.0.4 mol·L-1
C.1.5 mol·L-1 D.2 mol·L-1
2Al+2NaOH+2H2O/2NaAlO2 + 3H2↑
2 mol 3×22.4 L
0.5 L·c 6.72 L
2 mol∶(0.5 L·c)=(3×22.4 L)∶6.72 L
解得c=0.4 mol·L-1。
4.把一小块钠放入足量水中,会发生如下反应:2Na+2H2O/2NaOH+H2↑。有关该反应的下列说法正确的是( )
A.反应中Na与NaOH的质量相等
B.反应中H2O和H2的质量相等
C.反应中H2O和H2的质量之比为2∶1
D.反应中Na与NaOH的物质的量之比为1∶1
5.2 mol·L-1的盐酸和硫酸各100 mL,分别加入等质量的铁粉,反应后生成的气体质量之比为2∶3,则向盐酸中加入的铁粉的物质的量为( )
A.0.05 mol B.0.075 mol
C.0.15 mol D.0.2 mol
6.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
7.a g铁粉与含有H2SO4的CuSO4溶液恰好完全反应后,得到a g铜,则参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为( )
A.7∶1 B.1∶7 C.7∶8 D.8∶7
8.金属钠1.15 g与水反应,得到100 mL溶液,试计算:
(1)生成的气体在标准状况为 L。?
(2)反应后所得溶液的物质的量浓度为 (若溶液体积变化忽略不计)。?
/提升能力·跨越等级
1.用铝箔包裹着2.3 g金属钠,用针扎若干小孔,然后投入到足量水中,理论上收集到氢气的物质的量为( )
A.等于0.05 mol
B.等于0.2 mol
C.大于0.05 mol,小于或等于0.2 mol
D.无法判断
2.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.1 mol Na在空气中完全燃烧,转移的电子数为2NA
B.常温下,2.7 g铝与足量NaOH溶液反应,消耗0.1NA个水分子
C.0.1 mol Fe与足量水蒸气反应生成H2的分子数为0.1NA
D.11.2 L Cl2含有的原子数为NA
3.等量镁、铝合金粉末分别与下列4种过量的溶液充分反应,放出氢气最多的是( )
A.2 mol·L-1 H2SO4溶液
B.3 mol·L-1 CuSO4溶液
C.6 mol·L-1 KOH溶液
D.3 mol·L-1 Ba(OH)2溶液
4.一块表面已被氧化为Na2O的钠块10.8 g,将其投入100 g 水中,产生H2 0.2 g,则被氧化的钠的质量是( )
A.9.2 g B.10.6 g C.6.2 g D.4.6 g
5.将铁加入到100 mL某浓度的盐酸中恰好完全反应,反应后生成的气体为V L(标准状况下),将铝加入到100 mL 2 mol·L-1 NaOH溶液中恰好完全反应,充分反应后生成的气体为3V L。下列说法正确的是( )
A.铁和铝的物质的量相等
B.原盐酸的浓度为2 mol·L-1
C.铁加入盐酸中的离子方程式为2Fe+6H+/2Fe3++3H2↑
D.盐酸与NaOH溶液中溶质的物质的量浓度之比为1∶3
6.镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应,产生气体的体积(V)与时间(t)的关系如图所示。反应中镁和铝的( )
/
A.物质的量之比为3∶2
B.质量之比为3∶2
C.摩尔质量之比为2∶3
D.失去的电子数之比为8∶9
7.将Fe和Al按一定的质量比组成合金。
(1)取一定量的该合金,向其中加入足量NaOH溶液,生成气体n L(标准状况),则反应的离子方程式是 ,合金中Al的物质的量是 。?
(2)另取相同质量的该合金,向其中加入足量稀硫酸,固体全部溶解,生成气体m L(标准状况),则反应中转移电子的物质的量是 mol,合金中Fe的质量是 。?
8.在隔绝空气的条件下,某同学将一块部分被氧化的钠块用一张已除去氧化膜并用针刺一些小孔的铝箔包好,然后放入盛满水且倒置于水槽中的容器内,待钠块反应完全后,在容器中仅收集到1.12 L氢气(标准状况),此时测得铝箔质量比反应前减少了0.27 g,水槽和容器内溶液的总体积为2.0 L,溶液中NaOH的浓度为0.050 mol·L-1(忽略溶液中离子的水解和溶解的氢气的量)。
(1)写出该实验中发生反应的化学方程式。
(2)试通过计算确定该钠块中钠元素的质量分数。
/贴近生活·拓展创新
★在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验。三组实验各取30 mL同浓度的盐酸,加入同一种镁铝混合物粉末,产生气体,有关数据列表如下:
实验序号
甲
乙
丙
混合物质量/mg
255
385
459
生成气体/mL
280
336
336
(1)甲、乙两组实验中,哪一组盐酸是不足量的? (填“甲”或“乙”)。理由是 ?
?
?
。?
(2)要算出盐酸中HCl的物质的量浓度,题中可作计算依据的数据是 ,求得盐酸中HCl的物质的量浓度为 。?
(3)求合金中Mg、Al的物质的量之比,题中可作计算依据的数据是 ,求得Mg、Al的物质的量之比为 。?
第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
课后篇巩固提升
/夯实基础·轻松达标
1.两种或多种物质在发生化学反应时( )
A.它们的质量一定相等
B.它们的物质的量一定相等
C.它们的质量比等于化学方程式中化学计量数之比
D.它们的物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比
答案D
解析发生化学反应时各物质的物质的量之比等于化学方程式中的化学计量数之比。
2.将足量铁粉放入100 mL 0.1 mol·L-1的CuSO4溶液中,充分反应后析出的铜的质量为( )
A.32 g B.6.4 g C.0.64 g D.3.2 g
答案C
解析n(CuSO4)=0.100 L×0.1 mol·L-1=0.01 mol,由CuSO4+Fe/FeSO4+Cu,可知n(Cu)=n(CuSO4)=0.01 mol,m(Cu)=0.01 mol×64 g·mol-1=0.64 g。
3.在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉,反应完全后共收集到标准状况下的气体6.72 L,生成物NaAlO2的物质的量浓度为(假定反应前后,溶液体积不变)( )
A.1 mol·L-1 B.0.4 mol·L-1
C.1.5 mol·L-1 D.2 mol·L-1
答案B
解析设NaAlO2物质的量浓度为c,则
2Al+2NaOH+2H2O/2NaAlO2 + 3H2↑
2 mol 3×22.4 L
0.5 L·c 6.72 L
2 mol∶(0.5 L·c)=(3×22.4 L)∶6.72 L
解得c=0.4 mol·L-1。
4.把一小块钠放入足量水中,会发生如下反应:2Na+2H2O/2NaOH+H2↑。有关该反应的下列说法正确的是( )
A.反应中Na与NaOH的质量相等
B.反应中H2O和H2的质量相等
C.反应中H2O和H2的质量之比为2∶1
D.反应中Na与NaOH的物质的量之比为1∶1
答案D
解析该反应中,Na与NaOH的物质的量之比为1∶1,质量之比为23∶40,所以A项错误,D项正确;H2O与H2的物质的量之比为2∶1,质量之比为18∶1,所以B项、C项均错误。
5.2 mol·L-1的盐酸和硫酸各100 mL,分别加入等质量的铁粉,反应后生成的气体质量之比为2∶3,则向盐酸中加入的铁粉的物质的量为( )
A.0.05 mol B.0.075 mol
C.0.15 mol D.0.2 mol
答案C
解析n(HCl)=0.2 mol,n(H2SO4)=0.2 mol。
若酸均不足,即完全反应生成H2的质量之比为1∶2;
若酸均过量,即金属不足,则生成H2的质量之比为1∶1。
现生成H2的质量之比为2∶3,则说明盐酸不足,硫酸过量;根据盐酸中HCl的物质的量可求出生成H2 0.1 mol,则H2SO4反应生成0.15 mol H2,则铁粉为0.15 mol。
6.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
答案C
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,两者产生气体的物质的量都为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。
7.a g铁粉与含有H2SO4的CuSO4溶液恰好完全反应后,得到a g铜,则参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为( )
A.7∶1 B.1∶7 C.7∶8 D.8∶7
答案A
解析设参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量分别为x、y。
Fe+Cu2+/Fe2++Cu
x x x
Fe+ 2H+/Fe2++ H2↑
y 2y
由题意得56(x+y)=64x
解得x∶y=7∶1
8.金属钠1.15 g与水反应,得到100 mL溶液,试计算:
(1)生成的气体在标准状况为 L。?
(2)反应后所得溶液的物质的量浓度为 (若溶液体积变化忽略不计)。?
答案(1)0.56 (2)0.5 mol·L-1
解析n(Na)==0.05 mol
设标准状况下生成气体体积为V,生成NaOH的物质的量为n(NaOH)。
2Na+2H2O/2NaOH+H2↑
2 mol 2 mol 22.4 L
0.05 mol n(NaOH) V
(1)V==0.56 L。
(2)c(NaOH)==0.5 mol·L-1。
/提升能力·跨越等级
1.用铝箔包裹着2.3 g金属钠,用针扎若干小孔,然后投入到足量水中,理论上收集到氢气的物质的量为( )
A.等于0.05 mol
B.等于0.2 mol
C.大于0.05 mol,小于或等于0.2 mol
D.无法判断
答案C
解析铝箔包裹着2.3 g金属钠投入到足量水中,钠首先与水反应,2.3 g金属钠的物质的量为0.1 mol,根据2Na+2H2O/2NaOH+H2↑,生成的氢气的物质的量为0.05 mol;生成NaOH的物质的量为0.1 mol,生成的NaOH和铝箔反应,2NaOH+2Al+2H2O/2NaAlO2+3H2↑,0.1 mol NaOH与足量铝作用可以生成0.15 mol H2,所以生成的H2总物质的量大于0.05 mol,小于或等于0.2 mol。
2.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.1 mol Na在空气中完全燃烧,转移的电子数为2NA
B.常温下,2.7 g铝与足量NaOH溶液反应,消耗0.1NA个水分子
C.0.1 mol Fe与足量水蒸气反应生成H2的分子数为0.1NA
D.11.2 L Cl2含有的原子数为NA
答案B
解析1 mol Na在空气中完全燃烧生成0.5 mol Na2O2,转移1 mol电子,A项错误;铝与NaOH溶液发生反应2Al+2NaOH+2H2O/2NaAlO2+3H2↑,2.7 g(0.1 mol)Al消耗0.1 mol H2O,B项正确;根据反应3Fe+4H2O(g)/Fe3O4+4H2,0.1 mol Fe完全反应生成 mol H2,C项错误;在标准状况下,11.2 L Cl2的物质的量为0.5 mol,含有的原子数为NA,但题中未给出标准状况的条件,D项错误。
3.等量镁、铝合金粉末分别与下列4种过量的溶液充分反应,放出氢气最多的是( )
A.2 mol·L-1 H2SO4溶液
B.3 mol·L-1 CuSO4溶液
C.6 mol·L-1 KOH溶液
D.3 mol·L-1 Ba(OH)2溶液
答案A
解析镁与铝都能与2 mol·L-1 H2SO4溶液反应得到H2;Mg、Al与CuSO4反应可置换出Cu,不产生H2;KOH溶液和Ba(OH)2溶液只能与铝反应产生氢气。
4.一块表面已被氧化为Na2O的钠块10.8 g,将其投入100 g 水中,产生H2 0.2 g,则被氧化的钠的质量是( )
A.9.2 g B.10.6 g C.6.2 g D.4.6 g
答案D
解析由于钠块放入水中发生反应2Na+2H2O/2NaOH+H2↑,由产生H2的质量可求出Na的质量,进而可求出钠块中Na2O的质量,最后根据关系式Na2O~2Na才能求出被氧化的钠的质量。
5.将铁加入到100 mL某浓度的盐酸中恰好完全反应,反应后生成的气体为V L(标准状况下),将铝加入到100 mL 2 mol·L-1 NaOH溶液中恰好完全反应,充分反应后生成的气体为3V L。下列说法正确的是( )
A.铁和铝的物质的量相等
B.原盐酸的浓度为2 mol·L-1
C.铁加入盐酸中的离子方程式为2Fe+6H+/2Fe3++3H2↑
D.盐酸与NaOH溶液中溶质的物质的量浓度之比为1∶3
答案B
解析Al与NaOH溶液的反应为
2Al + 2NaOH+2H2O/2NaAlO2+3H2↑
2 mol 2 mol 3 mol
n(Al) 0.1 L×2 mol·L-1 n(H2)
列比例式
解得n(H2)=0.3 mol
,解得n(Al)=0.2 mol
由Al与NaOH溶液反应生成的气体为3V L,
得=0.3 mol
则V=2.24。
再根据反应Fe+2HCl/FeCl2+H2↑,可求出反应的Fe的物质的量为0.1 mol,HCl的物质的量为0.2 mol,则c(HCl)==2 mol·L-1,B正确;由上述数据分析知铁、铝物质的量不相等,A错误;Fe与盐酸反应生成Fe2+,C错误;盐酸与NaOH溶液中溶质的物质的量浓度之比为1∶1,D错误。
6.镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应,产生气体的体积(V)与时间(t)的关系如图所示。反应中镁和铝的( )
/
A.物质的量之比为3∶2
B.质量之比为3∶2
C.摩尔质量之比为2∶3
D.失去的电子数之比为8∶9
答案A
解析根据题图,Mg、Al产生H2的体积相等,则Mg、Al失去的电子数相等,2×n(Mg)=3×n(Al),故n(Mg)∶n(Al)=3∶2,Mg、Al的摩尔质量之比为8∶9,则Mg、Al的质量之比为4∶3。
7.将Fe和Al按一定的质量比组成合金。
(1)取一定量的该合金,向其中加入足量NaOH溶液,生成气体n L(标准状况),则反应的离子方程式是 ,合金中Al的物质的量是 。?
(2)另取相同质量的该合金,向其中加入足量稀硫酸,固体全部溶解,生成气体m L(标准状况),则反应中转移电子的物质的量是 mol,合金中Fe的质量是 。?
答案(1)2Al+2OH-+2H2O/2Al+3H2↑
mol
(2) g
解析合金中Al既能与NaOH溶液反应,也能与稀硫酸反应,且等量Al与足量的NaOH溶液或稀硫酸反应生成等量的H2;而Fe只能与稀硫酸反应;由2Al+2OH-+2H2O/2Al+3H2↑可知,合金中Al的物质的量为mol;Fe、Al与稀硫酸反应生成m L H2,由2H+/H2可知转移电子物质的量为 mol;由Fe置换出的H2体积为(m-n) L,故m(Fe)=×56 g·mol-1即 g。
8.在隔绝空气的条件下,某同学将一块部分被氧化的钠块用一张已除去氧化膜并用针刺一些小孔的铝箔包好,然后放入盛满水且倒置于水槽中的容器内,待钠块反应完全后,在容器中仅收集到1.12 L氢气(标准状况),此时测得铝箔质量比反应前减少了0.27 g,水槽和容器内溶液的总体积为2.0 L,溶液中NaOH的浓度为0.050 mol·L-1(忽略溶液中离子的水解和溶解的氢气的量)。
(1)写出该实验中发生反应的化学方程式。
(2)试通过计算确定该钠块中钠元素的质量分数。
答案(1)2Na+2H2O/2NaOH+H2↑
Na2O+H2O/2NaOH
2Al+2NaOH+2H2O/2NaAlO2+3H2↑
(2)消耗的Al的物质的量为n(Al)==0.010 mol,根据反应2Al+2NaOH+2H2O/2NaAlO2+3H2↑可得由铝消耗NaOH的物质的量为n(NaOH)=0.010 mol,生成的氢气的物质的量为n(H2)=0.015 mol,那么由金属钠生成的氢气的物质的量为n(H2)=-0.015 mol=0.035 mol,根据反应2Na+2H2O/2NaOH+H2↑可得金属钠的物质的量为n(Na)=2×0.035 mol=0.070 mol,又因为反应后溶液中NaOH的物质的量为n(NaOH)=2.0 L×0.050 mol·L-1=0.10 mol,所以溶液中Na+的总物质的量即原金属钠的总物质的量为n(Na+)=0.10 mol+0.010 mol=0.110 mol,n(Na2O)==0.020 mol,该钠块中钠元素的质量分数为
×100%≈89%。
/贴近生活·拓展创新
★在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验。三组实验各取30 mL同浓度的盐酸,加入同一种镁铝混合物粉末,产生气体,有关数据列表如下:
实验序号
甲
乙
丙
混合物质量/mg
255
385
459
生成气体/mL
280
336
336
(1)甲、乙两组实验中,哪一组盐酸是不足量的? (填“甲”或“乙”)。理由是 ?
?
?
。?
(2)要算出盐酸中HCl的物质的量浓度,题中可作计算依据的数据是 ,求得盐酸中HCl的物质的量浓度为 。?
(3)求合金中Mg、Al的物质的量之比,题中可作计算依据的数据是 ,求得Mg、Al的物质的量之比为 。?
答案(1)乙 因甲、乙生成H2的体积不等,则产生H2体积小的,说明还有酸未反应,因此甲中盐酸过量,混合物反应完全;若乙中盐酸过量,则可产生H2:×385 mL≈423 mL,而实际为336 mL,说明乙中盐酸不足,合金过量 (2)336 mL 1 mol·L-1
(3)255 mg和280 mL 1∶1
解析(2)在乙或丙中,因盐酸反应完全,则可根据
2HCl ~ H2
2 1
n(HCl)=×2=3×10-2 mol
c(HCl)==1 mol·L-1
(3)在甲中,混合物完全反应,盐酸有剩余,则可根据混合物质量255 mg,生成气体280 mL计算。根据Mg~H2,Al~H2得:
n(Mg)×24 g·mol-1+n(Al)×27 g·mol-1=255×10-3 g
n(Mg)+n(Al)=
求得:n(Mg)=0.005 mol,n(Al)=0.005 mol,
n(Mg)∶n(Al)=1∶1。
课件25张PPT。第2课时 物质的量在化学方程式计算 中的应用知识铺垫新知预习自主测试1.在化学变化前后,原子的种类和个数都保持不变,所以任何化学反应都遵循质量守恒定律。
2.在标准状况下,46 g钠和足量的水反应生成H2的质量为2 g,即2 mol钠和足量的水反应,生成H2的物质的量为1 mol,其体积为22.4 L。?知识铺垫新知预习自主测试一、物质的量在化学方程式计算中的应用
以钠和水的反应为例:结论:化学方程式中各物质的化学计量数之比=参加反应的物质的微粒个数之比=参加反应的物质的物质的量之比=参加反应的物质的气体体积(相同状况)之比。知识铺垫新知预习自主测试二、根据化学方程式进行计算的基本步骤 知识铺垫新知预习自主测试1.对于反应:2A(g)+2B(g)=3C(g)+D(g),化学计量数之比与下列各项不等的是( )
A.分子数之比 B.物质的量之比
C.质量之比 D.体积之比(同温同压)
答案C知识铺垫新知预习自主测试2.标准状况下,2.8 g铁与足量的稀硫酸反应生成a L氢气,下列关系正确的是( )知识铺垫新知预习自主测试答案C
解析根据化学方程式计算时,计量单位必须满足“上下一致,左右相当”。知识铺垫新知预习自主测试3.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的物质的量和溶液中NaOH的物质的量浓度;
(3)在标准状况下生成H2的体积。解(1)Al的摩尔质量是27 g·mol-1, 知识铺垫新知预习自主测试(2)设参加反应的NaOH物质的量是n。
2Al + 2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 2 2
0.4 mol n(3)设在标准状况下生成H2的体积是V。 知识铺垫新知预习自主测试答:(1)铝的物质的量为0.4 mol。
(2)参加反应的NaOH的物质的量是0.4 mol,溶液中NaOH的物质的量浓度是0.8 mol·L-1。
(3)标准状况下生成H2的体积为13.44 L。探究素养脉络随堂检测物质的量应用于化学方程式计算的步骤 问题探究
1.将5.6 g铁放入足量的稀硫酸中充分反应,生成标准状况下氢气的体积是多少?
提示2.24 L
2.将5.6 g铁放入含有0.05 mol H2SO4的稀硫酸中,充分反应,生成标准状况下氢气的体积是多少?
提示1.12 L(若已知两种或以上反应物的量,计算时首先要判断哪种物质过量,以完全反应的物质的量为标准进行计算)。
3.将一定量的铁放入稀硫酸中,完全反应后,溶液质量增加5.4 g,计算参加反应的铁的物质的量。
提示0.1 mol(本题可以用差量法计算,1 mol铁完全反应生成1 mol H2,溶液质量增加54 g,现在溶液质量增加5.4 g,则反应的铁的物质的量为0.1 mol)。探究素养脉络随堂检测4.将一定量的铁放入100 mL 2 mol·L-1稀硫酸中,完全反应后铁有剩余,再向溶液中加入50 mL 4 mol·L-1 FeCl3溶液,恰好完全反应。则起始时加入铁的质量是多少?
提示16.8 g(该题可用电子得失守恒法解题。探究素养脉络随堂检测 深化拓展
1.有关物质的量的计算中的“三个规范”
(1)书写规范:各种符号的书写要规范,大写字母与小写字母的意义各不相同。如“M”表示摩尔质量,而“m”表示质量;“N”表示微粒数,而“n”表示物质的量。
(2)符号规范
①设未知数直接用各物理量的符号表示,且要注明物质(或粒子)的符号。如设参加反应HCl溶液的体积为V[HCl(aq)]。
②各物理量及单位、物质的名称、公式等尽量用符号表示。如已知NaOH溶液的体积和物质的量浓度,求NaOH的质量时就写成:m(NaOH)=c(NaOH)·V[NaOH(aq)]·M(NaOH)。
(3)单位规范:把已知量代入计算式中计算时都要带单位且单位要统一。探究素养脉络随堂检测2.物质的量应用于化学方程式计算时的注意事项
(1)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,而非质量之比。
(2)计算时,各种物质不一定都用物质的量表示,也可以用质量表示,气态物质还可以用体积(标准状况)表示。但要注意物质的量与其他各物理量之间的换算关系,只要做到计量单位“上下一致,左右相当”即可。
3.化学计算中常用的三种方法
(1)关系式法
当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系时,只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系,即“关系式”。如把CO还原Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中,求生成沉淀的量,根据化学方程式知3CO~3CO2~3CaCO3,即CO~CaCO3。探究素养脉络随堂检测(2)守恒法
①质量守恒
宏观特征:反应前后元素的质量守恒。
微观守恒:反应前后各元素的原子个数守恒。
②得失电子守恒
氧化还原反应中,氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。
③电荷守恒
ⅰ.电解质溶液中,阴离子所带负电荷总数等于阳离子所带正电荷总数。
ⅱ.离子方程式中,反应物所带电荷总数与生成物所带电荷总数相等且电性相同。探究素养脉络随堂检测(3)差量法
根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化,找出所谓“理论差量”,如反应前后的质量差、物质的量差、气体体积差等。该差量的大小与反应物的有关量成正比。差量法就是借助这种比例关系,解决一定量变的计算题。
例如,把一铁棒插入CuSO4溶液中,过一段时间取出,铁棒质量增加了4 g,据此可求出参加反应的Fe的质量。Fe+CuSO4=FeSO4+Cu Δm(质量增加)
56 64 64-56=8
m(Fe)=28 g 4 g探究素养脉络随堂检测 素能应用
典例把1.1 g铁、铝混合物溶于200 mL 5 mol·L-1盐酸中,反应后溶液中c(HCl)变为4.6 mol·L-1(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。探究素养脉络随堂检测解(1)消耗HCl的物质的量:
0.2 L×5 mol·L-1-0.2 L×4.6 mol·L-1=0.08 mol。
(2)设Al、Fe的物质的量分别为x、y。
2Al + 6HCl=2AlCl3+3H2↑
2 mol 6 mol
x 3x
Fe + 2HCl=FeCl2+H2↑
1 mol 2 mol
y 2y得x=0.02 mol,y=0.01 mol。
答:(1)反应中消耗HCl的物质的量为0.08 mol。
(2)Al的物质的量为0.02 mol;Fe的物质的量为0.01 mol。探究素养脉络随堂检测变式训练在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉,反应完全后共收集到标准状况下的气体33.6 L,该NaOH溶液中NaOH的物质的量浓度为( )
A.1 mol·L-1 B.2 mol·L-1
C.1.5 mol·L-1 D.3 mol·L-1
答案B
解析设NaOH的物质的量浓度为c,则
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2 mol 67.2 L
0.5 L·c 33.6 L探究素养脉络随堂检测探究素养脉络随堂检测1.Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应,产生标准状况下的氢气4.48 L。下列推断中错误的是( )
A.参加反应的Mg、Al共0.2 mol
B.参加反应的HCl为0.4 mol
C.Mg、Al在反应中共失去0.4 mol电子
D.若与足量的稀硫酸反应能产生0.2 mol H2
答案A探究素养脉络随堂检测2.铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应,当两个反应放出的气体在相同状况下体积相同时,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
答案C
解析设反应放出的气体均为3 mol,
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
6 mol 3 mol
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2 mol 3 mol
所以n(HCl)∶n(NaOH)=6 mol∶2 mol=3∶1。探究素养脉络随堂检测3.将质量为100 g的铁棒插入1 L 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液中,足够长时间后,铁棒的质量将变为( )
A.102 g B.106 g C.104 g D.110 g
答案C
解析根据题目中的数据可知,铁过量,而CuSO4不足,完全反应,当生成0.5 mol Cu时,固体的质量增加4 g,所以铁棒的质量变为104 g。
4.1 L混合溶液中含有S 0.25 mol,Cl- 0.75 mol,Na+ 0.25 mol,其余为H+,则H+的物质的量浓度为( )
A.2.5 mol·L-1 B.5 mol·L-1
C.0.1 mol·L-1 D.1 mol·L-1
答案D
解析根据电荷守恒:2×c(S )+c(Cl-)=c(Na+)+c(H+),2×0.25 mol·L-1+0.75 mol·L-1=0.25 mol·L-1+c(H+),得c(H+)=1 mol·L-1。探究素养脉络随堂检测5.将某份铁铝合金样品均分为两份,一份加入足量盐酸,另一份加入足量NaOH溶液,同温同压下产生的气体体积比为3∶2,则样品中铁、铝物质的量之比为( )
A.3∶2 B.2∶1 C.3∶4 D.4∶3
答案C
