高中化学初高中衔接专题13金属与酸和水铝与氢氧化钠溶液的反应学案08211220.doc

专题13 金属与酸和水、铝与氢氧化钠溶液的反应
【知识回放】
1．请写出活泼金属与盐酸反应的原理。

2．请写出铝与盐酸反应的化学方程式。

【答案】活泼金属+盐酸=盐+氢气
2Al+6HCl=2AlCl 3+H 2↑
【新知精讲】
一、金属与酸和水的反应
1.金属与酸的反应 规律
金属活动性顺序中氢以前的金属可以与酸(盐酸、稀硫酸)反
应生成H 2,金属越活泼,反应越剧烈
举例 写出下列反应的离子方程式:
铁与稀盐酸:Fe+2H +===Fe 2+
+H 2↑
锌与稀硫酸:Zn+2H +===Zn 2++H 2↑
2.金属与水的反应
(1)钠与水的反应:
①反应现象及解释
(2)铁与水的反应:通常铁与冷水和热水均不反应,但铁可与水蒸气反应。

二、铝与氢氧化钠溶液的反应
铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的对比实验
O===2Al
【科学探究】
探究一钠与水的反应
问题导引
钠与水的反应
1.将大小相同的钠块分别加入稀盐酸和水中,钠与稀盐酸反应更剧烈,试分析其原因是什么?
提示钠与盐酸或水反应,实质是与H+反应生成H2,盐酸中H+浓度远大于水中的H+浓度,所以钠与盐酸反应比与水反应剧烈得多。

2.在金属活动性顺序中,钠排在铜的前面,所以,将钠加入到CuSO4溶液中,会置换出金属铜。

这种说法对吗?为什么?
提示不对。

钠加入到CuSO4溶液中,应先与水反应生成NaOH和H2,NaOH再与CuSO4反应生成Cu(OH)2沉淀,不会置换出CuSO4中的Cu。

探究二铝与盐酸或氢氧化钠溶液反应
问题导引
1.在铝与稀盐酸、氢氧化钠溶液的反应中,铝是否均作还原剂?
提示是。

在题目中发生的两个反应中铝均失电子生成铝离子,所以铝均作还原剂。

2.若要除去铁粉中的少量铝粉,可采用什么方法?
提示
【重点突破】
1.钠与酸、碱、盐溶液反应的实质
2.钠与水溶液反应现象的“一定”与“可能”
(1)一定有:钠与任何物质的水溶液反应的现象中,一定有“浮”“游”“熔”“响”;
(2)可能有:反应现象中不一定有“红”,根据水溶液的成分不同可能出现不同情况,如:
“蓝”→含有石蕊试剂的蒸馏水;“白色沉淀”→氯化镁的水溶液;“蓝色沉淀”→氯化铜的水溶液。

3.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H 2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H 2的体积比为1∶3。

(4)特殊情况分析:若产生的氢气的体积比22()113()
HCl NaOH V H V H <<,则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。

【典题探究】
典例1
下列说法正确的是( )
A.Fe 比Al 活泼
B.Fe 和盐酸反应的离子方程式为2Fe+6H +===2Fe 3+
+3H 2↑
C.铁在溶液中可置换出铜
D.Fe 不与H 2O 反应
【答案】:C
变式训练1-1
有一位学生将一小块钠投入到盛有煤油和水的试管中(煤油和水均足够多),可能观察到的现象是（）A.钠浮在试管中的液面上 B.钠沉入试管底部
C.钠没有变化
D.钠处于煤油和水的交界处,上下浮动
【答案】:D
【解析】:钠的密度比煤油的大,但比水的小,遇水反应生成的气体会使钠在油和水的交界处上下浮动。

变式训练1-2
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
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0.3mol,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0.3molHCl完全反应的Al为2.7g,则由生成H2的体积比为1∶2可知,反应的Al的质量之比也为1∶2,即与NaOH溶液反应的Al为5.4g。

方法技巧
解答此类题时要明确两点:(1)无论是铝与酸还是与碱反应,Al和H2的关系都是2Al~3H2。

(2)综合分析题中相关条件判断是否存在过量以及谁过量,然后计算得出数值。

变式训练1-3 (双选)
将绿豆大小的金属钠投入加有酚酞溶液的100 mL蒸馏水中,则( )
A.溶液变红色
B.溶液变蓝色
C.有H2生成
D.有O2生成
【答案】:AC
【解析】:钠与水反应生成氢气和氢氧化钠,酚酞遇碱变红色。

变式训练1-4
把一小块钠投入到硫酸铜溶液中,下列物质中不是该反应生成物的是( )
A.Cu
B.Cu(OH)2
C.H2
D.Na2SO4
【答案】:A
【解析】:将钠投入CuSO4溶液中时,钠首先与水反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,生成的NaOH再与CuSO4发生复分解反应:CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4,反应中不可能生成铜。

典例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
变式训练2-1
将适量金属钠投入下列物质的溶液中,有气体放出,但无沉淀生成的是( )
A.HCl
B.饱和NaOH溶液
C.FeCl3
D.CuSO4
【答案】:A
【解析】:钠与水溶液反应均放出氢气。

A项发生的反应为2Na+2HCl===2NaCl+H2↑,只有气体放出,无沉淀生成;B项中NaOH溶液是饱和溶液,投入钠后,消耗水,析出氢氧化钠晶体;C项中钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与FeCl3反应产生氢氧化铁沉淀;D项中钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与CuSO4反应产生氢氧化铜沉淀。

变式训练2-2
(1)等物质的量的Na、Mg、Al分别与足量盐酸反应产生氢气的物质的量之比为。

(2)与足量盐酸反应后产生H2的物质的量相同,则所加入Na、Mg、Al三种金属的质量比为。

【答案】:(1)1∶2∶3 (2)23∶12∶9
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