第三章 第一节 第1课时

第一节金属的化学性质

第1课时金属与非金属的反应

[学习目标定位] 1.熟悉金属的存在形态、物理共性，能从金属的原子结构分析金属具有还原性。2.会用实验的方法探索认识钠、铝分别与氧气的反应，能正确描述反应现象，会书写有关反应的化学方程式。

一、金属的通性

1．金属的物理通性

2．金属的化学性质

(1)金属原子的最外层电子数一般少于4个，在化学反应中易失去电子，表现还原性，作还原剂。

(2)金属活泼性的强弱取决于金属原子失去电子的难易程度(失去电子能力的大小)，与金属原子失去电子的个数无关。

例

1下列关于金属的叙述正确的是() A．金属都是银白色的固体，都具有较高的硬度和密度

B．金属一般具有良好的导电性、导热性和延展性

C．金属单质都可以和酸发生置换反应产生氢气

D．钠原子在反应中失去1个电子，铝原子失去3个电子，所以铝比钠活泼

答案 B

解析大多数金属为银白色的固体，硬度和密度较大，但铜为紫红色，金为黄色，汞为液体，

钠等金属的硬度和密度较小；金属活动性顺序表中氢后面的金属(如铜、银等)不能与酸发生置换反应；金属钠比铝易失去电子，钠比铝活泼。

二、金属与氧气的反应

1．钠与氧气的反应

(1)钠是一种硬度小，熔点低的银白色金属，在空气中极易被氧化，实验室保存钠时应与空气隔绝，通常保存在煤油中。

(2)钠在常温下与氧气反应生成氧化钠，在加热或点燃时生成过氧化钠，由此可知，钠与氧气反应，反应条件不同，其产物不同。

例

2等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在氧气中(常温下)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．第二块钠的生成物质量最大

D．两块钠的生成物质量一样大

答案 B

解析

钠与氧气反应，常温下生成氧化钠，加热条件下生成过氧化钠，生成物与氧气的用量无关。2．铝与氧气的反应

例

3下列关于金属铝的叙述中，说法不正确的是()

A．铝的化学性质很活泼，但在空气中不易被腐蚀

B．铝是比较活泼的金属，在化学反应中容易失去电子，表现出还原性

C．铝箔在空气中受热可以熔化，但由于氧化膜的存在，熔化的铝并不滴落

D．用砂纸打磨的铝箔在空气中受热可以熔化，且发生剧烈燃烧

答案 D

解析铝在空气中易与氧气反应，生成一层稳定的致密氧化膜，而不易被腐蚀；铝箔在空气中受热可以熔化，但形成的氧化膜使得铝与氧气不再反应，而使铝不能燃烧。

特别提示

(1)常温下铝易与空气中的氧气反应，表面生成致密的氧化铝薄膜，能阻止氧气等与铝进一步反应，因此铝具有很强的抗腐蚀性。

(2)空气中久置的铝箔和用砂纸打磨的铝箔在酒精灯火焰上加热，铝箔都不能燃烧，都熔化后而不滴落。

三、金属与氯气、硫的反应

写出下列反应的化学方程式：

(1)钠在氯气中燃烧______________________________________________________；

(2)铝与硫蒸气反应_____________________________________________________；

(3)铁在氯气中燃烧_________________________________________________；

(4)铁与硫蒸气反应____________________________________________________；

(5)铜在氯气中燃烧____________________________________________________；

(6)铜与硫蒸气反应_____________________________________________________。

答案 (1)2Na ＋Cl 2=====点燃

2NaCl (2)2Al ＋3S=====△

Al 2S 3 (3)2Fe ＋3Cl 2=====点燃2FeCl 3 (4)Fe ＋S=====△

FeS (5)Cu ＋Cl 2=====点燃CuCl 2 (6)2Cu ＋S=====△Cu 2S

(1)变价金属与氯气反应生成高价金属氯化物。 (2)变价金属与硫反应生成低价金属硫化物。

例

4类比法是研究物质性质的常用方法之一，可预测许多物质的性质。但类比是相对的，不能违背客观事实。下列有关类比推测的说法正确的是()

A．已知Fe与S能直接化合生成FeS，推测Cu和S可直接化合生成CuS

B．已知Cu与Cl2能直接化合生成CuCl2，推测Fe与Cl2可直接化合生成FeCl2

C．已知Fe与CuSO4溶液反应，推测Fe与AgNO3溶液也能反应

D．已知Al能与O2生成致密氧化膜保护金属，推测Fe也与O2生成氧化膜保护金属

答案 C

解析Cu与S反应生成Cu2S；Fe与Cl2化合生成FeCl3；Fe在潮湿空气中生成Fe2O3，比较疏松，不能保护内部金属。

金属具有还原性，能与非金属(氧气、氯气、硫等)反应：

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)常温下，金属都是银白色的固体，易导电传热()

(2)金属原子最外层电子数一般少于4，在反应中易失去电子()

(3)金属单质在氧化还原反应中只作还原剂()

(4)金属元素只有正化合价，没有负化合价()

(5)常温下，钠与氧气反应生成淡黄色固体()

(6)钠与氧气反应时，条件不同，产物也不同()

(7)在空气中，铝、镁表面都能形成致密的氧化物薄膜而具有抗腐蚀性()

(8)铝箔在空气中受热可以熔化，且发生剧烈燃烧()

(9)1 mol 钠无论生成氧化钠、过氧化钠还是它们的混合物，都转移N A个电子()

(10)物质的量相同的铁粉分别与过量的氯气和硫反应，转移的电子数相同()

答案(1)×(2)√(3)√(4)√(5)×(6)√(7)√(8)×(9)√(10)×

2．用流程图示的方法可以清楚反映物质之间的转化关系。如Na→乙→NaOH→NaCl，则在常温下，上述转化关系内的物质乙是()

A．Na2O2B．Na2O

C．NaCl D．Na2CO3

答案 B

解析常温下，钠与氧气反应生成氧化钠，氧化钠与水反应生成氢氧化钠。

3．下列金属在常温下能形成致密的氧化物薄膜，从而能保护内层金属的是()

A．铜B．铝C．铁D．钠

答案 B

解析铝在空气中易形成一层稳定的致密氧化膜，可保护内层金属不再被空气氧化。

4．关于钠的说法正确的是()

A．熔点很高B．在空气中燃烧生成氧化钠

C．银白色金属，硬度大D．在空气中燃烧时产生黄色火焰

答案 D

解析钠极易熔化，熔点很低；钠在空气中燃烧生成过氧化钠；可以用小刀切割金属钠，说明其硬度小。

5．下列关于金属性质的叙述中正确的是()

A．钠与氧气反应时，产物是由氧气的用量决定的

B．打磨的铝箔加热至熔化时，铝会滴落

C．点燃镁条之前，应先用砂纸打磨

D．铁在硫蒸气中燃烧生成黑色的硫化铁

答案 C

解析钠与氧气反应，条件不同其产物不同，常温下生成氧化钠，加热时生成过氧化钠；铝易与氧气反应生成熔点较高的氧化铝，包裹在铝的表面，而使铝不会滴落；铁在硫蒸气中燃烧生成硫化亚铁。

6．镁、铝、铁在日常生活中有较为广泛的用途。

(1)镁在空气中燃烧时，发出耀眼的白光，可用来制造镁闪光灯，其反应的化学方程式：_________________________________________________________________________。(2)市场上出售的补血麦片中常含有微量颗粒细小的还原性铁粉，铁粉与人体胃液中的盐酸反应转化成氯化亚铁，起到补血作用，写出这个反应的方程式：__________________。(3)铝箔餐盒及铝箔托盘适用于航空食品包装、咖啡屋、蛋糕房等行业。铝箔耐腐蚀的原因：_____________________(用化学方程式解释)。

答案 (1)2Mg ＋O 2=====点燃

2MgO (2)Fe ＋2HCl===FeCl 2＋H 2↑ (3)4Al ＋3O 2===2Al 2O 3

解析 (1)镁在空气中燃烧的化学方程式为2Mg ＋O 2=====点燃

2MgO 。(2)铁粉与盐酸反应的化学方程式为Fe ＋2HCl===FeCl 2＋H 2↑。(3)铝箔耐腐蚀的原因为4Al ＋3O 2===2Al 2O 3。

[对点训练]

题组一 金属的通性

1．下列关于金属的叙述中正确的是( ) A ．常温下所有的金属都是固态 B ．金属具有导电、导热和延展性 C ．金属都具有较高的硬度和密度 D ．金属都具有较高的熔点和沸点 答案 B

解析 常温下，金属单质并不都是固体(金属汞为液体)；金属具有导电性、导热性和延展性；金属的硬度和密度差别较大，有的金属硬度和密度较大(如铁、铅等)，有的金属硬度和密度较小(如钠、钾等)；金属的熔点和沸点差别较大，有的金属熔点较高(如金属钨等)，有的金属熔点较低(如金属汞等)。

2．下列关于金属元素的叙述不正确的是( ) A ．金属元素的单质在反应中只能失去电子 B ．金属元素的阳离子只具有氧化性

C ．同一金属元素在不同化合物中的化合价可能相同

D．根据金属与酸反应置换氢的难易可比较金属的活泼性

答案 B

解析金属元素的单质在反应中只能失去电子，只具有还原性；有些金属元素的阳离子如Fe2＋，既可失去电子生成Fe3＋而具有还原性，也可得到电子生成铁而具有氧化性；金属元素在不同的化合物中可以有相同的化合价，如氯化铁和硫酸铁。

3．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示三种金属被人类开发利用的大致年代，之所以有先后，主要取决于()

A．金属的导电性强弱

B．地壳中金属元素的含量多少

C．金属的化合价高低

D．金属的活动性强弱

答案 D

解析由图可知，活泼性越弱的金属越早被人类开发利用，因此金属开发利用的大致年代与其活动性有关。

4．常言“真金不怕火炼”从化学的角度对这句话的理解正确的是()

A．金的熔点很高，难于熔化

B．金的化学性质稳定，不易变质

C．金越进行冶炼，其纯度越高

D．金的硬度大，高温下难于变形

答案 B

解析 金的熔点并不很高，硬度也不很大，易加工成各种形状的装饰品，“真金不怕火炼”是指其化学性质稳定，高温熔化再冷却后仍然是金，B 正确。 题组二 金属与氧气的反应

5．(2017·广州高一测试)取一块金属钠放在燃烧匙里加热，下列实验现象描述正确的是( ) 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燃烧后生成淡黄色固体

A ．①②

B ．①②③

C ．①③

D ．①④⑤ 答案 D

解析 钠的熔点只有97.8 ℃，加热立即熔化。钠是一种很活泼的金属，加热时与氧气化合生成过氧化钠，呈淡黄色。钠在空气中燃烧的火焰为黄色。

6．2.3 g 纯净的金属钠在干燥的空气中被氧化后得到3.5 g 固体，由此判断其产物是( ) A ．只有氧化钠 B ．只有过氧化钠 C ．氧化钠和过氧化钠 D ．无法确定

答案 C

解析 若2.3 g 钠全部生成氧化钠，质量为3.1 g ；若2.3 g 钠全部生成过氧化钠，质量为3.9 g ，因为3.1 g<3.5 g<3.9 g ，故氧化产物应为氧化钠和过氧化钠的混合物。 7．一小块金属钠长时间置于空气中，可能有下列现象：

①变成白色粉末；②变暗；③变成白色固体；④变成液体。这些现象出现的先后顺序是( ) A ．①②③④ B ．②③④① C ．②③①④ D ．③②④①

答案 B

解析 Na 在空气中放置的变化过程为Na ――→O 2

Na 2O(变暗)――→H 2O

NaOH(白色固体)――→H 2O

潮解表面形成溶液――→CO 2

Na 2CO 3·10H 2O(白色固体)――→风化Na 2CO 3(白色粉末)。

8.用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁(如图所示)，将试管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空气中，不久铝箔表面生出“白毛”，红墨水柱右端上升，根据实验现象判断下列说法错误的是( )

A．实验中发生的反应都是氧化还原反应

B．铝是一种较活泼的金属

C．铝与氧气反应放出大量的热量

D．铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合物

答案 D

解析铝是一种活泼金属，当表面的氧化铝保护膜被破坏后，铝在空气中易与氧气反应生成氧化铝，该反应是放热反应，从而使反应体系的温度升高，压强增大，红墨水柱右端上升；铝浸入硝酸汞溶液中，发生反应2Al＋3Hg2＋===2Al3＋＋3Hg，生成的汞覆盖在表面，汞不活泼，很难与氧气反应生成氧化汞。

9．在空气中铝制品比铁制品耐腐蚀的原因是()

A．铝的金属活动性比铁弱

B．铝不与氧气发生化学反应

C．铝在空气中易与氧气反应形成一层致密的氧化膜

D．铝的密度比铁的密度小

答案 C

解析铝在空气中易与氧气反应形成一层致密的氧化膜，对内部金属起到保护作用，因此在空气中铝制品比铁制品耐腐蚀。

题组三金属与非金属反应的综合

10．关于钠的叙述中，正确的是()

A．钠是银白色金属，硬度很大

B．钠燃烧时发出黄色火焰

C．金属钠在空气中燃烧，生成氧化钠

D．金属钠的熔点很高

答案 B

解析钠是一种硬度小、熔点低的银白色金属，块状钠燃烧时会熔化成闪亮的小球，燃烧火焰为黄色，生成物是过氧化钠；钠在空气中缓慢氧化则生成氧化钠。

11．下列说法不正确的是()

A．钠保存在煤油里的原因之一是它极易与氧气反应

B．镁的化学性质活泼，在空气中不能稳定存在

C．铜丝在空气中加热表面可生成黑色的氧化铜

D．铝在自然界中只能以化合态的形式存在

答案 B

解析镁是一种活泼的金属，极易与空气中的氧气反应，其表面形成一层致密的氧化物薄膜，使内层金属镁不再与氧气反应。

12．下列说法正确的是()

A．将金属钠置于空气中加热产生白色的氧化钠

B．铝箔不易被点燃是因为铝与空气中的氧气不反应

C．铁在空气中点燃剧烈反应，火星四射

D．钠与氧气反应，本身作还原剂

答案 D

解析钠在加热时生成淡黄色过氧化钠；铝箔不易点燃是因为氧化铝的熔点高；铁在氧气中点燃剧烈反应，火星四射。

[综合强化]

13．(2017·青岛二中高一检测)有A、B、C、D四种常见的金属单质，A在空气中燃烧生成淡黄色固体；B为红色固体，锈蚀时变为绿色；C在空气中加热熔化但不滴落；D在氧气中燃烧，火星四射。

根据以上信息回答下列问题：

(1)写出对应化学式：

A________，B________，C________，D________。

(2)A在室温下与氧气反应时生成________(填化学式，下同)，D在空气中锈蚀生成________________。

(3)写出下列化学方程式：

①A在空气中燃烧______________________________________________；

②B 与氧气在加热条件下反应______________________________________________； ③C 在氧气中燃烧_____________________________________________。 答案 (1)Na Cu Al Fe (2)Na 2O Fe 2O 3

(3)①2Na ＋O 2=====点燃

Na 2O 2 ②2Cu ＋O 2=====△2CuO ③4Al ＋3O 2=====点燃2Al 2O 3

解析 根据已知信息，可推断出A 为钠，B 为铜，C 为铝，D 为铁。 14．在实验室里为了研究钠的性质，做了如下实验：

(1)取用浸没在煤油中的金属钠的操作方法是__________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)如图1所示，在平底烧瓶的底部有一块钠，平底烧瓶内是干燥的空气。过一段时间后可观察到________________，发生反应的化学方程式为__________________________。

(3)某班同学用如图2所示装置测定空气中氧气的含量。先用弹簧夹夹住橡胶管，点燃钠，伸入瓶中并塞上瓶塞。待钠熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察广口瓶内水面变化情况。 上述实验过程中发生反应的化学方程式为_____________________________________。 实验完毕，甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1

5，乙同学的广口瓶内水面

上升明显大于瓶内空气体积的1

5。下列对这两种现象解释合理的是______(填序号)。

①甲同学可能使用钠的量不足，瓶内氧气没有消耗完 ②甲同学可能未塞紧瓶塞，钠熄灭冷却时外界空气进入瓶内 ③乙同学可能没夹紧弹簧夹，钠燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出

④乙同学可能插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内部分空气受热逸出

答案 (1)用镊子取出钠块，用滤纸吸干钠块表面的煤油，在玻璃片或表面皿上用小刀切去表面的氧化膜，再切下一小粒备用，剩余的金属钠包括碎屑都必须放入原试剂瓶中 (2)钠表面变暗，气球膨胀 4Na ＋O 2===2Na 2O (3)2Na ＋O 2=====点燃

Na 2O 2 ①②③④

解析 (2)钠与空气中的氧气反应生成氧化钠，使钠表面变暗，同时烧瓶内压强降低，气球会膨胀。(3)若钠的量不足，则氧气消耗不完，造成进水量少于容器内空气体积的1

5，结果偏

低；若瓶塞未塞紧，钠熄灭冷却，瓶内气体收缩，外面的空气会进入瓶内，使气体得到补充，造成结果偏低；若弹簧夹未夹紧，钠燃烧时，瓶内气体膨胀，使部分气体从导管口逸出，造成结果偏高；若插入燃烧匙太慢，钠燃烧时，瓶内气体膨胀，在塞紧瓶塞前，瓶内部分气体从瓶口逸出，造成结果偏高。

15．铝箔在氧气中燃烧的实验如图所示，请回答下列问题：

(1)铝在氧气中燃烧的化学方程式为__________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)实验时要在铝箔上系上一根火柴，其作用是_________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)集气瓶底部铺上一层细沙，其作用是________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)实验中应观察到的现象是________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)用正确方法引燃铝箔，伸入装有氧气的集气瓶中后，未观察到铝箔剧烈燃烧的现象，可

能的原因是___________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)4Al ＋3O 2=====点燃

2Al 2O 3 (2)点燃火柴从而引燃铝箔 (3)防止高温产物炸裂集气瓶 (4)剧烈燃烧，发出白光，生成白色固体 (5)铝箔表面有一层氧化膜未除去，氧气不纯等 解析 (1)铝在氧气中燃烧生成氧化铝。(2)铝箔上系上一根火柴，作用是点燃火柴从而引燃铝箔。(3)集气瓶底部铺上一层细沙，作用是防止高温产物炸裂集气瓶。(4)铝在氧气中剧烈燃烧，发出白光，生成白色固体。(5)铝箔未剧烈燃烧，可能原因是铝箔表面氧化膜未除去或氧气不纯。