必修一 第三章金属及其化合物 第一节 金属的化学性质.docx

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必修一第三章金属及其化合物第一节金属的化学性质

第三章　金属及其化合物

第一节　金属的化学性质

1.金属与非金属的反应及钠与水的反应

落实基础

一、金属的通性

1．物理性质

汞　银白　导热性　导电性　延展性

2．化学性质

（1）与非金属反应

Mg与O2反应：

_________________________________________________________。

（2）与酸反应

Zn与盐酸反应：

________________________________________________________。

（3）与盐溶液反应

Al与CuSO4溶液反应：

__________________________________________________；

Cu与AgNO3溶液反应：

________________________________________________。

（1）2Mg＋O2点燃,2MgO　

（2）Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑

（3）2Al＋3CuSO4===Al2（SO4）3＋3Cu　Cu＋2AgNO3===Cu（NO3）2＋2Ag

3．画出Na、Mg、Al的原子结构示意图

______________________、____________________、________________________。

分析：

最外层电子数________个，容易______。

这一特点，使金属单质往往表现出__________，因此遇到有氧化性的物质，如Cl2、S等时，能发生氧化反应。

　小于4　失去　还原性

二、金属和非金属的反应

1．钠与氧气的反应

实验操作

实验现象

实验结论

新切开的钠具有__________金属光泽，在空气中表面很快______

钠是________金属，硬度____，熔点____，通常保存在______中；常温下与O2发生反应：

__________________________，说明钠比铁、铝、镁等活泼得多

钠先熔化为______小球，然后燃烧，火焰呈______色，最后生成________固体

加热时与O2的反应为：

__________________________________

保存方法：

钠保存在______或__________中，以隔绝空气。

银白色　变暗　银白色　小　低　煤油　4Na＋O2===2Na2O　闪亮　黄　淡黄色　2Na＋O2

Na2O2　煤油　石蜡油

2．铝与氧气的反应

活泼金属在空气中易与氧气反应，表面生成一层__________，有的氧化膜______，不能保护____________，有的氧化膜________，可保护____________不被__________。

实验操作

实验现象

结论或解释

氧化膜能保护铝，__________的熔点比铝的____，包在铝的外面，故__________________________

氧化膜　疏松　内层金属　致密　内层金属　继续氧化　从左至右，从上至下：

铝熔化，不滴落，不燃烧　Al2O3　高　熔化的铝不滴落

三、钠与水的反应

实验操作

实验现象

结论或解释

（1）钠浮在水面上

（1）钠的密度比水______

（2）与水反应发出“________”响声

（2）钠与水反应生成气体

（3）钠熔化成闪亮的小球

（3）钠熔点____，反应________

（4）小球在水面上迅速游动，逐渐变小，最后________

（4）反应产生的气体推动小球运动

（5）反应后溶液的颜色逐渐变____

（5）有____生成

结论

钠与水剧烈反应，生成NaOH和H2，表现还原性，化学方程式：

____________________________________________

（1）小　

（2）嘶嘶　（3）低　放热　（4）消失　（5）红　碱　2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

注意　①取用的钠要小，过大易发生危险；②用滤纸吸去钠表面的煤油；③放入钠块后，最好用玻璃片遮盖烧杯。

知识点1　金属元素的通性

1．下列关于金属元素的特征叙述，正确的是（　　）

A．金属元素的原子只有还原性、金属离子只有氧化性

B．金属元素在化合物中一定显正价

C．金属元素在不同化合物中的化合价都相同

D．金属元素的单质在常温下都呈固态

知识点2　试剂的存放

2．通过你的观察和推理，判断下列实验室中对于少量钠的保存方法正确的是（　　）

A．保存在水中

B．密封，保存在细口瓶中

C．用铝箔包裹，密封在广口瓶中

D．密封，保存在广口瓶中的煤油中

知识点3　金属与非金属的反应

3．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O2的用量决定的

B．铝箔在空气中受热可以熔化且会发生剧烈燃烧

C．金属与非金属发生反应时，被氧化的一定是金属

D．铁丝不论在空气中还是纯氧中都不会燃烧

警示　钠与氧气反应生成Na2O还是Na2O2，与反应条件有关，而与氧气的用量无关。

知识点4　钠与水的反应

4．将一块金属钠投入到滴有紫色石蕊试液的盛冷水的烧杯中，甲同学认为可观察到下列现象，其中正确的有（　　）

①钠投入水中，先沉入水底，后浮出水面　②钠立即与水反应，并有气体产生　③反应后溶液变红　④钠熔成闪亮的小球　⑤小球在水面上四处游动　⑥有“嘶嘶”的响声发出

A．①②③④　　　　　　B．②③④⑤

C．②④⑤⑥D．③④⑥

训练

练方法技巧

6．等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在足量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．第二块钠产物质量大

D．两块钠的反应产物质量一样大

规律　等质量的某种单质，不论发生怎样的反应，只要最终价态相同，则转移的电子数相等。

7．某科研小组在探究Ti、Mg、Cu的活泼性时，在相同条件下，取大小相同的三种金属片，分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中，现象如下：

金属

Ti

Mg

Cu

金属表

面现象

放出气泡

速度缓慢

放出气泡

速度快

无变化

下列关于三种金属的说法正确的是（　　）

A．三种金属的活泼性由强到弱的顺序是Ti、Mg、Cu

B．若钛粉中混有Mg，提纯Ti时可用稀盐酸除去Mg

C．用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu是工业制Cu的很好途径

D．Cu和MgCl2溶液不发生化学反应

规律　判断金属活泼性的方法：

（1）金属与等浓度的酸反应的剧烈程度。

反应愈剧烈，金属活泼性愈强。

（2）金属与盐溶液的置换反应。

活泼性强的金属可把活泼性弱的金属从其盐溶液中置换出来。

（3）金属阳离子的氧化性强弱。

金属阳离子氧化性愈强，其活泼性愈弱。

练综合拓展

8．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ag，从实验室取出bg（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cg。

试回答：

（1）实验室取用一小块钠，需要用到_________________________________________。

（2）此干燥管的作用是____________________________________________________；

若此钠块有极少量被氧化，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）；

（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________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

基础落实

一、1.汞　银白　导热性　导电性　延展性　2.

（1）2Mg＋O2点燃,2MgO　

（2）Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑

（3）2Al＋3CuSO4===Al2（SO4）3＋3Cu　Cu＋2AgNO3===Cu（NO3）2＋2Ag

3.

　小于4　失去　还原性

二、从左至右，从上至下：

1.银白色　变暗　银白色　小　低　煤油　4Na＋O2===2Na2O　闪亮　黄　淡黄色　2Na＋O2

Na2O2　煤油　石蜡油　2.氧化膜　疏松　内层金属　致密　内层金属　继续氧化　从左至右，从上至下：

铝熔化，不滴落，不燃烧　Al2O3　高　熔化的铝不滴落

三、

（1）小　

（2）嘶嘶　（3）低　放热　（4）消失　（5）红　碱　2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

1．B　[对于变价的金属元素的低价离子（如Fe2＋），既有氧化性，又有还原性，且这些元素（如Fe有＋2、＋3价）在不同化合物中可显不同的价态（如FeO、Fe2O3中的Fe分别显＋2、＋3价）；金属Hg常温下为液态；金属在发生化学反应时，只能失去电子，不能得电子，只显正价。

故应选B。

]

2．D　[钠的化学性质非常活泼，易与空气中的氧气等反应，故应保存在比钠的密度小且不与钠反应的煤油或石蜡油中，且密封。

又因钠是固体，故应保存在广口瓶中。

]

3．C　[Na与O2的反应产物是由反应条件决定的，常温下生成Na2O，点燃时生成Na2O2，与O2的用量无关，A错误；铝箔在空气中受热可熔化，但由于表面形成熔点很高的Al2O3，故不会燃烧，B错误；铁丝可在纯氧中燃烧生成Fe3O4，D错误；金属与非金属单质反应时，金属只能失电子被氧化，C正确。

]

4．C　[钠的密度小于水的密度，钠投入水中，不会沉入水底，应浮在水面上；钠与水反应有NaOH生成，它使紫色石蕊试液变蓝色，不是变红色，故①③不正确。

]

6．B　[钠常温下与O2反应生成Na2O，加热时生成Na2O2，据得失电子守恒：

等质量的钠反应后转移的电子数相等。

等质量的钠反应后生成Na2O2质量较大。

]

7．D　[Ti在盐酸中比Mg放出气泡的速度慢，说明Ti的金属性比Mg弱；由于Ti、Mg均与稀盐酸反应，故不能用此法提纯钛；Ti是较为昂贵的金属，用Ti制铜不划算；Cu不如Mg活泼，Cu不与MgCl2溶液发生反应。

故选D。

]

8．

（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、钠的物理性质、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。

2.铁与水蒸气的反应及铝与氢氧化钠溶液的反应

基础落实

一、铁与水蒸气的反应

实验装置

操作及现象

用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2

结论

铁不能与冷水、热水反应，但能与高温水蒸气反应，反应方程式为______________________________________________________

3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2

二、铝与NaOH溶液的反应

实验操作

实验现象

试管中__________________，铝片______；点燃的木条放在试管口时发出______声

试管中____________________，铝片______；点燃的木条放在试管口时发出________声

有关化学

方程式

化学方程式：

________________________________________________________________

化学方程式：

________________________________________

离子方程式：

________________________________________________________________

离子方程式：

________________________________________________________________

从左至右，从上至下：

有气泡产生　溶解　爆鸣　有气泡产生　溶解　爆鸣　2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑　2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑

知识点1　铁与水蒸气的反应

1．铁在一定条件下与纯O2、水蒸气反应的共同产物是（　　）

A．FeO　　B．Fe2O3　　C．Fe3O4　　D．Fe（OH）2

知识点2　铝与NaOH溶液反应的实质

2．有关Al与NaOH溶液反应的说法中，正确的是（　　）

A．Al是还原剂，NaOH及H2O均是氧化剂

B．还原产物是H2，且由H2O还原所得的H2与由NaOH还原所得的H2物质的量之比为2∶1

C．此反应说明铝具有两性，铝的活泼性比只具有金属性的金属弱

D．此反应中，只有H2O是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂

知识点3　离子方程式的书写

3．下列反应的离子方程式书写正确的是（　　）

A．钠和冷水反应：

Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑

B．金属铝溶于NaOH溶液：

Al＋2OH－===AlO

＋H2↑

C．金属铝溶于盐酸中：

2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑

D．铁与稀硫酸反应：

2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑

训练

5．医疗上颇为流行的“理疗特效热”，就是利用铁缓慢氧化放出均匀、稳定的热使患处保持温热状态。

若56g铁粉完全氧化成Fe2O3，需消耗氧气的质量为（　　）

A．24gB．32gC．21gD．16g

练方法技巧

6．铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应时，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的盐酸和氢氧化钠的物质的量之比为（　　）

A．1∶1B．2∶1C．3∶1D．1∶3

规律　金属与酸的反应规律：

（1）金属与酸的反应均为氧化还原反应，且金属失去电子的物质的量等于酸得到电子的物质的量。

（2）1mola价的活泼金属与足量的非氧化性酸反应时，可生成

mol的H2。

7．Mg、Al、Fe三种金属分别与同浓度、同体积的稀盐酸反应时，放出H2的质量相等，则下列说法中正确的是（　　）

A．三种金属的物质的量相等

B．三种金属均过量

C．三种金属的质量相等

D．盐酸均过量

9．某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质，请回答下列问题：

（1）A装置的作用是__________________，B中反应的化学方程式为______________

________________________________________________________________________。

（2）D的作用是_________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）E中的现象是_________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）A、B两个装置中应先点燃______处的酒精（喷）灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是____________________________________________________。

基础落实

一、3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2

二、从左至右，从上至下：

有气泡产生　溶解　爆鸣　有气泡产生　溶解　爆鸣　2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑　2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑

1．C

2．D　[铝与NaOH溶液反应实质上是分两步进行的，第一步：

2Al＋6NaOH===2Al（OH）3＋3H2↑；第二步：

Al（OH）3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。

且事实上Al比Fe、Cu等金属均活泼。

故只有D项正确。

]

3．C　[A项电荷不守恒；B项漏掉了参加反应的水；D项不符合反应事实，铁与稀硫酸反应只能生成Fe2＋。

]

5．A　[根据反应方程式

4Fe　　＋　　3O2===2Fe2O3

4×56　　　　3×32

56gm（O2）

则m（O2）＝

＝24g]

6．C　[根据铝与盐酸以及铝与NaOH溶液反应的化学方程式：

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑

2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

可直接得到答案：

n（HCl）∶n（NaOH）＝3∶1。

]

7．B　[根据反应的化学方程式：

Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑

Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑

等质量的三种金属与酸反应产生H2的量不等；等物质的量的三种金属与酸反应产生H2的量也不等；若三种金属均过量，则产生的H2的量由盐酸决定。

9．

（1）产生水蒸气　3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2

（2）吸收未反应的水蒸气

（3）黑色固体变为红色，右端管壁有水珠生成

（4）A　收集H2，并检验其纯度

解析　

（1）B中进行的反应是3Fe＋4H3O（g）

Fe3O4＋4H2，故A为提供水蒸气的装置。

（2）D的作用是除去未反应的水蒸气，干燥H2。

（3）E中反应为H2＋CuO

Cu＋H2O，故黑色粉末变红，同时硬质玻璃管右端会有水珠生成。

（4）应先点A处，若先点燃B处，B中的Fe会与空气中O2反应生成Fe3O4，点燃E处酒精灯前要收集H2，检验纯度。

3.物质的量在化学方程式计算中的应用

基础落实

一、化学方程式计算的依据

1．完成下列表格

　　N2＋3H2

　2NH3

化学计量数之比

　____∶____　　∶　　____　　　

物质的分子数之比

　____∶____　　∶　　____　　　

物质的物质的量之比

　____∶____　　∶　　____　　　

气体体积之比

　____∶____　　∶　　____　　　

从左至右，从上至下：

1　3　2　1　3　2　1　3　2　1　3　2

2.结论

化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于组成各物质的____分子数____之比，等于各物质的____物质的量____之比，即ν1∶ν2∶ν3＝_________N1∶N2∶N3_________＝_________n1∶n2∶n3_________。

对于气体参与的反应，在同温同压下各物质的化学计量数之比等于各气体的___体积___之比，即ν1∶ν2∶ν3＝__________V1∶V2∶V3__________。

二、化学方程式计算的基本要求

1．根据化学方程式进行计算时，已知的物质的其他物理量可换算成物质的量，再根据化学方程式中化学计量数之比等于其____物质的量______之比，列比例式。

2．各物理量及单位、公式等尽量用符号表示。

各物理量要注明所表示的物质（或粒子）的符号，如参加反应的NaOH的物质的量表示为______n（NaOH）____。

3．设未知数可直接用各物理量符号表示，如设参加反应的HCl的物质的量为___n___，并且不用带单位。

4．把已知量代入比例式计算时，都要代入单位。

5．根据化学方程式计算时，已知物理量和被求物理量，只要满足“上下一致，左右相当”即可进行求算，如46gNa与水反应时，46gNa与22.4LH2（标况）是相当的。

三、利用化学方程式进行计算的基本步骤

知识点1　物质的量应用于化学方程式的计算

1．实验室欲用5mol/L的NaOH溶液吸收0.5molCl2以防止污染空气，则需要NaOH溶液的体积是（　　）

A．22.4lB．0.2L

C．0.1LD．2L

知识点2　差量法

2．将8g铁片放入100mL硫酸铜溶液中，溶液中的Cu2＋全部被还原时，铁片变为8.2g，则原c（CuSO4）为（　　）

A．0.5mol/L

B．0.25mol/L

C．0.025mol/L

D．0.125mol/L

知识点3　关系式法

3．10gMg、Al合金与足量100mLNaOH溶液反应，产生H2的体积为6.72L（标准状况下），求：

（1）合金中Al的质量分数；

（2）生成物NaAlO2的物质的量浓度（假设溶液体积不变）。

训练

练方法技巧

6．将4.6g钠投入到95.4g水中，所得溶液中溶质的质量分数为（　　）

A．等于4.6%B．等于8.0%

C．大于8.0%D．小于8.0%

规律　估算法，先忽略一部分反应物或生成物，大胆进行估算，然后再考虑反应的实际情况进行修正，得出正确的答案。

7．由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10g，与足量的盐酸反应产生的H2为11.2L（标准状况），则混合物中一定含有的金属是（　　）

A．锌B．铁C．铝D．镁

规律　充分利用数学平均值，在此类题中的应用有重大意义。

练综合拓展

8．如下图是某学校实验室中氢氧化钠试剂标签上的部分内容。

某同学从该试剂瓶中取出24.0g固体，配成1L溶液，请回答：

（1）所得溶液的物质的浓度。

（2）从所得的氢氧化钠溶液中取出200mL于一烧杯中，投入足量的金属铝，完全反应后，产生的气体在标准状况下的体积是多少？

9．在标准状况下，进行甲、乙、丙三组实验。

三组实验各取30mL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

混合物的质量（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________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________