高中化学第三章金属及其化合物1第1课时金属与非金属水酸的反应学案 人教版必修1.docx

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高中化学第三章金属及其化合物1第1课时金属与非金属水酸的反应学案人教版必修1

第1课时　金属与非金属、水、酸的反应

课程目标

1．了解常见金属的活动性顺序。

2．掌握钠、铝、铁、铜等金属与氧气的反应，了解常见金属与非金属的反应。

3．掌握钠、铁与水（酸）的反应，了解金属的通性。

图说考点

[新知预习]

一、金属的通性

1．金属的存在及含量

（1）存在：

①形式：

绝大多数金属以化合态的形式存在于自然界中，只有极少数金属如金、铂等以游离态的形式存在。

②原因：

多数金属的化学性质比较活泼。

（2）含量：

金属在自然界中的含量（在下面的横线上填上相应的元素名称）

2．单质的物理性质

（1）共性：

①颜色：

除了铜、金外，大多数为银白色，有金属光泽。

②状态：

常温下，大部分金属是固态，唯一呈液态的是汞。

③三性：

金属具有良好的导电性、导热性、延展性。

（2）差异：

密度、硬度、熔点差别较大。

二、金属与非金属的反应

1．钠与氧气的反应

条件

常温

加热或点燃

实验

操作

实验

现象

新切开的钠具有银白色金属光泽，在空气中很快变暗

钠先熔化成银白色小球，然后剧烈燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体

实验

结论

①钠的物理性质：

钠是银白色金属，硬度小，熔点低，通常保存在石蜡或煤油中

②钠与氧气的反应（写出反应的化学方程式）：

常温下：

4Na＋O2===2Na2O

加热时：

2Na＋O2

Na2O2

2．铝与氧气的反应

实验操作

实验材料

实验现象

实验原理

①空气中久置的铝箔

铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝

并不滴落

构成铝表面氧化膜的Al2O3熔点很高（比铝高），包在铝的外面，使液态铝不能滴落

②用砂纸仔细打磨的铝箔

铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝

不能滴落

发生反应：

4Al＋3O2

2Al2O3，生成的Al2O3包在铝的外面，使液态铝不能滴落

三、金属与水、酸的反应

1．金属与水的反应

（1）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钠的密度比水小

②钠熔成小球

②钠熔点较低，且反应放热

③小球在水面上迅速游动，逐渐变小，最后消失

③反应产生的气体推动小球运动

④与水反应发出“嘶嘶”声

④钠与水剧烈反应，反应放热并生成气体

⑤反应后溶液的颜色逐渐变红

⑤有NaOH生成

化学方程式

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

离子方程式

2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑

（2）铁与水的反应：

实验

装置

气体

检验

用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2

化学

方程式

3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2

实验

结论

铁不能与冷水、热水反应，但高温条件下能与水蒸气反应

操作

要领

①先加热湿棉花部位，待形成水蒸气后再加热铁粉，以防止发生倒吸；

②最初排出的是空气，应加热一会后，再将导管插入到肥皂水中；

③肥皂水不宜太稀，否则吹起的氢气泡太小，点燃时难以有较大的爆鸣声；

④实验结束时，先将导气管撤出，再移去酒精灯，以防止倒吸

2.金属与酸的反应

通常情况下，位于金属活动性顺序中氢以前的金属能与非氧化性酸反应生成H2。

举例：

（1）Mg与稀硫酸的反应（离子方程式）：

Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。

（2）Al与稀硫酸的反应（离子方程式）：

2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。

（3）Fe与稀硫酸的反应（离子方程式）：

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。

[即时性自测]

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）自然界中金属都是以化合态形式存在的。

（　　）

（2）自然界中金属都以固态形式存在。

（　　）

（3）钠与O2反应时，条件不同，产物也不同。

（　　）

（4）铝抗腐蚀能力较强的主要原因是铝与氧气反应使表面生成致密的氧化膜。

（　　）

（5）金属单质发生化学反应时表现还原性。

（　　）

（6）Fe与水蒸气反应生成Fe（OH）3。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）√　（5）√　（6）×

2．下列说法正确的是（　　）

A．金属的化学性质都很活泼

B．自然界中无金属单质

C．金属在自然界中的含量比非金属高

D．镁是银白色金属

答案：

D

3．金属钠投入水中发生剧烈反应，并有氢气生成，装运金属钠的包装箱应贴的图标是（　　）

答案：

C

4．下列关于铝的叙述中，不正确的是（　　）

A．铝是地壳里含量最多的金属元素

B．在常温下，铝不能与氧气反应

C．铝是一种比较活泼的金属

D．在化学反应中，铝容易失去电子，是还原剂

答案：

B

5．下列有关铁与水反应的说法中正确的是（　　）

A．在任何条件下，铁与水均能发生反应

B．在高温时，铁与水蒸气反应生成氢氧化铁和H2

C．在高温时，铁与水蒸气反应生成氧化铁和H2

D．在高温时，铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和H2

答案：

D

提升点一　金属的化学性质

[例1]　下列关于金属元素特征的叙述正确的是（　　）

A．金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性　　　

B．金属元素在化合物中一定显正价

C．金属单质都可以和酸反应置换出氢气

D．金属元素的单质在常温下均为固体

【解析】　金属单质在反应中只能失去电子，但处于中间价态的金属离子既有氧化性又有还原性，如亚铁离子既有氧化性又有还原性，A错误；因金属元素在反应中失去电子，则化合价一定升高，所以金属元素在化合物中一定显正价，B正确；排在氢后面的金属与稀硫酸等不反应，无法置换出氢气，C错误；金属单质Hg在常温下为液体，D错误。

【答案】　B

[提升1]　下列关于金属的说法中正确的是（　　）

A．金属在常温下都能与氧气反应

B．常温下，与氧气反应的金属均可形成致密的氧化膜，阻止金属继续被氧化

C．铁能置换出CuSO4溶液中的铜，故银也能置换出CuSO4溶液中的铜

D．金属活动性顺序中，排在氢之前的金属与盐酸都能发生置换反应

解析：

金、铂性质非常稳定，不能与氧气、盐酸等反应，A项错误；像铁这类金属形成的氧化膜疏松，B项错误；Ag的活动性比Cu的弱，Ag不能与CuSO4反应，C错误；活泼金属均能与盐酸发生置换反应产生H2，D项正确。

答案：

D

1．通常情况下，金属元素原子在化学反应中易失去电子，表现出较强的还原性。

2．金属元素只表现出正化合价，故金属单质不表现氧化性。

[关键能力]

金属的化学通性

金属活动性顺序

KCaNaMgAl

ZnFeSnPb

（H）

CuHgAg

PtAu

失电子能力

空气中与氧气的反应

易被氧化

常温时能被氧化

加热时能被氧化

不能被氧化

与Cl2、S等反应

生成相应的氯化物、硫化物

与酸的反应

能置换出酸（一般指盐酸或稀硫酸）中的氢

不能置换出酸中的氢

反应剧烈

反应程度依次减弱

与盐的反应

位于金属活动性顺序前面的金属可以将后面的金属从其盐溶液中置换出来（K、Ca、Na除外）

提升点二　钠、铝与氧气的反应

[例2]　将一块银白色的金属钠放在空气中会发生一系列的变化：

表面迅速变暗→“出汗”→变成白色固体（粉末），下列有关叙述中正确的是（　　）

A．表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了过氧化钠

B．“出汗”是因为生成的氢氧化钠吸收空气中的H2O在表面形成了溶液

C．最后变成碳酸钠粉末

D．该过程中的所有化学反应均为氧化还原反应

【解析】　钠露置在空气中表面迅速变暗，是因为Na与O2反应生成了Na2O，Na2O与水反应生成NaOH，NaOH又吸收空气中的H2O和CO2，生成Na2CO3·10H2O，Na2CO3·10H2O逐渐风化脱水，最后变成Na2CO3粉末，该过程中只有钠的氧化是氧化还原反应，C项正确。

【答案】　C

[提升2]　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

解析：

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；铁丝可在纯氧中燃烧生成Fe3O4，D项错误；金属与非金属单质反应时，金属只能失电子被氧化，C正确。

答案：

C

金属元素金属性越强越易与氧气化合，反应也越剧烈。

但要注意某些金属表面有保护膜生成，会阻止反应的发生。

[关键能力]

钠露置在空气中的变化过程分析

金属钠长期露置于空气中最终完全转变为Na2CO3粉末，此过程中的主要变化与现象有：

银白色金属钠Na

表面变暗生成Na2O

出现白色固体生成NaOH

表面变成溶液NaOH潮解

白色块状物质生成Na2CO3·10H2O

白色粉末状物质生成Na2CO3

发生的主要变化的化学方程式为：

①4Na＋O2===2Na2O　　　　　　　　　　　

②Na2O＋H2O===2NaOH

④2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O,Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O

⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O,

提升点三　金属与水、酸、碱和盐溶液的反应

[例3]　将一小块金属钠投入盛有5mL饱和澄清石灰水的试管中，不可能观察到的现象是（　　）

A．有气体产生

B．有沉淀产生

C．有银白色金属产生

D．金属钠熔化成闪亮的小球在液面上游动

【解析】　该反应中除Na与H2O反应现象A、D外，还会产生Ca（OH）2沉淀，B项所述现象也会出现。

【答案】　C

[提升3]　不能正确表示下列反应的离子方程式的是（　　）

A．钠与水反应：

2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑

B．钠与CuSO4溶液反应：

2Na＋Cu2＋===Cu＋2Na＋

C．钠与盐酸反应：

2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑

D．钠跟氯化钾溶液反应：

2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑

解析：

B中钠与CuSO4溶液反应的实质是钠与水反应生成的氢氧化钠再与CuSO4反应，总化学方程式：

2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu（OH）2↓＋H2↑＋Na2SO4。

答案：

B

金属单质与水反应的三种类型：

（1）K、Ca、Na等金属和冷水作用，生成可溶性碱和H2。

（2）Al与冷水很难反应，与沸水能反应。

（即铝在除掉氧化膜后，在加热条件下能与水反应。

）

（3）Zn、Fe和高温水蒸气反应，生成不溶性氧化物和H2。

[关键能力]

1．钠与酸反应

2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑

钠与酸电离出的H＋反应，所以比水反应更剧烈。

2．钠与盐溶液的反应

钠与盐溶液反应时，首先与水反应生成NaOH，然后NaOH与盐发生复分解反应（若氢氧化钠不与盐反应，则只有钠与水的反应）。

如Na与CuSO4溶液的反应：

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

2NaOH＋CuSO4===Cu（OH）2↓＋Na2SO4

总反应式为：

2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu（OH）2↓＋Na2SO4＋H2↑。

1．下列有关钠的物理性质叙述正确的是（　　）

①银白色金属　②质软，可以用小刀切割　③熔点较低

④密度比水小　⑤热和电的良导体

A．①②④　B．②③⑤

C．①③④D．①②③④⑤

解析：

将钠放入水中，钠会熔成小球，说明钠的熔点低，钠能浮在水面上，说明其密度比水小，钠是金属，是热和电的良导体，D项正确。

答案：

D

2．金属钠在水中能浮在水面上，在煤油中能沉在油层下，煤油的密度是0.8g·cm－3，可推测钠的密度（g·cm－3）（　　）

A．大于1.0

B．小于0.8

C．介于0.8～1.0之间

D．不能确定

答案：

C

3．下列说法中，错误的是（　　）

A．钠在空气中加热时，先熔化，再燃烧，燃烧所得产物为Na2O2

B．镁因在空气中形成一层致密的氧化膜保护了里面的镁，故镁不需要像钠一样做特殊保护

C．铝制品在生活中非常普遍，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多孔，不能保护内层金属，故铁制品往往需要加保护层

解析：

答案：

C

4．将适量金属钠投入下列溶液中，有气体放出，但无沉淀生成的是（　　）

A．盐酸

B．饱和氢氧化钠溶液

C．FeCl3溶液

D．CuSO4溶液

解析：

钠与水溶液反应均放出氢气；A项，发生反应为2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑，只有气体无沉淀；B项，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，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，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。

答案：

A

5．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________________________________________________________________________。

解析：

（1）B中进行的反应是3Fe＋4H2O（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）应先点燃A处，若先点燃B处，B中的Fe会与空气中O2反应生成Fe2O3，点燃E处酒精灯前要收集H2，检验纯度。

答案：

（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

练后感悟

K、Ca、Na等金属在空气中易被氧化，生成的氧化物会与空气中的CO2、水蒸气继续反应；Mg、Al与氧气反应生成致密的氧化膜，能保护内层金属；Fe表面形成的氧化物疏松，不能保护内层铁，形成铁锈（Fe2O3·nH2O）；铜在空气中形成铜锈[Cu2（OH）2CO3]。