2018版高中化學(xué) 第三章 金屬及其化合物 第1節(jié) 金屬的化學(xué)性質(zhì) 課時(shí)1 金屬與非金屬、酸和水的反應(yīng)學(xué)案 新人教版必修1.doc

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課時(shí)1　金屬與非金屬、酸和水的反應(yīng) 1．了解金屬的通性。 2．了解常見(jiàn)金屬與非金屬和酸的反應(yīng)。 3．掌握鈉與水反應(yīng)的原理，會(huì)描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。(重點(diǎn)) 4．掌握鐵與水的反應(yīng)。(難點(diǎn)) 金屬的通性 [基礎(chǔ)初探] 1．金屬在自然界中的存在 (1)自然界中絕大多數(shù)金屬元素的存在形態(tài)是化合態(tài)。 (2)地殼中含量占據(jù)前兩位的金屬元素是鋁、鐵。 2．金屬的物理通性 3．金屬的化學(xué)通性 寫(xiě)出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式： [探究升華] [思考探究] 金屬的一般通性 (1)根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表，F(xiàn)e、Cu、Zn、Pb、Al、Na能與稀硫酸反應(yīng)放出H2的是________。 【提示】　Fe、Zn、Pb、Al、Na (2)下列各組物質(zhì)能發(fā)生置換反應(yīng)的是________(填序號(hào))。 ①Zn與FeSO4?、贔e與CuCl2?、跜u與FeCl3 ④Ag與CuCl2?、軦l與HgCl2 【提示】?、佗冖? [認(rèn)知升華] 金屬與酸、鹽反應(yīng)的一般規(guī)律 (1)金屬與酸的反應(yīng) 在金屬活動(dòng)性順序表中，排在氫之前的金屬可與非氧化性酸(鹽酸、稀硫酸等)反應(yīng)生成氫氣。 (2)金屬與鹽溶液的反應(yīng) 在金屬活動(dòng)性順序表中，一般位于前面的金屬(K、Ca、Na除外)能夠把位于后面的金屬?gòu)乃鼈兊柠}溶液中置換出來(lái)。 [題組沖關(guān)] 1．下列關(guān)于金屬的敘述正確的是(　　) A．金屬元素在不同化合物中的化合價(jià)均不同 B．金屬一般具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性 C．金屬單質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中化合價(jià)不一定升高，作還原劑 D．常溫下，所有金屬都能與酸反應(yīng) 【解析】　如果金屬元素有變價(jià)，在不同的化合物中化合價(jià)可能不同，如FeCl2、FeCl3中Fe分別為＋2價(jià)和＋3價(jià)，若沒(méi)有變價(jià)，在不同的化合物中化合價(jià)相同，如NaCl、Na2SO4、Na2O……中Na均為＋1價(jià)，A錯(cuò)；金屬易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性，B正確；金屬單質(zhì)只能失電子，化合價(jià)升高作還原劑，C錯(cuò)誤；常溫下部分不活潑金屬如Pt、Au等，不能與酸反應(yīng)，D錯(cuò)誤。 【答案】　B 2．某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室探究Ti、Mg、Cu的活潑性順序。他們?cè)谙嗤瑴囟认拢〈笮∠嗤娜N金屬薄片，分別投入等體積等濃度的足量稀鹽酸中，觀察現(xiàn)象如下： 金屬 Ti Mg Cu 金屬表面現(xiàn)象 放出氣泡速率緩慢 放出氣泡速率快 無(wú)變化 下列有關(guān)三種金屬的說(shuō)法正確的是(　　) A．三種金屬的活潑性由強(qiáng)到弱的順序是Ti、Mg、Cu B．若鈦粉中混有Mg，提純Ti時(shí)可用稀鹽酸除去Mg C．用Ti從CuSO4溶液中置換出Cu是工業(yè)制取Cu的很好途徑 D．Cu和MgCl2不發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 【解析】　可根據(jù)金屬與同濃度的酸反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)劇烈程度的不同判斷金屬的活動(dòng)性，反應(yīng)劇烈的金屬其活動(dòng)性較強(qiáng)。A項(xiàng)，Ti在鹽酸中比Mg放出氣泡的速率慢，說(shuō)明Ti的金屬活動(dòng)性比Mg弱；B項(xiàng)，由于Ti、Mg均能與稀鹽酸反應(yīng)，故不能用此法提純金屬鈦；C項(xiàng)，由于Ti是較為昂貴的金屬，用Ti制造Cu成本上不劃算；D項(xiàng)，由于Cu不如鎂活潑，Cu不與MgCl2溶液發(fā)生反應(yīng)，故選D。 【答案】　D 【題后歸納】　判斷金屬活動(dòng)性常用方法 (1)金屬與等濃度的酸反應(yīng)的程度：反應(yīng)越劇烈，金屬活動(dòng)性越強(qiáng)。 (2)金屬與鹽溶液的置換反應(yīng)：活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬一般可把活動(dòng)性較弱的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)。 (3)金屬陽(yáng)離子的氧化性強(qiáng)弱：金屬陽(yáng)離子的氧化性越強(qiáng)，其單質(zhì)活動(dòng)性越弱。 金屬與非金屬的反應(yīng) [基礎(chǔ)初探] 教材整理1　鈉與氧氣反應(yīng) 鈉與氧氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn) 操作 現(xiàn)象 結(jié)論 ①新切開(kāi)的鈉有銀白色的金屬光澤； ②在空氣中很快變暗 ①鈉為銀白色金屬； ②硬度?。? ③常溫下，鈉與氧氣反應(yīng)，化學(xué)方程式為4Na＋O2===2Na2O 鈉先熔化成銀白色的小球，然后劇烈燃燒，發(fā)出黃色火焰，生成淡黃色的固體 ①鈉的熔點(diǎn)低； ②鈉在氧氣中燃燒，化學(xué)方程式為2Na＋O2Na2O2 教材整理2　鋁與氧氣的反應(yīng) 鋁與氧氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)操作 用坩堝鉗夾住一小塊鋁箔在酒精燈上加熱至熔化，輕輕晃動(dòng)，仔細(xì)觀察 再取一小塊鋁箔，用砂紙仔細(xì)打磨(或在酸中處理后，用水洗凈)，除去表面的保護(hù)膜，再加熱至熔化 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 兩塊鋁箔都熔化，失去金屬光澤，熔化的鋁不滴落 結(jié)論 化學(xué)方程式：4Al＋3O22Al2O3 [探究升華] [思考探究] 鈉、鋁與O2反應(yīng) (1)鈉與O2在不同條件下生成產(chǎn)物有何不同？寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式。 【提示】　鈉與O2在常溫下反應(yīng)生成Na2O，加熱條件下生成Na2O2，化學(xué)方程式分別為4Na＋O2===2Na2O,2Na＋O2Na2O2。 (2)金屬鈉長(zhǎng)期暴露于空氣中，最終生成的物質(zhì)是什么？ 【提示】　Na2CO3。 (3)鋁為活潑金屬，為什么可以常溫下“穩(wěn)定”存在，而鐵容易出現(xiàn)生銹現(xiàn)象？ 【提示】　鋁的性質(zhì)活潑，常溫下鋁與氧氣反應(yīng)生成致密的氧化膜，阻止了內(nèi)層鋁與氧氣的繼續(xù)反應(yīng)。 [認(rèn)知升華] 升華1　金屬鈉露置在空氣中的變化過(guò)程 4Na＋O2===2Na2O Na2O＋H2O===2NaOH 2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O Na2CO3＋10H2O===Na2CO310H2O Na2CO310H2O===Na2CO3＋10H2O 升華2　鋁與O2反應(yīng)的理解 在空氣中，活潑金屬鋁易與O2反應(yīng)，在表面生成一層穩(wěn)定的氧化膜，使鋁具有抗腐蝕性。當(dāng)將鋁在酒精燈上加熱熔化后，熔化的鋁并不滴落，好像被一層膜包著，說(shuō)明Al2O3的熔點(diǎn)比鋁的熔點(diǎn)高。鋁表面的氧化膜起著保護(hù)內(nèi)部金屬的作用，這也正是鋁雖然活潑，但在空氣中卻能穩(wěn)定存在的原因。 [題組沖關(guān)] 題組1　鈉與非金屬反應(yīng) 1．取一小塊金屬鈉，放在燃燒匙里加熱，下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述正確的是(　　) ①金屬鈉先熔化?、谠诳諝庵腥紵?，放出黃色火花 ③燃燒后得到白色固體 ④燃燒時(shí)火焰為黃色 ⑤燃燒后生成淺黃色固體物質(zhì) A．①②　　　　　　　 B．①②③ C．①④⑤ D．④⑤ 【答案】　C 2．一小塊金屬鈉長(zhǎng)時(shí)間置于空氣中，可能有下列現(xiàn)象，這些現(xiàn)象出現(xiàn)的先后順序是(　　) ①變成白色粉末　②變暗　 ③變成白色固體?、茏兂梢后w A．①②③④　　　　　　 B．②③④① C．②③①④ D．③②④① 【解析】　鈉在空氣中發(fā)生如下變化： Na→Na2O→NaOH→Na2CO310H2O→Na2CO3。反應(yīng)現(xiàn)象為：鈉由銀白色變暗，之后變成白色固體(NaOH)，白色固體潮解變成液體，與空氣中的CO2、H2O結(jié)合形成白色晶體(Na2CO310H2O)，最后晶體風(fēng)化，變成白色粉末(Na2CO3)。 【答案】　B 3．等質(zhì)量的兩塊鈉，第一塊在足量氧氣中加熱，第二塊在氧氣中常溫下充分反應(yīng)，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．第一塊鈉失去電子多 B．兩塊鈉失去電子一樣多 C．第二塊鈉的反應(yīng)產(chǎn)物質(zhì)量最大 D．兩塊鈉的反應(yīng)產(chǎn)物質(zhì)量一樣大 【解析】　 【答案】　B 題組2　鋁與非金屬反應(yīng) 4．下列關(guān)于金屬鋁的敘述中，說(shuō)法不正確的是(　　) A．鋁的化學(xué)性質(zhì)很活潑，在空氣中不易銹蝕 B．鋁是比較活潑的金屬，在化學(xué)反應(yīng)中容易失去電子，表現(xiàn)出還原性 C．鋁箔在空氣中受熱可以熔化，且發(fā)生劇烈燃燒 D．鋁箔在空氣中受熱可以熔化，由于氧化膜的存在，熔化的鋁并不滴落 【解析】　盡管鋁的化學(xué)性質(zhì)很活潑，但在空氣中易與氧氣反應(yīng)，生成一層穩(wěn)定的致密氧化膜，故不易被銹蝕，A項(xiàng)正確；B項(xiàng)正確；鋁箔在空氣中受熱可以熔化，但形成的氧化膜使得鋁與氧氣不再反應(yīng)，因而也就不會(huì)燃燒，C項(xiàng)錯(cuò)；D項(xiàng)正確。 【答案】　C 5．鎂、鋁能夠在空氣中穩(wěn)定存在的原因是(　　) A．性質(zhì)不活潑，不與空氣中的成分反應(yīng) B．鎂、鋁與氧氣的反應(yīng)速率極慢 C．經(jīng)過(guò)了特殊工藝處理 D．與氧氣反應(yīng)形成了氧化物保護(hù)膜 【解析】　活潑金屬易與氧氣反應(yīng)生成氧化膜，氧化膜疏松的不能保護(hù)內(nèi)層金屬，致密的能保護(hù)內(nèi)層金屬。 Mg、Al都能形成致密的氧化膜，阻止內(nèi)層金屬繼續(xù)被氧化。 【答案】　D 【題后反思】　(1)常溫下鋁的表面可形成一層致密的氧化膜，起著保護(hù)內(nèi)部金屬的作用，所以活潑的鋁在空氣中能穩(wěn)定存在，具有很強(qiáng)的抗腐蝕性。 (2)鎂條表面的氧化膜也很致密，所以鎂也有很強(qiáng)的抗腐蝕性。 (3)在驗(yàn)證鎂條、鋁條的性質(zhì)之前都要先用砂紙打磨除去氧化膜。 金屬與酸和水的反應(yīng) [基礎(chǔ)初探] 1．金屬與酸的反應(yīng) 非氧化性酸(鹽酸或稀硫酸)和金屬活動(dòng)性順序表中氫以前的金屬反應(yīng)生成鹽和氫氣。如Zn、Fe和稀鹽酸反應(yīng)的離子方程式分別為Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；鋁與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。 2．金屬和水的反應(yīng) (1)鈉與水的反應(yīng) ①鈉的密度比水小。 ②鈉的性質(zhì)非?；顫?，能與水發(fā)生劇烈反應(yīng)，生成NaOH和H2。 ③反應(yīng)時(shí)放出大量熱，可使鈉熔成小球。 ④反應(yīng)后得到的溶液顯堿性。 ⑤化學(xué)方程式：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。 (2)鐵與水的反應(yīng) 鐵與冷水和熱水均不反應(yīng)，可與水蒸氣反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。 [探究升華] [思考探究] 探究1　鈉與水、鹽溶液的反應(yīng) (1)鈉與水的反應(yīng) (2)鈉投入CuSO4溶液中的現(xiàn)象有鈉迅速熔化為小球在液面上四處游動(dòng)，發(fā)出“嘶嘶”聲，溶液中有藍(lán)色沉淀，有關(guān)化學(xué)方程式為2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4。 探究2　鐵與水蒸氣的反應(yīng) 方法 方法一 方法二 實(shí)驗(yàn)裝置 氣體 用小試管收集一試管氣體，點(diǎn)燃，聽(tīng)到輕微地“噗”聲，證明生成了純凈的H2 用火柴點(diǎn)燃肥皂泡，聽(tīng)到爆鳴聲，證明生成了H2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 鐵不能與冷水、熱水反應(yīng)，但在高溫條件下能與水蒸氣反應(yīng)，化學(xué)方程式為3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 (1)方法一中，甲、乙酒精燈的點(diǎn)燃順序如何？為什么？ 【提示】　先點(diǎn)燃乙酒精燈產(chǎn)生大量水蒸氣后，再點(diǎn)燃甲酒精燈，防止加熱的鐵粉與氧氣反應(yīng)。 (2)方法二鐵與水的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，濕棉花有何作用？ 【提示】　提供水蒸氣。 [認(rèn)知升華] 鈉與酸溶液、堿溶液和鹽溶液的反應(yīng) (1)鈉與酸溶液反應(yīng) ①鈉與酸溶液反應(yīng)時(shí)先與酸中的H＋反應(yīng)，離子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。 ②如果鈉過(guò)量，鈉把酸消耗盡之后，再與水反應(yīng)。 (2)鈉與堿溶液反應(yīng) 實(shí)質(zhì)就是鈉與水的反應(yīng)。 (3)鈉與鹽溶液反應(yīng) 鈉與鹽溶液反應(yīng)時(shí)，首先與水反應(yīng)生成NaOH，然后NaOH與鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)(若氫氧化鈉不與鹽反應(yīng)，則只有鈉與水的反應(yīng))。例如： ①Na與CuSO4溶液的反應(yīng) 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑， 2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4， 總反應(yīng)式為2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。 ②Na與K2SO4溶液的反應(yīng) 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑(僅此一步反應(yīng))。 [題組沖關(guān)] 題組1　金屬與酸和H2O的反應(yīng) 1．將適量金屬鈉投入下列溶液中，有氣體放出，但無(wú)沉淀生成的是(　　) A．鹽酸　　　　　 B．飽和氫氧化鈉溶液 C．FeCl3溶液 D．MgSO4溶液 【解析】　鈉與鹽酸和水溶液反應(yīng)均放出氫氣，A項(xiàng)，發(fā)生反應(yīng)為2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑，只有氣體無(wú)沉淀；B項(xiàng)，NaOH溶液是飽和溶液，投入鈉后，消耗水，析出氫氧化鈉晶體；C項(xiàng)，鈉與水反應(yīng)生成的氫氧化鈉還能進(jìn)一步與FeCl3反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀；D項(xiàng)，鈉與水反應(yīng)生成的氫氧化鈉還能進(jìn)一步與MgSO4反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鎂沉淀。 【答案】　A 2．下列關(guān)于鐵與水蒸氣反應(yīng)的說(shuō)法中不正確的是(　　) A．反應(yīng)中有氫氣產(chǎn)生 B．此反應(yīng)需在加熱下才能發(fā)生 C．生成的鐵的化合物中鐵全部呈＋3價(jià) D．該反應(yīng)中水作氧化劑 【解析】　3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，F(xiàn)e3O4中鐵的價(jià)態(tài)為＋2價(jià)和＋3價(jià)。 【答案】　C 題組2　Fe與H2O(g)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究 3．某化學(xué)興趣小組利用如圖裝置(夾持裝置已省略)進(jìn)行“鐵與水反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)，并檢驗(yàn)產(chǎn)物的性質(zhì)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)A裝置的作用是_______________________________________________， B中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________________。 (2)D的作用是___________________________________________________。 (3)E中的現(xiàn)象是_______________________________________________。 (4)A、B兩個(gè)裝置中應(yīng)先點(diǎn)燃________處的酒精燈，點(diǎn)燃E處酒精燈之前應(yīng)進(jìn)行的操作是______________________________________________________。 【解析】　(1)根據(jù)Fe與H2O(g)反應(yīng)可知A的作用是提供H2O(g)。 (2)D的作用是除去未反應(yīng)的水蒸氣，干燥H2。 (3)E中反應(yīng)為H2＋CuOCu＋H2O，故黑色粉末變紅，同時(shí)硬質(zhì)玻璃管右端會(huì)有水珠生成。 (4)應(yīng)先點(diǎn)燃A處酒精燈，若先點(diǎn)燃B處酒精噴燈，B中的Fe會(huì)與空氣中O2反應(yīng)生成Fe3O4，點(diǎn)燃E處酒精燈前要收集H2，檢驗(yàn)純度。 【答案】　(1)產(chǎn)生水蒸氣 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 (2)吸收未反應(yīng)的水蒸氣 (3)黑色固體變?yōu)榧t色，右端管壁有水珠生成 (4)A　收集H2，并檢驗(yàn)其純度