人教版 (新课标)必修1第一节 物质的分类第2课时课堂检测

第2课时　金属与酸和水的反应　铝与氢氧化钠溶液的反应

基础过关练

题组一　金属与酸的反应

1.将11.5 g钠、9 g铝、28 g铁分别投入200 mL 1 mol·L-1的盐酸中,下列说法正确的是(　　)

A.钠与盐酸反应最剧烈,产生的气体最多

B.铝与盐酸反应的速率仅次于钠,但产生的气体最多

C.铁与盐酸反应产生的气体比钠多

D.反应结束时产生的气体一样多

2.将一枚洁净的铁钉浸入稀硫酸中,下列叙述正确的是(　　)

①铁钉表面产生气泡

②溶液由无色逐渐变为浅绿色

③铁钉的质量减轻

④溶液的质量减轻

A.②③ B.①②④

C.①②③ D.①②③④

3.以下是有关金属与酸的反应,请填写下列空白:

(1)分别取0.1 mol铝、铁与足量盐酸反应,在相同条件下产生氢气的体积比是　　　　。 

(2)分别取W g铝、铁与足量盐酸反应,在相同条件下产生氢气的体积比是　　　　。 

(3)若产生相同物质的量的氢气,所需铝、铁的质量比是　　　　。 

题组二　钠与水的反应

4.(2020福建福州八中高一上月考)将钠投入滴有石蕊试液的水中,下列有关现象的叙述中错误的是(　　)

A.钠浮在液面上

B.水溶液变为红色

C.有气体产生

D.钠熔成小球并在水面四处游动

5.(2019辽宁葫芦岛第八高级中学高一期中)如图所示,在烧杯中加入水和苯(苯的密度为0.88 g·cm-3,与水互不相溶,且不与钠反应)各50 mL,将一小粒金属钠(密度为0.97 g·cm-3)投入烧杯中,观察到的现象为(　　)

A.钠在水层中反应并四处游动

B.钠停留在苯层中不发生反应

C.钠在苯的液面上反应并四处游动

D.钠在苯与水的交界处反应并不断上浮、下沉

题组三　铁与水蒸气的反应

6.(2019黑龙江哈尔滨六中高一上月考)下列关于铁与水蒸气反应的说法中不正确的是(　　)

A.反应中有氢气产生

B.此反应需在高温条件下才能发生

C.生成的铁的化合物中铁全部呈+3价

D.该反应中水作氧化剂

7.(2019广东佛山一中高三月考)铁粉与水蒸气在一定条件下可以反应,下列说法不正确的是(　　)

A.用火柴点燃前需要检验气体的纯度

B.火焰的颜色为淡蓝色

C.反应后试管中生成红棕色固体

D.168 g铁粉与足量水蒸气完全反应时,转移8 mol电子

题组四　铝与氢氧化钠溶液的反应

8.下列有关厨房铝制品的使用中,你认为合理的是(　　)

A.盛放食醋 　                              B.烧煮开水

C.用金属丝擦洗表面的污垢 　D.用碱水洗涤

9.除去镁粉中的少量铝粉,可选用的是(　　)

A.稀硫酸 B.氢氧化钠溶液

C.水          D.稀盐酸

10.铝是典型的两性金属,既能与酸反应,又能与强碱溶液反应。回答下列问题:

(1)在铝与盐酸和氢氧化钠溶液的反应中,铝元素化合价的变化都是　　　　,还原剂都是　　　　。 

(2)1 mol的铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应,生成氢气的体积在相同状况下的比值为　　　　,消耗HCl和NaOH的物质的量之比为　　　　。 

(3)甲、乙两个烧杯中分别盛有100 mL 4.0 mol·L-1的盐酸和100 mL 4.0 mol·L-1氢氧化钠溶液,向两个烧杯中都加入5.4 g铝粉,在相同状况下产生气体的体积比为　　　　。 

能力提升练

1.(2020江苏南通海安高级中学高一上期中,★★☆)下列有关叙述不正确的是(　　)

A.金属单质与非金属单质发生反应时,金属单质一定发生氧化反应

B.铁粉与水蒸气在高温条件下反应,生成Fe(OH)3

C.由于Al2O3熔点比Al高,所以在酒精灯上加热铝箔时,铝熔化但不滴落

D.铁丝在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4

2.(双选)(★★☆)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:Na+2H+ Na++H2↑

D.钠跟氯化钾溶液反应:2Na+2H2O 2Na++2OH-+H2↑

3.(2019湖北沙市中学高一期中,★★☆)将0.46 g钠用铝箔包好并刺一些小孔,放入足量水中充分反应后生成标准状况下896 mL H2,此时溶液体积为100 mL,则下列说法正确的是(　　)

A.该实验中仅发生了一个氧化还原反应

B.反应后溶液中有两种溶质

C.反应后溶液中NaOH的浓度为0.2 mol/L

D.反应后溶液中NaAlO2的浓度为0.2 mol/L

4.(2020广西南宁第三中学高一上期末,★★☆)某同学设计如下装置进行铁与水反应的实验,虚线框处的装置用来检验生成的气体。下列说法正确的是(已知:Fe+2Fe3+ 3Fe2+)(　　)

A.实验后,装置B中生成红棕色固体

B.虚线框C处应该选择装置甲

C.实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中,可观察到铜丝由黑变红

D.实验后,将装置B中的固体溶于足量稀硫酸,所得溶液中一定含有Fe3+

5.(2019陕西长安一中高三月考,★★☆)甲、乙两烧杯中各盛有500 mL相同浓度的盐酸和氢氧化钠溶液。向两个烧杯中分别加入18.0 g的铝粉,反应结束后,测得生成的气体体积之比为甲∶乙=1∶2,则下列说法正确的是(　　)

①甲烧杯中盐酸不足

②乙烧杯中金属铝过量

③甲烧杯中生成的气体体积为11.2 L

④乙烧杯中的c(NaOH)=2 mol/L

A.①③ B.①④ C.②③ D.②④

6.(2020山东师大附中高一上月考,★★☆)某课外活动小组为了检验钠与水反应的产物,设计如图装置(夹持装置省略)。首先在U形管内加入少量煤油和几粒钠块,再从U形管高端加入水(含有酚酞),赶出空气,一段时间后加热铜丝。

根据反应中观察到的现象,回答下列问题:

(1)金属钠的变化为　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)U形管中溶液的颜色变化为　　　　　　　　　　　　,证明有氢氧化钠产生。 

(3)铜丝的变化为　　　　　　　　　　　　　　　,证明钠与水反应有氢气产生。 

(4)若2.3克金属钠与97.8克水完全反应,则该溶液中溶质的质量分数是　　　　。 

7.(2019黑龙江牡丹江第三高级中学高一上期中,★★☆)某化学兴趣小组利用如图装置进行铁与水蒸气反应的实验,并检验产物的性质,请回答下列问题:

(1)装置A的作用是　　　　　　　　,烧瓶底部放碎瓷片的作用是　　　　　　　　。 

(2)装置B中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　,该反应中氧化剂是　　　　,氧化产物是　　　　。 

(3)D的作用是　　　　　　　　。 

(4)E中的实验现象是　　　　　　　　。 

(5)该同学对反应后装置B中固体物质的组成提出了如下假设:

假设1:只有Fe;

假设2:只有　　　　; 

假设3:既有Fe也有Fe3O4。

答案全解全析

基础过关练

1.A　反应的剧烈程度由金属的活动性决定,即钠与盐酸反应最剧烈,钠、铝、铁的物质的量分别为 mol、 mol、 mol,盐酸的物质的量为0.2 mol,盐酸与三种金属反应时均不足,所以铝和铁与盐酸反应时生成的氢气一样多,均为0.1 mol,但钠消耗完盐酸后,可以与水继续反应生成氢气,所以钠与盐酸反应产生的气体最多。

2.C　根据反应Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑可知,反应过程中铁钉逐渐溶解,铁钉表面产生气泡,溶液变为浅绿色。

3.答案　(1)3∶2　(2)∶(或28∶9)　(3)9∶28

解析　相同物质的量的铝、铁分别与足量的盐酸反应时,产生氢气的体积比等于AlCl3、FeCl2中Al元素、Fe元素的化合价之比,即3∶2;相同质量的铝、铁分别与足量盐酸反应时,失去电子的物质的量之比为(×3)∶(×2)=∶=28∶9,即产生氢气的体积比为28∶9。

4.B　钠的密度小于水,所以钠会浮在液面上,A正确;钠和水反应生成氢氧化钠和氢气,氢氧化钠溶液呈碱性,紫色石蕊试液遇碱变蓝色,B错误、C正确;该反应放热,钠熔点低,反应过程中钠熔成小球并在水面四处游动,D正确。

5.D　苯不溶于水,密度比水小,在上层,钠不溶于苯,Na的密度比水小、比苯大,在苯和水的交界处,钠和水反应产生气体,使钠上浮,气体脱离后钠又下沉到苯和水的交界处,反复进行,直到Na完全反应。

6.C　Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,A正确;此反应需要在高温条件下才能发生,B正确;四氧化三铁中铁的价态为+2价和+3价,C错误;水中氢元素化合价降低,在该反应中水作氧化剂,D正确。

7.C　铁粉与水蒸气在一定条件下可以反应生成四氧化三铁与氢气。生成的氢气是可燃性气体,为防止爆炸,点燃前必须检验其纯度,A项正确;氢气在空气中燃烧发出淡蓝色火焰,B项正确;反应后生成的是黑色的四氧化三铁,C项错误;168 g铁的物质的量为=3 mol,而铁与水蒸气反应后变为+价,故3 mol铁失去8 mol电子,D项正确。

8.B　食醋中含有的醋酸能与铝发生反应而腐蚀铝制品;用金属丝擦洗时会破坏铝表面覆盖的氧化铝薄膜,使铝裸露在外而被腐蚀;铝能跟强碱反应,用碱水洗涤铝制品会被腐蚀。

9.B　常温下,稀硫酸、稀盐酸与镁、铝都能发生反应,铝与氢氧化钠溶液反应而镁不与氢氧化钠溶液反应,用氢氧化钠溶液可以除去镁粉中的少量铝粉。

10.答案　(1)由0价变为+3价　铝　(2)1∶1　3∶1　(3)2∶3

解析　由2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑和2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑可知:

①1 mol铝消耗3 mol HCl,生成 mol氢气;

②1 mol铝消耗1 mol NaOH,生成 mol氢气。

③5.4 g(即0.2 mol)铝与0.4 mol HCl(不足量)反应时,生成氢气0.2 mol;

④5.4 g(即0.2 mol)铝与0.4 mol NaOH(过量)反应时,生成氢气0.3 mol。

能力提升练

1.B　金属与非金属发生反应时,被氧化的一定是金属,A正确;铁粉与水蒸气在高温条件下反应的产物为Fe3O4和H2,B错误;铝与氧气反应生成的氧化铝的熔点比铝高,则铝箔在酒精灯火焰上加热熔化但不滴落,C正确;铁丝在纯氧中燃烧生成四氧化三铁,D正确。

2.AD　钠和水反应的离子方程式为2Na+2H2O 2Na++2OH-+H2↑,A正确;钠与CuSO4溶液反应时,钠先与水反应生成氢氧化钠,氢氧化钠再与CuSO4反应,总反应的化学方程式为2Na+2H2O+CuSO4 Cu(OH)2↓+H2↑+Na2SO4,B错误;离子方程式中电荷不守恒,应为2Na+2H+ 2Na++H2↑,C错误;钠和氯化钾溶液反应实质是钠和水的反应,D正确。

3.D　用铝箔包裹金属钠,并刺一些小孔,放入足量水中发生的反应为2Na+2H2O 2NaOH+H2↑、2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑,这两个反应中都有元素化合价的变化,因此都属于氧化还原反应,A错误;Na与水反应产生NaOH和H2,反应产生的NaOH与Al及水反应产生NaAlO2和H2,所以反应后溶液中只有NaAlO2一种溶质,B错误;反应后溶液中溶质只有NaAlO2,没有NaOH,C错误;根据上述分析可知0.46 g Na发生两个反应后得到溶液的溶质为NaAlO2,溶液的体积是0.1 L,由反应的方程式可知反应后溶液中NaAlO2的浓度c(NaAlO2)=0.02 mol÷0.1 L=0.2 mol/L,D正确。

4.C　实验后,装置B中生成黑色的四氧化三铁固体,A错误;虚线框C处为验证生成的气体为氢气,其密度小于空气,应该选择装置乙,B错误;实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中,生成的氢气可与氧化铜反应生成单质铜,则可观察到铜丝由黑变红,C正确;实验后,将装置B中的固体溶于足量稀硫酸,所得溶液中可能含有Fe3+,若铁粉过量可能不含Fe3+,D错误。

5.B　发生的反应分别为2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑,铝粉质量一定,盐酸和氢氧化钠溶液中溶质的物质的量相同,若酸、碱足量,生成气体物质的量相同;铝粉都过量,酸、碱不足,生成气体物质的量之比为1∶3,而实际反应结束后测得生成的气体体积之比为甲∶乙=1∶2,说明Al与盐酸反应时,盐酸不足,Al与碱反应时碱过量。

设18.0 g Al与氢氧化钠完全反应生成氢气的物质的量为x mol,则:

2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑

2                                            3

mol                                x mol

=,解得x=1,则Al与盐酸反应生成氢气的物质的量为0.5 mol。

设铝与盐酸反应时HCl的物质的量为y mol,则:

2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑

 6                 3

 y mol         0.5 mol

=,解得y=1,则盐酸的物质的量浓度为=2 mol/L。经分析知,甲烧杯中盐酸不足,①正确;乙烧杯中氢氧化钠足量,金属铝不足,②错误;甲烧杯中生成的氢气为0.5 mol,但是没有标明是标准状况,不能计算其体积,③错误;已知盐酸和氢氧化钠溶液的浓度相同,则乙烧杯中的c(NaOH)=2 mol/L,④正确;故选B。

6.答案　(1)在水和煤油的交界处,上下跳动,并逐渐变小

(2)从右到左逐渐由无色变为红色

(3)由黑色变为红色　(4)4%

解析　(1)在U形管内加入少量煤油和几粒钠块,再从U形管高端加入水(含有酚酞)后,由于金属钠的密度大于煤油而小于水,钠在煤油与水的交界处,钠与水接触反应生成氢气,使钠上浮,氢气脱离体系后,钠在重力作用下又下沉到煤油与水的交界处,不断反复,随反应的进行钠逐渐变小。

(2)金属钠与水反应生成NaOH和H2,酚酞遇碱显红色,随氢氧根离子扩散,U形管中溶液的颜色从右到左逐渐由无色变为红色,从而证明有氢氧化钠产生。

(3)金属钠与水反应产生氢气,氢气与灼热的黑色氧化铜发生反应:CuO+H2 Cu+H2O,固体由黑色变为红色。

(4)2.3克金属钠只与1.8克水完全反应,生成4克氢氧化钠,0.1克氢气,溶质为4克氢氧化钠,溶液质量为2.3 g+97.8 g-0.1 g=100 g,以此计算该溶液中溶质的质量分数。

7.答案　(1)产生水蒸气　防暴沸　(2)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2　H2O　Fe3O4　(3)干燥氢气　(4)固体由黑色变为红色　(5)Fe3O4

解析　(1)因为在装置B中铁与水蒸气反应,所以要让装置A中的水进入B中,只能让水成为水蒸气,故装置A的作用是产生水蒸气。烧瓶底部放碎瓷片的作用是防暴沸。(2)高温条件下,Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,所以装置B中发生反应的化学方程式是3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。在该反应中,Fe的化合价升高,作还原剂;H2O中的H由+1价降为0价,作氧化剂。氧化产物是含有价态升高元素的生成物,即Fe3O4为氧化产物。

(3)D的作用是干燥氢气。

(4)CuO为黑色固体,Cu为红色固体。E中的实验现象是固体由黑色变为红色。

(5)该同学对反应后装置B中固体物质的组成提出了如下假设:

由假设1和假设3,可推出假设2:只有Fe3O4。