高中化学人教版 (新课标)必修1第一节 金属的化学性质第2课时课后复习题

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　金属与酸反应

1.(2021山东日照莒县一中高一月考)标准状况下,将钠、镁、铝各0.3 mol分别放入100 mL 1 mol·L-1的盐酸中,反应产生的气体体积之比是              (　　)

A.1∶2∶3　　　　　　　　B.6∶3∶2

C.3∶1∶1　　　　　　　　D.1∶1∶1

2.金属单质四兄弟W、X、Y、Z不小心掉到稀盐酸池中,反应如图所示,则它们的活动性由强到弱的顺序是              (　　)

A.X>W>Z>Y　　　　　　　　B.Z>X>W>Y

C.W>X>Y>Z　　　　　　　　D.Y>Z>X>W

题组二　钠与水反应

3.在实验室里做钠跟水反应的实验时,用到的仪器是(　　)

a.试管夹　b.镊子　c.小刀　d.冷凝管　e.滤纸　f.研钵　g.烧杯　h.坩埚　i.石棉网　j.玻璃片　k.药匙　l.燃烧匙

A.abdi　　　　B.cefj　　　　C.fghl　　　　D.bcegj

4.(2021辽宁阜新二中高一月考)下列有关金属钠与水反应的现象描述不正确的是              (深度解析)

A.钠熔成小球　　　　　　　　B.钠沉入水底

C.钠四处游动　　　　　　　　D.发出嘶嘶声

5.(2021北京师范大学附中高一期中)钠与水反应的现象和钠的下列性质无关的是              (　　)

A.钠的熔点低　　　　　　　　B.钠的密度小

C.钠的硬度小　　　　　　　　D.钠的强还原性

6.(2021北京三十五中高一期中)钠与水反应的实验过程如图①、②、③所示。

(1)下列现象与解释正确的是　　　　(填序号)。 

(2)图③中滴加酚酞试液后,观察到溶液变红,说明有　　　　生成。 

(3)钠与水反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

题组三　铁与水蒸气反应

7.下列关于铁与水蒸气反应的叙述不正确的是 (　　)

A.是氧化还原反应　　　　　　　　B.铁是还原剂

C.需在高温条件下进行　　　　　　　　D.产物是氧化铁和氢气

8.某学习小组进行了如图所示的实验,实验后组员之间的交流不合理的是              (　　)

A.甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃,且产生淡蓝色火焰

B.乙同学认为试管a中生成的黑色固体为四氧化三铁

C.丙同学认为将少量还原性铁粉放入试管中,加适量的水,加热也可实现该反应

D.丁同学认为用盐酸溶解固体生成物所得溶液有颜色

题组四　铝与氢氧化钠溶液反应

9.为除去铁粉中少量的铝粉,最适宜的试剂是 (　　)

A.稀硫酸　　　　　　　　B.稀盐酸

C.氢氧化钠溶液　　　　　　　　D.硫酸铜溶液

10.(2021河北邢台巨鹿中学高一月考)相同质量的两份铝,分别放入足量的盐酸和氢氧化钠溶液中,放出的氢气在同温同压下体积之比为              (　　)

A.1∶1　　　　B.1∶6　　　　C.2∶3　　　　D.3∶2

11.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.(2021福建三明三地三校高一期中联考,)2019年诺贝尔化学奖颁给几位在锂离子电池研发领域做出贡献的科学家,锂单质化学性质与钠类似,活泼性比钠略弱。它的密度为0.534 g/cm3,锂元素的焰色为紫红色,将绿豆大的锂投入水中,下列实验现象合理的有(　　)

①锂沉入水中　②锂浮在水面上　③水中有大量气泡产生　④反应后在水中加入几滴酚酞试液,溶液变红　⑤反应剧烈,发出紫红色火焰　⑥锂四处游动

A.②③　　　　　　　　B.①③

C.②③⑤　　　　　　　　D.②④⑤⑥

2.(2021天津静海四校高一联考,疑难1,)将金属钠投入盛有下列溶液的小烧杯中,既有气体生成,又有白色沉淀产生的是(不考虑反应中溶液温度的变化)              (　　)

①MgSO4溶液　②NaCl溶液　③Na2SO4溶液　④饱和Ca(OH)2溶液　⑤CuSO4溶液　⑥饱和NaCl溶液

A.①②④　　　　　　　　B.②③⑥

C.①④⑥　　　　　　　　D.④⑤⑥

3.(2021山西长治二中高一月考,疑难1,)为探究钠的部分性质,设计实验操作如下:①向如图所示的试管中加入苯(已知苯的密度为0.86 g·cm-3,且不溶于水);②拔出大头针,使钠(密度为0.97 g·cm-3)块落入苯中(Na与苯不反应);③从长颈漏斗中加入MgCl2溶液(密度约为1 g·cm-3)。下列说法正确的是              (　　)

A.把MgCl2溶液加入苯中,MgCl2溶液在上层

B.Na一直停留在苯层不发生反应

C.Na在MgCl2溶液与苯的界面处反应,并上下跳动直至消失,下层有白色沉淀产生

D.Na在MgCl2溶液与苯的界面处,四处游动直至消失,MgCl2溶液中有白色沉淀产生

4.(2021吉林长春外国语学校高一期末,)Fe、Al混合物与足量盐酸反应,产生标准状况下的气体4.48 L。下列说法不正确的是              (　　)

A.参加反应的Fe、Al共0.2 mol

B.Fe、Al在反应中共失去0.4 mol电子

C.参加反应的HCl为0.4 mol

D.若与足量的稀硫酸反应能产生0.2 mol H2

5.(2020黑龙江鹤岗一中高一期末,疑难1、2,)(1)分别取W g钠、镁、铝与足量的盐酸反应,在相同条件下产生氢气的体积比是　　　　。 

(2)分别取0.1 mol钠、镁、铝与足量的盐酸反应,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,反应所需钠、镁、铝的质量比是　　　　　　　　　　。 

(4)若产生相同体积(同温、同压)的氢气,反应所需钠、镁、铝三种金属的物质的量之比是　　　　　　。 

(5)分别取金属钠、镁、铝0.2 mol,分别投入10 mL 1 mol·L-1盐酸中,在标准状况下产生氢气的体积大小的顺序是　　　　　　。 

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.()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

基础过关练

1.C　将钠、镁、铝各0.3 mol分别放入100 mL 1 mol·L-1的盐酸中,根据反应的化学方程式可知三种金属都是足量的,应按HCl的量计算产生氢气的量,根据2HCl~H2,可知三种金属与盐酸反应产生的氢气均为(0.1 L×1 mol·L-1)×=0.05 mol,但金属钠很活泼,能与水反应生成氢气,则剩余的钠与水反应生成的氢气的物质的量为(0.3 mol-0.1 mol)×=0.1 mol,所以钠反应生成氢气的总物质的量为0.05 mol+0.1 mol=0.15 mol;同温同压下反应产生的气体体积之比是0.15∶0.05∶0.05=3∶1∶1,C项正确。

2.B　根据图中反应的剧烈程度来判断,Z反应最剧烈,故题中所示四种金属单质中Z的活动性最强;X比W反应剧烈些,故X的活动性大于W;Y不反应,活动性最弱,则活动性:Z>X>W>Y,故选B。

3.D　在实验室里做钠与水反应的实验,要先用镊子从煤油中夹取一块钠,然后用滤纸吸干钠表面的煤油,放在玻璃片上,再用小刀切取一小块钠,投入盛水的烧杯中。因此,需要用到镊子、小刀、滤纸、烧杯、玻璃片,故D正确。

4.B　钠的熔点低,钠与水反应放出的热量使钠熔化成闪亮的小球,故A正确;钠的密度比水小,会浮在水面上,故B错误;钠与水反应产生气体,导致钠四处游动,故C正确;钠与水反应剧烈发出嘶嘶声,故D正确。

归纳总结　

钠的性质简单记忆法

银白轻低软,传导热和电,遇氧产物变,遇氯生白烟。

浮熔游响红,遇水记五点,遇酸酸优先,遇盐水在前。

5.C　因钠与水反应放热,钠的熔点低,所以看到钠熔成闪亮的小球,故A不符合题意;钠的密度比水小,所以钠浮在水面上,故B不符合题意;钠的硬度大小与Na和水反应的现象无关,故C符合题意;钠的还原性强,与水反应剧烈,故D不符合题意。

6.答案　(1)ABC　(2)碱性物质　(3)2Na+2H2O 2NaOH+H2↑

解析　(1)由于钠的密度比水小,所以钠会浮在水面上,故A正确;钠的熔点低,钠与水反应放热使钠熔成小球,故B正确;钠与水反应生成氢气,推动钠在水面四处游动并发出嘶嘶声,故C正确。

(2)酚酞遇碱变红,图③中滴加酚酞试液后,观察到溶液变红,说明有碱性物质生成。

(3)钠与水反应生成氢气和氢氧化钠,反应的化学方程式为2Na+2H2O 2NaOH+H2↑。

7.D　在高温下,铁与水蒸气发生反应生成四氧化三铁和氢气,该反应是氧化还原反应,铁是还原剂。

8.C　在高温下,铁与水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁。试管b中收集到的气体为H2,可点燃,且产生淡蓝色火焰,A正确;试管a中生成的黑色固体为四氧化三铁,B正确;铁与水在加热条件下不反应,C错误;用盐酸溶解固体生成物得到氯化亚铁和氯化铁的混合溶液,溶液有颜色,D正确。

9.C　铝粉可与NaOH溶液反应,而铁粉不能,C项正确。

10.A　2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑、2Al+2H2O+2NaOH 2NaAlO2+3H2↑,盐酸、氢氧化钠溶液均足量,则铝完全反应,铝的物质的量相等,根据上述化学方程式可知,产生的氢气的物质的量相等,则生成氢气的体积之比为1∶1。

11.答案　(1)由0价变为+3价　铝　(2)1∶1　3∶1　(3)2∶3

解析　(2)由2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑和2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑可知,1 mol铝消耗3 mol HCl,生成 mol氢气;1 mol铝消耗1 mol NaOH,生成 mol氢气。

(3)5.4 g(即0.2 mol)铝与0.4 mol HCl(不足量)反应时,生成氢气0.2 mol;5.4 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.D　根据题目信息,Li的密度比水的小,应该浮在水面上,①错、②对;Li能和水反应产生氢气和LiOH,且反应比较剧烈,故④⑤⑥正确;因Li浮在水面上,故水中不会有大量气泡产生,③错误。

2.C　①钠先与水反应生成氢气和氢氧化钠,MgSO4再与NaOH发生反应:Mg2++2OH- Mg(OH)2↓,故符合题意;②中钠与氯化钠溶液中的水反应生成氢气,得不到白色沉淀,故不符合题意;③中钠与硫酸钠溶液中的水反应生成氢气,得不到白色沉淀,故不符合题意;④中钠与水反应生成氢气,由于水减少,则有Ca(OH)2固体析出,故符合题意;⑤中钠先与水反应生成氢气和氢氧化钠,CuSO4再与NaOH反应生成蓝色的Cu(OH)2沉淀,不符合题目要求;⑥中钠与水反应生成氢气,由于水减少,则有NaCl固体析出,故符合题意。

3.C　苯与水不互溶,苯的密度比水小,所以将MgCl2溶液加入盛有苯的试管中时,液体分层,MgCl2溶液在下层,苯在上层,A错误;Na与MgCl2溶液中的水反应产生NaOH和H2,使钠块上浮,钠块上升进入苯中,当H2脱离体系后,钠块落入MgCl2溶液中,又发生上述过程,因此钠块并不是一直停留在苯层不发生反应,B错误;由于密度:苯<Na<H2O,结合B项分析可知,Na在MgCl2溶液与苯的界面处反应,钠块上下跳动直至消失,反应产生的NaOH与MgCl2发生复分解反应产生Mg(OH)2白色沉淀,因此会看到下层有白色沉淀产生,C正确,D错误。

4.A　标准状况下4.48 L氢气的物质的量为=0.2 mol;生成0.2 mol氢气,若只有Fe参加反应,则Fe为0.2 mol,若只有Al参加反应,则Al为0.2 mol× mol,所以参加反应的Fe、Al的物质的量无法确定,故A错误;反应中H元素化合价由+1价降低到0价,生成0.2 mol氢气,转移0.4 mol电子,则Fe、Al在反应中共失去0.4 mol电子,故B正确;根据关系式2HCl~H2,生成0.2 mol氢气,则参加反应的HCl为0.4 mol,故C正确;反应的实质为金属与氢离子的反应,则与足量的稀硫酸反应,生成氢气的物质的量也为0.2 mol,故D正确。

5.答案　(1)36∶69∶92　(2)1∶2∶3　(3)23∶12∶9　(4)6∶3∶2　(5)Na>Mg=Al

解析　(1)分别取W g钠、镁、铝与足量的盐酸反应,在相同条件下产生H2的体积比为=36∶69∶92。

(2)分别取0.1 mol钠、镁、铝与足量的盐酸反应,在相同条件下产生H2的体积比是0.05∶0.1∶0.15=1∶2∶3。

(3)若产生相同物质的量的H2,假设都产生1 mol H2,则所需钠、镁、铝的质量之比为2×23∶1×24∶×27=23∶12∶9。

(4)若产生相同体积(同温、同压)的H2,由于相同条件下,气体的体积之比等于物质的量之比,假设都产生1 mol H2,则所需的钠、镁、铝物质的量之比为2∶1∶=6∶3∶2。

(5)若将0.2 mol钠、镁、铝分别投入10 mL 1 mol·L-1的盐酸中,盐酸均不足,钠是活泼金属,与盐酸反应完后,继续与水反应,则产生氢气的物质的量大于0.005 mol,镁、铝产生的氢气的物质的量相等,均是0.005 mol,因此在标准状况下,产生H2的体积大小顺序是Na>Mg=Al。

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,酚酞遇碱变红色,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克氢氧化钠和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产生水蒸气进入B中,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,Fe3O4为氧化产物;H2O中的H由+1价降为0价,作氧化剂。

(3)D的作用是干燥氢气。

(4)CuO为黑色固体,CuO与H2在加热条件下反应生成红色固体Cu,则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假设,由假设1和假设3,可推出假设2:只有Fe3O4。