【最新版】初中升高高中化学衔接课程讲义专题13 金属与酸和水、铝与氢氧化钠溶液的反应

【知识回放】

1．请写出活泼金属与盐酸反应的原理。

2．请写出铝与盐酸反应的化学方程式。

【答案】活泼金属+盐酸=盐+氢气

2Al+6HCl=2AlCl3+H2↑

【新知精讲】

一、金属与酸和水的反应

1.金属与酸的反应

2.金属与水的反应

(1)钠与水的反应:

①反应现象及解释

②反应的化学方程式:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑

(2)铁与水的反应:通常铁与冷水和热水均不反应,但铁可与水蒸气反应。

二、铝与氢氧化钠溶液的反应

铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的对比实验

【科学探究】

探究一 钠与水的反应

问题导引

钠与水的反应

1.将大小相同的钠块分别加入稀盐酸和水中,钠与稀盐酸反应更剧烈,试分析其原因是什么?

提示 钠与盐酸或水反应,实质是与H+反应生成H2,盐酸中H+浓度远大于水中的H+浓度,所以钠与盐酸反应比与水反应剧烈得多。

2.在金属活动性顺序中,钠排在铜的前面,所以,将钠加入到CuSO4溶液中,会置换出金属铜。这种说法对吗?为什么?

提示 不对。钠加入到CuSO4溶液中,应先与水反应生成NaOH和H2,NaOH再与CuSO4反应生成Cu(OH)2沉淀,不会置换出CuSO4中的Cu。学科&网

探究二 铝与盐酸或氢氧化钠溶液反应

问题导引

1.在铝与稀盐酸、氢氧化钠溶液的反应中,铝是否均作还原剂?

提示 是。在题目中发生的两个反应中铝均失电子生成铝离子,所以铝均作还原剂。

2.若要除去铁粉中的少量铝粉,可采用什么方法?

提示   

【重点突破】

1.钠与酸、碱、盐溶液反应的实质

2.钠与水溶液反应现象的“一定”与“可能”

(1)一定有:钠与任何物质的水溶液反应的现象中,一定有“浮”“游”“熔”“响”;

(2)可能有:反应现象中不一定有“红”,根据水溶液的成分不同可能出现不同情况,如:

“蓝”→含有石蕊试剂的蒸馏水;“白色沉淀”→氯化镁的水溶液;“蓝色沉淀”→氯化铜的水溶液。

3.铝与盐酸或氢氧化钠溶液反应中四种“量”的关系[来源:学科网ZXXK]

(1)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,消耗盐酸和氢氧化钠的物质的量之比为3∶1。

(2)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生H2的体积比为1∶1。

(3)足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生H2的体积比为1∶3。

(4)特殊情况分析:若产生的氢气的体积比,则必定是铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;铝与氢氧化钠溶液反应时,铝不足而氢氧化钠过量。

【典题探究】

典例1

下列说法正确的是(　　)

A.Fe比Al活泼

B.Fe和盐酸反应的离子方程式为2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑

C.铁在溶液中可置换出铜

D.Fe不与H2O反应

【答案】:C

变式训练1-1

有一位学生将一小块钠投入到盛有煤油和水的试管中(煤油和水均足够多),可能观察到的现象是（    ）A.钠浮在试管中的液面上      B.钠沉入试管底部    

C.钠没有变化                D.钠处于煤油和水的交界处,上下浮动

【答案】:D

【解析】:钠的密度比煤油的大,但比水的小,遇水反应生成的气体会使钠在油和水的交界处上下浮动。

变式训练1-2

甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L-1的盐酸和氢氧化钠溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后测得生成的气体体积比为1∶2,则加入的铝粉质量为(　　)

A.5.4             B.3.6 g 

C.2.7 g D.1.8 g

【答案】:A

【解析】:由2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,

2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑可知,若两份等质量的Al都完全反应时,生成H2的量相等,消耗HCl与NaOH的物质的量不相等。实际上HCl、NaOH同为0.3mol,且已知生成H2的体积比为1∶2,所以发生反应时分别为HCl不足,Al过量;NaOH过量,Al不足。与0.3molHCl完全反应的Al为2.7g,则由生成H2的体积比为1∶2可知,反应的Al的质量之比也为1∶2,即与NaOH溶液反应的Al为5.4g。

方法技巧

解答此类题时要明确两点:(1)无论是铝与酸还是与碱反应,Al和H2的关系都是2Al~3H2。

(2)综合分析题中相关条件判断是否存在过量以及谁过量,然后计算得出数值。学科&网

变式训练1-3 (双选)

将绿豆大小的金属钠投入加有酚酞溶液的100 mL蒸馏水中,则(　　)

A.溶液变红色 B.溶液变蓝色      

C.有H2生成 D.有O2生成

【答案】:AC

【解析】:钠与水反应生成氢气和氢氧化钠,酚酞遇碱变红色。学科&网

变式训练1-4

把一小块钠投入到硫酸铜溶液中,下列物质中不是该反应生成物的是(　　)

A.Cu B.Cu(OH)2 

C.H2 D.Na2SO4

【答案】:A

【解析】:将钠投入CuSO4溶液中时,钠首先与水反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,生成的NaOH再与CuSO4发生复分解反应:CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4,反应中不可能生成铜。

典例2

称取两份铝粉,第一份加入足量的盐酸,第二份加入足量的烧碱。若同温同压下放出相同体积的气体,则两份铝粉的质量比为(　　)

A.1∶1 B.2∶3 

C.3∶2                         D.1∶6

【答案】:A

变式训练2-1

将适量金属钠投入下列物质的溶液中,有气体放出,但无沉淀生成的是(　　)

A.HCl             B.饱和NaOH溶液      

C.FeCl3 D.CuSO4

【答案】:A

【解析】:钠与水溶液反应均放出氢气。A项发生的反应为2Na+2HCl===2NaCl+H2↑,只有气体放出,无沉淀生成;B项中NaOH溶液是饱和溶液,投入钠后,消耗水,析出氢氧化钠晶体;C项中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项中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。

变式训练2-2

(1)等物质的量的Na、Mg、Al分别与足量盐酸反应产生氢气的物质的量之比为　　　　。 

(2)与足量盐酸反应后产生H2的物质的量相同,则所加入Na、Mg、Al三种金属的质量比为　　　　。 

【答案】:(1)1∶2∶3　(2)23∶12∶9