高一化學(xué)必修一3-1.3

1．認(rèn)識鋁既能與鹽酸反應(yīng)又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。2．通過鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)實驗，認(rèn)識化學(xué)實驗操作步驟設(shè)計原理，提高對實驗的研究能力和分析問題的能力。3．學(xué)會物質(zhì)的量在化學(xué)方程式中的應(yīng)用。4．掌握物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、氣體摩爾體積應(yīng)用于化學(xué)方程式的計算。壓力鍋的保養(yǎng)：使用壓力鍋后，應(yīng)將食物及時取出。每次使用后應(yīng)及時清洗擦干，以免殘留的食物尤其是酸堿性物質(zhì)腐蝕鍋體。清洗壓力鍋宜用熱清水或熱清水加清潔劑，不要用鋼絲等磨損性大的東西擦洗。從以上說明書的內(nèi)容你能獲取哪些信息？請設(shè)計實驗證明你的推測知識梳理(對應(yīng)學(xué)生用書56頁)一、鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)實驗操作實驗現(xiàn)象有關(guān)化學(xué)方程式試管中有氣泡冒出，鋁片慢慢溶解；點(diǎn)燃的火柴放在試管口時發(fā)出爆鳴聲2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑試管中有氣泡冒出，鋁片慢慢溶解；點(diǎn)燃的火柴放在試管口時發(fā)出爆鳴聲2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑二、物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計算中的應(yīng)用1．化學(xué)方程式計算的依據(jù)2.化學(xué)方程式計算的要求(1)根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計算時，已知物質(zhì)的其他物理量可換算成物質(zhì)的量，再根據(jù)化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)之比等于其物質(zhì)的量之比，列比例式。(2)各物理量及單位、物質(zhì)的名稱、公式盡量用符號表示。各物理量要注明所表示物質(zhì)(或微粒)的符號，如參加反應(yīng)的NaOH溶液的體積為v(NaOH)。(3)設(shè)未知數(shù)直接用各物理量符號表示，如設(shè)參加反應(yīng)的二氧化錳的物質(zhì)的量為n(MnO2)，并且不要帶單位。(4)把已知量代入算式中計算時都要代入單位。問題探究(對應(yīng)學(xué)生用書56頁)探究：鋁制餐具為何不宜用來蒸煮或長時間存放酸性、堿性、咸的食品？提示：鋁制餐具表面有一層氧化物保護(hù)膜，酸性、堿性食物都會與它反應(yīng)，咸的食品形成了電解質(zhì)溶液易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，當(dāng)鋁進(jìn)入食品后對人身有害。要點(diǎn)一金屬鋁與酸、堿反應(yīng)及生成H2的量的關(guān)系1.鋁在金屬活動性順序中位于氫前面，能置換出酸中的氫。強(qiáng)酸：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，弱酸：2Al＋6CH3COOH―→6CH3COO－＋2Al3＋＋3H2↑。2．Al與NaOH溶液反應(yīng)(1)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體可以燃燒。(2)反應(yīng)分步進(jìn)行：2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O總反應(yīng)為：還原劑是Al，氧化劑是H2O。例1稱取兩份鋁粉，第一份加入足量的濃NaOH(aq)，第二份加入足量的HCl(aq)，如果放出等體積的氣體(在同溫、同壓下)，則兩份鋁粉的質(zhì)量之比為()A．1∶2 B．1∶3C．3∶2 D．1∶1【解析】

本題有以下兩種解法。方法一(計算法)：設(shè)生成氣體的質(zhì)量均為1g，則：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑54 6m1(Al) 1gm1(Al)＝9g2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，54 6m2(Al) 1gm2(Al)＝9gm1(Al)＝m2(Al)方法二(推斷法)：不論是與NaOH(aq)反應(yīng)，還是與HCl(aq)反應(yīng)，均是Al失去電子：Al－3e－===Al3＋還原產(chǎn)物都是H2，則都有如下關(guān)系：2Al～6e－～3H2因此，雖然兩種反應(yīng)不同，但只要放出H2的體積相同，消耗Al的質(zhì)量就相同?！敬鸢浮?/p>

D【點(diǎn)評】

推斷法比計算法更為簡捷，省去了依照化學(xué)方程式進(jìn)行計算的麻煩。變式練習(xí)1用鋁箔包裝4.6g金屬鈉，用針扎出一些小孔，放入25mL水中，完全反應(yīng)后并滴入幾滴酚酞試液，用排水集氣法收集產(chǎn)生的氣體，下列對實驗結(jié)論描述不正確的是()A．有氣泡產(chǎn)生B．溶液變紅C．將鋁箔在反應(yīng)后的溶液放置表面有氣泡產(chǎn)生D．收集到2.24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)【解析】

在題中隱藏著一個至關(guān)重要的條件“鋁箔”，Na與水反應(yīng)放出H2，并且生成NaOH，鋁能與NaOH溶液反應(yīng)，也生成H2，故最后收集到的氣體是這兩部分H2的總和，顯然要比Na單獨(dú)反應(yīng)產(chǎn)生的H2多。2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑2mol 2mol22.4L0．2mol 0.1mol2.24L【答案】

D要點(diǎn)二化學(xué)計算中常用的方法1.關(guān)系式法化學(xué)計算的依據(jù)是物質(zhì)之間量的比例關(guān)系，這種比例關(guān)系通?？蓮幕瘜W(xué)方程式或化學(xué)式中得到。但對復(fù)雜的問題，如已知物與待求物之間是靠很多個反應(yīng)來聯(lián)系的，這時就需直接確定已知量與未知量之間的比例關(guān)系求解，即“關(guān)系式法”。對于多步反應(yīng)的計算，其“關(guān)系式”更是重要而實用?！瓣P(guān)系式”有多種，常見的有質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系式、物質(zhì)的量或粒子數(shù)關(guān)系式、氣體體積的關(guān)系式等。(2)得失電子守恒氧化還原反應(yīng)中，氧化劑得電子數(shù)等于還原劑失電子數(shù)。(3)電荷守恒①電解質(zhì)溶液中，陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)等于陽離子所帶正電荷總數(shù)；②離子方程式中，反應(yīng)物所帶電荷總數(shù)與生成物所帶電荷總數(shù)相等且電性相同。例2某學(xué)習(xí)小組用下圖裝置測定鋁鎂合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鋁的相對原子質(zhì)量。(1)A中試劑為_______________________________。(2)B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________。(3)若實驗用鋁鎂合金的質(zhì)量為ag，測得氫氣體積為bmL(已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)，B中剩余固體的質(zhì)量為cg，則鋁的相對原子質(zhì)量為_____________________________________________________?！窘馕觥?/p>

(1)Mg、Al均可以和酸反應(yīng)，因此不可以用酸來實驗，由于Al可以和堿反應(yīng)而Mg不反應(yīng)，則可以用NaOH與Al反應(yīng)制得H2，然后用排水法收集H2，以計算Al的量。(2)B中發(fā)生的是Al與堿溶液的反應(yīng)。(3)(a－c)即為鋁的質(zhì)量，再除以Al的物質(zhì)的量即為鋁的摩爾質(zhì)量。而n(A1)可以由產(chǎn)生的H2的量求得?！军c(diǎn)評】

本題易忽略Al既能和酸反應(yīng)也能和堿反應(yīng)的性質(zhì)。變式練習(xí)2將一定質(zhì)量的Mg和Al的混合物投入500mL稀硫酸中，固體全部溶解并產(chǎn)生氣體。待反應(yīng)完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物質(zhì)的量與加入NaOH溶液的體積關(guān)系如圖所示。則下列說法正確的是()A．Mg和Al的總質(zhì)量為8gB．硫酸的物質(zhì)的量濃度為5mol/LC．生成的H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2LD．NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為5mol/L【解析】

本題考查的是Mg、Al的圖象題。由圖可知，固體中含有0.15mol的Mg和0.2mol的Al，所以總質(zhì)量為9g；與硫酸反應(yīng)生成的氫氣的量應(yīng)該為(0.15＋0.3)mol×22.4L·mol－1＝10.08L；在200～240mL時，發(fā)生的反應(yīng)是Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，所以氫氧化鈉溶液的濃度為0.2mol÷0.04L＝5mol/L；由于在V(NaOH)＝200mL時，溶液中只有Na2SO4溶質(zhì)，所以c(H2SO4)＝(5mol/L×0.2L)÷2÷0.5L＝1mol/L。【答案】

D典例某無色溶液中放入鋁片后有氫氣產(chǎn)生，則下列離子在該溶液中肯定可以大量存在的是()A．Na＋ B．Mg2＋C．S2－ D．HCO3－【錯因分析】

本題給出的條件“無色溶液中放入鋁片后有H2產(chǎn)生”，說明溶液可能是強(qiáng)酸性，也可能是強(qiáng)堿性，而后者常被學(xué)生思考時因漏掉而致錯。A．Na＋在酸、堿性溶液中均不發(fā)生反應(yīng)，可以大量存在。B．Mg2＋在堿性溶液中與OH－反應(yīng)，生成溶解度極小的Mg(OH)2沉淀。C．S2－在酸性溶液中，與H＋反應(yīng)，放出具有臭雞蛋氣味的H2S氣體，2H＋＋S2－===H2S↑。D．HCO3－與H＋或OH－都可以發(fā)生反應(yīng)，皆不可以大量存在。H＋＋HCO3－===H2O＋CO2↑，HCO3－＋OH－===H2O＋CO32－。【正確解答】

A糾錯補(bǔ)練已知在含HNO3的溶液中放入Al不生成H2。某無色透明溶液跟金屬鋁反應(yīng)放出H2。試判斷下列離子：Mg2＋、Cu2＋、Ba2＋、H＋、Ag＋、SO32－、SO42－、HCO3－、OH－、NO3－，在下列兩種情況下何者能存在于溶液中。(1)當(dāng)生成Al3＋時，一定存在大量__________，可能存在大量__________。(2)當(dāng)生成AlO2－時，一定存在大量__________，可能存在大量__________?！窘馕觥?/p>

因溶液無色，首先排除Cu2＋的存在。與Al反應(yīng)放出H2的溶液，可能是強(qiáng)酸性溶液，也可能是強(qiáng)堿性溶液。Al與強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液反應(yīng)的離子方程式分別為2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑。(1)生成Al3＋時，溶液為強(qiáng)酸性溶液，溶液中存在大量H＋，則弱酸根離子(SO32－、HCO3－)和OH－不能大量共存，NO3－也不能大量存在，因為Al與稀硝酸反應(yīng)不產(chǎn)生H2；這樣陰離子只剩SO42－，SO42－一定存在；溶液中有SO42－，則Ba2＋和Ag＋不能大量存在，Mg2＋可能大量存在。

(2)當(dāng)生成AlO2－時，溶液為強(qiáng)堿性溶液，一定存在大量OH－，有OH－則無大量Mg2＋、H＋、Ag＋和HCO3－，這樣陽離子只剩Ba2＋，有Ba2＋則無大量SO32－、SO42－，而NO3－可能存在?！敬鸢浮?/p>

(1)H＋、SO42－；Mg2＋(2)OH－、Ba2＋；NO3－1．下列有關(guān)廚房鋁制品的使用中，你認(rèn)為合理的是()A．盛放食醋 B．燒煮開水C．用金屬絲擦表面的污垢 D．用堿水洗滌[解析]

鋁既能與酸反應(yīng)也能與堿反應(yīng)，氧化鋁也是既能與酸反應(yīng)，也能與堿反應(yīng)。所以不能用來盛放食醋，不能用堿水洗滌，不能用金屬絲擦表面的污垢，以防表面的氧化鋁薄膜被破壞。因能形成較致密的氧化鋁保護(hù)薄膜，用于燒煮開水是合理的。[答案]

B2．等質(zhì)量的鈉進(jìn)行下列實驗，其中生成氫氣最多的是()A．將鈉投入足量的水中B．將鈉用鋁箔包好并刺一些小孔，再放入足量的水中C．將鈉投入足量的稀硫酸中D．將鈉用耐熱塑料薄膜包好并刺一些小孔，再放入足量的水中[解析]

B項為除鈉和水反應(yīng)放出的氫氣外，還有鋁與生成的氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣。[答案]

B3．有兩種金屬的合金13g，與足量稀硫酸反應(yīng)后，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生氣體11.2L，則組成該合金的金屬不可能是()A．Mg和Al B．Mg和ZnC．Al和Zn D．Al和Fe[解析]

與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生11.2LH2，需Zn32.5g、Fe28g、Al9g、Mg12g。13g介于兩質(zhì)量之間的組合不可能是Al和Mg。[答案]

A4．將5.1g鎂粉和鋁粉的混合物，與過量的HCl溶液反應(yīng)，共收集到5.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氫氣，則原混合物中鎂粉和鋁粉的物質(zhì)的量之比是()A．1∶1 B．2∶1C．1∶2 D．2∶3[答案]

A鋁對人體的危害1．?dāng)z入過量的鋁對骨骼有害在加拿大多倫多舉行的“鋁”討論會上，斯賓塞證實，長期少量口服含鋁抗酸劑對老年人的骨質(zhì)可以構(gòu)成威脅。給老年人口服鋁30毫克，每天三次，就能降低機(jī)體內(nèi)磷的儲存，致使缺鈣。其原因之一，是在磷的消耗及缺乏下促使磷和鈣從骨骼釋放出來，糞內(nèi)排泄的磷增多，尿內(nèi)排泄的鈣量顯著增多；其二是鋁能與食物中的磷酸鹽形成不溶性復(fù)合物，使磷的吸收量減少；其三是氫氧化鋁易和氟形成復(fù)合物，使食物中的氟攝入量降低50%，骨骼內(nèi)氟的沉積量減少，發(fā)生相對性缺氟，而氟是骨骼中礦物質(zhì)存儲的重要調(diào)節(jié)因素。由于上述原因，長期口服氫氧化鋁(即便是小劑量、間歇)均會使機(jī)體缺鈣、磷及氟，臨床上可見尿內(nèi)磷酸鹽減少，高鈣尿、虛弱、不適、骨痛、骨質(zhì)疏松。在低蛋白質(zhì)飲食、空腹服鋁劑及酒精中毒的老年人特別容易發(fā)生。一旦人的腎衰竭，腸壁的結(jié)構(gòu)及功能失常，通透性增加，腸壁對鋁的屏障作用更低，病人再進(jìn)行透析方法，由于透析液內(nèi)含鋁量多，進(jìn)入病人的鋁就更多了。2.攝入過量的鋁，能夠?qū)Υ竽X造成損傷近年來又發(fā)現(xiàn)老年癡呆癥的出現(xiàn)也與平時過多攝入鋁元素有關(guān)。早在1965年，克拉佐首次發(fā)現(xiàn)鋁中毒的兔腦內(nèi)，出現(xiàn)了老年性癡呆特有的神經(jīng)元纖維纏結(jié)病變，但并末引起人們的重視。直到1973年他又根據(jù)研究結(jié)果指出貓的大腦皮層含鋁量的增多，使貓出現(xiàn)了明顯的腦功能障礙，這才喚醒世人警覺。鋁鹽一旦進(jìn)入人體，首先沉積在大腦內(nèi)，可能導(dǎo)致腦損傷，造成嚴(yán)重的記憶力喪失，這是早老性癡呆癥特有的癥狀。參與這項工作的研究人員說，對老鼠的實驗表明，僅給它們喝下一杯經(jīng)鋁