化學人教版必修一學案第三章金屬及其化合物第一節(jié)第1課時

/12/12/第一節(jié)金屬的化學性質第1課時金屬與非金屬的反應[學習目標定位]1.熟悉金屬的存在形態(tài)、物理共性，能從金屬的原子結構分析金屬具有還原性。2.會用實驗的方法探索認識鈉、鋁分別與氧氣的反應，能正確描述反應現(xiàn)象，會書寫有關反應的化學方程式。一、金屬的通性1.金屬元素的存在及含量(1)金屬元素的存在絕大多數(shù)金屬(如鐵、鋁等)在自然界中以化合態(tài)形式存在，極少數(shù)化學性質不活潑的金屬(如金等)，以游離態(tài)形式存在。(2)地殼中含量最多的金屬元素是鋁，次之的是鐵。2.金屬的物理通性(1)常溫下，唯一呈液態(tài)的金屬是汞，其余金屬都為固體。(2)除銅、金外，大多數(shù)金屬為銀白色，有金屬光澤。(3)金屬都具有良好的導電性、導熱性和延展性。3.金屬的化學性質金屬的化學性質特點1.判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”(1)金屬具有良好的導熱、導電性()(2)金屬單質在氧化還原反應中總是作還原劑()(3)鈉原子在氧化還原反應中失去1個電子，而鋁原子失去3個電子，所以鋁比鈉活潑()(4)金屬在加熱條件下均易與氧氣反應()(5)金屬元素只有正化合價，沒有負化合價()答案(1)√(2)√(3)×(4)×(5)√解析(3)錯誤，金屬的活潑性與原子失去電子個數(shù)無關，與失電子能力有關，鈉比鋁易失電子，鈉比鋁活潑；(4)錯誤，金、鉑等金屬不與氧氣反應。思維啟迪(1)金屬還原性的強弱取決于其失去電子的難易程度，而不是失去電子個數(shù)的多少。(2)金屬元素只有正化合價，沒有負化合價，Na、K、Mg、Ca、Al、Zn、Ag等金屬元素沒有可變化合價，F(xiàn)e、Cu、Mn等金屬元素有多種可變化合價。二、鈉與氧氣的反應1.用鑷子從試劑瓶中取出金屬鈉，將其表面的煤油用濾紙吸干，用小刀切下一小塊金屬鈉(如圖1)：(1)放置在空氣中發(fā)生的變化是很快變暗；(2)上述變化的原因是鈉是較活潑金屬，在空氣中易被氧化，反應的化學方程式是4Na＋O2=2Na2O。2.將一小塊金屬鈉放在坩堝中加熱(如圖2)：(1)鈉塊先熔化為銀白色小球，然后劇烈燃燒，火焰呈黃色，生成淡黃色固體。(2)寫出上述反應的化學方程式：2Na＋O2eq\o(,\s\up7(△))Na2O2。(1)鈉是一種硬度小，熔點低的銀白色金屬，在空氣中極易被氧化，實驗室保存鈉時應與空氣隔絕，通常保存在煤油中。(2)鈉在常溫下與氧氣反應生成氧化鈉，在加熱或點燃時生成過氧化鈉，由此可知，鈉與氧氣反應，反應條件不同，其產(chǎn)物不同。2.關于鈉的敘述中正確的是()A.鈉是銀白色金屬，硬度很大B.將金屬鈉放在石棉網(wǎng)上用酒精燈加熱后，金屬鈉劇烈燃燒，產(chǎn)生黃色火焰，生成過氧化鈉C.金屬鈉在空氣中燃燒，生成氧化鈉D.金屬鈉的熔點很高答案B解析鈉是銀白色的固體，硬度小，密度也小，熔點很低，分析各選項，只有B正確。3.等質量的兩塊鈉，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，則下列說法正確的是()A.第一塊鈉失去電子多B.兩塊鈉失去電子一樣多C.第二塊鈉的生成物質量最大D.兩塊鈉的生成物質量一樣大答案B解析解題反思鈉與O2反應時，常溫下生成Na2O，加熱條件下生成Na2O2，生成物與O2的用量無關。三、鋁與氧氣的反應1.將在空氣中久置的鋁箔放在酒精燈火焰上加熱(1)觀察到的現(xiàn)象是鋁箔熔化，失去光澤而不滴落。(2)其原因是構成鋁表面氧化膜的氧化鋁熔點很高，包在鋁的表面，使液態(tài)鋁不能滴落。2.將鋁箔在氧氣中點燃(1)觀察到的現(xiàn)象是鋁箔熔化，失去光澤，液態(tài)鋁能否滴落？不能(填“能”或“不能”)。(2)其原因是加熱時，鋁先與氧氣反應，生成的氧化鋁包在鋁的外面。(1)鋁是非?；顫姷慕饘伲瑯O易與氧氣反應，其化學方程式是4Al＋3O2=2Al2O3。(2)生活中許多鋁制品卻很耐腐蝕，這是因為常溫下鋁在空氣中極易與氧氣反應，表面生成致密的氧化鋁薄膜，能阻止氧氣等與鋁進一步反應，因而鋁具有很強的抗腐蝕性。4.下列關于金屬鋁的敘述中，說法不正確的是()A.鋁的化學性質很活潑，但在空氣中不易銹蝕B.鋁是比較活潑的金屬，在化學反應中容易失去電子，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，但由于氧化膜的存在，熔化的鋁并不滴落答案C解析盡管鋁的化學性質很活潑，但在空氣中易與氧氣反應，生成一層穩(wěn)定的致密氧化膜，故不易被銹蝕，A項正確，B項正確；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，因而也就不會燃燒，C項錯誤，D項正確。思維啟迪鋁、鎂都是非?；顫姷慕饘?，在空氣中易形成致密的氧化膜而能穩(wěn)定存在。四、金屬與氯氣、硫的反應寫出下列反應的化學方程式：(1)鈉在氯氣中燃燒；(2)鋁與硫蒸氣反應；(3)鐵在氯氣中燃燒；(4)鐵與硫蒸氣反應；(5)銅在氯氣中燃燒；(6)銅與硫蒸氣反應。答案(1)2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2NaCl(2)2Al＋3Seq\o(=,\s\up7(△))Al2S3(3)2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2FeCl3(4)Fe＋Seq\o(=,\s\up7(△))FeS(5)Cu＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))CuCl2(6)2Cu＋Seq\o(=,\s\up7(△))Cu2S(1)金屬與氯氣反應生成其氯化物，與硫反應生成其硫化物。(2)變價金屬與強氧化劑(如氯氣等)反應，生成的是高價金屬氯化物。(3)變價金屬與弱氧化劑(如硫等)反應，生成的是低價金屬硫化物。5.下列敘述正確的是()A.純鐵為灰黑色，所以鐵屬于黑色金屬B.鐵在硫蒸氣中燃燒生成Fe2S3C.純鐵的抗腐蝕能力非常強，鐵在干燥的空氣里不易被氧化D.足量的鐵在氯氣中燃燒生成FeCl2和FeCl3答案C金屬具有還原性，能與非金屬(O2、Cl2、S等)反應：1.下列關于金屬元素特征的敘述正確的是()A.金屬元素的原子只有還原性，離子只有氧化性B.金屬元素在化合物中一定顯正價C.金屬單質都可以和酸反應置換出氫氣D.金屬元素的單質在常溫下均為固體答案B解析金屬單質在反應中只能失去電子，但處于中間價態(tài)的金屬離子既有氧化性又有還原性，如亞鐵離子既有氧化性又有還原性，A錯誤；因金屬元素在反應中失去電子，則化合價一定升高，所以金屬元素在化合物中一定顯正價，B正確；排在氫后面的金屬與稀硫酸等不反應，無法置換出氫氣，C錯誤；金屬單質Hg在常溫下為液體，D錯誤。2.下列關于金屬的說法中正確的是()A.金屬在常溫下都能與氧氣反應B.常溫下，與氧氣反應的金屬均可形成致密的氧化膜，阻止金屬繼續(xù)被氧化C.根據(jù)金屬與氧氣反應的難易程度可以初步比較一些金屬的活動性D.將一張已除去表面氧化膜的鋁箔浸入硝酸汞溶液中，片刻后取出，然后置于空氣中，不久鋁箔表面生成“白毛”，生成的白毛是氧化鋁和氧化汞的混合物答案C解析金、鉑性質非常穩(wěn)定，常溫下不能與氧氣、鹽酸等反應，故A錯誤；像鐵這類金屬形成的氧化膜疏松，故B錯誤；能夠與氧氣反應的金屬，反應越容易進行，表示金屬的活動性越強，故C正確；Hg與O2在常溫下不發(fā)生反應，所以“白毛”中不含HgO，故D錯誤。3.下列說法正確的是()A.鈉保存在煤油里的原因之一是它極易與氧氣反應B.鋁在空氣中很容易燃燒C.鎂表面的氧化膜疏松，不能保護內層金屬D.鐵銹的主要成分是Fe3O4答案A解析鋁在空氣中易與O2反應生成Al2O3，但不易燃燒，B選項錯誤；Mg與O2反應生成致密的MgO薄膜，能保護其內層金屬，C選項錯誤；鐵銹的主要成分是Fe2O3·nH2O，而非Fe3O4，D選項錯誤。4.下列關于金屬性質的敘述中正確的是()A.鈉與氧氣反應時，產(chǎn)物是由O2的用量決定的B.打磨的鋁箔加熱至熔化時，鋁會滴落C.點燃鎂之前，應先用砂紙打磨D.鐵只能與氧氣反應，與氯氣不反應答案C解析鈉與氧氣反應的產(chǎn)物是由反應條件決定的，常溫下生成Na2O，加熱時生成Na2O2，A項錯誤；鋁易與O2反應生成Al2O3，Al2O3熔點較高，鋁不會滴落，B項錯誤；鐵能與O2和Cl2反應，D項錯誤。5.在實驗室里為了研究鈉的性質，做了如下實驗：(1)取用浸沒在煤油中的金屬鈉的操作方法是。(2)一小塊金屬鈉長時間置于空氣中，可能有下列現(xiàn)象，這些現(xiàn)象出現(xiàn)的先后順序是(填字母，下同)。①變成白色粉末②變暗③變成白色固體④變成液體A.①②③④ B.②③④①C.②③①④ D.③②④①(3)取一塊金屬鈉放在燃燒匙里加熱，觀察到下列實驗現(xiàn)象：①金屬先熔化②在空氣中燃燒，放出黃色火花③燃燒后得白色固體④燃燒時火焰為黃色⑤燃燒后生成淡黃色固體，描述正確的是。A.①② B.①②③C.①③ D.①④⑤答案(1)用鑷子取出鈉塊，用濾紙吸干鈉塊表面的煤油，在玻璃片上用小刀切去表面的氧化層，再切下一小粒備用，余下的鈉全部放回試劑瓶中(2)B(3)D解析(1)取用金屬鈉必須用鑷子，剩余的金屬鈉包括碎屑都必須放入原試劑瓶中。(2)Na在空氣中放置的變化過程為Naeq\o(→,\s\up7(O2))Na2O(變暗)eq\o(→,\s\up7(H2O))NaOH(白色固體)eq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(潮解))表面形成溶液eq\o(→,\s\up7(CO2))Na2CO3·10H2O(白色固體)eq\o(→,\s\up7(風化))Na2CO3(白色粉末)。(3)鈉的熔點只有97.8℃，加熱立即熔化。鈉是一種很活潑的金屬，加熱時與氧氣化合生成過氧化鈉，呈淡黃色。鈉在空氣中燃燒的火焰為黃色。[基礎過關]題組一金屬的通性1.下列關于金屬的說法中正確的是()A.各種金屬都能與鹽酸發(fā)生置換反應B.根據(jù)金屬與酸反應置換氫的難易可比較金屬的活潑性C.金屬都是銀白色D.金屬都具有較高的熔點答案B解析在金屬活動順序表中，只有排在氫之前的金屬可與鹽酸發(fā)生置換反應，A錯誤；根據(jù)金屬與酸反應置換氫的難易可比較金屬的活動性，B正確；大多數(shù)金屬為銀白色，但銅為紫紅色，金為黃色，C錯誤；金屬的熔點有的較高，有的較低，如Na、K、Hg等都是熔點較低的金屬。2.人們習慣上把金、銀、銅、鐵、錫五種金屬統(tǒng)稱為“五金”。在“五金”順序中，把一種金屬的位置向后移一位，正好符合某化學規(guī)律。這種金屬和該化學規(guī)律是()A.鐵、金屬活動性順序 B.金、質量守恒定律C.銀、質量守恒定律 D.銅、金屬密度順序答案A解析金、銀、銅、鐵、錫五種金屬的金屬活動性順序由弱到強的順序為金、銀、銅、錫、鐵，A正確。3.一定質量的鎂和鋁分別與等濃度、等體積的過量稀硫酸反應，產(chǎn)生氣體的體積(V)與時間(t)的關系如圖。下列關于反應的說法錯誤的是()A.鎂和鋁的物質的量之比為3∶2B.鎂和鋁轉移電子數(shù)之比為1∶1C.鎂和鋁的摩爾質量之比為8∶9D.鎂和鋁反應所用時間之比為3∶2答案D解析Mg與鹽酸反應的離子方程式是Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑，鋁與鹽酸反應的離子方程式是2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑。根據(jù)圖像可知反應產(chǎn)生的氫氣的體積相等，則根據(jù)n＝eq\f(V,Vm)可知，氫氣的物質的量相等，假設發(fā)生反應產(chǎn)生氫氣的物質的量是3mol，則反應消耗的鎂和鋁的物質的量之比為3∶2，A正確；在反應過程中產(chǎn)生的氫氣物質的量相等，則轉移電子的物質的量相等，所以鎂和鋁轉移電子數(shù)之比為1∶1，B正確；鎂和鋁的摩爾質量之比為24∶27＝8∶9，C正確；根據(jù)圖像可知鎂和鋁反應所用時間之比為2∶3，D錯誤。題組二金屬與非金屬的反應4.下列說法正確的是()A.將金屬鈉置于空氣中加熱產(chǎn)生白色的氧化鈉B.鋁箔不易被點燃是因為鋁與空氣中的氧氣不反應C.鐵在空氣中點燃劇烈反應，火星四射D.鈉與氧氣反應，本身作還原劑答案D解析鈉在加熱時生成淡黃色Na2O2；鋁箔不易點燃是因為Al2O3的熔點高；鐵在氧氣中點燃劇烈反應，火星四射。5.下列說法不正確的是()A.鈉在氯氣中燃燒，因生成的氯化鈉固體小顆粒分散到空氣中而產(chǎn)生白煙B.把燒紅的鐵絲放在氧氣中，發(fā)出耀眼白光，生成黑色的四氧化三鐵固體C.單質鎂、鋁分別與氧氣反應，條件不同可能生成不同的產(chǎn)物D.金屬鈉在空氣中易被氧化，實驗室常將鈉保存在煤油中答案C解析鎂和鋁分別與氧氣反應都只生成一種氧化物(氧化鎂、氧化鋁)。6.用一張已除去表面氧化膜的鋁箔緊緊包裹在試管外壁(如圖所示)，將試管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空氣中，不久鋁箔表面生出“白毛”，紅墨水柱右端上升，根據(jù)實驗現(xiàn)象判斷下列說法錯誤的是()A.實驗中發(fā)生的反應都是氧化還原反應B.鋁是一種較活潑的金屬C.鋁與氧氣反應放出大量的熱量D.鋁片上生成的白毛是氧化鋁和氧化汞的化合物答案D解析鋁是一種活潑金屬，當表面的氧化鋁保護膜被破壞后，鋁在空氣中極易與氧氣反應生成Al2O3，該反應是放熱反應，從而使反應體系的溫度升高，壓強增大，紅墨水柱右端上升；鋁浸入硝酸汞溶液中，發(fā)生反應2Al＋3Hg2＋=2Al3＋＋3Hg，生成的汞覆蓋在表面，汞不活潑，很難與氧氣反應生成氧化汞。題組三金屬在空氣中易被氧化變質7.鈉露置在空氣中，其變質過程中不可能產(chǎn)生的物質是()A.Na2O B.NaOHC.Na2CO3 D.NaHCO3答案D解析鈉在空氣中的變質過程：Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3，不可能生成NaHCO3。8.將一塊銀白色的金屬鈉放在空氣中會發(fā)生一系列的變化：表面迅速變暗→“出汗”→變成白色固體(粉末)，下列有關敘述不正確的是()A.表面迅速變暗是因為鈉與空氣中的氧氣反應生成了氧化鈉B.“出汗”是因為生成的氫氧化鈉吸收空氣中的水蒸氣在表面形成了溶液C.最后變成碳酸鈉粉末D.該過程中所有化學反應均為氧化還原反應答案D解析鈉在空氣中的先后變化為Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3。表面迅速變暗是因為鈉與空氣中的氧氣反應生成了氧化鈉，所以A正確；氧化鈉與空氣中的水反應生成了氫氧化鈉，氫氧化鈉吸收空氣中的水蒸氣在表面形成了溶液，可觀察到”出汗”，故B正確；生成的氫氧化鈉再與空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈉的結晶水合物，最終風化變成的白色粉末為碳酸鈉，故C正確；Na在空氣中的一系列變化并不都是氧化還原反應，如Na2O→NaOH過程中各元素的化合價均未發(fā)生變化，故D錯誤。題組四鎂、鋁在空氣中穩(wěn)定存在9.下列金屬在常溫下能形成致密的氧化物薄膜，從而能保護內層金屬的是()A.CuB.AlC.FeD.Na答案B10.鎂、鋁能夠在空氣中穩(wěn)定存在的原因是()A.性質不活潑，不與空氣中的成分反應B.鎂、鋁與氧氣的反應速率極慢C.經(jīng)過了特殊工藝處理D.與氧氣反應形成了氧化物保護膜答案D解析鎂、鋁在空氣中易形成致密的氧化膜，阻止內層金屬繼續(xù)被氧化，因而在空氣中能夠穩(wěn)定存在。[能力提升]11.已知由金屬鈉制得氧化鈉，可用多種方法：①4Na＋O2=2Na2O，②4Na＋CO2=2Na2O＋C，③2NaNO2＋6Na=4Na2O＋N2↑。(1)在上述三種方法中，最好的方法是(填序號)，原因是。(2)上述反應③中NaNO2作劑，當有1molNaNO2反應時，電子轉移的數(shù)目是。答案(1)③此生成物只有Na2O是固體，而另一種產(chǎn)物N2可以把周圍環(huán)境中的O2排凈，防止Na2O被繼續(xù)氧化成Na2O2(2)氧化1.806×1024解析Na與O2反應時，容易生成Na2O2，生成物中會有雜質，故①不適合；而②首先是生成物中有碳雜質，且生成的Na2O容易與CO2反應生成Na2CO3，所以此法也不好；③的生成物純凈，且防止了變質，故最好。12.A、B、C是中學化學中常見的三種物質，它們之間的相互轉化關系如下(部分反應條件及產(chǎn)物略去)：(1)若A是一種金屬，C是淡黃色固體，則B的化學式為，A→C反應的化學方程式為。(2)若A是一種非金屬，其常見單質為黑色固體，C是最主要的溫室氣體，則C的分子式為，B→C反應的化學方程式為。A和C能否發(fā)生反應？(填“能”或“不能”)，若能，寫出反應的化學方程式：(若不能，此空不填)。答案(1)Na2O2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2(2)CO22CO＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2CO2能C＋CO2eq\o(=,\s\up7(△))2CO解析(1)根據(jù)C為淡黃色固體，推知C為Na2O2，則B為Na2O，A為Na，A→C的反應為2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2。(2)根據(jù)C是最主要的溫室氣體，推知C為CO2，則A為C，B為CO，A與C能反應，化學方程式為C＋CO2eq\o(=,\s\up7(△))2CO。13.現(xiàn)用金屬鈉和空氣制備純度較高的Na2O2，可利用的裝置如下?；卮鹣铝袉栴}(注：Na2O2可以與H2O、CO2反應)：(1)裝置Ⅳ中盛放的藥品是，其作用是。(2)若規(guī)定氣體的氣流方向從左到右，則組合實驗裝置時各件儀器的正確連接順序為(按從左到右順序寫明儀器的編號Ⅰ、Ⅱ……)，各儀器接口的標號字母(a、b……)順序是：空氣進入，接，接，接。(3)裝置Ⅱ的作用。(4)操作中通空氣和加熱的順序為。答案(1)氫氧化鈉溶液吸收導入的空氣中的二氧化碳(2)Ⅳ、Ⅲ、Ⅰ、Ⅱghefa(或b)b(或a)c(3)防止空氣中的水分