第2课时金属与酸和水的反应铝与氢氧化钠溶液的反应河南青春小鸟第一节化学实验基本方法第1课时化学实验安全过滤和蒸发梯度目标1.掌握钠与水反应的原理,会描述实验现象。2.了解Al与NaOH溶液的反应。3.掌握铁与水的反应。趣味导学(1)你想了解钠的活泼性吗?钠与水反应剧烈吗?(2)金属可以与酸反应制出氢气,那么金属能与碱溶液反应吗?金属与酸和水的反应1.金属与酸的反应酸与金属活动性顺序表中氢以前的金属发生置换反应生成盐和氢气。金属越活泼,反应越剧烈。如Zn、Al、Fe和稀盐酸反应化学方程式分别为:____________________________________________________________________________________Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑Fe+2HCl===FeCl2+H2↑2.钠与水的反应3.铁与水的反应方法方法一方法二实验装置气体用小试管收集一试管气体,点燃,听到轻微噗声证明生成了____用火柴点燃肥皂泡,听到爆鸣声,证明生成了____实验结论铁不能与冷水、热水反应,但高温能与水蒸气反应,化学反应方程式为:_________________________________H2H23Fe+4H2O(g)=====△Fe3O4+4H21.(1)钠能否露置在空气中?钠着火能用水灭火吗?(2)金属与水反应都能生成碱吗?[提示](1)钠不能露置在空气中,钠着火时也不能用水扑灭。因钠能与空气中的O2、H2O等发生反应,故保存钠时应该隔绝空气,又因为钠不与煤油反应,且比煤油的密度大,实验室中通常把钠保存在煤油中。因钠能与水反应,钠着火时,不能用水灭火,而应用沙土灭火。(2)不是所有金属与水反应都生成碱,钠与水反应生成碱(氢氧化钠),而铁与水反应生成氧化物(Fe3O4)。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实验操作实验现象试管中____________,铝片__________;点燃的木条放在试管口时发出______声化学方程式______________________________________________________________________离子方程式____________________________________________________________________有气泡冒出慢慢溶解爆鸣2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑2Al+6H+===2Al3++3H2↑2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑2Al+2OH-+2H2O===2AlO-2+3H2↑2.学过本节课后,金金同学对妈妈说“妈妈,您不能用铝锅长期存放酸性或碱性食物!”请你帮金金同学解释其原因。[提示]酸碱能侵蚀铝的保护膜,铝能与酸或碱反应,如果用铝锅长期存放酸性或碱性食物,会使铝锅造成腐蚀,更不利于健康。1.钠与水反应时产生的各种现象如下:①钠浮在水面上②钠沉在水底③钠熔化成小球④小球迅速游动逐渐减小,最后消失⑤发生嘶嘶的声音⑥滴入酚酞后溶液显红色。其中正确的一组是()A.①②③④⑤B.全部C.①②③⑤⑥D.①③④⑤⑥解析:金属钠的密度比水的要小,熔点较低,与水反应时剧烈,产生气体和氢氧化钠。答案:D2.除去镁粉中的少量铝粉,可选用()A.硫酸B.氨水C.盐酸D.氢氧化钠溶液解析:铝与NaOH溶液反应,而镁不反应。答案:D3.如图所示的实验中,投入铝片后()A.①中产生气泡,②中不产生气泡B.①和②中都不产生气泡C.①和②中都产生气泡,①中是H2,②中是O2D.①和②中都产生气泡,且都是H2解析:铝片既能与酸溶液反应又能与强碱溶液反应产生氢气。答案:D钠与水及水溶液的反应1.与水反应离子方程式:2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑,还原剂:Na,氧化剂:H2O。2.与酸溶液反应(1)钠与酸反应时先与酸中的H+反应,如:2Na+2HCl===2NaCl+H2↑。(2)如果钠过量,钠把酸消耗尽之后,再与水反应。3.与碱溶液反应实质就是钠与水的反应。4.与盐溶液反应钠与盐溶液反应时先与水反应,它包括两种情况:(1)如果盐溶液中的溶质与氢氧化钠不反应,只发生钠与水的反应。(2)如果盐溶液中的溶质与氢氧化钠反应,则会发生两个反应,如钠与硫酸铜溶液的反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4(1)钠与饱和碱溶液反应时,虽然只是钠与水反应,但是因水的消耗,会使碱结晶析出。(2)书写钠与盐反应的化学方程式时,可以分步书写,也可以写总的方程式。由Zn、Fe、Mg、Al四种金属中的两种组成的混合物10g,与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2L,则混合物中一定含有的金属是()A.ZnB.FeC.AlD.Mg思路点拨:自主解答:由电子守恒知二价金属(M)与产生H2的关系是M——H21mol1mol10gM11.2L22.4L/mol则M=10×22.411.2g/mol=20g/mol而Zn、Fe、Mg的摩尔质量都大于20g/mol,而三价金属Al换算成二价金属时摩尔质量为27g/mol×23=18g/mol,故一定含有Al。答案:C化学计算中的平均值法当A、B两种物质发生同一类型的反应时,可将A、B组成的混合物看作一种物质,从而计算出混合物的平均摩尔质量M,则A、B的摩尔质量将符合M(A)MM(B)或M(B)MM(A)或M(A)=M(B)=M。若混合物可能是两种以上物质组成时,利用上面关系可以确定混合物的组成。1.将金属钠投入到下列物质的溶液中,有气体放出,且溶液质量减轻的是(双选)()A.HClB.K2SO4C.CuCl2D.饱和NaOH溶液解析:钠投入水溶液中,先与酸反应再与水反应,都产生H2,若溶质与生成的NaOH反应生成沉淀,则溶液质量减轻,即m(Na)m(H2)+m(沉淀)A、B项2Na~H2m(Na)m(H2);C项2Na~H2~Cu(OH)246g2g98gm(Na)m(H2)+m(沉淀);D项:加入Na消耗水,饱和NaOH溶液中NaOH析出,溶液质量减轻。答案:CD铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的比较1.反应原理2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑2.“量”的关系(1)等量的铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应,消耗盐酸和NaOH物质的量之比为3∶1。(2)等量的铝分别与足量的盐酸和NaOH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NaOH溶液反应,产生H2的体积比为1∶3。(1)熟练书写铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式(或离子方程式)或准确写出相应的关系式是解答该类题目的前提。(2)正确分析“量”的关系,搞清反应的情况是解答该类题目的关键(如上述分析)。(3)特殊情况分析:若产生H2的体积比:13VHClH2VNaOHH21,则必定是铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;铝与NaOH溶液反应时,铝不足而NaOH过量。(2011·莆田高一检测)取两份铝片,第一份与足量盐酸反应,第二份与足量烧碱溶液反应,同温同压下放出相同体积的气体,则消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为()A.1∶1B.2∶1C.3∶1D.1∶3思路点拨:解答本题应注意Al分别与酸、碱反应量的关系:名师解析:铝与盐酸和烧碱溶液反应的化学方程式分别为2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,当生成等体积气体时消耗HCl、NaOH的物质的量之比为3∶1。答案:C2.在[例2]中:(1)两份铝片的质量之比是多少?(2)若两份铝片在反应时,消耗等物质的量的HCl和NaOH,则生成氢气的体积比为多少?[提示](1)因为盐酸和烧碱溶液都是足量的,铝片将全部参加反应,生成等体积的气体时,根据反应的方程式可知两份铝片的量相等,即其质量之比为1∶1。(2)可设消耗HCl和NaOH的物质的量都为amol,根据反应方程式可得与amol盐酸反应生成氢气a2mol,与amolNaOH反应生成氢气3a2mol,故生成氢气的体积比为a2mol∶3a2mol=1∶3。钠与水反应实验方案的设计有人设计出一种在隔绝空气下让钠与水反应的方法。该方法简便、安全、现象明显、有趣味性,实验装置如图所示。如图所示,将带乳胶管的尖嘴玻璃管和长颈漏斗插入橡皮塞孔中,但玻璃管勿插入液体中,乳胶管上夹上弹簧夹。实验时,往100mL的大试管中先加入40mL煤油,取3粒绿豆粒大小的钠块放入大试管后塞上橡皮塞,通过漏斗加满滴有2滴酚酞的水。根据反应中观察到的现象,回答下列问题:(1)金属钠发生的变化是________________________________________________________________________。(2)大试管中溶液颜色的变化是________________________________________________________________________。(3)大试管中液面的变化情况是________________________________________________________________________。长颈漏斗中液面的变化情况是________________________________________________________________________。(4)如何检验生成的气体________________________________________________________________________________。解析:根据Na与H2O反应的实验现象及Na、煤油、水三者的密度关系进行解答。因为ρ煤油ρ钠ρ水,Na块应在煤油和水的分界处上下跳动,钠块下部和水接触生成H2,钠与水反应产生的气体在逸出过程中把钠带入煤油层,钠在重力作用下再回到煤油和水的分界处。反复多次,直到钠完全消失。产生的气体聚集在大试管上部,把液体反压到长颈漏斗中。答案:(1)钠在煤油中逐渐下沉,至水面时与水发生反应,熔化成银白色小球,像热气球一样在煤油与水的分界处上下游动,最后完全消失。(2)水溶液从上至下逐渐由无色变为红色(3)液面逐渐下降液面逐渐上升(4)当漏斗中液面上升到一定高度后,打开弹簧夹点燃气体,有淡蓝色火焰产生1.钠与水反应的现象与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.钠的还原性很强解析:钠的熔点低可由钠与水反应时能熔化成闪亮的小球来证明;钠的密度小可由钠浮在水面上证明;钠的硬度小可在切割钠时证明,与其在水中反应的现象无关;小球四处游动,剧烈反应,有“嘶嘶”之声,证明钠的还原性很强。答案:C2.下列说法正确的是()A.钠在溶液中可置换出铁B.铁在溶液中可置换出铜C.Fe不与H2O反应D.Fe比Al活泼解析:钠在铁盐溶液中先与H2O发生反应,故不能置换出铁。铁可置换出铜盐溶液中的铜,如:Fe+CuSO4===FeSO4+Cu。Fe在高温下可以与H2O(g)发生反应而生成Fe3O4和H2。在金属活动性顺序表中Al排在Fe的前面,故Al比Fe活泼。答案:B3.用等质量的金属钠进行下列实验,产生氢气最多的是()A.将钠放入足量的稀盐酸中B.将钠放入足量的稀硫酸中C.将钠放入足量的硫酸氢钠溶液中D.将钠用铝箔包好,并刺穿一些小孔,放入足量的水中解析:A、B、C三项中都是钠与酸或水反应放出氢气;而D项中除了Na与水反应放出H2外,铝还会与NaOH溶液反应放出一定量的氢气。答案:D4.向某溶液中投入铝片后有大量H2放出,则溶液中一定不能大量存在的离子是()A.Cl-B.H+C.OH-D.HCO-3解析:与Al反应能放出H2的溶液可能是酸性溶液也可能是强