2020版高中化学 第三章第1节 金属的化学性质 课时1 金属与非金属、酸和水的反应学案

2020版高中化学 第三章第1节 金属的化学性质 课时1 金属与非金属、酸和水的反应学案

课时1　金属与非金属、酸和水的反应 ‎1．了解金属的通性。‎ ‎2．了解常见金属与非金属和酸的反应。‎ ‎3．掌握钠与水反应的原理，会描述实验现象。(重点)‎ ‎4．掌握铁与水的反应。(难点)‎ 金属的通性 ‎[基础·初探]‎ ‎1．金属在自然界中的存在 ‎(1)自然界中绝大多数金属元素的存在形态是化合态。‎ ‎(2)地壳中含量占据前两位的金属元素是铝、铁。‎ ‎2．金属的物理通性 ‎3．金属的化学通性 写出下列反应的化学方程式：‎ ‎ ‎ ‎[探究·升华]‎ ‎[思考探究]‎ 金属的一般通性 ‎(1)根据金属活动性顺序表，Fe、Cu、Zn、Pb、Al、Na能与稀硫酸反应放出H2‎ 9‎ 的是________。‎ ‎【提示】　Fe、Zn、Pb、Al、Na ‎(2)下列各组物质能发生置换反应的是________(填序号)。‎ ‎①Zn与FeSO4　②Fe与CuCl2　③Cu与FeCl3‎ ‎④Ag与CuCl2　⑤Al与HgCl2‎ ‎【提示】　①②⑤‎ ‎[认知升华]‎ 金属与酸、盐反应的一般规律 ‎(1)金属与酸的反应 在金属活动性顺序表中，排在氢之前的金属可与非氧化性酸(盐酸、稀硫酸等)反应生成氢气。‎ ‎(2)金属与盐溶液的反应 在金属活动性顺序表中，一般位于前面的金属(K、Ca、Na除外)能够把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。‎ ‎[题组·冲关]‎ ‎1．下列关于金属的叙述正确的是(　　)‎ A．金属元素在不同化合物中的化合价均不同 B．金属一般具有导电性、导热性和延展性 C．金属单质在化学反应中化合价不一定升高，作还原剂 D．常温下，所有金属都能与酸反应 ‎【解析】　如果金属元素有变价，在不同的化合物中化合价可能不同，如FeCl2、FeCl3中Fe分别为＋2价和＋3价，若没有变价，在不同的化合物中化合价相同，如NaCl、Na2SO4、Na2O……中Na均为＋1价，A错；金属易导电、导热、有延展性，B正确；金属单质只能失电子，化合价升高作还原剂，C错误；常温下部分不活泼金属如Pt、Au等，不能与酸反应，D错误。‎ ‎【答案】　B ‎2．某化学兴趣小组在实验室探究Ti、Mg、Cu的活泼性顺序。他们在相同温度下，取大小相同的三种金属薄片，分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中，观察现象如下：‎ 金属 Ti Mg Cu 金属表面现象 放出气泡速率缓慢 放出气泡速率快 无变化 下列有关三种金属的说法正确的是(　　)‎ A．三种金属的活泼性由强到弱的顺序是Ti、Mg、Cu B．若钛粉中混有Mg，提纯Ti时可用稀盐酸除去Mg 9‎ C．用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu是工业制取Cu的很好途径 D．Cu和MgCl2不发生化学反应 ‎【解析】　可根据金属与同浓度的酸反应时，反应剧烈程度的不同判断金属的活动性，反应剧烈的金属其活动性较强。A项，Ti在盐酸中比Mg放出气泡的速率慢，说明Ti的金属活动性比Mg弱；B项，由于Ti、Mg均能与稀盐酸反应，故不能用此法提纯金属钛；C项，由于Ti是较为昂贵的金属，用Ti制造Cu成本上不划算；D项，由于Cu不如镁活泼，Cu不与MgCl2溶液发生反应，故选D。‎ ‎【答案】　D ‎【题后归纳】　判断金属活动性常用方法 (1)金属与等浓度的酸反应的程度：反应越剧烈，金属活动性越强。‎ (2)金属与盐溶液的置换反应：活动性较强的金属一般可把活动性较弱的金属从其盐溶液中置换出来。‎ (3)金属阳离子的氧化性强弱：金属阳离子的氧化性越强，其单质活动性越弱。‎ ‎ 金属与非金属的反应 ‎[基础·初探]‎ 教材整理1　钠与氧气反应 ‎ 钠与氧气反应的实验 操作 现象 结论 ‎①新切开的钠有银白色的金属光泽；‎ ‎②在空气中很快变暗 ‎①钠为银白色金属；‎ ‎②硬度小；‎ ‎③常温下，钠与氧气反应，化学方程式为4Na＋O2===2Na2O 钠先熔化成银白色的小球，然后剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色的固体 ‎①钠的熔点低；‎ ‎②钠在氧气中燃烧，化学方程式为2Na＋O2Na2O2‎ 教材整理2　铝与氧气的反应 铝与氧气反应的实验 实验操作 用坩埚钳夹住一小块铝箔在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动，仔细观察 再取一小块铝箔，用砂纸仔细打磨(或在酸中处理后，用水洗净)，除去表面的保护膜，再加热至熔化 9‎ 实验现象 两块铝箔都熔化，失去金属光泽，熔化的铝不滴落 结论 化学方程式：4Al＋3O22Al2O3‎ ‎[探究·升华]‎ ‎[思考探究]‎ 钠、铝与O2反应 ‎(1)钠与O2在不同条件下生成产物有何不同？写出反应的化学方程式。‎ ‎【提示】　钠与O2在常温下反应生成Na2O，加热条件下生成Na2O2，化学方程式分别为4Na＋O2===2Na2O,2Na＋O2Na2O2。‎ ‎(2)金属钠长期暴露于空气中，最终生成的物质是什么？‎ ‎【提示】　Na2CO3。‎ ‎(3)铝为活泼金属，为什么可以常温下“稳定”存在，而铁容易出现生锈现象？‎ ‎【提示】　铝的性质活泼，常温下铝与氧气反应生成致密的氧化膜，阻止了内层铝与氧气的继续反应。‎ ‎[认知升华]‎ 升华1　金属钠露置在空气中的变化过程 ‎4Na＋O2===2Na2O Na2O＋H2O===2NaOH ‎2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O 升华2　铝与O2反应的理解 在空气中，活泼金属铝易与O2反应，在表面生成一层稳定的氧化膜，使铝具有抗腐蚀性。当将铝在酒精灯上加热熔化后，熔化的铝并不滴落，好像被一层膜包着，说明Al2O3的熔点比铝的熔点高。铝表面的氧化膜起着保护内部金属的作用，这也正是铝虽然活泼，但在空气中却能稳定存在的原因。‎ ‎[题组·冲关]‎ 题组1　钠与非金属反应 ‎1．取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列实验现象描述正确的是(　　) ‎ ‎①金属钠先熔化　②在空气中燃烧，放出黄色火花 ‎③燃烧后得到白色固体 9‎ ‎④燃烧时火焰为黄色 ‎⑤燃烧后生成浅黄色固体物质 A．①②　　　　　　　 B．①②③‎ C．①④⑤ D．④⑤‎ ‎【答案】　C ‎2．一小块金属钠长时间置于空气中，可能有下列现象，这些现象出现的先后顺序是(　　)‎ ‎①变成白色粉末　②变暗　‎ ‎③变成白色固体　④变成液体 A．①②③④　　　　　　 B．②③④①‎ C．②③①④ D．③②④①‎ ‎【解析】　钠在空气中发生如下变化：‎ Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3。反应现象为：钠由银白色变暗，之后变成白色固体(NaOH)，白色固体潮解变成液体，与空气中的CO2、H2O结合形成白色晶体(Na2CO3·10H2O)，最后晶体风化，变成白色粉末(Na2CO3)。‎ ‎【答案】　B ‎3．等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在氧气中常温下充分反应，则下列说法正确的是(　　) ‎ A．第一块钠失去电子多 B．两块钠失去电子一样多 C．第二块钠的反应产物质量最大 D．两块钠的反应产物质量一样大 ‎【解析】　‎ ‎【答案】　B 题组2　铝与非金属反应 ‎4．下列关于金属铝的叙述中，说法不正确的是(　　)‎ A．铝的化学性质很活泼，在空气中不易锈蚀 B．铝是比较活泼的金属，在化学反应中容易失去电子，表现出还原性 C．铝箔在空气中受热可以熔化，且发生剧烈燃烧 D．铝箔在空气中受热可以熔化，由于氧化膜的存在，熔化的铝并不滴落 ‎【解析】‎ 9‎ ‎　尽管铝的化学性质很活泼，但在空气中易与氧气反应，生成一层稳定的致密氧化膜，故不易被锈蚀，A项正确；B项正确；铝箔在空气中受热可以熔化，但形成的氧化膜使得铝与氧气不再反应，因而也就不会燃烧，C项错；D项正确。‎ ‎【答案】　C ‎5．镁、铝能够在空气中稳定存在的原因是(　　)‎ A．性质不活泼，不与空气中的成分反应 B．镁、铝与氧气的反应速率极慢 C．经过了特殊工艺处理 D．与氧气反应形成了氧化物保护膜 ‎【解析】　活泼金属易与氧气反应生成氧化膜，氧化膜疏松的不能保护内层金属，致密的能保护内层金属。‎ Mg、Al都能形成致密的氧化膜，阻止内层金属继续被氧化。‎ ‎【答案】　D ‎【题后反思】　(1)常温下铝的表面可形成一层致密的氧化膜，起着保护内部金属的作用，所以活泼的铝在空气中能稳定存在，具有很强的抗腐蚀性。‎ ‎(2)镁条表面的氧化膜也很致密，所以镁也有很强的抗腐蚀性。‎ ‎(3)在验证镁条、铝条的性质之前都要先用砂纸打磨除去氧化膜。‎ ‎ 金属与酸和水的反应 ‎[基础·初探]‎ ‎1．金属与酸的反应 非氧化性酸(盐酸或稀硫酸)和金属活动性顺序表中氢以前的金属反应生成盐和氢气。如Zn、Fe和稀盐酸反应的离子方程式分别为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；铝与盐酸反应的化学方程式为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。‎ ‎2．金属和水的反应 ‎(1)钠与水的反应 ‎①钠的密度比水小。‎ ‎②钠的性质非常活泼，能与水发生剧烈反应，生成NaOH和H2。‎ ‎③反应时放出大量热，可使钠熔成小球。‎ ‎④反应后得到的溶液显碱性。‎ ‎⑤化学方程式：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。‎ ‎(2)铁与水的反应 铁与冷水和热水均不反应，可与水蒸气反应，反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。‎ 9‎ ‎[探究·升华]‎ ‎[思考探究]‎ 探究1　钠与水、盐溶液的反应 ‎(1)钠与水的反应 ‎(2)钠投入CuSO4溶液中的现象有钠迅速熔化为小球在液面上四处游动，发出“嘶嘶”声，溶液中有蓝色沉淀，有关化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4。‎ 探究2　铁与水蒸气的反应 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，听到轻微地“噗”声，证明生成了纯净的H2‎ 用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2‎ 实验结论 铁不能与冷水、热水反应，但在高温条件下能与水蒸气反应，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2‎ ‎(1)方法一中，甲、乙酒精灯的点燃顺序如何？为什么？‎ ‎【提示】　先点燃乙酒精灯产生大量水蒸气后，再点燃甲酒精灯，防止加热的铁粉与氧气反应。‎ ‎(2)方法二铁与水的反应实验中，湿棉花有何作用？‎ ‎【提示】　提供水蒸气。‎ ‎[认知升华]‎ 钠与酸溶液、碱溶液和盐溶液的反应 ‎(1)钠与酸溶液反应 ‎①钠与酸溶液反应时先与酸中的H＋反应，离子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。‎ 9‎ ‎②如果钠过量，钠把酸消耗尽之后，再与水反应。‎ ‎(2)钠与碱溶液反应 实质就是钠与水的反应。‎ ‎(3)钠与盐溶液反应 钠与盐溶液反应时，首先与水反应生成NaOH，然后NaOH与盐发生复分解反应(若氢氧化钠不与盐反应，则只有钠与水的反应)。例如：‎ ‎①Na与CuSO4溶液的反应 ‎2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，‎ ‎2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4，‎ 总反应式为2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。‎ ‎②Na与K2SO4溶液的反应 ‎2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑(仅此一步反应)。‎ ‎[题组·冲关]‎ 题组1　金属与酸和H2O的反应 ‎1．将适量金属钠投入下列溶液中，有气体放出，但无沉淀生成的是(　　)‎ A．盐酸　　　　　 B．饱和氢氧化钠溶液 C．FeCl3溶液 D．MgSO4溶液 ‎【解析】　钠与盐酸和水溶液反应均放出氢气，A项，发生反应为2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑，只有气体无沉淀；B项，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，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，钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与MgSO4反应产生氢氧化镁沉淀。‎ ‎【答案】　A ‎2．下列关于铁与水蒸气反应的说法中不正确的是(　　)‎ A．反应中有氢气产生 B．此反应需在加热下才能发生 C．生成的铁的化合物中铁全部呈＋3价 D．该反应中水作氧化剂 ‎【解析】　3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，Fe3O4中铁的价态为＋2价和＋3价。‎ ‎【答案】　C 题组2　Fe与H2O(g)反应实验探究 ‎3．某化学兴趣小组利用如图装置(夹持装置已省略)进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质，请回答下列问题：‎ 9‎ ‎(1)A装置的作用是_______________________________________________，‎ B中反应的化学方程式为__________________________________________。‎ ‎(2)D的作用是___________________________________________________。‎ ‎(3)E中的现象是_______________________________________________。‎ ‎(4)A、B两个装置中应先点燃________处的酒精灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是______________________________________________________。‎ ‎【解析】　(1)根据Fe与H2O(g)反应可知A的作用是提供H2O(g)。‎ ‎(2)D的作用是除去未反应的水蒸气，干燥H2。‎ ‎(3)E中反应为H2＋CuOCu＋H2O，故黑色粉末变红，同时硬质玻璃管右端会有水珠生成。‎ ‎(4)应先点燃A处酒精灯，若先点燃B处酒精喷灯，B中的Fe会与空气中O2反应生成Fe3O4，点燃E处酒精灯前要收集H2，检验纯度。‎ ‎【答案】　(1)产生水蒸气 ‎3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2‎ ‎(2)吸收未反应的水蒸气 ‎(3)黑色固体变为红色，右端管壁有水珠生成 ‎(4)A　收集H2，并检验其纯度 9‎