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高中化学 第三章 第一节金属的化学性质课件 新人教版必修1


第三章

金属及其化合物

第三章

金属及其化合物

第三章

金属及其化合物

第一节 金属的化学性质

新知初探自学导引
自主学习
一、金属的存在及共性

1.金属的存在

>化合态 地球上绝大多数金属元素以 ________ 存在于 金 铂 自然界 ( 少数金属 _____ 、 ____ 等以游离态存 铝 在),地壳中含量最多的金属元素是_____。

2.金属的共性
(1)物理性质 外观 不透明、有金属 光泽 导电性 导热性 延展性

良好

良好

良好

(2)化学性质
失去 最外层电子,表现出较强 金属都易 ______

非金属 还原性 的 ________ 。能与 ______ 单质 ( 如: O2 、
Cl2 、 S 等 ) 反应;能与酸反应置换出酸中的 氢;能与某些盐反应置换出不活泼的金属。

例如:
①与非金属的反应
2Mg+O2====== 2MgO Mg与O2反应的化学方程式为:
点燃

__________________________________;

②与酸的反应
Mg与盐酸反应的离子方程式为: Mg+2H+===Mg2++H2↑ __________________________________ ; Fe与稀硫酸反应的离子方程式为: Fe+2H+===Fe2++H2↑ __________________________________ ;

③与盐的反应
Al与CuSO4溶液反应的离子方程式为:

2Al+3Cu2+===2Al3++3Cu __________________________________ ;

Cu与AgNO3溶液反应的离子方程式为: Cu+2Ag+===Cu2++2Ag __________________________________
_。 二、金属与非金属的反应 1.钠与氧气的反应 实验操作 实验现象 新切开的钠 银白色 具有_______ 金属光泽, 在空气中表 变暗 面很快_____
实验结论 银白色 金属,硬度 钠是_________ 低 ,通常 _____ 小 ,熔点_____ 保存在石蜡油或煤油 ______中。 常温下与O2的反应为:4Na +O2===2Na2O

实验操作

实验现象

实验结论

银白色 加热时与O2的 把一小块 钠先熔化为_______ 2Na 金属钠放 小球,然后燃烧, 反应为: △ 黄 在坩埚里, 火焰呈___色,最后 +O2 ==== 淡黄色 固体 生成________ 加热 Na2O2

2.铝与氧气的反应
在常温下,铝能与空气中的氧气发生反应, 致密氧化膜 生成一层____________________ 。加热时, 生成白色固体,放出热量,化学方程式为
4Al+3O2====== 2Al2O3 ______________________________ 。


3.金属与其他非金属的反应

金属还能和 Cl2、S 等多种非金属单质直接化

2NaCl ;2Na+ 合。例如,2Na+Cl2======= ________
SNa2S(研磨爆炸);Fe+S======= FeS(黑色物质 生成);2Al+3S======= Al2S3。
△ △

点燃

三、金属与水的反应
1.钠与水的反应 实验操作 实验现象 原因解释

浮 在 钠的密度比水 钠_____ 小 _____ 水面上 钠熔化成 闪亮的小 球 低 , 钠熔点____ 与水反应放热

实验操作

实验现象

原因解释

小球在水面上四 反应产生的 气体 推 处游动,最后完 ________ 全消失 动小球运动 与水反应发出嘶 钠与水反应剧 嘶响声 烈 反应后溶液的颜 与水反应生成 碱 红 色逐渐变_____ _______

实验操 作

实验现象

原因解释

常温下,钠与水剧烈反应,生成 H2 NaOH _______和_____,化学方程式为: 实验结 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,离 论 子方程式为:2Na+2H2O=== 2OH-+2Na++H2↑ 注意事 取用的钠要小,过大易发生危险 项

2.铁与水蒸气的反应
装置1 实 验 装 置 装置2

装置1

装置2

生成 的气 体

用小试管收集一 用火柴点燃肥皂泡, 试管气体,点燃, 听到爆鸣声,证明 听到轻微噗声,证 H2 生成了_____ H 明生成了____ 2

铁不能与冷水、热水反应,但高温能 实验 与水蒸气反应,化学反应方程式为3Fe 结论 △ +4H2O(g) ====== Fe3O4+4H2

四、金属与酸的反应
排在H前面 酸和金属活动性顺序表中 ______________ 的金属发生置换反应生成 H ________ ,金属 2 越活泼,反应越剧烈,如 Zn 、 Fe 和稀盐酸 反应化学方程式分别为:

Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑。
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑。

五、铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应

实验操 作

快速反应放出 铝片 气体 _____, 逐渐溶解 实验现 __________,点燃的木条放在试管口 发出爆 时_________ 象 鸣声 ______________

2Al+2NaOH+ 2Al+6HCl=== ______________ _________________ 2H2O===2NaAl 2AlCl3+3H2↑ 化学 ______________ O2+3H2↑ 方程 _________________ ______________ 式 _ 酸溶液 ___ H2 碱溶液 铝既能与_______________反应,也能 实验 与________反应,且都放出_____,据 结论 此可区别铝和其他金属

六、化学方程式中各物质的化学计量数与物
质的量之间的关系 以钠与水的反应为例: 化学方程式 化学计量数 之比 扩大NA倍 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ 2∶2∶2∶1 2×NA∶2×NA∶2×NA∶1×NA

物质的量 2 mol∶2 mol∶2 mol∶1 mol 之比

结论

化学方程式中各物质的化学计 量数之比=组成各物质的 粒子数 ___________ 之比=参加反应 的各物质的物质的量 _________之比

自主体验
1.往烧杯内注入煤油和水各100 mL,静置后 将一小块钠投入烧杯内.发生的现象是( 放出,附有气泡的钠块徐徐上升到液体上部, 一会儿又沉到液柱1/2处,如此反复多次, 最后消失 B.钠块一直沉到烧杯底部,并停留在杯底, ) A.钠沉到液柱1/2处,钠块下部有许多气泡

放出气泡,最后消失

C.钠块浮在液柱表面上,很快熔成一个闪
亮的小球,小球四处游动,最后消失 D.钠块沉到液柱1/2处,很快熔成一个闪亮 的小球,小球在液柱1/2处沿水平方向迅速 游来游去,最后消失

解析:选 A 。因为钠比水轻,比煤油重,最
初钠沉在液柱 1/2 处。由于钠跟下层水反应 产生H2,H2的冲力使钠徐徐上升至液柱上部,

待H2放出后钠又沉于液柱1/2处,再跟下层
水反应再上升,如此反复直至消失。 2.(2012· 湖北黄冈高一考试)在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉,反应完全后共 收集到标准状况下的气体33.6 L,该NaOH

溶液的浓度为(
A.1.0 mol/L C.1.5 mol/L

)
B.2.0 mol/L D.3.0 mol/L

解析: 选 B。 因为铝粉过量, 依据反应方程式: 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 2 mol 3×22.4 L n(NaOH) 33.6 L 1 mol 所以 n(NaOH)=1.0 mol,c(NaOH)= = 0.5 L 2.0 mol/L。

3.物质在发生化学反应时 (

)

A.它们的质量一定相等

B.它们的物质的量一定相等
C.它们的质量之比等于化学方程式中化学 计量数之比 D.它们的物质的量之比等于化学方程式中 化学计量数之比

解析:选D。物质发生化学反应时,是按照
一定的比例 (物质的量 )进行的,这也是化学 方程式中的化学计量数之比。

要点突破讲练互动
钠与水及水溶液的反应
探究导引1 钠与酸溶液反应时是先与水反应,

还是先与酸反应?若钠过量,又是什么情况? 提示:钠与酸溶液反应时,先与酸中的 H+ 反 应;若钠过量,再与水反应。

探究导引 2

钠投入 CuSO4 溶液中,能否置

换出Cu,为什么?
提示:不能置换出铜,钠投入到CuSO4溶液

后先与水反应生成 NaOH , NaOH 与 CuSO4
反应生成Cu(OH)2沉淀。

要点归纳
1.与水反应 离子方程式: 2Na + 2H2O===2Na + + 2OH
-+H ↑, 2

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 特别提醒 (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。

即时应用
1.(2012· 蚌埠高一检测)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
C.FeCl3溶液

B.饱和氢氧化钠溶液
D.CuSO4溶液

解析:选A。钠与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CuSO4反应产生氢氧化铜沉淀。

铝与盐酸、氢氧化钠溶液 反应的比较
探究导引 3 等量的铝分别与足量的盐酸和

NaOH 溶液反应,消耗 HCl 和 NaOH 的物质的

量有什么关系?
提示:消耗的盐酸多。 探究导引 4 等量的铝分别与足量的盐酸和

NaOH溶液反应,生成H2的量有什么关系? 提示:一样多。

要点归纳
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氢氧化钠
溶液反应,消耗 HCl 和 NaOH 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。 特别提醒 (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)。 1 (3) 特殊情况分析:若产生 H2 的体积比: 3 VHCl(H2) < <1,则必定是铝与盐酸反应时, VNaOH(H2) 铝过量而盐酸不足;铝与 NaOH 溶液反应时, 铝不足而 NaOH 过量。

即时应用
2.(2012· 北京西城区高一检测)等体积、等物 质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液分别放在 甲、乙两烧杯中,各加等质量的铝,生成氢 气的体积比为5∶7,则甲、乙两烧杯中的反

应情况可能分别是(

)

A.甲、乙中都是铝过量 B.甲中铝过量,乙中碱过量

C.甲中酸过量,乙中铝过量
D.甲中酸过量,乙中碱过量

解析:选B。因为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,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,而今产生 H2 的体 1 VHCl(H2) 积比: < <1, 所以反应的情况为: 3 VNaOH(H2) 甲中铝过量,盐酸不足;乙中铝不足,氢氧化 钠过量。

物质的量应用于化学方程 式的计算
探究导引5 “将6.5 g锌放入足量的盐酸中充

分反应,生成标准状况下的氢气的体积是多

少?”据此,思考以下问题:
(1)题干中盐酸“足量”的含义是什么? (2)若题干盐酸中HCl的物质的量为0.1 mol, 此时将如何解答?

提示:(1) 盐酸足量表示锌完全反应。(2)盐酸

中HCl的物质的量为0.1 mol,说明锌过量,应
以HCl的物质的量进行计算。

要点归纳
1.基本步骤

2.计算类型 (1)基本计算 已知一种反应物 (或生成物 )的量求解其他物

质的有关量,此时,只要按照化学方程式的
量的关系,列出已知物质和待求物质的比例 式计算便可。 (2)混合物反应的计算

设出混合物中各物质的物质的量为x、y、z,
按照化学方程式的量的关系,并用x、y、z 表示,列出方程组解答。 (3)过量计算 给出了两种反应物的量,求解某产物的量。

方法:按照化学方程式的量的关系进行判断,
哪一种物质过量,然后根据不足的物质的量 进行求解。

特别提醒
(1) 各种符号的书写要规范,大写字母与小 写字母的意义各不相同。如 “M ”表示摩尔 质 量,而 “m ”表示质量; “N ”表示微粒数,

而“n”表示物质的量。
(2) 根据化学方程式计算时,已知物理量和 待求物理量要保证“上下单位要相同,左右 相对应”。

3.化学计算中常用解题技巧
(1)关系式法 当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系 时,只需直接确定已知量和未知量之间的比 例关系,即“关系式”。

①根据化学方程式确定关系式
写出发生反应的化学方程式,根据量的关系 写出关系式。

如:把 CO 还原 Fe2O3 生成的 CO2 通入到澄 清的石灰水中,求生成沉淀的量。 发生反应的化学方程式:3CO+ Fe2O3======= 2Fe+3CO2 CO2+Ca(OH)2===== CaCO3↓+H2O 则关系式为 3CO~3CO2~3CaCO3, 即 CO~ CaCO3。 ②根据原子守恒确定关系式 上述例 子中也可直接根 据碳原子守恒得出 CO~CaCO3。
高温

(2)守恒法 守恒关系 特征 宏观:反应前后元素的质量守恒 质量守恒 微观:反应前后原子的个数守恒 电子守恒 氧化还原反应中,得失电子守恒 电解质溶液中,阳离子所带的正电荷 总数等于阴离子所带的负电荷总数 电荷守恒 离子方程式中,反应物所带的电荷总 数等于生成物所带的电荷总数,且电 性相同

(3)差量法

①根据化学反应前后物质的有关物理量发生
的变化,找出所谓“理论差量”,如反应前 后的质量、物质的量、气体体积的差量等。 ②根据题意确定理论差量,结合题目实际差 量,列出比例式,求出答案。

特别提醒 (1)不能熟练地正确书写化学方程式成为一 些同学计算的障碍,因此要熟练掌握典型的

化学方程式。
(2)化学方程式表示的是纯净物之间的量的 关系,因此不纯物质必须换算成纯净物的量 再进行计算。

即时应用
3.把1.1 g铁、铝混合物溶于200 mL 5 mol· L
-1盐酸中,反应后盐酸的浓度变为 4.6 -1

mol· L

(溶液体积变化忽略不计)。求: (1)反应中消耗HCl的物质的量。 (2)该混合物中铝、铁的物质的量。 解析:(1)消耗HCl的物质的量:0.2 L×5

mol· L-1-0.2 L×4.6 mol· L-1=0.08 mol

(2)设Al、Fe的物质的量分别为x、y。 2Al + 6HCl==== 2AlCl3+3H2↑

2 mol
x

6 mol
3x

Fe + 2HCl==== FeCl2+H2↑ 1 mol y 2 mol 2y

? ?27 g·mol ×x+56 g·mol ×y=1.1 g ? ? ?3x+2y=0.08 mol

-1

-1

得 x=0.02 mol,y=0.01 mol。

答案:(1)0.08 mol 0.01 mol

(2)Al:0.02 mol;Fe:

题型探究权威预测
金属与酸的反应
例1 将4.6 g金属钠投入到足量水中,得a g

溶液;将4.8 g金属镁投入到足量盐酸中,得b g溶液,假设水的质量与盐酸的质量相等,则反 应后两溶液的质量关系式为( )

A.a=b
C.a<b 【解析】

B.a>b
D.无法判断 溶液的质量等于金属和水或酸的

质量之和减去放出H2的质量。 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑

46
4.6 g

2
0.2 g

a=4.6 g+m(H2O)-0.2 g=4.4 g+m(H2O)

Mg+2HCl===MgCl2+H2↑
24 2

4.8 g

0.4 g

b=4.8 g+m(盐酸)-0.4 g=4.4 g+m(盐 酸) 因为m(H2O)=m(盐酸),所以a=b。 【答案】 A

铝与盐酸、NaOH溶液反应 的有关计算
例2 铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶

液反应,当两个反应放出的气体在相同状况

下体积相等时,反应中消耗的盐酸和NaOH物
质的量之比为( A.1∶1 C.3∶1 ) B.2∶1 D.1∶3

【解析】

根据铝与盐酸以及铝与NaOH反

应的化学方程式: 2Al + 6HCl===2AlCl3 +

3H2 ↑, 2Al + 2NaOH + 2H2O===2NaAlO2
+3H2↑ 可直接得到答案:n(HCl)∶n(NaOH)=3∶1. 【答案】 C

【规律方法】 金属与酸的反应规律: (1)金属与酸的反应均为氧化还原反应,且金 属失去电子的物质的量等于酸得到电子的物 质的量。 (2)1 mol a 价的活泼金属与足量的非氧化性酸 a 反应,可生成 mol H2。 2

物质的量在化学方程式中的 应用
例3 1.15 g金属钠与水反应,得到100 mL

溶液,试计算(溶液体积变化忽略不计):

(1)生成的气体在标准状况下的体积;
(2)反应后所得溶液的物质的量浓度。 【解析】 设生成标准状况下气体的体积为 V,

物质的量浓度为c。

2Na+2H2O===2NaOH+ 2×23 g 2 mol 1.15 g 0.1 L×c 22.4 L×1.15 g V= =0.56 L 2×23 g

H2↑ 22.4 L V

2 mol×1.15 g - c= =0.5 mol·L 1 2×23 g×0.1 L

【答案】

(1)0.56 L

(2)0.5 mol· L-1

【名师点睛】

列比例式时注意上下单位一

致,左右对应,但单位不要求一致。在比例
式中运算要带单位,未知数 V 、 c 本身就是

物理量,带有单位,不要写成c mol· L- 1 ;
比例关系式中各个量都要有单位。

差量法计算
例4 (2012· 石家庄高一检测)用足量H2还原

80 g氧化铜粉末,反应一段时间后,测得固

体质量减少8 g,此时消耗H2 22.4 L(标准状
况下),求生成Cu的质量。

【解析】 根据 H2 与 CuO 的反应, 可得如下 关系: H2+CuO===== Cu+H2O Δm 80 64 m(Cu) 16 8g


64×8 g 所以 m(Cu)= =32 g。 16

【答案】

32 g

【易误警示】

解答此题要注意:

H2还原CuO时,反应前要通入一会儿 H2,反 应后还要通入一会儿 H2,参加反应 H2的量小 于消耗H2的量。所以不能根据22.4 L H2 进行计算。

热点示例思维拓展
[经典案例] 小亮同学欲测定镁铝合金中铝的

质量分数,设计如下实验:

(1)用托盘天平称取a g镁铝合金并放入500
mL的烧杯中; (2) 向烧杯中慢慢加入浓氢氧化钠溶液至不再 产生气泡为止;

(3)将所得的混合物过滤,干燥,称重得固体b
g. 请回答下列问题: (1)请写出利用该实验方案计算铝的质量分 数的表达式。

(2)该实验方案中若去掉步骤(3),而测定产生
氢气的体积能计算铝的质量分数吗?若能, 设氢气的体积用V表示(已换算为标准状况), 写出铝的质量分数的表达式(无需化简)。

(3)若将氢氧化钠改为盐酸,设a g镁铝合金

恰好消耗含c mol氯化氢的盐酸,若设合金中
镁、铝的物质的量分别为x、y,则求解合金 中铝的质量分数可列的式子有哪些?
【答案】 (1)镁不与氢氧化钠溶液反应,所 以 b g 固体为镁的质量,则铝的质量分数为 a-b ×100%。 a

(2) 能 , 发 生 反 应 为 2Al + 2NaOH + 2H2O===2NaAlO2+ 3H2↑,所以铝的物质的 V 2 量为 × mol , 则 铝 的 质 量 分 数 为 22.4 3 V 2 × ×27 22.4 3 ×100 %。 a (3)据质量守恒列式:24x+27y=a,据所耗盐 酸的量列式:2x+3y=c。


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