1、高中化学第三章金属及其化合物第一节金属的化学性质第1课时金属与非金属酸水的反应学案新人教版必修1第一节 金属的化学性质第一课时金属与非金属、酸、水的反应课标要求1掌握金属单质的共性(物理性质)。2掌握钠、铝与氧气的反应，钠等活泼金属与水的反应。3初步学会根据铁与水蒸气反应的原理设计实验装置。1钠与氧气反应，常温下：4NaO2=2Na2O；加热时：2NaO2Na2O2。2铝在空气中生成一层致密的氧化膜，保护内部金属不被氧化。3钠与含有酚酞的水反应现象为浮、游、熔、响、红，化学方程式为2Na2H2O=2NaOHH2。4铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4，化学方程式为3Fe4H2O(g)Fe3O4
2、4H2。1金属的通性(1)金属元素的存在及含量金属元素的存在a化合态：绝大多数金属在自然界中均以化合态形式存在，如Al、Fe等。b游离态：极少数化学性质不活泼的金属以游离态形式存在，如Au。金属元素在地壳中的含量(2)金属的物理通性状态：常温下，大部分为固体，唯一呈液态的是汞。色泽：除Cu、Au外，大多数金属为银白色，有金属光泽。三性：良好的导电性、导热性、延展性。(3)金属的化学通性大多数金属与氧气等非金属反应(例如镁条燃烧)现象：镁条剧烈燃烧，发出耀眼的强光，产生大量的白烟。化学方程式：2MgO22MgO。活泼金属与酸反应(例如镁条与稀盐酸反应)现象：镁条逐渐溶解，同时产生无色气泡。离子方
3、程式：Mg2H=Mg2H2。与盐溶液反应a铝丝与硫酸铜溶液反应。现象：铝丝表面有红色物质生成。离子方程式：2Al3Cu2=3Cu2Al3。b铜丝与硝酸银溶液反应。现象：铜丝表面有银白色物质生成。离子方程式：Cu2Ag=Cu22Ag。特别提醒(1)在金属活动性顺序中，排在(H)前面的金属能与稀盐酸(或稀硫酸)反应置换出H2，排在(H)之后的金属不能。金属的位置越靠前，其活动性越强，反应越剧烈。(2)在金属活动性顺序中，位于前面的金属能够把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来(K、Ca、Na除外)。2金属与非金属的反应(1)钠与氧气的反应反应条件室温加热实验步骤实验现象新切开的钠具有银白色的金属
4、光泽，在空气中很快变暗钠先熔化成小球，然后剧烈燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体化学方程式4NaO2=2Na2O2NaO2Na2O2结论钠是非常活泼的金属，与O2反应，条件不同时，现象不同，产物也不同(2)铝与氧气的反应实验现象铝箔熔化，失去金属光泽，熔化的铝并不滴落实验结论常温下，铝与空气中的氧气反应，生成一薄层氧化铝现象原因铝表面生成的氧化膜Al2O3的熔点高于铝的熔点，包在铝的外面，所以熔化的液态铝不滴落化学方程式4Al3O2=2Al2O3(3)金属与其他非金属的反应金属与Cl2、S等物质反应生成相应金属氯化物、硫化物。Na与Cl2(在点燃条件下)反应的化学方程式：2NaCl22NaCl。
5、Na与S(加热条件下)反应的化学方程式：2NaSNa2S。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4NaO2=2Na2O,2NaO2Na2O2。2.金属钠长期暴露于空气中，最终生成的物质是什么？提示：Na2CO33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。1金属钠露置于空气中的主要变化金属钠长期露置于空气中最终完全转变为Na2CO3粉末，此过程中的主要变化与现象有：发生的主要变化的化
6、学方程式为4NaO2=2Na2O；Na2OH2O=2NaOH；2NaOHCO2=Na2CO3H2O，Na2CO310H2O=Na2CO310H2O；Na2CO310H2O=Na2CO310H2O。2常见金属与非金属的反应与O2反应与Cl2反应与S反应Na常温下：4NaO2=2Na2O2NaCl2 2NaCl2NaSNa2S加热时：2NaO2Na2O2Mg常温下Mg被氧化生成致密的氧化膜MgCl2MgCl2MgSMgS点燃时：2MgO22MgOAl常温下Al被氧化生成致密的氧化膜2Al3Cl22AlCl32Al3SAl2S3加热时：4Al3O22Al2O3Fe常温下，Fe在潮湿的空气中生锈，主要
7、成分为Fe2O32Fe3Cl22FeCl3FeSFeSFe在纯氧中点燃生成Fe3O41将一块铝箔用砂纸打磨表面后，在酒精灯上加热至熔化，下列说法正确的是()A熔化的是铝 B熔化的是Al2O3C熔化物滴落 D熔化物迅速燃烧解析：选A打磨掉氧化膜的铝又迅速被O2氧化为Al2O3，包裹在Al的表面，保护内层的Al不被继续氧化；由于Al2O3的熔点比Al高，当加热至铝熔化时，Al2O3薄膜依然完好存在，里面熔化的铝不与O2接触不能迅速燃烧，也不会滴落。2下列有关实验的描述，符合事实的是()A金属钠暴露在空气里，表面变暗，生成白色的氧化钠固体B用坩埚钳夹住打磨过的镁带，在酒精灯上点燃，发出耀眼的白光，放
8、出大量的热，产生白色粉末C用坩埚钳夹住铝箔在酒精灯上点燃，发出耀眼的白光，放出大量的热D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，有液态的铝滴落下来解析：选A用坩埚钳夹住打磨过的镁带，在酒精灯上点燃，产生的是白色固体氧化镁，而不是白色粉末，B不正确；加热铝箔，并没有白光，且熔化的铝也不滴落，所以C、D不正确。1金属与酸的反应通常情况下，位于金属活动性顺序中氢以前的金属能与非氧化性酸反应生成H2。举例：(1)Mg与稀硫酸的反应(离子方程式)：Mg2H=Mg2H2。(2)Al与稀硫酸的反应(离子方程式)：2Al6H=2Al33H2。(3)Fe与稀硫酸的反应(离子方程式)：Fe2H=F
9、e2H2。2钠与水的反应实验操作实验现象结论或解释钠浮在水面上钠的密度比水小钠熔成小球钠熔点较低，且反应放热小球在水面上迅速游动，逐渐变小，最后消失反应产生的气体推动小球运动与水反应发出“嘶嘶”声钠与水剧烈反应，反应放热并生成气体反应后溶液的颜色逐渐变红有NaOH生成化学方程式2Na2H2O=2NaOHH2离子方程式2Na2H2O=2Na2OHH23铁与水蒸气的反应实验装置实验操作及现象导管口冒出大量气泡，用小试管收集一试管气体，点燃，听到爆鸣声，证明生成了氢气用火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声，证明生成了氢气实验结论在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2，化学方程式为3Fe4H2O(g) Fe3O44
10、H2特别提醒钠着火不能用水灭火，需用沙土盖灭。1将一块钠投入到少量的盐酸中，发生哪些反应？写出反应的离子方程式。提示：钠先与盐酸反应，过量的钠再与水反应。反应的离子方程式分别为2Na2H=2NaH2；2Na2H2O=2Na2OHH2。2把一小块钠投到CuSO4溶液中，可观察到哪些现象？写出反应的化学方程式。提示：观察到钠浮在液面上，熔化成一闪亮的小球到处游动，有蓝色沉淀生成。反应的化学方程式为2Na2H2O=2NaOHH2，CuSO42NaOH=Cu(OH)2Na2SO4。合并后可得2Na2H2OCuSO4=Na2SO4Cu(OH)2H2。3铁与水蒸气可以反应，为什么日常生活中可以用铁壶烧水？
11、提示：铁与冷水、热水均不易反应，只有在高温下才能与水蒸气发生反应，所以可以用铁壶烧水。钠与水、酸溶液、碱溶液和盐溶液的反应1钠与水的反应离子方程式：2Na2H2O=2Na2OHH2，还原剂：Na，氧化剂：H2O。2钠与酸溶液的反应(1)钠与酸溶液反应时先与酸中的H反应生成H2。(2)如果钠过量，钠把酸消耗尽之后，再与水反应。3钠与碱溶液的反应实质就是钠与水的反应。4钠与盐溶液的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：(1)Na与Fe2(SO4)3溶液的反应2Na2H2O=2NaOHH2，6NaOHFe2(
12、SO4)3=2Fe(OH)33Na2SO4。(2)Na与K2SO4溶液的反应2Na2H2O=2NaOHH2(仅此一步反应)。1金属钠分别与下列溶液反应时，既有气体又有沉淀产生的是()ABaCl2溶液 BK2SO4溶液CFeCl3溶液 DNH4NO3溶液解析：选C钠与盐溶液中的水反应生成NaOH和H2，故每种溶液中均有气体产生。A、B、D中均无沉淀生成，C中FeCl3与NaOH反应生成Fe(OH)3沉淀。2根据生活常识可知，铁不能与冷、热水反应。但能否与水蒸气反应呢？现利用如图装置研究铁与水蒸气的反应。(1)湿棉花的作用是_。(2)验证铁与水蒸气反应产生H2的方法是_。(3)写出铁与水蒸气在高温
13、下反应的化学方程式：_。答案：(1)加热时产生水蒸气(2)用坩埚钳夹住燃着的火柴(或燃着的木条)去点燃从肥皂液中吹出的气泡，若发出爆鸣声，则可证明铁与水蒸气发生反应生成了H2(3)3Fe4H2O(g) Fe3O44H2 三级训练节节过关1下列说法正确的是()A钠保存在煤油里的原因之一是它极易与氧气反应B铝在空气中很容易燃烧C镁表面的氧化膜疏松，不能保护内层金属D铁锈的主要成分是Fe3O4解析：选AB项，因为铝表面有氧化膜，所以不能燃烧；C项，镁表面有致密的氧化膜，能保护内部金属；D项，铁锈的主要成分是三氧化二铁。2将金属钠分别投入下列物质的水溶液中，生成白色沉淀的是()AMgCl2 BK2SO
14、4CCuCl2 DHCl解析：选A金属钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠再与盐反应产生沉淀。A项，氢氧化钠与氯化镁反应，生成氢氧化镁白色沉淀，正确；B项，氢氧化钠与硫酸钾不反应，错误；C项，氢氧化钠与氯化铜反应产生蓝色沉淀，错误；D项，无沉淀产生，错误。3一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()变成白色粉末变暗变成白色固体变成液体A BC D解析：选B钠在空气中发生如下变化：NaNa2ONaOHNa2CO310H2ONa2CO3。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(Na2
15、CO310H2O)，最后晶体风化，变成白色粉末(Na2CO3)。4某学习小组进行了下图所示的实验，实验后组员之间的交流不合理的是()A甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃，且产生淡蓝色火焰B乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁C丙同学认为将少量还原性铁粉放入试管中，加适量的水，加热也可实现该反应D丁同学认为用盐酸溶解固体生成所得溶液有颜色解析：选C在高温下铁与水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁。A项，甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃，且产生淡蓝色火焰，正确；B项，乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁，正确；C项，铁与水不反应，应该是水蒸气，丙同学的观点错误；D项，丁同学
16、认为用盐酸溶解固体生成物得到FeCl2和FeCl3的混合溶液，溶液带有颜色，正确。5某化学课外活动小组为了检验钠与水反应的产物，设计了下图所示装置(夹持装置省略)。反应一会儿后加热铜丝。根据反应中观察到的现象，回答下列问题：(1)金属钠的变化现象是_。(2)U形管中溶液的颜色_，说明有_生成。(3)铜丝的变化现象是_，说明有_生成；若去掉后面的装置，则检验生成的气体的方法是_。解析：该装置是钠与水反应实验的改进。由于使用了密封装置且增加了煤油，反应现象更便于观察，生成的物质更便于检验。钠位于水和煤油的界面处，与水发生反应2Na2H2O=2NaOHH2，生成的H2与CuO在加热条件下发生反应H2
17、CuOCuH2O。答案：(1)钠在水和煤油的界面处上下浮动且逐渐变小，熔化成闪亮的小球(2)逐渐由无色变为红色NaOH(3)由黑色变为红色H2在玻璃管口处点燃气体，有淡蓝色火焰产生1下列有关金属元素性质的叙述正确的是()A金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性B金属元素在化合物中一定显正化合价C金属元素在不同化合物中化合价一定是不同的D金属元素的单质在常温下均为固体解析：选B金属元素的原子不能得到电子，只有还原性，但离子中如亚铁离子既可以得到电子被还原，表现氧化性，又可以失去电子被氧化成铁离子，表现还原性；对于没有变价的金属，在不同的化合物中的化合价是相同的；金属元素中的汞单质在常温下是液体
18、。2下列关于金属钠的叙述正确的是()A金属钠可以保存在煤油中B金属钠着火时，可用水来灭火C钠与硫酸铜溶液反应可置换出铜D实验时用剩的钠块不能放回原试剂瓶解析：选AA项，钠易被空气中的氧气氧化，需隔绝空气保存，钠的密度大于煤油，可以保存在煤油中，正确；B项，金属钠着火时，用沙子扑灭，若用水灭火钠会与水反应，错误；C项，钠是活泼的金属，与CuSO4溶液反应时先与水反应置换出H2，生成的NaOH再与CuSO4反应，而不能置换出铜，错误；D项，钠极易与水、氧气反应，因此实验时用剩的钠块应该放回原试剂瓶，错误。3下列有关铁与水反应的说法中正确的是()A在任何条件下，铁与水均能发生反应B在高温时，铁与水蒸
19、气反应生成氢氧化铁和氢气C在高温时，铁与水蒸气反应生成氧化铁和氢气D在高温时，铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气解析：选D铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2。4将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中，有气体放出，且溶液质量减轻的是()AHCl BNaOHCK2SO4 DCuSO4解析：选D在A、B、C三个选项中只有H2放出，故溶液质量是增加的。D选项中由于Na与H2O反应生成的NaOH还能继续与CuSO4反应析出Cu(OH)2沉淀：2NaCuSO42H2O=Cu(OH)2Na2SO4H2，故反应后溶液质量减轻。5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()金属钠先熔化在空气中
20、燃烧，放出黄色火花燃烧后得到白色固体燃烧时火焰为黄色燃烧后生成浅黄色固体物质A BC D解析：选C由于金属钠的熔点比较低，所以金属钠放在燃烧匙中加热先熔化，然后燃烧生成浅黄色固体并且伴有黄色火焰。6下列反应的化学方程式不正确的是()A常温时钠与纯氧反应：2NaO2=Na2O2B铝与氧气反应：4Al3O2=2Al2O3C钠与水反应：2Na2H2O=2NaOHH2D铁粉与水蒸气反应：3Fe4H2O(g) Fe3O44H2解析：选A常温时，不论是空气中的氧气，还是纯氧气与金属钠反应均生成氧化钠，加热时钠与氧气反应生成过氧化钠，A选项不正确。7下列有关金属钠的说法中，错误的是()A钠只有在加热条件下才
21、能与水蒸气反应B钠与氧气反应的产物与反应条件有关C钠在反应中易失电子，表现出还原性D钠应保存在煤油中解析：选AA项，钠在常温即与水剧烈反应，错误；B项，钠与氧气反应常温下生成氧化钠，加热时生成过氧化钠，正确；C项，钠与其他物质反应均易失去电子作还原剂，表现还原性，正确；D项叙述是钠的保存方法，正确。8将4.6 g Na投入到95.4 g水中，所得溶液中溶质的质量分数()A等于4.6% B等于8.0%C小于8.0% D大于8.0%解析：选D钠与水反应，溶质为氢氧化钠，质量为8 g，但是由于反应时有气体放出，溶液质量小于100 g，质量分数大于8.0%。9有A、B、C三种常见的金属单质，A在空气中
22、燃烧生成淡黄色固体；B也能在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光；C在一定条件下与水蒸气反应生成H2和一种黑色固体。根据以上信息回答下列问题：(1)写出化学式：A._；B._；C._。(2)写出化学方程式：A在空气中燃烧_；C与水蒸气反应_；A与水反应_。解析：根据现象，可推断：A为Na，B为Mg，C为Fe，淡黄色固体为Na2O2，黑色固体为Fe3O4。答案：(1)NaMgFe(2)2NaO2Na2O23Fe4H2O(g) Fe3O44H22Na2H2O=2NaOHH210某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质，请回答下列问题：(1)A装置的作用是_，B中反应的化学方程
23、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)B中进行的反应是3Fe4H2O(g) Fe3O44H2，故A为提供水蒸气的装置。(2)D的作用是除去未反应的水蒸气，干燥H2。(3)E中反应为H2CuOCuH2O，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，若先点燃B处，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3Fe4H2O(g) Fe3O44H2(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
24、)A收集H2，并检验其纯度1金属钠是一种活泼金属，除了具有金属的一般性质外，还具有自己的特性。下列关于钠的叙述中，正确的是()A钠是银白色金属，熔点低，硬度大B钠放置在空气中，会迅速被氧化而生成淡黄色的氧化钠C在氧气中加热时，金属钠剧烈燃烧，发生黄色火焰D金属钠着火可以用水灭火解析：选CA中，钠的硬度小，可用小刀切割；B中，放置在空气中，钠被缓慢氧化生成白色的Na2O；D中，钠与水反应产生氢气，故钠着火时不能用水灭火。2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，在空气中极易形成致密氧化膜而不易被锈蚀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
25、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：选C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项错误；D项正确。3将一小块金属钠投入到CuSO4溶液中，不可能观察到的现象是()A溶液中有蓝色沉淀生成B有气体生成C有红色物质析出D钠熔成小球浮游在液面上解析：选C钠投入到CuSO4溶液中首先与水反应：2Na2H2O=2NaOHH2，此时钠熔化成闪亮的小球浮游在液面上，有气体生成，生成的NaOH与CuSO4发生复分解反应，产生蓝色絮状沉淀。但钠不能将铜置换出来。4对于金属的下列叙述不正确的是()A在点燃Mg条之前，应先用砂纸打磨，除去表面的氧化膜B用砂纸打磨的铝条，放在酒精灯上加热至熔化，铝会滴落下来C铁在氧气中燃烧生成的氧化物的主要成分是Fe3O4D金属元素在自然界中多以化合态的形式存在，因为它们大多有较强的还原性解析：选B加热铝条至熔化，由于铝表面的Al2O3熔点较高，铝不会滴落下来。5. 如图所示，在烧杯中加入水和苯(苯的密度为0.88 gcm3，与水互不相溶，且不与钠反应)各50 mL，将一小粒金属钠(密度为0.97 gcm3)投入烧杯中，观
