创新设计必修一第三章 第一节 第1课时.docx

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创新设计必修一第三章第一节第1课时

第一节　金属的化学性质

第1课时　金属与非金属、酸和水的反应

学习目标

核心素养建构

1.了解金属单质的物理性质和金属的通性。

2．掌握钠、铝与氧气的反应。

3．认识钠、铁和水、酸的反应。

[知识梳理]

一、金属的存在及通性

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和铁。

2．物理通性

外观

导电性

导热性

延展性

不透明，有金属光泽

良好

良好

良好

3.化学通性

（1）金属的原子结构与化学性质的关系：

（2）写出下列反应的化学方程式。

①镁条燃烧：

2Mg＋O22MgO；

②镁条与稀盐酸反应：

Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑；

③铝丝与硫酸铜溶液反应：

2Al＋3CuSO4===Al2（SO4）3＋3Cu；

④铜丝与硝酸银溶液反应：

Cu＋2AgNO3===Cu（NO3）2＋2Ag。

【自主思考】

1．是不是所有的金属在常温下都是固体？

试举例说明。

提示　并不是所有的金属在常温下都是固体，如Hg在常温下为液体。

二、金属与非金属的反应

1．钠的物理性质：

钠是银白色固体、质软、硬度小、熔点低。

2．钠与氧气的反应方程式：

（1）常温下：

4Na＋O2===2Na2O。

（2）加热或点燃时：

2Na＋O2Na2O2。

3．铝与氧气的反应：

写出铝与氧气在加热条件下反应的化学方程式：

4Al＋3O22Al2O3。

4．金属与其他非金属的反应

一般的金属原子的最外层电子数少于4，容易失去，单质表现出还原性，除了能被氧气氧化外，金属还能被氯气、硫等非金属氧化，生成相应的氯化物和硫化物。

如2Na＋Cl22NaCl，2Na＋SNa2S。

【自主思考】

2．钠与O2在不同条件下生成产物有何不同？

写出反应化学方程式，并用双线桥法标明电子转移数目。

2Na＋O2N失2×e－，被氧化a2O2得2×e－，被还原

3．金属铝位于金属活动顺序的前列，为何其能够较稳定地存在，而不易被腐蚀？

提示　因为Al较活泼，易与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化物薄膜，保护内层金属不被腐蚀。

三、金属与酸、水的反应

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：

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。

2．金属与水的反应

（1）钠与水的反应

反应的化学方程式：

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。

（2）铁和水蒸气的反应

现象为加热时试管内铁粉红热，点燃从试管中逸出的气体可听到爆鸣声。

反应的化学方程式为3Fe＋4H2O（g）Fe3O4＋4H2。

【自主思考】

4．金属钠着火，能用水灭火吗？

提示　不能，因为金属钠能与水发生化学反应。

若金属钠着火，应用干燥的沙土来灭火。

5．金属与水反应时一定生成碱和氢气吗？

提示　不是所有金属与水反应都生成碱和氢气，如铁与水反应则生成铁的氧化物和氢气。

[效果自测]

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。

（1）自然界中金属都是以化合态形式存在的。

（　　）

（2）自然界中金属都以固态形式存在。

（　　）

（3）钠与O2反应时，条件不同，产物也不同。

（　　）

（4）铝抗腐蚀能力较强的主要原因是铝与氧气反应使表面生成致密的氧化膜。

（　　）

（5）金属单质发生化学反应时表现还原性。

（　　）

（6）Fe与水蒸气反应生成Fe（OH）3。

（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）√　（5）√　（6）×

2．下列有关钠的物理性质叙述正确的是（　　）

①银白色金属　②质软，可以用小刀切割　③熔点较低　④密度比水小　⑤热和电的良导体

A．①②④B．②③⑤

C．①③④D．①②③④⑤

解析　将钠放入水中，钠会熔成小球，说明钠的熔点低，钠能浮在水面上，说明其密度比水小，钠是金属，是热和电的良导体，D项正确。

答案　D

3．下列关于铝的叙述中，不正确的是（　　）

A．铝是地壳里含量最多的金属元素

B．在常温下，铝不能与氧气反应

C．铝是一种比较活泼的金属

D．在化学反应中，铝容易失去电子，是还原剂

答案　B

4．写出下列反应的化学方程式

（1）铝与CuSO4溶液反应：

_________________________________________

（2）铜丝与AgNO3溶液反应：

________________________________________

（3）钠在空气中加热：

___________________________________________

（4）钠与H2O反应：

_______________________________________________

（5）Fe与H2O（g）反应：

______________________________________________

答案　

（1）2Al＋3CuSO4===3Cu＋Al2（SO4）3

（2）Cu＋2AgNO3===Cu（NO3）2＋2Ag

（3）2Na＋O2Na2O2

（4）2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

（5）3Fe＋4H2O（g）Fe3O4＋4H2

探究一、金属的通性

【探究讨论】

1．金属单质的还原性强弱是由失去电子的多少决定的吗？

提示　金属单质的还原性强弱是由失去电子的难易程度决定的，与失去电子的多少无关，如钠、镁反应时分别失去1个、2个电子，但钠比镁还原性强。

2．如何设计简单实验证明铁比铜活泼？

提示　由于活泼金属能将较不活泼的金属从其盐溶液中置换出来，故将铁块放入硫酸铜溶液中，若铁块表面出现红色物质，即可证明铁比铜活泼。

【点拨提升】

1．原子结构与化学性质的关系

2．主要化学性质

金属活动性顺序

KCaNaMgAl

ZnFeSnPb

（H）

CuHgAg

PtAu

失电子能力

依次减小，还原性减弱

―——―→

空气中跟氧气的反应

易被

氧化

常温时能

被氧化

加热时能

被氧化

不能被

氧化

与Cl2、S等反应

生成相应的氯化物、硫化物

与酸的反应

能置换出稀酸（如HCl、H2SO4）中的氢

不能置换出稀酸中的氢

反应剧烈

反应程度依次减弱

与盐的反应

位于金属活动性顺序前面的金属可以将后面的金属从其盐溶液中置换出来（K、Ca、Na除外）

3.铁、铜与Cl2、S反应的产物

（1）铁、铜与Cl2反应分别生成＋3、＋2价的化合物，化学反应方程式为

2Fe＋3Cl22FeCl3、Cu＋Cl2CuCl2

（2）铁、铜与S反应分别生成＋2、＋1价的化合物，化学反应方程式为

Fe＋SFeS、2Cu＋SCu2S

【典题例证1】　下列关于金属的说法中正确的是（　　）

A．金属在常温下都能与氧气反应

B．常温下，与氧气反应的金属均可形成致密的氧化膜，阻止金属继续被氧化

C．铁能置换出CuSO4溶液中的铜，故银也能置换出CuSO4溶液中的铜

D．金属活动性顺序中，排在氢之前的金属与盐酸都能发生置换反应

解析　金、铂性质非常稳定，不能与氧气、盐酸等反应，A项错误；像铁这类金属形成的氧化膜疏松，B项错误；Ag的活动性比Cu的弱，Ag不能与CuSO4反应，C错误；活泼金属均能与盐酸发生置换反应产生H2，D项正确。

答案　D

【学以致用1】　下列有关金属元素特征的叙述正确的是（　　）

A．金属元素的原子只有还原性，其阳离子只有氧化性

B．金属元素的单质在常温下都为固体

C．含金属元素的离子都是阳离子

D．金属阳离子被还原不一定得到金属单质

解析　金属单质在反应中只能失去电子，但处于中间价态的金属阳离子既有氧化性又有还原性，如Fe2＋既有氧化性又有还原性，故A错误；金属汞在常温下为液态，故B错误；含金属元素的离子不一定是阳离子，如高锰酸根离子、偏铝酸根离子等阴离子，故C错误；高价态的金属阳离子能够被还原成低价态的金属阳离子，如Fe3＋能够被还原成Fe2＋，所以金属阳离子被还原不一定得到金属单质，故D正确。

答案　D

探究二、钠、铝与氧气的反应

【探究讨论】

1．新切开的金属钠表面有银白色金属光泽，但在空气中很快就会变暗，原因是什么？

提示　因为金属钠非常活泼，在空气中很容易与氧气反应生成氧化钠，而失去金属光泽。

2．在实验室中应怎样保存金属钠？

提示　因为钠易与空气中的氧气发生反应，所以必须隔绝空气保存；又因为钠不与煤油反应，且钠的密度比石蜡油、煤油的大，所以可以把钠保存在石蜡油或煤油中。

3．为什么熔化的铝不滴落呢？

提示　铝受热熔化时表面Al2O3（熔点为2050℃）仍为固体，使熔化的铝不易滴落。

【点拨提升】

1．钠露置在空气中的变化

（1）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：

（2）发生主要变化的化学方程式为

①4Na＋O2===2Na2O

②Na2O＋H2O===2NaOH

④2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O

⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O

2．金属与氧气反应的规律

金属的金属性越强，越易与氧气发生化合反应。

（1）常温下活泼金属K、Ca、Na在空气中易被氧化，在空气中可发生燃烧。

4Na＋O2===2Na2O　2Na2O＋O22Na2O2或2Na＋O2Na2O2。

（2）常温下较活泼金属Mg、Al在空气中易氧化，形成氧化膜，也可以发生燃烧。

（3）常温下金属Zn、Fe、Sn、Pb与干燥空气不发生氧化反应，加热条件下能被氧化，在纯氧中可发生燃烧。

（4）金属Cu、Hg在强热条件下，只氧化而不发生燃烧。

金属活动性在Hg之后的金属不能被氧气氧化。

【典题例证2】　将一块银白色的金属钠放在空气中会发生一系列的变化：

表面迅速变暗―→“出汗”―→变成白色固体（粉末），下列有关叙述中正确的是（双选）（　　）

A．表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了过氧化钠

B．“出汗”是因为生成的氢氧化钠吸收空气中的H2O在表面形成了溶液

C．最后变成碳酸钠粉末

D．该过程中的所有化学反应均为氧化还原反应

解析　钠露置在空气中表面迅速变暗，是因为Na与O2反应生成了Na2O，A项错误；Na2O与水反应生成NaOH，NaOH又吸收空气中的H2O和CO2，生成Na2CO3·10H2O，Na2CO3·10H2O逐渐风化脱水，最后变成Na2CO3粉末，B、C正确；该过程中只有钠的氧化是氧化还原反应，D项错误。

答案　BC

【学以致用2】　日常生活中常用铝制炊具，它质轻且坚固耐用，其原因是（　　）

A．铝制品表面涂有一层油，可以保护铝不受腐蚀

B．铝很不活泼，不易与其他物质反应

C．铝制品表面有一层致密的氧化物薄膜，起保护作用

D．铝虽然很活泼，但只有在高温下才能反应

解析　铝的化学性质很活泼，易和空气中的氧气反应形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止内部的铝继续反应，故铝制炊具坚固耐用。

答案　C

探究三、钠与水及酸、碱和盐溶液的反应

【探究讨论】

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　钠与酸溶液反应是先与酸反应；若钠过量，钠继续与水反应。

2．钠与碱能发生反应吗？

提示　钠不能与碱反应。

但能与碱溶液中水反应。

3．钠投入硫酸铜溶液中，能否置换出铜，为什么？

提示