高中化学学案人教版步步高必修1第三章第三章 第一节 第1课时.docx

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高中化学学案人教版步步高必修1第三章第三章第一节第1课时

第一节　金属的化学性质

第1课时　金属与非金属的反应

[学习目标定位]　1.熟悉金属的存在形态、物理共性,能从金属的原子结构分析金属具有还原性。

2.会用实验的方法探索认识钠、铝分别与氧气的反应,能正确描述反应现象,会书写有关反应的化学方程式。

一、金属的通性

1.金属元素的存在及含量

（1）金属元素的存在

绝大多数金属（如铁、铝等）在自然界中以化合态形式存在,极少数化学性质不活泼的金属（如金等）,以游离态形式存在。

（2）地壳中含量最多的金属元素是铝,次之的是铁。

2.金属的物理通性

（1）常温下,唯一呈液态的金属是汞,其余金属都为固体。

（2）除铜、金外,大多数金属为银白色,有金属光泽。

（3）金属都具有良好的导电性、导热性和延展性。

3.金属的化学性质

　金属的化学性质特点

1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”

（1）金属具有良好的导热、导电性（　　）

（2）金属单质在氧化还原反应中总是作还原剂（　　）

（3）钠原子在氧化还原反应中失去1个电子,而铝原子失去3个电子,所以铝比钠活泼（　　）

（4）金属在加热条件下均易与氧气反应（　　）

（5）金属元素只有正化合价,没有负化合价（　　）

答案　

（1）√　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）√

解析　（3）错误,金属的活泼性与原子失去电子个数无关,与失电子能力有关,钠比铝易失电子,钠比铝活泼；（4）错误,金、铂等金属不与氧气反应。

思维启迪　

（1）金属还原性的强弱取决于其失去电子的难易程度,而不是失去电子个数的多少。

（2）金属元素只有正化合价,没有负化合价,

Na、K、Mg、Ca、Al、Zn、Ag等金属元素没有可变化合价,

Fe、Cu、Mn等金属元素有多种可变化合价。

二、钠与氧气的反应

1.用镊子从试剂瓶中取出金属钠,将其表面的煤油用滤纸吸干,用小刀切下一小块金属钠（如图1）：

（1）放置在空气中发生的变化是很快变暗；

（2）上述变化的原因是钠是较活泼金属,在空气中易被氧化,反应的化学方程式是4Na＋O2===2Na2O。

2.将一小块金属钠放在坩埚中加热（如图2）：

（1）钠块先熔化为银白色小球,然后剧烈燃烧,火焰呈黄色,生成淡黄色固体。

（2）写出上述反应的化学方程式：

2Na＋O2Na2O2。

（1）钠是一种硬度小,熔点低的银白色金属,在空气中极易被氧化,实验室保存钠时应与空气隔绝,通常保存在煤油中。

（2）钠在常温下与氧气反应生成氧化钠,在加热或点燃时生成过氧化钠,由此可知,钠与氧气反应,反应条件不同,其产物不同。

2.关于钠的叙述中正确的是（　　）

A.钠是银白色金属,硬度很大

B.将金属钠放在石棉网上用酒精灯加热后,金属钠剧烈燃烧,产生黄色火焰,生成过氧化钠

C.金属钠在空气中燃烧,生成氧化钠

D.金属钠的熔点很高

答案　B

解析　钠是银白色的固体,硬度小,密度也小,熔点很低,分析各选项,只有B正确。

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.第二块钠的生成物质量最大

D.两块钠的生成物质量一样大

答案　B

解析　

解题反思　钠与O2反应时,常温下生成Na2O,加热条件下生成Na2O2,生成物与O2的用量无关。

三、铝与氧气的反应

1.将在空气中久置的铝箔放在酒精灯火焰上加热

（1）观察到的现象是铝箔熔化,失去光泽而不滴落。

（2）其原因是构成铝表面氧化膜的氧化铝熔点很高,包在铝的表面,使液态铝不能滴落。

2.将铝箔在氧气中点燃

（1）观察到的现象是铝箔熔化,失去光泽,液态铝能否滴落？

不能（填“能”或“不能”）。

（2）其原因是加热时,铝先与氧气反应,生成的氧化铝包在铝的外面。

（1）铝是非常活泼的金属,极易与氧气反应,其化学方程式是4Al＋3O2===2Al2O3。

（2）生活中许多铝制品却很耐腐蚀,这是因为常温下铝在空气中极易与氧气反应,表面生成致密的氧化铝薄膜,能阻止氧气等与铝进一步反应,因而铝具有很强的抗腐蚀性。

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,但在空气中不易锈蚀

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,但由于氧化膜的存在,熔化的铝并不滴落

答案　C

解析　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。

思维启迪　铝、镁都是非常活泼的金属,在空气中易形成致密的氧化膜而能稳定存在。

四、金属与氯气、硫的反应

写出下列反应的化学方程式：

（1）钠在氯气中燃烧；

（2）铝与硫蒸气反应；

（3）铁在氯气中燃烧；

（4）铁与硫蒸气反应；

（5）铜在氯气中燃烧；

（6）铜与硫蒸气反应。

答案　

（1）2Na＋Cl22NaCl　

（2）2Al＋3SAl2S3

（3）2Fe＋3Cl22FeCl3　（4）Fe＋SFeS

（5）Cu＋Cl2CuCl2　（6）2Cu＋SCu2S

（1）金属与氯气反应生成其氯化物,与硫反应生成其硫化物。

（2）变价金属与强氧化剂（如氯气等）反应,生成的是高价金属氯化物。

（3）变价金属与弱氧化剂（如硫等）反应,生成的是低价金属硫化物。

5.下列叙述正确的是（　　）

A.纯铁为灰黑色,所以铁属于黑色金属

B.铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3

C.纯铁的抗腐蚀能力非常强,铁在干燥的空气里不易被氧化

D.足量的铁在氯气中燃烧生成FeCl2和FeCl3

答案　C

金属具有还原性,能与非金属（O2、Cl2、S等）反应：

1.下列关于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,离子只有氧化性

B.金属元素在化合物中一定显正价

C.金属单质都可以和酸反应置换出氢气

D.金属元素的单质在常温下均为固体

答案　B

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离子既有氧化性又有还原性,如亚铁离子既有氧化性又有还原性,A错误；因金属元素在反应中失去电子,则化合价一定升高,所以金属元素在化合物中一定显正价,B正确；排在氢后面的金属与稀硫酸等不反应,无法置换出氢气,C错误；金属单质Hg在常温下为液体,D错误。

2.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.根据金属与氧气反应的难易程度可以初步比较一些金属的活动性

D.将一张已除去表面氧化膜的铝箔浸入硝酸汞溶液中,片刻后取出,然后置于空气中,不久铝箔表面生成“白毛”,生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合物

答案　C

解析　金、铂性质非常稳定,常温下不能与氧气、盐酸等反应,故A错误；像铁这类金属形成的氧化膜疏松,故B错误；能够与氧气反应的金属,反应越容易进行,表示金属的活动性越强,故C正确；Hg与O2在常温下不发生反应,所以“白毛”中不含HgO,故D错误。

3.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

答案　A

解析　铝在空气中易与O2反应生成Al2O3,但不易燃烧,B选项错误；Mg与O2反应生成致密的MgO薄膜,能保护其内层金属,C选项错误；铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O,而非Fe3O4,D选项错误。

4.下列关于金属性质的叙述中正确的是（　　）

A.钠与氧气反应时,产物是由O2的用量决定的

B.打磨的铝箔加热至熔化时,铝会滴落

C.点燃镁之前,应先用砂纸打磨

D.铁只能与氧气反应,与氯气不反应

答案　C

解析　钠与氧气反应的产物是由反应条件决定的,常温下生成Na2O,加热时生成Na2O2,A项错误；铝易与O2反应生成Al2O3,Al2O3熔点较高,铝不会滴落,B项错误；铁能与O2和Cl2反应,D项错误。

5.在实验室里为了研究钠的性质,做了如下实验：

（1）取用浸没在煤油中的金属钠的操作方法是。

（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（填字母,下同）。

①变成白色粉末　②变暗　③变成白色固体　④变成液体

A.①②③④B.②③④①

C.②③①④D.③②④①

（3）取一块金属钠放在燃烧匙里加热,观察到下列实验现象：

①金属先熔化　②在空气中燃烧,放出黄色火花　③燃烧后得白色固体　④燃烧时火焰为黄色　⑤燃烧后生成淡黄色固体,描述正确的是。

A.①②B.①②③

C.①③D.①④⑤

答案　

（1）用镊子取出钠块,用滤纸吸干钠块表面的煤油,在玻璃片上用小刀切去表面的氧化层,再切下一小粒备用,余下的钠全部放回试剂瓶中

（2）B　（3）D

解析　

（1）取用金属钠必须用镊子,剩余的金属钠包括碎屑都必须放入原试剂瓶中。

（2）Na在空气中放置的变化过程为NaNa2O（变暗）NaOH（白色固体）表面形成溶液Na2CO3·10H2O（白色固体）Na2CO3（白色粉末）。

（3）钠的熔点只有97.8℃,加热立即熔化。

钠是一种很活泼的金属,加热时与氧气化合生成过氧化钠,呈淡黄色。

钠在空气中燃烧的火焰为黄色。

[基础过关]

题组一　金属的通性

1.下列关于金属的说法中正确的是（　　）

A.各种金属都能与盐酸发生置换反应

B.根据金属与酸反应置换氢的难易可比较金属的活泼性

C.金属都是银白色

D.金属都具有较高的熔点

答案　B

解析　在金属活动顺序表中,只有排在氢之前的金属可与盐酸发生置换反应,A错误；根据金属与酸反应置换氢的难易可比较金属的活动性,B正确；大多数金属为银白色,但铜为紫红色,金为黄色,C错误；金属的熔点有的较高,有的较低,如Na、K、Hg等都是熔点较低的金属。

2.人们习惯上把金、银、铜、铁、锡五种金属统称为“五金”。

在“五金”顺序中,把一种金属的位置向后移一位,正好符合某化学规律。

这种金属和该化学规律是（　　）

A.铁、金属活动性顺序B.金、质量守恒定律

C.银、质量守恒定律D.铜、金属密度顺序

答案　A

解析　金、银、铜、铁、锡五种金属的金属活动性顺序由弱到强的顺序为金、银、铜、锡、铁,A正确。

3.一定质量的镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应,产生气体的体积（V）与时间（t）的关系如图。

下列关于反应的说法错误的是（　　）

A.镁和铝的物质的量之比为3∶2

B.镁和铝转移电子数之比为1∶1

C.镁和铝的摩尔质量之比为8∶9

D.镁和铝反应所用时间之比为3∶2

答案　D

解析　Mg与盐酸反应的离子方程式是Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑,铝与盐酸反应的离子方程式是2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。

根据图像可知反应产生的氢气的体积相等,则根据n＝可知,氢气的物质的量相等,假设发生反应产生氢气的物质的量是3mol,则反应消耗的镁和铝的物质的量之比为3∶2,A正确；在反应过程中产生的氢气物质的量相等,则转移电子的物质的量相等,所以镁和铝转移电子数之比为1∶1,B正确；镁和铝的摩尔质量之比为24∶27＝8∶9,C正确；根据图像可知镁和铝反应所用时间之比为2∶3,D错误。

题组二　金属与非金属的反应

4.下列说法正确的是（　　）

A.将金属钠置于空气中加热产生白色的氧化钠

B.铝箔不易被点燃是因为铝与空气中的氧气不反应

C.铁在空气中点燃剧烈反应,火星四射

D.钠与氧气反应,本身作还原剂

答案　D

解析　钠在加热时生成淡黄色Na2O2；铝箔不易点燃是因为Al2O3的熔点高；铁在氧气中点燃剧烈反应,火星四射。

5.下列说法不正确的是（　　）

A.钠在氯气中燃烧,因生成的氯化钠固体小颗粒分散到空气中而产生白烟

B.把烧红的铁丝放在氧气中,发出耀眼白光,生成黑色的四氧化三铁固体

C.单质镁、铝分别与氧气反应,条件不同可能生成不同的产物

D.金属钠在空气中易被氧化,实验室常将钠保存在煤油中

答案　C

解析　镁和铝分别与氧气反应都只生成一种氧化物（氧化镁、氧化铝）。

6.用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁（如图所示）,将试管浸入硝酸汞溶液中,片刻取出,然后置于空气中,不久铝箔表面生出“白毛”,红墨水柱右端上升,根据实验现象判断下列说法错误的是（　　）

A.实验中发生的反应都是氧化还原反应

B.铝是一种较活泼的金属

C.铝与氧气反应放出大量的热量

D.铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的化合物

答案　D

解析　铝是一种活泼金属,当表面的氧化铝保护膜被破坏后,铝在空气中极易与氧气反应生成Al2O3,该反应是放热反应,从而使反应体系的温度升高,压强增大,红墨水柱右端上升；铝浸入硝酸汞溶液中,发生反应2Al＋3Hg2＋===2Al3＋＋3Hg,生成的汞覆盖在表面,汞不活泼,很难与氧气反应生成氧化汞。

题组三　金属在空气中易被氧化变质

7.钠露置在空气中,其变质过程中不可能产生的物质是（　　）

A.Na2OB.NaOH

C.Na2CO3D.NaHCO3

答案　D

解析　钠在空气中的变质过程：

Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3,不可能生成NaHCO3。

8.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）,下列有关叙述不正确的是（　　）

A.表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了氧化钠

B.“出汗”是因为生成的氢氧化钠吸收空气中的水蒸气在表面形成了溶液

C.最后变成碳酸钠粉末

D.该过程中所有化学反应均为氧化还原反应

答案　D

解析　钠在空气中的先后变化为Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3。

表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了氧化钠,所以A正确；氧化钠与空气中的水反应生成了氢氧化钠,氢氧化钠吸收空气中的水蒸气在表面形成了溶液,可观察到”出汗”,故B正确；生成的氢氧化钠再与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠的结晶水合物,最终风化变成的白色粉末为碳酸钠,故C正确；Na在空气中的一系列变化并不都是氧化还原反应,如Na2O→NaOH过程中各元素的化合价均未发生变化,故D错误。

题组四　镁、铝在空气中稳定存在

9.下列金属在常温下能形成致密的氧化物薄膜,从而能保护内层金属的是（　　）

A.CuB.AlC.FeD.Na

答案　B

10.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

答案　D

解析　镁、铝在空气中易形成致密的氧化膜,阻止内层金属继续被氧化,因而在空气中能够稳定存在。

[能力提升]

11.已知由金属钠制得氧化钠,可用多种方法：

①4Na＋O2===2Na2O,②4Na＋CO2===2Na2O＋C,③2NaNO2＋6Na===4Na2O＋N2↑。

（1）在上述三种方法中,最好的方法是（填序号）,原因是。

（2）上述反应③中NaNO2作剂,当有1molNaNO2反应时,电子转移的数目是。

答案　

（1）③　此生成物只有Na2O是固体,而另一种产物N2可以把周围环境中的O2排净,防止Na2O被继续氧化成Na2O2　

（2）氧化　1.806×1024

解析　Na与O2反应时,容易生成Na2O2,生成物中会有杂质,故①不适合；而②首先是生成物中有碳杂质,且生成的Na2O容易与CO2反应生成Na2CO3,所以此法也不好；③的生成物纯净,且防止了变质,故最好。

12.A、B、C是中学化学中常见的三种物质,它们之间的相互转化关系如下（部分反应条件及产物略去）：

（1）若A是一种金属,C是淡黄色固体,则B的化学式为,A→C反应的化学方程式为。

（2）若A是一种非金属,其常见单质为黑色固体,C是最主要的温室气体,则C的分子式为,B→C反应的化学方程式为。

A和C能否发生反应？

（填“能”或“不能”）,若能,写出反应的化学方程式：

（若不能,此空不填）。

答案　

（1）Na2O　2Na＋O2Na2O2

（2）CO2　2CO＋O22CO2　能　C＋CO22CO

解析　

（1）根据C为淡黄色固体,推知C为Na2O2,则B为Na2O,A为Na,A→C的反应为2Na＋O2Na2O2。

（2）根据C是最主要的温室气体,推知C为CO2,则A为C,B为CO,A与C能反应,化学方程式为C＋CO22CO。

13.现用金属钠和空气制备纯度较高的Na2O2,可利用的装置如下。

回答下列问题（注：

Na2O2可以与H2O、CO2反应）：

（1）装置Ⅳ中盛放的药品是,其作用是。

（2）若规定气体的气流方向从左到右,则组合实验装置时各件仪器的正确连接顺序为（按从左到右顺序写明仪器的编号Ⅰ、Ⅱ……）,各仪器接口的标号字母（a、b……）顺序是：

空气进入,接,接,接。

（3）装置Ⅱ的作用。

（4）操作中通空气和加热的顺序为。

答案　

（1）氢氧化钠溶液　吸收导入的空气中的二氧化碳

（2）Ⅳ、Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ　g　h　e　f　a（或b）　b（或a）　c　

（3）防止空气中的水分和二氧化碳进入装置Ⅰ

（4）先通一段时间的空气再加热装置Ⅰ

解析　用金属钠和空气制备纯度较高的Na2O2,要避免生成的Na2O2与空气中的水分和二氧化碳发生反应,在制取过程中要除去这两种杂质,且要防止外界空气中的水分和二氧化碳进入装置。

14.

（1）如图1所示,在平底烧瓶的底部有一块钠,平底烧瓶内是干燥的空气。

过一段时间后可观察到,发生反应的化学方程式为。

（2）某班同学用如图2所示装置测定空气中氧气的含量。

先用弹簧夹夹住橡胶管,点燃钠,伸入瓶中并塞上瓶塞。

待钠熄灭并冷却后,打开弹簧夹,观察广口瓶内水面变化情况。

①上述实验过程中发生反应的化学方程式为。

②实验完毕,甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的,乙同学的广口瓶内水面上升明显大于瓶内空气体积的。

下列对这两种现象解释合理的是（填字母）。

a.甲同学可能使用钠的量不足,瓶内氧气没有消耗完

b.甲同学可能未塞紧瓶塞,钠熄灭冷却时外界空气进入瓶内

c.乙同学可能没夹紧弹簧夹,钠燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出

d.乙同学可能插入燃烧匙太慢,塞紧瓶塞之前,瓶内部分空气受热逸出

答案　

（1）钠表面变暗,气球膨胀　4Na＋O2===2Na2O

（2）①2Na＋O2Na2O2　②abcd

解析　

（1）钠与空气中的氧气反应生成Na2O,使钠表面变暗,同时烧瓶内压强降低,气球会膨胀。

（2）a项,若钠的量不足,则氧气消耗不完,造成进水量少于容器内空气体积的,结果偏低,合理；b项,若瓶塞未塞紧,钠熄灭冷却,瓶内气体收缩,外面的空气会进入瓶内,使气体得到补充,造成结果偏低,合理；c项,若弹簧夹未夹紧,钠燃烧时,瓶内气体膨胀,使部分气体从导管口逸出,造成结果偏高,合理；d项,若插入燃烧匙太慢,钠燃烧时,瓶内气体膨胀,在塞紧瓶塞前,瓶内部分气体从瓶口逸出,造成结果偏高,合理。