新课标学年高中化学第三章金属及其化合物第一节第1课时金属与非金属的反应学案新人教版必修1.docx

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新课标学年高中化学第三章金属及其化合物第一节第1课时金属与非金属的反应学案新人教版必修1

第1课时　金属与非金属的反应

[核心素养发展目标]　1.能从金属的原子结构分析金属的通性，熟悉金属的存在形态、物理共性，通过钠、铝与氧气的反应，分析其他金属与非金属的反应。

2.通过实验探究钠、铝分别与氧气的反应，能正确描述实验现象、书写化学方程式，并进一步探究金属钠暴露在空气中的变化。

一、金属的通性

1．金属的物理通性

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金属的物理通性

2．金属的化学性质

（1）金属原子的最外层电子数一般少于4个，在化学反应中易失去电子，表现还原性，作还原剂。

（2）金属活泼性的强弱取决于金属原子失去电子的难易程度（失去电子能力的大小），与金属原子失去电子的个数无关。

例1

　下列关于金属的叙述正确的是（　　）

A．金属都是银白色的固体，都具有较高的硬度和密度

B．金属一般具有良好的导电性、导热性和延展性

C．金属单质都可以和酸发生置换反应产生氢气

D．钠原子在反应中失去1个电子，铝原子失去3个电子，所以铝比钠活泼

答案　B

解析　大多数金属为银白色的固体，硬度和密度较大，但铜为紫红色，金为黄色，汞为液体，钠等金属的硬度和密度较小；金属活动性顺序表中氢后面的金属（如铜、银等）不能与酸发生置换反应；金属钠比铝易失去电子，钠比铝活泼。

【考点】金属的通性

【题点】金属通性的综合应用

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金属活动性顺序表及其使用

（1）熟知一个规律

在金属活动性顺序表中，金属的位置越靠前，金属在水溶液中就越容易失去电子变成离子，它的活动性就越强；金属的位置越靠后，该金属的阳离子在水溶液中就比较容易获得电子变成原子。

（2）掌握两种应用

①判断金属与酸的反应。

排在氢前面的金属能置换出酸中的氢，而排在氢后面的金属不能置换出酸中的氢。

②判断金属与盐的反应。

排在前面的金属一般能把排在后面的金属从它们的盐溶液里置换出来，而与H的位置无关。

但K、Ca、Na等金属例外，由于它们过于活泼，与盐溶液不发生置换反应，而是先与溶液中的水发生反应。

（3）注意三个要点

①适用范围：

金属活动性顺序表仅适用于在水溶液中的反应，超出此范围则不一定适用。

②判断金属跟酸反应时的要点：

a．酸：

这里的酸一般是指稀硫酸、稀盐酸等非氧化性强酸，不包括浓硫酸和硝酸等强氧化性酸。

b．金属：

铁与酸（如稀硫酸、稀盐酸）反应，生成＋2价的亚铁盐。

K、Ca、Na除与酸反应外，还能与水在常温下发生置换反应生成H2，其余金属则不能。

③判断金属跟盐反应时的要点：

a．盐：

盐必须是可溶的，因为金属与盐的反应必须在溶液中进行。

b．金属：

铁与盐反应，生成＋2价的亚铁盐。

用同种金属置换不同的盐溶液，盐中金属排在金属活动性顺序表中较后的金属首先被置换出来。

用不同的金属置换同种盐溶液，排在金属活动性顺序表中较前的金属首先发生置换反应。

二、金属与氧气的反应

1．钠与氧气的反应

反应条件

室温

加热或点燃

实验步骤

实验现象

新切开的钠具有银白色的金属光泽，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

4Na＋O2===2Na2O

2Na＋O2

Na2O2

（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。

例2

　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　

钠与氧气反应，常温下生成氧化钠，加热条件下生成过氧化钠，生成物与氧气的用量无关。

【考点】金属与氧气反应

【题点】钠与氧气反应的实验与现象

2．铝与氧气的反应

实验现象

铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝不滴落

实验结论

常温下，铝与空气中的氧气反应，生成一薄层致密的氧化膜

实验原因

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

4Al＋3O2===2Al2O3

例3

　（2019·伊春市二中月考）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，但在空气中不易被腐蚀

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，但由于氧化膜的存在，熔化的铝并不滴落

D．用砂纸打磨的铝箔在空气中受热可以熔化，且发生剧烈燃烧

答案　D

解析　铝在空气中易与氧气反应，生成一层稳定的致密氧化膜，而不易被腐蚀；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，而使铝不能燃烧。

特别提示

（1）常温下铝易与空气中的氧气反应，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，因此铝具有很强的抗腐蚀性。

（2）空气中久置的铝箔和用砂纸打磨的铝箔在酒精灯火焰上加热，铝箔都不能燃烧，都熔化后而不滴落。

【考点】金属与氧气反应

【题点】铝与氧气反应的实验与现象

三、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＋Cl2

2NaCl

（2）2Al＋3S

Al2S3

（3）2Fe＋3Cl2

2FeCl3

（4）Fe＋S

FeS

（5）Cu＋Cl2

CuCl2

（6）2Cu＋S

Cu2S

（1）变价金属与氯气反应生成高价金属氯化物。

（2）变价金属与硫反应生成低价金属硫化物。

例4

　类比法是研究物质性质的常用方法之一，可预测许多物质的性质。

但类比是相对的，不能违背客观事实。

下列有关类比推测的说法正确的是（　　）

A．已知Fe与S能直接化合生成FeS，推测Cu和S可直接化合生成CuS

B．已知Cu与Cl2能直接化合生成CuCl2，推测Fe与Cl2可直接化合生成FeCl2

C．已知Fe与CuSO4溶液反应，推测Fe与AgNO3溶液也能反应

D．已知Al能与O2生成致密氧化膜保护金属，推测Fe也与O2生成氧化膜保护金属

答案　C

解析　Cu与S反应生成Cu2S；Fe与Cl2化合生成FeCl3；Fe在潮湿空气中生成Fe2O3，比较疏松，不能保护内部金属。

【考点】金属与非金属反应的相关综合

【题点】金属与氯气、硫的反应

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1．常见金属钠、镁、铝、铁与非金属的反应

与O2反应

与Cl2反应

与S反应

Na

常温下：

4Na＋O2===2Na2O

2Na＋Cl2

2NaCl

2Na＋S

Na2S

加热时：

2Na＋O2

Na2O2

Mg

常温下：

Mg被氧化生成致密的氧化膜

Mg＋Cl2

MgCl2

Mg＋S

MgS

加热燃烧时：

2Mg＋O2

2MgO

Al

常温下：

Al被氧化生成致密的氧化膜

2Al＋3Cl2

2AlCl3

2Al＋3S

Al2S3

加热时：

4Al＋3O2

2Al2O3

Fe

常温下：

Fe在潮湿的空气中生锈，主要成分为Fe2O3·nH2O

2Fe＋3Cl2

2FeCl3

Fe＋S

FeS

Fe在纯氧中点燃生成Fe3O4

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＋O2

2Na2O2或2Na＋O2

Na2O2。

（2）常温下较活泼金属Mg、Al在空气中易氧化，形成氧化膜，在空气中能稳定存在（耐腐蚀性）。

（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。

金属活泼性在Hg之后的金属不能被氧气氧化。

3．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如下所示。

（2）发生的主要变化的化学方程式

①4Na＋O2===2Na2O

②Na2O＋H2O===2NaOH

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

⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O

（3）发生反应的类型

反应①、②及④中的第2个反应均为化合反应，④中的第1个反应为复分解反应，⑤为分解反应，①还是氧化还原反应。

金属具有还原性，能与非金属（氧气、氯气、硫等）反应：

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）常温下，金属都是银白色的固体，易导电传热（　　）

（2）金属原子最外层电子数一般少于4，在反应中易失去电子（　　）

（3）金属单质在氧化还原反应中只作还原剂（　　）

（4）金属元素只有正化合价，没有负化合价（　　）

（5）常温下，钠与氧气反应生成淡黄色固体（　　）

（6）钠与氧气反应时，条件不同，产物也不同（　　）

（7）在空气中，铝、镁表面都能形成致密的氧化物薄膜而具有抗腐蚀性（　　）

（8）铝箔在空气中受热可以熔化，且发生剧烈燃烧（　　）

（9）1mol钠无论生成氧化钠、过氧化钠还是它们的混合物，都转移NA个电子（　　）

（10）物质的量相同的铁粉分别与过量的氯气和硫反应，转移的电子数相同（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）√　（4）√　（5）×　（6）√　（7）√　（8）×　（9）√　（10）×

【考点】金属的通性

【题点】金属通性的综合应用

2．用流程图示的方法可以清楚反映物质之间的转化关系。

如Na→乙→NaOH→NaCl，则在常温下，上述转化关系内的物质乙是（　　）

A．Na2O2B．Na2O

C．NaClD．Na2CO3

答案　B

解析　常温下，钠与氧气反应生成氧化钠，氧化钠与水反应生成氢氧化钠。

【考点】金属与氧气反应

【题点】钠与氧气反应产物的判断

3．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．铜B．铝C．铁D．钠

答案　B

解析　铝在空气中易形成一层稳定的致密氧化膜，可保护内层金属不再被空气氧化。

【考点】金属与氧气反应

【题点】铝在空气中稳定存在

4．（2019·榆林市二中月考）关于钠的叙述中，正确的是（　　）

A．钠是银白色金属，硬度很大

B．将金属钠放在坩埚里用酒精灯加热，金属钠剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成淡黄色固体氧化钠

C．金属钠在空气中燃烧，生成过氧化钠

D．金属钠的熔点很高

答案　C

解析　钠是一种硬度小、熔点低的银白色金属，块状钠燃烧时会熔化成闪亮的小球，燃烧火焰为黄色，生成物是过氧化钠；钠在空气中缓慢氧化则生成氧化钠。

【考点】金属与非金属反应的相关综合

【题点】同一金属性质的多角度考查

5．下列关于金属性质的叙述中正确的是（　　）

A．钠与氧气反应时，产物是由氧气的用量决定的

B．打磨的铝箔加热至熔化时，铝会滴落

C．点燃镁条之前，应先用砂纸打磨

D．铁在硫蒸气中燃烧生成黑色的硫化铁

答案　C

解析　钠与氧气反应，条件不同其产物不同，常温下生成氧化钠，加热时生成过氧化钠；铝易与氧气反应生成熔点较高的氧化铝，包裹在铝的表面，而使铝不会滴落；铁在硫蒸气中燃烧生成硫化亚铁。

【考点】金属与非金属反应的相关综合

【题点】多种金属与非金属反应的综合

6．镁、铝、铁在日常生活中有较为广泛的用途。

（1）镁在空气中燃烧时，发出耀眼的白光，可用来制造镁闪光灯，其反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。

（2）市场上出售的补血麦片中常含有微量颗粒细小的还原性铁粉，铁粉与人体胃液中的盐酸反应转化成氯化亚铁，起到补血作用，写出这个反应的方程式：

______________________

________________________________________________________________________。

（3）铝箔餐盒及铝箔托盘适用于航空食品包装、咖啡屋、蛋糕房等行业。

铝箔耐腐蚀的原因：

____________________（用化学方程式解释）。

答案　

（1）2Mg＋O2

2MgO

（2）Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑

（3）4Al＋3O2===2Al2O3

解析　

（1）镁在空气中燃烧的化学方程式为2Mg＋O2

2MgO。

（2）铁粉与盐酸反应的化学方程式为Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑。

（3）铝箔耐腐蚀的原因为4Al＋3O2===2Al2O3。

【考点】金属与非金属反应的相关综合

【题点】多种金属与非金属反应的综合

题组一　金属的通性

1．（2019·云南省新平一中月考）下列关于金属单质通性的说法不正确的是（　　）

A．一般都具有金属光泽B．熔点都较高

C．都是热和电的良导体D．都具有延展性

答案　B

解析　金属单质一般都具有金属光泽、导热、导电，具有延展性；不同金属的熔点可能相差很大，有的金属熔点较低，如汞在常温下是液体，有的金属熔点很高，如钨。

故选B。

【考点】金属的通性

【题点】金属的物理通性与应用

2．下列关于金属元素的叙述不正确的是（　　）

A．金属元素的单质在反应中只能失去电子

B．金属元素的阳离子只具有氧化性

C．同一金属元素在不同化合物中的化合价可能相同

D．根据金属与酸反应置换氢的难易可比较金属的活泼性

答案　B

解析　金属元素的单质在反应中只能失去电子，只具有还原性；有些金属元素的阳离子如Fe2＋，既可失去电子生成Fe3＋而具有还原性，也可得到电子生成铁而具有氧化性；金属元素在不同的化合物中可以有相同的化合价，如氯化铁和硫酸铁。

【考点】金属的通性

【题点】金属的一般化学通性

3．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。

下图表示三种金属被人类开发利用的大致年代，之所以有先后，主要取决于（　　）

A．金属的导电性强弱

B．地壳中金属元素的含量多少

C．金属的化合价高低

D．金属的活动性强弱

答案　D

解析　由图可知，活泼性越弱的金属越早被人类开发利用，因此金属开发利用的大致年代与其活动性有关。

【考点】金属的通性

【题点】金属通性的综合应用

4．常言“真金不怕火炼”从化学的角度对这句话的理解正确的是（　　）

A．金的熔点很高，难于熔化

B．金的化学性质稳定，不易变质

C．金越进行冶炼，其纯度越高

D．金的硬度大，高温下难于变形

答案　B

解析　金的熔点并不很高，硬度也不很大，易加工成各种形状的装饰品，“真金不怕火炼”是指其化学性质稳定，高温熔化再冷却后仍然是金，B正确。

【考点】金属的通性

【题点】金属通性的综合应用

题组二　金属与氧气的反应

5．（2019·厦门外国语学校月考）将钠和碳分别置于如图所示的两个盛满足量氧气的集气瓶中燃烧完毕后，同时打开装置中的两个止水夹，这时观察到（　　）

A．水进入左瓶B．水进入右瓶

C．水同时进入两瓶D．水不进入任何一瓶

答案　A

解析　钠燃烧消耗氧气，左侧压强减小。

碳燃烧生成CO2，压强不变。

所以水应该进入左瓶，故选A。

【考点】金属与氧气反应

【题点】钠与氧气反应的实验与现象

6．2.3g纯净的金属钠在干燥的空气中被氧化后得到3.5g固体，由此判断其产物是（　　）

A．只有氧化钠B．只有过氧化钠

C．氧化钠和过氧化钠D．无法确定

答案　C

解析　若2.3g钠全部生成氧化钠，质量为3.1g；若2.3g钠全部生成过氧化钠，质量为3.9g，因为3.1g<3.5g<3.9g，故氧化产物应为氧化钠和过氧化钠的混合物。

【考点】金属与氧气反应

【题点】钠与氧气反应产物的判断

7．（2019·江西高安二中期末）一小块金属钠长时间置于空气中，可能有下列现象：

①变成白色粉末；②变暗；③变成白色固体；④变成液体。

这些现象出现的先后顺序是（　　）

A．①②③④B．②③④①

C．②③①④D．③②④①

答案　B

解析　Na在空气中放置的变化过程为Na

Na2O（变暗）

NaOH（白色固体）

表面形成溶液

Na2CO3·10H2O（白色固体）

Na2CO3（白色粉末）。

【考点】金属与氧气反应

【题点】钠在空气中放置的变化

8.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混合物

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，铝在空气中易与氧气反应生成氧化铝，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。

【考点】金属与氧气反应

【题点】铝与氧气反应的实验与现象

9．在空气中铝制品比铁制品耐腐蚀的原因是（　　）

A．铝的金属活动性比铁弱

B．铝不与氧气发生化学反应

C．铝在空气中易与氧气反应形成一层致密的氧化膜

D．铝的密度比铁的密度小

答案　C

解析　铝在空气中易与氧气反应形成一层致密的氧化膜，对内部金属起到保护作用，因此在空气中铝制品比铁制品耐腐蚀。

【考点】金属与氧气反应

【题点】铝在空气中稳定存在

题组三　金属与非金属反应的综合

10．（2019·江苏省南菁高级中学月考）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．钠与氧气反应时，产物是由O2的用量决定的

C．加热时，金属钠剧烈燃烧，产生黄色火焰

D．金属钠着火可以用泡沫灭火器或用干燥的沙土灭火

答案　C

解析　钠是银白色金属，密度小于水，熔点低，质软，性质活泼，在氧气中燃烧生成过氧化钠，过氧化钠与二氧化碳、水都反应，则不能用泡沫灭火器、干粉灭火器、水灭火。

故选C。

【考点】金属与非金属反应的相关综合

【题点】同一金属性质的多角度考查

11．下列说法不正确的是（　　）

A．钠保存在煤油里的原因之一是它极易与氧气反应

B．镁的化学性质活泼，在空气中不能稳定存在

C．铜丝在空气中加热表面可生成黑色的氧化铜

D．铝在自然界中只能以化合态的形式存在

答案　B

解析　镁是一种活泼的金属，极易与空气中的氧气反应，其表面形成一层致密的氧化物薄膜，使内层金属镁不再与氧气反应。

【考点】金属与非金属反应的相关综合

【题点】多种金属与非金属反应的综合

12．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过氧化钠；铝箔不易点燃是因为氧化铝的熔点高；铁在氧气中点燃剧烈反应，火星四射。

【考点】金属与非金属反应的相关综合

【题点】多种金属与非金属反应的综合

13．（2018·济南高一检测）有A、B、C、D四种常见的金属单质，A在空气中燃烧生成淡黄色固体；B为红色固体，锈蚀时变为绿色；C在空气中加热熔化但不滴落；D在氧气中燃烧，火星四射。

根据以上信息回答下列问题：

（1）写出对应化学式：

A________，B________，C________，D________。

（2）A在室温下与氧气反应时生成________（填化学式，下同），D在空气中锈蚀生成________________。

（3）写出下列化学方程式：

①A在空气中燃烧__________________________________________________________；

②B与氧气在加热条件下反应________________________________________________；

③C在氧气中燃烧__________________________________________________________。

答案　

（1）Na　Cu　Al　Fe

（2）Na2O　Fe2O3

（3）①2Na＋O2

Na2O2

②2Cu＋O2

2CuO

③4Al＋3O2

2Al2O3

解析　根据已知信息，可推断出A为钠，B为铜，C为铝，D为铁。

【考点】金属与非金属反应的相关综合

【题点】金属与非金属反应的综合推断

14．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）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_____________________________

________________________________________________________________________。

（3）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。

上述实验过程中发生反应的化学方程式为_____________________________________

________________________________________________________________________。

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______（填序号）。

①甲同学可能使用钠的量不足，瓶内氧气没