高中化学第三章金属及其化合物31金属的性质课时3学案1新人教必修1.docx

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高中化学第三章金属及其化合物31金属的性质课时3学案1新人教必修1

第一节金属的化学性质

第3课时　铝与氢氧化钠水溶液的反应

课堂合作探究

问题导学

一、铝与氢氧化钠的反应

活动与探究1

（1）取2支小试管分别加入5mL盐酸和5mLNaOH溶液，再分别放入一小段铝片，观察到什么现象。

（2）将点燃的木条分别放在两支试管口，观察到什么现象。

（3）在上述实验中，铝片放入盐酸和NaOH溶液中，为什么不立即产生气泡？

（4）由上述实验还能得出哪种物质既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应？

1．铝不仅能与盐酸反应放出氢气，也能与NaOH等强碱溶液反应放出H2。

常利用铝的这一特性来判断铝的存在。

2．铝与盐酸的反应原理为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，这是活泼金属的通性之一。

3．铝与NaOH的反应原理为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑。

二、物质的量在化学方程式计算中的应用

活动与探究2

将等质量的钠分别投入等体积、等浓度的盐酸、H2SO4、H3PO4溶液中，钠完全溶解后生成H2的质量之比是多少？

物质的量在化学方程式计算中应用的计算步骤

1．设：

设所求物质的物质的量为n。

2．写：

写出有关的化学反应方程式。

3．标：

在化学方程式有关物质下面标出其化学计量数，再代入已知量和未知量。

4．列：

列出计算式。

5．算：

计算答案。

6．答：

简明地写出答案。

当堂检测

1．相同质量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生气体的体积比是（相同条件下）（　　）

A．1∶1B．2∶3

C．3∶2D．1∶2

2．除去镁粉中的少量铝粉，可选用的溶液是（　　）

A．盐酸B．硫酸

C．氯化钠溶液D．氢氧化钾溶液

3．下列关于金属铝及其化合物的叙述正确的是（　　）

A．铝在常温下不能与氧气反应

B．铝在化学反应中容易失去电子，是氧化剂

C．铝与盐酸或强碱溶液反应都能放出氢气

D．氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应

4．将钠、镁、铝各0.3mol分别放入100mL1mol·L－1的盐酸中，同温同压下产生的气体体积比是（　　）

A．1∶2∶3B．6∶3∶2

C．3∶1∶1D．1∶1∶1

5．测定一定质量的铝锌合金与强酸溶液反应产生的氢气的体积，可以求得合金中铝和锌的质量分数。

现有下列实验用品：

800mL烧杯、100mL量筒、短颈漏斗、铜网、铝锌合金样品、浓盐酸（密度1.19g·L－1）、水。

按图示装置进行实验，回答下列问题。

（设合金样品完全反应，产生的气体体积不超过100mL）

补充下列实验步骤，直到反应开始进行（铁架台和铁夹的安装可省略）：

①将称量后的合金样品用铜网小心包裹好，放在800mL烧杯底部，把短颈漏斗倒扣在样品上面；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________；

④________________________________________________________________________。

答案：

课堂·合作探究

【问题导学】

活动与探究1：

答案：

（1）起始无明显现象，过一会儿后铝片上逐渐有大量气泡产生；

（2）听到爆鸣声；

（3）起始铝未参加反应，反应的是铝片表面的一层氧化膜；

（4）氧化铝。

活动与探究2：

答案：

本题中所给的三种酸的多少与结果无关，因为钠的质量相等，且钠能与水反应产生氢气。

所以生成H2的质量之比为1∶1∶1。

【当堂检测】

1．A　解析：

由化学方程式2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应都有如下关系2Al～3H2，所以质量相同的铝完全反应生成的氢气是等量的。

因此选A。

2．D　解析：

除杂的基本原则：

能把杂质除去，同时不能把所需物质除去，因此要考虑杂质与所需物质间性质的差别，包括物理性质（如溶解性）和化学性质（如常见金属中铝可以与强碱反应）。

Mg和Al都是活泼金属，都能与酸反应，A、B不符合；氯化钠溶液与Mg和Al都不反应，不能选用，C不符合；氢氧化钾溶液只溶解Al不溶解Mg，符合要求。

3．C　解析：

此题要求学生掌握铝的特殊性质，既能与酸反应又能与强碱反应，且均放出氢气。

4．C　解析：

由题意知钠、镁、铝的物质的量均为0.3mol，n（HCl）＝0.1L×1mol·L－1＝0.1mol，经分析知，钠、镁、铝与盐酸反应金属均过量，盐酸不足。

钠能与水反应产生H2，钠完全反应，所以产生H2的量以钠为准计算，根据关系式2Na～H2可算得n（H2）＝0.15mol；镁、铝与盐酸反应时，镁、铝过量不再反应，产生H2的量以盐酸为准计算，根据关系式2HCl～H2可算得n（H2）＝0.05mol。

5．答案：

②烧杯中注入水，直至水面没过漏斗颈（须有水面没过漏斗颈）

③在100mL量筒中装满水，倒置在盛水的烧杯中（量筒中不应留有气泡），使漏斗颈插入量筒中。

烧杯中水面到杯口至少保留约100mL空间

④将长颈漏斗（或答玻璃棒）插入烧杯并接近烧杯底部，通过它慢慢加入浓盐酸，至有气体产生

2021届新高考化学模拟试卷

一、单选题（本题包括15个小题，每小题4分，共60分．每小题只有一个选项符合题意）

1．下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是

A．牺牲阳极的阴极保护法利用电解法原理

B．金属的化学腐蚀的实质是：

M－ne－=Mn＋，电子直接转移给还原剂

C．外加直流电源的阴极保护法，在通电时被保护的金属表面腐蚀电流降至零或接近于零。

D．铜碳合金铸成的铜像在酸雨中发生电化学腐蚀时正极的电极反应为：

2H＋＋2e－=H2↑

2．苹果酸（H2MA，Ka1=1.4×10-3；Ka2=1.7×10-5）是一种安全的食品保鲜剂，H2MA分子比离子更易透过细胞膜而杀灭细菌。

常温下，向20mL0.2mol/LH2MA溶液中滴加0.2mol/LNaOH溶液。

根据图示判断，下列说法正确的是

A．b点比a点杀菌能力强

B．曲线Ⅲ代表HMA-物质的量的变化

C．MA2-水解常数Kh≈7.14×10-12

D．当V=30mL时，溶液显酸性

3．用如图所示装置探究Cl2和NO2在NaOH溶液中的反应，若通入适当比例的Cl2和NO2，即发生反应Cl2+2NO2+4NaOH=2NaNO3+2NaCl+2H2O。

下列叙述正确的是

A．实验室中用二氧化锰与3mol·L-1的盐酸共热制备氯气

B．装置Ⅰ中盛放的试剂是浓硫酸，作用是干燥氯气

C．装置Ⅲ的作用是便于控制通入NO2的量

D．若制备的NO2中含有NO，应将混合气体通入水中以除去NO

4．下列图像符合题意的是

A．在盐酸和氯化铝的混合溶液中滴加烧碱溶液

B．在碳酸钠与碳酸氢钠混合液中滴加盐酸

C．在氢氧化钠溶液中通入氯气

D．在氢氧化钡溶液中滴加碳酸氢钠溶液

5．如图所示，在一个密闭的玻璃管两端各放一团棉花，再用注射器同时在两端注入适量的浓氨水和浓盐酸，下列说法不正确的是

A．玻璃管中发生的反应可表示为：

NH3＋HCl＝NH4Cl

B．实验时会在玻璃管的A处附近看到白雾

C．用手触摸玻璃管外壁，会感觉到有热量放出

D．将浓盐酸换成浓硝酸也会有相似现象

6．NA表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是

A．5.6gFe完全溶于一定量溴水中，反应过程中转移的总电子数一定为0.3NA

B．1molNa与足量O2反应，生成Na2O和Na2O2的混合物，钠失去2NA个电子

C．标况时，22.4L二氯甲烷所含有的分子数为NA

D．镁条在氮气中完全燃烧，生成50g氮化镁时，有1.5NA对共用电子对被破坏

7．T℃时，分别向10mL浓度均为0.1mol·L－1的CuCl2和ZnCl2溶液中滴加0.1mol·L－1的Na2S溶液，滴加过程中－lgc（Cu2＋）和－lgc（Zn2＋）与Na2S溶液体积（V）的关系如图所示[已知：

Ksp（ZnS）＞Ksp（CuS），lg3≈0.5]。

下列有关说法错误的是（　　）。

A．a～b～d为滴定ZnCl2溶液的曲线

B．对应溶液pH：

a＜b＜e

C．a点对应的CuCl2溶液中：

c（Cl－）＜2[c（Cu2＋）＋c（H＋）]

D．d点纵坐标约为33.9

8．下表中对应关系正确的是（）

A

CH3CH3+Cl2

CH3CH2Cl+HCl

CH2=CH2+HCl→CH3CH2Cl

均为取代反应

B

由油脂得到甘油；由卤代烃制醇

均发生了水解反应

C

Cl2+2Br‾→2Cl‾+Br2；Zn+Cu2+→Zn2++Cu

均为单质被还原的置换反应

D

2Na2O2+2H2O→4NaOH+O2↑；

2F2+2H2O→4HF+O2

均为水作还原剂的氧化还原反应

A．AB．BC．CD．D

9．化学与生产、生活、社会密切相关。

下列叙述错误的是

A．还原铁粉能用作食品抗氧化剂

B．夜空中光柱的形成属于丁达尔效应

C．浸泡过KMnO4溶液的硅土可作水果保鲜剂

D．燃煤中加入CaO可减少温室气体的排放

10．碳酸二甲酯[（CH3O）2CO]是一种具有发展前景的“绿色”化工产品，电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示（加入两极的物质均是常温常压下的物质）。

下列说法不正确的是（）

A．石墨2极与直流电源负极相连

B．石墨1极发生的电极反应为2CH3OH+CO-2e-=（CH3O）2CO+2H+

C．H+由石墨1极通过质子交换膜向石墨2极移动

D．电解一段时间后，阴极和阳极消耗的气体的物质的量之比为2：

1

11．研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。

下列有关说法错误的是（）

A．d为石墨，电流从d流入导线进入铁片

B．d为铜片，铜片上电极反应为：

O2+2H2O+4e→4OH–

C．d为锌块，铁片不易被腐蚀

D．d为镁片，铁片上电极反应为：

2H++2e→H2↑

12．下图是一种微生物燃料电池的工作原理示意图，工作过程中必须对某室进行严格密封。

下列有关说法错误的是

A．a极的电极反应式为

B．若所用离子交换膜为质子交换膜，则

将由A室移向B室

C．根据图示，该电池也可以在碱性环境中工作

D．由于A室内存在细菌，所以对A室必须严格密封，以确保厌氧环境

13．NaFeO4是一种高效多功能水处理剂。

制备方法之一如下：

2FeSO4+6Na2O2=2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑。

下列说法正确的是

A．氧化产物是Na2FeO4

B．1molFeSO4还原3molNa2O2

C．转移0.5mo1电子时生成16.6gNa2FeO4

D．氧化产物与还原产物的物质的量之比为3:

2

14．在测定硫酸铜晶体结晶水含量的实验中，会导致测定结果偏低的是（　　）

A．加热后固体发黑

B．坩埚沾有受热不分解的杂质

C．加热时有少量晶体溅出

D．晶体中混有受热不分解的杂质

15．相同温度下溶液的酸碱性对TiO2光催化燃料R降解反应的影响如图所示。

下列判断不正确的是（）

A．对比pH=7和pH=10的曲线，在同一时刻，能说明R的起始浓度越大，降解速率越大

B．对比pH=2和pH=7的曲线，说明溶液酸性越强，R的降解速率越大

C．在0~20min之间，pH=2时R的平均降解速率为0.0875×10-4mol·L-1·min-1

D．50min时，pH=2和pH=7时R的降解百分率相等

二、实验题（本题包括1个小题，共10分）

16．钼酸钠晶体（Na2MoO4·2H2O）是一种金属腐蚀抑制剂。

工业上利用钼精矿（主要成分是不溶于水的MoS2）制备钼酸钠的两种途径如下图所示。

（1）途径Ⅰ碱浸时发生反应的化学方程式为_________________________。

（2）途径Ⅱ氧化时还有Na2SO4生成，则反应的离子方程式为___________________________。

（3）已知途径Ⅰ的钼酸钠溶液中c（MoO42-）=0.40mol·L-1，c（CO32-）=0.10mol·L-1。

由钼酸钠溶液制备钼酸钠晶体时，需加入Ba（OH）2固体以除去CO32-。

当BaMoO4开始沉淀时，CO32-的去除率是___[已知Ksp（BaCO3）=1×10-9、Ksp（BaMoO4）=4.0×10-8，忽略溶液的体积变化]。

（4）钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。

常温下，碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率实验结果如下图。

①当硫酸的浓度大于90%时，碳素钢腐蚀速率几乎为零，原因是_____________________。

②若缓释剂钼酸钠-月桂酸肌氨酸总浓度为300mg·L-1，则缓蚀效果最好时钼酸钠（M=206g·mol-1）的物质的量浓度为_____（计算结果保留3位有效数字）。

（5）二硫化钼用作电池的正极材料时接受Li+的嵌入，锂和二硫化钼形成的二次电池的总反应为xLi+nMoS2

Lix（MoS2）n，则电池放电时正极的电极反应是_________。

三、推断题（本题包括1个小题，共10分）

17．钽是一种过渡金属，钽酸锂（LiTaO3）可用于制作滤波器。

一种制备钽酸锂的流程如下：

回答下列问题：

（1）LiTaO3中钽的化合价为___。

（2）同体A呈红色，其主要成分是___（写化学式），常见用途有___（填一种即可）。

（3）操作2的名称是___，用来检验溶液B中阴离子的常用试剂是___。

（4）HTaO3是___（填字母）。

a．难溶的强酸b．可溶的弱酸c．可溶的强酸d．难溶的弱酸

（5）烧渣与NaOH溶液转化成溶液A的过程中，发生反应的离子方程式为___。

（6）上述废料中含Ta2O5的质量分数为44.2%，杂质不含Ta元素。

现有100kg该废料，按上述流程最多可制备___kgLiTaO3。

四、综合题（本题包括2个小题，共20分）

18．我国是全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。

可燃冰中的甲烷作为种重要的原料，可与CO2、NO2等作用从而减少温室效应、消除氮氧化物的污染。

回答下列问题：

（1）已知：

①CH4（g）+

O2（g）

CH2OH

（1）△H1=－164.0kJ·mol－1

②2CO（g）+O2（g）

2CO2（g）△H2=－566.0kJ·mol－1

③2H2（g）+CO（g）

CH3OH

（1）△H3=－128.3kJ·mol－1

则利用气体甲烷与二氧化碳作用获得两种气态燃料的热化学方程式为________________________。

（2）分别向不同的恒压密闭容器中通入等量的CH4与CO2，在一定条件下发生上述反应，测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：

①温度不变，压强由p1逐渐变化到p4，CO2的平衡转化率将____________（填“增大”“减小”或“不变”）。

②在压强为p4=0.36MPa、温度为1100℃的条件下，平衡时CH4的平衡转化率为80%，则该温度下反应的平衡常数Kp=____________（MPa）2（Kp为以分压表示的平衡常数，保留2位小数）。

（3）在一定温度下，甲烷还可与NO2作用实现废气的脱硝，反应为：

CH4（g）+2NO2（g）

CO2+N2（g）+2H2O（g），体系压强直接影响脱硝的效率，如图所示，当体系压强约为425kPa时，脱硝效率最高，其可能的原因是________________________。

（4）对于反应，有科学家提出如下反应历程：

第一步NO2

NO+O慢反应

第二步CH4+3O→CO+2H2O快反应

第三步2CO+2NO→2CO2+N2慢反应

下列表述正确的是____________（填标号）。

A．第一步需要吸收外界的能量

B．整个过程中，第二步反应活化能较高

C．反应的中间产物只有NO

D．第三步中CO与NO的碰撞仅部分有效

（5）利用CH4与NO2的反应还可设计成如图电化学装置，则正极电极反应式为____________；电路中转移1mol电子，可去除NO2____________L（标准状况）。

19．（6分）硫酸铁铵[（NH4）xFey（SO4）z∙nH2O]是一种重要铁盐，实验室采用废铁屑来制备硫酸铁铵的流程如下：

（1）将废铁屑和Na2CO3溶液混合煮沸可除去铁屑表面的油脂，原理是_____________。

（2）“氧化”过程需使用足量的H2O2，同时溶液要保持pH小于0.5，目的是__________。

（3）化学兴趣小组用如下方法测定硫酸铁铵晶体的化学式：

步骤1：

准确称取样品28.92g，溶于水配成100mL溶液。

步骤2：

准确量取25.00mL步骤1所得溶液于锥形瓶中，加入适量稀硫酸，滴加过量的SnCl2溶液（Sn2+与Fe3+反应生成Sn4+和Fe2+），充分反应后除去过量的Sn2+。

用0.1000mol∙L－1的K2Cr2O7溶液滴定Fe2+，滴定至终点时消耗K2Cr2O7溶液25.00mL。

（滴定过程中Cr2O72-转化成Cr3+）

步骤3：

准确量取25.00mL步骤1所得溶液于锥形瓶中，加入过量的BaCl2溶液，将所得白色沉淀过滤、洗涤、干燥后称量，所得固体质量为6.99g。

①排除装有K2Cr2O7溶液的滴定管尖嘴处气泡的方法是_________。

②通过计算确定该硫酸铁铵的化学式____________（写出计算过程）。

参考答案

一、单选题（本题包括15个小题，每小题4分，共60分．每小题只有一个选项符合题意）

1．C

【解析】

【详解】

A.牺牲阳极的阴极保护法利用原电池原理，用较活泼的金属作负极先被氧化，故A错误；

B.金属的化学腐蚀的实质是：

金属作还原剂M－ne－=Mn＋，电子直接转移给氧化剂，故B错误；

C.外加直流电源的阴极保护法，在通电时被保护的金属表面腐蚀电流降至零或接近于零，故C正确；

D.铜碳合金铸成的铜像在酸雨中发生电化学腐蚀时，铜作负极，碳正极的电极反应为：

O2+4e－+4H＋=2H2O，故D错误；

故选C。

2．D

【解析】

【分析】

【详解】

H2MA分子比离子更易透过细胞膜而杀灭细菌，则H2MA浓度越大杀菌能力越大，H2MA与NaOH反应过程中H2MA浓度逐渐减小、HMA-浓度先增大后减小、MA2-浓度增大，所以I表示H2MA、II表示HMA-、III表示MA2-。

A.H2MA分子比离子更易透过细胞膜而杀灭细菌，则H2MA浓度越大杀菌能力越大，H2MA浓度：

a＞b，所以杀菌能力a＞b，A错误；

B.通过上述分析可知，III表示MA2-物质的量的变化，B错误；

C.MA2-水解常数Kh=

=

=

≈5.88×10-10，C错误；

D.当V=30mL时，溶液中生成等物质的量浓度的NaHMA、Na2MA，根据图知溶液中c（HMA-）

故合理选项是D。

3．C

【解析】

【详解】

A.实验室中用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气，而3mol·L-1的盐酸是稀盐酸，因此不能发生反应制取氯气，A错误；

B.该实验不需要保证氯气是干燥的，所以装置Ⅰ中盛放的试剂是饱和NaCl溶液，作用是除去氯气中的杂质HCl气体，B错误；

C.由于NO2气体不能再CCl4中溶解，气体通过装置Ⅲ，可根据导气管口气泡的多少，观察气体流速，因此其作用是便于控制通入NO2的量，C正确；

D.若制备的NO2中含有NO，将混合气体通入水中，会发生反应：

3NO2+H2O=2HNO3+NO，最后导致气体完全变质，D错误；

故合理选项是C。

4．C

【解析】

A、向盐酸和氯化铝混合溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液，先发生反应：

HCl+NaOH=NaCl+H2O，无明显现象，AlCl3+3NaOH=Al（OH）3↓+3NaCl，Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O，产生沉淀，后沉淀溶解，图中一开始就有沉淀，故A错误；B、在NaHCO3和Na2CO3混合溶液中滴加盐酸，反应分以下两步进行:

Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3，NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，图中一开始就有气泡，不符合，故B错误；C、向NaOH溶液中通入氯气，发生2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O，开始转移电子数逐渐增多，饱和后不再溶解，故C正确；D、在氢氧化钡溶液中滴加NaHCO3溶液，少量时的反应是:

NaHCO3+Ba（OH）2=BaCO3↓+NaOH+H2O，过量时的反应是:

Ba（OH）2+2NaHCO3=BaCO3↓+Na2CO3+2H2O，导电能力是先变小，再变大，但由于有Na＋离子，导电能力不可能变为0，故D错误；故选C。

5．B

【解析】

【详解】

A、玻璃管中浓氨水分解产生的氨气与浓盐酸挥发的氯化氢气体反应生成氯化铵，发生的反应可表示为：

NH3＋HCl＝NH4Cl，选项A正确；

B、分子运动速率和分子的相对分子质量成反应比，故应在C附近看到白烟，选项B不正确；

C、氨气与氯化氢反应为放热反应，用手触摸玻璃管外壁，会感觉到有热量放出，选项C正确；

D、浓硝酸也易挥发，与氨气反应生成白烟硝酸铵，故将浓盐酸换成浓硝酸也会有相似现象，选项D正确。

答案选B。

【点睛】

本题考查分子的定义与分子的特性、根据化学反应方程式的计算。

了解分子的特点，掌握化学反应原理，易错点为选项B：

分子运动速率和分子的相对分子质量成反应比。

6．D

【解析】A．铁完全溶于一定量溴水，反应后的最终价态可能是+3价，还可能是+2价，故0.1mol铁转移的电子数不一定是0.3NA个，还可能是0.2NA个，故A错误；B．Na原子最外层是1个电子，则1molNa与足量O2反应，生成Na2O和Na2O2的混合物，钠失去1NA个电子，故B错误；C．标况下二氯甲烷为液体，不能根据气体摩尔体积计算其物质的量，故C错误；D．镁条在氮气中完全燃烧，生成50g氮化镁时，参加反应的N2为0.5mol，而N2分子含有氮氮叁键，则有1.5NA对共用电子对被破坏，故D正确；答案为D。

7．A

【解析】

【分析】

【详解】

A．10mL浓度为0.1mol∙L−1的CuCl2和ZnCl2溶液中滴入10mL0.1mol∙L−1的Na2S反应生成CuS沉淀和ZnS沉淀，Ksp（ZnS）>Ksp（CuS），反应后溶液中锌离子浓度大，则a−b−e为滴定ZnCl2溶液的曲线，故A错误；

B．某温度下，分别向10mL浓度均为0.1mol∙L−1的CuCl2和ZnCl2溶液中滴加0.1mol∙L−1的Na2S溶液发生反应生成硫化铜和硫化锌，铜离子浓度和锌离子浓度减小，水解产生的c（H+）降低，溶液pH增大，硫化钠溶液呈碱性，完全反应后继续滴加硫化钠溶液，溶液pH增大，溶液pH：

a＜b＜e，故B正确；

C．CuCl2在溶液中发生水解反应，生成氢氧化铜，溶液中存在物料守恒：

c（Cl−）=2c（Cu2+）+2c[Cu（OH）2]，溶液中氢离子浓度大于氢氧化铜的浓度，c（Cl−）＜2[c（Cu2+）+c（H+）]，故C正确；

D．c点时铜离子全部沉淀，此时加入的Na2S的物质的量等于原溶