必修一3.1.2 鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)

1、3.1.2鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)及其應(yīng)用。(重難點(diǎn))2.掌握物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用。(重點(diǎn))一、鋁與鹽酸、氫氧化鈉溶液的反應(yīng)鋁與鹽酸反應(yīng)鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鋁片逐漸溶解，有無(wú)色氣泡冒出，將點(diǎn)燃的木條放在試管口有爆鳴聲化學(xué)方程式2Al6HCl=2AlCl33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2離子方程式2Al6H=2Al33H22Al2OH2H2O=2AlO3H2結(jié)論鋁既能與鹽酸反應(yīng)，又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，都產(chǎn)生H21如何除去鎂粉中混有少量的鋁粉？寫(xiě)出有關(guān)的化學(xué)方程式。【提示】將混合物

2、加入足量NaOH溶液中，充分反應(yīng)后過(guò)濾，洗滌烘干即為純鎂粉。2NaOH2Al2H2O=2NaAlO23H2。二、物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用化學(xué)方程式2Na2H2O=2NaOHH2化學(xué)計(jì)量數(shù)之比2221擴(kuò)大NA倍之后2NA2NA2NANA物質(zhì)的量之比2 mol2 mol2 mol1 mol質(zhì)量之比4636802結(jié)論：化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比各物質(zhì)微粒數(shù)目之比。2“化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量是守恒的，那么物質(zhì)的量也肯定守恒！”這種說(shuō)法對(duì)嗎？【提示】不對(duì)?；瘜W(xué)方程式中各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以，化學(xué)反應(yīng)后物質(zhì)的量可能增加，可能減少，也可能不變。1判斷(1)等質(zhì)

3、量的Al與足量的鹽酸、NaOH溶液充分反應(yīng)，生成的H2的物質(zhì)的量相同。()(2)同濃度同體積的鹽酸、NaOH溶液與足量Al充分反應(yīng)，生成的H2的物質(zhì)的量相同。()(3)化學(xué)方程式4NaO2=2Na2O可表示4 mol鈉原子和1 mol氧氣分子生成2 mol氧化鈉。 ()(4)根據(jù)離子方程式Mg2H=Mg2H2可知1 g鎂與足量氫離子反應(yīng)可生成1 mol氫氣。 ()(5)化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和物質(zhì)的量均守恒。()【答案】(1)(2)×(3)(4)×(5)×2對(duì)于鋁和燒堿溶液的反應(yīng)，下列說(shuō)法不正確的是()A鋁是還原劑B該反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)C該反應(yīng)說(shuō)明所有金屬都能與堿反應(yīng)D

4、H2為還原產(chǎn)物【解析】鋁與燒堿溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，分析元素化合價(jià)變化可知反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，鋁是還原劑，H2為還原產(chǎn)物，A、B、D正確。鋁能與燒堿溶液反應(yīng)，并不能說(shuō)明所有金屬都能與堿反應(yīng)，如鎂、鐵、銅等均不與堿溶液反應(yīng)?！敬鸢浮緾3將5.4 g Al投入足量的NaOH溶液中，計(jì)算生成H2的體積(標(biāo)況)和消耗NaOH的物質(zhì)的量。(寫(xiě)出解題步驟)【解】n(Al)0.2 mol解之：n(NaOH)0.2 mol，n(H2)0.3 mol，V(H2)0.3 mol×22.4 L/mol6.72 L?！敬鸢浮可蒆2 6.72 L，消耗NaO

5、H 0.2 mol。學(xué)生分組探究一物質(zhì)的量應(yīng)用于化學(xué)方程式的計(jì)算的步驟和類(lèi)型第1步 探究問(wèn)題引入，自主探究把6.5 g Zn放入足量鹽酸中，鋅完全反應(yīng)，請(qǐng)計(jì)算：(1)6.5 g Zn的物質(zhì)的量。(2)參加反應(yīng)的HCl的物質(zhì)的量。(3)生成H2的物質(zhì)的量和體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)?！咎崾尽?1)n(Zn)0.1 mol第2步 闡述要點(diǎn)歸納，深化知識(shí)化學(xué)計(jì)算的基本步驟常用計(jì)量之間換算關(guān)系第3步 例證典例印證，思維深化向500 mL NaOH溶液中投入10.8 g Al，二者恰好完全反應(yīng)，計(jì)算：(1)Al的物質(zhì)的量。(2)參加反應(yīng)的NaOH的物質(zhì)的量和溶液的物質(zhì)的量濃度。(3)生成的H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積。

6、【解析】(1)Al的摩爾質(zhì)量是27 g·mol1，n(Al)0.4 mol。(2)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 2 2 0.4 mol n(NaOH)則，n(NaOH)0.4 molc(NaOH)0.8 mol·L1。(3)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 2 mol 3×22.4 L 0.4 mol V(H2)V(H2)13.44 L。【答案】(1)0.4 mol(2)0.4 mol0.8 mol·L1(3)13.44 L第4步 運(yùn)用精選習(xí)題，落實(shí)強(qiáng)化1標(biāo)準(zhǔn)狀況下，3.25 g鋅與足量的鹽酸反應(yīng)生成x L氫氣，下列比例式

7、正確的是()AZn2HCl=ZnCl2H2 1 mol 1 mol 3.25 g x LBZn2HCl=ZnCl2H2 65 g 1×22.4 L 3.25 g x LCZn2HCl=ZnCl2H2 2 mol 2 g 0.05 mol x LDZn2HCl=ZnCl2H2 65 g 1 mol 3.25 g x L【解析】A項(xiàng)，上下單位不同，左右不成比例；C項(xiàng)，上下單位不同，左右不成比例；D項(xiàng)，上下單位不同，左右不成比例?！敬鸢浮緽2實(shí)驗(yàn)室利用反應(yīng)2KClO32KCl3O2制取氧氣，今24.5 g KClO3參加反應(yīng)，則得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣的體積是 ()A2.24 LB4.48 L

8、C44.8 LD6.72 L【解析】n(KClO3)0.2 moln(O2)×3 mol0.3 molV(O2)0.3 mol×22.4 L/mol6.72 L【答案】D32.3 g鈉與足量水發(fā)生反應(yīng)，得到100 mL溶液，則所得溶液的物質(zhì)的量濃度是多少？(寫(xiě)出解題步驟)【解析】n(Na)0.1 mol，n(NaOH)0.1 molc(NaOH)1 mol/L【答案】所得溶液的物質(zhì)的量濃度為1 mol/L。物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中應(yīng)用的注意事項(xiàng)(1)化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比，而非質(zhì)量之比。(2)各種符號(hào)的書(shū)寫(xiě)要規(guī)范，大寫(xiě)字母與小寫(xiě)字母的含

9、義各不相同。如“M”表示摩爾質(zhì)量，而“m”表示質(zhì)量；“N”表示微粒數(shù)，而“n”表示物質(zhì)的量。(3)當(dāng)已知物理量與被求物理量不一致時(shí)，計(jì)算時(shí)題目的數(shù)據(jù)必須帶單位，以體現(xiàn)“上下一致，左右相當(dāng)”的原則。學(xué)生分組探究二鋁與鹽酸、氫氧化鈉溶液的反應(yīng)的比較第1步 探究問(wèn)題引入，自主探究1等量的鋁分別與足量的鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)，消耗HCl和NaOH的物質(zhì)的量有什么關(guān)系？【提示】等量的鋁與足量的鹽酸、NaOH溶液反應(yīng)，消耗HCl和NaOH的物質(zhì)的量之比為31。2等量的鋁分別與足量的鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)，生成H2的量有什么關(guān)系？【提示】二者產(chǎn)生氫氣體積比為11。3足量的鋁與等物質(zhì)的量濃度、等體積的鹽酸和N

10、aOH反應(yīng)，生成H2的量又有什么關(guān)系？【提示】足量的鋁與等物質(zhì)的量的鹽酸和NaOH反應(yīng)，產(chǎn)生H2體積比為13。第2步 闡述要點(diǎn)歸納，深化知識(shí)分析依據(jù)：2Al6HCl=2AlCl33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO2 3H21等量的Al分別與足量的鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2的量相等，此時(shí)消耗鹽酸與NaOH的物質(zhì)的量之比為31。2足量的鋁與等物質(zhì)的量的鹽酸和NaOH反應(yīng)，產(chǎn)生H2的量之比為13，此時(shí)消耗Al的量之比也為13。3一定量的Al分別和一定量的鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)，若<<1，必定存在反應(yīng)時(shí)Al在鹽酸中過(guò)量而在NaOH溶液中不足的事實(shí)。第3步 例證典例印證，思維深

11、化等體積、等物質(zhì)的量濃度的硫酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙兩燒杯中，各加等質(zhì)量的鋁，生成氫氣的體積比為56(相同條件下)，則甲、乙兩燒杯中的反應(yīng)情況可能是()A甲、乙中都是鋁過(guò)量B甲中鋁過(guò)量、乙中堿過(guò)量C甲中酸過(guò)量，乙中鋁過(guò)量D甲中酸過(guò)量，乙中堿過(guò)量【解析】(1)2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H22Al2NaOH2H2O=2Na2AlO23H2，若H2SO4、NaOH均過(guò)量，V(H2)由n(Al)決定，V(甲)V(乙)11；若H2SO4和NaOH不足，生成V(H2)的量由H2SO4和NaOH的量決定，V(甲)V(乙)23。而事實(shí)上V(甲)V(乙)56。故甲中H2SO4不足，乙中鋁不足

12、?！敬鸢浮緽第4步 運(yùn)用精選習(xí)題，落實(shí)強(qiáng)化1用等質(zhì)量的金屬鈉進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)生氫氣最多的是()A將鈉放入足量的稀鹽酸中B將鈉放入足量的稀硫酸中C將鈉放入足量的氯化鈉溶液中D將鈉用鋁箔包好，并刺一些小孔，放入足量的水中【解析】Na與H2O或酸反應(yīng)氫氣量由鈉量決定，氫氣體積相等；用鋁箔包好鈉反應(yīng)時(shí)，生成NaOH能與Al反應(yīng)生成氫氣，故D項(xiàng)正確?！敬鸢浮緿2鋁分別與足量的稀鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，當(dāng)兩個(gè)反應(yīng)放出的氣體在相同狀況下體積相等時(shí)，反應(yīng)中消耗的HCl和NaOH物質(zhì)的量之比為()A31B21C11D13【解析】由反應(yīng)方程式：2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaA

13、lO23H2，可知生成相同體積氫氣時(shí)，消耗HCl、NaOH物質(zhì)的量之比為31?！敬鸢浮緼3(2015·鶴崗高一檢測(cè))甲、乙兩個(gè)燒杯中分別盛有100 mL 4.0 mol·L1的鹽酸和100 mL 4.0 mol·L1 NaOH溶液，向兩個(gè)燒杯中均加入5.4 g鋁粉，在相同狀況下產(chǎn)生氣體的體積比為 ()A11 B23C32 D31【解析】鋁與鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，而今，n(HCl)0.4 mol，n(NaOH)0.4 mol，n(Al)0.2 mol，因此，甲燒杯中

14、鹽酸不足鋁過(guò)量，乙燒杯中鋁不足氫氧化鈉過(guò)量，甲燒杯中產(chǎn)生氫氣0.2 mol，乙燒杯中產(chǎn)生氫氣0.3 mol，故選B?！敬鸢浮緽過(guò)量計(jì)算的一般思路先計(jì)算兩反應(yīng)的物質(zhì)的量根據(jù)化學(xué)方程式化學(xué)計(jì)量數(shù)確定誰(shuí)過(guò)量根據(jù)不足量進(jìn)行有關(guān)計(jì)算1有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算的三個(gè)等式關(guān)系各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比各粒子的粒子數(shù)之比相同條件下的氣體的體積之比。2化學(xué)方程式的一般計(jì)算步驟寫(xiě)標(biāo)列解答3Al與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)的離子方程式及數(shù)量關(guān)系 技巧方法關(guān)系式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算的方法1含義：當(dāng)已知物和未知物之間是靠多個(gè)反應(yīng)來(lái)聯(lián)系時(shí)，只需直接確定已知量和未知量之間的比例關(guān)系，即“關(guān)系式”。2關(guān)系式的確定根據(jù)化學(xué)方程式確定關(guān)

15、系式：寫(xiě)出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式，根據(jù)量的關(guān)系寫(xiě)出關(guān)系式。如把CO還原Fe2O3生成的CO2通入澄清的石灰水中，求生成沉淀的量。發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：3COFe2O32Fe3CO2，CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，則關(guān)系式為3CO3CO23CaCO3，即COCaCO3。根據(jù)原子守恒確定關(guān)系式。上述中也可直接根據(jù)碳原子守恒得出COCaCO3。(2015·佛山質(zhì)檢)現(xiàn)有含NH3 3.4 mg·L1的廢水150 m3(密度為1 g·cm3)，可采用如下方法進(jìn)行處理：將甲醇加入含氨的廢水中，在一種微生物作用下發(fā)生反應(yīng)2O2NH3=NOHH2O、6NO6H5CH3OH

16、=3N25CO213H2O。若用此方法處理，假設(shè)每步的轉(zhuǎn)化率為100%。(1)理論上需要甲醇的質(zhì)量為_(kāi)g。(2)理論上生成N2的體積(標(biāo)況下)為_(kāi)L。【解析】根據(jù)題中化學(xué)方程式，可得關(guān)系式6NH35CH3OH3N2653n(NH3)30 mol故n(CH3OH)×30 mol25 mol。n(N2)×30 mol15 mol，m(CH3OH)25 mol×32 g/mol800 g，V(N2)15 mol×22.4 L/mol336 L。【答案】(1)800(2)336體驗(yàn)訓(xùn)練工業(yè)制備硫酸的反應(yīng)是：4FeS211O2=2Fe2O38SO2,2SO2O2=

17、2SO3，SO3H2O=H2SO4，則12 kg FeS2理論上可生成_ kg H2SO4?！窘馕觥坑煞磻?yīng)得關(guān)系式：則m(H2SO4)19.6 kg?！敬鸢浮?9.6課時(shí)作業(yè)(十三)學(xué)業(yè)水平層次(A)1等量鎂鋁合金粉末分別與下列四種過(guò)量物質(zhì)充分反應(yīng)，放出氫氣最多的是()ANaOH溶液BH2SO4稀溶液C蔗糖溶液 DNaCl溶液【解析】鎂、鋁均反應(yīng)生成氫氣時(shí)，產(chǎn)生氫氣最多。A項(xiàng)NaOH溶液只能與鋁反應(yīng)；B項(xiàng)H2SO4溶液能與鎂、鋁都反應(yīng)產(chǎn)生氫氣；C、D項(xiàng)與鎂、鋁不反應(yīng)。故選B項(xiàng)?！敬鸢浮緽2下列反應(yīng)的離子方程式書(shū)寫(xiě)正確的是()A鈉和冷水反應(yīng)：Na2H2O=Na2OHH2B金屬鋁溶于氫氧化鈉溶液：

18、Al2OH=AlOH2C金屬鋁溶于鹽酸中：2Al6H=2Al33H2D鐵跟稀硫酸反應(yīng)：Fe2H=Fe3H2【解析】A項(xiàng)，電荷不守恒；B項(xiàng)，應(yīng)為2Al2OH2H2O=2AlO3H2；D項(xiàng)，鐵與H2SO4反應(yīng)，生成Fe2。【答案】C3物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)()A它們的質(zhì)量一定相等B它們的物質(zhì)的量一定相等C它們的質(zhì)量之比等于化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比D它們物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比【解析】化學(xué)反應(yīng)時(shí)，其物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。【答案】D4鋁分別與足量的稀硫酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，當(dāng)兩個(gè)反應(yīng)放出的氣體在相同狀況體積相等時(shí)，反應(yīng)中消耗的H2SO4和NaOH物質(zhì)的量之比為 ()A14

19、B23C32 D41【解析】由化學(xué)反應(yīng)方程式2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，生成等量H2建立關(guān)系式：3H2SO43H22NaOH。【答案】C5(2015·邯鄲高一檢測(cè))把V L含有MgSO4和K2SO4的混合溶液分成兩等份，一份加入含a mol NaOH的溶液，恰好使鎂離子完全沉淀為氫氧化鎂；另一份加入含b mol BaCl2的溶液，恰好使硫酸根離子完全沉淀為硫酸鋇。則原混合溶液中鉀離子的濃度為 ()A. mol·L1 B. mol·L1C. mol·L1 D. mol·L1【解析】

20、由離子方程式：2OHMg2=Mg(OH)2可知，OH為a mol，則Mg2為a/2 mol，MgSO4為a/2 mol；由離子方程式：SOBa2=BaSO4可知，Ba2為b mol，SO共b mol，MgSO4和K2SO4共b mol，則K2SO4為(ba/2) mol，其含有的K為(ba/2)mol×2(2ba)mol；原混合溶液中的K為2×(2ba)mol；所以原混合溶液中鉀離子的濃度為 mol·L1?！敬鸢浮緿6(2015·湛江高一檢測(cè))現(xiàn)有1 L 2 mol·L1的鹽酸與100 g NaOH樣品配制成的溶液恰好完全反應(yīng)(雜質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)

21、)，則該樣品中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是()A80% B60%C40% D20%【解析】n(NaOH)2 mol，m(NaOH)2 mol×40 g/mol80 g，w(NaOH)×100%80%。【答案】A7(2015·刑臺(tái)高一檢測(cè))把10.2 g鎂鋁合金的粉末放入過(guò)量的燒堿中，得到6.72 L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的H2。試計(jì)算：(1)該合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 _；(2)該合金中鎂與鋁的物質(zhì)的量之比為 _；(3)該合金溶于足量的鹽酸溶液中，產(chǎn)生H2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)為_(kāi)?！窘馕觥?1)把鎂鋁合金的粉末放入過(guò)量的燒堿中，鎂不反應(yīng)，只有Al能與NaOH反應(yīng)。設(shè)Al的物質(zhì)的量為n(A

22、l)，則：解得：n(Al)2 mol×6.72 L÷(3×22.4 L)0.2 molm(Al)0.2 mol×27 g·mol15.4 g鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.4 g÷10.2 g×100%52.9%(2)m(Mg)10.2 g5.4 g4.8 gn(Mg)4.8 g÷24 g·mol10.2 mol(3)設(shè)由鋁生成的氫氣為V(H2)1，由鎂生成的氫氣為V(H2)2，由鎂和鋁與鹽酸的反應(yīng)可知：解得：V(H2)24.48 LV(H2)總V(H2)1V(H2)26.72 L4.48 L11.2 L【答案】(1)

23、52.9%(2)11(3)11.2 L能力提升層次(B)8(2015·衡水高一檢測(cè))鐵、鎂、鋁三種金屬分別和等體積等濃度的鹽酸反應(yīng)，同溫同壓下，產(chǎn)生相同體積的氫氣，則 ()A金屬失去的電子數(shù)相等B參加反應(yīng)的金屬質(zhì)量相等C參加反應(yīng)的金屬物質(zhì)的量相等D鐵、鎂、鋁的質(zhì)量比為562427【解析】鐵、鎂、鋁三種金屬分別和等體積等濃度的鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)的本質(zhì)都是金屬失去電子，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，故同溫同壓下，產(chǎn)生相同體積的氫氣時(shí)，氫離子得到電子的數(shù)目必然相等，而這些電子均由金屬提供，則參加反應(yīng)的金屬失去的電子數(shù)相等，故A正確；鐵、鎂、鋁三種金屬，分別與同體積同濃度的鹽酸反應(yīng)后，同溫同壓下

24、，產(chǎn)生相同體積的氫氣，設(shè)所需要的金屬質(zhì)量分別是x、y、z，則有×2×2×3，所以可得參加反應(yīng)的金屬質(zhì)量比是28129，故B、D錯(cuò)誤；若相同條件下產(chǎn)生相同體積的氫氣，設(shè)為1 mol，則根據(jù)反應(yīng)的關(guān)系式可知：所需Fe、Mg、Al三種金屬的物質(zhì)的量之比為1 mol1 mol mol332，故C錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼9(2015·石家莊高一檢測(cè))把23 g鈉投入到m1 g足量的水中得到a g溶液，把24 g鎂投入到m2 g足量的鹽酸中得到b g溶液，若m1m2，則a，b的關(guān)系是 ()Aa>bBa<bCab D無(wú)法確定【解析】由于m1m2，所以只需比較反應(yīng)后溶液增加的質(zhì)量即可。用差量法可知，23 g鈉