高中化學(xué) 金屬的化學(xué)性質(zhì)名師導(dǎo)航 新人教版必修1

1、第一節(jié) 金屬的化學(xué)性質(zhì)名師導(dǎo)航知識梳理一、鈉的化學(xué)性質(zhì)1.鈉與氧氣反應(yīng) 鈉呈光亮的_色，暴露在空氣中則會_，生成_固體。4Na+O2=2Na2O。 鈉在空氣或氧氣中加熱，則會_，發(fā)出_色火焰，生成一種_色固體。2Na+O2Na2O2。2.鈉與水反應(yīng) _在水面上（密度比水?。?，_成小球（鈉的熔點(diǎn)低），發(fā)出“_”的聲音（此反應(yīng)放出熱），四處_（生成氣體H2），水溶液遇酚酞變_（生成堿性物質(zhì)NaOH）。2Na+2H2O=2NaOH+H23.鈉與酸溶液反應(yīng) 若鈉過量，則先與酸反應(yīng)，過量的鈉再與水反應(yīng)；若酸過量，則鈉只與酸反應(yīng)。4.鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)（1）鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)金屬離子在水中一般以水合離子形

2、式存在，即金屬離子周圍有一定數(shù)目的水分子包圍著，不能和鈉直接接觸，而且鈉與水反應(yīng)速率很快。因此，鈉先與_反應(yīng)。若NaOH能和鹽反應(yīng)生成難溶的堿，則NaOH才能再和_反應(yīng)，生成沉淀。（2）狀態(tài)下，鈉與硫酸銅反應(yīng)，發(fā)生置換反應(yīng)。二、鋁的化學(xué)性質(zhì)1.鋁與氧氣反應(yīng)常溫下，在空氣中鋁的表面容易生成一層很穩(wěn)定的致密氧化膜：4Al+3O2=2Al2O32.Al與強(qiáng)酸溶液反應(yīng)：2Al+6HCl=2AlCl3+3H23.Al與NaOH溶液反應(yīng)：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2三、鐵的化學(xué)性質(zhì)1.鐵與氧氣反應(yīng)：3Fe+2O2Fe3O42.鐵與水反應(yīng)鐵不能與冷、熱水反應(yīng)，能與_反應(yīng)：3Fe+4H

3、2O（g）Fe3O4+4H23.鐵與酸反應(yīng)，生成_，如：Fe+2HCl=FeCl2+H24.鐵與鹽反應(yīng)，生成_，如：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu四、Na、Al及其化合物的變化關(guān)系圖3-1疑難突破1.金屬鈉能將鹽溶液中的活潑性比它差的金屬置換出來嗎？剖析：按照金屬活動(dòng)順序，金屬鈉能將活潑性排在它后面的金屬置換出來，如果是在熔融狀態(tài)下，這一規(guī)律也適用于鈉與鹽之間的置換反應(yīng)；但在水溶液中，鈉與水的反應(yīng)更容易發(fā)生，往往是先與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣后，氫氧化鈉再與其他的鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。如鈉投入硫酸銅溶液中后，先與水反應(yīng)生成了氫氧化鈉，后者再與硫酸銅生成了硫酸鈉和氫氧化銅沉淀。2.鋁既能與酸反應(yīng)

4、又能與堿反應(yīng)，是兩性物質(zhì)嗎？氧化鋁和氫氧化鋁呢？剖析：既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水一般是兩性物質(zhì)的特征性質(zhì)，所以氧化鋁和氫氧化鋁是兩性物質(zhì)。鋁與酸反應(yīng)生成鹽和氫氣，鋁和堿溶液的反應(yīng)實(shí)質(zhì)是鋁與水反應(yīng)，但鋁與水反應(yīng)生成的產(chǎn)物氫氧化鋁難溶于水，所以會阻止鋁與水的進(jìn)一步反應(yīng)，鋁與水反應(yīng)生成的氫氧化鋁能溶于堿中，從而使鋁與水的反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行。綜上所述，鋁不是兩性物質(zhì)，而氧化鋁和氫氧化鋁都是。3.制備氫氧化鋁時(shí)應(yīng)注意什么問題？剖析：氫氧化鋁既能與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水，又能與強(qiáng)酸反應(yīng)生成鹽和水，所以制備氫氧化鋁時(shí)最好不要使用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿，而只能用弱酸或弱堿。如氯化鋁溶液中滴入過量的氨水或二氧化

5、碳通入偏鋁酸鈉溶液中都可以制得氫氧化鋁。問題探究問題1 實(shí)驗(yàn)室里如何保存金屬鈉？探究：鈉易與O2、H2O反應(yīng)，不與石蠟油或煤油反應(yīng)，且密度大于石蠟油和煤油，可沉于其底部，以隔絕空氣和水，所以金屬鈉需保存在石蠟油或煤油中。問題2 Na2O與Na2O2哪個(gè)更穩(wěn)定？探究：常溫下，Na在空氣中會發(fā)生變化，生成Na2O；加熱時(shí)，則生成Na2O2。Na2O受熱時(shí)，會繼續(xù)反應(yīng)，生成Na2O2。從反應(yīng)條件和反應(yīng)過程中可看出：Na2O2更穩(wěn)定。問題3 有位同學(xué)用一小塊鋁箔包住一塊金屬鈉并在鋁箔上刺上許多的小孔，然后把它放入盛有少量水的小燒杯中。與同學(xué)探究一下會有什么現(xiàn)象發(fā)生。探究：金屬鈉和水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫

6、氣，反應(yīng)方程式為2Na+2H2O2NaOH+H2。金屬鋁和生成的氫氧化鈉水溶液反應(yīng)，反應(yīng)方程式為2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2。可以觀察到Na與H2O反應(yīng)類似的現(xiàn)象，且小球游動(dòng)更快。典題精講例1 將一小塊鈉投入CuSO4溶液中，請預(yù)測會出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。思路解析 鈉投入CuSO4溶液中，鈉先與水反應(yīng)，鈉浮在CuSO4溶液的表面上，四處游動(dòng)，熔成閃亮的小球，放出氣體并發(fā)出嘶嘶的響聲，小球的體積逐漸變小至最后消失，生成的NaOH能和CuSO4反應(yīng)生成難溶的堿Cu（OH）2，藍(lán)色溶液則變?yōu)樗{(lán)色濁液。答案：2Na+2H2O=2NaOH+H2 CuSO4+2

7、NaOH=Cu（OH）2+Na2SO4例2 在燒杯中加入水和苯（苯的密度為0.88 g·cm-3，與水互不相溶，且不與鈉反應(yīng)）各50 mL，將一小粒金屬鈉（密度為0.97 g·cm-3）投入燒杯中，觀察到的現(xiàn)象可能為（ ）A.鈉在水層中反應(yīng)并四處游動(dòng) B.鈉停留在苯層中不發(fā)生反應(yīng)C.鈉在苯的液面上反應(yīng)并四處游動(dòng) D.鈉在苯與水的界面處反應(yīng)并可上下跳動(dòng)思路解析 苯與水互不相溶，且鈉的密度處于苯和水之間，加入鈉后，鈉處在苯與水的中間。由于鈉能與水反應(yīng)，且鈉與水反應(yīng)放出氫氣，所以會使鈉在苯和水的界面處反應(yīng)并可能做上下跳動(dòng)。答案：D例3 請你設(shè)計(jì)至少兩種方法除去細(xì)小的鐵顆粒中混有的

8、細(xì)小鋁顆粒。（簡要說明）思路解析 可從鐵與鋁物理或化學(xué)性質(zhì)的不同去思考分離的方法。鋁可與NaOH溶液反應(yīng)而鐵不能，鐵能被磁體吸引而鋁不能。答案：方法一：可以使用NaOH溶液洗滌混合物，鐵與NaOH溶液不發(fā)生反應(yīng)，而Al可溶于NaOH溶液。 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 經(jīng)過濾、洗滌，可得到鐵。 方法二：可以使用磁鐵將混合物中的鐵吸引出來而留下雜質(zhì)鋁。知識導(dǎo)學(xué) 鈉與氧氣的反應(yīng)，隨反應(yīng)條件的不同，反應(yīng)的產(chǎn)物不同，反應(yīng)的劇烈程度也不同，我們要特別留意何種情況下發(fā)生何種反應(yīng)，現(xiàn)象又如何。 鈉與水的反應(yīng)現(xiàn)象可從聲、色、溫、動(dòng)等變化上來記憶，也可循著反應(yīng)的原理及在反應(yīng)中表現(xiàn)出的物理

9、性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)來記憶，兩種方法前者適于強(qiáng)記，后者適于理解記憶，同學(xué)們可根據(jù)情況選擇。 記憶要訣：鈉與水的五點(diǎn)反應(yīng)現(xiàn)象可概括為“浮、熔、游、嘶、紅”五個(gè)字。這些反應(yīng)現(xiàn)象從Na的物理性質(zhì)及化學(xué)去解釋浮在水面上是因?yàn)殁c的密度比水?。蝗鄢砷W亮小球是因?yàn)榉磻?yīng)放出大量的熱；游動(dòng)發(fā)出嘶嘶的聲音是因?yàn)樯蓺怏w推動(dòng)小球游動(dòng)；溶液變紅是因?yàn)榉磻?yīng)生成NaOH。 鈉與酸的反應(yīng)現(xiàn)象和鈉與水的反應(yīng)現(xiàn)象相似，同學(xué)們可以設(shè)想一下，它們的反應(yīng)原理是否相似呢？ 鈉與硫酸銅溶液的反應(yīng)并不是直接發(fā)生的置換反應(yīng)，而是先與水反應(yīng)，后發(fā)生堿與鹽的復(fù)分解反應(yīng)。原理為： 2Na+2H2O=2NaOH+H2，2NaOH+CuSO4=Na2SO4

10、+Cu（OH）2。 注意：鈉在溶液中不能發(fā)生正常的置換反應(yīng)。 鋁是典型的金屬，具有金屬的通性。可以通過回憶金屬的通性來預(yù)測鋁的化學(xué)性質(zhì)。 鋁既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)，是不是兩性物質(zhì)呢？其實(shí)它與堿溶液的反應(yīng)本質(zhì)如下： 鋁與堿溶液的反應(yīng)分兩步完成：2Al+6H2O=2Al（OH）3+3H2 Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O 鐵與非金屬單質(zhì)、水、鹽、酸等反應(yīng)，熟記產(chǎn)物中鐵的化合價(jià)是掌握鐵的化學(xué)性質(zhì)的關(guān)鍵。可利用歸納法，從發(fā)現(xiàn)物質(zhì)性質(zhì)的共性及特性方面切入。 (1)鐵與硫、碘、非氧化性酸(H+)、鹽溶液等弱氧化劑反應(yīng)時(shí)，生成Fe2+。 (2)鐵與Cl2、Br2、硝酸、濃H2SO4等強(qiáng)氧

11、化劑反應(yīng)時(shí)，生成Fe3+。 (3)鐵與氧氣和H2O(g)反應(yīng)時(shí)生成Fe3O4(FeO·Fe2O3)，兩反應(yīng)亦應(yīng)熟記。 (4)鐵與濃HNO3、濃H2SO4反應(yīng)時(shí)，要特別標(biāo)明“”條件，因鐵遇冷、濃HNO3或濃H2SO4發(fā)生鈍化，加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)。 Na、Al及其化合物的轉(zhuǎn)化，從Na、Al單質(zhì)及化合物的化學(xué)性質(zhì)理解掌握。會寫相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式。疑難導(dǎo)析 鈉與水反應(yīng)的劇烈程度與難易程度與鈉與鹽溶液中金屬陽離子之間的反應(yīng)相比要大得多和容易得多，所以按照反應(yīng)的順序，總是先與水反應(yīng)，后與鹽溶液中的金屬陽離子反應(yīng)，因?yàn)殁c與水已反應(yīng)完，所以與金屬陽離子間的反應(yīng)就是氫氧化鈉與它之間的反應(yīng)。 根據(jù)兩性物質(zhì)

12、的概念來判斷，必須是與酸、堿反應(yīng)生成鹽和水，鋁與堿溶液反應(yīng)的本質(zhì)是鋁與水的反應(yīng)，所以在這個(gè)氧化還原反應(yīng)中鋁是還原劑，氧化劑只有水，而沒有氫氧化鈉。鋁與酸反應(yīng)生成鹽和氫氣。不符合兩性物質(zhì)的要求，不是兩性物質(zhì)。而氧化鋁和氫氧化鋁與酸、堿反應(yīng)生成鹽和水，是兩性物質(zhì)。 氫氧化鋁因?yàn)榫哂袃尚?，既能溶于?qiáng)酸又能溶于強(qiáng)堿，所以它的制備不能用強(qiáng)堿與鋁鹽來制備，也不能用強(qiáng)酸與偏鋁酸鹽來制備。 可利用Al(OH)3不溶于氨水的性質(zhì)及與CO2、H2O反應(yīng)原理來制備Al(OH)3。問題導(dǎo)思 金屬鈉的保存要考慮到它的性質(zhì)，它的性質(zhì)活潑，極易與空氣中的氧氣、水發(fā)生反應(yīng)，所以只能將其密封于煤油下（因其密度比煤油大）。 穩(wěn)定

13、性往往與活潑性相反，即越易與其他物質(zhì)反應(yīng)，其穩(wěn)定性越差。氧化鈉受熱可轉(zhuǎn)變成過氧化鈉，說明其穩(wěn)定性較差。 關(guān)鍵是將鈉與水的反應(yīng)性質(zhì)和現(xiàn)象與鋁與氫氧化鈉溶液的性質(zhì)和現(xiàn)象結(jié)合起來即可得答案。 根據(jù)Na與水反應(yīng)生成NaOH，NaOH在溶液中可與Al和H2O共同作用，產(chǎn)生H2。因此會觀察到與Na與水反應(yīng)類似現(xiàn)象，最后鋁箔完全反應(yīng)掉而消失。典題導(dǎo)考綠色通道 關(guān)鍵明確活潑金屬與鹽溶液反應(yīng)時(shí)，活潑金屬先與水反應(yīng)，若生成的NaOH能和鹽反應(yīng)生成難溶的堿，則NaOH才能再和鹽反應(yīng)。典題變式 下列關(guān)于鈉的用途的敘述中，不正確的是（ ）A.鈉可用于制造高壓鈉燈B.鈉可用于制造過氧化鈉等化合物C.鈉和鉀組成的合金可作為原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑D.鈉可將鈦、鋯、鈮、鉭等金屬從它們的鹽溶液中置換出來答案：D綠色通道 鈉與水和苯的混合物反應(yīng)時(shí)，現(xiàn)象與其與單純的水反應(yīng)時(shí)不同。對反應(yīng)和反應(yīng)現(xiàn)象的分析，一定要結(jié)合題目的具體條件而定。典題變式 將一小塊金屬鈉放在燃燒匙里加熱，對其實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有如下描述：鈉在燃燒之前先熔化在空氣中燃燒有黃色火花四射 燃燒后得到白色固體 燃燒時(shí)火焰呈黃色 燃燒后