高一化學(xué)人教版必修一講義：第3章 金屬及其化合物 第1節(jié) 第1課時 含解析

高中化學(xué)必修課程PAGE12-第一節(jié)金屬的化學(xué)性質(zhì)第1課時金屬與非金屬的反應(yīng)[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.熟悉金屬的存在形態(tài)、物理共性，能從金屬的原子結(jié)構(gòu)分析金屬具有還原性。2.會用實驗的方法探索認(rèn)識鈉、鋁分別與氧氣的反應(yīng)，能正確描述反應(yīng)現(xiàn)象，會書寫有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。一金屬的通性1.金屬的存在絕大多數(shù)金屬以化合態(tài)的形式存在于自然界中。2.單質(zhì)的物理性質(zhì)大多數(shù)金屬為銀白色，有金屬光澤，易導(dǎo)電、易導(dǎo)熱，有延展性。3.單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)(1)與非金屬的反應(yīng)Mg與O2反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2MgO。(2)與酸的反應(yīng)Fe與稀H2SO4反應(yīng)的離子方程式：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。(3)與鹽溶液的反應(yīng)Cu與AgNO3溶液反應(yīng)的離子方程式：Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag。歸納總結(jié)金屬的通性(1)金屬化學(xué)性質(zhì)特點(2)金屬還原性的強弱取決于其失去電子的難易程度，而不是失去電子個數(shù)的多少。1.判斷下列說法是否正確，正確的劃“√”，錯誤的劃“×”(1)金屬具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性()(2)金屬單質(zhì)在氧化還原反應(yīng)中總是作還原劑()(3)鈉原子在氧化還原反應(yīng)中失去1個電子，而鋁原子失去3個電子，所以鋁比鈉活潑()(4)金屬在加熱條件下均易與O2反應(yīng)()答案(1)√(2)√(3)×(4)×解析(3)錯誤，金屬的活潑性與原子失去電子個數(shù)無關(guān)，與失電子能力有關(guān)，鈉比鋁易失電子，鈉比鋁活潑；(4)錯誤，Au、Pt等金屬不與O2反應(yīng)。二鈉與氧氣的反應(yīng)按表中要求完成實驗，并將觀察到的實驗現(xiàn)象及其原因解釋填入表中。實驗操作實驗現(xiàn)象原因解釋鈉的新切面呈銀白色，具有金屬光澤，在空氣中很快變暗鈉是活潑金屬，在空氣中極易被氧化，生成Na2O把一小塊金屬鈉放在坩堝中，加熱鈉先熔化為銀白色小球；然后燃燒，火焰呈黃色；最后生成淡黃色固體金屬鈉熔點低，加熱時與O2反應(yīng)生成Na2O2歸納總結(jié)鈉與氧氣的反應(yīng)(1)鈉的性質(zhì)及其保存鈉是一種硬度小、熔點低的銀白色的金屬，具有金屬光澤。常溫下極易被氧化，加熱時可燃燒生成淡黃色的Na2O2。因為鈉在空氣中極易被氧化，實驗室保存鈉時應(yīng)與空氣隔絕，通常保存在煤油中。(2)鈉在常溫下與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式是4Na＋O2=2Na2O，在加熱或點燃時反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△或點燃))Na2O2。由此得出的結(jié)論是反應(yīng)條件不同，其產(chǎn)物不同。2.關(guān)于鈉的敘述中，正確的是()A.鈉是銀白色金屬，硬度很大B.將金屬鈉放在石棉網(wǎng)上用酒精燈加熱后，金屬鈉劇烈燃燒，產(chǎn)生黃色火焰，生成過氧化鈉C.金屬鈉在空氣中燃燒，生成氧化鈉D.金屬鈉的熔點很高答案B解析鈉是銀白色的固體，硬度小，密度也小，熔點很低，分析各選項，只有B正確。三鋁與氧氣的反應(yīng)按表中要求完成實驗并將觀察到的實驗現(xiàn)象及原因解釋填入表中。實驗操作實驗現(xiàn)象原因解釋①空氣中久置的鋁箔鋁箔熔化，失去光澤，熔化的鋁不滴落構(gòu)成鋁表面氧化膜的Al2O3熔點很高(比鋁高)，包在鋁的外面，使液態(tài)鋁不能滴落②用砂紙仔細(xì)打磨過的鋁箔鋁箔熔化，失去光澤，熔化的鋁不滴落加熱時，鋁先與O2反應(yīng)，生成的Al2O3包在鋁的外面，使液態(tài)鋁不能滴落歸納總結(jié)鋁與氧氣的反應(yīng)鋁是非?；顫姷慕饘伲瑯O易與氧氣反應(yīng)，其化學(xué)方程式是4Al＋3O2=2Al2O3。但生活中許多鋁制品卻很耐腐蝕，這是因為常溫下鋁在空氣中極易與氧氣反應(yīng)，表面生成致密的氧化鋁薄膜，能阻止氧氣等與鋁進一步反應(yīng)，因而鋁具有很強的抗腐蝕性。3.下列關(guān)于金屬鋁的敘述中，說法不正確的是()A.鋁的化學(xué)性質(zhì)很活潑，但在空氣中不易銹蝕B.鋁是比較活潑的金屬，在化學(xué)反應(yīng)中容易失去電子，表現(xiàn)出還原性C.鋁箔在空氣中受熱可以熔化，且發(fā)生劇烈燃燒D.鋁箔在空氣中受熱可以熔化，但由于氧化膜的存在，熔化的鋁并不滴落答案C解析盡管鋁的化學(xué)性質(zhì)很活潑，但在空氣中易與氧氣反應(yīng)，生成一層穩(wěn)定的致密氧化膜，故不易被銹蝕，A項正確；B項正確；鋁箔在空氣中受熱可以熔化，但形成的氧化膜使得鋁與氧氣不再反應(yīng)，因而也就不會燃燒，C項錯；D項正確。四金屬與氯氣、硫的反應(yīng)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：(1)鈉在氯氣中燃燒______________________________________________；(2)鋁與硫蒸氣反應(yīng)_______________________________________________；(3)鐵在氯氣中燃燒_________________________________________；(4)鐵與硫蒸氣反應(yīng)__________________________________________________。答案(1)2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2NaCl(2)2Al＋3Seq\o(=,\s\up7(△))Al2S3(3)2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2FeCl3(4)Fe＋Seq\o(=,\s\up7(△))FeS解析金屬與氯氣反應(yīng)生成其氯化物，與硫反應(yīng)生成其硫化物。因為Cl2的氧化性比S的氧化性強，當(dāng)變價的金屬(如Fe、Cu)與Cl2反應(yīng)時，生成的是高價態(tài)金屬氯化物；而與S反應(yīng)時，生成的是低價態(tài)金屬硫化物。4.下列敘述正確的是()A.純鐵為灰黑色，所以鐵屬于黑色金屬B.鐵在硫蒸氣中燃燒生成Fe2S3C.純鐵的抗腐蝕能力非常強，鐵在干燥的空氣里不易被氧化D.足量的Fe在Cl2中燃燒生成FeCl2和FeCl3答案C金屬具有還原性，能與非金屬(O2、Cl2、S等)反應(yīng)：1.下列關(guān)于金屬元素特征的敘述正確的是()A.金屬元素的原子只有還原性，離子只有氧化性B.金屬元素在化合物中一定顯正價C.金屬單質(zhì)都可以和酸反應(yīng)置換出氫氣D.金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為固體答案B解析金屬單質(zhì)在反應(yīng)中只能失去電子，但處于中間價態(tài)的金屬離子既有氧化性又有還原性，如亞鐵離子既有氧化性又有還原性，A錯誤；因金屬元素在反應(yīng)中失去電子，則化合價一定升高，所以金屬元素在化合物中一定顯正價，B正確；排在氫后面的金屬與稀硫酸等不反應(yīng)，無法置換出氫氣，C錯誤；金屬單質(zhì)Hg在常溫下為液體，D錯誤。2.下列關(guān)于鈉的說法不正確的是()A.金屬鈉和氧氣反應(yīng)，條件不同，產(chǎn)物不同B.鈉長期置于空氣中，表面不能形成致密氧化膜C.鈉與水反應(yīng)時，鈉熔成小球在水面四處游動D.由于鈉比較活潑，所以它能從溶液中置換出金屬活動性順序表中鈉后面的金屬答案D解析鈉不能從鹽溶液中置換出金屬。3.下列說法正確的是()A.鈉保存在煤油里的原因之一是它極易與氧氣反應(yīng)B.鋁在空氣中很容易燃燒C.鎂表面的氧化膜疏松，不能保護內(nèi)層金屬D.鐵銹的主要成分是Fe3O4答案A解析鋁在空氣中易與O2反應(yīng)生成Al2O3，但不易燃燒，B選項錯誤；Mg與O2反應(yīng)生成致密的MgO薄膜，能保護其內(nèi)層金屬，C選項錯誤；鐵銹的主要成分是Fe2O3·nH2O，而非Fe3O4，D選項錯誤。4.下列關(guān)于金屬性質(zhì)的敘述中，正確的是()A.1molNa與足量鹽酸反應(yīng)消耗的HCl比1molNa在空氣中久置后再與足量鹽酸反應(yīng)消耗的HCl少B.打磨的鋁箔加熱至熔化時，鋁會滴落C.點燃鎂之前，應(yīng)先用砂紙打磨D.鐵只能與氧氣反應(yīng)，與氯氣不反應(yīng)答案C解析1molNa最多消耗1molHCl，生成1molNaCl，1molNa在空氣中久置轉(zhuǎn)化為Na2CO3，Na2CO3與HCl反應(yīng)，最終生成NaCl，由Na＋守恒知需1molHCl，A項不正確；鋁易與O2反應(yīng)生成Al2O3，Al2O3熔點較高，鋁不會滴落，B項不正確；鐵能與O2和Cl2反應(yīng)，D項錯誤。5.下列關(guān)于金屬性質(zhì)的敘述中正確的是()A.鈉與氧氣反應(yīng)時，產(chǎn)物是由O2的用量決定的B.鋁箔在空氣中受熱可以熔化且會發(fā)生劇烈燃燒C.金屬與非金屬發(fā)生反應(yīng)時，被氧化的一定是金屬D.鐵絲不論在空氣中還是純氧中都不會燃燒答案C解析Na與O2的反應(yīng)產(chǎn)物是由反應(yīng)條件決定的，常溫下生成Na2O，點燃時生成Na2O2，與O2的用量無關(guān)，A錯誤；鋁箔在空氣中受熱可熔化，但由于表面形成熔點很高的Al2O3，故不會燃燒，B錯誤；金屬與非金屬單質(zhì)反應(yīng)時，金屬只能失電子被氧化，C正確；鐵絲可在純氧中燃燒生成Fe3O4，D錯誤。6.在實驗室里為了研究鈉的性質(zhì)，做了如下實驗：(1)取用浸沒在煤油中的金屬鈉的操作方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)一小塊金屬鈉長時間置于空氣中，可能有下列現(xiàn)象，這些現(xiàn)象出現(xiàn)的先后順序是________(填序號，下同)。①變成白色粉末②變暗③變成白色固體④變成液體A.①②③④ B.②③④①C.②③①④ D.③②④①(3)取一塊金屬鈉放在燃燒匙里加熱，觀察到下列實驗現(xiàn)象：①金屬先熔化②在空氣中燃燒，放出黃色火花③燃燒后得白色固體④燃燒時火焰為黃色⑤燃燒后生成淡黃色固體，描述正確的是________。A.①② B.①②③C.①③ D.①④⑤答案(1)用鑷子取出鈉塊，用濾紙吸干鈉塊表面的煤油，在玻璃片上用小刀切去表面的氧化層，再切下一小粒備用，余下的鈉全部放回試劑瓶中(2)B(3)D解析(1)取用金屬鈉必須用鑷子，剩余的金屬鈉包括碎屑都必須放入原試劑瓶中。(2)Na在空氣中放置的變化過程為Naeq\o(→,\s\up7(O2))Na2O(變暗)eq\o(→,\s\up7(H2O))NaOH(白色固體)eq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(潮解))表面形成溶液eq\o(→,\s\up7(CO2))Na2CO3·10H2O(白色固體)eq\o(→,\s\up7(風(fēng)化))Na2CO3(白色粉末)。(3)鈉的熔點只有97.8℃，加熱立即熔化。鈉是一種很活潑的金屬，加熱時與氧氣化合生成過氧化鈉，呈淡黃色。鈉在空氣中燃燒的火焰為黃色。40分鐘課時作業(yè)[經(jīng)典基礎(chǔ)題]題組一金屬的通性1.下列關(guān)于金屬的說法中，正確的是()A.各種金屬都能與鹽酸發(fā)生置換反應(yīng)B.根據(jù)金屬與酸反應(yīng)置換氫的難易可比較金屬的活潑性C.金屬都是銀白色D.金屬都具有較高的熔點答案B解析在金屬活動順序表中，排在氫之前的金屬可與鹽酸發(fā)生置換反應(yīng)，A錯；金屬與酸反應(yīng)置換氫的難易可比較金屬的活動性，B正確；大多數(shù)金屬為銀白色，但銅為紫紅色，金為黃色，C錯；金屬的熔點有的較高，有的較低，如Na、K、Hg等都是熔點較低的金屬。2.人們習(xí)慣上把金、銀、銅、鐵、錫五種金屬統(tǒng)稱為“五金”。在“五金”順序中，把一種金屬的位置向后移一位，正好符合某化學(xué)規(guī)律。這種金屬和該化學(xué)規(guī)律是()A.鐵、金屬活動性順序 B.金、質(zhì)量守恒定律C.銀、質(zhì)量守恒定律 D.銅、金屬密度順序答案A解析金、銀、銅、鐵、錫五種金屬的金屬活動性順序由弱到強的順序為金、銀、銅、錫、鐵，A正確。3.一定質(zhì)量的鎂和鋁分別與等濃度、等體積的過量稀硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生氣體的體積(V)與時間(t)的關(guān)系如圖。下列關(guān)于反應(yīng)的說法錯誤的是()A.鎂和鋁的物質(zhì)的量之比為3∶2B.鎂和鋁轉(zhuǎn)移電子數(shù)之比為1∶1C.鎂和鋁的摩爾質(zhì)量之比為8∶9D.鎂和鋁反應(yīng)所用時間之比為3∶2答案D解析Mg與鹽酸反應(yīng)的離子方程式是Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑，鋁與鹽酸反應(yīng)的離子方程式是2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑。根據(jù)圖像可知反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣的體積相等，則根據(jù)n＝V/Vm可知，氫氣的物質(zhì)的量相等，假設(shè)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量是3mol，則反應(yīng)消耗的鎂和鋁的物質(zhì)的量之比為3∶2，A正確；在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氫氣物質(zhì)的量相等，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等，所以鎂和鋁轉(zhuǎn)移電子數(shù)之比為1∶1，B正確；鎂和鋁的摩爾質(zhì)量之比為24∶27＝8∶9，C正確；根據(jù)圖像可知鎂和鋁反應(yīng)所用時間之比為2∶3，D錯誤。4.用一張已除去表面氧化膜的鋁箔緊緊包裹在試管外壁(如圖所示)，將試管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空氣中，不久鋁箔表面生出“白毛”，紅墨水柱右端上升，根據(jù)實驗現(xiàn)象判斷下列說法錯誤的是()A.實驗中發(fā)生的反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)B.鋁是一種較活潑的金屬C.鋁與氧氣反應(yīng)放出大量的熱量D.鋁片上生成的白毛是氧化鋁和氧化汞的化合物答案D解析鋁是一種活潑金屬，當(dāng)表面的氧化鋁保護膜被破壞后，鋁在空氣中極易與氧氣反應(yīng)生成Al2O3，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，從而使反應(yīng)體系的溫度升高，壓強增大，紅墨水柱右端上升，鋁浸入硝酸汞溶液中，發(fā)生反應(yīng)2Al＋3Hg2＋=2Al3＋＋3Hg，生成的汞覆蓋在表面，汞不活潑，很難與氧氣反應(yīng)生成氧化汞。題組二金屬與非金屬的反應(yīng)5.下列金屬在常溫下能形成致密的氧化物薄膜，從而能保護內(nèi)層金屬的是()A.CuB.AlC.FeD.Na答案B6.金屬鈉是一種活潑金屬，除了具有金屬的一般性質(zhì)外，還具有自己的特性。下列關(guān)于鈉的敘述中，正確的是()A.鈉是銀白色金屬，熔點低，硬度大B.鈉放置在空氣中，會迅速被氧化而生成淡黃色的氧化鈉C.在氧氣中加熱時，金屬鈉劇烈燃燒，產(chǎn)生黃色火焰D.金屬鈉可存放于燒杯中答案C7.對于金屬的下列敘述不正確的是()A.在點燃Mg、Al之前，應(yīng)先用砂紙打磨，除去表面的氧化膜B.用砂紙打磨的鋁條，放在酒精燈上加熱至熔化，鋁不會滴落下來C.金屬都能與O2在加熱條件下反應(yīng)D.金屬元素在自然界中多以化合態(tài)的形式存在，因為它們大多有較強的還原性答案C解析加熱鋁條至熔化，由于鋁條表面的Al2O3熔點較高，熔化的鋁不會滴落下來；不活潑金屬與O2不易發(fā)生反應(yīng)如Au。8.下列說法正確的是()A.將金屬鈉置于空氣中加熱產(chǎn)生白色的氧化鈉B.鋁箔不易被點燃是因為鋁與空氣中的氧氣不反應(yīng)C.鐵在空氣中點燃劇烈反應(yīng)，火星四射D.鈉與氧氣反應(yīng)，本身作還原劑答案D解析鈉在加熱時生成淡黃色Na2O2；鋁箔不易點燃是因為Al2O3的熔點高；鐵在氧氣中點燃劇烈反應(yīng)，火星四射。9.若mgNa在足量氯氣中燃燒，生成固體的質(zhì)量為(m＋3.55)g，則mgNa與氧氣反應(yīng)，生成固體的質(zhì)量為()①(m＋0.8)g②(m＋1.0)g③(m＋1.2)g④(m＋1.6)g⑤(m＋1.4)gA.僅①④B.僅①⑤C.僅③④D.①②③④⑤答案D解析由題可知，Na的質(zhì)量為2.3g，物質(zhì)的量為0.1mol，mgNa與O2反應(yīng)可能生成(m＋0.8)gNa2O，也可能生成(m＋1.6)gNa2O2，或Na2O和Na2O2的混合物，即固體的質(zhì)量在兩者之間。10.鎂粉在焰火、閃光粉、鞭炮中是不可缺少的原料。工業(yè)制造鎂粉是將鎂蒸氣在某種氣體中冷卻，下列可作為冷卻氣體的是()①空氣②CO2③Ar④H2⑤N2A.①②B.②③C.③④D.④⑤答案C解析空氣中有氧氣和氮氣，金屬鎂和它們可以反應(yīng)，空氣不能做冷卻劑，①錯誤；2Mg＋CO2=2MgO＋C，能發(fā)生反應(yīng)，不能做冷卻劑，②錯誤；不反應(yīng)，可以做冷卻劑，③④正確；和氮氣反應(yīng)生成氮化鎂，不能做冷卻劑，⑤錯誤。[能力提升題]11.A、B、C是中學(xué)化學(xué)中常見的三種物質(zhì)，它們之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如下(部分反應(yīng)條件及產(chǎn)物略去)：(1)若A是一種金屬，C是淡黃色固體，則B的化學(xué)式為________，A→C反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若A是一種非金屬，其常見單質(zhì)為黑色固體，C是最主要的溫室氣體，則C的分子式為__________，B→C反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________。A和C是否能反應(yīng)？________(填“能”或“不能”)，若能，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________(若不能，此空不填)。答案(1)Na2O2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2(2)CO22CO＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2CO2能C＋CO2eq\o(=,\s\up7(△))2CO解析(1)根據(jù)C為淡黃色固體，推知C為Na2O2，則B為Na2O，A為Na，A→C的反應(yīng)為2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2。(2)根據(jù)C是最主要的溫室氣體，推知C為CO2，則A為C，B為CO，A與C能反應(yīng)，化學(xué)方程式為C＋CO2eq\o(=,\s\up7(△))2CO。12.已知由金屬鈉制得氧化鈉，可用多種方法：①4Na＋O2=2Na2O，②4Na＋CO2=2Na2O＋C，③2NaNO2＋6Na=4Na2O＋N2↑，在上述三種方法中，最好的方法是________(填序號)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案③此反應(yīng)產(chǎn)物只有Na2O是固體，而另一種產(chǎn)物N2可以把周圍環(huán)境中的O2排凈，防止Na2O被繼續(xù)氧化成Na2O2解析Na與O2反應(yīng)時，容易生成Na2O2，產(chǎn)物中會有雜質(zhì)，故①不適合；而②首先是產(chǎn)物中有碳雜質(zhì)，且生成的Na2O容易與CO2反應(yīng)生成Na2CO3，所以此法也不好；③的產(chǎn)物純，且防止了變質(zhì)，故最好。13.現(xiàn)用金屬鈉和空氣制備純度較高的Na2O2，可利用的裝置如下?；卮鹣铝袉栴}(注：Na2O2可以與H2O、CO2反應(yīng))：(1)裝置Ⅳ中盛放的藥品是________，其作用是_______________________________。(2)若規(guī)定氣體的氣流方向從左到右，則組合實驗裝置時各件儀器的正確連接順序為(按從左到右順序?qū)懨鲀x器的編號Ⅰ、Ⅱ……)____________，各儀器接口的標(biāo)號字母(a、b……)順序是：空氣進入________，________接________，________接________，________接________。(3)裝置Ⅱ的作用_________________________________________。(4)操作中通空氣和加熱的順序為________________________________________________。答案(1)氫氧化鈉溶液吸收導(dǎo)入的空氣中的二氧化碳(2)Ⅳ、Ⅲ、Ⅰ、Ⅱghefa(或b)b(或a)c(3)防止空氣中的水分和二氧化碳倒吸進入裝置Ⅰ(4)先通一段時間的空氣再加熱Ⅰ裝置解析用金屬鈉和空氣制備純度較高的Na2O2，要避免生成的Na2O2與空氣中的水分和二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，在制取過程中要