2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第三章金屬及其化合物1第2課時(shí)鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)學(xué)案新人教版必修1

PAGE7-第2課時(shí)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)用課程目標(biāo)1．駕馭鋁與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)的性質(zhì)。2．駕馭物質(zhì)的量與其他物理量的換算關(guān)系。3．駕馭物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用。4．了解化學(xué)計(jì)算中的常用方法。圖說考點(diǎn),[新知預(yù)習(xí)]1．鋁與強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的反應(yīng)鋁與鹽酸反應(yīng)鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象鋁片漸漸溶解，有無色氣泡冒出，將點(diǎn)燃的木條放在試管口有爆鳴聲化學(xué)方程式2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑2Al＋2H2O＋2NaOH=2NaAlO2＋3H2↑離子方程式2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑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)生氫氣2.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2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2CO2化學(xué)計(jì)量數(shù)之比2：1：2物質(zhì)微粒數(shù)之比2：1：2擴(kuò)大NA倍之后2NA：NA：2NA物質(zhì)的量之比2_mol：1_mol：2_mol標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積之比44.8_L：22.4_L：44.8_L相同狀況下體積之比2：1：2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。[即時(shí)性自測]1．推斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”(1)等質(zhì)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4Na＋O2=2Na2O可表示4mol鈉原子和1mol氧氣分子反應(yīng)生成2mol氧化鈉。()(4)依據(jù)離子方程式Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑可知1g鎂與足量氫離子反應(yīng)可生成1mol氫氣。()(5)化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量和物質(zhì)的量均不變。()答案：(1)√(2)×(3)√(4)×(5)×2．對于鋁和燒堿溶液的反應(yīng)，下列說法不正確的是()A．鋁是還原劑B．H2O是氧化劑C．該反應(yīng)說明全部金屬都能與堿反應(yīng)D．鋁與堿或酸反應(yīng)都能產(chǎn)生氫氣答案：C3．物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)()A．它們的質(zhì)量肯定相等B．它們的物質(zhì)的量肯定相等C．它們的質(zhì)量比等于化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比D．它們的物質(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：發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。答案：D4．足量下列物質(zhì)與相同質(zhì)量的鋁反應(yīng)，放出氫氣且消耗溶質(zhì)物質(zhì)的量最少的是()A．氫氧化鈉溶液B．稀硫酸C．鹽酸D．氫氧化鋇溶液解析：鋁與鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式分別為2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑，2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑，即Al～3H＋，Al～OH－，可知1molAl需NaOH：1mol，稀H2SO4：eq\f(3,2)mol，HCl：3mol，Ba(OH)2：0.5mol。故應(yīng)選D。答案：D5．向500mLNaOH溶液中投入10.8gAl，兩者恰好完全反應(yīng)，計(jì)算：(1)Al的物質(zhì)的量。(2)參與反應(yīng)的NaOH的物質(zhì)的量和NaOH溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度。(3)生成的H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積。解析：(1)Al的摩爾質(zhì)量是27g·mol－1，n(Al)＝eq\f(10.8g,27g·mol－1)＝0.4mol。(2)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑220.4moln(NaOH)eq\f(2,0.4mol)＝eq\f(2,nNaOH)，n(NaOH)＝0.4mol，c(NaOH)＝eq\f(0.4mol,0.5L)＝0.8mol·L－1。(3)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑2mol3×22.4L0.4molV(H2)V(H2)＝eq\f(0.4mol×3×22.4L,2mol)＝13.44L。答案：(1)0.4mol(2)0.4mol0.8mol·L－1(3)13.44L提升點(diǎn)一鋁與酸、堿的反應(yīng)[例1]有關(guān)Al與NaOH溶液反應(yīng)的說法中，正確的是()A．鋁是還原劑，其氧化產(chǎn)物是H2B．NaOH是氧化劑，其還原產(chǎn)物是H2C．鋁是還原劑，H2O和NaOH都是氧化劑D．H2O是氧化劑，Al被氧化【解析】Al與NaOH溶液的反應(yīng)過程如下：2Al＋6H2O=2Al(OH)3＋3H2↑，Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O。H2O中的氫元素由＋1價(jià)變?yōu)?價(jià)，H2O得電子，是氧化劑，H2是還原產(chǎn)物；Al元素的化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)椋?價(jià)，化合價(jià)上升被氧化，Al是還原劑，NaAlO2是氧化產(chǎn)物?！敬鸢浮緿[提升1]稱取兩份鋁粉，第一份加入足量的濃NaOH溶液，其次份加入足量的鹽酸，假如放出等體積的氣體(在同溫、同壓下)，則兩份鋁粉的質(zhì)量之比為()A．1：2B．1：3C．3：2D．1：1解析：不論是與NaOH溶液反應(yīng)，還是與鹽酸反應(yīng)，均是Al失去電子，還原產(chǎn)物都是H2，且都有如下關(guān)系：2Al～6e－～3H2，由化學(xué)方程式可知，2molAl生成3molH2，只要在酸堿足量的狀況下，生成H2的多少確定于參與反應(yīng)的鋁的多少。生成相同質(zhì)量的H2，消耗鋁的質(zhì)量相同。答案：D鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：由以上分析可知，鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是鋁與水的反應(yīng)，其生成物再與氫氧化鈉反應(yīng)。[關(guān)鍵實(shí)力]鋁與酸、堿反應(yīng)生成H2的量的關(guān)系1．反應(yīng)原理反應(yīng)原理eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑,2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO\o\al(－,2)＋3H2↑))2．鋁與鹽酸或氫氧化鈉溶液反應(yīng)中四種“量”的關(guān)系(1)等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，消耗鹽酸和氫氧化鈉的物質(zhì)的量之比為31。(2)等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生H2的體積比為1:1。(3)足量的鋁分別與等物質(zhì)的量濃度、等體積的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生H2的體積比為1:3。(4)若產(chǎn)生的氫氣的體積比：eq\f(1,3)<eq\f(VHClH2,VNaOHH2)<1，則必定是鋁與鹽酸反應(yīng)時(shí)，鋁過量而鹽酸不足；鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí)，鋁不足而氫氧化鈉過量。提升點(diǎn)二物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用[例2]標(biāo)準(zhǔn)狀況下，3.25g鋅與足量的鹽酸反應(yīng)生成xL氫氣，下列比例式正確的是()A．Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑1mol1mol3.25gB．Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑65g22.4L3.25gC．Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑1mol2g0.05molxLD．Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑65g2g3.25g【解析】比例式應(yīng)留意單位要“上下一樣，左右相當(dāng)”?！敬鸢浮緽留意：①化學(xué)方程式所表示的是純凈物質(zhì)之間量的關(guān)系。②單位問題：上下一樣，左右相當(dāng)。即“縱向肯定同，橫向可不同”。[提升2]10gMg、Al合金與足量100mLNaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2的體積為6.72L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，求：(1)合金中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；(2)生成物NaAlO2的物質(zhì)的量濃度(假設(shè)溶液體積不變)。解析：n(H2)＝eq\f(VH2,Vm)＝eq\f(6.72L,22.4L/mol)＝0.3mol2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑223n(Al)n(NaAlO2)0.3mol(1)n(Al)＝eq\f(2×0.3mol,3)＝0.2molm(Al)＝0.2mol×27g·mol－1＝5.4g鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝eq\f(5.4g,10g)×100%＝54%。(2)n(NaAlO2)＝eq\f(2×0.3mol,3)＝0.2mol，c(NaAlO2)＝eq\f(n,V)＝eq\f(0.2mol,0.1L)＝2mol/L。答案：(1)54%(2)2mol/L[關(guān)鍵實(shí)力]依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算的基本步驟1．下列有關(guān)廚房鋁制品的運(yùn)用中，你認(rèn)為合理的是()A．盛放食醋B．燒煮開水C．用金屬絲擦洗表面的污垢D．用堿水洗滌解析：食醋中含有的醋酸呈酸性，能與鋁發(fā)生反應(yīng)而腐蝕；用金屬絲擦洗時(shí)會(huì)破壞鋁表面覆蓋的氧化鋁層，使鋁袒露在外接著被腐蝕；而用堿水洗滌也同樣不行，因?yàn)殇X能跟堿反應(yīng)而被腐蝕。答案：B2．除去鎂粉中的少量鋁粉，可選用()A．硫酸B．氨水C．鹽酸D．氫氧化鈉溶液答案：D3．在500mLNaOH溶液中加入足量鋁粉，反應(yīng)完全后共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體33.6L，該NaOH溶液的濃度為()A．1.0mol·L－1B．2.0mol·L－1C．1.5mol·L－1D．3.0mol·L－1答案：B4．鋁、鈉混合物投入足量的水中，充分反應(yīng)后，得到澄清溶液，并收集到4.48LH2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，若鈉的物質(zhì)的量為0.1mol，則鋁的物質(zhì)的量為()A．0.2molB．0.1molC．0.05molD．0.025mol解析：0.1molNa產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量為0.05mol，生成0.1molNaOH，而反應(yīng)共釋放H2為4.48L/22.4L·mol－1＝0.2mol，因此Al與NaOH反應(yīng)放出0.15molH2，2Al～3H223x0.15molx＝0.1mol。答案：B5．有一鎂鋁合金，依據(jù)某同學(xué)的操作，回答下列問題：(1)將合金與過量NaOH溶液反應(yīng)，所得溶液中不存在的離子是________。A．Na＋B．Mg2＋C．OH－D．AlOeq\o\al(－,2)(2)將合金溶于過量的鹽酸中，充分反應(yīng)后，溶液中新生成的離子是________________。解析：(1)將鎂鋁合金加入NaOH溶液中，只有Al發(fā)生反應(yīng)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，鎂不反應(yīng)，溶液中不存在Mg2＋。(2)將鎂鋁合金加入過量鹽酸中，Mg與鹽酸反應(yīng)Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑，Al與鹽酸反應(yīng)2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑，則溶液中新生成的離子為Mg2＋、Al