2024-2025學年高中化學第三章金屬及其化合物1第2課時金屬與酸和水的反應鋁與氫氧化鈉溶液的反應課時作業(yè)含解析新人教版必修1

PAGE10-金屬與酸和水的反應鋁與氫氧化鈉溶液的反應(40分鐘70分)一、選擇題(本題包括9小題,每小題5分,共45分)1.下列物質中,常溫下既能與鹽酸反應,又能與NaOH溶液反應的是 ()A.MgB.AlC.FeD.C【解析】選B。Al既能與鹽酸反應放出H2,又能與強堿溶液反應放出H2,Mg、Fe與強堿溶液不反應,C既不與鹽酸反應,也不與NaOH溶液反應。2.鈉、鋁、鐵是中學化學常見的三種金屬。下列說法中正確的是 ()A.等物質的量的三種金屬分別與足量的稀硫酸反應,金屬鈉放出H2最多B.未經(jīng)打磨的鋁箔和經(jīng)過打磨的鋁箔,分別在酒精燈上加熱至熔化,前者熔化不滴落,后者熔化后滴落C.鐵表面的氧化膜是疏松的,不能愛護內層的鐵D.鈉跟氯化銅溶液反應,有紅色沉淀生成【解析】選C。鈉、鋁、鐵與稀硫酸反應后三種金屬元素的化合價分別為+1、+3、+2,則等物質的量的三種金屬分別與足量的稀硫酸反應放出H2最多的是鋁,A項錯誤;鋁箔無論是否打磨,在酒精燈上加熱,其表面均有氧化鋁生成,因表面的氧化鋁熔點高,故內層熔化的鋁不會滴落,B項錯誤;鈉與氯化銅溶液反應,事實上是鈉先與水反應,產生的NaOH再與氯化銅反應生成藍色沉淀,D項錯誤。3.將一小塊鈉投入盛5mL飽和澄清石灰水的試管里,不行能視察到的現(xiàn)象是 ()A.鈉熔成小球并在液面上游動B.發(fā)出“嘶嘶”的響聲C.溶液底部有銀白色物質生成D.溶液變渾濁【解析】選C。將一小塊鈉投入飽和澄清石灰水中,鈉與水猛烈反應,A、B正確;隨著2Na+2H2O2NaOH+H2↑反應的進行,水被消耗,溶液的溫度上升,由于Ca(OH)2的溶解度隨溫度的上升而降低,所以溶液中的Ca(OH)2有部分析出,可以視察到溶液變渾濁,D正確。【補償訓練】肯定溫度下,向飽和NaOH溶液中投入一小塊金屬鈉,充分反應后復原到原來的溫度。下列敘述中不合理的是 ()A.鈉浮于液面,到處游動,發(fā)出嘶嘶響聲B.溶液中溶質的質量增大,并放出H2C.溶液中NaOH的質量分數(shù)不變,有H2放出D.溶液的質量削減,NaOH的物質的量濃度不變【解析】選B。鈉的密度小于水的密度,金屬鈉投入飽和NaOH溶液中時,鈉浮于液面,并發(fā)生猛烈反應2Na+2H2O2NaOH+H2↑,A項正確;充分反應后復原到原來的溫度,因原溶液為飽和溶液,反應過程中消耗水,故原溶液中的NaOH會部分析出,反應后溶液仍為飽和溶液,溶液的質量、溶液中溶質的質量都削減,但溶液的濃度不變,B錯誤,C、D正確。【易錯提示】本題易忽視原溶液為飽和溶液,且反應前后保持溫度不變,誤認為反應生成的NaOH會溶解,且反應消耗水,誤認為溶液的質量、溶液中溶質的質量分數(shù)都會增大。4.鉀(K)與Na在性質上具有很大的相像性,但K比Na更活潑,下面是依據(jù)Na的性質對K的性質的預料,其中正確的是 ()A.K與水反應比鈉更猛烈,反應生成氫氣和氫氧化鉀B.K易被空氣中的氧氣所氧化,氧化產物與其加熱時燃燒產物相同C.K與水能夠反應,但不如Na與水的反應猛烈D.K能從鋁鹽溶液中置換出鋁【解析】選A。K是活潑的堿金屬,和Na與H2O的反應類似,都能與H2O反應生成堿和H2,故A項正確;K暴露在空氣中,易與空氣中的O2反應,其產物是K2O,燃燒產物應是KO2等多種氧化物,故B項錯誤;因K比Na更活潑,因此Na與H2O的反應沒有K與H2O的反應猛烈,故C項錯誤;活潑金屬和鹽溶液的反應是先和H2O反應,所以金屬K和鋁鹽溶液反應不會置換出金屬Al,故D項錯誤?！疽族e提示】比Na更活潑的金屬K、Ca等與鹽溶液反應時,首先考慮與水的反應,再考慮反應后生成的堿與其他物質的反應。5.(2024·合肥高一檢測)把4.6g鈉投入95.6g水中,發(fā)生化學反應。假設水無蒸發(fā)覺象,所得溶液中溶質的質量分數(shù)是 ()A.4.6% B.7.7%C.8.0% D.10%【解析】選C。鈉投入水中后得到的溶液為氫氧化鈉溶液,依據(jù)化學反應方程式計算可得,溶質氫氧化鈉的質量為8.0g,溶液的質量為100.0g。6.下列反應的離子方程式書寫正確的是 ()A.鈉和水反應:Na+2H2ONa++2OH-+H2↑B.鋁溶于氫氧化鈉溶液:Al+2OH-Al+H2↑C.金屬鋁溶于鹽酸中:2Al+6H+2Al3++3H2↑D.鐵與稀硫酸反應:2Fe+6H+2Fe3++3H2↑【解析】選C。A中,電荷不守恒,正確的離子方程式為2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑;B中,不符合反應實際,正確的離子方程式為2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑;D中,稀硫酸與Fe反應只能生成Fe2+:Fe+2H+Fe2++H2↑。7.a、b、c、d、e分別是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五種金屬中的一種。已知(1)a、c均能與稀硫酸反應放出氣體;(2)b與d的硝酸鹽反應,置換出單質d;(3)c與強堿反應放出氣體,e的一種氧化物具有磁性。由此推斷a、b、c、d、e依次為 ()A.Fe、Cu、Al、Ag、Mg B.Mg、Cu、Al、Ag、FeC.Al、Cu、Mg、Ag、Fe D.Mg、Ag、Al、Cu、Fe【解析】選B。c能與稀硫酸反應也能與強堿反應,c為Al;e的一種氧化物具有磁性,故e為Fe,則a為Mg;b能從d的硝酸鹽中置換出d,故b為Cu,d為Ag。【補償訓練】在天平的兩個托盤上放有兩個燒杯,兩個燒杯中分別盛有鹽酸和氫氧化鈉溶液,天平處于平衡狀態(tài),當分別向兩燒杯中加入等質量的鋁(酸和堿都是足量的)充分反應后 ()A.天平保持平衡 B.左高右低C.左低右高 D.無法確定【解析】選A。在與鹽酸的反應中,每有27gAl參與反應,同時生成氫氣3g,而將鋁投入氫氧化鈉溶液中,同樣是每有27gAl參與反應,同時生成氫氣3g。所以只要是投入相同質量的鋁,且酸和堿都足量時,溶液的質量改變值相等,所以天平仍舊保持平衡。8.(2024·邢臺高一檢測)下列有關鋁與氫氧化鈉溶液反應的說法正確的是 ()A.鋁作還原劑,氫氧化鈉作氧化劑B.鋁被氧化為Al3+,水被還原為氫氣C.有1mol鋁參與反應,轉移3mol電子D.有1mol鋁參與反應,產生3mol氫氣【解析】選C。鋁與氫氧化鈉溶液反應時鋁先與水反應生成Al(OH)3和H2,然后Al(OH)3再與OH-反應生成NaAlO2,鋁作還原劑,水作氧化劑,A項錯誤;鋁被氧化為偏鋁酸根,水被還原為氫氣,B項錯誤;1mol鋁參與反應,轉移3mol電子,C項正確;2mol鋁參與反應,產生3mol氫氣,D項錯誤。9.某學習小組進行了如圖所示的試驗,試驗后組員之間的溝通不合理的是 ()A.甲同學認為試管b中收集到的氣體可點燃,且產生淡藍色火焰B.乙同學認為試管a中生成的黑色固體可能為四氧化三鐵C.丙同學認為將少量還原性鐵粉放入試管中,加適量的水,加熱也可實現(xiàn)該反應D.丁同學認為用鹽酸溶解固體生成所得溶液有顏色【解析】選C。在高溫下鐵與水蒸氣反應生成氫氣和四氧化三鐵。A項,甲同學認為試管b中收集到的氣體可點燃,且產生淡藍色火焰,正確;B項,乙同學認為試管a中生成的黑色固體可能為四氧化三鐵,正確;C項,鐵與水不反應,應當是水蒸氣,丙同學的觀點錯誤;D項,丁同學認為用鹽酸溶解固體生成物得到FeCl2和FeCl3的混合溶液,溶液帶有顏色,正確。二、非選擇題(本題包括2小題,共25分)10.(12分)以下是有關金屬與酸的反應,請?zhí)顚懴铝锌瞻?(1)分別取Wg鈉、鐵、鋁與足量的鹽酸反應,在相同條件下產生氫氣的體積比是________。

(2)分別取0.1mol鈉、鐵、鋁與足量的鹽酸反應,在相同條件下產生氫氣的體積比是________。

(3)若產生相同物質的量的氫氣,所需鈉、鐵、鋁的質量比是________。

(4)若產生相同體積(同溫同壓)的氫氣,所需鈉、鐵、鋁3種金屬的物質的量之比是________。

(5)分別取0.2mol金屬鈉、鐵、鋁投入10mL1mol·L-1鹽酸中,在標準狀況下產生氫氣體積大小的依次是____________。

【解析】(1)Wg鈉、鐵、鋁的物質的量分別為mol、mol、mol,由鈉、鐵、鋁分別與足量的鹽酸反應的化學方程式:2Na+2HCl2NaCl+H2↑;Fe+2HClFeCl2+H2↑;2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑,得到關系式:2Na～H2,Fe～H2,2Al～3H2,所以Wg鈉、鐵、鋁生成氫氣的體積比為∶∶=∶∶;同理可得到(2)、(3)、(4)的結果;(5)中的鈉、鐵、鋁相對于鹽酸來說是過量的,依據(jù)鹽酸計算生成的氫氣,鐵、鋁反應放出的氫氣相等,但由于過量的鈉會與水反應生成氫氣,所以鈉放出的氫氣最多。答案:(1)∶∶(2)1∶2∶3(3)23∶28∶9(4)6∶3∶2(5)Na>Fe=Al11.(13分)鐵是一種化學性質比較活潑的金屬,在肯定條件下能與多種物質發(fā)生化學反應。試仿照圖中實例在方框內填寫物質的化學式并書寫化學方程式(要求:所填寫的反應物不屬于同一類物質,生成物必需填寫鐵的化合物)。(1)反應①的化學方程式為____________________________________。

(2)反應②的化學方程式為____________________________________。

(3)反應③的化學方程式為____________________________________。

【解析】金屬鐵可以與非金屬(O2等)、水蒸氣、酸(鹽酸、硫酸等)以及鹽(CuSO4、AgNO3等)發(fā)生反應。答案:A.H2OB.Fe3O4C.HClD.FeCl2E.CuSO4F.FeSO4(答案合理即可)(1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2(2)Fe+2HClFeCl2+H2↑(3)Fe+CuSO4FeSO4+Cu(20分鐘30分)一、選擇題(本題包括2小題,每小題6分,共12分)1.在托盤天平的兩個盤上分別放置等質量的兩個燒杯,調整天平至平衡,在兩個燒杯中分別放入等濃度、等質量的稀鹽酸,再分別加入23g鈉和24g鎂。充分反應后,下列說法正確的是 ()A.若鹽酸過量,則天平仍平衡B.若鹽酸過量,則放鈉的一端輕C.若鹽酸不足,則放鎂的一端輕D.若鹽酸不足,則天平仍平衡【解析】選A。本題并沒有明確給出稀鹽酸的量,所以金屬Mg或Na與之反應時有兩種狀況,一是金屬過量,二是鹽酸過量。(1)當鹽酸過量時:23g鈉完全反應時,2Na+2HCl2NaCl+ H2↑Δm(溶液增加的質量)46 223g 1g (23-1)=22g24g鎂完全反應時,Mg+2HClMgCl2+H2↑Δm(溶液增加的質量)24 224g 2g (24-2)=22g可以看出,當鹽酸過量時,天平兩端質量增加量相等,天平仍舊平衡,A正確,B錯誤;(2)當鹽酸少量(即金屬過量)時,事實上因為鈉能夠和水反應,23g鈉可能完全反應,放鈉的一端增加質量為22g,而鎂過量時不會接著和水反應,產生的H2肯定少于2g,其質量增加量必大于22g,故放鎂的一端重,C、D錯誤。2.將11.5g鈉、9g鋁、28g鐵分別投入200mL1mol·L-1的鹽酸中,下列說法正確的是 ()A.鈉與鹽酸反應最猛烈,產生的氣體最多B.鋁與鹽酸反應的猛烈程度僅次于鈉,但產生的氣體最多C.鐵與鹽酸反應產生的氣體比鈉多D.反應結束時產生的氣體一樣多【解析】選A。鈉、鋁、鐵與鹽酸反應,鈉最猛烈;且三者與鹽酸反應時,HCl均不足,而過量的鈉還可跟H2O反應放出氫氣,故鈉產生氣體最多?！狙a償訓練】在500mLNaOH溶液中加入足量鋁粉,反應完全后共收集到標準狀況下的氣體6.72L,生成物NaAlO2的物質的量濃度為(假定反應前后,溶液體積不變) ()A.1mol·L-1 B.0.4mol·L-1C.1.5mol·L-1 D.2mol·L-1【解析】選B。2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+ 3H2↑ 2mol 3×22.4L n(NaAlO2) 6.72Ln(NaAlO2)==0.2mol,c(NaAlO2)==0.4mol·L-1。二、非選擇題(本題包括2小題,共18分)3.(8分)某同學利用如圖所示試驗裝置進行鐵與水蒸氣反應的試驗,并對反應后硬質試管中固體物質的組成進行了探究。請回答下列問題:(1)硬質試管中濕棉花的作用是___________________________________。

(2)鐵與水蒸氣的反應中,氧化劑是________(填化學式,下同),還原劑是________。

(3)該同學對反應后硬質試管中固體物質的組成提出了如下假設。假設1:只有Fe;假設2:只有____________(填化學式);

假設3:既有Fe也有Fe3O4。(4)為了驗證反應后硬質試管中固體物質的組成,該同學進行了定量探討:反應前固體物質的質量為5.6g,反應后固體物質的質量為6.6g。從數(shù)據(jù)分析,反應后硬質試管中固體物質的組成為________。

【解析】(1)硬質試管中的濕棉花受熱時可產生水蒸氣,故硬質試管中濕棉花的作用是供應反應須要的水蒸氣。(2)依據(jù)化學方程式:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,Fe在反應中失去電子作還原劑,H2O在反應中得到電子作氧化劑。(3)若Fe沒有反應,則固體物質為Fe;若Fe部分反應,則固體物質為Fe與Fe3O4的混合物;若Fe全部反應,則固體物質為Fe3O4。(4)若5.6gFe完全反應,應得到molFe3O4,其質量約為7.7g,而試驗測得反應后固體物質的質量為6.6g,說明Fe部分反應,故反應后的硬質試管中固體物質為Fe和Fe3O4的混合物。答案:(1)供應反應須要的水蒸氣(2)H2OFe(3)Fe3O4(4)Fe和Fe3O44.(10分)某課外活動小組用題圖探究鋁鎂合金的組成。(1)A中試劑為1mol·L-1的NaOH溶液,該小組欲配制240mL1mol·L-1的NaOH溶液,下列敘述錯誤的是______。

A.取用240mL的容量瓶B.應稱量的NaOH固體質量為10.0gC.定容搖勻后發(fā)覺液面低于刻度線,再加蒸餾水與刻度線相切,所配溶液濃度偏小D.稱量NaOH固體時,須要在天平兩端放上兩張相同的稱量紙(2)試驗前將鋁鎂合金在稀酸中浸泡的目的是(用離子方程式表示):①______________________________________________;

②______________________________________________。

(3)檢查裝置氣密性的方法__________________________。

(4)B中發(fā)生反應的離子方程式為____________________。

(5)若試驗用鋁鎂合金的質量為ag,與足量NaOH溶液反應后測得氫氣體積為bL(已換算為標準狀況),B中剩余固體的質量為________g。

(6)另一活動小組稱取ag合金,與足量HCl溶液反應得到標準狀況時的氫氣c