高中化学人教版本册总复习总复习 第三章金属及其化合物

第一节金属的化学性质1．了解常见金属的活动性顺序。了解金属的通性。2．了解常见金属与非金属的反应。3．掌握钠与水反应的原理。会描述钠与水反应的实验现象。4．了解铝与酸及NaOH溶液的反应。5．掌握物质的量与其他物理量的换算关系。掌握物质的量在化学方程式计算中的应用。了解化学计算中的常用方法。知识一金属的通性[基础梳理]1．存在自然界中的金属元素绝大多数以化合态存在，含量最多的金属元素是Al，其次是Fe。2．物理性质具有金属光泽，不透明，易导电、导热、有延展性等。3．化学性质[牛刀小试]1．判断正误(1)金属都具有银白色金属光泽，且易导电，易传热。()(2)金属元素在化合物中只显正价。()(3)钠、铝、铁等金属在常温下能被空气中的氧气氧化生成致密的氧化膜，因此具有抗腐蚀性。()(4)自然界中金属都是以化合态形式存在的。()(5)钠与O2反应时，条件不同，产物也不同。()(6)块状的金属单质可以用手直接拿。()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√(6)×2．画出Na、Mg、Al的原子结构示意图，分析它们的原子结构特点及其与金属化学性质的联系。eq\a\vs4\al(答案：)三种金属原子最外层电子数目较少，在发生化学反应时易失去电子，从而表现了较强的还原性。金属的通性[重点剖析]1．物理性质2．化学性质通常情况下，金属原子的最外层电子数少于4，在化学反应中易失去电子，表现出较强的还原性。(1)与非金属的反应①与氧气的反应大多数金属和氧气可直接化合，但活泼性不同的金属与氧气的反应情况也不相同。金属K、Ca、NaMg、AlFe、CuAu、Pt反应情况极易反应较易反应干燥空气中不易反应不反应②与Cl2、S等反应除能被O2氧化外，大多数金属还能被Cl2、S等具有氧化性的物质所氧化。(2)与酸的反应(3)与盐的反应较活泼金属可将较不活泼金属从其盐溶液中置换出来，如Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu。[特别提醒](1)金属活动性顺序表中，铁与非氧化性酸(如盐酸或稀硫酸)反应生成Fe2＋而不是Fe3＋。(2)非常活泼的金属(如Na、K、Ca等)放入盐溶液中，因与水发生剧烈反应而不能与盐发生置换反应。[典例印证][例题]金属Ti(钛)是一种具有许多优良性能的较为昂贵的金属，钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。某化学兴趣小组在实验室探究Ti、Mg、Cu的活泼性顺序。他们在相同温度下，取大小相同的三种金属薄片，分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中，观察现象如下：金属TiMgCu金属表面现象放出气泡速率缓慢放出气泡速率快无变化下列有关三种金属的说法正确的是()A．三种金属的活泼性由强到弱的顺序是Ti、Mg、CuB．若钛粉中混有Mg，提纯Ti时可用稀盐酸除去MgC．用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu是工业制取Cu的很好途径D．Cu和稀盐酸不发生化学反应[解析]Ti在盐酸中比Mg放出气泡的速率小，说明Ti、Mg均能与盐酸反应置换出H2，Ti的金属活动性比Mg弱，A不正确；由于Ti、Mg均能与稀盐酸反应，故不能用此法提纯金属钛，B不正确；Ti是较为昂贵的金属，用Ti制造Cu成本太高，C不正确；Cu在金属活动性顺序表中排在H的后面，所以Cu不与稀盐酸发生反应，D正确。[答案]D判断金属活动性常用方法(1)金属与等浓度的酸反应的程度：反应越剧烈，金属活动性越强。(2)金属与盐溶液的置换反应：活动性较强的金属一般可把活动性较弱的金属从其盐溶液中置换出来。(3)金属阳离子的氧化性强弱：金属阳离子的氧化性越强，其单质活动性越弱。题组金属的通性1．金属材料在人类社会的发展史上一直发挥着重要的作用。人类历史上使用最早的金属是()A．铜B．铁C．铝D．钛解析：选A人类历史上使用最早的金属是铜，如我国早在商代就开始使用青铜器。2．[双选]下列关于金属的叙述中正确的是()A．所有的金属都是固态的B．金属一般具有导电性、导热性和延展性C．金属单质在化学反应中化合价一定升高，作还原剂D．金属元素在自然界中都是以化合态存在的解析：选B、CA项不正确，大多数金属在常温下为固体，个别金属如汞为液态；B项正确，金属易导电、导热、有延展性；C项正确，金属单质只能失电子，化合价升高作还原剂；D项不正确，绝大多数金属元素在自然界中都是以化合态存在的，极少数化学性质不活泼的金属以游离态存在，如Au等。3．金属活动性顺序表是学习化学的重要工具，在工农业生产和科学研究中有重要作用。常见的金属活动性顺序如下：eq\o(→,\s\up7(KCaNaMgAlMnZnFeSnPbHCuHgAgPtAu),\s\do5(金属活动性由强到弱))(1)解释不能用铁制容器盛装硫酸铜溶液的原因(用化学方程式表示)：________________________________________________________________________。(2)验证镁比锌的金属活动性强，应选用的溶液是________________________________________________________________________。(3)从金属活动性顺序中你还能获得哪些信息？(写出一条即可)：________________________________________________________________________。解析：(1)在金属活动顺序表中铜排在铁后面，铁能与硫酸铜发生置换反应。(2)可以用镁置换锌的方法，也可以用镁和锌与同浓度的酸反应的剧烈程度。(3)从(1)、(2)可以找出置换反应的规律。答案：(1)Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu(2)稀盐酸(或稀H2SO4，ZnCl2溶液等)(3)位于氢前面的金属能置换出酸中的氢；位于前面的金属可以把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。(1)绝大多数金属在自然界中均以化合态形式存在。(2)金属具有良好的导电性、导热性和延展性。知识二金属与非金属的反应[基础梳理]1．钠的物理性质状态颜色硬度密度熔点固态银白色质软ρ(煤油)＜ρ(钠)＜ρ(水)＜100℃2.钠与氧气的反应3.钠的保存方法实验室保存少量钠应放入煤油或石蜡中。4．铝与氧气的反应[牛刀小试]1．取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列实验现象描述正确的是()①金属钠先熔化②在空气中燃烧，放出黄色火花③燃烧后得到白色固体④燃烧时火焰为黄色⑤燃烧后生成浅黄色固体物质A．①②B．①②③C．①④⑤D．④⑤解析：选C由于金属钠的熔点比较低，所以金属钠放在燃烧匙中加热先熔化，然后燃烧生成黄色粉末并且伴有黄色火焰。2．下列叙述中错误的是()A．钠与氧气在常温下反应生成氧化钠B．将钠置于干燥的氧气中充分反应，可能有过氧化钠生成C．钠易跟氧气反应，但不能跟其他非金属反应D．将钠置于空气中充分反应，会有碳酸钠生成解析：选C钠跟氧气反应生成氧化钠，同时放出热量。在这部分热量的作用下，钠跟氧气反应可能生成过氧化钠。钠的金属性很强，可跟氧气、氯气、硫等多种非金属反应。钠在空气中跟氧气反应生成氧化钠，氧化钠跟水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠吸收二氧化碳生成碳酸钠。钠与氧气的反应[重点剖析]1．金属钠露置在空气中的变化过程4Na＋O2=2Na2ONa2O＋H2O=2NaOH2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2ONa2CO3＋10H2O=Na2CO3·10H2ONa2CO3·10H2O=Na2CO3＋10H2O2．加热条件下钠在空气中的变化(1)实验及现象：取一小块金属钠放在坩埚中加热，现象为钠先熔化后剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成一种淡黄色固体。(2)原因及解释：钠与氧气在加热条件下剧烈反应生成淡黄色的过氧化钠。化学反应方程式为2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2(过氧化钠中氧元素的化合价为－1)。[典例印证][例题1]在实验室里为了研究钠的性质，做了如下实验：(1)取用浸没在煤油中的金属钠的操作方法是________________________________________________________________________。(2)在空气中切开一小块金属钠，可以看到断面呈现________色，具有________，但断面很快变________，主要是由于______________________。若把钠放在石棉网上加热可观察到________________________________________________________________________，反应的化学方程式为___________________________________________________________。[解析]取用金属钠必须用镊子，剩余的金属钠包括碎屑都必须放入原试剂瓶中。[答案](1)用镊子取出钠块，用滤纸吸干钠块表面的煤油，在玻璃片上用小刀切去表面的氧化层，再切下一小粒备用，余下的钠全部放回试剂瓶中(2)银白金属光泽暗钠被空气中的氧气氧化生成白色的氧化钠钠熔成小球，发出黄色火焰，生成淡黄色固体2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2(1)取用钠时要用镊子，切不可用手接触。(2)取用的钠要用滤纸吸净其表面的煤油。(3)取用的钠粒一般为一小块。(4)切下来未用的钠要及时放回盛放钠的试剂瓶中。(5)吸过煤油的滤纸不要乱扔，要妥善处理。铝与氧气的反应[重点剖析]在空气中，活泼金属铝易与O2反应，在表面生成一层稳定的氧化膜，使铝具有抗腐蚀性。当将铝在酒精灯上加热熔化后，熔化的铝并不滴落，好像被一层膜包着，说明Al2O3的熔点比铝的熔点高。铝表面的氧化膜起着保护内部金属的作用，这也正是铝虽然活泼，但在空气中却能稳定存在的原因。[典例印证][例题2]将一块铝箔用砂纸打磨表面后，在酒精灯上加热至熔化，下列说法正确的是()A．熔化的是铝B．熔化的是Al2O3C．熔化物滴落D．熔化物迅速燃烧[解析]打磨掉氧化膜的铝又迅速被O2氧化为Al2O3，包裹在Al的表面，保护内层的Al不被继续氧化；由于Al2O3的熔点比Al高，当加热至铝熔化时，Al2O3薄膜依然完好存在，里面熔化的铝不与O2接触不能迅速燃烧，也不会滴落。[答案]A(1)常温下铝的表面可形成一层致密的氧化膜，起着保护内部金属的作用，所以活泼的铝在空气中能稳定存在，具有很强的抗腐蚀性。(2)镁条表面的氧化膜也很致密，所以镁也有很强的抗腐蚀性。(3)在验证镁条、铝条的性质之前都要先用砂纸打磨除去氧化膜。题组一钠的存在与保存1．从生活常识角度考虑，试推断钠元素在自然界中存在的主要形式是()A．NaB．NaClC．NaOHD．Na2O解析：选B结合生活常识可知钠元素在自然界中主要以NaCl形式存在。2．已知钠的密度为g/cm3，结合下表信息，可知钠除了保存在煤油中，还可保存在()物质密度(g/cm3)水溶性是否与钠反应外观苯不溶否无色澄清透明的液体四氯化碳不溶否无色澄清透明的液体A.苯中B．四氯化碳中C．二者都可以D．二者都不行解析：选A可以保存Na的条件：首先密度比钠小，其次不与钠反应，综上所述，苯符合条件，而四氯化碳不符合。题组二钠与氧气的反应3．一小块金属钠长时间置于空气中，可能有下列现象，这些现象出现的先后顺序是()①变成白色粉末②变暗③变成白色固体④变成液体A．①②③④B．②③④①C．②③①④D．③②④①解析：选B钠在空气中发生如下变化：Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3。反应现象为：钠由银白色变暗，之后变成白色固体(NaOH)，白色固体潮解变成液体，与空气中的CO2、H2O结合形成白色晶体(Na2CO3·10H2O)，最后晶体风化，变成白色粉末(Na2CO3)。4．g纯净的金属钠在干燥的空气中被氧化后得到g固体，由此判断其产物是()A．只有Na2OB．只有Na2O2C．Na2O和Na2O2D．无法确定解析：选C若g钠全部生成Na2O，质量为g；若g钠全部生成Na2O2，质量为g，因为g<g<g，故氧化产物应为Na2O和Na2O2的混合物。题组三铝与氧气的反应5．[双选]下列关于金属铝的叙述中，说法不正确的是()A．铝的化学性质很活泼，在空气中极易锈蚀B．铝是比较活泼的金属，在化学反应中容易失去电子，表现出还原性C．铝箔在空气中受热可以熔化，且发生剧烈燃烧D．铝箔在空气中受热可以熔化，由于氧化膜的存在，熔化的铝并不滴落解析：选A、C尽管铝的化学性质很活泼，但在空气中易与氧气反应，生成一层稳定的致密氧化膜，故不易被锈蚀，A项错；B项正确；铝箔在空气中受热可以熔化，但形成的氧化膜使得铝与氧气不再反应，因而也就不会燃烧，C项错；D项正确。(1)钠与氧气反应：常温下：4Na＋O2=2Na2O；加热时：2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2。(2)铝在空气中生成一层致密的氧化膜，保护内部金属不被氧化。(3)金属钠通常保存在煤油中。知识三金属与酸和水的反应[基础梳理][牛刀小试]1．判断正误(1)钠与酸溶液反应比与水反应更剧烈。()(2)活泼金属与水反应时，均生成氢氧化物和H2。()(3)铁和稀H2SO4反应的离子方程式为：2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋2H2↑。()答案：(1)√(2)×(3)×2．下列有关铁与水反应的说法中正确的是()A．在任何条件下，铁与水均能发生反应B．在高温时，铁与水蒸气反应生成氢氧化铁和氢气C．在高温时，铁与水蒸气反应生成氧化铁和氢气D．在高温时，铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气解析：选D铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2。钠与水及水溶液的反应[重点剖析]1．与水反应离子方程式：2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑，还原剂：Na，氧化剂：H2O。2．与酸溶液反应(1)钠与酸反应时先与酸中的H＋反应，离子方程式：2Na＋2H＋=2Na＋＋H2↑。(2)如果钠过量，钠把酸消耗尽之后，再与水反应。3．与碱溶液反应实质就是钠与水的反应。4．与盐溶液反应钠与盐溶液反应时先与水反应，它包括两种情况：(1)如果盐溶液中的溶质与氢氧化钠不反应，只发生钠与水的反应。(2)如果盐溶液中的溶质与氢氧化钠反应，则会发生两个反应，如钠与硫酸铜溶液的反应：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，2NaOH＋CuSO4=Cu(OH)2↓＋Na2SO4。[典例印证][例题1]将一小块金属钠投入CuSO4溶液中，不可能观察到的现象是()A．溶液中有蓝色沉淀生成B．有气体生成C．有红色物质析出D．钠熔成小球浮游在液面上[解析]钠投入CuSO4溶液中首先与水反应：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，此时钠熔化成闪亮的小球浮游在液面上，有气体生成，生成的NaOH与CuSO4发生复分解反应，产生蓝色絮状沉淀。A、B、D项所指的现象均能观察到，但钠不能将铜置换出来。[答案]C(1)钠与饱和溶液反应时，若钠与溶质不反应，虽然只是钠与水反应，但是因水的消耗，会有固体析出。(2)书写钠与盐溶液反应的、化学方程式，可以分步书写，也可以写总的化学方程式。铁与水蒸气反应[重点剖析]1．实验装置2．操作要领(1)先加热湿棉花部位，待形成水蒸气后再加热铁粉，以防止发生倒吸；(2)最初排出的是空气，应加热一会儿后，再将导管插入到肥皂水中；(3)肥皂水不宜太稀，否则吹起的氢气泡太小，点燃时难以有较大的爆鸣声；(4)实验结束时，先将导气管撤出，再移动酒精灯，以防止倒吸。3．气体检验用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2。4．实验结论铁不能与冷水、热水反应，但高温能与水蒸气反应，化学反应方程式为3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温),\s\do5())Fe3O4＋4H2。[典例印证][例题2]如图所示，在玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气。用试管收集产生的经干燥的气体，并靠近火焰点燃。(1)所观察到现象是____________________________________________________，有关反应的化学方程式是________________________________________________________。(2)干燥管内可装入的试剂是____________，其作用是____________________。干燥管还可用________(装置)代替。(3)玻璃管中石棉绒的作用是______________________________________________。实验开始时应先点燃________，实验结束时，应先熄灭________。[解析]常温下Fe不与H2O发生反应，但在高温下，Fe与H2O(g)反应生成Fe3O4和H2，故Fe是一种较活泼的金属。因铁粉和Fe3O4均为黑色，因此实验过程中固体颜色无明显变化，但产物H2可用点燃的方法证明。石棉绒成分为硅酸盐，它耐高温且性质稳定，是铁粉的载体。[答案](1)红热的铁与水蒸气反应，放出气体，这种气体点燃时，能燃烧或发出爆鸣声3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(△))Fe3O4＋4H2(2)碱石灰(或无水CaCl2、硅胶等)吸收水蒸气，使收集的氢气易点燃U形管(3)铁粉的载体，增大铁粉与水蒸气的接触面积A处酒精灯B处酒精灯本题要注意Fe与H2O(g)反应的条件和产物。实验时要先加热烧瓶，产生水蒸气后再加热玻璃管，防止铁粉被空气中的O2氧化。实验过程要控制水蒸气的产生量，水蒸气量不宜太大，实验结束时，撤去酒精灯，不提供高温条件，反应便自行结束。题组一钠与水及水溶液的反应1．在烧杯中加入水和苯(苯的密度为g/cm3，与水互不相溶，且不与钠反应)各50mL，将一小粒金属钠(密度为g/cm3)投入烧杯中，观察到的现象可能为()A．钠在水层中反应并四处游动B．钠停留在苯层中不发生反应C．钠在苯的液面上反应并四处游动D．钠在苯与水的界面处反应并可能上浮下沉解析：选D苯与水互不相溶，且钠的密度介于苯和水之间；加入钠后，钠处在苯与水的中间。由于钠能与水反应，生成氢气，氢气附着在钠的周围，浮力增大，钠上浮进入苯层，氢气放出后，浮力减小，钠又回到水层，这样上浮下沉至反应完全。2．下列关于钠的性质叙述中，不正确的是()A．切下一小块钠，投入水中，钠熔成小球，说明钠与水反应有热量放出B．从钠能与水反应可推知钠也能与盐酸反应C．钠在空气中燃烧生成氧化钠D．切开一块钠，呈银白色，很快变暗，说明钠常温下能与氧气反应解析：选C钠在空气中燃烧时发生反应：2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))Na2O2，故C选项错误。3．根据你对金属钠性质的了解，回答下列问题：(1)关于钠的叙述中，正确的是()A．钠是银白色金属，硬度很大B．将金属钠放在石棉网上，用酒精灯加热后金属钠剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成过氧化钠C．金属钠在空气中燃烧，生成氧化钠D．金属钠的熔点很高(2)由于金属钠很容易跟空气中的________、________等物质反应，通常将它保存在______里，以使它与______、________等隔绝。(3)将金属钠加入CuSO4溶液中会产生蓝色沉淀。请解释这一现象________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：本题考查钠的有关性质。通过外观的观察和钠与水反应的实验现象可知，钠的物理性质有银白色、密度小、熔沸点低、质地柔软、能导电、导热等。作为活泼的金属，钠易与O2、水发生化学反应。(1)A选项中有关钠硬度的描述不正确；C选项中有关钠在空气中燃烧的产物说法有误；D选项中有关金属钠熔点的描述不符合事实。只有B项正确。(2)由于金属钠很活泼，很容易跟空气中的氧气、水蒸气等物质反应，因此保存时应隔绝空气，通常保存在煤油里。钠的密度大于煤油的密度且钠与煤油不反应，钠在煤油中沉在底部而避免了与空气的接触。(3)金属钠与盐的水溶液的反应，不可能置换出金属单质。钠首先要和溶液中的水反应生成NaOH和H2，生成的NaOH再和盐发生复分解反应。答案：(1)B(2)氧气水蒸气煤油氧气水蒸气(3)钠投入CuSO4溶液中，首先发生反应2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，生成的NaOH能与CuSO4反应2NaOH＋CuSO4=Na2SO4＋Cu(OH)2↓，所以会观察到有蓝色沉淀生成。4．将一小块钠投入FeCl3溶液中，此时观察到的现象是________________________________________________________________________，有关的化学方程式是______________________________________________________________。解析：钠与盐溶液反应分两个过程，一是钠与水反应，二是NaOH与盐的反应。答案：钠浮在液面上，熔成闪亮的小球，四处游动，发出嘶嘶的响声，溶液中有红褐色沉淀析出2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，3NaOH＋FeCl3=Fe(OH)3↓＋3NaCl或2FeCl3＋3H2O＋6Na=2Fe(OH)3↓＋3H2↑＋6NaCl题组二铁与水蒸气的反应5．铁在一定条件下与O2、水蒸气反应的共同产物是()A．FeOB．Fe2O3C．Fe3O4D．Fe(OH)2解析：选C铁在氧气中点燃生成Fe3O4，与H2O(g)在高温下反应也生成Fe3O4。6．某化学兴趣小组利用如图所示装置进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质，请回答下列问题：(1)A装置的作用是________，烧瓶底部放碎瓷片的作用是______________________。(2)写出装置B中发生反应的化学方程式________________________________________________________________________，该反应中氧化剂是________，氧化产物是________________________________________。(3)D的作用是_____________________________________________________。(4)E中实验现象是____________________________________________。(5)A、B两个装置中应先点燃________处的酒精(喷)灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是________________________________________________________________________。解析：(1)B中发生的反应是3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2，故A装置的作用是为B中的反应提供水蒸气。(3)D的作用是吸收未反应的水蒸气，干燥H2。(4)E中的反应为H2＋CuOeq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2O，故实验现象是黑色固体变为光亮的红色，且玻璃管内壁上有水珠生成。(5)应先点燃A处的酒精灯，排除B中的O2，再点燃B处的酒精喷灯。进行H2还原CuO的实验前，应先检验H2的纯度。答案：(1)产生水蒸气防止加热时液体暴沸(2)3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2H2OFe3O4(3)吸收未反应的水蒸气，干燥H2(4)黑色固体变为红色，玻璃管内壁有水珠生成(5)A收集H2并检验其纯度(1)钠与滴有酚酞的水反应现象为浮、熔、游、响、红，化学方程式为2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑。(2)钠跟盐溶液反应，不能置换出金属单质，而是先与水反应生成NaOH和H2。(3)铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2。知识四铝与氢氧化钠溶液的反应[基础梳理]1．实验探究铝与盐酸、NaOH溶液的反应：2.实验结论铝既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应。[牛刀小试]判断正误(1)铝和盐酸、NaOH溶液的反应中，铝都失去电子。()(2)等体积等浓度的盐酸、NaOH溶液与过量Al反应，产生H2的物质的量相等。()(3)铝与NaOH溶液反应中，每转移3mole－，就生成molH2。()(4)铝制容器能用来长期存放酸性或碱性食物。()答案：(1)√(2)×(3)√(4)×铝与盐酸、NaOH溶液反应的比较[重点剖析]1．反应原理(1)铝与盐酸反应：2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑，Al是还原剂，HCl是氧化剂。(2)铝跟氢氧化钠溶液的反应是分步进行的：①2Al＋6H2O=2Al(OH)3＋3H2↑；②Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O。总反应为：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑Al是还原剂，H2O是氧化剂。2．“量”的关系(1)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1。(2)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1∶1。(3)足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1∶3。(4)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为1/3<VHCl(H2)/VNaOH(H2)<1，则必定有：①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足。②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。[特别提醒](1)熟练书写铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式(或离子方程式)或准确写出相应的关系式是解答该类题目的前提。(2)铝与酸、碱溶液反应的实质是eq\o(Al,\s\up6(0))→eq\o(Al,\s\up6(＋3))，2eq\o(H,\s\up6(＋1))→H2，故铝与酸、碱反应时，铝与氢气的关系均为2Al～6e－～3H2，解题时可利用此关系直接求算。(3)特殊情况分析：若产生H2的体积比：eq\f(1,3)＜eq\f(VHClH2,VNaOHH2)＜1，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与NaOH溶液反应时，铝不足而NaOH过量。[典例印证][例题]等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶7，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是()A．甲、乙中都是铝过量B．甲中铝过量，乙中碱过量C．甲中酸过量，乙中铝过量D．甲中酸过量，乙中碱过量[解析]因为等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1∶1，足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1∶3，而今产生H2的体积比：eq\f(1,3)<eq\f(VHClH2,VNaOHH2)<1，所以反应的情况为：甲中铝过量，盐酸不足；乙中铝不足，氢氧化钠过量。[答案]B(1)根据铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式(或离子方程式)明确相应的关系式eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(Al～3HCl～NaOH～\f(3,2)H2))是解答该类题目的关键。(2)结合数轴正确分析“量”的关系：题组一铝与酸、碱的反应1．下列金属中，遇到盐酸或强碱溶液均能放出H2的是()A．CuB．MgC．FeD．Al解析：选D既能与酸反应又能与碱溶液反应放出H2的为Al。2．质量相同的两份铝粉，第一份中加入足量的NaOH溶液，第二份中加入足量的盐酸，在同温同压下放出气体的体积比是()A．1∶2B．2∶1C．1∶4D．1∶1解析：选D由2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑和2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑可知Al与H2的数量关系相同，质量相同的铝与足量的酸碱溶液反应生成的H2相同。题组二不同金属与酸的反应3．等量镁铝合金粉末分别与下列四种过量物质充分反应，放出氢气最多的是()A．NaOH溶液B．稀硫酸C．蔗糖溶液D．NaCl溶液解析：选BMg、Al与蔗糖溶液、NaCl溶液不反应，只有Al与NaOH溶液反应，Mg、Al与硫酸均发生反应。4．取金属Na、Mg、Al各mol，分别投入均盛有100mLmol/L盐酸的烧杯中，充分反应后放出H2的体积()A．一样多B．Na最多C．Mg最多D．无法判断解析：选Bn(HCl)＝L×mol/L＝mol，对于mol的Mg和Al来说，金属过量，产生的氢气：n1(H2)＝eq\f(1,2)n(HCl)＝eq\f(1,2)×mol＝mol，而Na与酸反应后还可与水反应，产生的氢气n2(H2)＝eq\f(1,2)n(Na)＝eq\f(1,2)×mol＝mol。故选B。(1)铝是既能与酸反应又能与碱溶液反应生成H2的金属。(2)在反应2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑中，铝作还原剂，水作氧化剂。知识五物质的量在化学方程式计算中的应用[基础梳理]1．物质的量与各物理量之间的关系2．化学方程式中化学计量数与各化学计量间的关系2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑质量之比：46g∶36g∶80g∶2g计量数之比：2∶2∶2∶1扩大NA倍：2NA∶2NA∶2NA∶NA物质的量之比：2mol∶2mol∶2mol∶1mol结论：化学方程式中化学计量数之比等于粒子个数之比，也等于物质的量之比，对于气体参与的反应还等于体积之比。[牛刀小试]1．判断正误(1)化学反应前后质量守恒，那么物质的量也一定守恒。()(2)化学方程式：2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2O的意义为2molH2和1molO2完全反应生成2molH2O。()(3)气体反应物、生成物的体积之比一定等于化学计量数之比。()(4)molZn和Fe的混合物与足量稀H2SO4反应，一定生成molH2。()答案：(1)×(2)√(3)×(4)√2．物质在发生化学反应时()A．它们的质量一定相等B．它们的物质的量一定相等C．它们的质量之比等于方程式中化学计量数之比D．它们的物质的量之比等于方程式中化学计量数之比解析：选D化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其物质的量之比。应用物质的量进行化学方程式计算的基本步骤和类型[重点剖析]1．基本步骤2．计算类型(1)基本计算：已知一种反应物(或生成物)的量求解其他物质的有关量，此时，只要按照化学方程式的量的关系，列出已知物质和待求物质的比例式计算便可。(2)混合物反应的计算：设出混合物中各物质的物质的量为x、y、z，按照化学方程式的量的关系，并用x、y、z表示，列出方程组解答。(3)过量计算：给出了两种反应物的量，求解某产物的量。方法：按照化学方程式的量的关系进行判断，哪一种物质过量，然后根据不足的物质的量进行求解。[典例印证][例题]向500mLNaOH溶液中投入gAl，二者恰好完全反应后，计算：(1)Al的物质的量。(2)参加反应的NaOH的物质的量和溶液的物质的量浓度。(3)生成标准状况下H2的体积。[解析]根据n＝eq\f(mg,Mg·mol－1)，能求出Al的物质的量。由反应的化学方程式能求出参加反应的NaOH和生成H2的物质的量，则能求出NaOH溶液的物质的量浓度及标准状况下H2的体积。[答案](1)Al的摩尔质量是27g/mol，n(Al)＝eq\fg,27g/mol)＝mol。(2)设参加反应的NaOH物质的量是n。则2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑220．4moln则eq\f(2,mol)＝eq\f(2,n)，n＝mol，c(NaOH)＝eq\fmol,L)＝mol/L。(3)设生成标准状况下H2的体积是V。2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑2mol3×L0．4molVV＝eq\fmol×3×L,2mol)＝L。解题过程中的注意事项(1)各种符号的书写要规范，大写字母与小写字母的意义各不相同。如“M”表示摩尔质量，而“m”表示质量；“N”表示微粒数，而“n”表示物质的量。(2)设未知数直接用各物理量的符号表示，且要注明物质(或粒子)的符号。如设参加反应的盐酸溶液的体积为V[HCl(aq)]。(3)列比例时注意单位上下一致，左右对应，但单位不要求一致；在比例式中各个量要带运算单位，未知数V、c本身就是物理量，带有单位，不要写成cmol/L。题组物质的量应用于化学方程式的计算1．在500mLNaOH溶液中加入足量铝粉，反应完全后共收集到标准状况下的气体L。该NaOH溶液的浓度为()A．1mol/LB．2mol/LC．mol/LD．3mol/L解析：选Bn(H2)＝eq\fL,L/mol)＝mol，2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑2mol3moln(NaOH)moln(NaOH)＝eq\f(2mol×mol,3mol)＝1mol，c(NaOH)＝eq\f(1mol,L)＝2mol/L。2．现有1L1mol/L的盐酸与50gNaOH样品恰好完全反应(杂质不与盐酸反应)，则该样品中NaOH的含量为多少？解析：n(HCl)＝1L×1mol/L＝1mol，设样品中NaOH的质量为x，HCl＋NaOH=NaCl＋H2O1mol40g1molxeq\f(1mol,1mol)＝eq\f(40g,x)，x＝eq\f(40g×1mol,1mol)＝40g。NaOH的含量eq\f(40g,50g)×100%＝80%。答案：80%3．g金属钠与水反应，得到100mL溶液，试计算：(1)生成的气体在标准状况下的体积。(2)反应后所得溶液的物质的量浓度。解析：n(Na)＝eq\fg,23g/mol)＝mol，设生成标准状况下气体的体积为V，溶液物质的量浓度为c。2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑2mol2molL0．05molL×cVV＝eq\fL×mol,2mol)＝L；c＝eq\f(2mol×mol,2mol×L)＝mol/L。答案：(1)L(2)mol/L4．把g铁、铝混合物溶于200mL5mol/L盐酸中，反应后盐酸的浓度变为mol/L(溶液体积变化忽略不计)。求：(1)反应中消耗HCl的物质的量。(2)该混合物中铝、铁的物质的量。解析：(1)消耗HCl的物质的量：0．2L×5mol/L－L×mol/L＝mol。(2)设Al、Fe的物质的量分别为x、y。2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑2mol6molx3xFe＋2HCl=FeCl2＋H2↑1mol2moly2yeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(27g/mol×x＋56g/mol×y＝g，,3x＋2y＝mol，))得x＝mol，y＝mol。答案：(1)mol(2)Al,mol；Fe,mol(1)化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比。(2)在根据化学方程式计算时，物理量选用的原则是：上下一致，左右相当。[对应学生用书课时达标训练(六)]一、选择题1．下面有关金属的说法正确的是()A．金属元素的单质在常温下都是固体B．易失电子的物质一定是金属C．原子核外的最外层只有1个电子的元素一定是金属元素D．铝是地壳中含量最多的金属元素解析：选D金属常温下只有汞是液体，其余都是固体，A项错；大多数金属易失电子，但易失电子的不一定是金属，如H2也是很常见的还原剂，易失电子，所以B项错；核外最外层只有1个电子的还有H元素等，所以C项错；地壳中含量居前四位的元素排名为：氧＞硅＞铝＞铁，所以D项对。2．金属钠是一种活泼金属，除了具有金属的一般性质外，还具有自己的特性。下列关于钠的叙述中，正确的是()A．钠是银白色金属，熔点低，硬度大B．钠放置在空气中，会迅速被氧化而生成淡黄色的氧化钠C．在氧气中加热时，金属钠剧烈燃烧，发出黄色火焰D．金属钠着火可以用水灭火解析：选CA中，钠的硬度小，可用小刀切割；B中，放置在空气中，钠被缓慢氧化生成白色的Na2O；D中，钠与水反应产生氢气，故钠着火时不能用水灭火。3．除去镁粉中的少量铝粉，可选用()A．硫酸B．氨水C．盐酸D．氢氧化钠溶液解析：选D铝粉可以与NaOH溶液反应，而镁与NaOH溶液不反应。4．将一小块钠投入盛有5mL饱和澄清石灰水的试管里，不可能观察到的现象是()A．钠熔成小球并在液面上游动B．有气体生成C．试管底部有银白色物质生成D．溶液变浑浊解析：选C钠与Ca(OH)2饱和溶液反应时，是钠与水反应，消耗水生成NaOH，从而有Ca(OH)2固体析出。5．有关Al与NaOH溶液反应的说法中，正确的是()A．Al是还原剂，NaOH及H2O均是氧化剂B．还原产物是H2，且由H2O还原所得的H2与NaOH还原所得的H2物质的量之比为2∶1C．反应中1molAl失去4mol电子D．此反应中，只有水是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂解析：选DAl与NaOH溶液反应的分析如下：2Al＋2NaOH＋6H2O=2NaA失去2×3e－，被氧化lO2＋3H得到6×e－，被还原2↑＋4H2O所以反应中，氧化剂是H2O，还原剂是Al，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂。6．下列关于钠在空气中的说法或叙述中不正确的是()A．Na在空气中最终会变成白色粉末B．Na2CO3·10H2O在空气中风化是化学变化，NaOH固体的潮解是物理变化C．Na在自然界含量最高的化合物是Na2CO3D．Na在空气中最稳定的存在形式是Na2CO3解析：选CA项中Na最终变成Na2CO3粉末，A、D正确；B项中风化是化学变化，潮解是物理变化；C项中Na在自然界含量最高的化合物是NaCl，C错。7．用打磨掉氧化膜的铝箔包装mol金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集产生的气体，则收集到的气体为(标准状况)()A．O2和H2的混合气体B．LH2C．大于LH2D．小于L气体解析：选C在题中隐蔽着一个至关重要的条件“铝箔”。Na与水反应放出H2，并且生成NaOH，铝能与NaOH溶液反应，也生成H2。mol金属钠与水反应生成氢气mol，生成氢氧化钠mol，氢氧化钠与铝反应生成氢气和偏铝酸钠，故最后收集到的气体是这两部分H2的总和，显然要比Na单独与水反应产生的H2多。8．将一小块金属钠投入下列溶液中，既能产生气体又会出现沉淀的是()A．稀硫酸B．稀氢氧化钠溶液C．硫酸铜溶液D．氯化铵溶液解析：选C钠与稀硫酸反应的化学方程式为2Na＋H2SO4=Na2SO4＋H2↑，无沉淀生成，A错误；钠与氢氧化钠溶液反应的实质是钠与水反应，也无沉淀生成，B错误；钠与CuSO4溶液反应时，先与水反应生成NaOH与H2，然后NaOH与CuSO4反应生成Cu(OH)2沉淀，C正确；钠与NH4Cl溶液反应时，实质也是先与水反应，然后生成的NaOH与NH4Cl发生复分解反应，化学方程式为NH4Cl＋NaOH=NaCl＋NH3·H2O，也无沉淀生成，D错误。9．铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为()A．1∶1B．2∶1C．3∶1D．1∶3解析：选C1mol铝不论跟酸反应还是跟碱反应都失去3mol电子，生成等量的氢气。现生成气体的体积相同，则需要铝的物质的量也相同，由铝跟盐酸反应和铝跟氢氧化钠溶液反应的生成物AlCl3和NaAlO2可以看出，相同物质的量的铝所消耗HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1。也可根据铝分别与盐酸和氢氧化钠反应方程式中的计量数进行对比得出。10．一定质量的铝铁合金溶于足量的NaOH溶液中，完全反应后产生L(标准状况下)气体；用同样质量的铝铁合金完全溶于足量的盐酸中，在标准状况下产生L的气体。该合金中铝、铁的物质的量之比为()A．1∶1B．2∶5C．3∶2D．3∶5解析：选A将铝铁合金溶于NaOH溶液中时，只有铝参与反应，而铁不反应，此时生成的L(即mol)氢气是由反应2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑生成的，故合金中n(Al)＝mol×eq\f(2,3)＝mol；当同样质量的合金与盐酸反应时，铝参与反应生成的H2为mol，则由Fe置换出的n(H2)＝mol－mol＝mol，即合金中含Fe的物质的量也为mol。11．在杠杆的两端分别挂着质量相同的铝球和铁球，此时杠杆平衡。然后将两球分别浸没在溶液质量相等的稀烧碱溶液和硫酸铜溶液中一段时间，如图所示。下列说法正确的是()A．铝球表面有气泡产生，且有白色沉淀生成，杠杆不平衡B．铝球表面有气泡产生，溶液澄清；铁球表面有红色物质析出，溶液蓝色变浅，杠杆右边下沉C．反应后去掉两烧杯，杠杆仍平衡D．右边球上出现红色，左边溶液的c(OH－)增大解析：选B左边中的Al球与NaOH溶液反应：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，有一部分铝溶解，并产生气体，生成NaAlO2易溶于水，消耗掉一部分NaOH，左边烧杯中溶液的c(OH－)减小；右边Fe球浸在CuSO4溶液中发生反应：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu，铁球表面有红色物质析出，铁球质量增加，Cu2＋减少，溶液蓝色变浅。12．镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积(V)与时间(t)关系如图。反应中镁和铝的()A．物质的量之比为3∶2B．质量之比为3∶2C．摩尔质量之比为2∶3D．反应所用时间之比为3∶2解析：选A由图示可知Mg、Al与过量稀硫酸产生的H2一样多，则据参加反应时Mg～H2,2Al～3H2可知，Mg、Al的物质的量之比为3∶2，A正确；其质量比为(3×24)∶(2×27)＝4∶3，B错误；Mg与Al的摩尔质量与反应消耗量无关，恒为24∶27＝8∶9，C错误；由图示知Mg、Al与稀硫酸反应所用时间比为2∶3，D错误。二、非选择题13.有人设计了如图所示的实验装置来探究钠与水反应(铁架台等仪器已略)。实验前在橡胶塞下端打一个小孔穴，将一大小适中的钠块固定于针头下端，向上抽动针头使钠块藏于孔穴内。在玻璃反应管内装入适量水(使钠块不与水接触)。实验时，拔去橡胶乳头，按住橡胶塞，将针头缓缓向上拔起，使钠与水接触，反应管内的液体被产生的气体压出，流入置于下方的烧杯中，气体则被收集在反应管内。(1)钠与水反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(2)实验中“钠块熔化为闪亮的小球”说明________________________________________________________________________；向烧杯中的溶液中滴加______________，溶液变红，说明钠与水反应生成碱性物质。(3)如果实验前加入反应管内水的体积为amL，欲使水最终全部被排出，则所取金属钠的质量至少为________g(设当时实验条件下气体摩尔体积为VmL/mol)。解析：(3)V(H2)＝V(水)＝amL，(H2)＝eq\f(VH2,VmL/mol)＝eq\f(a,V)mol由2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑2mol1moln(Na)eq\f(a,V)moln(Na)＝2×eq\f(a,V)mol，(Na)＝eq\f(2a,V)mol×23g/mol＝eq\f(46a,V)g答案：(1)2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑(2)钠与水的反应过程中有热量放出，Na熔点较低酚酞试液(3)eq\f(46a,V)14．在一定条件下，用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉，这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用如图所示的两套仪器装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和6mol/L的盐酸，其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。填写下列空白：(1)进行实验时，试管A中应加入的试剂是________；烧瓶B的作用是________；烧瓶C的作用是________；在试管D中收集得到的是________。(2)实验时，U形管G中应加入的试剂是________；长颈漏斗H中应加入________。(3)两套装置中，在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)________。(4)试管E中发生的反应的化学方程式是：________________________________________________________________________。(5)为了安全，在E管中反应发生前，在F出口处必须________________________________________________________________________E管中反应开始后，在F的出口处应____________________________________________________。解析：题目给出两个看似相同的反应装置，分别完成哪个反应成为解题关键。右图有H2发生装置，左图有H2收集装置，可见铁粉与水蒸气的反应由左边装置完成，实现“引火铁”的制取由右边装置完成，这样，问题就可解决了。答案：(1)普通铁粉(铁粉)作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气)防止倒吸氢气(2)固体NaOH(或碱石灰、CaO等碱性固体干燥剂)6mol/L盐酸(3)A、B、E(4)Fe3O4＋4H2eq\o(=,\s\up7(高温))3Fe＋4H2O(5)检验氢气的纯度点燃氢气15．(1)分别取Wg钠、铁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是________。(2)分别取mol钠、铁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是________。(3)若产生相同物质的量的氢气，所需钠、铁、铝的质量比是________。(4)若产生相同体积(同温、同压)的氢气，所需钠、铁、铝三种金属的物质的量之比是________。(5)分别取mol金属钠、铁、铝分别投入10mL1mol/L盐酸中，在标准状况下产生氢气体积大小的顺序是________________。解析：(1)Wg钠、铁、铝的物质的量分别为eq\f(W,23)mol、eq\f(W,56)mol、eq\f(W,27)mol，由钠、铁、铝分别与足量的盐酸反应的化学方程式：2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑；Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑；2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑，得到关系式：2Na～H2，Fe～H2,2Al～3H2，所以Wg钠、铁、铝生成氢气的体积比为eq\f(W,46)∶eq\f(W,56)∶eq\f(W,18)＝eq\f(1,23)∶eq\f(1,28)∶eq\f(1,9)；同理可得到(2)、(3)、(4)的结果；(5)中的钠、铁、铝相对于盐酸来说是过量的，根据盐酸计算生成的氢气，铁、铝反应放出的氢气相等，但由于过量的钠会与水反应生成氢气，所以钠放出的氢气最多。答案：(1)eq\f(1,23)∶eq\f(1,28)∶eq\f(1,9)(2)1∶2∶3(3)23∶28∶9(4)6∶3∶2(5)Na>Fe＝Al16．铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组的三位同学，为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列两种实验方案进行探究。实验方案一：铝镁合金eq\o(→,\s\up7(NaOH溶液))测定剩余固体的质量(1)实验中发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________。(2)称取g铝镁合金粉末样品，投入VmLmol/LNaOH溶液中，充分反应，NaOH溶液的体积≥________。(3)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤滤渣，则测得镁的质量分数将____________(填“偏高”或“偏低”)。实验方案二：铝镁合金eq\o(→,\s\up7(盐酸))测定生成气体的体积，实验装置如图所示。(4)某同学提出该实验装置不够完善，应在A、B之间添加一个干燥、除酸雾的装置。你认为________(填“需要”或“不需要”)。(5)检查该装置气密性的方法是______________________________________________。(6)为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问题(写出两点)：①______________；②________________________________________________________________________。解析：实验方案一：铝镁合金中金属铝的最大含量≥97%，在g合金中铝质量的最大值为g×97%＝g，根据反应2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，可得n(NaOH)＝n(Al)＝eq\fg,27g/mol)＝mol，NaOH溶液的体积为eq\fmol,mol/L)＝L＝97mL。若未对滤渣进行洗涤，金属镁吸附的物质没有除去，金属镁的质量偏大，从而引起测定值偏高。实验方案二：生成的H2不溶于水，同时挥发的HCl被水吸收，水蒸气和HCl气体对测定结果没有影响，故在A、B之间没有必要添加一个干燥、除酸雾的装置。检查该装置的气密性，可以通过加水或微热的方法来实现。本实验属于定性定量实验，要保证测定结果的准确性，一要装置气密性良好，二要合金完全溶解，三要测定H2体积准确。答案：(1)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑(2)97(3)偏高(4)不需要(5)关闭分液漏斗活塞，向量器管C中注入水，片刻记下液面的高度，一段时间后，液面不再发生变化说明装置气密性良好(其他合理方法也可)(6)①检查装置的气密性②合金完全溶解(或加入足量盐酸或调整量气管C的高度，使C中液面与B中液面相平)eq\a\vs4\al(第二节几种重要的金属化合物)1．了解氧化钠、过氧化钠的主要性质和用途。掌握Na2CO3、NaHCO3的主要性质和用途。2．了解焰色反应的概念及应用。3．了解两性氧化物的概念。掌握氧化铝的主要性质及应用。了解铁的氧化物的性质及应用。4．掌握Fe2＋、Fe3＋间的相互转化关系。掌握Fe2＋、Fe3＋的检验方法。知识一氧化钠和过氧化钠[基础梳理][牛刀小试]1．关于Na2O和Na2O2的叙述正确的是()A．都是白色的固体B．都是碱性氧化物C．都能和水反应形成强碱溶液D．都是强氧化剂解析：选CNa2O是白色固体，Na2O2是淡黄色固体；Na2O是碱性氧化物，Na2O2不是碱性氧化物；Na2O2是强氧化剂，Na2O不是。C正确。2．[双选]将Na2O2投入到FeCl2溶液中，可以观察到的现象是()A．生成白色沉淀B．生成红褐色沉淀C．有气泡产生D．溶液变成棕黄色解析：选B、CNa2O2与H2O反应生成NaOH和O2，NaOH与FeCl2反应生成Fe(OH)2，但又被氧化生成Fe(OH)3。关于Na2O2与CO2、H2O的反应[重点剖析]1．反应原理2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O22Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑2．三个关系①与CO2的反应：2CO2＋2Na2O2=2Na2CO3＋O2固体的质量差2×44g32g88g－32g＝(2×28)g结论：Na2O2固体与CO2反应时，固体增加的质量等于与参加反应的CO2等物质的量的CO的质量，即Na2O2＋CO=Na2CO3(实际上该反应不能发生)。②与H2O的反应：2H2O＋2Na2O2=4NaOH＋O2↑固体的质量差2×18g32g36g－32g＝(2×2)g结论：Na2O2固体与H2O反应时，固体增加的质量等于与参加反应的H2O等物质的量的H2的质量，即Na2O2＋H2=2NaOH(实际上该反应不能发生)。(2)气体体积关系：①与CO2的反应：2CO2＋2Na2O2=2Na2CO3＋O2气体的体积差2L1L2L－1L＝1L②与H2O的反应：2H2O(g)＋2Na2O2=4NaOH＋O2气体的体积差2L1L2L－1L＝1L结论：若CO2和水蒸气(或二者的混合气体)通过足量的Na2O2，气体体积的减少量为原气体(或混合气体)体积的一半，即为生成氧气的量。(3)电子转移关系：当Na2O2与足量CO2、H2O反应时，1molNa2O2转移1mol电子。[特别提醒]一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物的反应，可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完全后，Na2O2再与H2O(g)发生反应。[典例印证][例题]关于Na2O2与CO2、H2O反应的叙述正确的是()A．Na2O2与CO2反应中，Na2O2只作还原剂，CO2作氧化剂B．Na2O2与H2O反应中，Na2O2只作氧化剂C．Na2O2与CO2反应中，1molNa2O2转移2mol电子D．Na2O2与水反应中，1molNa2O2转移1mol电子[解析]Na2O2与CO2、H2O反应中，既作氧化剂又作还原剂，且1molNa2O2反应均转移1mol电子，故选D。[答案]D过氧化钠性质的特殊性(1)在氧化钠中含Na＋和O2－，在过氧化钠中含Na＋和Oeq\o\al(2－,2)，所以二者中阳离子和阴离子的个数比都是2∶1。(2)过氧化钠和其他物质反应时不一定有氧气生成，如具有强还原性的SO2，反应方程式：SO2＋Na2O2=Na2SO4。题组氧化钠和过氧化钠1．下列关于Na2O2的叙述中正确的是()A．Na2O2是淡黄色固体，久置于空气中变成Na2OB．Na2O2与水的反应中，Na2O2只作氧化剂C．用Na2O2漂白过的织物、麦秆等日久又渐渐变成黄色D．Na2O2放入饱和NaOH溶液中，放出大量的O2，并有白色固体析出解析：选DNa2O2久置空气中变成Na2CO3；Na2O2与水反应时，Na2O2既是氧化剂又是还原剂；利用Na2O2的强氧化性漂白过的织物不具有可逆性。Na2O2与H2O反应消耗NaOH溶液中的水，同时生成溶液中的溶质，故有NaOH固体析出。2．下列关于氧化钠和过氧化钠的叙述中，正确的是()A．都属于碱性氧化物B．都能与水发生化合反应C．水溶液的成分相同D．与二氧化碳反应生成不同的盐解析：选CNa2O2不属于碱性氧化物；Na2O2与H2O发生的反应不属于化合反应；Na2O、Na2O2与CO2反应均生成Na2CO3这一种盐。3.将少量稀盐酸滴加到盛有碳酸钙的U形管中，可观察到U形管中的脱脂棉剧烈燃烧。(1)稀盐酸与碳酸钙反应的离子方程式是________________________________________________________________________。(2)从脱脂棉的燃烧可以推出Na2O2与CO2反应的结论是，。(3)Na2O2与CO2反应的化学方程式是________________________________________________________________________。还原剂是________，氧化剂是________。解析：盐酸与碳酸钙反应放出CO2，CO2遇Na2O2也发生反应：2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，该反应放热，使脱脂棉的温度很容易达到其着火点，在O2充足的条件下剧烈燃烧起来。在上述反应中只有Na2O2中的氧元素的化合价发生变化，故Na2O2既是氧化剂，又是还原剂。答案：(1)2H＋＋CaCO3=Ca2＋＋CO2↑＋H2O(2)反应放出O2反应放热(3)2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2Na2O2Na2O2(1)Na2O是白色固体，与水反应生成NaOH。(2)Na2O2是淡黄色固体，能与CO2、H2O反应放出O2，可作供氧剂。反应方程式为：2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2,2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑。知识二碳酸钠和碳酸氢钠[基础梳理]1．物理性质名称碳酸钠碳酸氢钠化学式Na2CO3NaHCO3色态白色粉末细小白色晶体俗名纯碱或苏打小苏打溶解性二者均易溶于水，NaHCO3的溶解性较弱2.化学性质[牛刀小试]1．将下列物质与其用途连线。2．下列物质中，既能和盐酸反应，又能和氢氧化钠反应的物质是()A．碳酸钠B．碳酸氢钠C．氯化钠D．硫酸铜解析：选B碳酸氢钠既能和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，又能和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水。Na2CO3与NaHCO3的鉴别、除杂与转化[重点剖析]1．鉴别(1)加热法(2)沉淀法(3)根据与等浓度的盐酸反应的剧烈程度(4)逐滴加入盐酸2．除杂(括号内为杂质)混合物除杂方法及试剂Na2CO3固体(NaHCO3)加热NaHCO3溶液(Na2CO3)通入足量CO2气体3.相互转化(1)Na2CO3→NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2=2NaHCO3(2)NaHCO3→Na2CO3①2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑②NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O[特别提醒](1)向等物质的量浓度的碳酸钠、碳酸氢钠溶液中滴加酚酞溶液时，红色较深的是碳酸钠，红色较浅的是碳酸氢钠。(2)不能用氢氧化钙溶液鉴别碳酸钠和碳酸氢钠溶液，因为二者均能与氢氧化钙反应产生白色沉淀。[典例印证][例题]有两试管分别装有Na2CO3和NaHCO3溶液，下列操作或判断正确的是()方案操作判断A分别加入澄清石灰水产生沉淀者为Na2CO3B分别加入等浓度的稀盐酸反应较剧烈者为Na2CO3C分别加入CaCl2溶液产生沉淀者为Na2CO3D逐滴加入等浓度的盐酸立即产生气泡者为Na2CO3[解析]A项中发生的反应分别为：Na2CO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋2NaOH,2NaHCO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，两者现象相同(产生白色沉淀)；B项滴加等浓度的稀盐酸时NaHCO3溶液反应更剧烈；C项Na2CO3与CaCl2发生反应：Na2CO3＋CaCl2=CaCO3↓＋2NaCl，产生白色沉淀，NaHCO3与CaCl2不反应；D项逐滴加入盐酸时，NaHCO3立即产生气泡，Na2CO3开始无气泡产生，过一会儿才产生气泡。[答案]C(1)NaHCO3固体受热易分解，但在溶液中NaHCO3受热不分解。(2)Na2CO3固体性质稳定，在空气中不与CO2反应，但在溶液中，Na2CO3可以与水、CO2反应生成NaHCO3。(3)碳酸钠溶液与盐酸反应分两步，第一步：COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)，第二步：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=CO2↑＋H2O。题组Na2CO3和NaHCO3的性质1．下列说法不正确的是()A．Na2CO3比NaHCO3的溶解度大B．Na2CO3比NaHCO3稳定C．Na2CO3和NaHCO3都能跟石灰水反应得到白色沉淀D．物质的量相等的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应得CO2的物质的量之比为2∶1解析：选D比较碳酸钠与碳酸氢钠的性质即可知：A、B、C三项均是正确的，D项中所得气体的物质的量相等。2．1mol过氧化钠与2mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是()A．Na2CO3B．Na2O2、Na2CO3C．NaOH、Na2CO3D．Na2O2、NaOH、Na2CO3解析：选A由题意可知，首先发生反应：2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑，生成H2O和CO2各1mol；然后H2O和CO2与Na2O2反应：2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，CO2和H2O完全反应需消耗2molNa2O2，但题中只有1molNa2O2，应优先考虑与CO2的反应：1molNa2O2先与1molCO2反应，生成1molNa2CO3和molO2。最后残留的固体是Na2CO3。3．除去下列物质中的少量杂质。(1)NaHCO3溶液中的Na2CO3，方法是_____________________________________，化学方程式是__________________________________________。(2)NaCl溶液中的Na2CO3，方法是___________________________________，化学方程式是________________________________________________________________________。(3)NaOH溶液中的Na2CO3，方法是______________________________________，化学方程式是________________________________________________________________________。解析：本题考查Na2CO3、NaHCO3的化学性质及除杂方法试剂的选用。除杂时注意不要引入其他杂质离子。答案：(1)通入CO2气体Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3(2)加入适量盐酸Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋CO2↑＋H2O(3)加入适量的Ca(OH)2溶液(过滤)Na2CO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋2NaOH(1)Na2CO3俗名纯碱、苏打，NaHCO3俗名小苏打，二者水溶液均呈碱性，均能与酸反应。(2)Na2CO3与NaHCO3可相互转化：Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO32NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O。知识三焰色反应[基础梳理]1．定义很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色。2．操作3．几种金属元素的焰色钠：黄色，钾：紫色(观察时要透过蓝色钴玻璃)，铜：绿色。[牛刀小试]1．判断正误(1)焰色反应属于化学变化。()(2)做焰色反应实验时可用稀HNO3清洗铂丝。()(3)观察钾的焰色反应要透过蓝色钴玻璃片。()(4)单质钠、Na2CO3、NaCl焰色反应都为黄色。()答案：(1)×(2)×(3)√(