高一化学必修一3-1.3

1．认识铝既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应。2．通过铝与氢氧化钠溶液的反应实验，认识化学实验操作步骤设计原理，提高对实验的研究能力和分析问题的能力。3．学会物质的量在化学方程式中的应用。4．掌握物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积应用于化学方程式的计算。压力锅的保养：使用压力锅后，应将食物及时取出。每次使用后应及时清洗擦干，以免残留的食物尤其是酸碱性物质腐蚀锅体。清洗压力锅宜用热清水或热清水加清洁剂，不要用钢丝等磨损性大的东西擦洗。从以上说明书的内容你能获取哪些信息？请设计实验证明你的推测知识梳理(对应学生用书56页)一、铝与氢氧化钠溶液的反应实验操作实验现象有关化学方程式试管中有气泡冒出，铝片慢慢溶解；点燃的火柴放在试管口时发出爆鸣声2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑试管中有气泡冒出，铝片慢慢溶解；点燃的火柴放在试管口时发出爆鸣声2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑二、物质的量在化学方程式计算中的应用1．化学方程式计算的依据2.化学方程式计算的要求(1)根据化学方程式进行计算时，已知物质的其他物理量可换算成物质的量，再根据化学方程式中化学计量数之比等于其物质的量之比，列比例式。(2)各物理量及单位、物质的名称、公式尽量用符号表示。各物理量要注明所表示物质(或微粒)的符号，如参加反应的NaOH溶液的体积为v(NaOH)。(3)设未知数直接用各物理量符号表示，如设参加反应的二氧化锰的物质的量为n(MnO2)，并且不要带单位。(4)把已知量代入算式中计算时都要代入单位。问题探究(对应学生用书56页)探究：铝制餐具为何不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性、咸的食品？提示：铝制餐具表面有一层氧化物保护膜，酸性、碱性食物都会与它反应，咸的食品形成了电解质溶液易发生电化学腐蚀，当铝进入食品后对人身有害。要点一金属铝与酸、碱反应及生成H2的量的关系1.铝在金属活动性顺序中位于氢前面，能置换出酸中的氢。强酸：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，弱酸：2Al＋6CH3COOH―→6CH3COO－＋2Al3＋＋3H2↑。2．Al与NaOH溶液反应(1)反应产生的气体可以燃烧。(2)反应分步进行：2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O总反应为：还原剂是Al，氧化剂是H2O。例1称取两份铝粉，第一份加入足量的浓NaOH(aq)，第二份加入足量的HCl(aq)，如果放出等体积的气体(在同温、同压下)，则两份铝粉的质量之比为()A．1∶2 B．1∶3C．3∶2 D．1∶1【解析】

本题有以下两种解法。方法一(计算法)：设生成气体的质量均为1g，则：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑54 6m1(Al) 1gm1(Al)＝9g2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，54 6m2(Al) 1gm2(Al)＝9gm1(Al)＝m2(Al)方法二(推断法)：不论是与NaOH(aq)反应，还是与HCl(aq)反应，均是Al失去电子：Al－3e－===Al3＋还原产物都是H2，则都有如下关系：2Al～6e－～3H2因此，虽然两种反应不同，但只要放出H2的体积相同，消耗Al的质量就相同。【答案】

D【点评】

推断法比计算法更为简捷，省去了依照化学方程式进行计算的麻烦。变式练习1用铝箔包装4.6g金属钠，用针扎出一些小孔，放入25mL水中，完全反应后并滴入几滴酚酞试液，用排水集气法收集产生的气体，下列对实验结论描述不正确的是()A．有气泡产生B．溶液变红C．将铝箔在反应后的溶液放置表面有气泡产生D．收集到2.24L气体(标准状况)【解析】

在题中隐藏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，故最后收集到的气体是这两部分H2的总和，显然要比Na单独反应产生的H2多。2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑2mol 2mol22.4L0．2mol 0.1mol2.24L【答案】

D要点二化学计算中常用的方法1.关系式法化学计算的依据是物质之间量的比例关系，这种比例关系通常可从化学方程式或化学式中得到。但对复杂的问题，如已知物与待求物之间是靠很多个反应来联系的，这时就需直接确定已知量与未知量之间的比例关系求解，即“关系式法”。对于多步反应的计算，其“关系式”更是重要而实用。“关系式”有多种，常见的有质量或质量分数关系式、物质的量或粒子数关系式、气体体积的关系式等。(2)得失电子守恒氧化还原反应中，氧化剂得电子数等于还原剂失电子数。(3)电荷守恒①电解质溶液中，阴离子所带负电荷总数等于阳离子所带正电荷总数；②离子方程式中，反应物所带电荷总数与生成物所带电荷总数相等且电性相同。例2某学习小组用下图装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。(1)A中试剂为_______________________________。(2)B中发生反应的化学方程式为_________________。(3)若实验用铝镁合金的质量为ag，测得氢气体积为bmL(已换算为标准状况)，B中剩余固体的质量为cg，则铝的相对原子质量为_____________________________________________________。【解析】

(1)Mg、Al均可以和酸反应，因此不可以用酸来实验，由于Al可以和碱反应而Mg不反应，则可以用NaOH与Al反应制得H2，然后用排水法收集H2，以计算Al的量。(2)B中发生的是Al与碱溶液的反应。(3)(a－c)即为铝的质量，再除以Al的物质的量即为铝的摩尔质量。而n(A1)可以由产生的H2的量求得。【点评】

本题易忽略Al既能和酸反应也能和碱反应的性质。变式练习2将一定质量的Mg和Al的混合物投入500mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。则下列说法正确的是()A．Mg和Al的总质量为8gB．硫酸的物质的量浓度为5mol/LC．生成的H2在标准状况下的体积为11.2LD．NaOH溶液的物质的量浓度为5mol/L【解析】

本题考查的是Mg、Al的图象题。由图可知，固体中含有0.15mol的Mg和0.2mol的Al，所以总质量为9g；与硫酸反应生成的氢气的量应该为(0.15＋0.3)mol×22.4L·mol－1＝10.08L；在200～240mL时，发生的反应是Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，所以氢氧化钠溶液的浓度为0.2mol÷0.04L＝5mol/L；由于在V(NaOH)＝200mL时，溶液中只有Na2SO4溶质，所以c(H2SO4)＝(5mol/L×0.2L)÷2÷0.5L＝1mol/L。【答案】

D典例某无色溶液中放入铝片后有氢气产生，则下列离子在该溶液中肯定可以大量存在的是()A．Na＋ B．Mg2＋C．S2－ D．HCO3－【错因分析】

本题给出的条件“无色溶液中放入铝片后有H2产生”，说明溶液可能是强酸性，也可能是强碱性，而后者常被学生思考时因漏掉而致错。A．Na＋在酸、碱性溶液中均不发生反应，可以大量存在。B．Mg2＋在碱性溶液中与OH－反应，生成溶解度极小的Mg(OH)2沉淀。C．S2－在酸性溶液中，与H＋反应，放出具有臭鸡蛋气味的H2S气体，2H＋＋S2－===H2S↑。D．HCO3－与H＋或OH－都可以发生反应，皆不可以大量存在。H＋＋HCO3－===H2O＋CO2↑，HCO3－＋OH－===H2O＋CO32－。【正确解答】

A纠错补练已知在含HNO3的溶液中放入Al不生成H2。某无色透明溶液跟金属铝反应放出H2。试判断下列离子：Mg2＋、Cu2＋、Ba2＋、H＋、Ag＋、SO32－、SO42－、HCO3－、OH－、NO3－，在下列两种情况下何者能存在于溶液中。(1)当生成Al3＋时，一定存在大量__________，可能存在大量__________。(2)当生成AlO2－时，一定存在大量__________，可能存在大量__________。【解析】

因溶液无色，首先排除Cu2＋的存在。与Al反应放出H2的溶液，可能是强酸性溶液，也可能是强碱性溶液。Al与强酸或强碱溶液反应的离子方程式分别为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑。(1)生成Al3＋时，溶液为强酸性溶液，溶液中存在大量H＋，则弱酸根离子(SO32－、HCO3－)和OH－不能大量共存，NO3－也不能大量存在，因为Al与稀硝酸反应不产生H2；这样阴离子只剩SO42－，SO42－一定存在；溶液中有SO42－，则Ba2＋和Ag＋不能大量存在，Mg2＋可能大量存在。

(2)当生成AlO2－时，溶液为强碱性溶液，一定存在大量OH－，有OH－则无大量Mg2＋、H＋、Ag＋和HCO3－，这样阳离子只剩Ba2＋，有Ba2＋则无大量SO32－、SO42－，而NO3－可能存在。【答案】

(1)H＋、SO42－；Mg2＋(2)OH－、Ba2＋；NO3－1．下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是()A．盛放食醋 B．烧煮开水C．用金属丝擦表面的污垢 D．用碱水洗涤[解析]

铝既能与酸反应也能与碱反应，氧化铝也是既能与酸反应，也能与碱反应。所以不能用来盛放食醋，不能用碱水洗涤，不能用金属丝擦表面的污垢，以防表面的氧化铝薄膜被破坏。因能形成较致密的氧化铝保护薄膜，用于烧煮开水是合理的。[答案]

B2．等质量的钠进行下列实验，其中生成氢气最多的是()A．将钠投入足量的水中B．将钠用铝箔包好并刺一些小孔，再放入足量的水中C．将钠投入足量的稀硫酸中D．将钠用耐热塑料薄膜包好并刺一些小孔，再放入足量的水中[解析]

B项为除钠和水反应放出的氢气外，还有铝与生成的氢氧化钠反应产生的氢气。[答案]

B3．有两种金属的合金13g，与足量稀硫酸反应后，在标准状况下产生气体11.2L，则组成该合金的金属不可能是()A．Mg和Al B．Mg和ZnC．Al和Zn D．Al和Fe[解析]

与稀硫酸反应产生11.2LH2，需Zn32.5g、Fe28g、Al9g、Mg12g。13g介于两质量之间的组合不可能是Al和Mg。[答案]

A4．将5.1g镁粉和铝粉的混合物，与过量的HCl溶液反应，共收集到5.6L(标准状况)氢气，则原混合物中镁粉和铝粉的物质的量之比是()A．1∶1 B．2∶1C．1∶2 D．2∶3[答案]

A铝对人体的危害1．摄入过量的铝对骨骼有害在加拿大多伦多举行的“铝”讨论会上，斯宾塞证实，长期少量口服含铝抗酸剂对老年人的骨质可以构成威胁。给老年人口服铝30毫克，每天三次，就能降低机体内磷的储存，致使缺钙。其原因之一，是在磷的消耗及缺乏下促使磷和钙从骨骼释放出来，粪内排泄的磷增多，尿内排泄的钙量显著增多；其二是铝能与食物中的磷酸盐形成不溶性复合物，使磷的吸收量减少；其三是氢氧化铝易和氟形成复合物，使食物中的氟摄入量降低50%，骨骼内氟的沉积量减少，发生相对性缺氟，而氟是骨骼中矿物质存储的重要调节因素。由于上述原因，长期口服氢氧化铝(即便是小剂量、间歇)均会使机体缺钙、磷及氟，临床上可见尿内磷酸盐减少，高钙尿、虚弱、不适、骨痛、骨质疏松。在低蛋白质饮食、空腹服铝剂及酒精中毒的老年人特别容易发生。一旦人的肾衰竭，肠壁的结构及功能失常，通透性增加，肠壁对铝的屏障作用更低，病人再进行透析方法，由于透析液内含铝量多，进入病人的铝就更多了。2.摄入过量的铝，能够对大脑造成损伤近年来又发现老年痴呆症的出现也与平时过多摄入铝元素有关。早在1965年，克拉佐首次发现铝中毒的兔脑内，出现了老年性痴呆特有的神经元纤维缠结病变，但并末引起人们的重视。直到1973年他又根据研究结果指出猫的大脑皮层含铝量的增多，使猫出现了明显的脑功能障碍，这才唤醒世人警觉。铝盐一旦进入人体，首先沉积在大脑内，可能导致脑损伤，造成严重的记忆力丧失，这是早老性痴呆症特有的症状。参与这项工作的研究人员说，对老鼠的实验表明，仅给它们喝下一杯经铝