2024-2025学年高中化学第三章金属及其化合物1第2课时金属与酸和水的反应铝与氢氧化钠溶液的反应课时作业含解析新人教版必修1

PAGE10-金属与酸和水的反应铝与氢氧化钠溶液的反应(40分钟70分)一、选择题(本题包括9小题,每小题5分,共45分)1.下列物质中,常温下既能与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应的是 ()A.MgB.AlC.FeD.C【解析】选B。Al既能与盐酸反应放出H2,又能与强碱溶液反应放出H2,Mg、Fe与强碱溶液不反应,C既不与盐酸反应,也不与NaOH溶液反应。2.钠、铝、铁是中学化学常见的三种金属。下列说法中正确的是 ()A.等物质的量的三种金属分别与足量的稀硫酸反应,金属钠放出H2最多B.未经打磨的铝箔和经过打磨的铝箔,分别在酒精灯上加热至熔化,前者熔化不滴落,后者熔化后滴落C.铁表面的氧化膜是疏松的,不能爱护内层的铁D.钠跟氯化铜溶液反应,有红色沉淀生成【解析】选C。钠、铝、铁与稀硫酸反应后三种金属元素的化合价分别为+1、+3、+2,则等物质的量的三种金属分别与足量的稀硫酸反应放出H2最多的是铝,A项错误;铝箔无论是否打磨,在酒精灯上加热,其表面均有氧化铝生成,因表面的氧化铝熔点高,故内层熔化的铝不会滴落,B项错误;钠与氯化铜溶液反应,事实上是钠先与水反应,产生的NaOH再与氯化铜反应生成蓝色沉淀,D项错误。3.将一小块钠投入盛5mL饱和澄清石灰水的试管里,不行能视察到的现象是 ()A.钠熔成小球并在液面上游动B.发出“嘶嘶”的响声C.溶液底部有银白色物质生成D.溶液变浑浊【解析】选C。将一小块钠投入饱和澄清石灰水中,钠与水猛烈反应,A、B正确;随着2Na+2H2O2NaOH+H2↑反应的进行,水被消耗,溶液的温度上升,由于Ca(OH)2的溶解度随温度的上升而降低,所以溶液中的Ca(OH)2有部分析出,可以视察到溶液变浑浊,D正确。【补偿训练】肯定温度下,向饱和NaOH溶液中投入一小块金属钠,充分反应后复原到原来的温度。下列叙述中不合理的是 ()A.钠浮于液面,到处游动,发出嘶嘶响声B.溶液中溶质的质量增大,并放出H2C.溶液中NaOH的质量分数不变,有H2放出D.溶液的质量削减,NaOH的物质的量浓度不变【解析】选B。钠的密度小于水的密度,金属钠投入饱和NaOH溶液中时,钠浮于液面,并发生猛烈反应2Na+2H2O2NaOH+H2↑,A项正确;充分反应后复原到原来的温度,因原溶液为饱和溶液,反应过程中消耗水,故原溶液中的NaOH会部分析出,反应后溶液仍为饱和溶液,溶液的质量、溶液中溶质的质量都削减,但溶液的浓度不变,B错误,C、D正确。【易错提示】本题易忽视原溶液为饱和溶液,且反应前后保持温度不变,误认为反应生成的NaOH会溶解,且反应消耗水,误认为溶液的质量、溶液中溶质的质量分数都会增大。4.钾(K)与Na在性质上具有很大的相像性,但K比Na更活泼,下面是依据Na的性质对K的性质的预料,其中正确的是 ()A.K与水反应比钠更猛烈,反应生成氢气和氢氧化钾B.K易被空气中的氧气所氧化,氧化产物与其加热时燃烧产物相同C.K与水能够反应,但不如Na与水的反应猛烈D.K能从铝盐溶液中置换出铝【解析】选A。K是活泼的碱金属,和Na与H2O的反应类似,都能与H2O反应生成碱和H2,故A项正确;K暴露在空气中,易与空气中的O2反应,其产物是K2O,燃烧产物应是KO2等多种氧化物,故B项错误;因K比Na更活泼,因此Na与H2O的反应没有K与H2O的反应猛烈,故C项错误;活泼金属和盐溶液的反应是先和H2O反应,所以金属K和铝盐溶液反应不会置换出金属Al,故D项错误。【易错提示】比Na更活泼的金属K、Ca等与盐溶液反应时,首先考虑与水的反应,再考虑反应后生成的碱与其他物质的反应。5.(2024·合肥高一检测)把4.6g钠投入95.6g水中,发生化学反应。假设水无蒸发觉象,所得溶液中溶质的质量分数是 ()A.4.6% B.7.7%C.8.0% D.10%【解析】选C。钠投入水中后得到的溶液为氢氧化钠溶液,依据化学反应方程式计算可得,溶质氢氧化钠的质量为8.0g,溶液的质量为100.0g。6.下列反应的离子方程式书写正确的是 ()A.钠和水反应:Na+2H2ONa++2OH-+H2↑B.铝溶于氢氧化钠溶液:Al+2OH-Al+H2↑C.金属铝溶于盐酸中:2Al+6H+2Al3++3H2↑D.铁与稀硫酸反应:2Fe+6H+2Fe3++3H2↑【解析】选C。A中,电荷不守恒,正确的离子方程式为2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑;B中,不符合反应实际,正确的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑;D中,稀硫酸与Fe反应只能生成Fe2+:Fe+2H+Fe2++H2↑。7.a、b、c、d、e分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五种金属中的一种。已知(1)a、c均能与稀硫酸反应放出气体;(2)b与d的硝酸盐反应,置换出单质d;(3)c与强碱反应放出气体,e的一种氧化物具有磁性。由此推断a、b、c、d、e依次为 ()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】选B。c能与稀硫酸反应也能与强碱反应,c为Al;e的一种氧化物具有磁性,故e为Fe,则a为Mg;b能从d的硝酸盐中置换出d,故b为Cu,d为Ag。【补偿训练】在天平的两个托盘上放有两个烧杯,两个烧杯中分别盛有盐酸和氢氧化钠溶液,天平处于平衡状态,当分别向两烧杯中加入等质量的铝(酸和碱都是足量的)充分反应后 ()A.天平保持平衡 B.左高右低C.左低右高 D.无法确定【解析】选A。在与盐酸的反应中,每有27gAl参与反应,同时生成氢气3g,而将铝投入氢氧化钠溶液中,同样是每有27gAl参与反应,同时生成氢气3g。所以只要是投入相同质量的铝,且酸和碱都足量时,溶液的质量改变值相等,所以天平仍旧保持平衡。8.(2024·邢台高一检测)下列有关铝与氢氧化钠溶液反应的说法正确的是 ()A.铝作还原剂,氢氧化钠作氧化剂B.铝被氧化为Al3+,水被还原为氢气C.有1mol铝参与反应,转移3mol电子D.有1mol铝参与反应,产生3mol氢气【解析】选C。铝与氢氧化钠溶液反应时铝先与水反应生成Al(OH)3和H2,然后Al(OH)3再与OH-反应生成NaAlO2,铝作还原剂,水作氧化剂,A项错误;铝被氧化为偏铝酸根,水被还原为氢气,B项错误;1mol铝参与反应,转移3mol电子,C项正确;2mol铝参与反应,产生3mol氢气,D项错误。9.某学习小组进行了如图所示的试验,试验后组员之间的沟通不合理的是 ()A.甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃,且产生淡蓝色火焰B.乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁C.丙同学认为将少量还原性铁粉放入试管中,加适量的水,加热也可实现该反应D.丁同学认为用盐酸溶解固体生成所得溶液有颜色【解析】选C。在高温下铁与水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁。A项,甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃,且产生淡蓝色火焰,正确;B项,乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁,正确;C项,铁与水不反应,应当是水蒸气,丙同学的观点错误;D项,丁同学认为用盐酸溶解固体生成物得到FeCl2和FeCl3的混合溶液,溶液带有颜色,正确。二、非选择题(本题包括2小题,共25分)10.(12分)以下是有关金属与酸的反应,请填写下列空白:(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0.1mol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3种金属的物质的量之比是________。

(5)分别取0.2mol金属钠、铁、铝投入10mL1mol·L-1盐酸中,在标准状况下产生氢气体积大小的依次是____________。

【解析】(1)Wg钠、铁、铝的物质的量分别为mol、mol、mol,由钠、铁、铝分别与足量的盐酸反应的化学方程式:2Na+2HCl2NaCl+H2↑;Fe+2HClFeCl2+H2↑;2Al+6HCl2AlCl3+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∶∶=∶∶;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,依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)∶∶(2)1∶2∶3(3)23∶28∶9(4)6∶3∶2(5)Na>Fe=Al11.(13分)铁是一种化学性质比较活泼的金属,在肯定条件下能与多种物质发生化学反应。试仿照图中实例在方框内填写物质的化学式并书写化学方程式(要求:所填写的反应物不属于同一类物质,生成物必需填写铁的化合物)。(1)反应①的化学方程式为____________________________________。

(2)反应②的化学方程式为____________________________________。

(3)反应③的化学方程式为____________________________________。

【解析】金属铁可以与非金属(O2等)、水蒸气、酸(盐酸、硫酸等)以及盐(CuSO4、AgNO3等)发生反应。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分钟30分)一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)1.在托盘天平的两个盘上分别放置等质量的两个烧杯,调整天平至平衡,在两个烧杯中分别放入等浓度、等质量的稀盐酸,再分别加入23g钠和24g镁。充分反应后,下列说法正确的是 ()A.若盐酸过量,则天平仍平衡B.若盐酸过量,则放钠的一端轻C.若盐酸不足,则放镁的一端轻D.若盐酸不足,则天平仍平衡【解析】选A。本题并没有明确给出稀盐酸的量,所以金属Mg或Na与之反应时有两种状况,一是金属过量,二是盐酸过量。(1)当盐酸过量时:23g钠完全反应时,2Na+2HCl2NaCl+ H2↑Δm(溶液增加的质量)46 223g 1g (23-1)=22g24g镁完全反应时,Mg+2HClMgCl2+H2↑Δm(溶液增加的质量)24 224g 2g (24-2)=22g可以看出,当盐酸过量时,天平两端质量增加量相等,天平仍旧平衡,A正确,B错误;(2)当盐酸少量(即金属过量)时,事实上因为钠能够和水反应,23g钠可能完全反应,放钠的一端增加质量为22g,而镁过量时不会接着和水反应,产生的H2肯定少于2g,其质量增加量必大于22g,故放镁的一端重,C、D错误。2.将11.5g钠、9g铝、28g铁分别投入200mL1mol·L-1的盐酸中,下列说法正确的是 ()A.钠与盐酸反应最猛烈,产生的气体最多B.铝与盐酸反应的猛烈程度仅次于钠,但产生的气体最多C.铁与盐酸反应产生的气体比钠多D.反应结束时产生的气体一样多【解析】选A。钠、铝、铁与盐酸反应,钠最猛烈;且三者与盐酸反应时,HCl均不足,而过量的钠还可跟H2O反应放出氢气,故钠产生气体最多。【补偿训练】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6.72L,生成物NaAlO2的物质的量浓度为(假定反应前后,溶液体积不变) ()A.1mol·L-1 B.0.4mol·L-1C.1.5mol·L-1 D.2mol·L-1【解析】选B。2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+ 3H2↑ 2mol 3×22.4L n(NaAlO2) 6.72Ln(NaAlO2)==0.2mol,c(NaAlO2)==0.4mol·L-1。二、非选择题(本题包括2小题,共18分)3.(8分)某同学利用如图所示试验装置进行铁与水蒸气反应的试验,并对反应后硬质试管中固体物质的组成进行了探究。请回答下列问题:(1)硬质试管中湿棉花的作用是___________________________________。

(2)铁与水蒸气的反应中,氧化剂是________(填化学式,下同),还原剂是________。

(3)该同学对反应后硬质试管中固体物质的组成提出了如下假设。假设1:只有Fe;假设2:只有____________(填化学式);

假设3:既有Fe也有Fe3O4。(4)为了验证反应后硬质试管中固体物质的组成,该同学进行了定量探讨:反应前固体物质的质量为5.6g,反应后固体物质的质量为6.6g。从数据分析,反应后硬质试管中固体物质的组成为________。

【解析】(1)硬质试管中的湿棉花受热时可产生水蒸气,故硬质试管中湿棉花的作用是供应反应须要的水蒸气。(2)依据化学方程式:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,Fe在反应中失去电子作还原剂,H2O在反应中得到电子作氧化剂。(3)若Fe没有反应,则固体物质为Fe;若Fe部分反应,则固体物质为Fe与Fe3O4的混合物;若Fe全部反应,则固体物质为Fe3O4。(4)若5.6gFe完全反应,应得到molFe3O4,其质量约为7.7g,而试验测得反应后固体物质的质量为6.6g,说明Fe部分反应,故反应后的硬质试管中固体物质为Fe和Fe3O4的混合物。答案:(1)供应反应须要的水蒸气(2)H2OFe(3)Fe3O4(4)Fe和Fe3O44.(10分)某课外活动小组用题图探究铝镁合金的组成。(1)A中试剂为1mol·L-1的NaOH溶液,该小组欲配制240mL1mol·L-1的NaOH溶液,下列叙述错误的是______。

A.取用240mL的容量瓶B.应称量的NaOH固体质量为10.0gC.定容摇匀后发觉液面低于刻度线,再加蒸馏水与刻度线相切,所配溶液浓度偏小D.称量NaOH固体时,须要在天平两端放上两张相同的称量纸(2)试验前将铝镁合金在稀酸中浸泡的目的是(用离子方程式表示):①______________________________________________;

②______________________________________________。

(3)检查装置气密性的方法__________________________。

(4)B中发生反应的离子方程式为____________________。

(5)若试验用铝镁合金的质量为ag,与足量NaOH溶液反应后测得氢气体积为bL(已换算为标准状况),B中剩余固体的质量为________g。

(6)另一活动小组称取ag合金,与足量HCl溶液反应得到标准状况时的氢气c