人教版高一化学必修1第三章金属及其化合物学案全套精品版.docx
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人教版高一化学必修1第三章金属及其化合物学案全套精品版
第2课时 金属与酸和水的反应
[学习目标定位] 1.会描述钠与水反应的现象,并能解释产生现象的原因,正确书写化学方程式和离子方程式。
2.通过实验完成铁与水蒸气的反应,并会检验产物、书写化学方程式。
1.人们的日常生活离不开金属,高科技新材料的开发和应用也需要金属。
(1)地壳中含量最高的金属元素是________。
(2)根据金属的下列应用:
①用作电线,②金属细丝,③炊具,推断金属具有的物理性质是________________________。
(3)人们每年要从金属矿物资源中提取大量的金属,根据所学化学知识,按要求写出两个生成金属的化学方程式:
①________________________________________________________________________(置换反应);
②________________________________________________________________________(分解反应)。
2.金属活动性顺序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应用。
常见的金属活动性顺序如下:
(1)解释不能用铁制容器配制硫酸铜溶液的原因(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)从金属活动性顺序表中你还能获得哪些信息?
(写出一条即
可)________________________________
________________________________________________________________________。
知识点一 金属与酸的反应
[探究活动]
1.分别写出下列反应的化学方程式,指明反应类型:
(1)少量钠与盐酸反应__________________________________( )
(2)镁条放入稀硫酸中_________________________________( )
(3)金属铝溶于盐酸溶液__________________________________________________( )
2.写出上述各反应的离子方程式,标出电子转移的方向和数目。
[归纳总结]
(1)金属与酸发生置换反应的实质是______________________________________。
(2)金属与酸反应失去电子的物质的量与参加反应的H+的物质的量________。
[迁移应用]
1.相同物质的量的钠、镁、铝三种金属分别与足量的盐酸反应:
(1)反应剧烈程度最大的是________;
(2)完全反应后,产生氢气最多的是________;
(3)相同条件下,三种金属产生氢气的体积比是________。
理解感悟 金属与酸反应的有关规律:
(1)金属活动性顺序表中氢以前的金属较活泼,一般能与酸反应生成盐和氢气。
(2)金属的活泼性越强,与酸反应就越剧烈。
(3)金属与酸反应失去电子的物质的量等于产生的氢原子的物质的量。
(4)相同物质的量的金属与足量的酸反应产生氢气的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。
2.铁与盐酸反应的离子方程式是____________________________________,该反应的氧化剂是________;铁与氯气反应的化学方程式是____________________________________,该反应的氧化剂是________。
能够说明以上两种氧化剂氧化性强弱的理由是
________________________________________________________________。
知识点二 钠与水的反应
[探究活动]
在小烧杯中加入约1/2的水,滴入1~2滴酚酞溶液,将切好的钠投入到水中,盖上表面皿,观察实验现象。
填写下表:
实验现象
原因分析
钠____在水面上
钠____成光亮小球
四处____动
发出嘶嘶____声,且很快消失
反应____
溶液变____
反应生成物显____
[归纳总结]
(1)钠与水反应的化学方程式是________________________,氧化剂是________,还原剂是________,离子方程式是________________________________________________。
(2)在钠与水反应的实验中,能够说明钠具有下列性质的实验事实是:
①密度比水小:
________________;②熔点较低:
________________________;③反应剧烈:
________________;④有碱生成:
________________________。
[迁移应用]
3.将0.2mol金属钠投放到10mL1mol·L-1盐酸中
(1)反应的化学方程式是________________________________________;
(2)反应完全后在标准状况下产生氢气的体积是________。
4.将豆粒大小的钠块投入到硫酸铜溶液中,可观察到的现象是___________,反应的离子方程式是________________________。
理解感悟 钠的性质简单记忆法:
银白轻低软,传导热和电,遇氧产物变,遇氯生白烟,
浮熔游响红,遇水记五点,遇酸酸优先,遇盐水在前。
知识点三 铁与水蒸气的反应
[探究活动]
设计如图所示装置,完成铁粉与水蒸气反应的实验,观察实验现象,填写下表。
实验装置与操作
实验现象
原因解释
用酒精喷灯加热还原
C试管收集满气体后点燃铁粉
[归纳总结]
(1)铁与冷水、热水____反应,高温下能与水蒸气反应,其化学方程式是_______。
(2)在上图所示装置中,三支试管的作用分别是:
A试管___________;B试管收集________________________;C试管
________________________。
[迁移应用]
5.某化学兴趣小组利用如图装置进行“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中的实验现象是________。
(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______________________________________。
金属单质无论是与水反应,还是与酸反应,金属都是作还原剂,水或酸作氧化剂。
金属与酸或水反应的难易,取决于金属的活动性强弱,金属越活泼,反应就越容易。
第2课时 金属与酸和水的反应
课前准备区
1.
(1)Al
(2)导电性、延展性、导热性 (3)①H2+CuO
Cu+H2O(或Fe+CuSO4===FeSO4+Cu)
②2HgO
2Hg+O2↑
2.
(1)Fe+CuSO4===Cu+FeSO4
(2)稀盐酸(或稀硫酸、氯化锌等可溶性锌盐溶液)
(3)位于氢前面的金属能置换出酸中的氢(或金属的位置越靠前,它的活动性越强,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等)
解析 由金属活动性顺序表我们可以推断金属的活泼性及还原性强弱。
排在左边的金属(除K、Ca、Na)外,可以从右边的金属的盐溶液中将金属置换出来。
排在氢前面的金属可以置换出酸中的氢。
总之,排在左边的金属的活泼性、还原性比其右边的金属的活泼性、还原性强。
课堂活动区
知识点一
探究活动
1.
(1)2Na+2HCl===2NaCl+H2↑ 置换反应(或氧化还原反应)
(2)Mg+H2SO4===MgSO4+H2↑ 置换反应(或氧化还原反应)
(3)2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ 置换反应(或氧化还原反应)
2.
(1)2Na+2H2e-+===2Na++H2↑
(2)Mg+2H2e-+===Mg2++H2↑ (3)2Al+6H6e-+===2Al3++3H2↑
归纳总结
(1)金属与酸电离出的H+之间的反应,金属失去电子被氧化,H+得到电子被还原
(2)相等
迁移应用
1.
(1)钠
(2)铝 (3)1∶2∶3
2.Fe+2H+===Fe2++H2↑ H+ 2Fe+3Cl2
2FeCl3
Cl2 H+只能把铁氧化成Fe2+,Cl2却能把铁氧化成Fe3+,故Cl2的氧化性大于H+的氧化性
知识点二
探究活动
浮 钠的密度比水小 熔 反应放热且钠熔点低 游 生成气体 响 剧烈 红色 碱性
归纳总结
(1)2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ H2O Na 2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑
(2)钠浮在水面上 反应放出的热使钠熔化成小球 发出嘶嘶声,很快消失
含酚酞的溶液变红色
迁移应用
3.
(1)2Na+2HCl===2NaCl+H2↑,2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
(2)2.24L
解析 盐酸的物质的量是0.01L×1mol·L-1=0.01mol<0.2mol,钠过量。
钠与盐酸反应,不仅要考虑钠与盐酸的反应产生氢气,而且要特别注意在钠过量时,还会与水反应也同样产生氢气,所以,0.2mol钠完全反应,产生氢气0.1mol,在标准状况下体积为0.1mol×22.4L·mol-1=2.24L。
4.反应剧烈,有气泡和蓝色沉淀生成 2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑,Cu2++2OH-===Cu(OH)2↓
解析 钠投入盐溶液中,先与水反应,生成的碱与盐可能发生复分解反应。
将Na放入CuSO4溶液中,反应剧烈,有气体和沉淀生成,发生如下反应:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4 总反应为2Na+2H2O+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑
知识点三
探究活动
C试管产生气泡液面下降 有气体产生 有爆鸣声 应产生氢气
归纳总结
(1)不 3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2
(2)用来进行铁粉与水蒸气的反应 产生的水蒸气 收集反应产生的气体
迁移应用
5.
(1)产生水蒸气 防止加热时液体暴沸
(2)3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2 H2O Fe3O4
(3)吸收未反应的水蒸气,干燥H2
(4)黑色固体变成红色,玻璃管内壁上有水珠生成
(5)A 收集H2并检验其纯度
解析
(1)B中发生的反应是3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2,故A装置为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+CuO
Cu+H2O,故实验现象是黑色固体变红,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,再点燃酒精喷灯。
进行H2还原CuO的实验前,应首先检验H2的纯度。
课后练习区
1.D 2.D 3.D 4.D 5.D 6.A
7.
(1)2Na+H2
2NaH 氧化
(2)NaH+H2O===NaOH+H2↑ 还原
8.
(1)用镊子夹取一小块钠,用滤纸吸干表面的煤油并放在玻璃片上,用小刀切下黄豆粒大小的一小块钠,其余的立刻放回原瓶
(2)银白 暗 Na2O 先熔化成光亮的银白色小球,后剧烈燃烧,发出黄色火焰,生成淡黄色粉末 2Na+O2
Na2O2 2.2925 2Na+Cl2
2NaCl
(3)钠浮在液面上,迅速熔化成光亮的银白色小球,小球四处游动,发出嘶嘶的响声,生成白色沉淀
9.
(1)钠与水反应剧烈,放出的热量大,易发生爆炸
(2)C
(3)小球上升 钠与水反应生成氢氧化钠,液体的密度增大,小球受到的浮力增大 (4)2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑
解析 本题考查钠的安全使用及溶液的密度与浮力的关系。
钠与水反应剧烈,易发生爆炸,使用时要严格控制用量,钠的密度小于1g·cm-3,黄豆粒大小的一块钠的体积小于1cm3,则其质量小于1g,故10g钠全部投入完毕所进行的次数要大于10次。
钠与水反应生成氢氧化钠,氢氧化钠溶液的密度大于水的密度,小球受到的浮力增大。
10.
(1)
(2)加入足量稀盐酸,铁即可溶解:
2HCl+Fe===FeCl2+H2↑。
(3)用铁锅炒菜,会有微量的铁元素进入食品中,可补充人体需要的铁元素 铁能与醋酸反应,可溶解在醋中
第3课时 铝与氢氧化钠溶液的反应
[学习目标定位] 1.知道Al与NaOH反应的产物及本质。
能正确书写化学方程式和离子方程式。
2.学会化学方程式计算的一般方法和格式。
1.写出下列反应的离子方程式(或化学方程式)
(1)钠块放入水中:
_______________________________________________________
________________________________________________________________________;
(2)水蒸气通过热的还原铁粉:
____________________________________________
________________________________________________________________________;
(3)钠与硫酸镁溶液反应:
________________________________________________
________________________________________________________________________;
(4)将铝粉加入氯化铜溶液中:
_____________________________________________
________________________________________________________________________;
(5)铁丝伸入稀硫酸中:
__________________________________________________
________________________________________________________________________。
2.回答下列问题:
(1)铝是一种活泼金属,极易与氧气反应,而铝片在空气中却能稳定存在,其原因是
____________________________________________________________________________________。
(2)若将铝片置于盐酸中,开始发生反应的化学方程式是_______,离子方程式是
________________________________________________。
(3)铝片与盐酸反应一段时间后,开始有气体产生,此时反应的化学方程式:
___________,氧化剂是________,还原剂是________,氧化产物是________。
知识点一 铝与氢氧化钠溶液的反应
[探究活动]
将除去氧化铝薄膜的铝片,放入盛有氢氧化钠溶液的试管中,可观察到的实验现象是
____________________________;若将点燃的木条放在试管口部,发生的现象是
__________________________。
由此可说明反应过程中有________产生。
[归纳总结]
(1)根据以上实验结论,分析推测铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式是
________________________________________________,氧化剂是________,还原剂是
________,氧化产物是________。
(2)铝与盐酸反应的离子方程式是___________________,与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是________________________________________。
(3)相同质量的铝分别与足量盐酸溶液和氢氧化钠溶液完全反应后,在相同条件下产生氢气的体积比是________。
[迁移应用]
1.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∶1
C.3∶1D.1∶3
理解感悟 本题中是铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应,反应中铝是还原剂,所以生成等量的H2时,消耗铝的质量相等,即生成等物质的量的AlCl3和NaAlO2,所以根据氯元素和钠元素守恒得到所需HCl与氢氧化钠的物质的量之比为3∶1。
2.在铝质易拉罐中收集满CO2气体,然后向其中倒入10mL浓NaOH溶液,并迅速用胶带将易拉罐口封住,能够观察到的实验现象是易拉罐突然变瘪了,经过一段时间后,又可以观察到的现象是___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
试解释易拉罐变瘪的原因:
____________________________________;并解释后一现象
的原因:
_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
写出反应过程中的两个离子方程式:
________________________________________;__________________________________。
知识点二 物质的量在化学方程式计算中的应用
[探究活动]
化学方程式是表示物质间发生化学反应的式子,它必须遵循质量守恒定律,即在反应前后质量守恒、原子种类和数目守恒。
在化学方程式中,可反映出物质的质量关系、粒子数目关系、物质的量关系等。
例如:
2Na + 2H2O===2NaOH+H2↑
质量之比46g36g80g2g
计量数之比2____________
扩大NA倍2NA__________________
物质的量之比2mol______________________
[归纳总结]
(1)有关结论是化学方程式中各物质的化学计量数之比,等于________________之比,等于____________________之比,在同一条件下也等于______________之比。
(2)根据化学方程式进行计算的基本步骤
[迁移应用]
3.金属钠1.15g跟水反应,得到100mL溶液,试计算:
(1)生成的气体在标准状况下是多少升?
(2)反应后所得溶液的物质的量浓度是多少?
4.向500mLNaOH溶液中投入10.8gAl,二者恰好完全反应后,计算:
(1)参加反应的NaOH的物质的量和溶液的物质的量浓度。
(2)生成标准状况下H2的体积。
理解感悟 根据化学方程式进行计算时,若求某物质的质量,其基准值可设为质量;若求某物质的物质的量,其基准值可设为物质的量,从而直接列式比例式计算。
同时要注意,反应中各物质之间的单位要左右对应[物质的质量(克—g)、物质的量(摩尔—mol)、气体体积(升—L)],同一种物质的单位要上下相同。
1.铝与酸、碱溶液反应的比较:
它们的还原剂相同(都为________),但氧化产物不同(前者为________,后者为________);氧化剂不同(前者为________,后者为________),但还原产物相同(都为________)。
2.物质的量应用化学方程式计算的依据是______________________________。
物质的量又可将物质的质量、物质的量浓度、气体体积联系起来融入计算之中。
第3课时 铝与氢氧化钠溶液的反应
课前准备区
1.
(1)2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑
(2)3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2 (3)2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑、2OH-+Mg2+===Mg(OH)2↓ (4)2Al+3Cu2+===2Al3++3Cu (5)Fe+2H+===Fe2++H2↑
2.
(1)铝片表面形成了一层致密氧化铝薄膜,阻止内层铝不再与氧气等反应
(2)Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O
Al2O3+6H+===2Al3++3H2O (3)2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ HCl Al AlCl3
课堂活动区
知识点一
探究活动
铝片溶解,有气泡产生 产生爆鸣声 H2
归纳总结
(1)2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ H2O
Al NaAlO2
(2)2Al+6H+===2Al3++3H2↑ 2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑ (3)1∶1
迁移应用
1.C [由铝与盐酸的反应方程式:
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,铝与氢氧化钠溶液的反应方程式:
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,可知生成等量氢气需两者物质的量之比为n(HCl)∶n(NaOH)=3∶1。
]
2.易拉罐又鼓起来 易拉罐中的CO2与浓NaOH溶液反应,致使易拉罐内气压降低,从而使易拉罐被大气压压瘪
浓NaOH溶液与易拉罐(Al)反应产生H2,随着易拉罐内H2量的增多,易拉罐内气压增大 CO2+2OH-===CO
+H2O 2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑
解析 易拉罐的瘪与鼓与其中的气压有关开始时NaOH吸收了CO2气体,后来Al与NaOH反应产生H2,气体压强增大,又会鼓起。
知识点二
探究活动
2 2 1 2NA 2NA NA 2mol 2mol 1mol
归纳总结
(1)粒子数目 物质的量 气体体积
(2)物质的量 质量、体积 化学方程式 已知量和未知量 比例式
迁移应用
3.
(1)生成的气体在标准状况下的体积是0.56L。
(2)反应后所得溶液的物质的量浓度是0.5mol·L-1。
解析 n(NaOH)=
=0.05mol
设标准状况下生成气体体积为V,生成NaOH的物质的量为n(NaOH)
2Na+2H2O===2NaOH+ H2↑
2mol2mol22.4L
0.05
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