第二课时 金属与酸和水的反应 铝与氢氧化钠溶液的反应物质的量在化学方程式计算中的应用.ppt

第二第二课时课时金属与水的反金属与水的反应应1掌握钠与水反应的原理、现象。2了解Al与NaOH溶液的反应。3通过金属及其化合物性质的实验，提高对“化学是一门以实验为基础的科学”的认识，培养实验意识、操作技能、观察能力和分析问题的能力等。4掌握物质的量在化学方程式计算中的应用。5了解化学计算中的常用方法。一、金属与酸或水的反一、金属与酸或水的反应应 1金属与酸的反应金属与酸的反应 酸和金属活动性顺序表中 的金属反应生成 ，如Zn、Fe和稀盐酸反应的化学方程式分别为：氢氢气气氢氢前面前面Zn2HCl=ZnCl2H2Fe2HCl=FeCl2H2 2金属与水的反应金属与水的反应(1)钠与水的反应实验实验操作操作实验现实验现象象结论结论或解或解释释 钠钠的密度比水的密度比水 钠钠熔点熔点 ，反，反应应放放热热 ，逐，逐渐变渐变小，小，最后消失最后消失反反应产应产生的生的 推推动动小球运小球运动动反反应应后溶液的后溶液的颜颜色逐色逐渐变渐变 反反应应后溶液后溶液显显 性性钠钠浮在水面上浮在水面上小小迅速熔化迅速熔化为为小球小球低低小球四小球四处处游游动动氢氢气气红红碱碱结论结论钠钠与水与水剧剧烈反烈反应应，生成，生成 和和 ，表，表现现 性，性，化学方程式：化学方程式：，离子方程式：离子方程式：NaOHH2还还原原2Na2H2O=2NaOHH22Na2H2O=2Na2OHH2 1.通过Na与水反应的现象还可说明钠的哪些物理性质？【提示】密度小于水，熔点低。(2)铁与水蒸气的反应实验实验装装置置气体气体用小用小试试管收集一管收集一试试管气体，管气体，点燃，听到点燃，听到 声声证证明明生成了生成了用火柴点燃肥皂泡，听到用火柴点燃肥皂泡，听到爆爆鸣鸣声，声，证证明生成了明生成了实验结实验结论论铁铁不能与冷水、不能与冷水、热热水反水反应应，但高温能与水蒸气反，但高温能与水蒸气反应应，化学反化学反应应方程式方程式为为：爆爆鸣鸣H2H23Fe4H2O(g)Fe3O44H2 2.人们常用金属器皿(如铁壶、铝壶)来盛水，但铁与水可以反应，这一问题应怎样去认识？【提示】铁与水反应是有条件的，铁在加热条件下与水蒸气反应，但铁与冷水、热水不反应。二、二、铝铝与与氢氢氧化氧化钠钠溶液的反溶液的反应应实验实验操作操作实验实验现现象象试试管中管中 ，铝铝片片 ；点燃的木条放；点燃的木条放在在试试管口管口时发时发出出 声声试试管中管中 ，铝铝片片 ；点燃的木条放在；点燃的木条放在试试管口管口时发时发出出 声声有关有关化学化学方程方程式式化学方程式：化学方程式：离子方程式：离子方程式：化学方程式：化学方程式：离子方程式：离子方程式：有气泡有气泡产产生生不断溶解不断溶解有气泡有气泡产产生生不断溶解不断溶解爆爆鸣鸣爆爆鸣鸣2Al6HCl=2AlCl33H22Al6H=2Al33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22Al2OH2H2O=2AlO23H2 3.实验室制取H2的方法除了用较活泼的金属与酸反应外，还有什么方法？【提示】用金属铝与强碱反应可以制取H2；或将钠块用铝箔包好，上面扎些小孔，放入水中，也可制取H2。三、化学方程式中化学三、化学方程式中化学计计量数与各化学量数与各化学计计量量间间的关系的关系 2Na2H2O=2NaOHH2 质量之比 46 g 36g 80 g 2 g 计量数之比 2 2 2 1 扩大NA倍 2NA 2NA 2NA NA 物质的量之比 2 mol 2 mol 2 mol 1 mol 结论：化学方程式中化学计算数之比 之比 之比 之比微粒个数微粒个数物物质质的量的量气体体气体体积积(相同条件相同条件)4.根据化学方程式进行计算时，已知物理量与被求的物理量是否必须一致？【提示】不一定。只要满足“上下一致，左右相当”即可进行求算，如上式46 g Na与22.4 L H2(标况下)就是相当的。一、金属与酸和水的反一、金属与酸和水的反应应 哪些金属能与酸发生反应？金属与酸反应的剧烈程度相同吗？金属与酸反应的实质是什么？学生交流 【提示】金属活动顺序表中氢之前的金属能从酸溶液中置换出H2。金属越活泼，反应程度越剧烈。金属与酸反应的实质是金属失电子转移至酸溶液中的H，发生氧化还原反应(置换反应)产生H2。例如：2Na2H=2NaH2。在金属活动顺序表中，钠排在铜的前面，所以，将钠加入到CuSO4溶液中，会置换出金属铜。这种说法对吗？为什么？师生互动【提示】不对。钠加入到CuSO4溶液中，应先与水反应生成NaOH和H2，NaOH再与CuSO4反应生成Cu(OH)2沉淀，不会有Cu生成。钠与盐溶液反应，不能置换出盐中的金属。不过，钠能与熔融态的盐反应，可以置换出盐中的金属，如 归纳小结金属与水反应的规律(1)K、Ca、Na等金属和冷水作用，生成可溶性碱和H2。2K2H2O=2KOHH2(2)Mg与冷水反应缓慢，与沸水反应快，Al与冷水很难反应，与沸水能反应，即镁和铝在除掉氧化膜后，在加热条件下能与水反应。(4)Cu、Hg、Ag、Pt、Au不与水作用 某实验小组对中学课本中可生成氢气的反应进行了研究，总结出两个可以生成H2的反应：Zn盐酸；Na水。为点燃上述两个反应生成的H2，他们设计了右图装置。请回答下列问题：(1)写出Na与H2O反应的化学方程式_。(2)实验小组在点燃用上述装置制得的H2时，实验获得成功，却失败了。他们分析认为失败的原因是Na与H2O的反应速率太快，Na的用量太少。于是他们准备增加钠的用量，可老师说太危险，你认为产生危险的原因是_。(3)实验小组查阅钠、煤油、水的密度分别为0.97 gcm3、0.80 gcm3，1.00 gcm3，并据此对实验进行改进。在改进后的实验中H2的生成速率减慢，原因是_。【解析】Na与H2O反应产物是NaOH和H2，反应速率很快，并放出大量的热，Na的用量多容易产生爆炸。由于(煤油)(钠)(水)，故钠块放入后将落在煤油和水的界面上。钠与水反应，有氢气生成，氢气推动钠块上浮，当氢气逸出后，钠块又下沉到煤油与水的界面上与H2O发生反应，重复发生上述现象，减慢了Na与H2O的反应速率。【答案】(1)2Na2H2O=2NaOHH2(2)钠与水反应放出大量的热，使试管内H2与O2的混合气体点燃而爆炸(3)钠比水轻，比煤油重，落在煤油与水的交界处。钠与H2O反应产生的H2使钠浮起，脱离水面，反应停止；当钠表面的H2逸出，钠又回落，与水反应，如此反复，减慢了Na与H2O的反应速率【点评】由于实验是做Na与H2O的反应，且要保证实验的安全。本题可以从钠与H2O反应的本质，水和煤油是否互溶，密度的大小等诸多方面入手进行分析和解答，整体思维，逻辑推理，得出合理的结论。1.将钠、镁、铝各0.3 mol分别放入100 mL 1 molL1的盐酸中，同温同压下产生的气体体积比是()A123 B632C311 D111【解析】本题主要考查金属与水、酸反应的实质。根据金属与酸反应的实质2M2nH=2MnnH2可知三种金属都过量，而铝、镁都不与H2O反应，按盐酸计算，两者产生气体体积都为0.05 mol，金属钠可继续与H2O反应最终产生0.15 mol H2，即同温同压下产生气体的体积比为：0.15 mol0.05 mol0.05 mol311。【答案】C二、二、铝铝与与氢氢氧化氧化钠钠溶液的反溶液的反应应 铝与氢氧化钠溶液反应的原理是什么？师生互动【提示】铝与强碱溶液反应的原理的解释氧化还原反应(或置换反应)：总反应式：将上述、中的反应相加，2再整理可得：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(氧化还原反应)。Al(OH)3是两性氢氧化物，在强碱溶液中，Al表面生成的Al(OH)3立即与强碱溶液反应而溶解，这样，铝就不断与水反应，生成的Al(OH)3再与强碱反应，并且反应放热，因此反应速率会越来越快。铝与酸或碱反应均能产生氢气，它们产生氢气的情况如何？师生互动【提示】分析依据：2Al6HCl=2AlCl33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 molL1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体体积比为 甲乙12，则加入铝粉的质量为_。【思路点拨】解答本题要从以下两方面考虑：(1)等量的铝粉分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应放出H2的关系。(2)足量的铝粉分别与盐酸和NaOH溶液反应放出H2的关系。【解析】解答本题的关键是由题给条件判断出哪种物质完全反应以找出计量关系。等质量的铝粉分别与足量的HCl和NaOH溶液反应，放出H2的体积关系为甲乙11，因2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，故等物质的量的HCl和NaOH分别与足量的铝粉反应，放出H2的体积关系为甲乙13。现产生H2的体积比甲乙12，说明铝粉的量对盐酸来说是过量的，对NaOH来说是不足的，据上述两方程式可求得：与盐酸反应的铝粉是2.7 g，与NaOH反应的铝粉是5.4 g，所以投入铝粉的质量为5.4 g。【答案】5.4 g 由Al与盐酸、氢氧化钠反应原理可推知：当一定量的铝在盐酸中有剩余，而在NaOH溶液中不足时，产生氢气的体积比应存在下列关系：2.有关Al与NaOH溶液反应的说法正确的是()AAl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21C此反应说明铝具有两性，铝的活泼性比只具有金属性的金属弱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】Al与NaOH溶液反应产生H2的实质是：2Al6H2O=2Al(OH)33H2，NaOHAl(OH)3=NaAlO22H2O，总反应为：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。【答案】D三、物三、物质质的量在化学方程式的量在化学方程式计计算中的算中的应应用用 根据化学方程式进行计算的基本步骤如何？举例说明。师生互动【提示】1基本步骤(6)答：该样品中NaOH的含量为80%向500 mL NaOH溶液中投入10.8 g Al，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。【思路点拨】【解析】设参加反应的NaOH的物质的量为n，生成标准状况下H2的体积为V【答案】(1)参加反应的NaOH的物质的量为0.4 molNaOH溶液的物质的量浓度为0.8 mol/L(2)生成标准状况下的H2体积为13.44 L (1)若NaOH溶液物质的量浓度为1 mol/L，完全反应时，可消耗多少克铝？(2)若产生标准状况下11.2 L的H2，转移多少 mol电子？【点拨】1.金属与H2O反应的实质类似于与酸反应的实质，即与水电离出的H+反应，金属越活泼，反应越剧烈，产物除氢气外，因金属的活泼性不同而不同。2铝是较活泼的金属，但它既能与酸反应，又能与碱反应，均能产生氢气，故铝制品不易用来蒸煮或长期储存酸性、碱性的食物。另外Cl-存在时能破坏铝制品的氧化膜，因此不能用铝制品淹制咸菜。1在一定条件下能与水反应生成氢气的是()ANaBCu CAg DFe 【解析】Na与H2O常温下反应生成H2；Fe(红热)与H2O(g)在高温条件 下也可反应放出H2；而Cu、Ag不能与水反应。【答案】AD2金属钠分别与下列溶液反应时，既有沉淀析出，又有气体逸出的是()ABaCl2溶液 BK2SO4溶液 CFeCl3溶液 D饱和石灰水溶液 【解析】Na与H2O反应生成了NaOH和H2，Fe33OH=Fe(OH)3，Na投入到饱和石灰水溶液之后，与水反应溶剂减少，并且Na与水反应放 热，Ca(OH)2的溶解度降低，所以有Ca(OH)2析出。【答案】CD3用铝箔包起0.1 mol金属钠，用针扎出些小孔，放入水中，完全反应，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)()AO2和H2的混合气体 B1.12 L H2 C大于1.12 L H2 D小于1.12 L H2 【解析】在题中隐含着一个至关重要的条件“铝箔”。0.1 mol钠与水反 应放出1.12 L H2且生成NaOH，铝能与NaOH溶液反应，也生成H2，故产 生的H2应大于1.12 L。【答案】C4下列反应的离子方程式书写正确的是()A钠与H2O反应：Na2H2O=Na2OHH2 B钠与硫酸氢钾溶液反应：2Na2H=2NaH2 C过氧化钠与H2O反应：2O222H2O=4OHO2 D铝粉与NaOH溶液反应：2Al2OH2H2O=2AlO2H2 【解析】A项电荷不守恒，错误。B的化学方程式为 2Na2KHSO4=Na2SO4K2SO4H2。C项Na2O2属于氧化物，书写 离子方程式应用化学式表示，不能拆分。D项质量不守恒。【答案】B5某无色透明溶液与金属铝反应放出H2。试判断下列离子：Mg2、Cu2、Ba2、H、Ag、SO42、SO32、HCO3、OH、NO3，何者能大量 存在于此溶液中？(1)当生成Al3时，能大量存在_。(2)当生成AlO2时，能大量存在_。【解析】无色溶液则一定无Cu2，当生成Al3时为强酸性溶液且反应放 出H2，阴离子只能有SO42，则一定无SO32、HCO3、NO3、OH、Ba2、Ag。当生成AlO2时，为碱性溶液，阳离子只能有Ba2，则一定 无Mg2、Ag、HCO3、H、SO42、SO32。【答案】(1)H、Mg2、SO42 (2)OH、Ba2、NO3623克钠与水反应后得到1 000 mL溶液，求该溶液中溶质的物质的量浓度和 反应后生成氢气的体积(标准状况下)。【答案】1 mol/L；11.2 L