1、第 2 课时 铝和氢氧化钠溶液的反应及物质的量在化学计算中的应用四、铝与氢氧化钠溶液的反应2Al2NaOH2H 2O=2NaAlO23H 22Al2OH 2H 2O=2AlO 3H 2 2五、物质的量在化学计算中的应用1化学计量数与物质的量的关系化学计量数之比物质的量之比2物质的量应用于化学方程式计算的基本关系3物质的量应用于化学方程式计算的解题步骤(1)设未知数(2)写方程式(3)建立已知数与未知数之间的定量关系(4)解答知 识 点 一 铝 与 氢 氧 化 钠 溶 液 反 应1把一质量为 2.3 g 的钠用一铝箔(上面用针刺有许多小孔 )包好，放入到足量水中，理论上可收集到氢气(标准状况下
2、)( )A.1.12 L B.2.24 L C略大于 1.12 L D 略小于 1.12 L答案 C解析 本题中钠与水反应，生成氢气的物质的量为 0.05 mol，产生 0.1 mol 的氢氧化钠，铝箔又与产生的氢氧化钠溶液反应生成氢气，故收集到的氢气应大于 0.05 mol。知识点二 物质的量在化学方程式计算中的应用21.15 g 金属钠与水反应后，得到 100 mL 溶液，试计算：(1)生成的气体在标准状况下是多少毫升？(2)反应后所得溶液的物质的量浓度是多少？答案 (1)560 mL (2)0.5 molL 1解析 根据物质的量、质量和摩尔质量的关系，先计算出 1.15 g 钠的物质的量
3、，然后根据化学反应中各物质之间的化学计量数之比，计算出所得溶液的浓度和生成 H2 的体积。(1)Na 的摩尔质量是 23 gmol1n(Na) 0.05 mol1.15 g23 gmol 12Na2H 2O=2NaOHH 22 mol2 mol22.4 L005 moln(NaOH) V(H 2) 2 mol0.05 mol 2 moln(NaOH) 22.4 LV(H2)n(NaOH) 0.05 mol0.05 mol2 mol2 molV(H2) 0.56 L560mL0.05 mol22.4 L2 mol(2)c(NaOH) 0.5 molL 1n(NaOH)V 0.05 mol0.1
4、L总结 由此可以看出，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。因此，物质的量(n)、摩尔质量 (M)、浓度(c)和气体摩尔体积(V m)应用于化学方程式进行计算时，对于定量研究化学反应中各物质之间的关系会更加方便。1除去镁粉中的少量铝粉时，可选用的溶液是( )A.盐酸 B.硫酸镁C稀硫酸 D 氢氧化钾溶液答案 D解析 镁和铝都是较活泼的金属，都可与盐酸、稀硫酸反应放出氢气，所以不能除去其中的铝，而硫酸镁不与铝反应，同样也不能除去铝，只有氢氧化钾能与铝反应生成氢气而不与镁反应。2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用金属丝擦洗表面的污垢D
5、用碱水洗涤答案 B解析 食醋中含有的醋酸呈酸性能与铝发生反应而腐蚀；C 中用金属丝擦洗时会破坏铝表面覆盖的氧化铝层，使铝裸露在外继续被腐蚀；而用碱水洗涤也同样不行，因为铝能跟碱反应而被腐蚀。3等质量的两份铝粉分别与足量的氢氧化钠溶液和稀硫酸反应，若消耗两溶液的体积相等，则两溶液的物质的量浓度之比是( )A.12 B.23 C.32 D11答案 B解析 依题意两份铝粉的物质的量相等，设 n(Al)1 mol2Al 3H 2SO4 = = Al 2(SO4)3 3H 22 mol 3 mol1 mol n(H 2SO4)得 n(H2SO4)1.5 mol2Al 2NaOH2H 2O = = 2Na
6、AlO 2 3H 22 mol 2 mol1 mol n(NaOH)得 n(NaOH)1 mol两溶液体积相等，故 c(H2SO4)c(NaOH)n(H 2SO4)n(NaOH)1.51324将 a mol 钠和 a mol 铝一同投入 m g 足量水中，所得溶液密度为 d gmL1 ，则该溶液的溶质质量分数为( )A. % B. %82a46a m 8 200a46a 2mC. % D %8 200a46a m 8 200a69a m答案 C解析 由反应 2Na2H 2O=2NaOHH 2和反应2Al2NaOH 2H2O=2NaAlO23H 2，得到在反应过程中生成的 H2 合计为 2a m
7、ol，生成的 NaAlO2 为 a mol，所以得到溶质质量为 82a g，溶液质量为 23a g27a gm g4a g(46am)g ，所以得到溶质的质量分数为 82a g/(46am)g100%5b g 某金属与足量的稀硫酸反应，生成该金属的三价正盐和 a g 氢气。该金属的相对原子质量为( )A. B. C. D2ba 3b2a 3ba b3a答案 C解析 本题考查的知识点是氧化还原反应的计算。依据在氧化还原反应中氧化剂得电子数与还原剂失电子数相等，可得： 3 2，得 M 。b gM gmol 1 a g2 gmol 1 3ba备课资源 质量比为 23 的金属铝分别跟足量稀 H2SO4
8、 和 NaOH 溶液反应，则产生H2 的体积比是(同条件下)( )A.12 B.13 C.23 D32答案 C解析 方法：设 Al 的质量分别为 2 g 和 3 g2Al3H 2SO4=Al2(SO4)33H 254 g 32 g2 g g292Al2NaOH2H 2O=2NaAlO23H 254g 32 g3 g g13则 2329 13方法： (电子守恒法)质量比为 23 的 Al 在反应中失电子数也为 23，则 H 得电子数为 23，产生 H2 的物质的量之比也为 23。6两种金属混合物粉末 15 g，与足量的盐酸反应时生成标准状况下 11.2 L 氢气，符合上述情况的金属混合物是( )
9、A.Mg、Fe B Zn、Ag CAl、Zn DMg、Al答案 AC解析 (1)极限法标准状况下 11.2 L H2 是 1 g，与足量盐酸反应生成 1 g H2 需上述金属：Mg12 g，Ag不反应可视为无穷大，Al9 g、Zn32.5 g、Fe28 g，该题中两种金属混合生成 1 g H2 时所需质量为 15 g，应介于两金属分别与 HCl 反应生成 1 g H2 时消耗金属量的中间。(2)平均摩尔电子质量法生成 11.2 L H2，需转移 1 mol 电子。即金属的平均摩尔电子质量为 15 g/mol。其中Mg、Fe 、Zn、Al 的摩尔电子质量分别为 12 g/mol,28 g/mol
10、,32.5 g/mol 和 9 g/mol，而 Ag 不反应，其值可认为无限大，故 A、C 符合情况。7等体积、等物质的量浓度的硫酸、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 56，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，乙中碱过量答案 B解析 根据 2Al3H 2SO4=Al2(SO4)33H 2和2Al2NaOH 2H2O=2NaAlO23H 2，把等体积、等物质的量浓度的硫酸、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 56，可推断得出甲中铝过
11、量、乙中碱过量的结论。8铝、钠混合物投入足量的水中，充分反应后，得到澄清溶液，并收集到 4.48 L H2(标准状况) ，若钠的物质的量为 0.1 mol，则铝的物质的量为( )A.0.2 molB.0.1 molC0.05 molD0.025 mol答案 B解析 0.1 mol Na 产生 H2 为 0.05 mol，生成 0.1 mol NaOH，而反应共释放 H2 为4.48/22.40.2 mol，因此 Al 与 NaOH 反应放出 0.15 mol H2，2Al3H 22 3x 0.15 molx0.1 mol9向一个铝制易拉罐中充满 CO2，然后往罐内注入足量的浓 NaOH 溶液，
12、立即用胶布密封罐口，不多会儿听到易拉罐“咔、咔”作响，发现易拉罐变瘪，再过一会儿易拉罐又鼓起来。(1)易拉罐变瘪的原因是_反应的离子方程式为：_。(2)易拉罐又鼓起来的原因是：_ ，反应的离子方程式为_。答案 (1)CO 2 被吸收而被外界大气压压瘪 2OH CO 2=CO H 2O23(2)由于铝与碱反应生成 H2，压强增大而重新鼓起 2Al2OH 2H 2O=2AlO 3H 2 2解析 在易拉罐内充入 CO2 后加入 NaOH 溶液，会发生反应2NaOHCO 2=Na2CO3H 2O，而使罐内气体压强减小，所以在外界大气压的作用下而变瘪；而后过量的 NaOH 会与易拉罐的成分铝发生反应而生
13、成 H2，发生的反应是2Al2NaOH 2H2O=2NaAlO23H 2，所以罐内压强会变大，易拉罐又会重新鼓起来。10Fe 和 Al 是两种常见的金属，将它们按一定的质量比组成混合物。(1)取一定质量的该混合物，向其中加入足量的 NaOH 溶液，生成气体的体积在标准状况下为 a L，则反应的离子方程式为；混合物中的 Al 的物质的量为(用含字母的数学式表示) 。(2)另取相同质量的该混合物，向其中加入足量的稀硫酸，固体全部溶解，生成气体的体积在标准状况下为 b L，则反应中转移电子的物质的量为；混合物中 Fe 的质量为( 用含字母的数学式表示)。答案 (1)2Al2OH 2H 2O=2AlO
14、 3H 2 2mol (2) mol ga33.6 b11.2 56(b a)22.4解析 (1)标准状况下的 a L H2 是 Al 与 NaOH 溶液反应生成的。由 2Al2OH 2H 2O=2AlO 3H 2 2可知：n(Al) mol。a33.6(2)在反应中金属失去的电子与 H 得到的电子是相等的；n(H2) mol，则反应中转移电子的物质的量为 mol。b22.4 b11.2等质量的 Al 与酸反应生成的 H2 和与碱反应生成的 H2 是相等的，即铝与酸反应生成的H2，标准状况下也为 a L。Fe 与硫酸反应生成标准状况下的 H2 为 mol，混合物中 Feb a22.4的质量为
15、g。56(b a)22.411将一定质量的铝分为两等份，一份投入到 100 mL 的盐酸中恰好完全反应后得到氯化铝溶液和氢气；另一份加入到 100 mL 2mol/L 的 NaOH 溶液恰好完全反应，则(1)两份铝充分反应后共得到 H2 多少 L(标况下)?(2)盐酸的物质的量浓度为多少？答案 (1)13.44 L (2)6 mol/L解析 因为铝与 NaOH 溶液恰好完全反应，根据反应方程式2Al2NaOH 2H2O=2NaAlO23H 2，可得到 0.2 mol 的 NaOH 能产生氢气 0.3 mol，而再根据铝与盐酸的反应式 2Al6HCl= =2AlCl33H 2，可得只要铝完全反应两溶液中产生的氢气相等，所以共产生氢气 0.6 mol，即在标况下的体积为 13.44 L；根据反应方程式可得，盐酸的物质的量浓度为 0.6 mol/0.1 L6 mol/L。
