1、第三章 金属及其化合物第一节 金属的化学性质第 3 课时 铝与氢氧化钠溶液的反应一、铝与氢氧化钠溶液的反应实验操作实验现象试管中_，铝片_；点燃的木条放在试管口时发出_声试管中_，铝片_；点燃的木条放在试管口时发出_声有关方程式化学方程式：_；离子方程式：_化学方程式：_离子方程式：_二、物质的量在化学方程式计算中的应用1根据化学方程式进行计算的原理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。2根据化学方程式进行计算的基本步骤(1)设：设所求物质的物质的量为 n
2、(B)或质量为 m(B)，或气体在标准状况下的体积为 V(B)等。(2)写：写出相关的化学方程式。(3)标：在有关物质的化学式下面标出已知量和未知量。(4)列：列出所求物质的数学表达式。(5)解：根据比例式求解。(6)答：简明地写出答案。【答案】一、有气泡冒出 慢慢溶解 爆鸣 有气泡冒出 慢慢溶解 爆鸣 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 2Al+6H+=2Al3+3H2 2Al +2NaOH+2H2O =2NaAlO2+3H2 2Al +2OH+2H2O=2 +3H2一、铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的深度理解1反应原理铝与盐酸反应：2Al+6HCl= =2AlCl3+3H2，Al 是还原剂
3、，HCl 是氧化剂。铝跟氢氧化钠溶液的反应是分步进行的：a2Al+6H 2O=2Al(OH)3+3H2；bAl(OH) 3+NaOH=NaAlO2+2H2O；总反应为 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2，Al 是还原剂，H 2O 是氧化剂。2“量”的关系等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗 HCl 和 NaOH 的物质的量之比为 31。等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生 H2的体积比为11。足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生 H2的体积比为 13。二、物质的量在化学方程式计算中的方法1物质的量在化学方程式计算中应用的注
4、意事项(1)书写格式规范化：在计算过程中应注意表达格式的规范化：各物理量、物质的名称、公式等尽量用符号表示，且数据的运算要公式化并带单位。(2)单位运用对应化：一般来说，在一个题目中如果都用统一的单位，不会出现错误，但如果题目所给的两个量单位不一致，若换算成同一个单位，有时显得很繁琐，这时只要做到两个量的单位“上下一致，左右相当”即可。(3)各种符号的书写要规范，大写字母与小写字母的含义各不相同。如“ M”表示摩尔质量，“ m”表示质量，“ N”表示微粒数目，而“ n”表示物质的量。2常用计算方法(1)关系式法关系式法就是根据化学式、化学方程式和溶质质量分数等概念所包含的各种比例关系，找出已知
5、量与未知量之间的比例关系式直接列比例式进行计算的方法。关系式法抓住已知量与未知量之间的内在关系，建立关系式，化繁为简，减少计算误差，是化学计算常用方法之一。关系式法有如下两种类型：纵向关系式经过多步的连续反应，即后一反应的反应物为前一反应的生成物，采用“加合”，将多步运算转化为一步计算 横向关系式 几种不同物质中含相同的量，根据该量将几种不同物质直接联系起来进行运算。有多个平行的化学反应即多个反应的生成物有一种相同，根据这一相同的生成物，找出有关物质的关系式，依此关系式进行计算可简化运算过程。(2)守恒法利用化学反应前后某些量之间的等量关系，推理得出正确答案的方法称为守恒法。仔细挖题目中隐含的
6、等量关系是守恒法解题的关键。质量守恒法宏观特征：反应前后质量守恒；微观特征：反应前后各元素的原子个数守恒。电荷守恒法溶液中阴、阳离子个数不一定相等，但正负电荷总数相等。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同且电性相同。得失电子守恒氧化还原反应中，氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等。(3)差量法(差值法)化学反应都必须遵循质量守恒定律，此定律是根据化学方程式进行计算的依据。但有的化学反应在遵循质量守恒定律的同时，会出现固体、液体、气体质量在化学反应前后有所改变的现象，根据该变化的差值与化学方程式中反应物、生成物的质量成正比，可求出化学反应中反应物或生成物的质量，这一方法叫差
7、量法。此法解题的关键是分析物质变化的原因及规律，建立差量与所求量之间的对应关系。典例 1 在杠杆的两端分别挂着质量相同的铝球和铁球，此时杠杆平衡。然后将两球分别浸没在溶液质量相等的稀烧碱溶液和硫酸铜溶液中一段时间，如图所示。下列说法正确的是A铝球表面有气泡产生，且有白色沉淀生成，杠杆不平衡B铝球表面有气泡产生，溶液澄清；铁球表面有红色物质析出，溶液蓝色变浅，杠杆右边下沉C反应后去掉两烧杯，杠杆仍平衡D右边球上出现红色，左边溶液的碱性增强【答案】B【解析】左边 Al球与 NaOH溶液反应，产生 H2，但没有白色沉淀生成，A 项错误；铁球与 CuSO4反应，在铁球表面生成红色 Cu，由于右边烧杯总
8、质量不变，左边总质量减小，所以杠杆右边下沉，B 项正确，C项错误；由于 NaOH消耗，左边碱性减弱，D 项错误。典例 2 向含有 1 mol KAl(SO4)2的溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液，充分反应。下列说法不正确的是A当 Al3+恰好完全沉淀时，消耗氢氧化钡 1.5 molB当 恰好完全沉淀时，铝元素全部以偏铝酸根离子的形式存在C当向溶液中加入 1.5 mol 氢氧化钡时，反应可用下列离子方程式表示：2Al3+3 +3Ba2+6OH=2Al(OH)3+3BaSO 4D随加入的氢氧化钡的物质的量不断增大，沉淀的物质的量不断增大【答案】D【解析】1 mol KAl(SO4)2溶液中含 1 mol
9、 Al3+、2 mol ，逐滴加入氢氧化钡溶液，开始有Al(OH)3和 BaSO4沉淀，当加入 1.5 mol氢氧化钡时，Al 3+沉淀完全， 有剩余；继续滴加氢氧化钡溶液，Al(OH) 3转化为偏铝酸根离子，剩余的 继续沉淀，至 沉淀完全，铝元素全部以偏铝酸根离子的形式存在。典例 3 (河南省商丘市第一高级中学 20172018 学年高一上学期期末考试)将一定质量的Mg 和 Al 混合物投入到 200mL 稀硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中滴加 NaOH 溶液至过量，生成沉淀的物质的量与加入 NaOH 溶液的体积关系如图所示。则下列说法不正确的是A生成的氢气在标准状况下的体积为 11.2
10、 LB最初 20 mLNaOH 溶液用于中和过量的稀硫酸C NaOH 溶液物质的量浓度为 5 molL1DMg 和 Al 的总质量为 9 g【答案】A【解析】A、根据图像，Al(OH) 3的物质的量为(0.350.15) mol=0.2 mol，氢氧化镁的物质的量为0.15 mol，根据元素守恒，合金中 n(Al)=0.2 mol， n(Mg)=0.15 mol，合金与硫酸反应，产生氢气的物质的量为(0.23+0.152)/2 mol=0.45 mol，氢气的体积为 0.4522.4 L=10.08 L，故 A说法错误；B、020 mL没有沉淀产生，发生的反应是 H+OH=H2O，因此最初 2
11、0 mL NaOH溶液用于中和过量的稀硫酸，故 B说法正确；C、200240 mL发生的反应 Al(OH)3+OH=AlO2+2H2O，消耗 NaOH的物质的量为 0.2 mol，即 c(NaOH)=0.2/40103 molL1=5 molL1，故 C说法正确；D、根据 A选项分析，合金的质量为(0.227+0.1524) g=9 g，故 D说法正确。K 基础1 (黑龙江省伊春市第二中学 20172018 学年高二下学期期末考试)既能跟稀盐酸反应，又能跟氢氧化钠溶液反应的化合物是NaHCO 3 Al 2O3 Al(OH) 3 AlA B C D2有关 Al 与 NaOH 溶液反应的说法中，正
12、确的是A铝是还原剂，其氧化产物是 H2BNaOH 是氧化剂，其还原产物是 H2C铝是还原剂，H 2O 和 NaOH 都是氧化剂DH 2O 是氧化剂，Al 被氧化3将铝投入到一定量的 NaOH 溶液中，充分反应后，有 2 mol 的电子发生转移，则参加反应的铝的物质的量为A mol B 1 mol C 2 mol D mol4标准状况下，3.25 g 锌与足量的盐酸反应生成 x L 氢气，下列比例式正确的是AZn+2HCl= =ZnCl2+H21 mol 1 mol3.25 g x LBZn+2HCl= =ZnCl2+H265 g 1 L3.25 g x LCZn+2HCl= =ZnCl2+H2
13、1 mol 1 mol0.05 mol x LDZn+2HCl= =ZnCl2+H265 g 22.4 L3.25 g x L5某无色溶液放入铝片后有氢气产生，在该溶液中下列离子一定可以大量存在的是A BMg 2+ CCl D6两份铝屑，一份与过量 HCl 反应，另一份与过量 NaOH 溶液反应，产生的 H2体积(同等条件下)比为 12，则两份铝屑的质量比为A12 B11 C13 D217在一个用铝制的易拉罐内充满 CO2气体，然后往罐内注入足量的 NaOH 溶液，立即用胶布密封罐口。经过一段时间后，罐壁内凹而瘪，再过一段时间后，瘪了的罐壁重新鼓起来。(1)罐壁内凹而瘪的原因是_，离子方程式可
14、能为_；(2)罐再鼓起的原因是_，离子方程式可能为_。8 (黑龙江省双鸭山市一中 20172018 学年高一上学期期末考试 )钠、铝和铁是三种重要的金属。请回答：(1)将一小块金属钠长期露置于空气中发生一系列变化，最终产物是_。(2)取一小块金属钠放在滴有酚酞的水中，实验现象正确的是(填选项)_ 。钠浮在水面迅速反应 钠沉在水底迅速反应 钠熔成小球并快速游动 反应中可以听到嘶嘶的响声 反应后的溶液变为红色(3)写出这三种金属中能与氢氧化钠溶液反应的离子方程式_。(4)铁、铝是常用的金属材料，在空气中铝比铁更耐腐蚀对此合理的解释是_。91.15 g金属钠与水反应，得到100 mL溶液，试计算：(
15、1)生成的气体在标准状况下的体积；(2)反应后所得溶液的物质的量浓度。K 能力10 (福建省莆田第一中学 20172018 学年高一上学期期末考试 )铝和铍的性质十分相似，下列关于铍性质的推断正确的是A铍能与强酸强碱溶液起反应B氢氧化铍可溶于氨水C氧化铍易溶于水D氧化铍的化学式为 Be2O311某无色透明溶液，能与铝反应放出 H2，此溶液中可以大量共存的离子组是AH +、Mg 2+、 、Ba 2+ BK +、H +、 、CBa 2+、 、Cl 、OH DFe 2+、Na +、Cl 、12 (陕西省榆林市绥德中学 20172018 学年高一下学期期末考试 )相同质量的铝分别投入足量的下列物质中反
16、应生成氢气，消耗溶质物质的量最少的是A稀硫酸 B稀盐酸C氢氧化钡溶液 D氢氧化钠溶液13用铝箔包装 0.1 mol 的金属钠，用针刺一些小孔，放入水中，完全反应后，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)AO 2 和 H2 的混合气体 B1.12 L H2C大于 1.12 L H2 D小于 1.12 L 气体14Mg、Al 组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气为 4.48 L。下列推断中不正确的是A参加反应的 Mg、Al 共 0.2 molB参加反应的 HCl 为 0.4 molCMg、Al 在反应中共失去 0.4 mol 电子D若与足量的稀硫酸反应能产生 0.2
17、mol H215向两烧杯中分别加入等量的铝与等物质的量的浓度的稀硫酸和氢氧化钠溶液反应，放出的气体体积在标准状况下相等，则所取稀硫酸和氢氧化钠溶液的体积比为A12 B32 C31 D6116某溶液中可能含有大量的 Mg2+、Al 3+、H +、Cl 和少量 OH，向该溶液中逐滴加入 0.5 molL1 NaOH 溶液，生成沉淀的质量和加入 NaOH 溶液的体积之间的关系如下图所示，则可判断原溶液中A有 Mg2+，没有 Al3+B有 Al3+，没有 Mg2+C有 Mg2+和 Al3+D有大量的 H+、Mg 2+和 Al3+17把足量的铁粉投入到硫酸和硫酸铜的混合溶液中，充分反应后，剩余金属粉末的
18、质量与原加入铁粉的质量相等，则原溶液中 H+与 的物质的量浓度之比为A14 B27 C12 D3818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，则该溶液中溶质质量分数为A % B %C % D %19 (新疆昌吉市 2017-2018 学年高一上学期期末考试) 一定量的铝和 500mLNaOH 恰好完全反应，当放出 6.72 升( 标准状况) 气体时。计算消耗_克铝。原 NaOH 溶液的物质的量浓度为_。20为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成，分别进行下列实验：(1)若取 a g 样品，向其中加入足量的 NaOH 溶液，测得生成的气体(标准
19、状况，下同)体积为 b L。反应的化学方程式是_；样品中铝的质量为_g。(2)另取 a g 样品将其点燃，恰好完全反应，该反应的化学方程式是2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3，氧化铁与铝的质量比是_。(3)待(2)中反应产物冷却后，加入足量盐酸，测得生成的气体体积为 c L，该气体与(1)中所得气体的体积比 c b=_。21某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中的铝的质量分数和铝的相对原子质量。(1)A 中试剂为_。(2)实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是_。(3)检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有：记录 C 的液面位置；将 B 中剩余固体过滤，
20、洗涤，干燥，称重；待 B 中不再有气体产生并恢复至室温后，记录 C 的液面位置；由 A 向 B 滴加足量试剂；检查气密性。上述操作的顺序是_(填序号)；记录 C 的液面位置时，除视线平视外，还应_。(4)B 中发生反应的化学方程式为_。(5)若实验用铝镁合金的质量为 a g，测得氢气体积为 b mL(已换算为标准状况)，B 中剩余固体的质量为 c g，则铝的相对原子质量为_。(6)实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得的质量分数将_(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。22向足量的 500 mL NaOH 溶液中投入 10.8 g Al，二者恰好完全反应。试计算：(1)Al 的物质的量。
21、(2)参加反应的 NaOH 的物质的量和溶液的物质的量浓度。(3)生成标准状况下 H2的体积。1 【 答案】A2【答案】D【解析】Al 与 NaOH 溶液的反应过程如下：2Al+6H 2O=2Al(OH)3+3H2，Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O。H 2O 中的氢元素由+1 价变为 0 价，H 2O 得电子，是氧化剂，H 2是还原产物；Al 元素的化合价由 0 价变为+3 价，化合价升高被氧化，Al 是还原剂，NaAlO 2是氧化产物。3【答案】D【解析】铝在参加反应时，1 mol Al 可失去 3 mol 电子，因此当有 2 mol 电子转移时，需 Al 的物质的量为 mo
22、l。4【答案】D【解析】比例式应注意单位要“上下一致，左右相当”。5【答案】C【解析】该溶液能与铝反应放出氢气，说明该溶液可能呈酸性，也可能呈碱性。A 项中HCO Error!不能在酸性或碱性溶液中大量存在；B 项中 Mg2+不能在碱性溶液中大量存在；D项中 不能在酸性溶液中大量存在。6【答案】A【解析】铝与过量 HCl 反应，铝与过量 NaOH 溶液反应，两份铝反应产生的 H2体积比为12，所以两份铝产生 H2的物质的量比为 12，根据电子转移守恒，两份铝提供电子的物质的量之比为 12，所以两份铝的物质的量之比为 12。答案选 A。7【答案】(1)CO 2被吸收而被外界大气压瘪 2OH +C
23、O2= +H2O(2)由于铝与碱反应生成 H2，压强增大而重新鼓起 2Al+2OH +2H2O=2 +3H28 【 答案】(1)Na 2CO3(2)(3)2Al+2H2O+2OH=2AlO2+3H2(4)在常温下，金属铝表面可以形成一层致密的氧化膜【解析】(1)将一小块金属钠长期露置于空气中，钠被氧化为氧化钠，氧化钠与空气中二氧化碳、水反应，最后生成稳定的 Na2CO3。(2)取一小块金属钠放在滴有酚酞的水中，实验现象正确的是。(3)金属铝具有两性，则铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为：2Al+2H 2O+2OH=2AlO2+3H2。(4)铝在空气中易形成致密的氧化铝而阻止空气进一步腐蚀铝，而
24、起到保护作用，所以，在空气中铝比铁更耐腐蚀。9【答案】 (1)0.56 L(2)0.5 molL1【解析】设生成标准状况下气体的体积为 V，物质的量浓度为 c。2Na + 2H2O=2NaOH + H2223 g 2 mol 22.4 L1.15 g 0.1 Lc VV= =0.56 Lc= = 0.5 mo1L1。10 【 答案 】A11【答案】C【解析】A 项，溶液中 H+和 ，Ba 2+和 均不能大量共存；B 项，H +与 可发生反应：H + =H2O+CO2，D 项，Fe 2+溶液显浅绿色。12 【 答案 】C【解析】设 Al 均为 2 mol，则：A由 2Al3H 2SO4 可知，生
25、成氢气，消耗 3 mol H2SO4；B由2Al6HCl 可知，生成氢气，消耗 6 mol HCl；C由 2AlBa(OH) 2 可知，生成氢气，消耗 1 mol Ba(OH)2；D由 2Al2NaOH 可知，生成氢气，消耗 2 mol NaOH；所以消耗溶质的物质的量最少的是氢氧化钡溶液。答案选 C。13【答案】C【解析】0.1 mol 金属钠与水反应生成 0.05 mol 氢气，标况下体积为 1.12 L ，铝与氢氧化钠反应，也生成氢气，故产生的气体的体积大于 1.12 L，答案选 C。14【答案】A【解析】反应的实质为 Mg+2H+=Mg2+H2，2Al+6H +=2Al3+3H2， n
26、(H2)=0.2 mol，则参加反应的 n(H+)=0.4 mol。若换成稀 H2SO4，同样产生 0.2 mol H2。依据得失电子守恒，由 2H+ H 2得电子总数为 0.2 mol2=0.4 mol，故 C 正确。0.2 mol Mg 提供 0.4 mol 电子，0.2 mol Al 则提供 0.6 mol 电子，0.2 mol Mg、Al 混合物提供的电子数大于 0.4 mol、小于 0.6 mol，A 不正确。15【答案】B16【答案】C【解析】由图可以看出，当加入 NaOH 溶液时，马上就有沉淀产生(由原点开始)，可确定溶液中无大量 H+；产生的沉淀有部分可以溶解，可证明溶液中一定
27、有 Mg2+和 Al3+。17【答案】A【解析】设原溶液中 H2SO4和 CuSO4的物质的量分别为 x、 y。Fe + H2SO4=FeSO4+H2 m(固体质量减少)56 1 mol 56 gx 56xFe + CuSO4=FeSO4+Cu m(固体质量增加)56 g 1 mol 64 g 8 gy 8y因为固体在反应前后质量相等，所以 m(减)= m(增)，56 x=8y，则 。18【答案】C【解析】本题既考查 Na 与 H2O 的反应，又考查 Al 与 NaOH 的反应，用关系式法来进行计算。由：2Na 2NaOH H 2a mol a mol mol2Al 2NaOH 2NaAlO
28、2 3H 2a mol a mol a mol a mol得溶液的质量为 50a+m( + a)2=46a+m，所以 w(NaAlO2)= 100%= %。19 【 答案 】5.4g 0.4molL-1【解析】铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，6.72 L 氢气的物质的量是6.72 L22.4 L/mol=0.3mol，根据方程式 2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2可知消耗铝是 0.2 mol，氢氧化钠是 0.2 mol，所以原 NaOH 溶液的物质的量浓度为 0.2 mol0.5 L=0.4 mol/L。20【答案】(1)2Al+2NaOH+2H 2O=2NaAlO2+3H2
29、 (2)8027 (3)23(2)根据反应：2Al+Fe 2O3 2Fe+Al2O3，氧化铁与铝的质量比为 m(Fe2O3) m(Al)=16054=8027。(3)在铝热反应后的生成物中加入足量盐酸，Al 2O3、Fe 均与盐酸发生反应，但只有盐酸与 Fe 反应时才放出气体：Fe+2HCl= =FeCl2+H2。要知道放出气体的量，必须知道铁的质量或 Fe2O3的质量，但题目要求的是 Al 与 NaOH溶液、Fe 与盐酸产生 H2体积比，只要知道铝热剂中 Al 与 Fe 的物质的量之比即可求出。2Al Fe 2O3 2Fe3H2 2H2b c故 b c=32。21【答案】(1)NaOH 溶液
30、(2)除去镁铝合金表面的氧化膜(3) 使 D 和 C 的液面相平(4)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2(5)(6)偏小【解析】(1)观察实验装置图可知是用量气法完成实验目的，故 A 中应盛 NaOH 溶液，在 B 中发生 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2的反应。(2)目的是除去铝镁合金表面的氧化膜。(3)正确顺序应为；为使 C 中气体的压强相等，还应使 D 与 C 液面相平。(5)据 2 mol Al3 mol H 2得 M(Al)=(6)据 w(Al)= 100%的计算公式可知未洗涤不溶物会造成 Al 的质量分数偏小。22【答案】(1)0.4 mol (2)0.8 mol/L (3)13.44 L(1)n(Al)= =0.4 mol。(2)设参加反应的 NaOH 物质的量是 n。2Al + 2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H22 20.4 mol n则 ， n=0.4 mol，c(NaOH)= =0.8 mol/L。(3)设生成标准状况下 H2的体积是 V。2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H22 mol 322.4 L0.4 mol VV= =13.44 L。
