第2課時　金屬與酸和水的反應 [學習目標定位]　1.會描述鈉與水反應的現象，并能解釋產生現象的原因，會正確書寫化學方程式和離子方程式。2.通過實驗完成鐵與水蒸氣的反應，并會檢驗產物、書寫化學方程式。 一　金屬與酸的反應 1.分別寫出下列反應的化學方程式： (1)鈉與鹽酸反應_____________________________________________________； (2)鎂條放入稀硫酸中____________________________________________________； (3)金屬鋁溶于鹽酸中_______________________________________________。 答案　(1)2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑ (2)Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑ (3)2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2.相同物質的量的鈉、鎂、鋁三種金屬分別與足量的鹽酸反應： (1)反應劇烈程度最大的是________； (2)完全反應后，產生氫氣最多的是________； (3)相同條件下，三種金屬產生氫氣的體積比是________。 答案　(1)鈉　(2)鋁　(3)1∶2∶3 解析　(1)金屬與酸反應的劇烈程度取決于金屬的活動性，金屬的活動性越強，與酸反應就越劇烈，所以鈉與酸反應的劇烈程度最大，劇烈程度最小的是鋁。(2)相同物質的量的三種金屬中，鈉失去電子數最少，鋁失去電子數最多，所以鋁產生的氫氣的量最多。(3)因為1 mol鈉可轉移1 mol電子，1 mol鎂可轉移2 mol 電子，1 mol鋁可轉移3 mol電子，所以相同物質的量的三種金屬鈉、鎂、鋁轉移電子的物質的量之比為1∶2∶3(即它們呈現的化合價之比)，在相同條件下產生氫氣的體積比為1∶2∶3。 歸納總結 金屬與酸的反應 (1)金屬活動性順序表中氫以前的金屬較活潑，一般能與酸反應生成鹽和氫氣。金屬的活潑性越強，與酸反應就越劇烈。 (2)金屬與酸發(fā)生置換反應的實質是金屬與酸電離出的H＋之間的反應，金屬失去電子被氧化，H＋得到電子被還原。 1.相同物質的量的鋁、鐵分別與足量鹽酸反應時放出氫氣的體積比是__________；相同質量的鋁、鐵與足量鹽酸反應時放出氫氣的體積比是__________。 答案　3∶2　∶(或28∶9) 解析　相同物質的量的鋁、鐵分別與足量的鹽酸反應時，產生氫氣的體積比等于鋁、鐵呈現的化合價之比，即3∶2。相同質量的鋁、鐵分別與足量鹽酸反應時，失去電子的物質的量之比為(3)∶(2)＝∶＝28∶9，即為產生氫氣的體積比。 二　鈉與水的反應 在小燒杯中加入約1/2的水，滴入1～2滴酚酞溶液，將切好的鈉投入到水中，蓋上表面皿，觀察實驗現象。填寫下表： 實驗現象 原因分析 鈉浮在水面上 鈉的密度比水小 鈉熔成光亮小球 反應放熱且鈉的熔點低 四處游動 生成氣體 發(fā)出“嘶嘶”的響聲，且很快消失 反應劇烈 溶液變紅色 反應生成物顯堿性 歸納總結 鈉與水的反應 (1)鈉與水反應的化學方程式是2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，氧化劑是H2O，還原劑是Na，離子方程式是2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。 (2)鈉與酸溶液反應 ①鈉與酸反應時先與酸中的H＋反應，如：2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑。 ②如果鈉過量，鈉把酸消耗盡之后，再與水反應。 (3)鈉與堿溶液反應實質就是鈉與水的反應。 (4)鈉與鹽溶液反應：鈉與鹽溶液反應時先與水反應，它包括兩種情況： ①如果鹽溶液中的溶質與氫氧化鈉不反應，只發(fā)生鈉與水的反應。 ②如果鹽溶液中的溶質與氫氧化鈉反應，則會發(fā)生兩個反應，如鈉與硫酸銅溶液的反應： 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑； 2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4。 2.將0.2 mol金屬鈉投放到10 mL 1 molL－1鹽酸中： (1)反應的化學方程式是______________________________________； (2)反應完全后在標準狀況下產生氫氣的體積是________。 答案　(1)2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑、2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ (2)2.24 L 解析　鹽酸的物質的量是0.01 L1 molL－1＝0.01 mol<0.2 mol，鈉過量。鈉與鹽酸反應，不僅要考慮鈉與鹽酸的反應產生氫氣，而且要特別注意在鈉過量時，還會與水反應也產生氫氣，所以0.2 mol鈉完全反應，產生氫氣0.1 mol，在標準狀況下體積為0.1 mol22.4 Lmol－1＝2.24 L。 理解感悟　鈉的性質簡單記憶法： 銀白輕低軟，傳導熱和電，遇氧產物變，遇氯生白煙， 浮熔游響紅，遇水記五點，遇酸酸優(yōu)先，遇鹽水在前。 三　鐵與水蒸氣的反應 設計如圖所示裝置，完成鐵粉與水蒸氣反應的實驗，觀察實驗現象，填寫下表。 實驗裝置與操作 實驗現象 原因解釋 用酒精噴燈加熱還原鐵粉 C試管產生氣泡，液面下降 有氣體產生 C試管收集滿氣體后點燃 有爆鳴聲 反應產生氫氣 實驗結論 鐵在高溫下能與水蒸氣反應，其化學方程式是3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 3.某化學興趣小組利用如圖裝置進行“鐵與水反應”的實驗，并檢驗產物的性質，請回答下列問題： (1)A裝置的作用是________________，燒瓶底部放碎瓷片的作用是___________________。 (2)寫出裝置B中發(fā)生反應的化學方程式：__________________________________， 該反應中氧化劑是________，氧化產物是______。 (3)D的作用是___________________________________________。 (4)E中的實驗現象是________。 (5)A、B兩個裝置中應先點燃________處的酒精(噴)燈，點燃E處酒精燈之前應進行的操作是______________________________________。 答案　(1)產生水蒸氣　防止加熱時液體暴沸 (2)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2　H2O　Fe3O4 (3)吸收未反應的水蒸氣，干燥H2 (4)黑色固體變成紅色，玻璃管內壁上有水珠生成 (5)A　收集H2并檢驗其純度 解析　(1)B中發(fā)生的反應是3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，故A裝置為B中的反應提供水蒸氣。 (3)D的作用是吸收未反應的水蒸氣，干燥H2。 (4)E中的反應為H2＋CuOCu＋H2O，故實驗現象是黑色固體變紅，且玻璃管內壁上有水珠生成。 (5)應先點燃A處的酒精燈，排除B中的O2，再點燃酒精噴燈。進行H2還原CuO的實驗前，應首先檢驗H2的純度。 金屬單質無論是與水反應，還是與酸反應，金屬都是作還原劑，水或酸作氧化劑。金屬與酸或水反應的難易，取決于金屬的活動性強弱，金屬越活潑，反應就越容易。 1.把下列金屬投入0.1 molL－1鹽酸中，能發(fā)生反應且反應最劇烈的是(　　) A.Cu B.Fe C.Mg D.Al 答案　C 解析　由金屬活動性順序可知，Fe、Mg、Al能與鹽酸反應，而Cu不與鹽酸反應，金屬越活潑，與酸反應越劇烈，在Fe、Mg、Al中，Mg最活潑，反應最劇烈。 2.Mg、Al組成的混合物與足量鹽酸反應，產生標準狀況下的氫氣4.48 L，下列推斷中不正確的是(　　) A.參加反應的Mg、Al共0.2 mol B.參加反應的HCl為0.4 mol C.Mg、Al在反應中共失去0.4 mol電子 D.若與足量的稀硫酸反應能產生0.2 mol H2 答案　A 解析　反應的實質為Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，n(H2)＝＝0.2 mol，則參加反應的n(H＋)＝0.4 mol。若換成稀H2SO4，同樣產生0.2 mol H2。依據得失電子守恒，由2H＋―→H2得電子總數為0.2 mol2＝0.4 mol，C正確。0.2 mol Mg提供0.4 mol電子，0.2 mol Al則提供0.6 mol電子，0.2 mol Mg、Al混合物提供的電子數大于0.4 mol小于0.6 mol，A錯誤。 3.鈉與水反應時產生的各種現象如下： ①鈉浮在水面上?、阝c沉在水底　③鈉熔化成小球 ④小球迅速游動逐漸減小，最后消失?、莅l(fā)出嘶嘶的聲音?、薜稳敕犹笕芤猴@紅色 其中正確的是(　　) A.①②③④⑤ B.全部 C.①②③⑤⑥ D.①③④⑤⑥ 答案　D 解析　鈉的密度比水小，浮在水面上。 4.某學生將一小塊鈉投入滴有酚酞的水中，此實驗能證明鈉下面4點性質中的(　　) ①鈉的密度比水的小?、阝c的熔點較低?、垅c與水反應時放出熱量?、茆c與水反應后溶液呈堿性 A.①④ B.①②④ C.①③④ D.①②③④ 答案　D 解析　Na與水反應時，浮在水面上(密度比水小)，熔化成閃亮的小球(反應放熱，鈉熔點低)，在水面四處游動(有氣體生成)，同時溶液使酚酞變紅色(生成堿性物質)，體現了①②③④四點性質。 5.下列關于鐵與水反應的描述中，不正確的是(　　) A.鐵與水蒸氣反應的產物是黑色的Fe2O3 B.紅熱的鐵能與水蒸氣反應，放出的氣體點燃時能發(fā)出爆鳴聲 C.鐵與水蒸氣的反應是氧化還原反應 D.常溫下，Fe與H2O不反應，但在空氣中的O2、H2O共同作用下能發(fā)生反應 答案　A 解析　鐵與水蒸氣反應的化學方程式為3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，生成黑色的Fe3O4，A錯誤；H2在不純的氧氣中點燃時能發(fā)出爆鳴聲，B正確；該反應為氧化還原反應，C正確；常溫下，鐵在潮濕的空氣中被緩慢氧化，D正確。 6.如圖所示，在燒杯中盛有100 mL蒸餾水，水中懸浮著一個表面光滑、耐堿、耐熱的小球(此球穩(wěn)定在水的中央)，將10 g金屬鈉分多次投入到水中，最后使燒杯內的液體恢復到原來蒸餾水的溫度。回答下列問題： (1)10 g鈉要分多次投入的主要原因是_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)將10 g鈉全部投入完畢所進行的次數可能是_____________________________。 A.5次 B.10次 C.大于10次 (3)實驗結束后，從燒杯內小球的位置觀察到的現象是____________________________，出現這種現象的主要原因是_____________________________________________。 (4)實驗過程中所發(fā)生反應的離子方程式是___________________________________。 答案　(1)鈉與水反應劇烈，放出的熱量多，易發(fā)生爆炸 (2)C (3)小球上升　鈉與水反應生成氫氧化鈉，液體的密度增大，小球受到的浮力增大 (4)2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ 解析　鈉與水反應劇烈，易發(fā)生爆炸，使用時要嚴格控制用量，鈉的密度小于1 gcm－3，黃豆粒大小的一塊鈉的體積(立方體的邊長肯定小于1 cm)小于1 cm3，則其質量小于1 g，故10 g鈉全部投入完畢所進行的次數要大于10次。鈉與水反應生成氫氧化鈉，氫氧化鈉溶液的密度大于水的密度，小球受到的浮力增大。