高一化学必修1 第三章 金属及其化合物(第一课时)

高一化学必修1 第三章金属及其化合物（第一课时）
教学目的：
1、巩固常见金属钠及铝的单质、化合物性质。

2、培养归纳、概括、抽象思维能力，培养形成规律性认识的能力。

3、在发现总结规律的过程中启发学生分析、探究，激发学习兴趣。

重点、难点:将具体物质的性质抽象、概括，形成知识网络。

教学过程：
[导课]请同学们回顾我们刚学过的金属及其化合物的主要内容：
[投影]第一节：金属化学性质：一、金属与氧气反应（钠、镁、铝）二、金属与水反应（钠与水、铁与水）三、铝与氢氧化钠反应；
第二节：几种重要的金属化合物：一、氧化物（MgO、CuO、Fe2O3、Al2O3）二、氢氧化物（Fe(OH)3、Fe(OH)2、Al(OH)3、）三、盐（NaCO3与NaHCO3、Fe3+的氧化性）四、焰色反应
第三节：用途广泛的金属材料：一、常见合金的重要应用（铜合金、钢）二、正确选用金属材料。

[讲述]我们采用Na、Al、Fe为主线纵向对金属性质进行归纳。

[板书] 第三章金属及其化合物
归纳与整理
[填写下表]
[投影]对照答案，查缺补漏。

[归纳整理]一、钠及重要化合物之间的转化关系
1、(1)与氧气反应：
(2)钠与水的反应：
2、氧化物与过氧化钠：
Na2O+H2O—Na2O+CO2—
Na2O2+H2O—Na2O2+CO2—
3、（1）碳酸钠和碳酸氢钠在水中的溶解性：
（2）受热分解：
（3）与盐酸反应：
[投影] 答案：
一、钠元素化合物性质
1、①与氧气反应：
4Na+O2=2Na2O 2Na+O2Na2O2 (淡黄色)
②钠与水的反应２Nａ＋２H２O====２NａOH＋H２↑
2、氧化物与过氧化钠：
Na2O+H2O====2NaOH Na2O+CO2====Na2CO3
2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2↑
3、（1）碳酸钠和碳酸氢钠在水中的溶解性：Na2CO3〉NaHCO3
（2（碳酸钠较稳定，碳酸氢钠受热不稳定：）
2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑ + H2O
（3）与盐酸反应：
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2↑ + H2O
NaHCO3 + HCl = NaCl + CO2↑+ H2O
[例题]
例1、将足量的金属钠投入到100gt°C的水中，恰好得到t°C时NaOH饱和溶液111g，则t°C时NaOH的溶解度为____克。

分析解答：由于2Na+2H2O=NaOH+H2↑所以，反应前总质量为,反应后总质量为
若设Na的物质的量为xmol，则=xmol.据质量守恒定律有：23x+100=111+
x×2，得x=0.5
∴ =0.5mol×40g/mol=20g
例2、用1L1.0mol/LNaOH溶液吸收0.8molCO2,所以溶液中的CO32-，HCO3-的物质的量浓度之比为_____。

分析提示：Na+在反应后转化为Na2CO3及NaHCO3这两种形式的物质，C原子在反应后进入
CO 32-及HCO 3-中，设=xmol =ymol ，据Na +
守恒有：2x+y=1.0mol/L×1L 据C 守恒有：x+y=0.8mol 答案：1：3
例3、A 、B 、C 三种金属相对原子质量之比为3：5：7，若以4：2：1的原子个数比形
成三种金属组成的混合物4.64g ，溶于足量的盐酸后，放出氢气在标准状况下的体积是3. 136L,若三种金属均为正2价，求三种金属的相对原子质量。

分析：由于三种金属均为+2价，所以三种金属物质的量之和等于与盐酸反应生成氢气的物质的量，由此可以求出混合金属的平均相对原子质量，由此可求出三种金属相对原子质量。

解：
∴混合金属的物质的量=H 2的物质的量= =0.14mol 混合金属的平均摩尔质 量=
设：A 、B 、C 三种金属的相对原子质量分别是3x 、5x 、7x 则：
解之，x=8
∴A 、B 、C 三种金属的相对原子质量分别是：24、40、56。

例4 200℃时，11.6g CO 2和水蒸气的混合气体与足量的Na 2O 2充分反应，反应后固体的质量增加了3.6g 。

则原混合气体的平均式量为 A ．5.8
B ．11.6
C ．23.2
D ．46.4
分析：此题可以有多种解法，这里介绍三种，同学们可以通过比较，找出规律，理智地采用最佳方法求出答案。

解法一：差量法
设原混合气体中含CO 2和H 2O 物质的量分别为x 、y 2Na 2O 2 + 2CO 2 === 2Na 2CO 3 + O 2 固体质量增加 78×2g 2mol 106×2g (212－156)g
x
28x 2Na 2O 2 + 2H 2O === 4NaOH + O 2 固体质量增加
78×2g 2mol 40×4g 4g
y
2y
28236441811601
04x y x y x mol y mol +=+=⎧⎨⎩==⎧⎨
⎩
....解得 则混合气的平均式量为：
M =
+=1160104
232.
...
故选C
解法二：平均值法
由方程式：2CO 2 + 2Na 2O 2 === 2Na 2CO 3 + O 2和2H 2O + 2Na 2O 2 === 4NaOH + O 2↑可知，
固体增加的质量m ()增，应是 m m m (CO )(H O)(O )222与的总和减去之值，即： m m m m (CO )(H O)(O )()222+-=增
所以，()()[]
()m m m m (O )co H O 222
=+-增
这样， m g g g O ()..2116368=-=
则O 2物质的量n 8g
32g /mol
0.25mol (O )2==
又由于n 1
2
[n n ](O )(H O)(CO )222=
+ 所以混合气总物质的量()()()n n 2n H O CO o 222+= 因此混合气体的平均式量=
⨯=11.6
20.25
23.2 解法三：估算法
CO 2的式量为44，水蒸气的式量为18，因此两种气体的混合物的平均式量必介于二者之间，故应选C 。

小结：由上可见，在解计算选择题时墨守成规的用通常方法即差量法往往麻烦费时，显然
在此采用估算法是最简便的方法。

[练习]
1、金属钠露置在空气中，在其表面不可能生成的物质是 A ．Na 2O
B ．NaOH
C ．Na 2CO 3
D ．NaCl
2、下列各组中的两物质作用时，反应条件或反应物用量的改变，对生成物没有影响的是
A ．Na 2O 2与CO 2
B ．Na 与O 2
C ．NaOH 与CO 2
D ．碳与O 2
3、下列叙述中正确的是
A ．Na 2O 与Na 2O 2都能与水反应生成碱，它们都是碱性氧化物
B ．Na 2O 与CO 2发生化合反应生成Na 2CO 3，Na 2O 2与CO 2发生置换反应生成O 2
C ．Na 2O 有氧化性，Na 2O 2只有还原性
D ．Na 2O 能继续被氧化成Na 2O 2，Na 2O 2比Na 2O 稳定 4、用于呼吸用具上和潜水艇中作为氧气的来源的物质是 A ．Na 2O 2
B ．NaHCO 3
C ．SO 3(固)
D ．KMnO 4
5、除去小苏打溶液中少量苏打的方法是
A ．加热
B ．加NaOH
C ．通CO 2气体
D ．加盐酸
6、关于Na 2CO 3和NaHCO 3性质的有关叙述正确的是
A ．在水中溶解性：Na 2CO 3<NaHCO 3
B．热稳定性：Na2CO3>NaHCO3
C．与酸反应的速度：Na2CO3<NaHCO3
D．Na2CO3不能转化成NaHCO3，而NaHCO3能转化为Na2CO3
7、现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样.请从下图中选用适当应物只有CaCO3固体,
6摩尔/升，盐酸和蒸馏水).
请填写下列空白:
(1)写出实验中Na2O2和Na2O分别发生反应的化学方程式______________。

(2)应选用的装置是(只要求写出图中装置的标号)______________________。

(3)所选用装置的连接顺序应是(填各接口的字母;连接胶管省略)_________。

8、取一定量的Na2CO3、NaHCO3和Na2SO4混合物与250mL 1.00mol·L－1过量盐酸反应，生成2.016L CO2（标准状况），然后加入500mL 0.100mol·L－1Ba(OH)2溶液，得到沉淀的质量为2.33g，溶液中过量的碱用10.0mL 1.00ml·L－1盐酸恰好完全中和。

计算混合物中各物质的质量。

参考答案：1、D 2、A 3、D 4、A 5、A 6、BC 7、
(1)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑Na2O+H2O=2NaO
(2)⑤①④
(3)(G)接(A)(B)接(F)
方法2
(1)2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2Na2O+CO2=Na2CO3
(2)⑤②⑥⑦①④
(3)(G)接(D)(C) 接(H)(I)[或(I)(H)] 接(J)(K) 〔或(K)(J)〕接(A)(B) 接(F)
8、混合物中Na2SO4的质量＝g·mol－1＝1.42g
设混合物中Na2CO3和NaHCO3的物质的量分别为x和y，
反应中放出的CO2物质的量＝＝0.0900mol
与Na2CO3、NaHCO3反应的盐酸的物质的量为：
0.250L×1.00mol·L－1－0.500L×0.100mol·L－1×2＋0.0100L×1.00 mol·L－1＝0.160mol
[归纳整理]写出相应化学方程式或离子方程式：
一、铝及重要化合物之间的转化关系
1、Al既可与酸反应，又可与碱反应
铝是一种金属元素，但由于氢氧化铝的两性，使铝单质既能和酸反应生成铝盐，又能和碱反应生成偏铝酸盐。

(1) Al与酸反应：
(2) Al与碱反应：
反应过程：
2、氧化铝的两性：
3、氢氧化铝
（1）制取
（2）Al(OH)3的两性
（3）Al(OH)3不稳定：
[投影]答案：]一、铝及重要化合物之间的转化关系
1、Al既可与酸反应，又可与碱反应
铝是一种金属元素，但由于氢氧化铝的两性，使铝单质既能和酸反应生成铝盐，又能和碱反应生成偏铝酸盐。

(1) Al与酸反应：2Al＋6H+=2Al3+＋3H2↑
(2) Al与碱反应：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑
反应过程：2Al＋6H2O=2Al(OH)3＋3H2↑(用NaOH去膜后的Al发生此反应)
Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O，二式加和得总反应式。

2、氧化铝的两性：
Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
3、氢氧化铝
（1）制取
Al2(SO4)3+6NH3·H2O=2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4
Al3++3 NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
（2）Al(OH)3的两性
Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
（3）Al(OH)3不稳定：2Al(OH)3Al2O3+3H2O
[例题]
例1、由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成化合物10g，与足量的盐酸反应产生
的氢气在标况下为11.2L。

则化合物中一定含有的金属是
A. 锌
B. 铁
C. 铝
D. 镁
解析：根据锌、铁、铝、镁四种金属与盐酸反应的方程式可知生成11.2L氢气需要各
金属的质量分别为：锌32.5g、铁28g、铝9g、镁12g。

由此可得出化合物中一定含有铝。

答案选：C
例2、将分别盛有50ｍＬ１mol／Ｌ的硫酸的两个烧杯置于托盘天平的两盘上，
并调平。

再向两杯中分别加入下列各组金属，反应完毕后，天平仍处于平衡的是A．同是0.2ｍｏｌ钠和镁B．同是1.5ｇ铝和锌
C．同是1.5ｇ铝和镁D．同是１mol镁和铝
解析：把选项分别代入，A，B，D两边增重不等，均被排除。

所以C为答案。

例3、有镁、铝合金14.7ｇ，全部溶于500ｍＬ6.0ｍｏｌ／Ｌ的盐酸中充分反应后，再加入400ｍＬ8.0ｍｏｌ／Ｌ的NaOH溶液，结果得到沉淀26.3ｇ，则合金中镁、铝的质量分别为。

A．13.5ｇ和1.2ｇB．10.2ｇ和4.5ｇＣ．1.2ｇ和13.5ｇＤ．10.9ｇ和3.8ｇ解析：镁和铝都能溶于盐酸，溶解后生成的镁盐和铝盐都能与ＮａＯＨ反应，剩余的盐酸也能与ＮａＯＨ反应，若ＮａＯＨ过量还能将Ａｌ（ＯＨ）３溶解。

反应的一系列离子方程式如下：
Ａｌ＋３Ｈ＋＝Ａｌ３＋＋（３/２）Ｈ２↑
Ａｌ３＋＋３ＯＨ－＝Ａｌ（ＯＨ）3↓
Ｍｇ＋２Ｈ＋＝Ｍｇ2＋＋Ｈ２↑
Ｍｇ2＋＋２ＯＨ－＝Ｍｇ（ＯＨ）２↓
Ｈ＋＋ＯＨ－＝Ｈ２Ｏ
当ＮａＯＨ过量时，还有：
Ａｌ（ＯＨ）3＋ＯＨ－＝ＡｌＯ２－＋２Ｈ２Ｏ
讨论：若26.3ｇ沉淀全都是Ｍｇ（ＯＨ）２，则镁的质量为26.3ｇ/58×24＝10.9ｇ，铝的质量为14.7ｇ－10.9ｇ＝3.8ｇ；
若26.3ｇ沉淀为Ｍｇ（ＯＨ）２与Ａｌ（ＯＨ）3的混合物，则设合金中铝为ｘ，镁为ｙ，则：
27ｘ＋24ｙ＝14.7ｍｏｌ
［ｘ－（0.4×８－0.5×６）mol］×78ｇ／mol＋58ｇ／molｙ＝2.63ｇ
解之得：ｘ＝0.5mol ｙ＝0.05mol
合金中镁和铝的质量分别为：
0.05mol×24ｇ／mol＝1.2ｇ，
0.5mol×27ｇ／mol＝13.5ｇ
所以答案为C，D。

例4．在0.2mol/L的AlCl3溶液100mL中，如果要得到1.17g沉淀，则需加入0.5mol/L 的NaOH溶液多少毫升？
解法一：AlCl3与NaOH反应时，当AlCl3过量时，只生成Al（OH）3，当NaOH
过量时，Al（OH）3沉淀又会部分溶解，所以，此题应有两种结果。

（1）当AlCl3过量时，设需加入xmolNaOH溶液才能得到1.17gAl（OH）3沉淀。

Al3++3OH-══Al（OH）3↓
3mol1mol
解之得：x=90mL
（2）当NaOH过量时，设需加入ymLNaOH溶液才能得到1.17gAl（OH）3沉
淀。

Al3++3OH-══Al（OH）3↓
1mol3mol1mol
0.15 0.15×3
Al3++4OH-══AlO2-+2H20
1mol 4mol
0.2×0.1-0.015=0.005 0.005×4
（解法二：此题可用图象法会更直观，请同学们自己课下分析）
[练习]
1．能说明钠、镁、铝的金属性依次减弱的是
A．钠、镁、铝的化合价依次升高
B．钠、镁、铝元素形成的氢氧化物碱性依次减弱
C．钠、镁、铝分别与酸反应时，其原子失去电子的数目依次增加
D．钠遇冷水剧烈反应，镁与沸水有明显反应，铝与沸水也很难反应
2．在相同条件下，将镁、铝分别投入质量相等且足量的稀硫酸中，反应结束后，两溶液的质量仍相等，则镁和铝的关系是
A．质量比1∶1 B．物质的量之比1∶1
C．质量比12∶9 D．质量比32∶33
3．用含少量镁的铝片制取纯净的Al(OH)3，可能有的步骤为：①加盐酸溶解；②加苛性钠溶液；③过滤；④通入过量CO2；⑤加过量纯碱溶液。

实验操作最合理的组合及顺序是
A．①⑤④③B．②③④③C．②③⑤③D．①⑤③
4．从海水中提取金属镁，主要步骤有以下五步：①浓缩结晶②加熟石灰③加盐酸④电解⑤过滤，正确的顺序是
A．①②③④⑤B．③⑤①②④C．②⑤③①④D．④③⑤①②
5．将NaOH溶液逐滴加入用盐酸酸化了的AlCl3溶液中，若用y轴表示Al(OH)3沉淀量，x轴表示NaOH溶液的体积，下列图象正确的是
6．在下列五种物质的组合中，既能跟氢氧化钠溶液反应，又能跟盐酸反应，且在生成物中都有盐和水的是
①Al ②Al(OH)3③Al2O3④MgCO3⑤Mg(HCO3)2
A．①②③B．①③⑤C．②③⑤D．②④⑤
7．50mL1mol/LAlCl3溶液中，加入60mL未知浓度的NaOH溶液，得到Al(OH)3沉淀的质量为1.56g，则NaOH溶液的浓度可以是
A．1mol/L B．3mol/L C．2mol/L D．4mol/L
814．等体积的AlCl3和NaOH两种溶液混合后，沉淀物中含铝的质量与溶液中含铝的质量相等，则AlCl3和NaOH两种溶液物质的量浓度之比是
A．1∶3 B．2∶3 C．1∶4 D．2∶7
9．用氯化铝溶液与氢氧化钠溶液反应时，当Al3+离子的物质的量与OH-离子的物质的量之比(以下均填物质的量之比)为________时，Al(OH)3沉淀量最多；_________时，Al(OH)3全部溶解；________或________时Al(OH)3沉淀量为最多沉淀量的一半。

偏铝酸钠溶液与盐酸溶液反应时，AlO2-离子的物质的量与H+离子物质的量之比为_______时，Al(OH)3沉淀量最多；_______时Al(OH)3全部溶解；_______和_______时，生成的Al(OH)3的量为最多沉淀量的一半。

10．镁铝合金3g，与100mL 5mol/L盐酸完全反应，生成H23.36L(标准状况)，试计算在反应后的溶液中应加入多少mL 5mol/LNaOH溶液才能得到纯净的Mg(OH)2沉淀？
参考答案：
一、1．B、D2．D3．B4．C5．D6．C7．A、B8．B、D
9．1∶3，＜1∶4，1∶1.5，1∶3.5，1∶1，＜1∶4，2∶1，1∶2.5 10．113.3mL。