人教版高中化学必修一第一节 金属的化学性质.doc

高中化学学习材料
唐玲出品
第一节金属的化学性质
名师导航
知识梳理
一、钠的化学性质
1.钠与氧气反应
钠呈光亮的_________色，暴露在空气中则会_________，生成_________固体。

4Na+O2====2Na2O。

钠在空气或氧气中加热，则会_________，发出_________色火焰，生成一种_________
色固体。

2Na+O2△
Na2O2。

2.钠与水反应
__________在水面上（密度比水小），__________成小球（钠的熔点低），发出“__________”的声音（此反应放出热），四处__________（生成气体H2），水溶液遇酚酞变__________（生成碱性物质NaOH）。

2Na+2H2O====2NaOH+H2↑
3.钠与酸溶液反应
若钠过量，则先与酸反应，过量的钠再与水反应；若酸过量，则钠只与酸反应。

4.钠与硫酸铜溶液反应
（1）钠与硫酸铜溶液反应
金属离子在水中一般以水合离子形式存在，即金属离子周围有一定数目的水分子包围着，不能和钠直接接触，而且钠与水反应速率很快。

因此，钠先与__________反应。

若NaOH能和盐反应生成难溶的碱，则NaOH才能再和__________反应，生成沉淀。

（2）状态下，钠与硫酸铜反应，发生置换反应。

二、铝的化学性质
1.铝与氧气反应
常温下，在空气中铝的表面容易生成一层很稳定的致密氧化膜：4Al+3O2====2Al2O3
2.Al与强酸溶液反应：2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑
3.Al与NaOH溶液反应：
2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑
三、铁的化学性质
1.铁与氧气反应：3Fe+2O2点燃
Fe3O4
2.铁与水反应
铁不能与冷、热水反应，能与______________反应：
3Fe+4H2O（g）高温
Fe3O4+4H2
3.铁与酸反应，生成________________，
如：Fe+2HCl====FeCl2+H2↑
4.铁与盐反应，生成________________，
如：Fe+CuSO4====FeSO4+Cu
四、Na、Al及其化合物的变化关系
图3-1
疑难突破
1.金属钠能将盐溶液中的活泼性比它差的金属置换出来吗？
剖析：按照金属活动顺序，金属钠能将活泼性排在它后面的金属置换出来，如果是在熔融状态下，这一规律也适用于钠与盐之间的置换反应；但在水溶液中，钠与水的反应更容易发生，往往是先与水反应生成氢氧化钠和氢气后，氢氧化钠再与其他的盐发生复分解反应。

如钠投入硫酸铜溶液中后，先与水反应生成了氢氧化钠，后者再与硫酸铜生成了硫酸钠和氢氧化铜沉淀。

2.铝既能与酸反应又能与碱反应，是两性物质吗？氧化铝和氢氧化铝呢？
剖析：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水一般是两性物质的特征性质，所以氧化铝和氢氧化铝是两性物质。

铝与酸反应生成盐和氢气，铝和碱溶液的反应实质是铝与水反应，但铝与水反应生成的产物氢氧化铝难溶于水，所以会阻止铝与水的进一步反应，铝与水反应生成的氢氧化铝能溶于碱中，从而使铝与水的反应能继续进行。

综上所述，铝不是两性物质，而氧化铝和氢氧化铝都是。

3.制备氢氧化铝时应注意什么问题？
剖析：氢氧化铝既能与强碱反应生成盐和水，又能与强酸反应生成盐和水，所以制备氢氧化铝时最好不要使用强酸或强碱，而只能用弱酸或弱碱。

如氯化铝溶液中滴入过量的氨水或二氧化碳通入偏铝酸钠溶液中都可以制得氢氧化铝。

问题探究
问题1 实验室里如何保存金属钠？
探究：钠易与O2、H2O反应，不与石蜡油或煤油反应，且密度大于石蜡油和煤油，可沉于其底部，以隔绝空气和水，所以金属钠需保存在石蜡油或煤油中。

问题2 Na2O与Na2O2哪个更稳定？
探究：常温下，Na在空气中会发生变化，生成Na2O；加热时，则生成Na2O2。

Na2O受热时，会继续反应，生成Na2O2。

从反应条件和反应过程中可看出：Na2O2更稳定。

问题3 有位同学用一小块铝箔包住一块金属钠并在铝箔上刺上许多的小孔，然后把它放入盛有少量水的小烧杯中。

与同学探究一下会有什么现象发生。

探究：金属钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，反应方程式为2Na+2H2O2NaOH+H2↑。

金属铝和
生成的氢氧化钠水溶液反应，反应方程式为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑。

可以观察到Na 与H2O反应类似的现象，且小球游动更快。

典题精讲
例1将一小块钠投入CuSO4溶液中，请预测会出现的实验现象，并写出有关反应的化学方程式。

思路解析
钠投入CuSO4溶液中，钠先与水反应，钠浮在CuSO4溶液的表面上，四处游动，熔成闪亮的小球，放出气体并发出嘶嘶的响声，小球的体积逐渐变小至最后消失，生成的NaOH能和CuSO4反应生成难溶的碱Cu（OH）2，蓝色溶液则变为蓝色浊液。

答案：2Na+2H2O====2NaOH+H2↑ CuSO4+2NaOH====Cu（OH）2↓+Na2SO4
例2 在烧杯中加入水和苯（苯的密度为0.88 g·cm-3，与水互不相溶，且不与钠反应）各
50 mL，将一小粒金属钠（密度为0.97 g·cm-3）投入烧杯中，观察到的现象可能为（）
A.钠在水层中反应并四处游动
B.钠停留在苯层中不发生反应
C.钠在苯的液面上反应并四处游动
D.钠在苯与水的界面处反应并可上下跳动
思路解析
苯与水互不相溶，且钠的密度处于苯和水之间，加入钠后，钠处在苯与水的中间。

由于钠能与水反应，且钠与水反应放出氢气，所以会使钠在苯和水的界面处反应并可能做上下跳动。

答案：D
例3 请你设计至少两种方法除去细小的铁颗粒中混有的细小铝颗粒。

（简要说明）
思路解析
可从铁与铝物理或化学性质的不同去思考分离的方法。

铝可与NaOH溶液反应而铁不能，铁能被磁体吸引而铝不能。

答案：方法一：可以使用NaOH溶液洗涤混合物，铁与NaOH溶液不发生反应，而Al可溶于NaOH溶液。

2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑
经过滤、洗涤，可得到铁。

方法二：可以使用磁铁将混合物中的铁吸引出来而留下杂质铝。

知识导学
钠与氧气的反应，随反应条件的不同，反应的产物不同，反应的剧烈程度也不同，我们要特别留意何种情况下发生何种反应，现象又如何。

钠与水的反应现象可从声、色、温、动等变化上来记忆，也可循着反应的原理及在反应中表现出的物理性质与化学性质来记忆，两种方法前者适于强记，后者适于理解记忆，同学们可根据情况选择。

记忆要诀：钠与水的五点反应现象可概括为“浮、熔、游、嘶、红”五个字。

这些反应现象从Na的物理性质及化学去解释浮在水面上是因为钠的密度比水小；熔成闪亮小球是因为反应放出大量的热；游动发出嘶嘶的声音是因为生成气体推动小球游动；溶液变红是因为反应生成NaOH。

钠与酸的反应现象和钠与水的反应现象相似，同学们可以设想一下，它们的反应原理是否相似呢？
钠与硫酸铜溶液的反应并不是直接发生的置换反应，而是先与水反应，后发生碱与盐的复分解反应。

原理为：
2Na+2H2O====2NaOH+H2↑，2NaOH+CuSO4====Na2SO4+Cu（OH）2↓。

注意：钠在溶液中不能发生正常的置换反应。

铝是典型的金属，具有金属的通性。

可以通过回忆金属的通性来预测铝的化学性质。

铝既能与酸反应，又能与碱反应，是不是两性物质呢？其实它与碱溶液的反应本质如下：铝与碱溶液的反应分两步完成：2Al+6H2O====2Al（OH）3+3H2↑
Al（OH）3+NaOH====NaAlO2+2H2O
铁与非金属单质、水、盐、酸等反应，熟记产物中铁的化合价是掌握铁的化学性质的关键。

可利用归纳法，从发现物质性质的共性及特性方面切入。

(1)铁与硫、碘、非氧化性酸(H+)、盐溶液等弱氧化剂反应时，生成Fe2+。

(2)铁与Cl2、Br2、硝酸、浓H2SO4等强氧化剂反应时，生成Fe3+。

(3)铁与氧气和H2O(g)反应时生成Fe3O4(FeO·Fe2O3)，两反应亦应熟记。

(4)铁与浓HNO3、浓H2SO4反应时，要特别标明“△”条件，因铁遇冷、浓HNO3或浓H2SO4发生钝化，加热时发生反应。

Na、Al及其化合物的转化，从Na、Al单质及化合物的化学性质理解掌握。

会写相互转化的化学方程式。

疑难导析
钠与水反应的剧烈程度与难易程度与钠与盐溶液中金属阳离子之间的反应相比要大得多和容易得多，所以按照反应的顺序，总是先与水反应，后与盐溶液中的金属阳离子反应，因为钠与水已反应完，所以与金属阳离子间的反应就是氢氧化钠与它之间的反应。

根据两性物质的概念来判断，必须是与酸、碱反应生成盐和水，铝与碱溶液反应的本质是铝与水的反应，所以在这个氧化还原反应中铝是还原剂，氧化剂只有水，而没有氢氧化钠。

铝与酸反应生成盐和氢气。

不符合两性物质的要求，不是两性物质。

而氧化铝和氢氧化铝与酸、碱反应生成盐和水，是两性物质。

氢氧化铝因为具有两性，既能溶于强酸又能溶于强碱，所以它的制备不能用强碱与铝盐来制备，也不能用强酸与偏铝酸盐来制备。

AlO与CO2、H2O反应原理来制备Al(OH)3。

可利用Al(OH)3不溶于氨水的性质及
2
问题导思
金属钠的保存要考虑到它的性质，它的性质活泼，极易与空气中的氧气、水发生反应，所以只能将其密封于煤油下（因其密度比煤油大）。

稳定性往往与活泼性相反，即越易与其他物质反应，其稳定性越差。

氧化钠受热可转变成过氧化钠，说明其稳定性较差。

关键是将钠与水的反应性质和现象与铝与氢氧化钠溶液的性质和现象结合起来即可得答案。

根据Na与水反应生成NaOH，NaOH在溶液中可与Al和H2O共同作用，产生H2。

因此会观察到与Na与水反应类似现象，最后铝箔完全反应掉而消失。

典题导考
绿色通道
关键明确活泼金属与盐溶液反应时，活泼金属先与水反应，若生成的NaOH能和盐反应生成难溶的碱，则NaOH才能再和盐反应。

典题变式
下列关于钠的用途的叙述中，不正确的是（）
A.钠可用于制造高压钠灯
B.钠可用于制造过氧化钠等化合物
C.钠和钾组成的合金可作为原子反应堆的导热剂
D.钠可将钛、锆、铌、钽等金属从它们的盐溶液中置换出来
答案：D
绿色通道
钠与水和苯的混合物反应时，现象与其与单纯的水反应时不同。

对反应和反应现象的分析，一定要结合题目的具体条件而定。

典题变式
将一小块金属钠放在燃烧匙里加热，对其实验现象有如下描述：①钠在燃烧之前先熔化②在空气中燃烧有黄色火花四射③燃烧后得到白色固体④燃烧时火焰呈黄色⑤燃烧后生成物为淡黄色固体
其中正确的是（）
A.只有⑤
B.只有①
C.①④⑤
D.②③
答案：C
绿色通道
此类题为设计新颖的开放型题目。

根据铁和铝的性质不同，有多种分离方法。

解答此类题目时，要积极调动大脑存储的知识，抽取相关知识，灵活应用作答。

当然这也有赖于平时一点一滴、扎扎实实的知识和能力的积累。

典题变式
为除去镀在铝片表面上的铜镀层，而不使铝被腐蚀，可选用下列哪种试剂（）A.浓硫酸 B.稀硫酸 C.浓硝酸 D.稀硝酸
答案：Ｃ。