高中化学步步高必修1第三章 第一节 第3课时

第3课时铝与氢氧化钠溶液的反应[学习目标定位] 1.知道Al与NaOH溶液反应的产物及本质，能正确书写化学方程式和离子方程式。

2.学会化学方程式计算的一般方法和步骤。

一铝与氢氧化钠溶液的反应试管中有气泡冒出，溶解，来渐渐加快。

试管口时气体燃烧试管中有气泡冒出，溶解，来渐渐加快。

试管口时气体燃烧1.铝既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应。

2.反应原理(1)铝与盐酸反应：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，Al是还原剂，HCl是氧化剂。

(2)铝跟氢氧化钠溶液的反应是分步进行的：①2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑；②Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O；总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，Al是还原剂，H2O是氧化剂。

3.“量”的关系(1)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3∶1。

(2)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1∶1。

(3)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1∶3。

1.铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为()A.1∶1B.2∶1C.3∶1D.1∶3答案 C解析由铝与盐酸的反应方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，铝与氢氧化钠溶液的反应方程式：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，可知生成等量氢气需两者物质的量之比为n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。

理解感悟本题中是铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应，反应中铝是还原剂，所以生成等量的H2时，消耗铝的质量相等，即生成等物质的量的AlCl3和NaAlO2，所以根据氯元素和钠元素守恒得到所需HCl与氢氧化钠的物质的量之比为3∶1。

2.在铝制易拉罐中收集满CO2气体，然后向其中倒入10 mL浓NaOH溶液，并迅速用胶带将易拉罐口封住，能够观察到的实验现象是易拉罐突然变瘪了，经过一段时间后，又可以观察到的现象是________________________________________________。

试解释易拉罐变瘪的原因：___________________________________；并解释后一现象的原因：______________________________________。

写出反应过程中的两个离子方程式：_________________________________________；________________________________________________________________________。

答案易拉罐又鼓起来易拉罐中的CO2与浓NaOH溶液反应，致使易拉罐内气压降低，从而使易拉罐被大气压压瘪浓NaOH溶液与易拉罐(Al)反应产生H2，随着易拉罐内H2量的增多，易拉罐内气压增大，又会鼓起CO2＋2OH－===CO2－3＋H2O2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑解析易拉罐的瘪与鼓与其中的气压有关，开始时NaOH溶液吸收了CO2气体，后来Al与NaOH溶液反应产生H2，气体压强增大，又会鼓起。

二物质的量在化学方程式计算中的应用1.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。

例如：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑质量之比46 g 36 g 80 g 2 g计量数之比 2 2 2 1扩大N A倍2N A2N A2N A N A物质的量之比 2 mol 2_mol 2_mol 1_mol结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于粒子数目之比，等于物质的量之比，在同一条件下也等于气体体积之比。

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(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。

归纳总结根据化学方程式计算需注意的问题(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.向500 mL NaOH溶液中投入10.8 g Al，二者恰好完全反应后，计算：(1)参加反应的NaOH的物质的量和溶液的物质的量浓度。

(2)生成标准状况下H2的体积。

答案 (1)参加反应的NaOH 的物质的量为 0.4 mol ，NaOH 溶液的物质的量浓度为0.8 mol·L－1。

(2)生成标准状况下H 2的体积为13.44 L 。

解析 设参加反应的NaOH 的物质的量为n ，生成标准状况下H 2的体积为V 2Al ＋ 2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑ 54 g 2 mol 67.2 L 10.8 g n V则54 g 10.8 g ＝2 mol n ，解得：n ＝0.4 mol ， c (NaOH)＝0.4 mol 0.5 L ＝0.8 mol·L －1，54 g 10.8 g ＝67.2 LV ，解得：V ＝13.44 L 。

4.把铁、铝混合物1.1 g 溶于200 mL 5 mol·L －1盐酸中，反应后盐酸的浓度变为4.6 mol·L －1(溶液体积变化忽略不计)。

求： (1)反应中消耗HCl 的物质的量； (2)该混合物中铝、铁的物质的量。

答案 (1)消耗HCl 的物质的量为0.08 mol 。

(2)铝、铁的物质的量分别为0.02 mol ，0.01 mol 。

解析 (1)消耗HCl 的物质的量为0.2 L ×5 mol·L －1－0.2 L ×4.6 mol·L －1＝0.08 mol 。

(2)设Al 、Fe 的物质的量分别为x 、y 。

2Al ＋ 6HCl===2AlCl 3＋3H 2↑， 2 mol 6 mol x 3xFe ＋ 2HCl===FeCl 2＋H 2↑ 1 mol 2 mol y 2y⎩⎪⎨⎪⎧27 g·mol －1×x ＋56 g·mol －1×y ＝1.1 g 3x ＋2y ＝0.08 mol 得x ＝0.02 mol ，y ＝0.01 mol 。

理解感悟 在根据化学方程式进行计算时，如果是氧化还原反应，则可以利用得失电子守恒关系进行计算。

如在本题中，参加反应的盐酸(实际上是H ＋)的物质的量等于铁、铝在反应中失去电子的物质的量之和，据此列出恒等关系式求解，更为简单。

1.铝(或氧化铝)既能与酸反应，又能与碱反应，因此，铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸的食物。

2.物质的量应用化学方程式计算的依据是参加反应的各物质的物质的量之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。

物质的量又可将物质的质量、物质的量浓度、气体体积联系起来融入计算之中。

1.对于铝和烧碱溶液的反应，下列说法不正确的是( ) A.铝是还原剂 B.H 2O 是氧化剂C.该反应说明所有金属都能与碱反应D.铝与碱或酸反应能产生氢气 答案 C2.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.13 mol B.1 mol C.2 molD.23mol 答案 D解析 铝在参加反应时1 mol Al 可失去3 mol 电子，因此有2 mol 电子转移时需Al 的物质的量为23mol 。

3.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( ) A.Zn ＋2HCl===ZnCl 2＋H 2↑ 1 mol 1 mol 3.25 g x LB.Zn ＋2HCl===ZnCl 2＋H 2↑ 65 g 22.4 L 3.25 g x LC.Zn ＋2HCl===ZnCl 2＋H 2↑1 mol2 g 0.05 mol x LD.Zn ＋2HCl===ZnCl 2＋H 2↑ 65 g 2 g 3.25 g x L 答案 B解析 比例式应注意单位要“上下一致，左右相当”。

4.某无色溶液加入铝可以生成H 2，则在该溶液中一定能大量存在的离子组是( ) A.K ＋、Cu 2＋、NO －3、Cl －B.K ＋、Na ＋、Br －、Cl －C.K ＋、Ca 2＋、HCO －3、Cl －D.Na ＋、Mg 2＋、Br －、SO 2－4答案 B解析 A 项Cu 2＋显蓝色，不符合题意；所有离子与H ＋和OH －均不反应，B 项符合题意：C 项HCO －3与酸和碱均反应，一定不能大量存在，不符合题意；D 项Mg 2＋与OH －不能大量共存，各离子与H ＋不反应，D 项不一定能大量共存，不符合题意。

5.如图是某学校实验室从化学试剂商店买回来的氢氧化钠试剂标签上的部分内容。

某同学从该试剂瓶中取出24.0 g 固体，配成1 L 溶液，请计算： 氢氧化钠 化学纯(CP ) 500 g,品名：氢氧化钠 化学式：NaOH 相对分子质量：40(1)所得氢氧化钠溶液的物质的量浓度为________。

(2)从所得氢氧化钠溶液中取出200 mL 于一烧杯中，投入足量的金属铝，完全反应后，产生的气体在标准状况下的体积为________。

答案 (1)0.6 mol·L －1 (2)4.032 L解析 n (NaOH)＝m (NaOH )M (NaOH )＝24.0 g 40 g·mol －1＝0.6 mol ， c (NaOH)＝n (NaOH )V [NaOH (aq )]＝0.6 mol 1 L ＝0.6 mol·L －1。

2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑ 2 mol 22.4 L ×3 0.6 mol·L －1×0.2 L VV ＝0.6 mol·L －1×0.2 L ×22.4 L ×32 mol＝4.032 L 。