《金属材料(第二课时)》教案

《金属材料（第二课时）》教案
教学目标
教学目标：
1．通过实验探究铝和铝的氧化物的性质，培养学生根据实验现象解释问题，分析问题的能力。

认识两性氧化物，丰富学生对金属多样性的认识。

2．基于物质的量认识化学反应，学习运用物质的量及相关物理量根据化学方程式进行计算，感受定量研究对化学科学的重要作用。

教学重点：铝和氧化铝的化学性质，运用物质的量在化学方程式中的关系进行计算。

教学过程
时间教学环
节
活动线知识线方法线
环节一认识铝的物理性质介绍铝合金在生活中的应
用，思考应用背后铝的性质
特点。

了解认识物质性质的一般
方法
铝的物理性质
环节二认识铝的化学性质【任务1】铝可能具有什么
化学性质
【任务2】观看铝分别与盐
酸和氢氧化钠溶液反应实
验现象，分析实验现象，能
得出什么推论？
进行实验→观察现象→分
析推理→得出结论
从类别的角度结
合金属的化学通
性认识铝的基本
化学性质。

从原子结构的角
度认识铝在氧化
还原反应中的变
化特点。

观察宏观现象，分
析推理，严密思
维，得出结论。

梳理、归纳、总结，
结构化知识。

对金
属多样性的认识。

环节三对化学反应的定量认
识提出问题：
化学方程式中计量数的关
系表示的是什么量的关
系？
【任务3】应用化学方程式
中物质的量的关系进行计
算
200mL 1mol/L NaOH溶液
与足量的铝反应。

计算：
（1）参加反应的铝的质量；
（2）生成的H2的体积（标
准状况）
【任务4】归纳应用物质的
量进行化学方程式计算的
方法步骤。

个数比 物质的量之比
应用物质的量的
关系根据化学方
程式进行计算的
方法。

环节四
课堂小
结
课后篇素养形成
合格考达标练
1.(2020辽宁锦州高一检测)实验室利用反应2KClO32KCl+3O2↑制取氧气,已知有24.5 g KClO3参加反应,则得到标准状况下的氧气的体积是()
A.2.24 L
B.4.48 L
C.44.8 L
D.6.72 L
3的物质的量是24.5g
122.5g·mol-1
=0.2 mol,
2KClO32KCl+3O2↑
2 mol
3 mol
0.2 mol n(O2)
2 mol∶0.2 mol=
3 mol∶n(O2),则n(O2)=0.3 mol,故产生的氧气在标准状况下的体积是0.3 mol×22.
4 L·mol-1=6.72 L。

2.2 mol·L-1的盐酸和稀硫酸各100 mL,分别加入等质量的铁粉,反应后生成的气体质量之比为2∶3,则向盐酸中加入的铁粉的物质的量为()
A.0.05 mol
B.0.075 mol
C.0.15 mol
D.0.2 mol
(HCl)=0.2 mol,n(H2SO4)=0.2 mol。

若酸均不足,即完全反应生成H2的质量之比为1∶2;若酸均过量,即金属不足,则生成H2的质量之比为1∶1。

现生成H2的质量之比为2∶3,则说明盐酸不足,硫酸过量;根据盐酸中HCl的物质的量可求出生成H20.1 mol,则H2SO4反应生成0.15 mol H2,则铁粉的物质的量为0.15 mol。

3.将钠、镁、铝各0.3 mol分别放入100 mL 1 mol·L-1的盐酸中,同温同压下产生的气体体积比是()
A.1∶2∶3
B.6∶3∶2
C.3∶1∶1
D.1∶1∶1
解析根据金属与酸反应的实质2M+2n H+2M n++n H2↑可知三种金属都过量,而铝、镁都不与H2O反应,按盐酸计算,两者产生气体的物质的量都为0.05 mol,金属钠可继续与H2O反应最终产生0.15 mol H2,即同温同压下产生气体的体积比为0.15 mol∶0.05 mol∶0.05 mol=3∶1∶1。

4.把一小块钠放入足量水中,会发生如下反应:2Na+2H2O2NaOH+H2↑。

下列有关该反应的说法正确的是()
A.反应中Na与NaOH的质量相等
B.反应中H2O和H2的质量相等
C.反应中H2O和H2的质量之比为2∶1
D.反应中Na与NaOH的物质的量之比为1∶1
,Na与NaOH的物质的量之比为1∶1,质量之比为23∶40,所以A项错误,D项正确;H2O与H2的物质的量之比为2∶1,质量之比为18∶1,所以B 项、C项均错误。

5.(2020江苏如东高级中学高一检测)将一定质量的锌片放入500 mL CuSO4溶液中,二者恰好完全反应,待充分反应后取出锌片,洗净后称量,发现锌片比原来减轻了0.5 g,则该CuSO4溶液的物质的量浓度为()
A.0.5 mol·L-1
B.1 mol·L-1
C.1.5 mol·L-1
D.2 mol·L-1
与CuSO4溶液反应时,置换出来的Cu附着在锌片上。

Zn+Cu2+Zn2++CuΔm
1 mol 1 g
n(Cu2+)0.5 g
1mol n(Cu2+)=1g
0.5g
,解得n(Cu2+)=0.5 mol,
所以c(CuSO4)=0.5mol
0.5L
=1 mol·L-1。

6.金属钠1.15 g与水反应,得到100 mL溶液,试计算:
(1)生成的气体在标准状况下为L。

(2)反应后所得溶液的物质的量浓度为(若溶液体积变化忽略不计)。

(2)0.5 mol·L-1
=0.05 mol,
(Na)=1.15g
23g·mol-1
设标准状况下生成气体体积为V,生成NaOH的物质的量为n(NaOH)。

2Na+2H2O2NaOH+H2↑
2 mol 2 mol22.4 L
0.05 mol n(NaOH)V
(1)V=0.05mol×22.4L
=0.56 L。

2mol
=0.5 mol·L-1。

(2)c(NaOH)=0.05mol
0.1L
等级考提升练
7.用铝箔包裹着2.3 g金属钠,用针扎若干小孔,然后投入足量水中,理论上收集到氢气的物质的量为()
A.等于0.05 mol
B.等于0.2 mol
C.大于0.05 mol,小于或等于0.2 mol
D.无法判断
解析铝箔包裹着2.3 g金属钠投入足量水中,钠首先与水反应,2.3 g金属钠的物质的量为0.1 mol,根据2Na+2H2O2NaOH+H2↑,生成的氢气的物质的量为0.05 mol;生成NaOH的物质的量为0.1 mol,生成的NaOH和铝箔反应,2NaOH+2Al+2H2O2NaAlO2+3H2↑,0.1 mol NaOH与足量铝作用可以生成0.15 mol H2,所以生成的H2总物质的量大于0.05 mol,小于或等于0.2 mol。

8.2.3 g钠与足量水发生反应,得到100 mL溶液,则所得到溶液的物质的量浓度是()
A.2 mol·L-1
B.1 mol·L-1
C.0.2 mol·L-1
D.0.1 mol·L-1
解析2Na+2H2O2NaOH+H2↑
2 mol 2 mol
0.1 mol0.1 mol
=1 mol·L-1。

所得到溶液的物质的量浓度是0.1mol
0.1L
9.等量镁、铝合金粉末分别与下列4种过量的溶液充分反应,放出氢气最多的是()
A.2 mol·L-1 H2SO4溶液
B.3 mol·L-1 CuSO4溶液
C.6 mol·L-1 KOH溶液
D.3 mol·L-1 Ba(OH)2溶液
2 mol·L-1 H2SO4溶液反应得到H2;Mg、Al与CuSO4反应可置换出Cu,不产生H2;KOH溶液和Ba(OH)2溶液只能与铝反应产生氢气。

10.一块表面已被氧化为Na2O的钠块10.8 g,将其投入100 g 水中,产生H2 0.2 g,则被氧化的钠的质量是()
A.9.2 g
B.10.6 g
C.6.2 g
D.4.6 g
解析由于钠块放入水中发生反应2Na+2H2O2NaOH+H2↑,由产生H2的质量可求出Na的质量,进而可求出钠块中Na2O的质量,最后根据关系式Na2O~2Na 才能求出被氧化的钠的质量。

11.将铁加入100 mL某浓度的盐酸中恰好完全反应,反应后生成气体的体积为V L(标准状况下),将铝加入100 mL 2 mol·L-1 NaOH溶液中恰好完全反应,充分反应后生成气体的体积为3V L(标准状况下)。

下列说法正确的是()
A.铁和铝的物质的量相等
B.原盐酸的浓度为2 mol·L-1
C.铁加入盐酸中的离子方程式为2Fe+6H+2Fe3++3H2↑
D.盐酸与NaOH溶液中溶质的物质的量浓度之比为1∶3
与NaOH溶液的反应为
2Al + 2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
2 mol 2 mol
3 mol
n(Al)0.1 L×2 mol·L-1n(H2)
列比例式2mol
0.1L×2mol·L-1=3mol
n(H2)
,
解得n(H2)=0.3 mol,
2mol
0.1L×2mol·L-1=2mol
n(Al)
,解得n(Al)=0.2 mol,
由Al与NaOH溶液反应生成的气体在标准状况下的体积为3V L,
得3VL
22.4L·mol-1
=0.3 mol,
则V=2.24。

再根据反应Fe+2HCl F eCl2+H2↑,可求出反应的Fe的物质的量为0.1
mol,HCl的物质的量为0.2 mol,则c(HCl)=0.2mol
0.1L
=2 mol·L-1,B正确;由上述数据分析知铁、铝物质的量不相等,A错误;Fe与盐酸反应生成Fe2+,C错误;盐酸与NaOH 溶液中溶质的物质的量浓度之比为1∶1,D错误。

12.将Fe和Al按一定的质量比组成合金。

(1)取一定量的该合金,向其中加入足量NaOH溶液,生成气体n L(标准状况),则反应的离子方程式是,合金中Al 的物质的量是。

(2)另取相同质量的该合金,向其中加入足量稀硫酸,固体全部溶解,生成气体m L(标准状况),则反应中转移电子的物质的量是mol,合金中Fe的质量是。

答案(1)2Al+2OH-+2H2O2Al O2-+3H2↑
n 33.6mol(2)m
11.2
56(m-n)
22.4
g
解析合金中Al既能与NaOH溶液反应,也能与稀硫酸反应,且等量Al与足量的NaOH溶液或稀硫酸反应生成等量的H2;而Fe只能与稀硫酸反应。

(1)由
2Al+2OH-+2H2O2Al O2-+3H2↑可知,合金中Al的物质的量为2
3×nL
22.4L·mol-1
=
n
33.6
mol;(2)Fe、Al与稀硫酸反应生成m L H2,由2H+H2可知,转移电子物质
的量为m
11.2mol;由Fe置换出的H2体积为(m-n) L,故m(Fe)=(m-n)L
22.4L·mol-1
×56 g·mol-
1=56(m-n)
22.4
g。

13.在隔绝空气的条件下,某同学将一块部分被氧化的钠块用一张已除去氧化膜并用针刺出一些小孔的铝箔包好,然后放入盛满水且倒置于水槽中的容器内,待钠块反应完全后,在容器中仅收集到1.12 L氢气(标准状况),此时测得铝箔质量比反应前减少了0.27 g,水槽和容器内溶液的总体积为2.0 L,溶液中NaOH的浓度为
0.050 mol·L-1(忽略溶液中离子的水解和溶解的氢气的量)。

(1)写出该实验中发生反应的化学方程式。

(2)试通过计算确定该钠块中钠元素的质量分数。

答案(1)2Na+2H2O2NaOH+H2↑
Na2O+H2O2NaOH
2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
(2)消耗的Al的物质的量为n(Al)=0.27g
27g·mol-1
=0.010 mol,根据反应2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑可得,由铝消耗的NaOH的物质的量为n(NaOH)=0.010 mol,生成的氢气的物质的量为n(H2)=0.015 mol,那么由金属钠生
成的氢气的物质的量为n(H2)=1.12L
22.4L·mol-1
-0.015 mol=0.035 mol,根据反应2Na+2H2O2NaOH+H2↑可得,金属钠的物质的量为n(Na)=2×0.035 mol=0.070 mol,又因为反应后溶液中NaOH的物质的量为n(NaOH)=2.0 L×0.050 mol·L-1=0.10 mol,所以溶液中Na+的总物质的量为n(Na+)=0.10 mol+0.010 mol=0.110
mol,n(Na2O)=0.110mol-0.070mol
2
=0.020 mol,该钠块中钠元素的质量分数为
0.11mol×23g·mol-1
0.070mol×23g·mol-1+0.020mol×62g·mol-1
×100%≈89%。

新情境创新练
14.在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验。

三组实验各取30 mL同浓度的盐酸,加入同一种镁铝合金粉末,产生气体,有关数据列表如下:
(1)甲、乙两组实验中,哪一组盐酸是不足量的? (填“甲”或“乙”)。

理由是。

(2)要算出盐酸中HCl 的物质的量浓度,题中可作计算依据的数据是 ,求得盐酸中HCl 的物质的量浓度为 。

(3)求合
金中Mg 、Al 的物质的量之比,题中可作计算依据的数据是 ,求得Mg 、Al 的物质的量之比为 。

乙 因甲、乙生成H 2的体积不等,则产生H 2体积小的,说明还有酸未
反应,因此甲中盐酸过量,镁铝合金反应完全;若乙中盐酸过量,则可产生H 2:280
255×385 mL≈423 mL,而实际为336 mL,说明乙中盐酸不足,合金过量
(2)336 mL 1 mol·L -1 (3)255 mg 和280 mL 1∶1
在乙或丙中,因盐酸反应完全,则可根据 2HCl ~ H 2↑
2
1
n (HCl)=336×10-3L
22.4 L ·mol -1×2=3×10-2 mol, c (HCl)=
3×10-2mol 0.03 L
=1 mol·L -1。

(3)在甲中,镁铝合金完全反应,盐酸有剩余,则可根据镁铝合金质量255 mg,生成气体280 mL 计算。

根据Mg~H 2↑,Al~3
2H 2↑得:n (Mg)×24 g·mol -1+n (Al)×27 g·mol -
1
=255×10-3
g,n (Mg)+3
2n n (Al)=
280×10-3L 22.4 L ·mol -1
,求得:n (Mg)=0.005 mol,n (Al)=0.005
mol,n (Mg)∶n (Al)=1∶1。