第二课时 金属与酸和水的反应 铝与氢氧化钠溶液的反应 物质的量在化学方程式计算中的应用

在金属活动顺序表中，钠排在铜的前面，所以，将钠加入到 CuSO4溶液中，会置换出金属铜。这种说法对吗？为什么？
[师生互动]
【提示】 不对。钠加入到CuSO4溶液中，应先与水反应生成NaOH和H2， NaOH再与CuSO4反应生成Cu(OH)2沉淀，不会有Cu生成。钠与盐溶液反应， 不能置换出盐中的金属。不过，钠能与熔融态的盐反应，可以置换出盐中的 金属，如
△ Mg＋2H2O=====Mg(OH)2＋H2↑ (3)Zn、Fe、Sn、Pb 和高温水蒸气反应，生成不溶性氧化物和 H2。 高温 3Fe＋4H2O(g)=====Fe3O4＋4H2 高温 Zn＋H2O(g)=====ZnO＋H2
(4)Cu、Hg、Ag、Pt、Au不与水作用
某实验小组对中学课本中可生成氢气的反应进行了研究，总结 出两个可以生成H2的反应：①Zn＋盐酸；②Na＋水。为点燃上述两个反 应生成的H2，他们设计了右图装置。请回答下列问题： (1)写出Na与H2O反应的化学方程式____________。 (2)实验小组在点燃用上述装置制得的H2时，①实验获得成功，②却 失败了。他们分析认为失败的原因是Na与H2O的反应速率太快，Na的用 量太少。于是他们准备增加钠的用量，可老师说太危险，你认为产生危险 的原因是________________________。 (3)实验小组查阅钠、煤油、水的密度分别为0.97 g·cm－3、 0.80 g·cm－3，1.00 g·cm－3，并据此对实验进行改进。
一、金属与酸和水的反应
哪些金属能与酸发生反应？金属与酸反应的剧烈程度相同吗？
金属与酸反应的实质是什么？
[学生交流] 【提示】 金属活动顺序表中氢之前的金属能从酸溶液中置换出H2。金
属越活泼，反应程度越剧烈。金属与酸反应的实质是金属失电子转移至酸溶液 中的H＋，发生氧化还原反应(置换反应)产生H2。例如：2Na＋2H＋===2Na＋＋ H2↑。
3.实验室制取H2的方法除了用较活泼的金属与酸反应
外，还有什么方法？
【提示】 用金属铝与强碱反应可以制取H2；或将钠块用铝箔包好，上面 扎些小孔，放入水中，也可制取H2。
三、化学方程式中化学计量数与各化学计量间的关系
2Na＋ 2H2O===2NaOH＋H2↑
质量之比
计量数之比 扩大NA倍
46 g
【解析】 设参加反应的NaOH的物质的量为n，生成标准状况下H2的体积 为V
【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
(2)生成标准状况下的H2体积为13.44 L
(1)若NaOH溶液物质的量浓度为1 mol/L，完全反应时，可消 耗多少克铝？ (2)若产生标准状况下11.2 L的H2，转移多少 mol电子？
甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的盐酸和NaOH溶液， 向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体体积比为 甲∶乙＝1∶2，则加入铝粉的质量为________。
【思路点拨】
解答本题要从以下两方面考虑：
(1)等量的铝粉分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应放出H2的关系。 (2)足量的铝粉分别与盐酸和NaOH溶液反应放出H2的关系。
二、铝与氢氧化钠溶液的反应
铝与氢氧化钠溶液反应的原理是什么？ [师生互动] 【提示】 铝与强碱溶液反应的原理的解释 ①氧化还原反应(或置换反应)：
③总反应式：将上述①、②中的反应相加，①＋②×2再整理可得：2Al＋ 2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(氧化还原反应)。 Al(OH)3是两性氢氧化物，在强碱溶液中，Al表面生成的Al(OH)3立即与强碱 溶液反应而溶解，这样，铝就不断与水反应，生成的Al(OH)3再与强碱反应， 并且反应放热，因此反应速率会越来越快。 铝与酸或碱反应均能产生氢气，它们产生氢气的情况如何？ [师生互动] 【提示】 分析依据：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2.人们常用金属器皿(如铁壶、铝壶)来盛水，但铁与水 可以反应，这一问题应怎样去认识？
【提示】 铁与水反应是有条件的，铁在加热条件下与水蒸气反应，但铁 与冷水、热水不反应。
二、铝与氢氧化钠溶液的反应
实验 操作
试管中有气泡产生
实验 现象
不断溶解
爆鸣
，铝片 试管中
有气泡产生
，铝片
不断溶解
；
；点燃的木条放 点燃的木条放在试管口时发出 爆鸣 声 声
由Al与盐酸、氢氧化钠反应原理可推知：当一定量的铝在 盐酸中有剩余，而在NaOH溶液中不足时，产生氢气的体积比应存在下列关 系： 1＜ V HCl(H2) ＜1。 3 VNaOH(H 2)
2.有关Al与NaOH溶液反应的说法正确的是(
A．Al是还原剂，NaOH及H2O均是氧化剂
)
B．还原产物是H2，且由H2O还原所得的H2与NaOH还原所得的H2物质的量 之比为2∶1 C．此反应说明铝具有两性，铝的活泼性比只具有金属性的金属弱 D．此反应中，只有水是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂
第二课时
金属与水的反应
1．掌握钠与水反应的原理、现象。 2．了解Al与NaOH溶液的反应。 3．通过金属及其化合物性质的实验，提高对“化学是一门以实验为基 础的科学”的认识，培养实验意识、操作技能、观察能力和分析问题的能 力等。
4．掌握物质的量在化学方程式计算中的应用。
5．了解化学计算中的常用方法。
【解析】 解答本题的关键是由题给条件判断出哪种物质完全反应以找出
计量关系。等质量的铝粉分别与足量的HCl和NaOH溶液反应，放出H2的体 积关系为甲∶乙＝1∶1，因2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋ 2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，故等物质的量的HCl和NaOH分别与足量的铝粉 反应，放出H2的体积关系为甲∶乙＝1∶3。现产生H2的体积比甲∶乙＝ 1∶2，说明铝粉的量对盐酸来说是过量的，对NaOH来说是不足的，据上述 两方程式可求得：与盐酸反应的铝粉是2.7 g，与NaOH反应的铝粉是5.4 g， 所以投入铝粉的质量为5.4 g。 【答案】 5.4 g
【解析】 Al与NaOH溶液反应产生H2的实质是：2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋ 3H2↑，NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋2H2O，总反应为：2Al＋2NaOH＋ 2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。 【答案】 D
三、物质的量在化学方程式计算中的应用
根据化学方程式进行计算的基本步骤如何？举例说明。
1 L×1 mol/L x (4)列： 1 mol 40 g ＝ x 1 L×1 mol/L 40 g ×1 L×1 mol/L ＝40 g 1 mol 40 g ×100%＝80% 50 g
(5)解：x＝
NaOH 的含量
(6)答：该样品中NaOH的含量为80%
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。 【思路点拨】
在试管口时发出
化学方程式：
化学方程式：
有关 2Al＋6HCl===2AlCl ＋3H ↑ 2Al＋2NaOH＋2H O===2NaAlO ＋3H ↑ 3 2 2 2 2 化学 方程 离子方程式： 离子方程式： ＋===2Al3＋＋3H ↑ 式 2Al＋6H 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑ 2
阅读教材P49～52填充有关内容。
一、金属与酸或水的反应
1．金属与酸的反应
酸和金属活动性顺序表中 氢前面 的金属反应生成 氢气 ，如Zn、Fe和
稀盐酸反应的化学方程式分别为： Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
2．金属与水的反应 (1)钠与水的反应
实验操作
2 2NA
36g
2 2NA 2 mol
80 g
2 2NA 2 mol
2g
1 NA 1 mol
物质的量之比 2 mol 比＝ 气体体积(相同条件)
结论：化学方程式中化学计算数之比＝微粒个数 之比＝ 物质的量 之 之比
4.根据化学方程式进行计算时，已知物理量与被求的 物理量是否必须一致？ 【提示】 不一定。只要满足“上下一致，左右相当”即可进行求算，如 上式46 g Na与22.4 L H2(标况下)就是相当的。
[师生互动]
【提示】 1．基本步骤
2．实例 现有 1 L 1 mol/L 的盐酸与 50 g NaOH 样品恰好完全反应 (杂质不与盐酸反应)，则该样品中 NaOH 的含量为多少？ (1)设：设样品中 NaOH 的质量为 x (2)写：HCl (3)标： ＋ NaOH===NaCl＋H2O
1 mol 40 g
(2)钠与水反应放出大量的热，使试管内H2与O2的混合气体点燃而爆炸 (3)钠比水轻，比煤油重，落在煤油与水的交界处。钠与H2O反应产生的H2使 钠浮起，脱离水面，反应停止；当钠表面的H2逸出，钠又回落，与水反应，如
此反复，减慢了Na与H2O的反应速率
【点评】 由于实验是做Na与H2O的反应，且要保证实验的安全。本题可以从 钠与H2O反应的本质，水和煤油是否互溶，密度的大小等诸多方面入手进行分 析和解答，整体思维，逻辑推理，得出合理的结论。
实验现象
① 钠浮在水面上 ② 迅速熔化为小球 ③ 小球四处游动 最后消失 ，逐渐变小，
结论或解释
①钠的密度比水 小 ②钠熔点 低 ，反应 放热 ③反应产生的 氢气 推动小球运动
④反应后溶液的颜色逐渐变 红
④反应后溶液显 碱 性
钠与水剧烈反应，生成 NaOH 和H2 ，表现 还原 性， 结论
化学方程式： 2Na2H2O===2NaOH＋H2↑