1、第三章 金属及其化合物第一节 金属的化学性质5分钟训练(预习类训练，可用于课前)1.(2010广东高考，6)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 molL-1 H2SO4溶液 B.18 molL-1 H2SO4溶液C.6 molL-1 KOH溶液 D.3 molL-1 HNO3溶液思路解析：本题考查镁、铝的性质。Mg不与强碱溶液反应；常温下，铝与浓硫酸不反应，而Mg与浓硫酸和稀硝酸反应都不产生H2，而是放出SO2或NO；因此只有稀硫酸与Mg、Al反应时有H2放出。综合可得答案为A。答案：A2.通过右图可以发现地壳中金属含量最多的是铝，其次是铁，而铜却根
2、本没有上榜，而人类利用铜的历史却是最悠久的，请谈谈你的看法。思路解析：金属的利用除了与含量多少的因素有关以外，还与金属的存在形态、开采、冶炼、煅造等技术有关。铜虽然含量不算高，但自然界有游离态的铜，人类最早利用的铜实际上就是陨石中的铜，加之铜的冶炼与开采技术也比较容易掌握，所以铜成了人类利用历史最为悠久的金属。答案：自然界有游离态的铜，人类最早利用的铜实际上就是陨石中的铜，加之铜的冶炼与开采技术也比较容易掌握，所以铜成了人类利用历史最为悠久的金属。3.有人说金属表面的氧化膜是金属腐蚀的开始，也有人认为金属表面形成氧化膜后有助于金属防腐，你如何看待这两种观点？思路解析：金属被氧化肯定是先从表面开
3、始，进而氧化腐蚀内部，从这一点上讲，说金属表面的氧化膜是金属腐蚀的开始是完全正确的，而且很多金属当表面被氧化后，内部的氧化也确实会继续下去；但也有部分金属，如镁、铝等，当表面上形成了氧化膜后，就会阻止内部金属的进一步腐蚀，其原因是它的这一层氧化膜的结构致密，就相当于给内部金属增加了一层保护层，所以这一原理也被用于钢铁的防腐上，如枪炮的发蓝工艺就是在钢铁的表面上有意将表面金属氧化成一层四氧化三铁薄膜，而将内部金属给保护起来。答案：都有一定道理，只是看问题的角度与前提不同。4.钠的化学性质活泼，与水的反应也很剧烈，当我们将一粒金属钠投入一个盛有水（加几滴酚酞）的小烧杯中时，有哪些现象？这些现象又反
4、映了金属钠的什么性质？思路解析：钠与水的反应原理为：2Na+2H2O=2NaOH+H2，它所伴随的现象有：钠很快熔成闪亮的金属小球、浮在水面上、迅速在液面上游动、发出嘶嘶响声、溶液由无色变成红色。在做此实验的准备过程中，可用小刀将钠切割；切出的截面是银白色的，但很快变暗、发灰，最终是黄色的。答案：钠很快熔成闪亮的金属小球、浮在水面上、迅速在液面上游动、发出嘶嘶响声、溶液由无色变成红色。钠的密度比水小、钠的硬度小、熔点低、生成的产物在水溶液中呈碱性、有气体产生且它能在空气中燃烧产生爆鸣声、反应为放热反应。10分钟训练(强化类训练，可用于课中)1.下列关于钠用途的叙述中，不正确的是（ ）A.钠可用
5、于制造高压钠灯，用于照明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思路解析：A、B、C三项中的用途都是教材上介绍的钠的用途，而钠投入盐溶液后，首先是与水反应，生成的氢氧化钠再与盐溶液作用，所以不能在盐溶液中发生金属之间的置换反应。答案：D2.钠一旦着火，可用来灭火的物质是（ ）A.水 B.沙子 C.煤油 D.干冰思路解析：钠能与水反应，所以不能用水来灭火；煤油的密度比水大，钠会浮在煤油的上面，所以也灭不了火；干冰的主要成分是二氧化碳，能与钠反应。答案：B3.将一小块钠投入到硫酸铜溶液中，不可能观察到的现象是
6、（ ）A.钠熔化成小球在液面四处游动 B.有无色气体生成C.溶液底部有紫红色物质生成 D.溶液中有蓝色沉淀生成思路解析：钠投入硫酸铜溶液中，首先与水反应，然后生成的氢氧化钠与硫酸铜生成蓝色沉淀。所以本实验是钠与水反应的现象加上氢氧化钠与硫酸铜反应的现象。答案：C4.下列叙述中不正确的是（ ）A.钠原子有强还原性，钠离子有弱氧化性B.若电解熔融的氯化钠，则钠离子被还原成钠原子C.由于钠很活泼，所以它能从溶液中置换出金属活动顺序表钠后面的金属D.钠是电和热的良导体思路解析：钠原子最外层只有一个电子，易失去，而钠离子最外层已达8电子稳定结构，不会再失去电子，所以没有还原性，只有弱氧化性；电解熔融的氯
7、化钠得到钠单质，化合价降低，被还原；钠与其他金属一样也是电和热的良导体。答案：C5.将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中，反应后溶液质量减轻的是（ ）A.HCl B.K2SO4 C.NaOH D.CuSO4思路解析：题意要求“反应后溶液质量减轻”是指投入金属钠的质量小于脱离溶液的物质（如气体或沉淀）的质量。在A、B、C三个选项中，钠反应后均只产生H2，由于反应进入溶液的钠元素质量大于放出的H2的质量，故溶液质量是增加的。D选项中钠与水反应生成的NaOH还能继续与CuSO4反应析出Cu（OH）2沉淀，其化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2，2NaOH+CuSO4=Cu（OH）2+Na
8、2SO4。反应后溶液的质量减轻。答案：D6.把一小块金属钠投入饱和石灰水中，不会出现的现象是（ ）A.溶液中出现白色浑浊 B.有金属被还原出来C.钠与石灰水接触即爆炸 D.有气体放出思路解析：钠与水首先反应，有氢气放出；产生的热量将使溶液的温度升高，而石灰水温度升高，溶解度降低，所以溶液中会出现白色浑浊。答案：BC7.在空气中暴露过的NaOH固体，经分析知其含水7.65%,含Na2CO3 4.32%，其余是NaOH。若将1 g该样品放入含有HCl 3.65 g的盐酸溶液中使其完全反应后，多余的酸再用50 g 2%的NaOH溶液恰好中和。蒸干所得溶液，可得固体多少克?思路解析：该题数据众多，相关
9、的反应也较多，但细心分析一下所进行的反应产物就会发现，最后得到的固体均为NaCl，我们可以用氯元素守恒快速解题。答案：设可得固体质量为x。根据氯元素守恒可得如下关系式：HCl NaCl36.5 58.53.65 g x36.53.65 g=58.5xx=5.85 g最终可得固体5.85 g8.各种无机盐在原生质中占有一定的比例。若以人体体液中的Na+的含量为100，则K+为3.68，Ca2+为3.10，Mg为0.70，Cl-为12 900，Al3+含量极低。这种比例和海水的成分近似。试完成下列问题：（1）上述事实说明了什么问题？（2）铝元素对人体有害，1989年世界卫生组织把铝列为食品污染物之
10、一，每日摄入量应控制在4 mg以下。问铝元素含量较多会引发人体什么疾病。（3）油条是中国北方常见食品之一。油条的制作口诀是“一碱、二矾、三食盐”，其中的“碱、矾、盐”分别指什么物质？写出炸油条时发生反应的化学方程式。（4）炸油条时，1 kg面粉需加0.5 kg水、4 g矾、10 g碱和盐等辅料，若在油炸过程中质量减少20%，试通过计算说明100 g油条中的含铝量是否超过安全摄入量。思路解析：（1）原始生命最早起源于原始海洋。（2）铝主要损害脑细胞，是老年性痴呆的原因之一。（3）“碱”指NaHCO3；“矾”指明矾KAl（SO4）212H2O；“盐”指NaCl。2KAl（SO4）2+6NaHCO3
11、=K2SO4+3Na2SO4+2Al（OH）3+6CO2。（4）4 g明矾中含铝为：4 g27/474=0.228 g；熟油条的质量为：1 514 g80%=1 211 g；100 g油条中含铝为：100 g0.228/1 211=0.019 g=19 mg，远远超过4 mg的安全摄入量。答案：（1）原始生命最早起源于原始海洋。（2）老年性痴呆。（3）“碱”指NaHCO3；“矾”指明矾KAl（SO4）212H2O；“盐”指NaCl。2KAl（SO4）2+6NaHCO3=K2SO4+3Na2SO4+2Al（OH）3+6CO2。（4）超过。快乐时光谎言教授 教授说：“你们已了解谎言的概念，关于这个
12、问题，我已在自己的著作论谎言一书中写到。你们谁读过这本书，请举起手来。” 所有的同学不约而同地举起了手。 “很好！”教授继续说， “这回可有了新的讲课例子啦。我写的书尚未出版呢！”30分钟训练(巩固类训练，可用于课后)1.下列说法不正确的是（ ）A.人类历史上使用最早的合金是青铜 B.司母戊鼎是我国目前已发现的最重的青铜器C.性能最优良，且最稳定的合金是铝合金D.目前世界上用途最广的合金是钢思路解析：不同的合金性能不一样，用途不一样，所以说铝合金的性能最优良，且最稳定是不合适的。答案：C2.观察和推理相结合是研究化学的重要方法。通过你的观察和推理，判断下列实验室中对于少量Na的保存方法正确的是
13、（ ）A.保存在水中 B.密封，保存在CCl4中C.用铝箔包裹后，保存在广口瓶中即可 D.密封，保存在煤油中思路解析：钠能和水反应，所以不能保存在水中；钠的密度比CCl4的小，所以保存在CCl4中无法隔绝空气；铝箔包裹不能起到隔绝空气的效果；由于钠的密度比煤油的大，且与煤油不反应，因此应该保存在煤油中。答案：D3.除去镁粉中混有的少量铝粉，可选用的溶液是（ ）A.盐酸 B.硝酸 C.氨水 D.氢氧化钾思路解析：Mg不与强碱溶液发生反应，而铝可以与强碱溶液发生反应，铝与氢氧化钾反应的方程式为2Al+2KOH+2H2O=2KAlO2+3H2。故选D。答案：D4.由钠、镁、铝、锌四种金属单质中的两种
14、组成的合金共12 g，跟足量的盐酸反应产生5.6 L氢气（标准状况），那么此合金中一定含有的金属是（ ）A.Na B.Mg C.Al D.Zn思路解析：依题意，当产生H2 22.4 L即1 mol时，消耗合金的质量为48 g。产生1 mol H2，所消耗的Na、Mg、Al质量分别为46 g、24 g、18 g，均小于48 g。根据平均值原理，必有一种金属的摩尔质量大于48 gmol-1。只有Zn符合要求。所以，该合金中必含有Zn。答案：D5.下列物质露置在空气中，质量会减轻的是（ ）A.NaOH B.Na2O2 C.无水CaCl2 D.Na2CO310H2O思路解析：NaOH能吸收空气中的二氧
15、化碳和水使其质量增加；Na2O2在空气中吸收水和二氧化碳，放出氧气，最终也会转化为Na2CO3，质量也会增加；无水CaCl2在空气中吸收水（潮解），质量增加；Na2CO310H2O在空气中容易失水（风化），造成质量减小。答案：D6.取一小块金属钠放在燃烧匙里加热，下列实验现象：金属先熔化；在空气中燃烧，放出黄色火花；燃烧后得白色固体；燃烧时火焰为黄色；燃烧后生成浅黄色固体物质。描述正确的是（ ）A. B. C. D.思路解析：钠在燃烧匙中燃烧，生成的是浅黄色的过氧化钠，由于其熔点低，所以首先熔化成小球，燃烧时的火焰为黄色。答案：C7.在烧杯中加入水和苯（密度0.97 gcm-3）各50 mL。
16、将一小粒金属钠（密度0.97 gcm-3）投入烧杯中，观察到的现象可能是（ ）A.钠在水层中反应并上下游动 B.钠停留在苯层中不发生反应C.钠在苯的液面上反应并上下游动 D.钠在苯与水的界面处反应并上下游动思路解析：根据钠与水和苯三者的密度可以判定：钠应在水层和苯层之间，但钠与水反应产生的氢气，使钠粒获得反作用力，故而会在界面处上下游动。答案：D8.不是由钠的化学性质决定的用途是（ ）制取过氧化钠 做原子反应堆的导热剂 冶炼钛 制高压钠灯A. B. C. D.思路解析：制取过氧化钠是钠和氧气的反应，冶炼钛是钠将钛还原，这些是钠的化学性质的运用；做原子反应堆的导热剂和制高压钠灯是利用钠的物理性质
17、。答案：D9.在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”。请完成该实验中的问题：（1）写出该反应的反应方程式：_；该氧化还原反应的还原剂是_，氧化剂是_。（2）实验前必须对整套装置进行气密性检查，操作方法是_。（3）圆底烧瓶中盛装的是水，该装置受热后的主要作用是_；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，碎瓷片的作用是_。（4）酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是_，为什么？_。（5）干燥管中盛装的物质是_，作用是_。（6）试管中收集的气体是_。如果要在A处的玻璃管处点燃该
18、气体，则必须对该气体进行_，方法是_，这一操作的目的是_。答案：（1）3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2 Fe H2O（2）在玻璃管口A处接一段乳胶管，乳胶管头上连一段玻璃管，并将管口没入水中，用酒精灯火焰微热烧瓶底部，如果能够观察到没入水中的玻璃管口有气体逸出，停止加热后，玻璃管内有水柱上升，且较长时间水柱不回落，则表明该套装置气密性良好（3）提供持续不断的水蒸气 防止暴沸事故的发生（4）先点燃酒精灯，产生水蒸气后，再点燃酒精喷灯 防止先点燃酒精喷灯导致Fe与O2的反应（5）碱石灰干燥剂 除去反应产生的H2中混有的水蒸气（6）H2 验纯 用试管收集一试管气体，靠近酒精灯火焰，如果发出爆
19、鸣声，则证明产生的氢气不纯（含有氧气），如果是“噗”的声音，则证明是纯净的氢气 防止点燃时，氢气因含有氧气而爆炸10.铝可以从铝土矿中获取，铝土矿是不纯净的铝的氧化物（杂质为Fe2O3和SiO2），它是非再生资源。假如我们对铝的消费保持现有速度，我们能获得生产足够的铝所需的铝土矿仅能维持30年左右。由此看来，保护现有自然资源和对非再生资源的再利用，是值得我们考虑的。但是在废物回收过程中，仍有相当大的难度，其关键的因素主要涉及旧金属的收集与其他废物的分离、回收和提炼金属的费用、金属本身的价值等。（1）试说明回收铝的过程中存在的困难。（2）为什么金的回收率比铝的回收率要大得多？（3）常温下，SiO
20、2同强碱或强酸是很难反应的，现利用盐酸、氢氧化钠溶液、氮气、二氧化碳和水，从铝土矿中提取纯净的Al2O3。试设计一个适用于工业生产上提纯Al2O3的实验方案，用化学方程式表示提纯的过程。（4）制取1 mol Al理论上需要多少库仑的电量（已知1 mol电子电量约为105C）？（5）假定用6 V的直流电源进行电解，制2.7吨铝需要多少千焦的电能？（请列式并计算）（6）在1.01105 Pa，27 时，每生产1 mol Al，理论上在阳极生成O2的体积为多少升？（请列式并计算）（7）如果每度电的费用为0.60元，试计算生产厂家每生产1吨铝需付出的电费为多少元。（1度电=3 600 kJ）（请列式计
21、算）思路解析：（1）回收铝的过程中存在的困难是：人们的环境意识薄弱；回收和提炼金属的费用较高；铝同其他废物的分离较困难；铝本身价值并不高；旧金属的收集缺乏专门的机构。（2）因为金比铝的价值要高，另一方面，金活动性弱，容易回收。（3）因为Fe2O3和SiO2与强碱都不反应，因此可把铝土矿溶于强碱溶液中，过滤除去杂质，即得到偏铝酸钠溶液，往滤液中加酸即可得氢氧化铝沉淀，由于氢氧化铝沉淀可和强酸反应，所以要得到较多的沉淀，最好加弱酸，方程式表示为：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2ONaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3+NaHCO32Al（OH）3=Al2O3+3H2O（4）这是
22、一个涉及氧化还原反应的问题。氧化铝要被还原成单质铝，化合价必须从+3降低到0，即要得到1 mol Al必须转移3 mol的电子，所需电量为3105 C。（5）直接代入物理有关电能的计算公式，可得：2.7106/273105610-3 kJ=1.8108 kJ。（6）根据电解方程：2Al2O3=4Al+3O2，每产生1 mol Al的同时生成0.75 mol O2，由于此状态是非标准状态，要求氧气的体积还要进行体积的转化。3000.75 mol22.4 Lmol-1/273=18.5 L。（7）1106/273105610-3/3 6000.6=11 000（元）。答案：（1）回收铝的过程中存在的困难是：人们的环境意识薄弱；回收和提炼金属的费用较高；铝同其他废物的分离较困难；铝本身价值并不高；旧金属的收集缺乏专门的机构。（2）金比铝的价值要高，另一方面，金活动性弱，容易回收。（3）Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3+NaHCO3；2Al（OH）3=Al2O3+3H2O。（4）3105 C （5）1.8108 kJ （6）18.5 L （7）11 000元