1、金属与酸和水的反应铝与氢氧化钠溶液的反应(40分钟70分)一、选择题(本题包括9小题,每小题5分,共45分)1.下列物质中,常温下既能与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应的是()A.MgB.AlC.FeD.C【解析】选B。Al既能与盐酸反应放出H2,又能与强碱溶液反应放出H2,Mg、Fe与强碱溶液不反应,C既不与盐酸反应,也不与NaOH溶液反应。2.钠、铝、铁是中学化学常见的三种金属。下列说法中正确的是()A.等物质的量的三种金属分别与足量的稀硫酸反应,金属钠放出H2最多B.未经打磨的铝箔和经过打磨的铝箔,分别在酒精灯上加热至熔化,前者熔化不滴落,后者熔化后滴落C.铁表面的氧化膜是疏松的,不能保
2、护内层的铁D.钠跟氯化铜溶液反应,有红色沉淀生成【解析】选C。钠、铝、铁与稀硫酸反应后三种金属元素的化合价分别为+1、+3、+2,则等物质的量的三种金属分别与足量的稀硫酸反应放出H2最多的是铝,A项错误;铝箔无论是否打磨,在酒精灯上加热,其表面均有氧化铝生成,因表面的氧化铝熔点高,故内层熔化的铝不会滴落,B项错误;钠与氯化铜溶液反应,实际上是钠先与水反应,产生的NaOH再与氯化铜反应生成蓝色沉淀,D项错误。3.将一小块钠投入盛5 mL饱和澄清石灰水的试管里,不可能观察到的现象是()A.钠熔成小球并在液面上游动B.发出“嘶嘶”的响声C.溶液底部有银白色物质生成D.溶液变浑浊【解析】选C。将一小块
3、钠投入饱和澄清石灰水中,钠与水剧烈反应,A、B正确;随着2Na+2H2O2NaOH+H2反应的进行,水被消耗,溶液的温度升高,由于Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低,所以溶液中的Ca(OH)2有部分析出,可以观察到溶液变浑浊,D正确。【补偿训练】一定温度下,向饱和NaOH溶液中投入一小块金属钠,充分反应后恢复到原来的温度。下列叙述中不合理的是()A.钠浮于液面,到处游动,发出嘶嘶响声B.溶液中溶质的质量增大,并放出H2C.溶液中NaOH的质量分数不变,有H2放出D.溶液的质量减少,NaOH的物质的量浓度不变【解析】选B。钠的密度小于水的密度,金属钠投入饱和NaOH溶液中时,钠浮于液面,并
4、发生剧烈反应2Na+2H2O2NaOH+H2,A项正确;充分反应后恢复到原来的温度,因原溶液为饱和溶液,反应过程中消耗水,故原溶液中的NaOH会部分析出,反应后溶液仍为饱和溶液,溶液的质量、溶液中溶质的质量都减少,但溶液的浓度不变,B错误,C、D正确。【易错提醒】本题易忽视原溶液为饱和溶液,且反应前后保持温度不变,误认为反应生成的NaOH会溶解,且反应消耗水,误认为溶液的质量、溶液中溶质的质量分数都会增大。4.钾(K)与Na在性质上具有很大的相似性,但K比Na更活泼,下面是根据Na的性质对K的性质的预测,其中正确的是()A.K与水反应比钠更剧烈,反应生成氢气和氢氧化钾B.K易被空气中的氧气所氧
5、化,氧化产物与其加热时燃烧产物相同C.K与水能够反应,但不如Na与水的反应剧烈D.K能从铝盐溶液中置换出铝【解析】选A。K是活泼的碱金属,和Na与H2O的反应类似,都能与H2O反应生成碱和H2,故A项正确;K暴露在空气中,易与空气中的O2反应,其产物是K2O,燃烧产物应是KO2等多种氧化物,故B项错误;因K比Na更活泼,因此Na与H2O的反应没有K与H2O的反应剧烈,故C项错误;活泼金属和盐溶液的反应是先和H2O反应,所以金属K和铝盐溶液反应不会置换出金属Al,故D项错误。【易错提醒】比Na更活泼的金属K、Ca等与盐溶液反应时,首先考虑与水的反应,再考虑反应后生成的碱与其他物质的反应。5.(2
6、019合肥高一检测)把4.6 g钠投入95.6 g水中,发生化学反应。假设水无蒸发现象,所得溶液中溶质的质量分数是()A.4.6%B.7.7%C.8.0%D.10%【解析】选C。钠投入水中后得到的溶液为氢氧化钠溶液,根据化学反应方程式计算可得,溶质氢氧化钠的质量为8.0 g,溶液的质量为100.0 g。6.下列反应的离子方程式书写正确的是()A.钠和水反应:Na+2H2ONa+2OH-+H2B.铝溶于氢氧化钠溶液:Al+2OH-Al+H2C.金属铝溶于盐酸中:2Al+6H+2Al3+3H2D.铁与稀硫酸反应:2Fe+6H+2Fe3+3H2【解析】选C。A中,电荷不守恒,正确的离子方程式为2Na
7、+2H2O2Na+2OH-+ H2;B中,不符合反应实际,正确的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2;D中,稀硫酸与Fe反应只能生成Fe2+:Fe+2H+Fe2+H2。7.a、b、c、d、e分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五种金属中的一种。已知(1)a、c均能与稀硫酸反应放出气体;(2)b与d的硝酸盐反应,置换出单质d;(3)c与强碱反应放出气体,e的一种氧化物具有磁性。由此判断a、b、c、d、e依次为()A.Fe、Cu、Al、Ag、MgB.Mg、Cu、Al、Ag、FeC.Al、Cu、Mg、Ag、FeD.Mg、Ag、Al、Cu、Fe【解析】选B。c能与稀硫酸反应也能与强碱反应
8、,c为Al;e的一种氧化物具有磁性,故e为Fe,则a为Mg;b能从d的硝酸盐中置换出d,故b为Cu,d为Ag。【补偿训练】在天平的两个托盘上放有两个烧杯,两个烧杯中分别盛有盐酸和氢氧化钠溶液,天平处于平衡状态,当分别向两烧杯中加入等质量的铝(酸和碱都是足量的)充分反应后()A.天平保持平衡B.左高右低C.左低右高D.无法确定【解析】选A。在与盐酸的反应中,每有27 g Al参加反应,同时生成氢气3 g,而将铝投入氢氧化钠溶液中,同样是每有27 g Al参加反应,同时生成氢气3 g。所以只要是投入相同质量的铝,且酸和碱都足量时,溶液的质量变化值相等,所以天平仍然保持平衡。8.(2019邢台高一检
9、测)下列有关铝与氢氧化钠溶液反应的说法正确的是()A.铝作还原剂,氢氧化钠作氧化剂B.铝被氧化为Al3+,水被还原为氢气C.有1 mol铝参与反应,转移3 mol电子D.有1 mol铝参与反应,产生3 mol氢气【解析】选C。铝与氢氧化钠溶液反应时铝先与水反应生成Al(OH)3和H2, 然后Al(OH)3再与OH-反应生成NaAlO2,铝作还原剂,水作氧化剂,A项错误;铝被氧化为偏铝酸根,水被还原为氢气,B项错误;1 mol铝参与反应,转移3 mol电子,C项正确;2 mol铝参与反应,产生3 mol氢气,D项错误。9.某学习小组进行了如图所示的实验,实验后组员之间的交流不合理的是()A.甲同
10、学认为试管b中收集到的气体可点燃,且产生淡蓝色火焰B.乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁C.丙同学认为将少量还原性铁粉放入试管中,加适量的水,加热也可实现该反应D.丁同学认为用盐酸溶解固体生成所得溶液有颜色【解析】选C。在高温下铁与水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁。A项,甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃,且产生淡蓝色火焰,正确;B项,乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁,正确;C项,铁与水不反应,应该是水蒸气,丙同学的观点错误;D项,丁同学认为用盐酸溶解固体生成物得到FeCl2和FeCl3的混合溶液,溶液带有颜色,正确。二、非选择题(本题包括2小题,共25分)10.
11、(12分)以下是有关金属与酸的反应,请填写下列空白:(1)分别取W g钠、铁、铝与足量的盐酸反应,在相同条件下产生氢气的体积比是_。(2)分别取0.1 mol钠、铁、铝与足量的盐酸反应,在相同条件下产生氢气的体积比是_。(3)若产生相同物质的量的氢气,所需钠、铁、铝的质量比是_。(4)若产生相同体积(同温同压)的氢气,所需钠、铁、铝3种金属的物质的量之比是_。(5)分别取0.2 mol金属钠、铁、铝投入10 mL 1 molL-1盐酸中,在标准状况下产生氢气体积大小的顺序是_。【解析】(1)W g钠、铁、铝的物质的量分别为 mol、 mol、 mol,由钠、铁、铝分别与足量的盐酸反应的化学方程
12、式:2Na+2HCl2NaCl+H2; Fe+2HClFeCl2+H2;2Al+6HCl2AlCl3+3H2,得到关系式:2NaH2,FeH2,2Al3H2,所以W g钠、铁、铝生成氢气的体积比为=;同理可得到(2)、(3)、(4)的结果;(5)中的钠、铁、铝相对于盐酸来说是过量的,根据盐酸计算生成的氢气,铁、铝反应放出的氢气相等,但由于过量的钠会与水反应生成氢气,所以钠放出的氢气最多。答案:(1) (2)123(3)23289(4)632(5)NaFe=Al11.(13分)铁是一种化学性质比较活泼的金属,在一定条件下能与多种物质发生化学反应。试仿照图中实例在方框内填写物质的化学式并书写化学方
13、程式(要求:所填写的反应物不属于同一类物质,生成物必须填写铁的化合物)。(1)反应的化学方程式为_。(2)反应的化学方程式为_。(3)反应的化学方程式为_。【解析】金属铁可以与非金属(O2等)、水蒸气、酸(盐酸、硫酸等)以及盐(CuSO4、AgNO3等)发生反应。答案:A.H2OB.Fe3O4C.HClD.FeCl2E.CuSO4F.FeSO4(答案合理即可)(1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2(2)Fe+2HClFeCl2+H2(3)Fe+CuSO4FeSO4+Cu(20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)1.在托盘天平的两个盘上分别放置等质量的两个烧杯,
14、调节天平至平衡,在两个烧杯中分别放入等浓度、等质量的稀盐酸,再分别加入23 g钠和24 g镁。充分反应后,下列说法正确的是()A.若盐酸过量,则天平仍平衡B.若盐酸过量,则放钠的一端轻C.若盐酸不足,则放镁的一端轻D.若盐酸不足,则天平仍平衡【解析】选A。本题并没有明确给出稀盐酸的量,所以金属Mg或Na与之反应时有两种情况,一是金属过量,二是盐酸过量。(1)当盐酸过量时:23 g钠完全反应时,2Na+2HCl2NaCl+H2m(溶液增加的质量)46223 g1 g(23-1)=22 g24 g镁完全反应时,Mg+2HClMgCl2+H2m(溶液增加的质量)24224 g2 g(24-2)=22
15、 g可以看出,当盐酸过量时,天平两端质量增加量相等,天平仍然平衡,A正确,B错误;(2)当盐酸少量(即金属过量)时,实际上因为钠能够和水反应,23 g钠可能完全反应,放钠的一端增加质量为22 g,而镁过量时不会继续和水反应,产生的H2一定少于2 g,其质量增加量必大于22 g,故放镁的一端重,C、D错误。2.将11.5 g钠、9 g铝、28 g铁分别投入200 mL 1 molL-1的盐酸中,下列说法正确的是()A.钠与盐酸反应最剧烈,产生的气体最多B.铝与盐酸反应的剧烈程度仅次于钠,但产生的气体最多C.铁与盐酸反应产生的气体比钠多D.反应结束时产生的气体一样多【解析】选A。钠、铝、铁与盐酸反
16、应,钠最剧烈;且三者与盐酸反应时,HCl均不足,而过量的钠还可跟H2O反应放出氢气,故钠产生气体最多。【补偿训练】在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉,反应完全后共收集到标准状况下的气体6.72 L,生成物NaAlO2的物质的量浓度为(假定反应前后,溶液体积不变)()A.1 molL-1B.0.4 molL-1C.1.5 molL-1D.2 molL-1【解析】选B。2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2 +3H22 mol322.4 Ln(NaAlO2)6.72 Ln(NaAlO2)=0.2 mol,c(NaAlO2)=0.4 molL-1。二、非选择题(本题包括2小题,共18分)
17、3.(8分)某同学利用如图所示实验装置进行铁与水蒸气反应的实验,并对反应后硬质试管中固体物质的组成进行了探究。请回答下列问题:(1)硬质试管中湿棉花的作用是_。(2)铁与水蒸气的反应中,氧化剂是_(填化学式,下同),还原剂是_。(3)该同学对反应后硬质试管中固体物质的组成提出了如下假设。假设1:只有Fe;假设2:只有_(填化学式);假设3:既有Fe也有Fe3O4。(4)为了验证反应后硬质试管中固体物质的组成,该同学进行了定量研究:反应前固体物质的质量为5.6 g,反应后固体物质的质量为6.6 g。从数据分析,反应后硬质试管中固体物质的组成为_。【解析】(1)硬质试管中的湿棉花受热时可产生水蒸气
18、,故硬质试管中湿棉花的作用是提供反应需要的水蒸气。(2)根据化学方程式:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,Fe在反应中失去电子作还原剂,H2O在反应中得到电子作氧化剂。(3)若Fe没有反应,则固体物质为Fe;若Fe部分反应,则固体物质为Fe与Fe3O4的混合物;若Fe全部反应,则固体物质为Fe3O4。(4)若5.6 g Fe完全反应,应得到mol Fe3O4,其质量约为7.7 g,而实验测得反应后固体物质的质量为6.6 g,说明Fe部分反应,故反应后的硬质试管中固体物质为Fe和Fe3O4的混合物。答案:(1)提供反应需要的水蒸气(2)H2OFe(3)Fe3O4(4)Fe和Fe3O44.
19、(10分)某课外活动小组用题图探究铝镁合金的组成。(1)A中试剂为1 molL-1的NaOH溶液,该小组欲配制240 mL 1 molL-1的NaOH溶液,下列叙述错误的是_。A.取用240 mL的容量瓶B.应称量的NaOH固体质量为10.0 gC.定容摇匀后发现液面低于刻度线,再加蒸馏水与刻度线相切,所配溶液浓度偏小D.称量NaOH固体时,需要在天平两端放上两张相同的称量纸(2)实验前将铝镁合金在稀酸中浸泡的目的是(用离子方程式表示):_;_。(3)检查装置气密性的方法_。(4)B中发生反应的离子方程式为_。(5)若实验用铝镁合金的质量为a g,与足量NaOH溶液反应后测得氢气体积为b L(
20、已换算为标准状况),B中剩余固体的质量为_g。(6)另一活动小组称取a g合金,与足量HCl溶液反应得到标准状况时的氢气c L,铝镁合金中铝的质量分数为_。【解析】(1)实验室没有240 mL的容量瓶,故A错误;应称量的NaOH固体质量为10.0 g,故B正确;定容摇匀后发现液面低于刻度线,再加蒸馏水与刻度线相切,体积增大,所配溶液浓度偏小,故C正确;称量NaOH固体时,应放在小烧杯中,故D错误。(2)铝镁合金溶于稀酸,离子方程式为Al2O3+6H+2Al3+3H2O、MgO+2H+Mg2+H2O。(3)可以利用压强差检查装置的气密性,往D管中加入一定量的水,关闭分液漏斗活塞,上提D管,若C、
21、D有稳定的液柱差,则装置气密性良好。(4)铝与NaOH溶液反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2。(5)根据关系式:2Al3H2,Al的物质的量为n(Al)=n(H2)= = mol,其质量为:m(Al)= mol27gmol-1= g,则剩余固体Mg的质量为m(Mg)=a g- g= g。(6)根据关系式:MgH2、2Al3H2,设Mg的物质的量为x,Al的物质的量为y,则有:24 gmol-1x+27 gmol-1y=a g,n(H2)=x+1.5y= mol,解得y= mol,铝的质量为m(Al)=mol27 gmol-1= g,所以铝镁合金中铝的质量分数为w(Al)=100%。答案:(1)A、D(2)Al2O3+6H+2Al3+3H2OMgO+2H+Mg2+H2O(3)往D管中加入一定量的水,关闭分液漏斗活塞,上提D管,若C、D有稳定的液柱差,则装置气密性良好(4)2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2(5)(6)100%