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人教版 (新课标)必修1第一节 金属的化学性质第1课时学案
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这是一份人教版 (新课标)必修1第一节 金属的化学性质第1课时学案，共13页。学案主要包含了金属的通性，金属与非金属的反应等内容，欢迎下载使用。
一、金属的通性
1．存在
自然界中的金属元素绝大多数以游离态存在，地壳中含量最多的金属元素是Al，其次是Fe。
2．金属的物理通性
(1)状态：常温下，大部分为固体，唯一呈液态的是汞。
(2)色泽：除Cu、Au外，大多数金属为银白色，有金属光泽。
(3)三性：良好的导电性、导热性、延展性。
3．原子结构特点
4．化学性质(写出相应的离子方程式)
(1)(知识前后串联)我们前面学过电解质溶液导电，你知道金属导电与电解质溶液导电的微粒分别是什么吗？
提示：金属导电是自由电子的定向移动；电解质溶液导电是自由移动离子的定向移动。
(2)(情境思考)某新型“防盗玻璃”为多层结构，每层中间嵌有极细的金属线，当玻璃被击碎时，与金属线相连的警报系统就会立刻报警。“防盗玻璃”能报警，这利用了金属的什么性质？
提示：当玻璃被击碎时，与各层中间嵌有的极细金属线相连的警报系统立刻报警，主要利用了金属的导电性。
二、金属与非金属的反应
1．钠与氧气的反应
2．铝与氧气的反应
3.金属与其他非金属的反应
金属除了能被O2氧化外，还能被Cl2、S等非金属氧化，生成相应的氯化物和硫化物。书写以下化学方程式：
(1)钠在氯气中燃烧2Na＋Cl2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2NaCl；
(2)铝与硫蒸气反应2Al＋3S eq \(=====,\s\up7(△)) Al2S3；
(3)铁在氯气中燃烧2Fe＋3Cl2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2FeCl3；
(4)铁与硫蒸气反应Fe＋S eq \(=====,\s\up7(△)) FeS。
(1)(知识前后串联)钠与氧气反应的产物与用量有关吗？1 ml Na与足量O2反应转移电子的个数是多少？
提示：无关，只与反应条件有关。由Na的价态变化可知，1 ml Na与足量O2反应一定失NA个电子。
(2)(教材二次开发)教材中描述“人们日常用的铝制品，表面总是覆盖着保护膜，这层膜起着保护内部金属的作用”，那么铁能形成致密的氧化物保护膜吗？
提示：不能。铁形成疏松的氧化物，对内部金属不能起保护作用。
知识点一 金属化学性质的变化规律
特别提示：金属活动性顺序中存在“一强一弱”规律。金属单质的还原性越弱，对应阳离子的氧化性越强，即常见离子的氧化性由强到弱的顺序是Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋。(注意Fe3＋、Fe2＋的位置)
(思维升华)K的还原性强于Na，为什么K＋的氧化性弱于Na＋？如何有效理解？(宏观辨识与微观探析)
提示：K比Na容易失去电子，K的还原性强于Na，但Na＋比K＋容易得到电子，Na＋的氧化性强于K＋。可以利用爬坡来理解，K比Na容易失去电子，可理解成K下坡容易，K＋比Na＋难得到电子可理解成K＋上坡困难，即下坡容易上坡难。
(情境应用)水体镉、铊等重金属污染事件曾引
起人们的恐惧。某化学活动小组开展了一次关于金属镉与铜、银活动性顺序的探究及水体镉污染事故处理方法的研讨。
【查阅资料】：镉(Cd)是一种银白色金属，在化合物中通常表现为＋2价；水体中镉元素通常以氯化镉的形式存在；氯化镉能溶于水、氢氧化镉难溶于水。以下为金属镉与铜、银活动性顺序的探究 ：
①取适量镉、铜、银于试管中，加入足量稀盐酸，镉表面有气泡产生，铜、银表面无气泡产生。
②取适量铜于试管中，加入少量硝酸银溶液，铜表面覆盖了一层银白色物质，溶液由无色变为蓝色。
a．镉与铜、银活动性顺序如何？
b．对镉污染事故处理方法的讨论，小华认为可用向
受污染河段抛撒过量烧碱固体的方法除去氯化镉，如何书写反应的化学方程式？小霞认为该方案虽然有效，但有缺陷，你认为可以用什么物质代替烧碱？(科学探究与创新意识)
提示：a.镉＞铜＞银。根据①可得镉的活动性顺序大于铜与银；根据②可得铜的活动性大于银。
b．CdCl2＋2NaOH===Cd(OH)2↓＋2NaCl 熟石灰。氢氧化钠具有强腐蚀性，所以可以用熟石灰来代替烧碱溶液。
【典例】要验证Mg、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，可选用下列哪组物质进行实验( )
A．Cu、FeCl2溶液、MgCl2溶液
B．Fe、Cu、MgCl2溶液
C．Mg、CuO、FeSO4溶液
D．Fe、CuSO4溶液、MgCl2溶液
【解题指南】解答本题注意以下两点：
(1)头脑中先对三种物质的活动性作出比较。
(2)要证明金属的活动性，金属单质必须与其中一溶液反应，与另一溶液不反应。
【解析】选D。铜与FeCl2溶液、MgCl2溶液都不反应，无法证明，A错误；Fe、Cu和MgCl2溶液都不反应，无法证明，B错误；Mg与FeSO4溶液能反应，能说明镁的活动性比铁强，无法证明铁与铜的活动性以及镁和铜的活动性强弱，C错误；Fe可以和CuSO4溶液反应置换出铜，证明铁比铜活泼，不能和MgCl2溶液反应，证明镁比铁活泼，D正确。
【母题追问】(1)Mg2＋、Fe2＋、Cu2＋的氧化性哪者最强？
提示：Mg、Fe、Cu的还原性依次减弱，失电子的能力减弱，Mg2＋、Fe2＋、Cu2＋得电子的能力增强，故Cu2＋的氧化性最强。
(2)锌粉加入含有H＋、Cu2＋、Fe2＋的溶液中，反应的先后顺序如何？
提示：氧化性顺序为Cu2＋＞H＋＞Fe2＋，故锌粉发生反应的先后顺序为Cu2＋、H＋、Fe2＋。
【规律方法】金属活动性强弱的判断方法
(1)金属与水反应的剧烈程度，反应越剧烈，金属越活泼。
(2)金属与同浓度的酸反应的剧烈程度，反应越剧烈，金属越活泼。
(3)金属与盐溶液的反应，活动性较强的金属可把活动性较弱金属从其盐溶液中置换出来。
(4)金属阳离子的氧化性越强，该金属的活动性越弱。
某电镀厂的电镀液中含有金盐，为了回收其中的金元素，技术人员制作了如图的“吸金球”，“吸金球”是装入一些“吸金”物质的纱袋，把“吸金球”浸入电镀液，能“吸”出盐溶液中的金，综上所述，“吸金球”中的“吸金”物质可能是( )
A．活性炭(C) B．磁石(主要成分是Fe3O4)
C．铁屑(Fe) D．胆矾(CuSO4·5H2O)
【解析】选C。吸金球中的物质和溶液中金离子发生反应生成金单质。活性炭不与金离子反应，A项错误；Fe3O4不与金离子反应，B项错误；Fe具有还原性，其金属活动性大于金，所以能将金离子还原生成金单质，C项正确；胆矾不与金离子反应，D项错误。
知识点二 钠在空气中的变化过程
1．变化过程
银白色金属钠表面变暗出现白色固体接着表面变稀白色块状固体白色粉末状物质。
2．反应原理
特别提示：钠久置在空气中，最终变成Na2CO3粉末。
【方法导引】
极限法
极限法是从事物的极端上来考虑问题的一种思维方法。该思维方法的特点是确定了事物发展的最大(或最小)程度以及事物发生的范围。
如已知46 g Na与氧气反应生成68 g的产物时，预测产物是氧化钠还是过氧化钠，还是两者的混合物时，可用极限法判断。假设46 g Na与氧气反应全生成氧化钠，为62 g，假设46 g Na与氧气反应全生成过氧化钠为78 g，故生成物是两者的混合物。
1．(情境应用)人们经常说“细节决定成败”，细节成就了很多伟人。实验室中，小颖同学惊呼“钠出汗了”？你知道这是什么原因吗？
提示：Na变质的过程中生成NaOH，具有吸水性，表面出现液滴。
2．(思维升华)钠单质暴露在空气中能生成Na2O2吗？为什么？钠露置于空气中变质最终能生成碳酸氢钠吗？
提示：均不能。钠单质与氧气在常温下只能生成Na2O，不能生成Na2O2。空气中二氧化碳含量少，不能生成NaHCO3。
【典例】某同学将金属钠露置于空气中，观察到下列现象：银白色 eq \(――→,\s\up7(①)) 变灰暗 eq \(――→,\s\up7(②)) 变白色 eq \(――→,\s\up7(③)) 出现液滴 eq \(――→,\s\up7(④)) 白色晶体 eq \(――→,\s\up7(⑤)) 白色粉末，根据钠及其化合物的性质分析，下列说法正确的是( )
A．①发生了氧化还原反应
B．①钠表面变灰暗是因为生成了过氧化钠
C．③是碳酸钠吸收空气中的水蒸气形成了溶液
D．④⑤只发生物理变化
【解题指南】解答本题注意以下两点：
(1)反应条件是常温，该条件下钠与氧气反应不能生成过氧化钠。
(2)空气中二氧化碳的含量极少，Na在空气中变质不能生成NaHCO3。
【解析】选A。钠露置在空气中由银白色变灰暗，是因为Na与O2反应生成了Na2O，Na2O与H2O反应生成白色固体NaOH，NaOH易潮解，吸收空气中的H2O形成NaOH溶液而出现液滴，同时吸收空气中的CO2，生成Na2CO3·10H2O，Na2CO3·10H2O逐渐风化最后变为Na2CO3固体，其中①发生了氧化还原反应，A项正确；Na只有在加热或点燃时才能生成Na2O2，B项错误；③是NaOH潮解，C项错误；④⑤中发生反应有2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O及Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O，D项错误。
【母题追问】钠露置于空气中变质最终生成碳酸钠的过程涉及哪些基本反应类型？是氧化还原反应的请注明。
提示：钠在空气中的变化过程为①Na→Na2O，②Na2O→NaOH，③是NaOH的吸水性，④NaOH→Na2CO3·10H2O，⑤Na2CO3·10H2O→Na2CO3，分别涉及的反应类型是化合反应(氧化还原反应)、化合反应、复分解反应、分解反应。
(2020·成都高一检测)用流程图示的方法可以清楚地反映物质之间的转化关系。如Na→ eq \x( ) →NaOH→NaCl，则在常温下，上述转化关系内 eq \x( ) 的物质是( )
A．Na2CO3 B．Na2O C．Na2S D．Na2O2
【解析】选B。在常温下，钠与氧气反应生成氧化钠。
【加固训练】
1．(2020·湘潭高一检测)金属钠是一种活泼金属，除了具有金属的一般性质外，还具有自己的特性。下列关于钠的叙述中，正确的是( )
A．钠是银白色金属，熔点低，硬度大
B．钠放置在空气中，会迅速被氧化生成淡黄色的氧化钠
C．在氧气中加热时，金属钠剧烈燃烧，发出黄色火焰
D．金属钠可存放于烧杯中
【解析】选C。A中，钠的硬度小，可用小刀切割；B中，放置在空气中，钠被缓慢氧化生成白色的Na2O；D中，钠与氧气反应，应密闭保存。
2．高压钠灯现在已大量应用于道路和广场的照明。高压钠灯内充惰性气体以防钠氧化。
在一定条件下，钠与O2反应可生成1.5 g固体，若将相同质量的钠与80 mL 0.50 ml·L－1的盐酸反应，钠恰好完全转化为NaCl，试推测1.5 g固体的成分可能是哪些组合____________。
(1)Na2O
(2)Na2O2
(3)Na2O和Na2O2
(4)Na2O2和NaO2
(5)Na2O和NaO2
(6)Na2O和Na2O2和NaO2
【解析】钠与盐酸反应最后所得溶液为NaCl溶液，根据溶液中的电荷守恒及反应前后元素守恒可知，n(Na＋)＝n(Cl－)＝n(HCl)＝0.50 ml·L－1×0.08 L＝0.04 ml。若固体为Na2O，则其质量应为0.02 ml×62 g·ml－1＝1.24 g；若固体为Na2O2，则其质量应为0.02 ml×78 g·ml－1＝1.56 g；若固体为NaO2，则其质量应为0.04 ml×55 g·ml－1＝2.2 g。而固体质量为1.5 g，故该固体可能是Na2O和Na2O2的混合物、Na2O和NaO2的混合物或三者的混合物。
答案：(3)(5)(6)
三言两语话重点
1．熟记钠与氧气的两种生成物：Na2O与Na2O2，钠与氧气反应的条件不同，产物不同。
2．牢记四个反应方程式
(1)4Na＋O2===2Na2O
(2)2Na＋O2 eq \(=====,\s\up7(△)) Na2O2
(3)2Na＋Cl2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2NaCl
(4)2Fe＋3Cl2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2FeCl3
3．牢记金属活动性顺序表
1．下列描述属于金属通性的是( )
A．具有金属光泽 B．常温下都是固体
C．具有高熔点 D．具有强还原性
【解析】选A。金属具有金属光泽，A项正确；汞在常温下为液态，B项错误；汞等金属的熔点低，C项错误；金属具有还原性，但并不都具有强还原性，如Ag等金属的还原性较弱，D项错误。
2．铝在空气中能够稳定存在的原因是( )
A．铝的活动性弱 B．铝的还原性弱
C．铝与氧气不反应 D．铝表面有致密的氧化膜
【解析】选D。铝的化学性质活泼，能够被空气中的氧气氧化，在其表面形成一层致密的氧化膜，能够阻止内部的铝进一步反应。
3．(2020·临沂高一检测)废旧计算机的某些部件含有Zn、Fe、Cu、Ag、Pt(铂)、Au(金)等金属，经物理方法初步处理后，与足量稀盐酸充分反应，然后过滤。则剩余的固体中不含有的金属是( )
A．Cu、Ag B．Fe、Zn
C．Pt、Cu D．Ag、Au
【解析】选B。Fe、Zn能与盐酸反应，而Cu、Ag、Pt、Au不能与盐酸反应，故剩余的固体中不含Fe、Zn。
4．下列关于金属性质的叙述正确的是( )
A．钠与氧气反应时，产物是由O2的用量决定
B．铝箔在空气中受热可以熔化且会发生剧烈燃烧
C．金属与非金属单质发生反应时，被氧化的一定是金属
D．铁丝不论在空气还是纯氧中都不会燃烧
【解析】选C。Na与O2的反应产物是由反应条件决定的，常温下生成Na2O，点燃时生成Na2O2，与O2的用量无关，A项错误；铝箔在空气中受热可熔化，但由于表面形成熔点很高的Al2O3，故不会剧烈燃烧，B项错误；金属与非金属单质反应时，金属只能失电子被氧化，C项正确；铁丝可在纯氧中燃烧生成Fe3O4，D项错误。
【加固训练】
对于金属的下列叙述不正确的是( )
A．在点燃Mg、Al之前，应先用砂纸打磨，除去表面的氧化膜
B．用砂纸打磨的铝条，放在酒精灯上加热至熔化，铝不会滴落下来
C．金属都能与O2在加热条件下反应
D．金属元素在自然界中多以化合态的形式存在，因为它们大多有较强的还原性
【解析】选C。加热铝条至熔化，由于铝条表面的Al2O3熔点较高，熔化的铝不会滴落下来；不活泼金属与O2不易发生反应如Au。
5．(教材二次开发·教材习题改编)镁、铝、铁在日常生活中有较为广泛的用途。
(1)镁在空气中燃烧时，发出耀眼的白光，故可用来制造镁闪光灯，该反应的化学方程式为_____________________________________________________。
(2)铁丝在氧气中燃烧时所发生反应的化学方程式为
_______________________________________________________________，
铁丝在空气中生锈是因为铁跟__________________发生了反应。
(3)铝箔餐盒及铝箔托盘适用于航空食品包装和蛋糕烘焙。铝箔耐腐蚀的原因为________________________(用化学方程式解释)。
【解析】(1)镁在空气中燃烧的化学方程式为2Mg＋O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2MgO。(2)铁丝在氧气中剧烈燃烧，生成Fe3O4，铁丝在空气中生锈是因为铁跟氧气、水发生了反应。(3)铝箔耐腐蚀是因为铝与空气中的氧气发生反应4Al＋3O2===2Al2O3，铝表面生成致密的氧化膜，从而保护了内部金属。
答案：(1)2Mg＋O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2MgO (2)3Fe＋2O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) Fe3O4 氧气、水 (3)4Al＋3O2===2Al2O3
素养新思维
6.学习完单质钠后，李鑫同学突发奇想，萌生魔术“白纸生火”念头，揉搓白纸竟然能着火，原来李鑫在白纸一边偷偷粘贴了一小块钠。
(1)白纸着火的道理是__________。
(2)钠表面自然形成的氧化层__________(填“能”或“不能”)保护内层金属不被空气氧化。
(3)等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在足量氧气(常温)中充分反应，则下列说法正确的是__________ 。
①第一块钠失去电子多
②两块钠失去电子一样多
③第一块钠的反应产物质量最大
④两块钠的反应产物质量一样大
【解析】(1)揉搓白纸导致摩擦生热，钠着火引起纸张着火。
(2)Na易与O2反应，生成的Na2O不能保护内部金属。
(3)金属钠失电子均变为＋1价的阳离子，等质量的两块钠，失电子是一样的。根据4Na＋O2===2Na2O，则1 ml金属钠完全反应得氧化钠的质量是31 g，根据反应2Na＋O2 eq \(=====,\s\up7(△)) Na2O2，则1 ml金属钠完全反应得过氧化钠的质量是39 g，等质量的两块钠，即金属钠的物质的量是相等的，所以生成过氧化钠的质量大，即第一块钠的反应产物质量大。
答案：(1)揉搓白纸导致摩擦生热，钠着火引起纸张着火 (2)不能 (3)②③金属活动性顺序
K
Ca
Na
Mg
Al
Zn Fe
Sn Pb(H)
Cu
Hg
Ag
Pt
Au
单质还原性
强―→弱
离子氧
化性
弱―→强
与O2化合
常温下易被氧化
常温下被缓慢氧化
加热时被氧化
不能被氧化
置换酸中H+
能置换
不能置换
与盐溶液反应
先与水反应
左边的金属可置换出右边的金属
自然界中存在状态
化合态(陨石中含铁单质)
少量游离态,主要为化合态
游离态
过程
反应原理
①
4Na＋O2===2Na2O
②
Na2O＋H2O===2NaOH
③
2NaOH＋CO2＋9H2O===Na2CO3·10H2O
④
Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O
一、金属的通性
1．存在
自然界中的金属元素绝大多数以游离态存在，地壳中含量最多的金属元素是Al，其次是Fe。
2．金属的物理通性
(1)状态：常温下，大部分为固体，唯一呈液态的是汞。
(2)色泽：除Cu、Au外，大多数金属为银白色，有金属光泽。
(3)三性：良好的导电性、导热性、延展性。
3．原子结构特点
4．化学性质(写出相应的离子方程式)
(1)(知识前后串联)我们前面学过电解质溶液导电，你知道金属导电与电解质溶液导电的微粒分别是什么吗？
提示：金属导电是自由电子的定向移动；电解质溶液导电是自由移动离子的定向移动。
(2)(情境思考)某新型“防盗玻璃”为多层结构，每层中间嵌有极细的金属线，当玻璃被击碎时，与金属线相连的警报系统就会立刻报警。“防盗玻璃”能报警，这利用了金属的什么性质？
提示：当玻璃被击碎时，与各层中间嵌有的极细金属线相连的警报系统立刻报警，主要利用了金属的导电性。
二、金属与非金属的反应
1．钠与氧气的反应
2．铝与氧气的反应
3.金属与其他非金属的反应
金属除了能被O2氧化外，还能被Cl2、S等非金属氧化，生成相应的氯化物和硫化物。书写以下化学方程式：
(1)钠在氯气中燃烧2Na＋Cl2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2NaCl；
(2)铝与硫蒸气反应2Al＋3S eq \(=====,\s\up7(△)) Al2S3；
(3)铁在氯气中燃烧2Fe＋3Cl2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2FeCl3；
(4)铁与硫蒸气反应Fe＋S eq \(=====,\s\up7(△)) FeS。
(1)(知识前后串联)钠与氧气反应的产物与用量有关吗？1 ml Na与足量O2反应转移电子的个数是多少？
提示：无关，只与反应条件有关。由Na的价态变化可知，1 ml Na与足量O2反应一定失NA个电子。
(2)(教材二次开发)教材中描述“人们日常用的铝制品，表面总是覆盖着保护膜，这层膜起着保护内部金属的作用”，那么铁能形成致密的氧化物保护膜吗？
提示：不能。铁形成疏松的氧化物，对内部金属不能起保护作用。
知识点一 金属化学性质的变化规律
特别提示：金属活动性顺序中存在“一强一弱”规律。金属单质的还原性越弱，对应阳离子的氧化性越强，即常见离子的氧化性由强到弱的顺序是Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋。(注意Fe3＋、Fe2＋的位置)
(思维升华)K的还原性强于Na，为什么K＋的氧化性弱于Na＋？如何有效理解？(宏观辨识与微观探析)
提示：K比Na容易失去电子，K的还原性强于Na，但Na＋比K＋容易得到电子，Na＋的氧化性强于K＋。可以利用爬坡来理解，K比Na容易失去电子，可理解成K下坡容易，K＋比Na＋难得到电子可理解成K＋上坡困难，即下坡容易上坡难。
(情境应用)水体镉、铊等重金属污染事件曾引
起人们的恐惧。某化学活动小组开展了一次关于金属镉与铜、银活动性顺序的探究及水体镉污染事故处理方法的研讨。
【查阅资料】：镉(Cd)是一种银白色金属，在化合物中通常表现为＋2价；水体中镉元素通常以氯化镉的形式存在；氯化镉能溶于水、氢氧化镉难溶于水。以下为金属镉与铜、银活动性顺序的探究 ：
①取适量镉、铜、银于试管中，加入足量稀盐酸，镉表面有气泡产生，铜、银表面无气泡产生。
②取适量铜于试管中，加入少量硝酸银溶液，铜表面覆盖了一层银白色物质，溶液由无色变为蓝色。
a．镉与铜、银活动性顺序如何？
b．对镉污染事故处理方法的讨论，小华认为可用向
受污染河段抛撒过量烧碱固体的方法除去氯化镉，如何书写反应的化学方程式？小霞认为该方案虽然有效，但有缺陷，你认为可以用什么物质代替烧碱？(科学探究与创新意识)
提示：a.镉＞铜＞银。根据①可得镉的活动性顺序大于铜与银；根据②可得铜的活动性大于银。
b．CdCl2＋2NaOH===Cd(OH)2↓＋2NaCl 熟石灰。氢氧化钠具有强腐蚀性，所以可以用熟石灰来代替烧碱溶液。
【典例】要验证Mg、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，可选用下列哪组物质进行实验( )
A．Cu、FeCl2溶液、MgCl2溶液
B．Fe、Cu、MgCl2溶液
C．Mg、CuO、FeSO4溶液
D．Fe、CuSO4溶液、MgCl2溶液
【解题指南】解答本题注意以下两点：
(1)头脑中先对三种物质的活动性作出比较。
(2)要证明金属的活动性，金属单质必须与其中一溶液反应，与另一溶液不反应。
【解析】选D。铜与FeCl2溶液、MgCl2溶液都不反应，无法证明，A错误；Fe、Cu和MgCl2溶液都不反应，无法证明，B错误；Mg与FeSO4溶液能反应，能说明镁的活动性比铁强，无法证明铁与铜的活动性以及镁和铜的活动性强弱，C错误；Fe可以和CuSO4溶液反应置换出铜，证明铁比铜活泼，不能和MgCl2溶液反应，证明镁比铁活泼，D正确。
【母题追问】(1)Mg2＋、Fe2＋、Cu2＋的氧化性哪者最强？
提示：Mg、Fe、Cu的还原性依次减弱，失电子的能力减弱，Mg2＋、Fe2＋、Cu2＋得电子的能力增强，故Cu2＋的氧化性最强。
(2)锌粉加入含有H＋、Cu2＋、Fe2＋的溶液中，反应的先后顺序如何？
提示：氧化性顺序为Cu2＋＞H＋＞Fe2＋，故锌粉发生反应的先后顺序为Cu2＋、H＋、Fe2＋。
【规律方法】金属活动性强弱的判断方法
(1)金属与水反应的剧烈程度，反应越剧烈，金属越活泼。
(2)金属与同浓度的酸反应的剧烈程度，反应越剧烈，金属越活泼。
(3)金属与盐溶液的反应，活动性较强的金属可把活动性较弱金属从其盐溶液中置换出来。
(4)金属阳离子的氧化性越强，该金属的活动性越弱。
某电镀厂的电镀液中含有金盐，为了回收其中的金元素，技术人员制作了如图的“吸金球”，“吸金球”是装入一些“吸金”物质的纱袋，把“吸金球”浸入电镀液，能“吸”出盐溶液中的金，综上所述，“吸金球”中的“吸金”物质可能是( )
A．活性炭(C) B．磁石(主要成分是Fe3O4)
C．铁屑(Fe) D．胆矾(CuSO4·5H2O)
【解析】选C。吸金球中的物质和溶液中金离子发生反应生成金单质。活性炭不与金离子反应，A项错误；Fe3O4不与金离子反应，B项错误；Fe具有还原性，其金属活动性大于金，所以能将金离子还原生成金单质，C项正确；胆矾不与金离子反应，D项错误。
知识点二 钠在空气中的变化过程
1．变化过程
银白色金属钠表面变暗出现白色固体接着表面变稀白色块状固体白色粉末状物质。
2．反应原理
特别提示：钠久置在空气中，最终变成Na2CO3粉末。
【方法导引】
极限法
极限法是从事物的极端上来考虑问题的一种思维方法。该思维方法的特点是确定了事物发展的最大(或最小)程度以及事物发生的范围。
如已知46 g Na与氧气反应生成68 g的产物时，预测产物是氧化钠还是过氧化钠，还是两者的混合物时，可用极限法判断。假设46 g Na与氧气反应全生成氧化钠，为62 g，假设46 g Na与氧气反应全生成过氧化钠为78 g，故生成物是两者的混合物。
1．(情境应用)人们经常说“细节决定成败”，细节成就了很多伟人。实验室中，小颖同学惊呼“钠出汗了”？你知道这是什么原因吗？
提示：Na变质的过程中生成NaOH，具有吸水性，表面出现液滴。
2．(思维升华)钠单质暴露在空气中能生成Na2O2吗？为什么？钠露置于空气中变质最终能生成碳酸氢钠吗？
提示：均不能。钠单质与氧气在常温下只能生成Na2O，不能生成Na2O2。空气中二氧化碳含量少，不能生成NaHCO3。
【典例】某同学将金属钠露置于空气中，观察到下列现象：银白色 eq \(――→,\s\up7(①)) 变灰暗 eq \(――→,\s\up7(②)) 变白色 eq \(――→,\s\up7(③)) 出现液滴 eq \(――→,\s\up7(④)) 白色晶体 eq \(――→,\s\up7(⑤)) 白色粉末，根据钠及其化合物的性质分析，下列说法正确的是( )
A．①发生了氧化还原反应
B．①钠表面变灰暗是因为生成了过氧化钠
C．③是碳酸钠吸收空气中的水蒸气形成了溶液
D．④⑤只发生物理变化
【解题指南】解答本题注意以下两点：
(1)反应条件是常温，该条件下钠与氧气反应不能生成过氧化钠。
(2)空气中二氧化碳的含量极少，Na在空气中变质不能生成NaHCO3。
【解析】选A。钠露置在空气中由银白色变灰暗，是因为Na与O2反应生成了Na2O，Na2O与H2O反应生成白色固体NaOH，NaOH易潮解，吸收空气中的H2O形成NaOH溶液而出现液滴，同时吸收空气中的CO2，生成Na2CO3·10H2O，Na2CO3·10H2O逐渐风化最后变为Na2CO3固体，其中①发生了氧化还原反应，A项正确；Na只有在加热或点燃时才能生成Na2O2，B项错误；③是NaOH潮解，C项错误；④⑤中发生反应有2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O及Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O，D项错误。
【母题追问】钠露置于空气中变质最终生成碳酸钠的过程涉及哪些基本反应类型？是氧化还原反应的请注明。
提示：钠在空气中的变化过程为①Na→Na2O，②Na2O→NaOH，③是NaOH的吸水性，④NaOH→Na2CO3·10H2O，⑤Na2CO3·10H2O→Na2CO3，分别涉及的反应类型是化合反应(氧化还原反应)、化合反应、复分解反应、分解反应。
(2020·成都高一检测)用流程图示的方法可以清楚地反映物质之间的转化关系。如Na→ eq \x( ) →NaOH→NaCl，则在常温下，上述转化关系内 eq \x( ) 的物质是( )
A．Na2CO3 B．Na2O C．Na2S D．Na2O2
【解析】选B。在常温下，钠与氧气反应生成氧化钠。
【加固训练】
1．(2020·湘潭高一检测)金属钠是一种活泼金属，除了具有金属的一般性质外，还具有自己的特性。下列关于钠的叙述中，正确的是( )
A．钠是银白色金属，熔点低，硬度大
B．钠放置在空气中，会迅速被氧化生成淡黄色的氧化钠
C．在氧气中加热时，金属钠剧烈燃烧，发出黄色火焰
D．金属钠可存放于烧杯中
【解析】选C。A中，钠的硬度小，可用小刀切割；B中，放置在空气中，钠被缓慢氧化生成白色的Na2O；D中，钠与氧气反应，应密闭保存。
2．高压钠灯现在已大量应用于道路和广场的照明。高压钠灯内充惰性气体以防钠氧化。
在一定条件下，钠与O2反应可生成1.5 g固体，若将相同质量的钠与80 mL 0.50 ml·L－1的盐酸反应，钠恰好完全转化为NaCl，试推测1.5 g固体的成分可能是哪些组合____________。
(1)Na2O
(2)Na2O2
(3)Na2O和Na2O2
(4)Na2O2和NaO2
(5)Na2O和NaO2
(6)Na2O和Na2O2和NaO2
【解析】钠与盐酸反应最后所得溶液为NaCl溶液，根据溶液中的电荷守恒及反应前后元素守恒可知，n(Na＋)＝n(Cl－)＝n(HCl)＝0.50 ml·L－1×0.08 L＝0.04 ml。若固体为Na2O，则其质量应为0.02 ml×62 g·ml－1＝1.24 g；若固体为Na2O2，则其质量应为0.02 ml×78 g·ml－1＝1.56 g；若固体为NaO2，则其质量应为0.04 ml×55 g·ml－1＝2.2 g。而固体质量为1.5 g，故该固体可能是Na2O和Na2O2的混合物、Na2O和NaO2的混合物或三者的混合物。
答案：(3)(5)(6)
三言两语话重点
1．熟记钠与氧气的两种生成物：Na2O与Na2O2，钠与氧气反应的条件不同，产物不同。
2．牢记四个反应方程式
(1)4Na＋O2===2Na2O
(2)2Na＋O2 eq \(=====,\s\up7(△)) Na2O2
(3)2Na＋Cl2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2NaCl
(4)2Fe＋3Cl2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2FeCl3
3．牢记金属活动性顺序表
1．下列描述属于金属通性的是( )
A．具有金属光泽 B．常温下都是固体
C．具有高熔点 D．具有强还原性
【解析】选A。金属具有金属光泽，A项正确；汞在常温下为液态，B项错误；汞等金属的熔点低，C项错误；金属具有还原性，但并不都具有强还原性，如Ag等金属的还原性较弱，D项错误。
2．铝在空气中能够稳定存在的原因是( )
A．铝的活动性弱 B．铝的还原性弱
C．铝与氧气不反应 D．铝表面有致密的氧化膜
【解析】选D。铝的化学性质活泼，能够被空气中的氧气氧化，在其表面形成一层致密的氧化膜，能够阻止内部的铝进一步反应。
3．(2020·临沂高一检测)废旧计算机的某些部件含有Zn、Fe、Cu、Ag、Pt(铂)、Au(金)等金属，经物理方法初步处理后，与足量稀盐酸充分反应，然后过滤。则剩余的固体中不含有的金属是( )
A．Cu、Ag B．Fe、Zn
C．Pt、Cu D．Ag、Au
【解析】选B。Fe、Zn能与盐酸反应，而Cu、Ag、Pt、Au不能与盐酸反应，故剩余的固体中不含Fe、Zn。
4．下列关于金属性质的叙述正确的是( )
A．钠与氧气反应时，产物是由O2的用量决定
B．铝箔在空气中受热可以熔化且会发生剧烈燃烧
C．金属与非金属单质发生反应时，被氧化的一定是金属
D．铁丝不论在空气还是纯氧中都不会燃烧
【解析】选C。Na与O2的反应产物是由反应条件决定的，常温下生成Na2O，点燃时生成Na2O2，与O2的用量无关，A项错误；铝箔在空气中受热可熔化，但由于表面形成熔点很高的Al2O3，故不会剧烈燃烧，B项错误；金属与非金属单质反应时，金属只能失电子被氧化，C项正确；铁丝可在纯氧中燃烧生成Fe3O4，D项错误。
【加固训练】
对于金属的下列叙述不正确的是( )
A．在点燃Mg、Al之前，应先用砂纸打磨，除去表面的氧化膜
B．用砂纸打磨的铝条，放在酒精灯上加热至熔化，铝不会滴落下来
C．金属都能与O2在加热条件下反应
D．金属元素在自然界中多以化合态的形式存在，因为它们大多有较强的还原性
【解析】选C。加热铝条至熔化，由于铝条表面的Al2O3熔点较高，熔化的铝不会滴落下来；不活泼金属与O2不易发生反应如Au。
5．(教材二次开发·教材习题改编)镁、铝、铁在日常生活中有较为广泛的用途。
(1)镁在空气中燃烧时，发出耀眼的白光，故可用来制造镁闪光灯，该反应的化学方程式为_____________________________________________________。
(2)铁丝在氧气中燃烧时所发生反应的化学方程式为
_______________________________________________________________，
铁丝在空气中生锈是因为铁跟__________________发生了反应。
(3)铝箔餐盒及铝箔托盘适用于航空食品包装和蛋糕烘焙。铝箔耐腐蚀的原因为________________________(用化学方程式解释)。
【解析】(1)镁在空气中燃烧的化学方程式为2Mg＋O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2MgO。(2)铁丝在氧气中剧烈燃烧，生成Fe3O4，铁丝在空气中生锈是因为铁跟氧气、水发生了反应。(3)铝箔耐腐蚀是因为铝与空气中的氧气发生反应4Al＋3O2===2Al2O3，铝表面生成致密的氧化膜，从而保护了内部金属。
答案：(1)2Mg＋O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2MgO (2)3Fe＋2O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) Fe3O4 氧气、水 (3)4Al＋3O2===2Al2O3
素养新思维
6.学习完单质钠后，李鑫同学突发奇想，萌生魔术“白纸生火”念头，揉搓白纸竟然能着火，原来李鑫在白纸一边偷偷粘贴了一小块钠。
(1)白纸着火的道理是__________。
(2)钠表面自然形成的氧化层__________(填“能”或“不能”)保护内层金属不被空气氧化。
(3)等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在足量氧气(常温)中充分反应，则下列说法正确的是__________ 。
①第一块钠失去电子多
②两块钠失去电子一样多
③第一块钠的反应产物质量最大
④两块钠的反应产物质量一样大
【解析】(1)揉搓白纸导致摩擦生热，钠着火引起纸张着火。
(2)Na易与O2反应，生成的Na2O不能保护内部金属。
(3)金属钠失电子均变为＋1价的阳离子，等质量的两块钠，失电子是一样的。根据4Na＋O2===2Na2O，则1 ml金属钠完全反应得氧化钠的质量是31 g，根据反应2Na＋O2 eq \(=====,\s\up7(△)) Na2O2，则1 ml金属钠完全反应得过氧化钠的质量是39 g，等质量的两块钠，即金属钠的物质的量是相等的，所以生成过氧化钠的质量大，即第一块钠的反应产物质量大。
答案：(1)揉搓白纸导致摩擦生热，钠着火引起纸张着火 (2)不能 (3)②③金属活动性顺序
K
Ca
Na
Mg
Al
Zn Fe
Sn Pb(H)
Cu
Hg
Ag
Pt
Au
单质还原性
强―→弱
离子氧
化性
弱―→强
与O2化合
常温下易被氧化
常温下被缓慢氧化
加热时被氧化
不能被氧化
置换酸中H+
能置换
不能置换
与盐溶液反应
先与水反应
左边的金属可置换出右边的金属
自然界中存在状态
化合态(陨石中含铁单质)
少量游离态,主要为化合态
游离态
过程
反应原理
①
4Na＋O2===2Na2O
②
Na2O＋H2O===2NaOH
③
2NaOH＋CO2＋9H2O===Na2CO3·10H2O
④
Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O
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