化学必修1第一节 金属的化学性质教案

课时2　铝与强碱溶液反应和化学方程式的计算

目标与素养：1.了解铝与酸、碱反应的性质及应用。(宏观辨识与变化观念)2.掌握物质的量在化学方程式计算中的应用。(模型认知与科学精神)

一、铝与强酸和强碱的反应

二、物质的量在化学方程式计算中的应用

1．物质的量(n)的4种计算公式

(1)已知物质的质量(m)：n＝。

(2)已知标准状况下的气体体积(V)：n＝。

(3)已知粒子数(N)：n＝。

(4)已知溶液的体积：n＝cBV。

2．物质的量在化学方程式计算中的应用

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)Mg、Al为活泼金属，均与稀硫酸和NaOH溶液反应。

  (　　)

(2)Mg粉中混有Al杂质可以用NaOH溶液除去。 (　　)

(3)等质量的Al与足量盐酸、NaOH溶液反应生成的H2的质量相同。  (　　)

(4)等体积等浓度的盐酸和NaOH溶液与足量Al反应生成H2的质量相同。  (　　)

[答案]　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×

2．对于铝和烧碱溶液的反应，下列说法错误的是(　　)

A．铝是还原剂

B．该反应是氧化还原反应

C．该反应说明所有金属都能与碱反应

D．H2为还原产物

[答案]　C

3．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为         L。

(2)反应后所得溶液的物质的量浓度为        。

[答案]　(1)0.56　(2)0.5 mol·L－1

1.化学计算的基本步骤

2．物质的量在化学方程式计算中的注意事项

(1)化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比，而非质量之比。

(2)计算时，各种物质不一定都用物质的量表示，也可以用质量表示，气态物质还可以用体积表示，但要注意物质的量与其他各物理量之间的换算关系，只要做到“上下一致，左右相当”即可。

例如：2Na　＋　2H2O===2NaOH　＋　H2↑

  2×23 g  2 mol  2 mol  22.4 L

  m(Na)  n(H2O)  n(NaOH)  V(H2)

则有＝＝＝

科学探究——有关物质的量的计算中的“三个规范”

(1)书写规范：各种符号的书写要规范，大写字母与小写字母的意义各不相同。如“M”表示摩尔质量，而“m”表示质量，“N”表示微粒数，而“n”表示物质的量。

(2)符号规范

①设未知数直接用各物理量的符号表示，且要注明物质(或粒子)的符号。

②各物理量及单位、物质的名称、公式等尽量用符号表示。如已知NaOH溶液的体积和物质的量浓度，求NaOH溶液的质量时就写成：m(NaOH)＝c(NaOH)×V[NaOH(aq)]×M(NaOH)。

【典例】　向500 mL NaOH溶液中投入10.8 g Al，二者恰好完全反应，计算：

(1)Al的物质的量        。

(2)参加反应的NaOH的物质的量和原溶液中NaOH的物质的量浓度        、        。

(3)生成标准状况下H2的体积        。

[解析]　(1)n(Al)＝＝0.4 mol。

(2)2Al　＋　2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

　 　2  　   2

 　0.4 mol  　n

则＝，n＝0.4 mol，

c(NaOH)＝＝0.8 mol·L－1。

(3)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

 　2 mol                         3×22.4 L

 　0.4 mol                        V(H2)

＝

V(H2)＝13.44 L。

[答案]　(1)0.4 mol　(2)0.4 mol　0.8 mol·L－1  (3)13.44 L

1．将20 g含杂质25%的大理石(杂质与盐酸不反应)投入150 mL盐酸中恰好完全反应，计算：

(1)反应生成的CO2的体积(标准状况)        。

(2)原盐酸中HCl的物质的量浓度        。

[解析]　n(CaCO3)＝＝0.15 mol

CaCO3　　＋　　2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑

1 mol            2 mol               22.4 L

0.15 mol          n(HCl)             V(CO2)

＝＝

故：n(HCl)＝0.3 mol，V(CO2)＝3.36 L，

c(HCl)＝＝2 mol·L－1。

[答案]　(1)3.36 L　(2)2 mol·L－1

2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，

2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。

(1)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1。

(2)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶1。

(3)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)：VNaOH(H2)＝1∶3。

(4)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为1∶3<VHCl(H2)∶VNaOH(H2)<1∶1，则必定是①铝与盐酸反应，铝过量而盐酸不足；②铝与氢氧化钠溶液反应，铝不足而氢氧化钠溶液过量。

2．在天平的左右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

A　[等质量的Al与盐酸、NaOH溶液完全反应生成的H2质量相同，两烧杯的质量依然相同。]

3．用铝箔包裹0.1 mol金属钠，用针扎若干个小孔，放入水中，完全反应后，放出的气体体积(标准状况)为(　　)

A．无法确定   B．1.12 L

C．大于1.12 L   D．小于1.12 L

C　[2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，

2 mol　　　　　　　　　22.4 L

0．1 mol　　　　　　　 1.12 L

又因为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，所以完全反应后，放出的气体体积(标准状况)大于1.12 L。]

4．铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的盐酸和氢氧化钠物质的量之比为(　　)

A．3∶1　　　 B．2∶1 

C．1∶1　   D．1∶3

A　[根据铝与盐酸、NaOH溶液反应的化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可直接得到答案：n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，A正确。]

1．在常温下，将铝分别放入下列溶液中，溶液的质量会减小的是(　　)

A．稀硫酸   B．氢氧化钾溶液   

C．硫酸铜溶液       D．食盐水

C　[Al溶于稀硫酸和KOH溶液，溶液质量会增大；Al不与食盐水反应，溶液质量不变。Al与CuSO4溶液反应为2Al＋3CuSO4===3Cu＋Al2(SO4)3，溶液质量变小。]

2．下列有关化学方程式H2＋Cl22HCl的说法不正确的是(　　)

A．H2、Cl2、HCl的物质的量之比为1∶1∶2

B．H2、Cl2、HCl的分子数之比为1∶1∶2

C．在相同条件下，H2、Cl2、HCl的体积之比为1∶1∶2

D．H2、Cl2、HCl的质量之比为1∶1∶2

[答案]　D

3．足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是(　　)

A．盐酸   B．稀硫酸

C．氢氧化钠溶液   D．氯化钠溶液

C　[铝与氯化钠溶液不反应，由2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑可知，Al～3H＋～H2，Al～OH－～H2，即1 mol铝消耗氢氧化钠1 mol、硫酸1.5 mol、氯化氢3 mol。]

4．把足量的铁粉投入到硫酸和硫酸铜的混合溶液中，充分反应后，剩余金属粉末的质量与原加入铁粉的质量相等，则原溶液中H＋与SO的物质的量浓度之比为(　　)

A．1∶4　　　 B．2∶7 

C．1∶2　   D．3∶8

A　[设原溶液中H2SO4和CuSO4的物质的量分别为x、y。

Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑　Δm(固体质量减少)

56 g　1 mol　　　　　　　　　56 g

　    x　　　　　　　　 　　56x

Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu　Δm(固体质量增加)

56 g　1 mol　　　　　64 g　 8 g

　    y　　　　　　　　　　8y

因为固体在反应前后质量相等，所以Δm(减)＝Δm(增)

56x＝8y，

＝＝＝，则＝＝。]

5．如图是某学校实验室从化学试剂商店买回来的氢氧化钠试剂标签上的部分内容。某同学从该试剂瓶中取出24.0 g 固体，配成1 L溶液，请计算：

(1)所得氢氧化钠溶液的物质的量浓度为        。

(2)从所得氢氧化钠溶液中取出200 mL于一烧杯中，投入足量的金属铝，完全反应后，产生的气体在标准状况下的体积为        ，所得溶液的物质的量浓度为      (假设溶液体积不变)。

[解析]　(1)n(NaOH)＝＝＝0.6 mol，

c(NaOH)＝＝＝0.6 mol·L－1。

(2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

        2 mol           2 mol     22.4 L×3

        0.6 mol·L－1×0.2 L  n  V

＝＝。

故n＝0.12 mol，V＝4.032 L，c＝＝0.6 mol·L－1。

[答案]　(1)0.6 mol·L－1　(2)4.032 L　0.6 mol·L－1