人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料综合与测试学案设计

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【专题整合】
【强化训练】
1．A、B、C是中学所学过的三种单质，A、B、C及其他物质之间的反应关系如图所示，其中D的水溶液呈棕黄色，B的水溶液呈酸性。若D＋C―→E＋F，常温下只有B为气态，则A、B、C分别为( )
A．Fe、Cl2、CuB．Fe、Cl2、H2
C．Cu、Cl2、FeD．Fe、Cl2、Mg
解析：选A。B单质的水溶液呈酸性，且常温下为气态，则B为Cl2，D的水溶液呈棕黄色，则D为FeCl3，结合转化关系可推出，A、C、E、F分别为Fe、Cu、CuCl2、FeCl2。
2．已知有以下物质相互转化：
试回答下列问题：
(1)B的化学式：________，D的化学式：________。
(2)写出由E转变成F的化学方程式：___________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)常用________检验G中的阳离子，其现象为____________________。
(4)向G溶液加入A的有关反应的离子方程式为__________________________________
____________________。
解析：根据流程图，首先推知D溶液为KCl溶液，H为AgCl，E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，G为FeCl3，然后根据图中物质间的转化关系，推知A为Fe，B为FeCl2，C为KOH。
答案：(1)FeCl2 KCl
(2)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
(3)KSCN溶液 棕黄色溶液变为红色溶液
(4)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
专题二 常见金属单质(Na、Al、Fe、Cu)的
反应规律及其应用
【专题整合】
1．与非金属(O2、Cl2)的反应规律
O2、Cl2氧化金属单质，分别得到金属氧化物和氯化物。对于变价元素Fe、Cu，Cl2将其氧化成高价氯化物，如2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(△))2FeCl3，Cu＋Cl2eq \(=====,\s\up7(△))CuCl2。
2．与氧气反应的多样性
(1)非常活泼的金属Na在常温下即可与O2反应，加热或点燃所得产物较复杂。
4Na＋O2===2Na2O(常温)
2Na＋O2eq \(=====,\s\up7(△))Na2O2
(2)较活泼的金属在高温下都能与O2反应，常温下一般也能反应，但具体情况存在差异。
①铝在常温下即可与O2反应，形成致密氧化膜而阻止内层金属继续反应，所以Al虽然较活泼，但常温下在空气中能够稳定存在。
4Al＋3O2===2Al2O3
②铁丝在纯O2中剧烈燃烧生成Fe3O4；铁在空气中缓慢氧化生成Fe2O3，形成的氧化膜不致密而能持续反应。
3Fe＋2O2eq \(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4
4Fe＋3O2===2Fe2O3
3．金属的置换反应规律
(1)与水的反应：钠与冷水剧烈反应，生成强碱和氢气；高温下铁能与水蒸气反应，生成氧化物和氢气；铜不能与水(或水蒸气)反应。
(2)与酸的反应：在金属活动性顺序中，Na、Al、Fe等排在H之前的金属能与非氧化性酸反应，置换出H2，排在H之后的金属与非氧化性酸不反应。
(3)与盐的反应：在金属活动性顺序中，位于前面的金属能够把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来，如Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。但能与水反应的金属，如Na在与盐溶液反应时，不能置换出金属单质，应先考虑金属钠与水的反应，再考虑生成的NaOH能否与盐反应。
【强化训练】
3．将下列金属投入0.1 ml·L－1盐酸中，能发生反应且反应最剧烈的是( )
A．铜B．铁
C．钠D．铝
解析：选C。由金属活动性顺序可知，铜与盐酸不反应，铁、钠、铝都能与盐酸反应，最活泼的钠与盐酸反应最剧烈。
4．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、e均能与稀硫酸反应放出气体；(2)b与d的硝酸盐溶液反应，置换出单质d；(3)c与强碱溶液反应放出气体，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、Fe
C．Al、Cu、Mg、Ag、FeD．Mg、Ag、Al、Cu、Fe
解析：选B。c与强碱溶液反应放出气体，则c为Al，e的一种氧化物具有磁性，则e为Fe，a、c、e均能与稀硫酸反应放出气体，则a为Mg，b与d的硝酸盐溶液反应，置换出单质d，则b为Cu，d为Ag，故B项正确。
eq \a\vs4\al(专题三 金属与酸反应的计算规律和方法)
【专题整合】
1．金属与酸反应的定量规律(只考虑生成氢气的情况)
(1)金属与酸反应，金属失去电子的物质的量等于酸得到电子的物质的量。
(2)1 ml金属与足量酸反应生成＋a价金属阳离子，则生成 eq \f(a,2) ml氢气。
(3)两种金属分别与等质量且过量的酸反应，当参加反应的金属与产生氢气的质量差相等时，则反应后两溶液增加的质量相等。
(4)相同物质的量的金属与足量的酸反应产生氢气的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。
(5)特别注意，在钠等极活泼金属与酸反应时，金属过量时还会跟水反应产生氢气。
2．摩尔电子质量和平均摩尔电子质量
(1)摩尔电子质量：某物质在反应中转移1 ml电子时该物质的质量，如Mg的摩尔电子质量为eq \f(24,2) g·ml－1＝12 g·ml－1，Al的摩尔电子质量为eq \f(27,3) g·ml－1＝9 g·ml－1。
(2)平均摩尔电子质量：两种或两种以上物质的混合物在反应中转移1 ml电子时混合物的质量，如2 g金属混合物生成2.24 L H2(标准状况)，则平均摩尔电子质量为eq \f(2 g,2×0.1 ml)＝10 g·ml－1。
【强化训练】
5．由Zn、Fe、Mg、Al四种金属中的两种组成的混合物10 g与足量的盐酸反应产生1.0 g H2，则混合物中一定含有的金属是( )
A．ZnB．Fe
C．AlD．Mg
解析：选C。Zn、Fe、Mg与盐酸反应后在产物中的化合价都为＋2价，而Al为＋3价，故可用平均摩尔电子质量法分析判断。该混合物的平均摩尔电子质量为eq \f(10 g,0.5 ml×2)＝10 g·ml－1，Zn、Fe、Mg、Al的摩尔电子质量分别为32.5 g·ml－1、28 g·ml－1、12 g·ml－1、9 g·ml－1，由于是两种金属组成的混合物，平均摩尔电子质量必介于两种金属的摩尔电子质量之间，故混合物中一定含有金属Al。
6．(1)取w g钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积之比是________________。
(2)取0.1 ml钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积之比是________________。
(3)若产生相同体积(同温同压)的氢气，所需钠、镁、铝三种金属的物质的量之比是________________，质量之比是________________。
(4)若将0.2 ml钠、镁、铝分别投入10 mL 1 ml·L－1盐酸中，在标准状况下产生氢气的体积大小顺序是________________。
解析：(1)利用得失电子守恒，产生氢气的体积之比即为金属转移的电子数之比：eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(w,23)×1))∶eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(w,24)×2))∶eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(w,27)×3))＝eq \f(1,23)∶eq \f(1,12)∶eq \f(1,9)。
(2)0.1 ml钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，金属转移的电子数之比为(0.1 ml×1)∶(0.1 ml×2)∶(0.1 ml×3)，所以产生氢气的体积之比为1∶2∶3。
(3)与前两问恰好反过来，氢气的体积相等，转移的电子数相等，即金属的失电子数相等。
(4)Mg、Al过量，应以盐酸的量计算生成的气体的体积(转移电子0.01 ml)，Na也过量，但过量的钠还可以与水反应产生氢气(共转移电子0.2 ml)。
答案：(1)eq \f(1,23)∶eq \f(1,12)∶eq \f(1,9) (2)1∶2∶3 (3)6∶3∶2 23∶12∶9 (4)V(Na)>V(Al)＝V(Mg)