第二单元金属元素及其化合物.doc

第二单元金属元素及其化合物【亲近高考】（明确目标，有的放矢）【考纲预览】常见金属元素（如Na、Mg 、Al、Fe、Cu等）（1）了解常见金属的活动顺序。（2）了解常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。（3）了解合金的概念及其重要应用。【高考展望】金属元素钠、铝、铁、铜及其化合物由于在国民经济和日常生活中的重要用途，因此一直是高考考查的重点。命题的重点将在钠及其化合物特别是Na2O2、NaHCO3、Na2CO3的性质，铝及其化合物的两性，铁()、铁()之间的转化关系，或以金属元素的性质为载体考查学生的实验能力、分析推理能力及计算能力。在复习过程中要将相关知识放在氧化还原反应的理论下复习，这样可以将各种金属元素及其化合物在氧化和还原的过程中进一步形成元素间的联系及转化，让物质之间形成网络，如铝三角、铁三角的转化，加强化合知识与理论部分联系。要注重与化学实验的联系，特别是探究性实验是新课程高考的核心。本部分知识是高考考查的核心内容，主要以选择题、实验探究题、框图推断以及填空简答题的形式进行考查，难度中等。【备考方略】本单元知识与科学技术联系较多，随着高考中联系实际、学以致用的试题所占的比例比重增大，碱金属及其化合物的应用将成为高考命题的热点之一。在归纳和对比中发现同族元素及其化合物在各方面（如结构、性质等）的相同点和递变性，发现相邻族元素及其化合物各方面（如结构、性质等）的相似性。在知识的对比、归纳中加深印象、深化理解。例如在复习碱金属时，可将金属锂到金属铯分别与水、氧气、卤素单质反应时发生的现象、生成的产物等多方面列表进行对比，归纳总结碱金属元素化学性质的共同点和递变性。本单元实验内容很多，学习时，要重视实验。最好同学们走进实验室，自己动手操作，对各种实验现象进行全面、细致的观察，并对观察的结果及时、如实地做记录，把各种观察到的实验现象联系起来进行思考分析，做到看与想相结合，培养良好的观察习惯，培养观察实验的能力和思维能力。实验内容是创新试题的基点，同学们在学习过程中，尽可能联想实验原理，自己设计出一些实验装置来，并仔细分析评价自己所设计的装置优缺点，这样同学们会受益匪浅。第6讲 钠、镁及其化合物基础巩固篇 -基础落实点点盘清考点明示考点1、钠及其化合物的主要知识1钠的原子结构及性质结 构钠原子最外层只有一个电子，化学反应中易失去电子而表现出强还原性。物 理性 质质软、银白色，有金属光泽的金属，具有良好的导电导热性，密度比水小，比煤油大，熔点较低。化 学性 质与非金属单质钠在常温下切开后表面变暗：4Na+O2=2Na2O（灰白色）钠在点燃时：2Na+O2 Na2 O2（淡黄色）钠在氯气中燃烧，黄色火焰，白烟：2Na+Cl2 2NaCl与化合物与水反应，现象：浮、熔、游、小、红（如下图） 2Na2H2O=2NaOH+H2与某些熔融盐：4Na+TiCl44NaCl+Ti存 在 自然界中只能以化合态存在保 存煤油或石蜡中，使之隔绝空气和水制 取2NaCl(熔融) 2Na+Cl2用 途1、 钠的化合物 2、钠钾合金常温为液体，用于快中子反应堆热交换剂 3、作强还原剂 4、作电光源（高压钠灯。如下图）2碳酸钠、碳酸氢钠的主要性质碳酸钠（Na2CO3）碳酸氢钠（NaHCO3）俗 名纯碱、苏打小苏打溶解性易溶（同温下，溶解度大于碳酸氢钠）易溶热稳定性稳定2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O 与盐酸Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2与CO2Na2CO3+ H2O+CO2= 2NaHCO3不能反应与碱NaOH不能反应NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2OCa(OH)2Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOH产物与反应物的量有关与CaCl2Na2CO3+ CaCl2=CaCO3+2NaCl不反应水溶液碱性较强，加酚酞变红较弱，加酚酞呈淡粉色用途应用于玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、食品等工业作发酵粉，医疗上用于医疗胃酸过多相互转化Na2CO3 NaHCO3知识规律钠和盐溶液反应，不能置换出盐中的金属，这是因为金属阳离子在水中一般是以水合离子形式存在，即金属离子周围有一定数目的水分子包围着，不能和钠直接接触。钠与熔融的盐反应才可能置换出盐中的金属。Na2O2跟CO2和水蒸气组成的混合气体反应时的先后顺序。若先发生反应：2Na2O2+2H2O4NaOH+O2，必还发生2NaOH+CO2Na2CO3+H2O，即应先考虑Na2O2跟CO2的反应。考点2、侯氏制碱法向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和，然后在加压下通入CO2，利用NaHCO3溶解度较小，析出NaHCO3，将析出的NaHCO3晶体煅烧，即得Na2CO3。反应方程式如下：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 NH4HCO3 +NaCl=NaHCO3+NH4ClNaHCO3Na2CO3+H2O+CO2知识规律 不能先通入CO2达饱和后再通入NH3，因为CO2在水中的溶解度很小(11)，即使通入过量的NH3，所生成的NaHCO3、NH4Cl也很少，这样就无法制取NaHCO3。考点3、镁的性质、用途与提取1镁的性质与用途：镁原子最外层有2个电子，在化学反应中容易失去最外层的2个电子形成镁离子，因此镁是活泼的金属。物理性质银白色金属，密度小，熔沸点较低，硬度较小，良好的导电导热性化学性质与O22Mg+O22MgO与其他非金属Mg+Cl2MgCl2，3Mg+N2 Mg3N2与氧化物2Mg+CO22MgO+C与酸Mg+2HCl=MgCl2+H2提取MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2 Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2OMgCl26H2OMgCl2+6H2O MgCl2(熔融) MgCl2用途镁常用来制造信号弹和焰火，镁合金被大量用于制造火箭、导弹和飞机的部件。氧化镁的熔点高，是优质的耐高温材料。拓展演练1下列说法是否正确？为什么？（1）钠和水能剧烈反应，并产生大量气泡。（2）由于钠的性质很活泼，所以只能用电解饱和食盐水的方法来生产金属钠（3）钠可以从硫酸铜溶液中置换出铜（4）通常金属钠应保存在盛有CCl4的广口瓶中【解析】（1），由于钠的密度比水小，浮在水面上，虽产生大量氢气，但一般看不到气泡。（2），电解饱和食盐水时，在与电源负极相联的电极上产生的是氢气，而不是金属钠。（3），金属钠在溶液中将与水剧烈反应，生成的氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜。反应方程式为：2Na+CuSO4+2H2O=Na2SO4+Cu(OH)2+H2（4），金属钠比水轻，浮在CCl4液面上不能与空气隔绝。【答案】（1）（2）（3）（4）拓展演练2下列说法是否正确？为什么？（1）在一定温度下，饱和碳酸钠溶液中通入过量二氧化碳会出现沉淀（2）用热的碳酸氢钠溶液代替热的碳酸钠溶液去油污效果会更好（3）在发酵粉中含有碳酸氢钠【解析】（1），因生成了溶解度比碳酸钠小的碳酸氢钠。（2），热的碳酸钠溶液的碱性比热的碳酸氢钠溶液强，去油污能力强。（3），碳酸氢钠可与淀粉发酵过程中产生的酸性物质反应产生大量二氧化碳而使面团松软。【答案】（1）（2）（3）拓展演练3N与氨碱法比较，下列关于联合制碱法优点的判断中不正确的是 （ ）A提高了原料的原子利用率 B降低了生产成本C减少了环境污染 D减轻了对设备的腐蚀【解析】联合制碱法把合成氨和纯碱两种产品联合起来，提高了食盐的利用率，缩短了生产流程，减少了对环境污染。【答案】D拓展演练4下图中A至F是化合物，其中：A、B、F焰色反应均显黄色；G是单质。写出下列物质的化学式：A B E F 。【解析】固体加热分解生成三种物质，其中又知有二种物质与E反应生成同一种单质，就初步推定是NaHCO3的分解和Na2O2的参与反应。【答案】NaHCO3、Na2CO3、Na2O2、NaOH 拓展演练5 海水是取之不尽的化工原料资源，从海水中可提取各种化工原料。下图14-4是工业上对海水的几种综合利用示意图。 试回答下列问题：(1)粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42等杂质，精制后可D得饱和NaCl溶液，精制时通常在溶液中依次加入过量的BaCl2溶液、过量NaOH溶液、过量Na2CO3溶液，过滤后加入盐酸至溶液呈中性。请写出加入盐酸后可能发生的化学反应的离子方程式： 。 (2)电解饱和食水时，与电源正极相连的电极上发生的反应为 （填氧化或还原），与电源负极相连的电极附近溶液pH (变大、不变、变小)。写出电解饱和食盐水的离子方程式： 。(3)电解无水MgCl2所得的镁蒸气可以在下列 气体中冷却。 AH2 BN2 CCO2 DO2【解析】（1）加入氯化钡时，主要是除去粗盐溶液中的SO42 ，Ba2+与其中的SO42生成沉淀：Ba2+SO42=BaSO4；过量的氢氧化钠溶液则是为了除去Mg2+：Mg2+2OH=Mg(OH)2；过量的Na2CO3溶液则是为了除去Ca2+以及之前加入的过量Ba2+，发生反应的离子方程式为：Ca2+CO32=CaCO3，Ba2+CO32=BaCO3；过滤后加入的盐酸则是为了除去多余的CO32和OH。（2）在连接电源正极的电极上生成氯气，氯元素化合价由1升高到0价，发生氧化反应，与电源负极相连的电极上产生氢气和氢氧化钠，故pH变大。（3）熔融状态下电解得到的镁蒸气只能在还原性保护气氢气中冷却，或在稀有气体中冷却也可。【答案】（1）H+OH=H2O、CO32+H+=HCO3、HCO3+H+=H2O+CO2（2）氧化，变大，2Cl+2H2O2OH+Cl2+H2 （3）A考情考向探究篇-视角突破 石破天惊高频考点考点1 关于钠性质实验探究例1. 钠与FeSO4溶液反应，很难完整地观察到反应全过程的有关现象。有人用如图所示装置进行实验改进：先往试管内新制备的FeSO4溶液液面上覆盖一薄层汽油，然后将试管放入烧杯中，待试管内汽油层消失后，往试管内投入一小粒钠，并迅速塞上带导管的单孔塞。(1)实验中汽油的作用是_(2)加入钠后观察到液面上有大量气泡逸出，溶液中有_色沉淀生成。(3)如果往试管中加入汽油后立即投入钠粒可能发生爆炸，其原因是_(4)写出钠与FeSO4溶液反应的离子方程式_【解析】由于Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3，要想看到完整的实验现象关键是隔绝空气。钠投入到FeSO4溶液中和首先水反应生成H2及NaOH，NaOH与FeSO4反应生成白色的Fe(OH)2沉淀。钠与水反应放出大量热，若汽油没有挥发尽，可能引起爆炸。【答案】(1)受热时汽化，其蒸气将试管内空气排尽，起保护气作用 (2)白 (3)钠与水剧烈反应放出大量热，使由H2、汽油蒸气、空气组成的混合气发生爆炸 (4)2Na2H2OFe2 = 2NaFe(OH)2H2。【方法技巧点拨】(1)钠与水反应的过程：钠与水反应的实质是钠与H+的反应。在酸的水溶液中，酸电离出大量的H+，故钠先与酸反应置换出酸中的氢，当酸消耗完以后，钠才与水反应置换水中的氢，并不是钠与水反应。(2)钠与酸的反应比与水的反应更剧烈，极易爆炸，要格外小心。(3)钠与盐溶液反应，不能置换出盐中的金属，这是因为金属阳离子在水中一般是以水合离子形式存在，即金属离子周围有一定数目的水分子包围着，不和钠直接接触。考点2 关于过氧化钠的性质的考查例2. 将含有O2和CH4的混合气体置于盛有23.4gNa2O2的密闭容器中，连续进行电火花点燃，反应结束后，容器内的压强为零（150）。将残留物溶于水中，无气体产生。原混合气体中O2和CH4的物质的量之比为（ ）A1 : 1B1 : 2C1 : 3D2 : 1【解析】 温度为150时，水为气态，由于反应后容器内的压强为0，所以CH4和氧气最终全部转化为固体产物Na2CO3和NaOH，所以对应的反应为2CH4+O2+6Na2O2=2Na2CO3+8NaOH，故原混合气体中O2和CH4的物质的量之比为2 : 1。【答案】 D【方法技巧点拨】一般来讲涉及Na2O2的有关计算可以采用方程式叠加法简化运算过程，由2CO+O22CO2，2H2+O22H2O，又由过氧化钠与CO2和H2O的反应得Na2O2+CO=Na2CO3，Na2O2+H2=2NaOH知满足通式(CO)x(H2)y的物质，在氧气中完全燃烧后所得产物全部通过足量的Na2O2后，固体质量的增加量就等于该物质的质量。考点3 关于碳酸氢钠热分解有关计算例3. 将碳酸钠和碳酸氢钠的混合物25g放在大试管中加热至质量不再变化为止，冷却称量得到剩余固体的质量为18.8g。求原混合物中碳酸钠的质量。【解析】 设原混合物中NaHCO3的质量为x；则有：2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2 固体质量减少量 168 62 x 25g18.8g，解得x=16.8g，所以碳酸钠的质量为25g16.8g=8.2g。【答案】 8.2g【方法技巧点拨】本题考查碳酸钠、碳酸氢钠的热稳定性的差异：碳酸钠受热不分解，而碳酸氢钠受热易分解，产生H2O和CO2，使固体质量减少。通常涉及这类问题时可以采用差量法进行计算，差量法是化学计算的重要方法之一：可以是气体体积差、固体质量差、溶液质量差、反应体系的压强差和密度差等等。考点4 从海水中提取镁例4. 海水中含的MgCl2是Mg的重要来源之一,从海水中提镁，可按如下步骤进行：（1）将贝壳制成石灰乳（2）在引入的海水中加入石灰乳、沉降、过滤、洗涤沉淀物（3）将沉淀物与盐酸反应、结晶、过滤、干燥产物（4）将产物熔融后电解关于提取镁，下列说法中不正确的是（ ）A此法的优点之一是原料来源丰富B进行（1）、（2）、（3）步的目的是从海水中提取MgCl2C第四步会产生氯气D以上过程中涉及到复分解反应、化合反应和置换反应【解析】原料来源丰富是此法的优点之一，A正确；（1）、（2）、（3）步的目的是从海水中提取MgCl2以便用于第（4）步的电解，B正确；电解MgCl2生成镁和氯气，C正确；此过程中无置换反应，D不正确。【答案】D【方法技巧点拨】电解熔融MgCl2才能生成镁，电解MgCl2溶液不能生成镁，生成氢氧化镁。新 题 型：1(原创)下列说法正确的是AA族元素的金属性比A族元素的金属性强B植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程C向明矾KAl(SO4)2溶液中逐滴加Ba(OH)2溶液至SO4 2恰好沉淀完全的离子方程式正确的是： 2Al3+3SO42+3Ba2+6OH=2Al(OH)3+3BaSO4D将气体通入BaCl2溶液中至饱和，未见沉淀生成，继续通入NO2则有沉淀生成答案：D解析：A族元素的金属性不一定比A族元素的金属性强，如Na的金属不如Ca、Ba等强，A错误；光合作用太阳能转变化学能，B错误；，C项应为：Al3+2SO42+2Ba2+4OH=AlO2+2BaSO4+2H2O，C错误；D项中SO2被NO2（HNO3）氧化为硫酸根，会生成硫酸钡沉淀，D正确。2(原创)下列说法不正确的是A活性炭、SO2、Na2O2都能使品红溶液褪色，但原理不同B酸性氧化物不一定是非金属氧化物，碱性氧化则一定是金属氧化物C常温下醋酸分子不可能存在于pH7的碱性溶液中第A族元素的氢化物中，稳定性最好的其沸点也最高答案：C解析：活性炭是吸附性，SO2是与有色物质化合，Na2O2是强氧化性，原理不同，A正确；酸性氧化物也可能是金属氧化物，如Mn2O7，B正确；一定条件下醋酸与醋酸钠溶液可以共存， C错误；第A族元素的氢化物中，H2O的稳定性最好，又因为H2O分子间存在氢键，所以沸点在同主族的氢化物中最高，D选项正确；故选C。非常“6+1”篇-经典名题，一网打尽1 Na2O2与足量的NaHCO3混合后，在密闭容器中充分加热，排除气体物质后冷却，残留的固体物质是 ( )ANa2O2、Na2CO3 BNa2CO3 CNa2CO3、Na2OH DNa2O2、NaOH【解析】NaHCO3分解生成CO2和H2O，通常CO2先与Na2O2反应，然后H2O再与Na2O2反应。否则先生成的NaOH也会与CO2发生反应，生成Na2CO3。题意中足量的NaHCO3是重要的提示。【答案】 B2在一定条件下，将钠与氧气反应的生成物1.5 g溶于水，所得溶液恰好能被80 mL浓度为0.50 molL1的HCl溶液中和，则该生成物的成分是()ANa2O BNa2O2 CNa2O和Na2O2 DNa2O2和NaO2【解析】采用元素守恒法：n(HCl)0.08 L0.50 molL10.04 mol，n(Na)n(Cl)0.04 mol，所以n(O) mol，即1BC D4答案：C【解析】 Na2O2、Na2O与水反应的方程式分别为：Na2O2H2O=2NaOHO2、Na2OH2O=2NaOH，二者均产生0.2 mol OH，因溶液体积变化忽略不计，故；Na2CO3和NaCl电离产生的阴离子均为0.1 mol，而CO发生微弱的水解：COH2OHCOOH，阴离子数目略有增多，.5(2011东城一模)如下图带漏斗U型管中装有足量的煤油和水的混合物，静置后投入一小块碱金属。可观察到金属在煤油和水的界面a附近上下往复运动，下列说法不正确的是（ ）A此碱金属可能是钾或钠 B反应一段时间煤油会燃烧C碱金属上下运动是由于与水反应产生了氢气 D若是金属锂则不能观察到上述现象5答案：B【解析】根据金属在煤油和水的界面附近上下往复运动，结合碱金属密度，碱金属可能是钠和钾，运动的原因是氢气的推动，假如是锂，密度小于煤油，应浮在煤油上而不会在煤油和水的界面附近上下运动。由于钠或钾接触不到空气，反应放热也不会使煤油燃烧。6（2011舟山三模）某化学教师为“氯气与金属钠反应”设计了如下装置与操作以替代相关的课本实验实验操作：先给钠预热，到钠熔融成圆球时，撤火，通入氯气，即可见钠着火燃烧，并产生大量白烟。以下叙述错误的是A钠着火燃烧产生苍白色火焰B反应生成的大量白烟是氯化钠晶体C管中部塞一团浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收过量的氯气，以免其污染空气D管右端棉球处颜色变化可判断氯气是否被碱液完全吸收6答案：A解析：A项错误，钠燃烧的火焰颜色为黄色；B项正确，通入氯气，钠着火燃烧，生成大量白烟，反应为2Na+Cl2=2NaCl，生成的大量白烟是氯化钠晶体；C项正确，浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收过量的氯气，以免其污染空气，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O； D项正确，若氯气完全被吸收，则棉球颜色不会变蓝，若吸收不完全，Cl2+2KI=2KCl+I2，I2会使淀粉变蓝.7. （2011益阳二模）常温下，海水在浓缩过程中析出盐的种类和质量(表中为每升海水析出的各种盐的克数，单位g/L)如下表：海水密度 (g/mL)CaSO4NaClMgCl2MgSO4NaBr1.130.561.200.911.210.053.260.040.0081.220.0159.650.010.041.260.012.640.020.020.041.311.400.540.030.06海水从密度为1.21 g/mL浓缩到密度为1.22g/mL时发生的变化是A各种盐的溶解度增大 B. 海水中水的质量分数减小 C.析出的粗盐中 NaCl的质量分数不变 D. 海水中Br-浓度不变7.答案：B解析：本题以海水的浓缩为题干，重在考查学生分析图表数据变化，利用信息解题的能力。分析图表数据可以得出，海水从密度为1.21 g/mL浓缩到密度为1.22g/mL过程中，CaSO4、MgCl2质量减小，NaCl、MgSO4增大，NaBr的不变，所以A、C、D均错误。8（2011常州二模）海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法正确的是A海水提溴的过程中，没有发生氧化还原反应B海水中的氘（含HDO 0.03）发生聚变的能量， 足以保证人类上亿年的能源消费，HDO与H2O化学性质不同C从海水中可以得到NaCl，电解NaCl溶液可制备金属钠D如右上图，在电场中利用膜技术（阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过）淡化海水，此法称为电渗析法8答案：D解析：本题通过海水的综合利用来考查氧化还原反应、同位素、电解、电渗析法等基本概念和原理。海水提溴是将溴离子变为溴单质的过程，必然是氧化还原反应，A错；氢元素有三种同位素，在自然界中按固定比例存在的，HDO与H2O的化学性质相同，B错；钠很容易和水反应，电解NaCl溶液不会得到金属钠，应该电解NaCl熔液，C错；根据膜技术的原理，联系胶体的净化方法渗析，可知D正确。9（2011南昌一模）下列反应过程中产生的现象与对应反应图象相符合的是ACH3COONa粉末加入盐酸中BAlCl3、NH4Cl混合溶液中加入NaOH溶液CCO2通入烧碱溶液DNa2CO3粉末加入HNO3中pHCH3COONa质量沉淀质量NaOH溶液体积导电能力CO2体积气体体积Na2CO3质量 9答案：D解析：根据各种物质的反应分析图像，将CH3COONa粉末加入盐酸中，是的溶液的PH增大，而不是减小，A错误；在AlCl3、NH4Cl混合溶液中加入NaOH溶液，实质上OH先于Al3+反应生成Al（OH）3沉淀，然后与NH4+反应生成NH3H2O，但不能溶解Al（OH）3沉淀，随着NaOH的加入，Al（OH）3沉淀溶解变成NaAlO2，沉淀消失，B错误；当CO2通入NaOH溶液时，生成Na2C