专题 金属元素及其化合物

1、专题 金属元素及其化合物武汉市第二十三中学姚剑考情动态分析一、大纲要求了解元素原子核外电子排布的周期性与元素性质的递变关系，重点掌握典型金属在周期表中的位置及其性质关系，了解其他常见金属单质及其化合物。IA和A族元素典型的金属：了解金属钠的物理性质，掌握钠和镁的化学性质；从原子的核外电子排布，理解IA和A族元素(单质、化合物)的相似性和递变性；以氢氧化钠为例，了解重要的碱的性质和用途；了解钠的重要化合物。其他常见的金属(如Fe、Al)：了解金属的通性，金属冶炼的一般原理；初步了解金属的回收和资源保护；掌握Fe和Al的化学性质；掌握常见的金属活动顺序；以Fe()、Fe()的相互转化为例，理解变价

2、金属元素的氧化性还原性；了解铝的重要化合物；初步了解合金的概念。二、高考热点碱金属的考查主要侧重于钠及其化合物的性质推断、碱金属元素性质的比较、有关钠及其化合物的计算。有关Mg、Al、Fe的知识的试题在近几年中出现次数很多，它们在离子共存、离子方程式、物质鉴别、制取、推断、计算等题型中大量出现，其中Mg与CO2反应、Mg3N2跟水反应、Mg(OH)2比MgCO3难溶在推断题中的应用，Al3+、Al(OH)3、AlO2间的转化是考试的热点；铁的变价、Fe(OH)2和Fe(OH)3、炼铁的反应多与实验、推断、计算相结合进行应用。三、命题趋势预计今后的考题还会以本部分元素化合物知识为载体考查有关概念

3、、理论、实验和计算。有关Na2O2的实验、NaHCO3与Na2CO3、CO2与NaOH反应的计算将是重点。氧化铝、氢氧化铝的两性，铝三角、铁三角的关系，Cu及其化合物。其中氢化钠、氮化镁、三硫化铝的水解是无机化学信息题的一个好的出题知识点和主要命题方向。复习建议一、坚持“二纲一本” 为指导，即教学大纲、高考考纲及课本，夯实基础，将金属知识部分网络化形成整体印象，这是立足之本、碱金属及其化合物 常温下碱金属很容易被空气里氧气氧化，也易与水蒸气反应，故除锂外碱金属都必须保存在煤油中，以隔绝空气和水(Li的密度小于煤油，只能保存在密度更小的石蜡油或者封存于石蜡中)。碱金属与足量氧气反应能生成过氧化物

4、或超氧化物，但Li与O2反应，只能生成氧化锂(Li2O)且熔点高，在水中溶解度较小。金属钠置于空气中会发生一系列的变化： 先发暗：4Na+O2 = 2Na2O；表面形成溶液：Na2O + H2O = 2NaOH，NaOH易潮解；溶液久置变成白色晶体：2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O，Na2CO3 + 10H2O = Na2CO3·10H2O(晶体)；最后白色颗粒变成白色粉末：Na2CO3·10H2O = Na2CO3 + 10H2O(风化)在碱金属中，随原子序数的递增，其密度呈增大的趋势，但K的密度0.862 g·cm-3反比钠0.97 g&#

5、183;cm-3小。出现这一反常现象是由于从钠到钾相对原子质量增大的作用小于原子体积增大的作用。(5)若正盐易溶，则正盐的溶解度一般大于酸式盐，例：Na2CO3>NaHCO3若正盐难溶则，正盐的溶解度一般小于酸式盐，例Ca3(PO4)2CaHPO4Ca(H2PO4)2(6)碱金属元素在化合物中只有+1价，但Li在一定条件下，三个电子都能失去，故有+3价(如Li2O3)。(7)通常情况下氧呈-2价，氢呈+1价，但Na2O2、H2O2中氧呈-1价，在金属氢化物中(如NaH、NH4H)氢呈-1价。(8)较强的碱性溶液都能使酚酞变红，但浓的NaOH溶液遇酚酞不变色。(9)盐的水溶液通常不显强酸性

6、，但NaHSO4具有强酸性，它在水溶液中全部电离：NaHSO4 = Na+ + H+ + SO42，可与活泼金属作用产生氢气。(10)试剂瓶中药品取出后，一律不允许放回原试剂瓶。但取用后剩余的钠、钾应立即放回原瓶。(11)金属的置换反应，通常是活泼金属置换出不活泼金属。但工业上制取钾，却是用钠从氯化钾中置换出钾：Na + KCl = NaCl + K；在水溶液中，Na、K等活泼金属不能从CuSO4中置换出Cu：2Na + CuSO4 + 2H2O = Cu(OH)2+ H2+ Na2SO4。(12)金属性强的元素，其金属活动性通常也强。Na的金属性比Ca强，但Ca的金属活动性位置却排在Na的前

7、面。这是因为金属性通常是指气态金属原子失去电子的性质；而金属活动性指的是金属单质在水溶液中形成水合离子的倾向大小。由于钠失去电子的能力比钙大，所以金属性钠大于钙；但钙在水溶液中形成水合离子的倾向比钠大，故Ca的金属活动性比钠强。、镁及其化合物常温下表面能形成致密氧化膜从海水中制镁 海水Mg(OH)2MgCl2(溶液)MgCl2(固体) Mg镁铝合金密度小制飞机(合金的密度比成分金属小)等MgO作耐火材料（熔点高）从光卤石中提取MgCl2·6H2O 、铝及其化合物Al是很活泼的金属单质Al能与强碱溶液反应放出H2，实质是与水的反应，因Al(OH)3具有两性才使Al与水反应完全进行AlC

8、l3是共价分子，不能用电解AlCl3的方法得到Al，而用电解熔点很高的Al2O3制AlAl2O3、Al(OH)3是两性化合物Al2O3作耐火耐磨材料。刚玉、宝石的成分为Al2O3，钻石、水晶的主要成分是SiO2。明矾是一种复盐，可作净水剂。、铁及其化合物Fe元素的位置：四周期族Fe、Al遇浓硫酸、浓硝酸均钝化Fe可被磁铁吸引纯净铁为银白色，属黑色金属FeO黑色粉末，Fe2O3红棕色固体，Fe3O4黑色晶体Fe3O4中Fe呈现两种价态+2、+3价Fe2+的溶液：浅绿色，Fe3+的溶液：黄色Fe2+转化成Fe3+或FeO42转变成Fe3+后的溶液能净水（净水与杀菌的区别）有关Fe3+的颜色变化规律

9、 在FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液，溶液呈血红色。石蕊试液滴入FeCl3溶液中呈红色(FeCl3水解，溶液显酸性)。 Fe3+ + 3H2OFe(OH)3 + 3H+ 将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，溶液呈红褐色FeCl3水解生成Fe(OH)3胶体 Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 (胶体)+ 3H+（ 注意与的区别）FeCl3溶液与NaOH溶液混合，产生红褐色沉淀。 Fe3+ + 3OH = Fe(OH)3NaHCO3与FeCl3两溶液作用，既产生无色气体，又产生红褐色沉淀(双水解反应)。 Fe3+ + 3HCO3 = Fe(OH)3+ 3CO2向FeCl3溶液中通入H2S气体，产

10、生淡黄色沉淀，溶液变淡绿色。 2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S+ 2H+向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液生成淡黄色沉淀；加入过量Na2S溶液又生成黑色沉淀。 2Fe3+ + S2 = 2Fe2+ + S， Fe2+ + S2 = FeS（与S2-+Al3+6H2O=3H2S+2Al(OH)3的区别）将过量Fe粉加入FeCl3溶液中，溶液变成浅绿色。 2Fe3+ + Fe = 3Fe2+ 向FeCl3溶液中加入过量Cu粉，溶液变浅绿色。 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+将KI淀粉溶液加入FeCl3溶液中，得到蓝色溶液。 2Fe3+ + 2I = I2 + 2

11、Fe2+ ，碘遇淀粉溶液变蓝色 将FeCl3溶液滴入AgNO3溶液中，生成白色沉淀。 Ag+ + Cl = AgCl 在FeCl3溶液滴入苯酚溶液，形成紫色溶液。、铜及其化合物Cu元素的位置：四周期IB族Cu2+是蓝色但CuCl2浓溶液是绿色。铜绿指Cu2(OH)2CO3CuS、Cu2S均不溶于水，不溶于稀强酸新制Cu(OH)2是浊液是弱氧化剂，其还原产物Cu2O是砖红色。但CuO是黑色。CuO可与乙醇反应表现氧化性胆矾是CuSO4·5H2O 无水CuSO4用来检验水的存在，但不作吸水剂相关反应如下：2Cu + O2 2CuO (红色变黑色，多用于吸收空气中的O2)CuO + Cl2

12、 CuCl2(黑色变棕黄，加水变浅绿)2Cu + S Cu2S(红变黑，常与Cl2反应比较Cl2、S的氧化性强弱，)2Cu + O2 + CO2 + H2O = Cu2(OH)2CO3(铜生锈的变化，绿色孔雀石)Cu + 2FeCl3 = 2FeCl2 + CuCl2(电子工业，用FeCl3腐蚀电路板，常写离子方程式)Cu + 2H2SO4(浓) CuSO4 + SO2+2H2O Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O（以上三个反应很重要，常用于氧化还原反应的计算讨论等）CuO +

13、H2 Cu + H2O (黑色变红色，此反应是一个重要实验，应结合实验过程复习) CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O Cu(OH)2 Cu + H2O Cu(OH)2 +2HCl = CuCl2 + H2O CuSO4·5H2O CuSO4 + 5H2O (蓝色变白，反之白色变蓝。此反应是中学化学的一个定量反应，应结合实验复习；反过来的方程式常用于物质中是否含水检验，也很重要)Cu2(OH)2CO3 2CuO + H2O + CO2Cu在醇氧化成醛中作催化剂发生以下变化：2Cu + O2 2CuOC2H5OH +CuO CH3CHO + H2O + Cu（黑色变红色）

14、CuCl2 Cu + Cl22CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2+2H2SO4 2Cu(OH)2 + CH3CHO CH3COOH + Cu2O+2H2O (铜镜反应)2Cu(OH)2 + CH2OH(CHOH)4CHO CH2OH(CHOH)4COOH + Cu2O+2H2O二、强化实验，特别是掌握基本的实验操作，了解化学实验常用仪器的主要用途和使用方法学会用规范的语言、正确的符号对实验现象进行准确描述。(2007年北京)某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行研究。下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分：实验步骤实验现象将打磨过的铝片(过量)放入一定浓度的CuCl2溶液中产

15、生气泡，析出疏松的红色固体，溶液逐渐变为无色。反应结束后分离出溶液备用红色固体用蒸馏水洗涤后，置于潮湿空气中一段时间后固体由红色变为绿色设其主要成分为Cu2(OH)2CO3按反应类型写出实验中发生反应的化学方程式各一个(是离子反应的只写离子方程式)： 置换反应： ； 化合反应： 。用石墨作电极，电解上述实验分离出的溶液，两极产生气泡。持续电解，在阴极附近的溶液中还可观察到的现象是 。工业上可用铝与软锰矿(主要成分为MnO2)反应来冶炼金属锰。 用铝与软锰矿炼锰的原理是(用化学方程式表示) 。MnO2在H2O2分解反应中作催化剂。若将适量MnO2加入酸化后的H2O2溶液中，MnO2溶解产生Mn2

16、+，该反应的离子方程式是 。答案：2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2或2Al + 2Cu2+ = 2Al3+ + 3Cu； 2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu2(OH)2CO3白色沉淀生成，之后沉淀溶解至消失 Al3+ + 3OH = Al(OH)33MnO2+ 4Al Mn + 2Al2O3MnO2 + H2O2 + 2H+ = Mn2+ + O2+2H2O (2007年上海)用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁(如右图)，将试管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空气中，不久铝箔表面生出“白毛”，红墨水柱右端上升。根据实验现象判断下列说法错误的是 A实

17、验中发生的反应都是氧化还原反应 B铝是一种较活泼的金属 C率与氧气反应放出大量的热量 D铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合物解析：本题是一道考查铝的化学性质的实验题该实验是一个毛刷实验，原理是2Al + 3Hg(NO3)2 =2Al(NO3)3 +3Hg，Al-Hg构成原电池，加快铝失电子：4Al+3O2 = 2Al2O3，该反应是一个放热反应，使试管内气体的压强增大，形管中的红墨水左端下降，右端上升，故项错误答案：D三、教学应具有针对性，因材施教，根据求同性、存异性对不同的学生从实际出发，抓住可考点和得分点，对基础知识进行逐一落实，不能好高骛远，盲目追求提高解题难度。 (2007年全国卷

18、)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0.5 mol/L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：本题主要考查有关物质的量的简单运算，十分基础根据题给条件n(Na) = n(NaOH) = n(HCl) = 80×10-3 L×0.5 mol/L = 0.04 mol， 若生成物为Na2O，其质量为×0.04 mol×62 g·mol-1 = 1.24 g，若生成物为Na2O2，其质量为×0.04 mol

19、5;78 g·mol-1 = 1.56 g，而实际生成物的质量是1.5 g，故应该是Na2O和Na2O2的混合物，应选C。 答案：C (2007年海南)能正确表示下列反应的离子方程式的是 A碳酸氢钙溶液与氢氧化钠溶液混合：HCO3 + OH = CO32 + H2O B醋酸钠溶液和盐酸混合：CH3COONa + H+ = CH3COOH + Na+ C少量金属钠投入冷水中：Na + 2H2O = Na+ + 2OH+H2D硫酸铜溶液和氢氧化钡溶液混合：Cu2+ + SO42 + Ba2+ + 2OH= Cu(OH)2+ BaSO4 解析：这是一道常见题型，考查离子方程式正误判断A项中

20、CaCO3难溶，不能改写为CO32；B项中CH3COONa易溶、易电离，应改写为离子形式，且Na+ 不参与反应；C项中电荷不守恒，正确的写法是 2Na + 2H2O =2Na+ + 2OH+H2。答案：D(2007年广东)下列化学反应的离子方程式正确的是 A用小苏打治疗胃酸过多：HCO3 + H+ = H2O + CO2 B往碳酸镁中滴加稀盐酸：CO32 + 2H+ = H2O + CO2 C往氨水中滴加氯化铝溶液：Al3+ + 4OH= AlO2 + 2H2O D氢氧化钡溶液与稀硫酸反应：Ba2+ + SO42+ H+ + OH= BaSO4+ H2O 答案：A(2007年海南)由海水制备无

21、水氯化镁，主要有以下步骤：在一定条件下脱水干燥；加熟石灰；加盐酸；过滤；浓缩结晶。其先后顺序正确的是 A B C D解析：要从海水中得到无水MgCl2，首先要加熟石灰得到Mg(OH)2沉淀，然后过滤，再将沉淀加盐酸溶解，得到MgCl2溶液，然后对溶液浓缩结晶，再对晶体脱水干燥即可，故选D。答案：D(2007年海南)下列溶液能与镁反应产生氢气的是 A氯化铵溶液B氢氧化钠溶液 C碳酸钾溶液 D饱和石灰水答案：A(2007年广东)下列的说法正确的是 A所有不锈钢都只含有金属元素 B我国流行的硬币材质是金属单质 C广东正在打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具 D镁合金的硬度和强度均高于纯镁解析：有些不锈钢

22、含有碳、硅等非金属，A错；硬币是合金，B错；铝制餐具在海水中易被腐蚀，C错；合金的性能一般优于其纯金属，故选D。答案：D (2007年广东)下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是A铝在常温下不能与氧气反应B铝不能与氯气反应C铝既能溶于酸，又能溶于碱 D氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应解析：本题主要考查考生对铝及其化合物的性质的掌握铝在常温下可与氧气反应，A错；铝与氯气反应，B错；氧化铝是两性氧化物，既能与酸反应又能与碱反应，D错。答案：C(2007年全国)浓度均为0.1 mol/L的三种溶液等体积混合，充分反应后没有沉淀的一组溶液是 ABaCl2，NaOH，NaHCO3 BNa2CO3，MgC

23、l2，H2SO4 CAlCl3，NH3·H2O，NaOH DBa(OH)2，CaCl2，Na2SO4答案：B (2007年全国卷)现有五种离子化合物A、B、C、D和E，都是由下表中离子形成的：阳离子Ag+ Ba2+ Al3+阴离子OH Cl SO42为鉴别它们，分别完成以下实验，其结果是：aB和D都不溶于水，也不溶于酸；bA溶于水后，与上述某阳离子反应可生成B，且A溶液与过量氨水反应生成白色沉淀；cC溶于水后，与上述某阳离子反应可生成D，且C溶液与过量氨水反应生成白色沉淀；dE溶于水后，与上述某阴离子反应可生成B；eA溶液与适量E溶液反应生成沉淀，再加入过量E溶液，沉淀量减少，但不消

24、失。 请根据实验结果填空：写出化合物的化学式：A ，C ，D ，E 。A溶液与过量的E溶液反应后，最终得到的沉淀的化学式是 。解析：本题主要考查考生对常见物质间反应情况的掌握，着重考查考生的分析判断能力。由b、c结果推知，A和C属于可溶性铝盐，由d、e结果推知E为Ba(OH)2，结合b、d则可推知A为Al2(SO4)3，C为AlCl3，B为BaSO4，则D为AgCl。A与E反应首先产生Al(OH)3和BaSO4。但，当E过量时又Al(OH)3溶解，所以A与过量E反应的最终沉淀是BaSO4。答案： Al2(SO4)3，AlCl3，AgCl，Ba(OH)2； BaSO4。 (2007年江苏)在隔绝

25、空气的条件下，某同学将一块部分被氧化的钠块用一张已除去氧化膜、并用针刺一些小孔的铝箔包好，然后放入盛满水且倒置于水槽中的容器内。待钠块反应完全后，在容器中仅收集到1.12 L氢气(标准状况)，此时测得铝箔质量比反应前减少了0.27 g，水槽和容器内溶液的总体积为2.0 L，溶液中NaOH的浓度为0.050 mol/L(忽略溶液中离子的水解和溶解氢气的量)。写出该实验中发生的反应的化学方程式。试通过计算确定该钠块中钠元素的质量分数。解析：本题通过被氧化的钠与铝箔和水的反应为背景，考查了考生对Na、Al等常见元素及其化合物间反应的掌握情况，着重考查分析计算能力。尽管是拔高题，但第一问属得分点 根据

26、反应可得由铝消耗NaOH的物质的量为 生成氢气的物质的量为 那么由金属钠生成的氢气的物质的量为 根据反应可得金属钠的物质的量为又因为生成NaOH的物质的量为所以溶液中Na+的总物质的量即原金属的总的物质的量为： 该钠块中钠元素的质量分数为：答案2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 Na2O + H2O = 2NaOH2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2钠块中钠元素的质量分数为89%。四、Cu及其化合物尽管考纲上没有提到，但我个人认为该部分的教学不能忽视，有时还显得十分重要，可考性较大。 (2007年山东)铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂

27、、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式： 。若将中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。 正极反应 ， 负极反应 。腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10 mol/L，请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤 。 氢氧化物开始沉淀的pH氢氧化物沉淀完全时的pHFe3+Fe2+Cu2+1.97.04.73.29.06.7提供的药品：Cl2 浓H2SO4 NaOH溶液 CuO Cu某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象

28、明显。请从上表提供的药品中选择两种(水可任选)，设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀。有关反应的化学方程式 ， 。 劣质不锈钢腐蚀的实验现象 。解析：本题考查电化学及铁的化合物的知识把Cu与FeCl3溶液反应设计为原电池Cu为负极、惰性电极石墨作正极，FeCl3溶液为电解液答案：2Fe3+ + Cu =2Fe2+ +Cu2+装置图 正极：2Fe3+ +2e = 2Fe2+ 负极：Cu - 2e = Cu2+通入足量Cl2将Fe2+氧化成Fe3+加入CuO调节溶液的pH至3.24.7过滤除去Fe(OH)3CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu答案：AD (2007年