高考化学总复习金属元素及其化合物

第三讲、金属元素及其化合物【知识要点】一、金属的通性项目内容周期表中的分布位于从硼到砹的左下方原子结构的特征（最外层电子）最外层电子数一般少于4个（ⅣA～ⅥA的某些金属元素有4～5个，但核外电子层数较多，原子半径较大）组成微粒及通常状态金属离子和自由电子通常情况下都是金属晶体，只有汞在常温下呈液态分类冶金工业黑色金属：铁、铬、锰有色金属：除铁、铬、锰以外的金属密度轻金属：密度小于4.5g/cm3重金属：密度大于4.5g/cm3从与人的接触分常见金属：如铁、铜、铝等稀有金属：如锆、铪、铌等物理性质（通性）有金属光泽、不透明，热和电的良导体，有良好的延性和展性二、碱金属元素1.碱金属元素性质的相似性和递变性相似性： 原子结构：最外层都有1个电子单质物理性质：都有很白色光泽（铯略带金色），质软、密度小，熔点低，导电，导热性强单质化学性质：物氧化物的水化物（ROH）均是强碱递变性：原子结构：随着Li→Cs核电荷数递增，核外电子层数增多，原子半径逐渐增大单质物理性质：随着Li→Cs核电荷数递增，单质熔、沸点逐渐降低，密度逐渐增大单质化学性质：随着Li→Cs核电荷数递增，核对最外层电子的吸引力减弱，因此金属性增强随核电荷数递增，氢氧化物水溶液的碱性逐渐增强2、钠的化学性质。化学性质极活泼，具有较强的还原性，是强还原剂，具有金属的典型性质。（1）与非金属反应。燃烧 ①与氧气反应：常温下能与空气中的氧气化合使其表面变暗。4Na+O2＝2Na2O（不稳定）燃烧△ 在空气和氧气中燃烧，生成淡黄色固体。2Na+O2Na2O2（有黄色火焰）△△②与卤素反应：钠可以在氢气中燃烧，生成白烟。2Na+Cl22NaCl△③与硫反应：2Na+SNa2S（两固体混合研磨发生爆炸）（2）与水反应。钠与水剧烈反应，放出氢气并生成氢氧化钠，水中滴加酚酞，溶液呈红色。2Na+H2O2NaOH+H2↑（3）与酸反应。钠与酸的反应比水更激烈，极易引起爆炸，千万不能随意将钠投入酸中。（4）与盐溶液反应。将钠投入到盐溶液中，钠先与水反应，生成的NaOH若能与盐反应生成难溶的碱或易挥发碱，则氢氧化钠与盐反应，否则钠只与水发生反应。3、过氧化钠。Na2O2是淡黄色固体，离子化合物，既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。Na2O2不属于碱性氧化物。4、氢氧化钠。氢氧化钠为白色固体，俗名为烧碱、火碱，易溶于水并放出大量热，有很强的腐蚀性，具有较强的吸水性，易潮解，可做干燥剂，和生石灰按比例混合可制得碱石灰，是实验室常用的干燥剂。氢氧化钠是强碱，具有碱的通性。三、镁、铝、铁1、镁、铝、铁的化学性质点燃镁点燃△铝△点燃铁点燃与非金属反应点燃2Mg+O22MgO点燃△2Mg+Cl22MgCl2△Mg+SMgS△4Al+3O22Al2O3△△2Al+3Cl22Al2Cl3△2Al+3SAl2S3点燃3Fe+2O2Fe3O4点燃△2Fe+3Cl22FeCl3△Fe+SFeS与酸反应△Mg+2H+Mg2++H2↑△Mg+2H2SO4(浓)MgSO4+SO2↑+2H2OMg+4HNO3(浓)Mg(NO3)2+2NO2↑+2H2O2Al+6H+2Al3+3H2↑沸水Al在冷的浓H2SO4、浓HNO3中钝化沸水Fe+2H+Fe2++H2↑Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO+2H2OFe在冷的浓H2SO4、浓HNO3中钝化与水反应热水热水Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑（去膜后的Al能与水缓慢反应否则不反应）高温高温3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2与碱反应点燃不反应点燃2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑不反应与氧化物反应（干态置换反应）2Mg+CO22MgO+C不能用CO2灭镁火高温高温2Al+Fe2O32Fe+Al2O3（铝热反应）与盐溶液反应Mg+Cu2+Cu+Mg2+2Al+3Cu2+2Al3++3CuFe+Cu2+Fe2++Cu用途照明弹，制合金用于汽车、飞机、船舶、航天工业导线、电缆、炊具、化工、合金（制造飞机、车、船）用量最广泛、最大的金属2、铝的重要化合物Al2O3氢氧化铝色态白色固体白色胶状固体溶解性不溶于水△难溶于水△热稳定性难分解2Al(OH)3Al2O3+3H2O与酸反应Al2O3+6H+2Al3++3H2OAl(OH)3+3H+Al3++3H2O与碱反应Al2O3+6OH－2AlO+H2OAl(OH)3+OH－AlO+2H2O类别两性氧化物两性氢氧化物制备从铝土矿中提取Al3++3NH3·H2OAl(OH)3+3NH3、铁化合物和亚铁化合物的相互转变就氧化性、还原性而言，Fe只具有还原性，可以被氧化成Fe2+和Fe3+。Fe3+只具的氧化性，可被还原为Fe2+。Fe2+具有氧化性和还原性，当遇到较强氧化剂时被氧化成Fe3+，遇较强还原剂时被还原为Fe。它们之间的相互转变关系如下图：FeCl2COFe3+COO2ZnCu2+H2HNO3I-、I2、SAlKMnO4Cl2、O2、HNO3、KMnO4、H2O2Fe3+Fe2+（溶液为绿色）Fe、Cu、I-、S2-、H2S（溶液为棕黄色）4、合金（1）合金的概念合金是指由两种或两种以上的金属（或金属或非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。如黄铜（Cu-Zn合金），青铜（Cu-Sn合金）等。注意合金的性质并不是各成分金属性质的总和。（2）合金的特点合金具有许多良好的物理、化学或机械的性能，在许多方面优于各成分金属。 ①多数合金的熔点比组分金属的低（主要指固熔点） ②硬度一般较组分金属的高。 ③导电、导热性能比组分金属差。5、常见金属的活动顺序金属活动性顺序KCaNaMgAlMnZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属原子失电子能力依次减小，还原性减弱在空气中跟氧气的反应易被氧化常温时能被氧化加热时能被氧化不能被氧化跟水的反应常温可置换出水中的氢加热或与水蒸气反应时能置换出水中的氢不与水反应跟酸的反应能置换出稀酸（如HCl、H2SO4）中的氢不能置换出稀酸中的氢反应剧烈反应程度依次减弱能跟浓硫酸、硝酸反应能跟王水反应跟盐的反应位于金属活动性顺序前面的金属可以将后面的金属从其盐溶液中置换出来跟碱的反应Al等具有两性的金属可以与碱反应冶炼方法电解法还原剂法加热法或其他方法【例题分析】[例题1]甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放人0．1mol的钠、氧化钠、过氧化钠和氢氧化钠，然后各加入100mL水，搅拌，使固体完全溶解，则甲、乙、丙、丁的质量分数大小的顺序是()A．甲<乙<丙<丁 B．丁<甲<乙<丙 C．甲=丁<乙=丙 D．丁<甲<乙=丙[例题2]为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是（）A．Na2CO3溶液(NaHCO3)，选用适量的NaOH溶液B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，应通入过量的CO2气体C．Na2O2粉末(Na2O)，将混合物在空气中加热D．Na2CO3溶液(Na2SO4)，加入适量的Ba(OH)2溶液，过滤[例题3]铝在人体内是慢慢蓄积的，其引起的毒性缓慢，且不易察觉。然而，一旦发生代谢紊乱的毒性反应，则后果严重。下列关于铝毒的防治策略正确的一组为（）①引导人们合理开发和利用各种铝资源，从根本上减少铝的排放和流失。②有节制地使用铝制品，避免食物或饮用水与铝制品之间的接触或沾染。③改良不合理的饮食习惯，尽量减少铝的入口途径，如丢开Al（OH）3制剂，改用胃动力药物等。④利用现代科技手段设法消除或减轻铝毒危害，如改进水处理工艺，采用新型产品和高新技术。A．只有①② B．只有②④ C．只有②③④ D．全部[例题4]将Ba(OH)2溶液滴入混有盐酸的MgSO4溶液中，下列曲线不可能的是(纵坐标表示沉淀的物质的量，横坐标表示氢氧化钡溶液的体积)（）nnVAnVBnVCBnVDB[例题5]海底黑烟囱可在海底堆积硫化物的颗粒，形成多种金属矿产。若从海底黑烟囱附近的矿产物中分离出富铜矿CuFeS2，可用于冶炼铜，熔炼过程主要反应为：2CuFeS2=Cu2S＋2FeS＋S…………… ①2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2………………… ②Cu2O＋FeS=Cu2S＋FeO……………… ③2FeS＋3O2＋SiO2=2FeO·SiO2＋2SO2… ④2FeO＋SiO2=2FeO·SiO2……………… ⑤Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2……………… ⑥下列有关说法不正确的是（）A．上述反应均属于氧化还原反应 B．该厂可同时建硫酸厂和炼铁厂C．该厂的原料除富铜矿外，还需空气和硅石D．反应④转移12e－[例题6]某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如图Ⅰ~Ⅳ所示。（1）只根据图I、II所示实验，能够达到实验目的是（填装置序号）__________________；（2）图III、IV所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为______________；与实验III相比，实验IV的优点是（填选项序号）___________________；A．IV比III复杂B．IV比III安全C．IV比III操作简便D．IV可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而III不行（3）若用实验IV验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是___________________；（4）将碳酸氢钠溶液与澄清石灰水混合并充分反应。①当石灰水过量时，其离子方程式为___________________

；②当碳酸氢钠与氢氧化钙物质的量之比为2:1时，所得溶液中溶质的化学式为___________________，请设计实验检验所得溶液中溶质的阴离子

。[例题7]某同学在铁屑（混有铝）与过量盐酸反应完全后的溶液中逐滴加入NaOH溶液（边滴边振荡）至过量。（1）请填写完整该同学的实验纪录及有关分析：滴加NaOH溶液，开始阶段没有观察到明显现象，随着NaOH溶液的不断加入，慢慢产生色的沉淀，然后色，色。开始阶段没有观察到明显现象的原因是。（2）写出该同学实验中发生的化学方程式：①②③④⑤⑥[例题8]某氯化铁样品含有少量FeCl2杂质。现要测定其中铁元素的质量分数，实验按以下步骤样品ag250.00样品ag250.00mL溶液25.00mL溶液沉淀红棕色固体盐酸水操作Ⅰ操作Ⅱ①溴水②过量氨水过滤洗涤灼烧请根据上面流程，回答以下问题：（1）操作I所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外，还必须有、，（填仪器名称）操作II必须用到的仪器是。（填下列编号）A．50mL烧杯B．50mL量筒C．100mL量筒D．25mL滴定管（2）请写出加入溴水发生的离子反应方程式，加入氨水要过量的原因是。（3）检验沉淀是否已经洗涤干净的操作是。（4）将沉淀物加热，冷却至室温，用天平称量其质量为b1g，再次加热并冷却至室温称量其质量为b2g，若b1－b2＝0.3g，则接下来还应进行的。（5）若蒸发皿质量是W1g，蒸发皿与加热后固体总质量是W（列出原始算式，不需化简）；若称量准确，最终测量的结果偏大，则造成误差的原因可能是（写出一种原因即可）[例题9]钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属。如下图所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率，减少环境污染。请填写下列空白：(l)电解食盐水时，总反应的离子方程式是________________________________________。(2)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式：____________________________________。(3)已知：①Mg(s)+Cl2(g)＝MgCl2(s)△H＝一641kJ·mol－1②Ti(s)+2Cl2(g)＝TiCl4(s)△H＝一770kJ·mol－1则2Mg+TiCl4＝2MgCl2+Ti△H＝__________________。反应2Mg(s)+TiCl4(s)2MgCl2(s)+Ti在Ar气氛中进行的理由是_________________。(4)在上述产业链中,合成192t甲醇理论上需额外补充H2____t(不考虑生产过程中物质的任何损失).(5)以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。该电池中负极上的电极反应式是____________________________________________。[例题10]铜及其化合物一般都具有特征的颜色，例如Cu、Cu2O呈红色，CuO呈黑色，CuSO4·5H2O呈蓝色等。研究性学习小组甲为检测实验室的Cu2O试样中是否含有Cu进行了认真的探究。Ⅰ．查阅资料：①Cu2O属于碱性氧化物；②在空气中灼烧Cu2O生成CuO；③Cu2O在酸性条件下能发生自身氧化还原反应（Cu2O＋2H＋＝Cu＋Cu2＋＋H2O）。Ⅱ．设计实验方案：方案1：取该红色试样溶于足量的稀硝酸中，观察溶液颜色变化方案2：取该红色试样溶于足量的稀硫酸中，观察是否有残渣方案3：称得干燥坩埚的质量为ag，取红色试样置于坩埚中称得总质量为bg，在空气中充分灼烧至完全变黑，并在干燥器中冷却，再称量。如此反复多次直到质量不变，称得最后质量为cg。分析数据，作出合理判断。（1）请你评价方案1和方案2。如果你认为该方案合理，请简述其工作原理；如果你认为该方案不合理，请简述原因。（2）方案3中，如果a、b、c的关系符合c=可确认红色粉末是Cu2O。【巩固练习】1．把一瓶不饱和的烧碱溶液分成4等份。保持温度不变，向4份溶液中分别加入一定量的NaOH固体、Na2O2、Na2O和Na，使溶液均恰好饱和，下列说法中正确的是（）A．加入的NaOH质量一定最小B．加入的Na2O2和Na2O的物质的量之比为1：1C．制成饱和溶液后，4份溶液中所含NaOH质量相同D．加入的NaOH、Na2O2、Na2O、Na的物质的量之比为2∶1∶1∶22．现有Na2CO3、H2SO4、Ba(OH)2三种物质的量浓度与体积都相等的溶液，若以不同顺序将它们中的两种混合起来，出现沉淀后过滤，再将滤液与第三种溶液混合起来，最终所得的溶液()A．一定呈酸性B．一定呈碱性C．可能呈中性D．一定呈中性4．在25℃，101Kpa下由HCHO(g)、H2和CO组成的混合气体共6.72g，其相对氢气的密度为14将该气体与2.24L氧气(标准状况)充分反应后的产物通过足量的Na202粉末，使Na202粉末A．等于6.72gB．小于6.72gC．大于5．北京2008奥运会金牌为金镶玉，直径为70mm，厚6mm。某化学兴趣小组对金牌中金属的成分提出猜想：甲认为该金属是由纯金制成；乙认为该金属是由金银合金制成；丙认为该金属是由黄铜（铜锌合金）制成。为了验证他们的猜想，取制造这种金牌的材质粉末少量进行实验，加入下面一种试剂来证明甲、乙、丙猜想的正误，该试剂应是（）A．硫酸铜溶液 B．盐酸 C．稀硝酸 D．硝酸银溶液6．关于下列物质的用途，下列说法不正确的是（）A．碳酸钠和碳酸氢钠在厨房都用作食用碱B．氧化铝是较好的耐火材料C．铝制餐具可以长时间存放酸性、碱性或咸的食物D．氧化铁常用于制造红色油漆7．某一固体物质可能由NaOH、AlCl3、MgCl2中的几种组成，将其一定量溶于水，有沉淀产生，在所得悬浊液中逐滴加入5mol/L的盐酸，右图表示盐酸加入量与沉淀量的变化关系，图中M点表示已加入的盐酸体积，则M点的体积是（）A．70mL B．100mLC．120mLD．130mL8．某学生测定CuSO4·H2O晶体的值，数据如下(已知的理论值为5)：坩埚的质量坩埚的质量+晶体的质量失水后坩埚的质量+固体的质量111413导致上述结果可能的原因：（）A．晶体中含有不分解的杂质 B．没有放在干燥器中冷却C．实验前，晶体表面吸附水 D．没有进行恒重操作9．钾是活泼的碱金属，钾和氧有氧化钾(K2O)、过氧化钾(K2O2)和超氧化钾(KO2)等多种化合物。另外，铷是比钾更活泼的金属，铷和氧反应生成更复杂的臭氧化铷(RbO3)。(1)钾和硝酸钾反应可制得K2O(10K＋2KNO3=6K2O＋N2)，39.0g钾与10.1g硝酸钾充分反应生成K2O的质量为__(2)某过氧化钾样品中氧的质量分数(杂质不含氧)为0.28，则样品中K2O2的质量分数为。(3)K2O2、KO2、RbO3等均能与水或二氧化碳反应生成氧气，在医院、矿井、潜水、高空飞行中用作供氧剂。如图所示：集气瓶中收集得到CO2，在瓶内有一只扎紧在玻璃管末端的气球。打开塞子迅速往瓶里加入下列物质中的(填序号)，立即塞紧塞子，过一会儿，气球会自动膨胀起来。A．Na2OB．KO2C．K2O210．(1)某研究性学习小组对“钠在空气中燃烧的产物”进行了探究。其实验过程是：取一小块钠在空气中加热片刻后与一定量的水反应，收集到VmL气体(标准状况)，向所得溶液中滴入1.000mol•L-1的盐酸30.00mL恰好中和完全(如图所示)。试回答：①甲、乙、丙三套装置共有________处错误。②丙操作中，若以酚酞作指示剂，滴定终点时锥形瓶内溶液颜色变化是。③若V=168mL(标准状况)，在一定条件下将其引燃，恰好完全反应。请将钠块在空气中加热片刻后所得到的固体成分及质量填在下表(表格可不填满也可补充)：成分质量/g(2)滴定的方法有酸碱中和滴定、沉淀滴定、络合滴定等。沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种沉淀剂，滴定剂和被滴定物的生成物的溶解度要比滴定剂和指示剂生成物的溶解度_____(填“大”、“小”、“相同”)，否则不能用这种指示剂。如用AgNO3溶液滴定溶液中的Cl-的含量时常以CrO42-为指示剂，这是因为AgCl比Ag2CrO4更____溶的缘故。11．铝土矿(主要成分为Al2O3、SiO2、Fe2O3)是提取氧化铝的原料。提取氧化铝的工艺流程如下：（1）滤液甲的主要成分是（写化学式）（2）写出反应II的离子方程式：（3）结合反应II，判断下列微粒结合质子(H+)的能力，由强到弱的顺序是（填字母序号）a．AlO2―或[Al(OH)4]－b．OH―c．SiO32―（4）取滤液甲少许，加入过量盐酸，过滤；再用惰性电极电解其滤液，两极均有气体产生，且全部逸出，在阴极区还有沉淀生成，最后沉淀消失。沉淀消失的原因可用离子方程式表示为：（5）取(4)电解以后的溶液10.0mL，经分析，该溶液中只含有两种等物质的量浓度的碱性溶质，向其中逐滴加入0.100mol•L－1盐酸溶液，当加入50.0mL盐酸溶液时，生成的沉淀恰好溶解。①加入50.0mL盐酸溶液发生的离子反应的先后顺序依次为：。②请画出生成沉淀的物质的量与加入盐酸体积的关系图。12．某固体混合物可能含Al、(NH4)2SO4、MgCl2、A1Cl3、FeCl3中的一种或几种，现对该混合物作如下实验，所得现象和有关数据如图(气体体积已换算成标况下的体积)：28.1g28.1g固体过量浓NaOH溶液△①11.2L气体体积不变6.72L气体碱石灰浓硫酸②白色沉淀5.80g无明显变化久置③无色溶液白色沉淀白色沉淀适量稀盐酸过量稀盐酸④⑤请回答：(1)混合物中是否存在FeCl2(填“是”或“否”)；，(2)混合物中是否存在(NH4)2SO4(填“是”或“否”)，你的判断依据是_______。(3)写出反应⑤的离子反应方程式；。(4)请根据图中数据分析，原固体混合物中一定含有的物质为(写化学式)，不写计算过程。(5)把AlCl3溶液加热浓缩蒸干，不能得到较纯的A1Cl3晶体，请你设计一个可行的简易实验从溶液中得到较纯的AlCl3结晶：。13．已知铜氨溶液中存在如下平衡：[Cu(NH3)]42+Cu2++4NH3。某一混合液含有Ag+、Fe3+和Al3+，可以下列流程图加以分离和鉴定。混合液混合液滤液A沉淀B沉淀C滤液D沉淀E沉淀F溶液G加入过量NH3(aq)搅拌后过滤加入HNO3(aq)加入过量NaOH(aq)搅拌后过滤加入HNO3(aq)加入HCl(aq)①②③④⑤(1)写出滤液A中主要的阳离子的化学式。(2)解释步骤②中生成沉淀B的原因。(3)写出步骤③中发生反应的离子方程式。(4)溶液G中的金属离子的鉴定方法。14．CuCl2溶液中含有少量杂质FeCl2,为制备纯净的CuCl2·2H2O晶体,拟定实验步骤如下图所示：请回答下列问题：(1)步骤Ⅰ中，将Fe2+转化为Fe3+最好选用下列氧化剂中的(填字母)。A．K2Cr2O7 B．NaClO C．H2O2 该反应的离子方程式为。(2)在步骤Ⅱ中，①加入Y的目的是为了调节溶液的酸度以促使Fe3+沉淀完全，Y可以是下列物质中的(填字母)；A．NaOH B．Cu C．Cu2(OH)2CO3②江河入海口处易形成沙洲的原因是江水中的胶粒遇海水中的电解质发生凝聚。将步骤Ⅱ中沉淀制成胶体后，再逐滴加入稀硫酸可能看到的现象是。(3)步骤Ⅲ应控制的实验条件是。【练习答案】1、B2、C3、B4、C5、C6、D7、C8、(1)28.2g(2)96.25％(3)AC9、(1)①三处②浅红色或红色变成无色，且在半分钟不褪色③成分Na2ONaNa2O2质量/g0.31g0.23g0.39g(2)小难10、⑴NaOH、Na[Al(OH)4]（或NaAlO2）、Na2SiO3⑵CO2+2OH－==CO32－+2H2OCO2+2[Al（OH）4]－==2Al(OH)3↓+CO32－＋H2O⑶b＞a＞c书写顺序不能颠倒⑷Al(OH)3+ＯＨ－＝[Al(OH)4]－或Al(OH)3+ＯＨ－＝AlO2－+2H2O书写顺序不能颠倒⑸、①H＋＋OH－==H2O[Al(OH)4]－＋H＋==Al(OH)3↓＋H2OAl(OH)3＋3H＋==Al3＋＋3H2O②、图像如下所表示11、(1)否(2)是气体通过浓硫酸减少4．48L(3)A