高三化学第一轮复习导学案《金属及其化合物》.docx
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高三化学第一轮复习导学案《金属及其化合物》
高三化学金属及其化合物专题训练
一、金属概述
1.金属元素在周期表中的位置和原子结构
金属元素分布在元素周期表的左下方，大部分金属元素原子的最外层电子数少于四个电子，金属元素原子半径比同周期的非金属原子半径大，故金属原子易失去电子。
2.金属分类
按金属密度轻金属：
（ρ＜4.5g/cm3如Na、Mg、Al等）重金属：
（ρ＞4.5g/cm3如Zn、Cu、Pb等）
按冶金工业黑色金属：
（Fe、Cr、Mn﹙3种﹚）有色金属：
（除Fe、Cr、Mn以外的金属）
3.物理通性
在常温下，金属除外，一般形成晶体，具有，良好的。
4.金属活动顺序表
金属活动顺序表
KCaNa
MgAl
ZnFeSnPb
（H）
CuHgAg
PtAu
金属原子的还原性
强————→弱
金属阳离子的氧化性
弱————→强
与水反应置换
常温下
高温加热与水蒸气时
不能置换
与非氧化性酸
（如盐酸、稀硫酸等）
能发生置换反应，生成H2
不能置换
与氧化性酸
（如硝酸、浓硫酸等）
发生氧化还原反应，没有H2生成
发生氧化还原反应
只与王水反应
与盐溶液反应
先与水反应
前面的金属可以置换出后面的金属
自然界中的存在形式
化合态
化合态和游离态
游离态
金属冶炼
电解法
热还原法
热分解法
物理方法
注：
Al、Fe遇浓硝酸、浓硫酸，在常温下发生钝化。
5.判断金属活动性的规律
①金属与水或酸反应越剧烈，该金属越活泼；
②金属元素最高价所对应的氢氧化物的碱性越强，该金属越活泼；
③金属甲能从金属乙盐的溶液中将其置换出来，则金属性：
甲__________乙；
④两金属能够构成原电池时，作负极的金属比作正极的金属活泼。
二、合金1.定义：
指两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成具有金属特性的物质。
一般来说，合金的熔点比它各组分低，硬度比各组分大。
如：
生铁的熔点比纯铁的低；硬铝（Cu、Mn、Si）的强度和硬度都比纯铝大。
2.物理性质
①硬度大、熔点低；
②一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和，合金具有良好的物理、化学和机械的性能；
③合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。
3.常用的合金
铁合金
含碳量
成分
性能
生铁
2％～4.3%
铁、碳
生铁含碳量高，硬度大，性脆，可铸不可锻。
钢
碳素钢
0.03%～2%
铁、碳
有良好的延展性，机械性能好，可铸可锻
含碳量低，韧性较强
合金钢
（不锈钢）
在碳素钢中加入其它元素，如镍、铬等
不锈钢具有很强的
抗腐蚀能力
成分
性能
铝合金
向Al中加入少量的合金元素
（Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素）
抗腐蚀能力强，强度高，密度较小。
如：
高压锅是由铝合金制造的
铜合金
黄铜
Cu-Zn合金
高强度、可塑性好、易加工、耐腐蚀，可作日用品
青铜
Cu-Sn合金
高强度、可塑性好、耐磨耐腐蚀，作机器零件
白铜
Cu-Ni合金
光泽好、耐磨、易加工、耐腐蚀，饰品
新型合金
储氢合金
室温下吸收氢气速度快，放出氢气快
钛合金
密度小、强度高、耐腐蚀，主要应用于飞机、火箭
耐热合金、形状记忆合金、泡沫合金
三、金属的冶炼
1.除了等极少数金属外，绝大多数金属元素以的形式存在于自然界。
在地壳中含量最高的金属元素是，其次是。
工业上金属的冶炼是指。
2.冶炼的实质。
３.金属的活动性不同，可采用不同的冶炼方法。
热分解法：
位于汞以后的不活泼金属可以直接用的方法从其化合物中还原出来。
例如：
氧化汞分解：
氧化银分解：
热还原法：
对于Zn-Cu段的金属的冶炼可以通过来完成，
常用的还原剂有、、等。
例如：
氧化铁和一氧化碳反应：
氧化铜和氢气反应：
铝与氧化铁反应：
电解法：
对于Zn前面非常活泼的金属，工业上常用冶炼。
例如：
电解熔融的氯化镁：
电解熔融的氯化钠：
电解熔融的氧化铝：
一、金属和氧气的反应
1．钠的物理性质
＿＿色、有＿＿光泽的固体，＿＿的良导体，质＿＿、密度＿＿、熔点＿＿。
实验室保存钠的方法＿＿＿＿＿，其原因是。
问题1：
如何制取金属钠＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
2.金属和氧气的反应：
钠与氧气的反应：
钠在空气中缓慢氧化：
4Na+O2==2Na2O（白色固体）
钠在空气中加热或点燃：
2Na+O2
Na2O2（淡黄色固体）
注意：
铝箔加热燃烧，会，
其原因是。
二、金属与水的反应
1．金属钠与水的反应
问题2：
将金属钠分别投入下列溶液中，写出有关的离子方程式。
①水：
________________________。
②FeCl3溶液；。
问题3：
①在空气中长时间放置少量金属钠，最终的产物是＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
②下列灭火剂能用于扑灭金属钠着火的是A.干冰灭火剂B.黄沙C.水．D.泡沫灭火剂
２.
（1）铁粉与水蒸气反应高温条件下反应产生氢气，化学方程式：
。
（2）镁能跟冷水不反应，加热反应比较明显：
Mg+2H2O
Mg（OH）2+H2↑
（3）将去掉氧化膜的Al条放在沸水中缓慢反应：
2Al+6H2O
2Al（OH）3+3H2↑
三、与酸、碱、氧化物反应
1.与非氧化性酸（如＿＿＿＿＿＿＿＿＿）发生置换反应产生氢气。
举例：
2.与氧化性酸（如＿＿＿＿＿＿＿＿＿）反应不产生氢气。
举例：
注意：
常温下，Fe、Al与冷浓H2SO4或浓HNO3发生钝化。
3.将Mg、Al条放入NaOH水溶液中，Mg表面无变化，Al条表面有许多气泡产生。
化学方程式离子方程式___________
4.Mg与CO2反应现象：
，化学方程式
该实验说明CO2不支持燃烧是，Mg表现出强。
5.铝热反应
Al在高温条件能与某些金属氧化物（如＿＿＿＿＿＿）发生铝热反应。
举例：
（反应方程式）
现象，在生产中应用。
一、钠的重要化合物间的转化关系
学生书写各步反应的化学方程式
二、氧化钠与过氧化钠的性质比较
物质
氧化钠
过氧化钠
颜色、状态
电子式
阳离子与阴离子数比
氧的价态
生成条件
与H2O反应
与CO2反应
重要用途
互相联系
三、钠盐
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
俗名
主
要
性
质
色态
水溶性及溶液酸碱性
稳定性
与酸反应
与Ca（OH）2反应
与OH—反应
与CaCl2反应
与H2O和CO2的反应
主要用途
玻璃、造纸、制皂、洗涤
发酵、医药、灭火器
转化关系
问题1：
碳酸钠与碳酸氢钠与盐酸反应，哪个反应速率快？
为什么？
问题2：
饱和碳酸钠中通入足量CO2,出现什么现象?
为什么?
问题3：
能否利用Ba（OH）2溶液来鉴别碳酸钠与碳酸氢钠？
写出两者与Ba（OH）2溶液反应的离子方程式。
问题4：
相同物质的量浓度的CO32-和HCO3-的pH前者后者（＞、＜、＝），写出水解的离子反应方程式、。
常温下，0.1mol·L-1NaHCO3溶液的pH大于8，则溶液中c（H2CO3）c（CO32-）（填“＞”、“＝”或“＜”），原因是（用离子方程式和必要的文字说明）。
问题5：
除杂（最佳方法的选择）
（1）除去Na2CO3中含有的NaHCO3？
（2）除去NaHCO3中含有的Na2CO3？
问题6：
分析泡沫灭火器中Al2（SO4）3和NaHCO3溶液反应，试写出离子反应方程式。
四、碱金属元素
1.碱金属元素包含
2.位置：
第ⅠA族。
化合价只有
3.化学性质：
单质的化学性质与钠相似，都具有强还原性，能跟卤素、氧气、硫等多数非金属直接化合。
由到，单质的还原性逐渐增强。
单质能跟水反应，生成相应的碱和氢气。
4.焰色反应：
是指金属或其化合物在灼烧时使火焰显现出特殊的颜色；属物理变化。
钠元素的焰色是，钾元素的焰色是（应观察）。
一、镁和铝的化学性质
Mg
Al
结构
周期表中位置
金属性
（单质还原性）
物理性质
密度熔点较，硬度较、色金属。
与O2的反应
与其它非金属反应
与某些氧化物反应
与水的反应
与非氧化性酸反应
与氧化性酸反应
与强碱的反应
与某些盐溶液反应
工业制备
用途
制各种轻质合金
制合金、导线、铝箔、铝热剂
【思维启迪】
（1）相同质量的镁、铝分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是________。
（2）相同物质的量的镁、铝分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是_______。
（3）若产生相同物质的量的氢气，所需镁、铝的质量比是___
（4）若产生相同体积（同温同压）的氢气，所需镁、铝的物质的量之比是________。
二、镁和铝的氧化物性质
MgO
Al2O3
重要物理性质
氧化物类型
H+
OH-
注意：
Al2O3的两性
三、镁和铝的氢氧化物性质
Mg（OH）2
Al（OH）3
物质类型
与酸反应
与强碱反应
受热分解
制法
注意：
Al（OH）3的两性
（释疑）Al（OH）3在溶液中能发生酸式电离和碱式电离
【探索】铝盐与NaOH溶液反应的图像
【实验1】AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量
现象：
方程式：
见图像1
b、【实验】NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液至过量
现象：
方程式：
见图像2：
0
四、重要的铝盐
十二水合硫酸铝钾，俗称，化学式为
1.硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的化合物，它电离时能产生两种金属的阳离子，是一种复盐。
2.物理性质：
色晶体，易溶于水，
3.化学性质：
铝离子的水解,使水溶液呈酸性：
4.用途：
五、从海水中提取镁
（工业从海水中提取镁的流程图）
步骤：
①将海边的贝壳煅烧成石灰，再制成石灰乳；②加到海水沉淀池，得到氢氧化镁沉淀；
③将氢氧化镁沉淀与盐酸反应，结晶，过滤；
将MgCl2·6H2O晶体在氯化氢气流中加热脱水得到无水MgCl2；
电解熔融的氯化镁即可得到镁。
涉及反应：
1贝壳煅烧制取熟石灰：
CaCO3
CaO+CO2↑CaO+H2O====Ca（OH）2
2产生氢氧化镁沉淀：
Mg2++2OH-====Mg（OH）2↓
3氢氧化镁转化为氯化镁：
Mg（OH）2+2HCl====MgCl2+2H2O
电解熔融氯化镁：
MgCl2
Mg+Cl2↑
【练习】归纳Al3+、Al（OH）3、AlO2-相互转化的三角关系即“铝三角”关系，写出相关化学方程式。
一、铁的结构与性质
1.铁是一种过渡元素，原子结构示意图是在元素周期表中位于第周期第族。
基态铁原子的核外电子排布式是，主要化合价有。
2.写出下列相关的化学方程式
铁跟非金属反应：
Fe+O2
Fe+Cl2
Fe+S
Fe+I2
铁跟水反应：
Fe+H2O（g）
铁与部分盐溶液反应：
Fe+Cu2+===Fe+Fe3+===
3.铁与酸的反应：
铁与非氧化性酸（盐酸、稀硫酸）发生置换反应Fe+2H+==Fe2++H2↑（反应后溶液呈浅绿色）
铁与氧化性酸（硝酸、浓硫酸）反应不产生H2
稀硝酸过量_________________________________________________（反应后溶液呈棕黄色）
铁粉过量：
__________________________________________________（Fe+2Fe3+===3Fe2+）
铁与浓硫酸的反应：
常温下，Fe在浓硫酸中被钝化，即由于浓硫酸的强氧化性，使Fe的表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止了内部的金属继续跟浓硫酸反应。
如果加热，Fe与浓硫酸会继续反应。
二、铁的氧化物
氧化物
FeO（碱性氧化物）
Fe2O3（碱性氧化物）
Fe3O4
颜色状态
溶解性
磁性
无
无
有
与非氧化性酸反应
弱氧化性
与CO、Si、C作用
与CO、Al反应
与CO、Al反应
稳定性
不稳定，可被氧化
稳定
稳定
三、铁的氢氧化物
化学式
Fe（OH）2
Fe（OH）3
物理性质
____色，难溶于水的固体
______色，难溶于水的固体
化学性质
与非氧化性强酸反应
Fe（OH）2+2H+===Fe2++2H2O
空气中放置被氧化
4Fe（OH）2+2H2O+O2====4Fe（OH）3
（1）与酸反应
Fe（OH）3+3H+===Fe3++3H2O
（2）受热分解（不稳定性）
2Fe（OH）3
Fe2O3+3H2O
实验室
制备
1煮沸蒸馏水，赶走溶解的氧气
2煮沸NaOH溶液，赶走溶解的氧气
3配制FeSO4溶液，加少量的还原铁粉
④用长滴管将NaOH溶液送入FeSO4溶液液面以下
Fe2++2OH-===Fe（OH）2↓（白色）
将NaOH溶液滴入Fe2（SO4）3溶液Fe3++3OH-===Fe（OH）3↓
（红褐色）
【思考】用可溶性碱分别与Fe2+、Fe3+反应可制得Fe（OH）2和Fe（OH）3。
通过哪些方法可避免生成Fe（OH）2中会有Fe（OH）3？
提示：
关键在于无孔不入的O2及Fe3+存在。
4Fe（OH）2+O2+2H2O===4Fe（OH）3↓
①驱氧法：
如用煮沸过的蒸馏水配置NaOH溶液和亚铁盐溶液。
②隔氧法：
如用长滴管吸取NaOH溶液后插入亚铁盐溶液面下加入；在液面上加苯、植物油液封。
③还原法：
在FeSO4溶液中加入铁钉，或者用Fe与稀H2SO4反应新制的FeSO4溶液，生成的H2又可驱赶水溶液里溶解的O2。
【拓展】铁锈的成分及形成
钢铁发生电化腐蚀时，Fe参与电极反应的产物为Fe2+，后与OH—反应生成Fe（OH）2；因其不稳定，又转变成Fe（OH）3失去部分水变成Fe2O3·nH2O。
（在常温下，铁和水不反应。
但在水、空气里的氧气、二氧化碳的共同作用下，铁很容易生锈而被腐蚀。
）防止铁生锈的方法有哪些？
四、盐
1.Fe2+、Fe3+离子的性质
Fe只具有还原性，可以被氧化成Fe2+和Fe3+，也可由Fe2+、Fe3+还原而得到Fe。
Fe2+既具有氧化性又具有还原性，但主要表现为还原性。
当遇到强氧化剂时，被氧化为Fe3+；遇到较强的还原剂时，被还原为Fe；Fe3+只有较强的氧化性，可被较强的还原剂还原为Fe2+或者Fe。
相互转变关系如下所示（常称为铁三角）
【注意】Fe2+具有较强的还原性，因此，在配制Fe2+盐溶液时要防止被氧化。
2.离子的检验方法对比
方法
Fe2+
Fe3+
观察溶液颜色
浅绿色
（棕）黄色
加碱溶液
Fe2++2OH-==Fe（OH）2↓（白色）
4Fe（OH）2+O2+2H2O==4Fe（OH）3↓
白→灰绿→红褐色
Fe3++3OH-==Fe（OH）3↓
（红褐色）
加SCN—溶液
无明显现象（再通氯气后显红色）
Fe3++SCN-
[Fe（SCN）]2+
溶液显红色
通入Cl2
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl—
【练习】下列物质中含有少量杂质，请在空格中填上适宜的试剂或方法将杂质除去：
物质
杂质
试剂或方法
化学（或离子）方程式
（1）FeCl3溶液
FeCl2
（2）FeCl2溶液
FeCl3
（3）FeSO4溶液
CuSO4
（4）Fe2O3
Al2O3
（5）Fe2O3
Fe（OH）3
（6）Fe（OH）3
Al（OH）3
注意：
1．NO3-与Fe2+在酸性条件下，不能共存。
（3Fe2++4H++NO3-===3Fe3++NO↑+2H2O）
2．过量的Fe与硝酸作用，或在Fe和Fe2O3的混合物中加入盐酸，要注意产生的Fe3+还可以氧化单质Fe这一隐含反应：
Fe+2Fe3+===3Fe2+。
3．注意FeCl3、Fe2（SO4）3的水溶液蒸干所得剩余固体的区别。
FeCl3溶液加热浓缩时，因Fe3+水解产生HCl的挥发，得到的固体为Fe（OH）3，如灼烧后得到红色的Fe2O3固体。
但Fe2（SO4）3溶液蒸干时，因硫酸是难挥发性酸，将不能得到Fe（OH）3固体，最终产物还是Fe2（SO4）3。
4．忽视亚铁盐及Fe（OH）2易被空气中O2氧化成三价铁的化合物。
如某溶液中加入碱溶液后，最终得到红褐色沉淀，并不能断定该溶液中一定含有Fe3+，而也可能含有Fe2+。
一、铜
1.原子结构：
铜元素位于元素周期表第4周期ⅠB族，过渡元素。
原子结构示意图：
；基态原子核外电子排布式
常见价态＋1和＋2价。
2.物理性质：
紫红色光泽，熔点1083.4℃，沸点为2567℃，有良好延展性，是电和热的良导体。
3.化学性质
①与非金属单质Cu+O2
________（黑色）；Cu+S
_________；Cu+Cl2
___________
②与酸反应：
与非氧化性酸反应（稀盐酸、稀硫酸）不反应。
Cu+H2SO4（稀）
___________________；Cu+HNO3（浓）＝___________________________________
Cu+8HNO3（稀）＝____________________________________________
③盐溶液：
Cu+AgNO3===__________________；Cu+FeCl3===______________________________
④在潮湿空气中生成铜绿：
2Cu+O2+H2O+CO2===Cu2（OH）2CO3
4．铜的冶炼（火法和湿法）_____________
5．电解精炼铜、电镀铜
二、铜的化合物
1.铜的氧化物[CuO] CuO+HCl＝_______________H2+CuO
____________C+2CuO
_____________
2.铜的氢氧化物[Cu（OH）2]：
蓝色难溶于水。
Cu（OH）2+HCl＝_________________Cu（OH）2
___________________
CH3CHO+2Cu（OH）2
Cu2O↓+CH3COOH+2H2O
3.硫酸铜 ：
CuSO4·5H2O
CuSO4+5H2O（蓝色粉末变为白色粉末）；
CuSO4+5H2O＝CuSO4·5H2O（白色粉末变成蓝色，常用来检验水的存在）。
四、金属及其化合物之间的相互转化
1.钠及其重要化合物之间的转化关系，写出相应的化学方程式。
2.铝及其重要化合物之间的转化关系，写出相应的化学方程式。
3.铁及其重要化合物之间的转化关系，写出相应的化学方程式。
五、用途广泛的金属材料
合金的硬度大，合金的熔点比它的各成分金属的低。
【山东历年高考题】
1、（07年山东理综，10）物质的量浓度相同时，下列既能跟NaOH溶液反应，又能跟盐酸反应的溶液中，pH最大的是
A.Na2CO3溶液B.NH4HCO3溶液C.NaHCO3溶液D.NaHSO4溶液
2、（07年山东理综，12）下列叙述正确的是
A.
O2和
O2互为同位素，性质相似
B.常温下，pH=1的水溶液中Na+、NO
、HCO
、Fe2+可以大量共存
C.明矾和漂白粉常用于自来水的净化和杀菌消毒，两者的作用原理相同
D.C（石墨，s）=C（金刚石，s）ΔH＞0，所以石墨比金刚石稳定
3、（08年山东理综，13）NA代表阿伏加德罗常数，下列叙述错误的是
A．10mL质量分数为98%的H2SO4，用水稀释至100mL，H2SO4的质量分数为9.8%
B．在H2O2＋Cl2＝2HCl＋O2反应中，每生成32g氧气，则转移2NA个电子
C．标准状况下，分子数为NA的CO、C2H4混合气体体积约为22.4L，质量为28g
D．一定温度下，1L0.5mol·L-1NH4Cl溶液与2L0.25mol·L-1NH4Cl溶液含NH4+物质的量不同
4、（09年山东理综，10）下列关于氯的说法正确的是
A.Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能作氧化剂
B.若1735Cl、1737Cl为不同的核素，有不同的化学性质
C.实验室制备Cl2，可用排饱和食盐水集气法收集
D.1.12LCl2含有1.7NA个质子（NA表示阿伏伽德罗常数）
5、（09年山东理综，13）
下列推断合理的是高考资源网
A.明矾[KAl（SO4）2·12H2O]在水中能形成Al（OH）3胶体，可用作净水剂
B.金刚石是自然界中硬度最大的物质，不可能与氧气发生反应
C.浓H2SO4有强氧化性，不能与Cu发生剧烈反应
D.将SO2通入品红溶液，溶液褪色后加热恢复原色；将SO2通入溴水，溴水褪色后加热也能恢复原色高
6、（10年山东理综，9）16O和18O是氧元素的两种核素，NA表示阿伏伽德罗常数，下列说法正确的是
A.16O2与18O2互为同分异构体B.16O与18O核外电子排布方式不同
C.通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化
D.标准状况下，1.12L16O2和1.12L18O2均含有0.1NA个氧原子
7、（10年山东理综，13）下列推断正确的是
A.SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶
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