专题十一常见金属元素.docx

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专题十一常见金属元素

[考纲要求]　1.了解常见金属（如Na、Al、Fe、Cu等）的活动顺序。

2.了解常见金属及其重要化合物的主要性质并了解其应用。

3.了解合金的概念及重要合金的应用。

考点一　钠及其重要化合物

1．理清知识主线

Na→Na2O→Na2O2→NaOH→Na2CO3→NaHCO3

2．注意网络构建

3．扫除知识盲点

（1）钠和盐溶液反应，不能置换出盐中的金属，与熔融的盐反应才能置换出盐中的金属。

（2）无论Na与O2反应生成Na2O还是Na2O2，只要参与反应的Na的质量相等，则转移电子的物质的量一定相等，但得到Na2O2的质量大于Na2O的。

（3）注意Na及其化合物发生焰色反应时火焰颜色均为黄色。

（4）Li和O2反应只生成Li2O：

4Li＋O2

2Li2O。

（5）1molNa2O2参与反应转移电子的物质的量不一定为1mol，如Na2O2与SO2的反应转移电子数应为2mol。

（6）不用试剂也可鉴别Na2CO3和盐酸。

（7）不能用Ca（OH）2鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液，应选用CaCl2或BaCl2溶液。

（8）除去CO2中的HCl气体，应选用饱和NaHCO3溶液。

（9）Na—K合金常温下呈液态，是原子反应堆的导热剂。

（10）鉴别Na、K利用焰色反应。

（11）碱金属的密度呈现增大的趋势，但K反常。

（12）向饱和的Na2CO3溶液中通入过量CO2，有晶体析出。

题组一　重要反应必练

1．按要求书写方程式。

（1）Na与CuSO4溶液反应的离子方程式

（2）Na在空气中缓慢氧化

（3）Na2O2和H2O反应的离子方程式

（4）Na2O2和SO2的反应

（5）Na2CO3转化成NaOH的化学方程式

（6）向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2气体的离子方程式

（7）NaHCO3与过量Ca（OH）2溶液反应的离子方程式

（8）NaHCO3与少量Ca（OH）2溶液反应的离子方程式

（9）向NaOH溶液中通入少量CO2气体反应的离子方程式

（10）向NaClO溶液中通入过量CO2气体反应的离子方程式

（11）用惰性电极电解饱和的食盐水的化学方程式

（12）NaHCO3溶液转化成Na2CO3溶液的化学方程式

题组二　准确判断物质性质

2．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）用热的烧碱溶液洗去油污，是因为Na2CO3可直接与油污反应（）

（2）用热碱水清除炊具上残留的油污发生了化学变化（）

（3）二氧化碳通过Na2O2粉末反应后固体物质增重（）

（4）

（）

（5）除去Na2CO3固体中的NaHCO3固体可用灼烧的方法（）

（6）①中为NaHCO3固体受热分解，②中为澄清石灰水变浑浊，由②中现象，能证实①中发生的反应（）

（7）小苏打是面包发酵粉的主要成分之一（）

（8）用酚酞试液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液（）

（9）用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，该溶液一定是钠盐溶液（）

（10）食盐可作调味剂，也可作食品防腐剂（）

（11）侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异（）

（12）用加热分解的方法区分碳酸钠和碳酸氢钠两种固体（）

题组三　典型实验探究

3．已知某纯碱样品中含有少量NaCl杂质，为测定该样品中纯碱的质量分数，可用如图所示的装置进行实验。

主要实验步骤如下：

①按如图所示装置来组装仪器，并检查装置的气密性；

②将ag纯碱样品放入锥形瓶中，加入适量蒸馏水溶解，得到纯碱样品溶液；

③称量盛有碱石灰的U形管的质量为bg；

④通过分液漏斗滴入6mol·L－1的硫酸，直到不再产生气体为止；

⑤从导管A处缓缓鼓入一定量的空气；

⑥再次称量盛有碱石灰的U形管的质量为cg；

⑦重复步骤⑤和⑥的操作，直到U形管的质量基本不变，为dg。

请回答下列问题：

（1）在用托盘天平称量样品时，如果天平的指针向左偏转，说明________。

（2）装置中干燥管B的作用是________________。

（3）如果将分液漏斗中的硫酸换成物质的量浓度相同的盐酸，测量结果将________（填“偏高”、“偏低”或“不变”）。

（4）步骤⑤的目的是__________。

（5）步骤⑦的目的是__________。

（6）该样品中纯碱的质量分数的计算式为____________。

（7）还可以用其他实验方法测定该样品中纯碱的质量分数。

请简述一种不同的实验方法。

考点二　铝及其重要化合物

1．理清知识主线

Al→Al2O3→Al（OH）3→

2．注意网络构建

3．扫除知识盲点

（1）铝是活泼金属，但铝抗腐蚀性相当强，因为铝表面生成一层致密的氧化物薄膜。

（2）铝热反应不仅仅是单质铝与Fe2O3反应，还包含制取其他难熔金属的反应，由于铝热剂是混合物，故铝热反应不能用于工业上冶炼铁。

注意铝热反应是中学化学中唯一一类金属单质与金属氧化物在高温条件下的置换反应。

（3）引发铝热反应的操作是高考实验考查的热点，具体操作是先铺一层KClO3，然后插上镁条，最后点燃镁条。

（4）并不是Al与所有金属氧化物均能组成铝热剂，该金属氧化物对应的金属活泼性应比铝弱。

（5）Al2O3、Al（OH）3与NaOH溶液的反应常用于物质的分离提纯。

Al（OH）3不溶于氨水，所以实验室常用铝盐和氨水来制备Al（OH）3。

（6）利用偏铝酸盐制备Al（OH）3，一般不用强酸，因为强酸的量控制不当会使制得的Al（OH）3溶解。

若向偏铝酸盐溶液中通入CO2，生成的Al（OH）3不溶于碳酸，CO2过量时另一产物是HCO

，不过量时另一产物是CO

，书写离子反应方程式时要特别注意。

（7）Al（OH）3可用作抗酸药。

（8）泡沫灭火器所用试剂为Al2（SO4）3溶液和NaHCO3溶液。

题组一　重要反应必练

1．按要求书写方程式。

（1）Al与盐酸、NaOH溶液反应的离子方程式

（2）Al和Fe3O4的反应

（3）Al2O3与盐酸、NaOH溶液反应的离子方程式

（4）Al（OH）3与盐酸、NaOH溶液反应的离子方程式

（5）AlCl3与过量NH3·H2O、NaOH溶液反应的离子方程式

（6）NaAlO2与少量盐酸或过量盐酸反应的离子方程式

（7）向NaAlO2溶液中通入少量或过量CO2反应的离子方程式

（8）Al2（SO4）3溶液与NaHCO3溶液反应的离子方程式。

（9）AlCl3溶液与NaAlO2溶液反应的离子方程式

（10）用离子方程式表示NaAlO2与NaHCO3不能共存的原因

题组二　准确判断物质性质

2．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）铝与Fe2O3发生铝热反应，反应后固体质量增加（）

（2）明矾用作净水剂，涉及化学变化（）

（3）氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂（）

（4）铝罐可久盛食醋（）

（5）只滴加氨水鉴别NaCl、AlCl3、MgCl2、Na2SO4四种溶液（）

（6）明矾溶于水产生Al（OH）3胶体：

Al3＋＋3H2O===Al（OH）3↓＋3H＋（）

（7）硫酸铝溶液中加入过量氨水Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓（）

（8）AlCl3溶液与浓氨水反应有白色沉淀生成（）

（9）明矾能水解生成Al（OH）3胶体，可用作净水剂（）

题组三　定量计算与图像分析

3．（2012·安徽理综，13）已知室温下，Al（OH）3的Ksp或溶解度远大于Fe（OH）3。

向浓度均为0.1mol·L－1的Fe（NO3）3和Al（NO3）3混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。

下列示意图表示生成Al（OH）3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系，合理的是（　　）

4．（2012·山东理综，9）足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是（　　）

A．氢氧化钠溶液B．稀硫酸

C．盐酸D．稀硝酸

考点三　铁及其重要化合物

1．理清知识主线

Fe→

→

→

2．注意网络构建

3．扫除知识盲点

（1）Fe与O2、H2O（g）反应的产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。

Fe与Cl2反应时生成FeCl3，与S反应时生成FeS，说明Cl2的氧化能力大于S的。

常温下，Fe、Al在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，但加热后继续反应。

Fe在Cl2中燃烧，无论Cl2过量还是不足均生成FeCl3。

（2）向含Fe2＋的溶液中加入硝酸、KMnO4溶液、氯水等具有氧化性的物质时，溶液会出现浅绿色―→棕色的颜色变化，该现象可用于Fe2＋的检验。

（3）制备Fe（OH）2的方法很多，原则有两点：

一是溶液中的溶解氧必须提前除去；二是反应过程中必须与O2隔绝。

（4）Fe3＋的检验方法较多，如观察溶液颜色法（棕黄色）、NaOH溶液法（生成红褐色沉淀）、KSCN溶液法（生成血红色溶液），前面两种方法需溶液中Fe3＋浓度较大时才适用，最好也最灵敏的方法是KSCN溶液法。

Fe2＋的检验可采用先加入KSCN溶液后再加入氧化剂的方法；也可用铁氰化钾检验Fe2＋，现象是生成蓝色沉淀（Fe3[Fe（CN）6]2）。

（5）生成FeCl2除了用Fe和HCl的置换反应外，还可用化合反应：

2FeCl3＋Fe===3FeCl2；生成Fe（OH）3除了用Fe3＋与碱的复分解反应外，还可用化合反应：

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3。

（6）配制FeCl2溶液既要防氧化（加入Fe粉），又要防水解（加入盐酸）；配制FeCl3溶液要加入浓盐酸防止水解。

（7）Fe3＋必须在酸性条件下才能大量存在，当pH＝7时，Fe3＋几乎完全水解生成Fe（OH）3沉淀。

（8）除去酸性溶液ZnCl2中的FeCl2，应先通入Cl2或加入H2O2，再加入ZnO，使Fe3＋水解生成沉淀过滤除去。

题组一　重要反应必练

1．按要求书写方程式。

（1）Fe在少量Cl2中燃烧

（2）Fe和S混合加热

（3）Fe和H2O（g）高温下反应

（4）稀HNO3和过量Fe粉或少量Fe粉反应的离子方程式

（5）FeO与盐酸、稀HNO3反应的离子方程式

（6）Fe2O3与稀HNO3反应的化学方程式

（7）Fe3O4与稀盐酸、稀HNO3反应的离子方程式

（8）Fe（OH）2与稀盐酸、稀HNO3反应的离子方程式

（9）Fe（OH）3与稀盐酸、氢碘酸反应的离子方程式

（10）Fe（OH）2露置于空气中

（11）制备Fe（OH）3胶体

（12）铁发生吸氧腐蚀生成铁锈的过程

负极：

正极：

，

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓，

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3，

2Fe（OH）3＋nH2O===Fe2O3·nH2O＋3H2O。

题组二　准确判断物质性质

2．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）①中为铁粉与水蒸气加热，②中为肥皂水冒泡，由②中现象能证实①中发生了反应（）

（2）铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性（）

（3）氧化铁能与酸反应，所以可用于制作红色颜料（）

（4）向FeCl3溶液中加入Mg（OH）2：

3Mg（OH）2＋2Fe3＋===2Fe（OH）3＋3Mg2＋（）

（5）生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱（）

（6）Fe与S混合加热生成FeS2（）

（7）因为Fe3＋有强氧化性，所以FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜（）

（8）Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应（）

（9）Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3（）

（10）稀硫酸中加入铁粉2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑（）

题组三　Fe（OH）2制备装置集锦

3．下列图示中能较长时间看到Fe（OH）2白色沉淀的有_________________________。

题组四　铁及其化合物性质的综合应用

4．[2014·福建理综，24

（2）（3）]铁及其化合物与生产、生活关系密切。

（2）用废铁皮制取铁红（Fe2O3）的部分流程示意图如下：

①步骤Ⅰ若温度过高，将导致硝酸分解。

硝酸分解的化学方程式为________________

________________________________________________________。

②步骤Ⅱ中发生反应：

4Fe（NO3）2＋O2＋（2n＋4）H2O===2Fe2O3·nH2O＋8HNO3，反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe（NO3）2，该反应的化学方程式为

________________________________________________________________________。

③上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是______（任写一项）。

（3）已知t℃时，反应FeO（s）＋CO（g）Fe（s）＋CO2（g）的平衡常数K＝0.25。

①t℃时，反应达到平衡时n（CO）∶n（CO2）＝______。

②若在1L密闭容器中加入0.02molFeO（s），并通入xmolCO，t℃时反应达到平衡。

此时FeO（s）转化率为50%，则x＝________。

考点四　铜及其重要化合物

1．理清知识主线

Cu→

→Cu（OH）2→

2．注意网络构建

3．扫除知识盲点

（1）铜在潮湿的空气中最终不是生成CuO，而是铜绿[Cu2（OH）2CO3]。

（2）常用灼热的铜粉除去N2中的O2，灼热的CuO除去CO2中的CO。

（3）新制Cu（OH）2悬浊液常用来检验醛基。

（4）Cu和一定量的浓HNO3反应，产生的是NO2和NO的混合气体，当Cu有剩余，再加入稀H2SO4，Cu继续溶解。

（5）Cu：

紫红色；CuO：

黑色；Cu2S：

黑色；CuS：

黑色；Cu2O：

砖红色。

（6）铜的焰色反应为绿色。

（7）冶炼铜的方法有①热还原法；②湿法炼铜；③电解精炼铜。

题组一　重要反应必练

1．按要求书写方程式。

（1）Cu和浓H2SO4、稀HNO3的反应的化学方程式

（2）铜绿的生成

（3）FeCl3溶液腐蚀铜板的离子方程式

（4）Cu和S混合加热、Cu在Cl2中燃烧

（5）用惰性电极电解CuSO4溶液

（6）用Cu作电极电解H2SO4溶液

题组二　准确判断物质性质

2．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作，是因为FeCl3能从含Cu2＋的溶液中置换出铜（）

（2）氢气通过灼热的CuO粉末固体质量减少（）

（3）将锌粒投入Cu（NO3）2溶液中，反应后固体质量增加（）

（4）制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈钢是合金（）

（5）向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是H2（）

（6）用铜作电极电解CuSO4溶液：

2Cu2＋＋2H2O

2Cu＋O2↑＋4H＋（）

（7）过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成（）

（8）Al、Fe、Cu的单质放置在空气中均只生成氧化物（）

题组三　综合实验探究

3．（2012·上海，七）碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]是一种用途广泛的化工原料，实验室以废铜屑为原料制取碱式碳酸铜的步骤如下：

步骤一：

废铜屑制硝酸铜

如图，用胶头滴管吸取浓HNO3缓慢加到锥形瓶内的废铜屑中（废铜屑过量），充分反应后过滤，得到硝酸铜溶液。

步骤二：

碱式碳酸铜的制备

向大试管中加入碳酸钠溶液和硝酸铜溶液，水浴加热至70℃左右，用0.4mol·L－1的NaOH溶液调节pH至8.5，振荡，静置，过滤，用热水洗涤，烘干，得到碱式碳酸铜产品。

完成下列填空：

（1）写出浓硝酸与铜反应的离子方程式________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）上图装置中NaOH溶液的作用是____________。

反应结束后，广口瓶内的溶液中，除了含有NaOH外，还有__________（填写化学式）。

（3）步骤二中，水浴加热所需仪器有__________________________________________、

__________________（加热、夹持仪器、石棉网除外）；洗涤的目的是________________。

（4）步骤二的滤液中可能含有CO

，写出检验CO

的方__________________________

________________________________________________________________________。

（5）影响产品产量的主要因素有______________________________________________。

（6）若实验得到2.42g样品（只含CuO杂质），取此样品加热至分解完全后，得到1.80g固体，此样品中碱式碳酸铜的质量分数是________。

考点五　洞悉金属活动性顺序与金属冶炼

1．规律方法

金属的冶炼方法与金属活动性顺序表有密切的关系：

2．特别提醒

（1）电解法冶炼活泼金属使用的是熔融的金属盐或金属氧化物，不是盐溶液。

（2）钠、镁的冶炼是电解熔融的NaCl、MgCl2；铝的冶炼是电解加了冰晶石的熔融Al2O3，不是电解熔融AlCl3，因为AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。

（3）热还原法中使用的还原剂通常为碳、一氧化碳和氢气等。

在金属活动性顺序表中，虽然前面的金属能够将后面的金属从其化合物中置换出来，但不一定是从其盐溶液中置换，例如Na由于活泼性太强，不能从CuCl2溶液中置换出Cu，但是可以在其熔融状态下置换出铜。

（4）在高炉炼铁中，加入的还原剂是焦炭，但真正作还原剂的是CO。

（5）“沙里淘金”描述的是“金”的冶炼方法。

题组一　金属活动性顺序的比较

1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）有嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋（）

（2）电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al（）

2．（2012·大纲全国卷，11）①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。

①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。

据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是（　　）

A．①③②④B．①③④②

C．③④②①D．③①②④

题组二　金属冶炼方法的选择

3．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝（）

（2）工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al发生氧化还原反应（）

4．下列有关金属冶炼的方法叙述正确的是（　　）

A．电解氯化镁水溶液制备镁

B．利用铝热反应制备铝

C．加热分解Fe2O3制备铁

D．用火法或湿法均可制备铜

5．[2013·山东理综，28

（1）]由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是________。

a．Fe2O3b．NaClc．Cu2Sd．Al2O3

6．[2014·天津理综，7（3）]已知：

化合物

MgO

Al2O3

MgCl2

AlCl3

类型

离子化合物

离子化合物

离子化合物

共价化合物

熔点/℃

2800

2050

714

191

工业制镁时，电解MgCl2而不电解MgO的原因是________________________________；制铝时，电解Al2O3而不电解AlCl3的原因是___________________________________

________________________________________________________________________。

题组三　金属冶炼的综合应用

7．[2012·江苏，20

（2）①]镁铝合金（Mg17Al12）是一种潜在的贮氢材料，可在氩气保护下，将一定化学计量比的Mg、Al单质在一定温度下熔炼获得。

该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为Mg17Al12＋17H2===17MgH2＋12Al。

得到的混合物Y（17MgH2＋12Al）在一定条件下可释放出氢气。

熔炼制备镁铝合金（Mg17Al12）时通入氩气的目的是_____________________________

________________________________________________________________________。

8．镁是一种非常重要的金属，其单质及化合物在航空航天、汽车制造、医药、添加剂、建筑等方面都有非常广泛的应用。

工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁，而MgCl2的获得主要有两种方法：

方法一：

从海水或光卤石中先获得MgCl2·6H2O，然后再制得无水MgCl2。

方法二：

MgCO3

MgO＋CO2↑；MgO＋C＋Cl2

MgCl2＋CO。

则在“方法一”中，从MgCl2·6H2O制无水MgCl2操作时应在________保护下进行。

专题突破练

1．（2014·北京理综，7）下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是（　　）

A．KB．NaC．FeD．Al

2．下列有关碳酸钠在化学实验中的作用叙述错误的是（　　）

A．用碳酸钠溶液制备少量烧碱

B．用饱和碳酸钠溶液除去CO2中混有的HCl气体

C．用饱和碳酸钠溶液除去乙酸乙酯中混有的乙醇和乙酸

D．用热的碳酸钠溶液洗涤银镜反应前试管内壁的油污

3．（2014·西安二模）下列各组中的两种物质相互反应时，无论哪种过量，都可以用同一个离子方程式表示的是（　　）

①碳酸钠溶液与盐酸　②偏铝酸钠溶液与盐酸　③二氧化碳与氢氧化钠溶液　④硝酸银溶液和氨水　⑤氯化铝与氨水　⑥碳酸氢钠溶液与澄清石灰水

A．③⑤B．①③⑥

C．仅有⑤D．②④

4．某同学对Na2O2和CO2反应后的所得固体进行研究。

下列实验方案中不能测得固体中Na2CO3的质量分数的是（　　）

A．取ag混合物与足量的稀盐酸充分反应，将反应后的固体加热蒸干、灼烧得到bg固体

B．取ag混合物与足量的稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重bg

C．取ag混合物与足量的BaCl2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干得到bg固体

D．取ag混合物与足量的水反应，加热，使气体完全逸出，冷却至室温测得气体体积为VL（标况）

5．（2014·昆明二模）下列反应所得溶液中，一定只含一种溶质的是（　　）

A．向铁粉中加入稀硝酸

B．向烧碱溶液中通入CO2气体

C．向稀盐酸中滴入少量的NaAlO2溶液

D．向MgSO4、H2SO4的混合溶液中加入过量的Ba（OH）2溶液

。

6．（20