高考化学复习知识点深度剖析 专题三 金属及其化合物.docx

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高考化学复习知识点深度剖析专题三金属及其化合物

专题三金属及其化合物

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（Ⅱ）、铁（Ⅲ）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，从近几年新课标高考卷来看，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。

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。

知识梳理

1．钠及其重要化合物间的转化关系

2．镁及其重要化合物间的转化关系

3．铝及其重要化合物间的转化关

4．铁及其重要化合物间的转化关系

5．铜及其重要化合物间的转化关系

第一节金属的化学性质

考纲解读

考纲内容

要求

名师解读

金属钠的性质

Ⅰ

仔细分析考纲，本节的重要知识点主要是金属钠、镁、铝、铁等金属单质的化学性质，考题形式多样，有选择题、实验题、填空题等。

选择题一般考查单独知识点，这种题型在高考中多次出现，是考查热点；填空题、实验题一般综合性较强，涉及多个知识点，是与实验、元素推断结合的考题，预测在20XX年的高考，会出现下面几个方面的考题：

①Na2O2与CO2、H2O的反应与计算结合；②钠、钾与水、盐溶液反应的现象及产物的判断；③铁与氧气反应产物的判断等

镁铝的性质

Ⅱ

铁铜及其它金属的

性质

Ⅱ

基础巩固

一．钠（可保存在中）

1．物理性质

金属钠很，用刀切开可以看到它具有的金属光泽，是热和电的；它的密度为0.97g／cm3，比水的密度还；而且熔点（97.8℃）、沸点（882.9℃）都。

2.化学性质

（1）跟氧气反应：

与空气接触缓慢氧化：

在空气（或氧气）中燃烧：

，以上反应说明Na202比Na20。

（2）在氯气中燃烧：

（3）钠与硫混合研磨

（4）钠与水反应，可见到下列现象：

①钠投入水中并水面上--密度小于水。

②钠立即跟水反应，并热量，发出嘶嘶响声，产生气体。

③同时钠熔成一个闪亮的小球并在水面上向各方向迅速游动最后消失——熔点低。

④反应后的水溶液使酚酞——与水反应生成。

反应方程式为：

（5）钠与酸反应：

钠与酸的反应比水反应更。

【思考交流1】　金属钠着火后，应如何灭火？

提示：

水灭火、泡沫灭火器灭火都不适用于钠着火时的灭火，因为Na与H2O反应，不但生成易爆炸的H2，而且还生成腐蚀性很强的NaOH。

一般用沙土覆盖，隔绝空气，达到灭火目的。

二．镁

物理性质

色，有光泽，熔点，硬度，密度。

化学性质

（1）能与O2、Cl2、N2等非金属单质反应，产物分别为、、。

与CO2反应：

化学方程式为：

。

与酸反应：

镁与非金属如稀硫酸、盐酸等反应生成氢气，离子方程式为。

镁与氧化性如浓H2SO4、稀HNO3、浓HNO3在常温下也能反应，但不生成H2。

（4）与盐溶液反应：

与Zn的盐溶液反应，其离子方程式为：

。

3．用途

镁与其他金属构成，强度、机械性能，是制造汽车、飞机、火箭的重要材料。

在冶金工业做。

4．镁的提取

（一）向海水中加入石灰乳：

；

（二）制取MgCl2·6H2O：

；

（三）加热蒸干MgCl2：

；

（四）电解MgCl2：

。

【思考交流2】镁条在空气中燃烧的实验时，用纯净的镁条和纯净的空气，燃烧产物是纯净物还是混合物？

为什么？

提示镁条在空气中燃烧时，与空气中的O2、N2发生反应，2Mg＋O22MgO（主要产物），3Mg＋N2Mg3N2（少量），故燃烧后的产物是混合物。

注意：

基本上无Mg＋CO22MgO＋C，因CO2在空气中的含量极少（0.03%）。

三、铝

1.铝的物理性质

铝是金属，熔点660.4℃，密度2.7g/cm3，是电的。

2.铝的化学性质

（1）与非金属单质（氧气、氯气、硫等）的反应：

　　；；

（2）与水的反应（高温条件且反应缓慢）：

　（3）与酸的反应：

2Al＋6HCl

　（4）与盐溶液的反应：

2Al＋3CuSO4

　（5）与强碱溶液的反应：

2Al＋2NaOH＋2H2O

　（6）常温下遇钝化

　（7）铝热反应：

2Al＋Fe2O3

；2Al＋Cr2O3

3．主要用途：

常用于制造轻质，用于飞机、汽车、轮船部件；做导线、炊具、材

料等。

四、铁

1．物理性质

纯铁是一种色金属，密度，硬度，熔沸点，有较好的、、延展性，能被磁铁吸引。

2．化学性质

（1）与非金属反应

Fe与O2、Cl2、I2、S反应的化学方程式分别为：

、、

、。

（2）与水蒸气反应

反应的化学方程式为：

。

（3）与酸反应

①与非氧化性酸：

如与稀H2SO4、盐酸等反应，其离子方程式为：

。

②与氧化性酸：

如与稀HNO3反应，一般不产生，常温下，可被浓HNO3、浓H2SO4钝化。

A．稀HNO3过量时生成Fe3＋，其离子方程式：

。

B．铁过量时生成Fe2＋，其离子方程式：

。

（4）与盐溶液反应

①能与活动性较弱的金属盐溶液反应，

如Fe和CuSO4溶液反应的离子方程式为：

。

②与FeCl3溶液反应，其离子方程式为：

。

3．铁的冶炼

（1）设备：

。

（2）原料：

、、、。

（3）反应原理：

；；。

（4）产品：

（含杂质较多），进一步炼制得钢。

（5）炉渣的形成：

；。

自我校对：

一．

三、

四、

1．银白，大，强，较高，导电性、导热性。

实验探究

拓展实验：

Al及其化合物的性质与实验探究

【原理】铝的化学性质比较活泼，可以与酸、碱、盐都发生反应，有的反应比较复杂，可能涉及多个反应。

【准备】打磨过的铝片CuCl2溶液蒸馏水过滤器烧杯玻璃棒

【操作】

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[其主要成分为Cu2（OH）2CO3]

练一练：

（1）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_______________________________________。

（2）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___________________________________________________。

解释此现象的离子方程式是___________________________。

（3）工业上可用铝与软锰矿（主要成分为MnO2）反应来冶炼金属锰。

①用铝与软锰矿冶炼锰的原理是（用化学方程式表示）_____________________________。

②MnO2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＋，该反应的离子方程式是_______________________________________________。

【解析】

（1）由于CuCl2溶液中Cu2＋的水解使溶液呈酸性，所以会有2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，也有2Al＋3Cu2＋===2Al3＋＋3Cu；单质铜在潮湿空气中由红色变为绿色，化学方程式可写成：

重点突破

一.直击考点：

考点一钠

这类试题主要在卷二里出现，往往联系现实例子，也可以是与其他知识结合的选择题的形式出现。

解决这部分试题的关键在于要从实验中学习化学，将书本的知识与实验相联系。

钠与盐溶液的反应（实质上是先与水反应生成NaOH，NaOH再与盐反应）：

①与CuSO4溶液反应

2Na+2H2O=NaOH+H2↑

（1）

CuSO4+2NaOH＝Na2SO4+Cu（OH）2

（2）

合并

（1）

（2）得

2Na+2H2O+CuSO4=Na2SO4+Cu（OH）2↓+H2↑

②与FeCl3溶液反应

6Na+6H2O+2FeCl3=6NaCl+2Fe（OH）3↓+3H2↑

【特别提醒】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。

【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

考点二镁、铝结构和性质的比较

这种题型的特点是以社会热点为背景，起点高落点低，只要结合所学知识分析，就能解题。

解决这部分试题的关键在于要从联系实际、联系社会，把书本的知识与实际相联系。

镁

铝

原子结构

晶体结构

都是金属晶体

物理性质

密度较小，熔点较低，硬度较小，银白色。

铝的硬度、熔沸点比镁大

化学性质

与O2的反应

常温下被O2氧化，生成致密氧化膜，因而具有抗腐蚀性

2Mg+O2

2MgO

在空气中点燃，发出耀眼白光

4Al+3O2

2Al2O3，

在纯氧中或高温下可燃烧

与非金属化合

与Cl2、S、I2、N2等反应

2Al+3S

Al2S3

与H2O的反应

Mg+2H2O（沸水）=Mg（OH）2+H2↑

与氧化物的置换反应

2Mg+CO2

2MgO+C

8Al+3Fe3O4

9Fe+4Al2O3

与非氧化性酸的反应

Mg+2H+==Mg2++H2↑

2Al+6H+==2Al3++3H2↑

与浓H2SO4、浓HNO3的反应

反应，不放H2

常温下钝化

与碱的反应

不反应

2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑

冶炼

海水Mg（OH）2

2MgCl2（电解）

Mg

铝土矿—Al2O3—Al

用途

制合金、飞机、照明弹等

制合金、飞机、导线、日用品等

【例2】使溶液中Ba2+、Mg2+、Al3+、Ag+、Cu2+分步逐一沉淀析出，加入下列试剂的顺序正确的是（）

A．NaCl→Na2S→Na2SO4→NaOH→HNO3B．H2SO4→HCl→H2S→NaOH→CO2

C．HCl→H2SO4→H2S→NaOH→CO2D．Na2S→Na2SO4→NaCl→NaOH→HCl

【解析】SO42能同时除去Ba2+和Ag+，S2能同时除去Ag+和Cu2+，所以不能放在第一位，排除BD；AC相比，在加入前四种试剂后，Al3+以AlO2形式存在，加酸可使AlO2以Al（OH）3形式沉淀。

但HNO3量不好控制，所以最好的选项为C。

【答案】C

【点评】解除杂题应注意①除杂试剂的选择。

本题要求将离子分步逐一除去，所以试剂要一一对应：

Ba2+～SO42，Mg2+～OH，Ag+～Cl，Cu2+～S2，②除杂的顺序。

为了将杂质除干净，除杂试剂一般是过量的，这样势必引入新杂质。

所以后续的除杂试剂在去除对应杂质的同时，还要有将前一过量除杂试剂清除的作用。

考点三铝有关图像题

Al既和H+反应也和OH-反应是与Mg的重要差异，应联系记忆。

同时铝与酸、碱反应有异同点：

相同点Al均被氧化成+3价铝，所以1molAl不论和H+反应还是和OH-反应均生成3g（

mol）H2。

不同点1molAl与H+反应消耗3molH+，而与OH-反应只消耗1molOH-。

【例3】将溶液（或气体）Y逐滴加入（或通入）一定量的溶液X中（下表）,产生沉淀的物质的量（用纵坐标表示）与加入Y物质的量（用横坐标表示）的关系如图所示,则符合图中所示关系的一组物质是（）

A

B

C

D

X

Al2（SO4）3

Ca（OH）2

AlCl3

NaAlO2

Y

BaCl2

CO2

NaOH

HCl

考点四不同价态铁之间转化与讨论计算

铁作为一种变价金属，是高考命题的热点，在离子共存、离子方程式、氧化还原反应、金属的腐蚀中铁都扮演重要的角色；特别是以铁及化合物知识为载体设计的化学实验、物质推断及化学计算等更能考查学生分析、推理、综合应用能力，在复习时应高度重视。

复习此知识点应抓住以下几个方面：

1．抓价态

从铁三角关系去认识铁及其化合物间的氧化还原反应规律。

凡是遇到关于铁的题时，首先想到的就是铁的价态。

还应总结记忆，如：

低价铁〔Fe、Fe2+、FeO、Fe（OH）2〕遇到强氧化剂均被氧化成+3价铁；Fe3+只具有氧化性，既可被还原成Fe2+也可被还原成Fe，与还原剂有关系，如Fe3+与Fe、Cu、I-反应只能生成Fe2+。

还应与量相联系,如：

①少量的Fe与足量的稀HNO3反应：

Fe+4HNO3==Fe（NO3）3+NO↑+2H2O

②过量的Fe与少量的稀HNO3反应：

先Fe+4HNO3==Fe（NO3）3+NO↑+2H2O

后过量的Fe与Fe3+反应：

Fe+2Fe3+==3Fe2+

总3Fe+8HNO3==3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O

2．抓特性

Fe与H2O（气）及O2反应均生成Fe3O4

Fe（OH）2极易被空气中的O2氧化成Fe（OH）3

Fe的化合物的颜色：

FeO、Fe3O4黑色；Fe2O3红棕色；Fe2+绿色；Fe3+棕黄色；Fe（OH）2白色；Fe（OH）3红褐色。

3．抓属类

铁是一种比较活泼的金属，FeO、Fe2O3为碱性氧化物，Fe（OH）2、Fe（OH）3为不溶性弱碱，即Fe2+、Fe3+溶于水均发生水解：

Fe2++2H2O

Fe（OH）2+2H+；Fe3++3H2O

Fe（OH）3+3H+；

Fe3+与OH-、SCN-、CO

、HCO3-、AlO2-因发生复分解反应而不能大量共存，与S2－、I-因发生氧化还原反应而不能大量共存；Fe2+与OH-、CO

、HCO3-、AlO2-、S2-因发生复分解反应而不能大量共存。

【例4】将ag铁粉投入到200mL1.0mol•L-1的稀硝酸中，使其充分反应后，回答下列问题（假设硝酸的还原产物只有NO，反应后溶液体积变化忽略不计）。

⑴写出可能发生反应的离子方程式：

。

⑵当a的取值不同时，充分反应后溶液中溶质的组成不同，经过讨论后填写下列表格：

（表格可不填满）

a的取值情况（g）

溶液中存在的溶质

⑶a=3.5g时，溶液中溶质是什么？

并计算各溶质的物质的量浓度。

（写出计算过程）

【答案】⑴Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O、3Fe+8H++2NO3-=3Fe2++2NO↑+4H2O；⑵

a的取值情况（g）

溶液中存在的溶质

a＜2.8g

Fe（NO3）3和HNO3

a＝2.8g

Fe（NO3）3

2.8g＜a＜4.2g

Fe（NO3）2和Fe（NO3）3

a≥4.2g

Fe（NO3）2

⑶c[Fe（NO3）3]=

，c[Fe（NO3）2]=

【点评】本题考查铁的性质及硝酸的性质等。

由于铁为变价金属，所以在与强的氧化剂反应时随量的不同对应的氧化产物可能不同，当铁足量时通常产生Fe2+，当铁少量时则产生Fe3+，也可能产生Fe2+和Fe3+的混合物；需要注意的是铁在溶液中发生置换反应时只能产生Fe2+。

二.走出误区：

误区一误认为物质灼烧时，焰色反应呈黄色，该物质一定是钠的化合物；

焰色反应是某些金属元素的特征性质。

如：

钾元素焰色反应为浅紫色（透过蓝色的钴玻璃）、钠元素为黄色、铜元素为绿色。

根据这一特征性质可用来检验这些元素。

做焰色反应的实验时的用品有：

铂丝（或铁、铬、镍、钨丝）、酒精灯（或煤气灯）、试剂。

操作：

“洗”，“烧”，“蘸”，“烧”，“观”。

【例1】物质灼烧时，焰色反应为黄色，下列判断正确的是（）

A．该物质一定是钠的化合物

B．该物质一定含钠元素

C．该物质一定是金属钠

D．确定该物质一定不含钾元素

错解：

AD

原因：

氯化钠、硝酸钠、碳酸钠等钠的化合物的焰色反应均呈黄色，可知该物质一定是钠的化合物；由于钾的化合物焰色反应均呈浅紫色，而上述物质焰色反应呈黄色，故不含钾元素。

故正确答案为AD。

正解：

B

原因：

没考虑到焰色反应是某些金属元素（包括单质和化合物）的特征性质，焰色反应呈黄色说明该物质中一定含钠元素，即可能是金属钠，也可能是钠的化合物；没考虑到钠的黄光对观察钾的焰色的干扰，必须透过蓝色的钴玻璃滤去黄光后才能观察有无钾元素。

故正确答案为B。

误区二金属钠的活动性很强，金属钠能将硫酸铜溶液中置换出铜

我们知道，Fe能从CuSO4溶液中置换出Cu。

虽然在金属活动性顺序中钠远在铜的位置之前，但钠却不能从CuSO4溶液中置换出Cu，这是因为钠的金属性很强，钠加入到CuSO4溶液中，首先与反应生成NaOH，生成的NaOH再进一步与CuSO4反应生成蓝色絮状沉淀。

这一例子告诉我们，在学习一些概念和物质性质要深入分析其特征和本质，否则，很容易被假象迷惑，作出错误的判断。

【例2】下列分析推断正确的是（）

A．因金属钠比铜活泼，故钠可从硫酸铜溶液中置换出铜

B．过氧化钠能与水反应生成氢氧化钠，故过氧化钠属于碱性氧化物

C．氧化钠溶于水，电离出来的自由离子并不是自身的，故氧化钠是非电解质

D．碳酸钙难溶于水，但属于强电解质。

错解：

AB

原因：

钠的活动性很强，金属钠可从硫酸铜溶液中置换出铜；过氧化钠与水反应生成氢氧化钠具有碱性氧化物的特征，属于碱性氧化物；碳酸钙不溶于水，为弱电解质。

正解：

D

原因：

（1）钠与水剧烈反应，而不能从溶液中置换出铜；

（2）过氧化钠与水反应发生了氧化还原反应，不符合碱性氧化物的特征；（3）氧化钠属于离子化合物，熔融状态时自身能电离，且完全电离，属强电解质；（4）碳酸钙难溶于水，但不是绝对不溶于水，在25℃时，碳酸钙的溶解度为1.4×10—3g，溶解在水中的碳酸钙能完全电离，故碳酸钙为强电解质。

误区三、误认为铝和氢氧化钠溶液反应的氧化剂是氢氧化钠和H2O

铝和氢氧化钠溶液的反应的实质是铝先和H2O反应生成Al（OH）3和H2，生成的Al（OH）3再和氢氧化钠反应生成NaAlO2和H2O。

为什么铝单质平时不和水反应，是因为生成的Al（OH）3难溶于水，阻止了铝和水的反应，铝表面的氧化物也阻止了铝和水的反应。

铝是不能将氢氧化钠中的H置换出来的，所以下列表示法是错误的：

该错误也是学生常犯的，也是试题中的陷阱。

【例3】Al和NaOH水溶液反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为（）

A．1∶1B．2∶1C．3∶1D．4∶1

错解：

B

原因：

2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑

2mol2mol2mol

根据上述反应方程式得到铝作还原剂，NaOH和H2O全作氧化剂，所以氧化剂和还原剂的物质的量之比是：

2∶（2+2）=1∶2

正解：

C

原因：

铝能将NaOH中的+1价的H还原吗？

当然不能，因为即使是还原性极强的金属钠也不能和氢氧化钠反应放出氢气，氢氧化钠作氧化剂很显然是错误的。

铝和氢氧化钠溶液反应的实质是：

2Al+6H2O＝2Al（OH）3↓+3H2↑；

2Al（OH）3+2NaOH＝2NaAlO2+4H2O

将上述反应方程式相加得到反应式：

2Al+2H2O+2NaOH＝2NaAlO2+3H2↑

该反应的电子转移的方向和数目可按下式进行分析：

Al与NaOH溶液反应，氧化还原反应部分为2Al+6H2O＝2Al（OH）3↓+3H2↑，氧化剂为H2O，还原剂为Al。

所以是3∶1，选C

误区四、Al（OH）3制取的最佳途径

Al（OH）3该物质的制取往往有多种方法和途径，怎样选择最佳途径，也是学生容易被忽略的问题，常凭主观想象，作出错误的结论。

【例4】用稀H2SO4、NaOH和Al为原料制取Al（OH）3，甲、乙、丙三个学生分别用三种不同的途径制备。

甲：

Al→Al2（SO4）3→Al（OH）3；

乙：

Al→NaAlO2→Al（OH）3

丙：

若要制得等量的Al（OH）3，则（）

A．乙消耗的原料最少B．三者消耗原料相同

C．丙消耗的原料最少D．甲、乙消耗原料相同

错解：

A

原因：

因为生成的Al（OH）3的量相等，所有三者消耗的原料相同。

正解：

C

原因：

甲的有关反应为：

2Al+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2↑

Al2（SO4）3+6NaOH＝2Al（OH）3↓+3Na2SO4

生成2molAl（OH）3时，消耗3molH2SO4和6molNaOH

乙的有关反应为：

2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑

2NaAlO2+H2SO4+2H2O＝Na2SO4+2Al（OH）3↓

生成2molAl（OH）3时消耗

1molH2SO4和2molNaOH

丙的有关反应为：

2Al+3H2SO4＝Al2（SO4）3+3H2↑

2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑

Al2（SO4）3+6NaAlO2+12H2O＝8Al（OH）3↓+3Na2SO4

生成2molAl（OH）3时消耗H2SO4

mol,消耗NaOH

mol

显然，丙消耗的酸、碱最少。

误区五、铁的可变化合价往