新人教高三化学专题复习71金属元素及其化合物.docx

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新人教高三化学专题复习71金属元素及其化合物

新人教高三化学专题复习7-1：

金属元素及其化合物

一、金属元素的通性

1、金属元素的原子结构特点和在周期表中的位置：

⑴结构特点：

金属元素原子的最外层电子数____，原子的半径（与同周期元素相比）___。

⑵位置：

金属元素集中于元素周期表的______方，分布于______族和所有的_____族中，_____族是完全由金属元素构成的族。

2、金属性强弱的判断规律：

⑴跟水（或非氧化性酸）反应的剧烈程度；⑵金属最高价氧化物对应水化物碱性的强弱；

⑶置换反应；⑷原电池的正、负极；⑸电解时金属阳离子的放电顺序（金属阳离子的氧化性）。

3、金属单质的性质：

⑴金属单质的化学性质：

①金属在化学反应中都较容易失去电子被氧化：

M-ne—=Mn+。

可以根据___________判断金属单质还原性的强弱。

②金属单质跟酸反应的规律：

按金属活动性顺序表______________________________

A、与非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸等）反应：

________________________能与非氧化性酸发生置换反应，实质是：

M+nH+=Mn++

H2↑

等物质的量的金属与足量的酸反应，生成H2物质的量多少决定于什么？

___________________。

等质量的金属跟足量的酸反应生成H2的多少应如何判断？

___________________。

B、与强氧化性酸的反应：

Fe和Al遇冷的浓硫酸、浓硝酸发生钝化反应。

强氧化性酸跟金属反应不能生成H2，为什么？

写出几个典型的反应：

_____________________________________________________

4、金属氧化物：

金属氧化物可分为__________、__________、___________三类。

⑴碱性氧化物，如Na2O、FeO、CuO、Fe2O3等，其性质是：

_______________________。

⑵两性氧化物，如Al2O3，其性质是____________________

⑶过氧化物，如Na2O2、BaO2等，其晶体中存在的阳离子是_____，阴离子是___；过氧化物典型的化学性质是，原因是，为什么H2O2也存在此典型性质？

。

5、金属氢氧化物：

NaOH、Ca（OH）2、Mg（OH）2、Al（OH）3、Fe（OH）3、Cu（OH）2

①属于强碱的是________________②难溶于水的是_________________③受热易分解的是________________④易被氧化的是_______________⑤能经水解反应生成的是________________⑥和HI反应不能生成对应价态金属盐的是_________。

实验室中如何制备Al（OH）3和Fe（OH）3？

为什么？

7、金属的冶炼：

⑴原理：

_______________________________________

⑵方法：

根据金属活动性强弱，常用以下三种方法：

电解法，如:

__________________________________；

热还原法，如:

__________________________________；

热分解法，如：

___________________________________。

8、金属活动性顺序表应用小结

二、重点金属元素化合物

1、镁铝及其化合物

（1）镁是活泼金属，虽不跟碱性溶液反应，但能置换出酸中的氢，也能与水解呈酸性的盐溶液反应产生H2。

（2）注意对Al2O3、Al（OH）3两性的理解，以及对Al3+、AlO2-存在条件的认识。

Al2O3、Al（OH）3仅能溶于强酸和强碱溶液中（如在氨水和碳酸中均不溶），Al3+、AlO2-只能分别存在于酸性与碱性溶液中。

Al3+与下列离子不能大量共存：

OH-、CO32-、HCO3-、SO32-、S2-、AlO2-，其中OH-是因为直接反应，其余均是“双水解”。

AlO2-与下列离子不能大量共存：

H+、HCO3-、NH4+、Al3+、Mg2+、Cu2+。

其中H+和HCO3-是因为直接反应（AlO2-+HCO3-+H2O=Al（OH）3↓+CO32-），其余也是“双水解”。

（3）注意正确理解图象的涵义。

图示中每个曲线或每条曲线的转折点（拐点），都反映了特定的反应，若没有找对，或对生成沉淀和沉淀溶解所需加入（或通入）溶液（或气体）的量之比没搞清，易导致错误。

注意研究以下几个实验现象及产生沉淀的量与加入物质的量的数量关系的图象：

①向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量；②向AlCl3和MgCl2混合中逐滴加入NaOH溶液直至过量；④向HCl、MgCl2、AlCl3混合液中逐滴加入NaOH溶液直至过量；③向NaAlO2溶液中逐滴加入HCl溶液直至过量；⑤向HCl溶液中逐滴加入NaAlO2溶液直至过量。

这些是以化学知识为载体考查学生的综合能力的重要的命题内容，认真研究一定会有益处。

（4）Mg（OH）2的溶解度小于MgCO3。

所以在碱性溶液中Mg2+总是转化为Mg（OH）2沉淀，产生的MgCO3也会在加热的条件下逐渐转化为Mg（OH）2[MgCO3+H2O（沸水）=Mg（OH）2+CO2↑]。

二、碱金属元素化合物

（1）注意钠及其化合物溶于水所得溶液浓度的计算中，Na及Na2O2溶于水均会产生气态物质，所得溶液的质量应是原混合物质的质量总和减去产生气体的质量。

（2）注意Na2O2跟CO2和水蒸气组成的混合气体反应时的先后顺序。

若先发生反应：

2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，必还发生2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O，即应先考虑Na2O2跟CO2的反应。

（3）正确理解“焰色反应”：

①它是元素的一种物质性质。

无论是金属离子或金属原子均能发生焰色反应。

它属物理变化过程。

②不是所有元素都有特征的焰色。

只有碱金属元素以及钙、锶、钡、铜等少数金属元素才能呈现焰色反应。

③焰色反应的显色过程与气体物质燃烧时产生各色火焰的过程有着本质的区别。

焰色反应并非金属及其化合物自身发生燃烧反应而产生各种颜色火焰的过程，而是它们的原子或离子的外围电子被激发而产生的各种颜色的光的过程。

三、过渡元素化合物

（1）NO3-与Fe2+在酸性条件下，不能共存。

（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+水解和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。

（4）注意亚铁盐及Fe（OH）2易被空气中氧气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+。

（5）注意铁单质与强氧化性物质反应时，也有生成二价铁化合物的可能性。

反应中若铁为足量，最终铁元素将以二价铁形式存在，因为2Fe3++Fe=3Fe2+。

典例解析

例1、久置于空气中的下列物质，因被氧化而呈黄色的是（2000年全国高考题）

A.浓HNO3B.氯化亚铁溶液C.溴苯D.溴化银

解析：

本题考查的是常见的“黄色体系”有四种固体：

溴化银、硫、过氧化钠、三硝基甲苯；外加几种黄色溶液：

浓HNO3（因溶液中有NO2气体）、工业盐酸（含Fe3+离子）、不纯的硝基苯（因溶有NO2）、亚铁盐溶液（因含Fe3+离子）等。

对于该题除考查物质的物理性质颜色之外，还附加了一个条件：

“因被氧化”，因此，只能考虑B选项。

答案：

B。

例2、碱金属与卤素所形成的化合物大都具有的性质是（2001年上海高考题）

①高沸点②能溶于水③水溶液能导电④低熔点⑤熔融状态不导电

A.①②③B.③④⑤C.①④⑤D.②③

解析：

碱金属与卤素两族元素为活泼的金属和非金属元素，它们形成的化合物为离子化合物，选项中①②③符合离子晶体的通性。

答案：

A。

例3、

（1）分别写出由氧在一定条件下，生成下列物质的化学方程式（必须注明反应条件）。

（2000的广东高考题）

①O3:

②Na2O2:

③Na2O:

（2）指出氧在下列各物质中的化合价:

O3:

;Na2O2:

;Na2O:

（3）KO2能吸收CO2生成K2CO3和O2,故可用作特殊情况下的氧气来源,试写出该反应的化学方程式

（4）人体内O2-离子对健康有害,使人过早衰老,但在催化剂SOD存在下可以发生如下反应,请完成该反应的离子方程式:

O2-+H2O=H2O2+O2+

解析：

前2题为送分题（但要注意题目对反应条件的要求），3题关键是配平，4题先逆向配平：

H2O2→O2-（O价态：

-1到-0.5，变1价），O2→O2-（O价态：

0到-0.5，变1价），则1H2O2+1O2——2O2-+2H2O。

由电荷守恒及H、O守恒判缺项为OH-。

或先由H、O守恒判缺项为OH-，再观察配平。

答案：

（1）①3O2

2O3②2Na+O2

Na2O2③4Na+O2

2Na2O

（2）0；-1；-2（3）4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2（4）2O2-+2H2O=1H2O2+1O2+2OH-

例4、若以X、Y和Z代表三种元素，且知X与Y形成原子数之比为1:

1的化合物甲，Y与Z也可形成原子数之比为1:

1的化合物乙，又知甲分子含18个电子，乙分子含38个电子，请填空：

（1）元素Y在第周期。

（2）化合物甲的分子式是。

（3）化合物乙的分子式是。

（2001年高考试测题）

解析：

二元化合物甲的分子中含有18个电子，显然组成它的两种元素（X和Y）都只能在短周期。

X与Y的原子数之比为1:

1，因此，很容易想到可能是HCl。

但是无论是H还是Cl作元素Y都不可能再形成满足题设条件的化合物乙，于是化合物甲可考虑是H2O2（原子比为1:

1，分子含18个电子）。

进而把O作为元素Y，则化合物乙就是Na2O2（原子比为1:

1，分子含38个电子）。

这样，本题要求填写的三个空白均迎刃而解。

本题考查考生对分子组成、元素性质和周期表的掌握程度。

18个电子的微粒有：

Ar、F2、HCl、H2S、PH3、H2O2、SiH4、N2H4、CH3OH、C2H6、S2-、Cl-、K+、Ca2+、HS-。

答案：

（1）二

（2）H2O2（3）Na2O2

例5、我国规定饮用水质量标准必须符合下列要求：

（2000年上海高考题）

pH

6.5～6.8

Ca2+、Mg2+总浓度

<0.0045mol/L

细菌总数

<100个/L

以下是源水处理成自来水的工艺流程示意图：

源水→曝气池

一级沉降池

二级沉降池

过滤池→自来水

（1）源水中含Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-等,加入石灰后生成Ca（OH）2，进而发生若干复分解反应，写出其中一个离子方程式。

（2）凝聚剂除去悬浮固体颗粒的过程（填写编号，多选倒扣分）

①只是物理过程②只是化学过程③是物理和化学过程

FeSO4.7H2O是常用的凝聚剂，它在水中最终生成沉淀。

（3）通入二氧化碳的目的是和。

（4）气体A的作用是。

这种作用是基于气体A和水反应的产物具有性.

（5）下列物质中，可以作为气体A的代用品。

（填写编号,多选倒扣分）

①Ca（ClO）2②NH3（液）③K2FeO4④SO2

解析：

自来水的质量标准从酸度、硬度、细菌总数等方面来衡量。

降低水的硬度是用石灰，降低Mg2+浓度，减少HCO3-和CO32-的含量；再通入CO2气体降低Ca2+的浓度，从而降低水的硬度，同时调pH。

降低细菌总数：

靠强氧化剂的氧化性杀死细菌；常用Cl2，但近年改用Ca（ClO）2、K2FeO4、ClO2等。

除去固体悬浮物：

金属离子水解形成胶体，胶粒表面积大吸附性强，而吸附悬浮物沉降，达到净水的目的。

常用的净水剂：

明矾：

Al3++3H2O

Al（OH）3（胶体）+3H+；因Al3+在人体内聚集过多会造成老年性痴呆，故改用FeSO4.7H2O；Fe2++H2O

Fe（OH）2+2H+，且4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；Fe（OH）3胶体吸附悬浮物沉降，净水效果好。

（1）由题给信息，水中含有暂时硬度和永久硬度，加石灰后分发生如下离子反应：

Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓；HCO3-+OH-=CO32-+H2O；Ca2++HCO3-+OH-=CaCO3↓+H2O；

（2）凝聚剂既有水解反应，又有胶体的凝聚作用，属于物理化学过程。

例如FeSO4在水中发生水解：

Fe2++2H2O

Fe（OH）2+2H+，Fe（OH）2极易被氧化成Fe（OH）3，Fe（OH）3能将悬浮颗粒凝聚而除去。

（3）通入CO2能将Ca2+除去，同时调整溶液中的pH达到饮用水质量标准：

Ca2++2OH-+CO2=CaCO3↓+H2O

碱性接近中性

（4）气体A显然是用于消毒、杀菌的Cl2，Cl2和H2O反应生成具有强氧化性的HClO。

（5）作为漂白粉有效成分的Ca（ClO）2，在CO2和H2O作用下，也会产生HClO，可以作为A的代用品。

而氧化性比KMnO4还要强的铁酸盐在水中会发生还原反应，起消毒杀菌的作用，同时FeO42-中+6价的Fe被还原成+3价的Fe，也会水解，作为净水剂。

答案：

（1）Mg2++OH-=Mg（OH）2↓

（2）③Fe（OH）3（3）将Ca2+除去，同时调整溶液中的pH达到饮用水质量标准（4）消毒杀菌强氧化性（5）①和③

例6、“卤块”的主要成分为MgCl2（含Fe2+、Fe3+、Mn2+等杂质离子），若以它为原料，按如下工艺流程图，即可制得“轻质氧化镁”。

（1997年高考试测题）

如果要求产品尽量不含杂质离子，而且成本较低。

流程中所用试剂或pH控制可参考下列附表确定。

表1生成氢氧化物沉淀的pH

物质

开始沉淀

沉淀完全

Fe（OH）3

2.7

3.7

Fe（OH）2

7.6

9.6*

Mn（OH）2

8.3

9.8

Mg（OH）2

9.6

11.1

*Fe2+氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以常将它氧化成为Fe3+，生成沉淀Fe（OH）3而除去。

表2工业品价格表

工业品

规格

价格（元/t）

漂液

含NaClO25.2%

450

过氧化氢

30%

2400

烧碱

98%

2100

纯碱

99.5%

600

卤块

含MgCl230%

310

请填写以下空白:

（1）在步骤②中加入的物质X，最佳选择应是，其作用是。

（2）在步骤③中加入的物质Y应是，之所以要控制pH=9.8的目的是。

（3）在步骤⑤时发生的化学反应方程式是：

。

解析：

题目给出了生产的工艺流程，也是为考生提供了解题线索。

为除去Fe2+、Fe3+、Mn2+等杂质离子，从表1可以看出，当加入烧碱控制在pH=9.8时即可达到目的。

此时Mg2+离子也会因生成部分Mg（OH）2而进入沉淀中,但由于卤块价格低廉，这点不可避免的损失还是可以承受的,其结果是保证了产品的纯度.。

为将Fe2+氧化成Fe3+离子，有两种氧化剂可以采用,即漂液和过氧化氢。

从表2中的价格可看出，前者比后者便宜得多，应选用漂液。

从氯化镁制成氧化镁，有两条反应路线：

其一烧碱路线：

MgCl2→Mg（OH）2→MgO

其二纯碱路线：

MgCl2→MgCO3→MgO

烧碱比纯碱价格昂贵，生成的中间产物氢氧化镁是胶状沉淀会造成过滤困难，更重要的是反应过程中不能进行轻化处理，因而只能得重质氧化镁。

由此而见，烧碱路线应当摒弃。

纯碱价格较低，生成的中间产物碳酸镁呈粗颗粒状，易过滤，碳酸镁在水中经一定时间的加热会有部分因水解形成了二氧化碳：

MgCO3+H2O=Mg（OH）2↓+CO2↑

由于气体二氧化碳的产生，使沉淀变为疏松，灼烧沉淀后得到的是轻质氧化镁。

答案：

（1）漂液使Fe2+氧化成为Fe3+

（2）烧碱使除Mg2+以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀以便过滤除去。

（3）MgCO3+H2O=Mg（OH）2↓+CO2↑

例7、某天然碱（纯净物）可看作由CO2和NaOH反应后的产物所组成。

称取天然碱样品四份，溶于水后，分别逐滴加入相同浓度的盐酸溶液30mL，产生CO2的体积（标准状况）如下表：

（2000年上海高考题）

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

盐酸液的体积（mL）

30

30

30

30

样品（g）

3.32

4.15

5.81

7.47

二氧化碳的体积（mL）

672

840

896

672

（1）由第Ⅰ组数据中的CO2体积与样品质量之比，可以推测用2.49g样品进行同样的实验时，产生CO2_________mL（标准状况）。

（2）另取3.32g天然碱样品于300℃加热分解至完全（300℃时Na2CO3不分解），产生CO2112mL（标准状况）和水0.45g，计算并确定该天然碱的化学式。

（3）已知Na2CO3和HCl（aq）的反应分下列两步进行：

Na2CO3+HCl→NaCl+NaHCO3Na2CO3+HCl→NaCl+CO2↑+H2O

由上表中第Ⅳ组数据可以确定所用的HCL（aq）的浓度为mol/L。

（4）依据上表所列数据以及天然碱的化学式，讨论并确定上述实验中CO2（标准状况）体积V（mL）与样品质量W（g）之间的关系式。

解析：

试题以天然碱的组成及碳酸盐的性质为依托，构筑一道有层次、有深度且思维容量较大的计算题。

对信息的理解能力、对数据的观察和处理能力是解答本题的关键。

（1）（672mL/3.32g）×2.49g=504mL。

（2）由题意可知，天然碱含NaHCO3、Na2CO3。

n（NaHCO3）=2n（CO2）=2×（112/22400）mol=0.01moln（Na2CO3）=（672/22400）mol-0.01mol=0.02moln（H2O）=[（0.45g-（112/22400）mol×18mol）/18mol=0.02mol

所以天然碱组成为2Na2CO3.NaHCO3.2H2O（式量332）。

（3）7.47g样品中：

n（Na2CO3）=（7.47g/332g.mol-1）×2=0.045mol，则：

Na2CO3完全生成NaHCO3消耗HCl：

0.045mol；生成672mLCO2消耗HCl：

672mL/22400mL.mol-1=0.03mol。

故c（HCl）=（0.045mol+0.03mol）/0.030L=0.025mol/L。

（4）30ml盐酸中n（HCl）=0.075mol，设样品与HCl反应全转化为NaCl，由：

2Na2CO3.NaHCO3+5HCl=5NaCl+3CO2↑+3H2O知：

需样品质量：

（0.075mol/5）×332g/mol=4.98g

设样品中Na2CO3与HCl反应完全转化为NaHCO3（无CO2气体放出），由：

（2Na2CO3.NaHCO3）+2HCl=2NaCl+3NaHCO3知：

需样品质量：

（0.075mol/2）×332g/mol=12.45g

讨论：

①0

V（CO2）=（Wg/332g.mol-1×3）×22400mL.mol-1=202.4WmL

②4.98≤W≤12.45，Na2CO3转化NaHCO3消耗n（HCl）=（Wg/332g.mol-1）×2；剩余n（HCl）=0.075mol-（Wg/332g.mol-1）×2，生成CO2物质的量等于剩余HCl物质的量，故V（CO2）=[0.075mol-（Wg/332g.mol-1×2）]×22400mL/mol=（1860mL-134.9W）mL

③W≤12.45，HCl全部用于使Na2CO3转化NaHCO3，故V（CO2）=0。

答案：

（1）504

（2）2Na2CO3·NaHCO3·2H2O（3）2.5（4）①0

专题预测与训练

（A组）

一、选择题

1、下列能用于扑灭金属钠着火的是

A.干冰灭火剂B.黄沙C.干粉（含NaHCO3）灭火剂D.泡沫灭火剂

2、某溶液中有NH4+、Mg2+、Fe2+和Al3+4种离子，若向其中加入过量的NaOH溶液，微热并搅拌，再加入过量的盐酸，溶液中大量减少的阳离子是

A.NH4+B.Mg2+C.Fe2+D.Al3+

3、将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，会有三价铁生成的是

A.硫酸B.氯水C.硝酸锌D.氯化铜

4、制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”：

发生的反应为2FeCl3+Cu＝2FeCl2+CuCl2向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是

A.烧杯中有铜无铁B.烧杯中有铁无铜C.烧杯中铁、铜都有D.烧杯中铁、铜都无

5、在由Fe、FeO、和Fe2O3组成的混合物中加入100mL2mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，并放出448mL气体（标准状况），此时溶液中无Fe3+离子，则下列判断正确的是

A.混合物里3种物质反应时消耗盐盐酸的物质的量浓度之比为1:

1:

3

B.反应后所得溶液中的Fe2+离子与Cl-离子的物质的量浓度之比为1:

2

C.混合物里，FeO的物质的量无法确定，但Fe比Fe2O3的物质的量多

D.混合物里，Fe2O3的物质的量无法确定，但Fe比FeO的物质的量多

6、在下列各物质中，加入过量盐酸后，最终不产生沉淀或浑浊的是

A.偏铝酸钠溶液B.苯酚钠溶液C.硅酸钠溶液D.硫代硫酸钠溶液

7、将等物质的量的镁和铝相混合,取等质量该混合物四份,分别加到足量的下列溶液中,充分反应后,放出氢气最多的是

A.3mol/LHClB.4mol/LHNO3C.8mol/LNaOHD.18mol/LH2SO4

8、下列物质能跟镁反应并生成氢气的是

A.甲酸溶液B.氢氧化钠溶液C.氯化铵溶液D.碳酸钠溶液

9、甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体体积比为甲:

乙=1:

2，则加入铝粉的质量为

A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.6g

10、若在加入铝粉能放出氢气的溶液中，分别加入下列各组离子，可能共存的是

A.NH4+NO3-CO32-Na+B.Na+Ba2+Mg2+HCO3-

C.NO3-Ca2+K+Cl-D.NO3-K+AlO2-OH-

11、将溶液（或气体）X，逐渐加入（或通入）到一定量的Y溶液中，产生沉淀的量与加入X物质的量的关系如图，符合图中情况的一组物质是

12、四种化合物①NaHCO3，②Al（OH）3，③（NH4）2S，④