广东高中化学专题九常见金属元素讲义.docx
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广东高中化学专题九常见金属元素讲义
专题九常见金属元素
考纲原文
5年考题
考情分析
2013年
2014年
2015年
2016年
2017年
常见金属元素(如Na、Al、Fe、Cu等)
1.了解常见金属的活动性顺序。
T40、T56金属活动性顺序
T29金属活动性顺序
T35Pt、Au的性质
T36
(1)金属活动性顺序
从近五年广东学业水平考试考题分布可知,考点分布较为均匀,知识覆盖面较广,每年必考。
单项选择题Ⅰ、单项选择题Ⅱ、多项选择题均有涉与,重点考查的知识点有:
常见金属与其重要化合物的主要性质,合金的特性,Fe3+的检验等。
2.理解常见金属与其重要化合物的主要性质,了解其应用。
T41铝与其化合物的性质
T64碱金属的性质
T16Al3+的性质
T38Fe3+的检验
T8镁、铝与其氧化物的性质
T39
(1)铝单质的性质
T41两性化合物的性质
T5金属的存在状态
T8两性氧化物的性质
T28常见金属化合物的俗名
T60常见金属与其化合物与酸的反应
T19钠的性质
T21铁与其化合物的性质
T28常见金属化合物的俗名
T32常见物质的应用
T40两性氢氧化物的性质
T63常见金属与
化合物的性质
3.了解合金的概念与其重要应用。
T6合金的特性
T46合金的概念
T53合金的概念
T30合金的概念
T61合金的概念
注:
(1)表示1月学业水平考题。
考点1 金属的活动性顺序
1.(2015·广东1月学业水平测试T36)将铜币置于盛有20mL0.1mol·L-1AgNO3溶液的烧杯中,可观察到( )
A.溶液变红
B.溶液颜色不变
C.铜币表面变色
D.有大量气泡逸出
2.(2014·广东学业水平测试T29)将4种金属分别加入到4支装有稀盐酸的试管中,记录的现象如下表所示,正确的是( )
选项
加入的金属
是否有气体产生
A
铜
有
B
铁
有
C
铝
无
D
镁
无
3.(2013·广东学业水平测试T40)下列操作能导致置换反应发生的是( )
A.将铜片置于盐酸中
B.将锌片置于MgCl2溶液中
C.将铁片置于CuSO4溶液中
D.Na2CO3溶液与CaCl2溶液混合
1.由金属活动性顺序分析金属性质的规律
金属活动性顺序
KCaNa
MgAlZn
FeSnPb
CuHgAg
PtAu
金属原子失去电子的能力(还原性)
强―→弱
与氧气化合
常温下易被氧化
常温下缓慢氧化
加热被氧化
不能被氧化
置换水中H+
常温下能置换
加热时能置换
不能置换
不能置换
置换酸中H+
能置换
不能置换
不能置换
与盐溶液反应
先与水反应
排在前面的金属置换排在后面的金属
元素在自然界存在的形式
化合态
化合态和游离态
游离态
2.判断金属活动性强弱的规律
(1)单质与水或酸反应的难易程度:
反应越剧烈,该金属越活泼。
(2)最高价氧化物对应水化物的碱性强弱:
碱性越强,该金属越活泼。
(3)金属间的置换反应:
若A能置换B,则A的活动性比B的强。
(4)简单阳离子氧化性的强弱:
氧化性越强,该金属的活动性越弱。
(5)两金属构成原电池(电解质溶液为盐酸)时,作负极(或电子流出或电流流入或发生氧化反应等)的金属比作正极(或电子流入或电流流出或发生还原反应等)的金属活泼。
[温馨提示] 常温下,铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。
下列关于金属的叙述中正确的是( )
A.所有的金属都是固态的
B.金属具有导电性、导热性和延展性
C.所有金属都能与酸反应
D.金属元素在自然界中都是以化合态存在的
[解析] 汞在常温下呈液态。
金属活动性顺序中,排在氢之前的金属都可与酸反应,但排在氢之后的金属难以与酸反应,如铜不与盐酸或稀硫酸反应。
金属元素在自然界中除金、铂外大多数以化合态形式存在。
[答案] B
(多选)下列事实中,不能说明铁的金属活动性比铜强的是( )
A.铁的年产量比铜高
B.铁桶不能用来盛装农药波尔多液(CuSO4)
C.铁的硬度比铜大
D.相同条件下,铁比铜更易被腐蚀
[解析] 金属的年产量和硬度大小不能说明金属活动性强弱。
铁的活动性顺序在铜之前,能与CuSO4发生置换反应。
活泼金属不一定容易生锈,如铝比铁活泼,但比铁更耐腐蚀,因为铝表面有一层致密保护膜Al2O3。
[答案] ACD
考点2 金属的冶炼
1.热分解法
对于不活泼金属,可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来。
适用于金属活动性顺序中排在铜后面的金属,其氧化物分解可生成金属单质。
例如:
2HgO
2Hg+O2↑;2Ag2O
4Ag+O2↑。
2.热还原法
在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属(Zn~Cu),通常是用还原剂(C、CO、H2、Al等)将金属从其化合物中还原出来。
例如:
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2↑;ZnO+C
Zn+CO↑。
3.电解法
通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属。
例如:
2NaCl(熔融)
2Na+Cl2↑;MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑;2Al2O3
4Al+3O2↑。
电解法还可以用来精炼Cu、Ag等不活泼金属。
4.铝热法
铝能用于冶炼难熔的金属(如Fe、Cr、V、Mn等)。
例如:
Fe2O3+2Al
2Fe+Al2O3(铝热反应)。
Al和金属氧化物的混合物叫作铝热剂。
[温馨提示] 金属铝的冶炼只能电解熔融的氧化铝,不能电解熔融的氯化铝;而金属镁的冶炼则是电解熔融的氯化镁。
(多选)下列金属冶炼的反应原理,正确的是( )
A.2NaCl(熔融)
2Na+Cl2↑
B.Al2O3+3H2
2Al+3H2O
C.Fe3O4+4CO
3Fe+4CO2↑
D.2HgO
2Hg+O2↑
[解析] 根据金属的活动性顺序,选择冶炼金属的方法。
可用表格表示:
金属
KCaNaMgAl
ZnFeSnPb(H)Cu
HgAg
冶炼方法
活泼金属用电解法
较活泼金属用热还原法
不活泼金属用热分解法
[答案] ACD
考点3 钠与其重要化合物的主要性质
1.(2017·广东学业水平测试T19)Na呈银白色,质软而有延展性。
关于Na的说法正确的是( )
A.化学性质活泼B.可保存于水中
C.可保存于空气中D.非金属性很强
2.(2013·广东学业水平测试T64)(多选)根据元素周期律,碱金属元素的下列性质从上到下依次递增的有( )
A.金属性B.化合价
C.原子半径D.单质的还原性
1.钠
(1)物理性质:
银白色、硬度小(可用小刀切割)、密度小、熔点低。
(2)化学性质
①与非金属反应
2Na+Cl2
2NaCl;
4Na+O2===2Na2O(常温),现象:
银白色表面变暗;
2Na+O2
Na2O2,现象:
黄色火焰,生成淡黄色固体。
②与水反应
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,现象:
浮(密度比水小)、熔(熔点低)、游、嘶(响声)、红(反应前向水中加入酚酞,反应生成NaOH,使溶液变红)。
(3)保存
实验室中钠保存在石蜡油或煤油中。
2.钠的化合物
(1)钠的氧化物
名称与化学式
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
氧的化合价
-2
-1
颜色、状态
白色、固体
淡黄色、固体
生成条件
常温
加热
物质类别
碱性氧化物
过氧化物
化学反应
与水反应
Na2O+H2O===2NaOH
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
与CO2反应
Na2O+CO2===Na2CO3
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
用途
干燥剂
供氧剂、漂白剂
(2)碳酸钠与碳酸氢钠
名称与化学式
碳酸钠(Na2CO3)
碳酸氢钠(NaHCO3)
俗名
苏打、纯碱
小苏打
物理性质(溶解性)
易溶
可溶
加酚酞试剂变红
加酚酞试剂变浅红
化学性质
与盐酸反应的离子方程式,反应剧烈程度
CO
+2H+===H2O+CO2↑,反应快
HCO
+H+===H2O+CO2↑,
比碳酸钠反应更快
溶液与CO2反应的离子方程式
CO
+H2O+CO2===2HCO
与NaOH反应的离子方程式
HCO
+OH-===H2O+CO
热稳定性
热稳定性好
2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑
用途
用于制玻璃、肥皂;用于造纸、纺织工业;作为洗涤剂等
发酵粉、灭火剂、医用
鉴别
①固体:
加热产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3;②与同浓度的盐酸反应,反应更剧烈的是NaHCO3;③滴加CaCl2或BaCl2溶液,有沉淀生成的是Na2CO3
3.焰色反应
(1)定义
许多金属或它们的化合物在灼烧时都能使火焰呈现特殊的颜色。
焰色反应是物理变化。
(2)基本步骤
烧(将铂丝在火焰上灼烧至原火焰颜色)——蘸[蘸取溶液(或固体)在火焰上灼烧,观察火焰颜色]——洗(用盐酸洗铂丝)。
(3)常见元素的焰色
钠元素焰色反应为黄色;钾元素焰色反应为紫色,但要透过蓝色钴玻璃观察。
[温馨提示]
(1)Na2O2不是碱性氧化物,因为其与水反应除了生成碱外,还有氧气;
(2)焰色反应是元素的性质,只要物质里面含有这种元素,在灼烧时都能使火焰呈现这种元素的特殊颜色。
溶于水后溶液呈碱性的物质是( )
A.NO2B.HCl
C.SO2D.Na2O2
[解析] A中3NO2+H2O===2HNO3+NO,C中SO2+H2O
H2SO3,HNO3、H2SO3、HCl的水溶液均显酸性;而D中2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,NaOH溶液显碱性。
[答案] D
(多选)纯碱和小苏打都是白色晶体,在日常生活中都可以找到。
要将它们区分开,下面的方法可行的是( )
A.观察加热时能否放出气体
B.取等物质的量的样品,分别加入足量盐酸,测量产生气体的体积
C.将等物质的量样品溶解,分别滴加酚酞,观察溶液颜色变化
D.将样品溶解,分别滴加CaCl2溶液,观察是否有白色沉淀生成
[解析] NaHCO3受热分解,但加热固体时,看不到是否有气体产生。
CO
+2H+===H2O+CO2↑,HCO
+H+===H2O+CO2↑,等物质的量的样品生成CO2气体的体积相同。
滴加酚酞,溶液颜色较红的是Na2CO3。
滴加CaCl2溶液,产生沉淀的是Na2CO3。
[答案] CD
[特别提醒] HCO
+OH-===H2O+CO
,Na2CO3、NaHCO3与Ca(OH)2反应,都生成CaCO3沉淀。
考点4 铝与其重要化合物的主要性质
1.(2017·广东学业水平测试T40)往下列溶液中加入足量NaOH溶液,充分反应后,不会出现沉淀的是( )
A.MgCl2溶液B.AlCl3溶液
C.CaCl2溶液D.FeCl3溶液
2.(2015·广东学业水平测试T41)既能与酸又能与碱反应是两性化合物的特征。
下列物质属于两性化合物的是( )
A.AlB.Na2CO3
C.Al(OH)3D.(NH4)2SO4
3.(2014·广东学业水平测试T16)欲将溶液中的Al3+沉淀完全,最合适的试剂是( )
A.NaOH溶液B.氨水
C.Na2SO4溶液D.NaCl溶液
4.(2013·广东学业水平测试T41)生活中我们常用到铝制餐具。
铝在空气中稳定存在的原因是( )
A.铝能产生铝热反应
B.铝的化学性质不活泼
C.常温下铝不能与氧气反应
D.铝表面能形成致密的氧化膜
1.铝
(1)物理性质:
银白色,有良好的导电性、导热性、延展性。
(2)化学性质
①常温下,与氧气反应生成致密的氧化膜,使其有较强的耐腐蚀性:
4Al+3O2===2Al2O3。
铝灼烧的现象:
铝箔在灯焰上灼烧表面变暗,熔而不落。
②既能与强酸反应产生氢气,又能与强碱反应产生氢气:
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑;2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑。
但铝在冷的浓硫酸或浓硝酸中发生钝化。
2.氧化铝
两性氧化物,用于冶炼铝与耐火材料。
Al2O3+6H+===2Al3++3H2O;Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O。
3.氢氧化铝
(1)性质:
两性氢氧化物,可治疗胃酸过多。
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O;Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O。
(2)制取
铝盐与氨水反应:
AlCl3+3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH4Cl,现象:
白色絮状沉淀。
4.明矾
化学式:
KAl(SO4)2·12H2O。
用途:
净水剂。
净水原理:
明矾溶于水生成有很强吸附性的氢氧化铝胶体,吸附水中悬浮物而沉淀。
[温馨提示]
(1)氧化铝和氢氧化铝只能和强酸或者强碱反应;
(2)明矾只能净水,不能杀毒、消菌。
将一小块铝箔在酒精灯上加热至熔化,下列实验现象描述正确的是( )
A.铝箔熔化,失去光泽
B.铝箔燃烧,发出耀眼的白光
C.铝箔熔化,火星四射
D.铝箔燃烧,有黄色火焰
[解析] 在酒精灯上加热铝箔,铝箔熔化,失去金属光泽,不会发生燃烧,没有耀眼白光、火星四射、黄色火焰等现象。
[答案] A
[特别提醒] 铝在空气中,表面生成致密的保护膜Al2O3,所以铝不容易生锈。
(2016·广东学业水平测试)铝土矿为自然界中铝的重要存在形式,通常含有50%左右的Al2O3,以与SiO2、Fe2O3和MgO等成分。
上述4种氧化物中,属于两性氧化物的是( )
A.Al2O3B.SiO2
C.Fe2O3D.MgO
[解析] Al2O3是两性氧化物,既能与酸反应生成盐和水,也能与强碱反应生成盐和水。
[答案] A
考点5 铁与其重要化合物的主要性质
1.(2017·广东学业水平测试T21)铁是目前世界上用量最大的金属材料,有关铁与其化合物说法正确的是( )
A.磁铁矿的成分是Fe2O3
B.Fe2+遇KSCN溶液显红色
C.Fe可被冷的浓HNO3钝化
D.Fe2+可被还原剂还原为Fe3+
2.(2014·广东学业水平测试T38)下列反应结束后,向其中滴加KSCN溶液,溶液变成红色的是( )
A.铁锈与过量稀盐酸
B.FeCl3溶液与过量铜片
C.FeCl3溶液与过量铁粉
D.FeCl2溶液与过量Zn粉
1.铁的化学性质
铁在干燥空气中很难跟氧气反应,但在潮湿空气中很容易被腐蚀,若在酸性气体氛围中腐蚀更快。
铁能与水蒸气在高温条件下反应:
3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2。
在冷的浓硝酸或浓硫酸中,铁的表面形成一层致密的氧化物薄膜而发生钝化。
铁与氯气在加热时反应剧烈,生成铁的氯化物,铁显+3价。
2.铁的氧化物
名称
氧化亚铁
四氧化三铁
氧化铁
俗名
—
磁性氧化铁
铁红
化学式
FeO
Fe3O4
Fe2O3
颜色、状态
黑色、粉末
黑色、晶体
红棕色、粉末
与稀H2SO4反应的离子方程式
FeO+2H+===Fe2++H2O
Fe3O4+8H+===Fe2++4H2O+2Fe3+
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
用途
—
磁铁
颜料
3.铁的氢氧化物
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色、状态
白色、絮状固体
红褐色、固体
与NaOH反应现象
白色沉淀→灰绿色→红褐色
红褐色沉淀
化学方程式
FeSO4+2NaOH===Fe(OH)2↓+Na2SO4;4Fe(OH)2+O2
+2H2O===4Fe(OH)3
FeCl3+3NaOH===Fe(OH)3↓+3NaCl
离子方程式
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
热稳定性
Fe(OH)2
FeO+H2O(隔绝空气)
2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O
与稀H2SO4反应的离子方程式
Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O
2Fe(OH)3+6H+===2Fe3++6H2O
4.Fe2+和Fe3+的检验
(1)颜色:
Fe2+溶液颜色为浅绿色,Fe3+溶液颜色为黄(棕黄)色。
(2)用KSCN溶液
滴入KSCN溶液
FeCl3溶液
现象:
溶液变红色
FeCl2溶液
现象:
无明显现象;再滴入氯水,溶液变红色
(3)用NaOH溶液
滴入NaOH溶液
FeCl3溶液
现象:
产生红褐色沉淀
FeCl2溶液
现象:
首先生成白色沉淀,然后很快
变成灰绿色,最后变成红褐色
[温馨提示]
(1)铁和铝在冷的浓硝酸或浓硫酸中发生钝化,但在加热条件下则可以持续反应;
(2)除杂方法(括号中为杂质):
FeCl2(FeCl3):
加铁粉;FeCl3(FeCl2):
通氯气或加氯水。
把金属铁加入氯化铁、氯化亚铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中,反应完后铁有剩余,则反应后溶液中浓度最大的阳离子是( )
A.Cu2+B.Fe3+
C.Fe2+D.H+
[解析] 2FeCl3+Fe===3FeCl2,CuCl2+Fe===Cu+FeCl2,Fe+2H+===Fe2++H2↑。
反应完后铁粉有剩余,说明FeCl3、CuCl2和HCl已完全反应,则溶液中不存在Fe3+、Cu2+和H+。
[答案] C
下列关于铁与其化合物的叙述正确的是( )
A.铁能被磁铁吸引,但纯铁易腐蚀
B.铁在氧气中剧烈燃烧生成Fe2O3
C.Fe2O3可用来制红色的油漆
D.不能通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3
[解析] 铁能被磁铁吸引,纯铁不易被腐蚀,A错误;铁在氧气中剧烈燃烧生成Fe3O4,B错误;Fe2O3本身为红棕色,可用来制红色的油漆,C正确;由2FeCl3+Fe===3FeCl2,4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3,可知D错误。
[答案] C
考点6 合金的概念与其重要应用
1.(2017·广东学业水平测试T61)(多选)春秋战国时期青铜器的制作达到鼎盛,问鼎、晋爵和炉火纯青等词汇的出现均与青铜器的发展息息相关。
同时,冶铁术也开始发展,传说中的雌雄名剑“干将”和“莫邪”就是当时的一对铸剑夫妇用生铁等铸成。
青铜鼎和雌雄双剑均为( )
A.合金B.混合物
C.化合物D.纯净物
2.(2015·广东1月学业水平测试T53)下列物品之材料不属于合金的是( )
A.陶瓷杯B.青铜剑
C.1元硬币D.不锈钢饭勺
3.(2013·广东学业水平测试T6)关于合金说法正确的是( )
A.合金为化合物
B.合金具有金属特性
C.合金都耐腐蚀
D.合金的硬度一定比成分金属的低
1.定义:
指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
2.物理性质
(1)一般来说,合金的熔点比各组成成分低,硬度比各组成成分大,如生铁的熔点比纯铁的低;硬铝(含Cu、Mg、Mn、Si等)的强度和硬度都比纯铝大。
(2)一般来说,合金的性质并不是各组成成分的性质的总和,合金具有良好的物理、化学和机械性能。
(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.常见的合金与其重要用途
(1)铜合金
铜合金
成分金属
性能与用途
青铜
Cu、Sn、Pb
硬而脆,强度大,古人用来制刀具、祭器、酒具等
黄铜
Cu、Zn(少量Sn、Pb、Al等)
硬度较青铜差,耐磨、耐腐蚀,可塑性强,主要用作饰品、制耐压设备等
白铜
Cu、Ni、Zn、少量的Mn
常用作酒具、饰品等
(2)铁合金
铁合金
生铁
钢
碳素钢
合金钢(不锈钢)
含碳量
2%~4.3%
0.03%~2%
主要成分
铁、碳
铁、碳
在碳素钢中加入其他元素,如镍、铬等
性能
生铁硬度大、抗压、质脆,可铸不可锻
有良好的延展性,机械性能好,可铸可锻
含碳量高,硬度大;含碳量低,韧性较强
在空气中比较稳定,不容易生锈,具有很强的抗腐蚀能力
(3)铝合金
成分元素
主要特性
主要用途
Al、Mg、Cu、Si等
密度小,强度小
用于制造汽车、飞机、火箭、船舶
[温馨提示] 合金是混合物,不是化合物。
(2016·广东学业水平测试)下列物质属于合金的是( )
A.硬铝B.水银
C.黄金D.金刚石
[解析] 合金是两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合在一起而形成的具有金属特性的物质。
硬铝是由Al、Cu、Mg、Mn、Si形成的合金。
水银是金属汞;黄金是金属金;金刚石不是金属。
[答案] A
[特别提醒] 只要牢记并理解合金的概念,了解一些常见合金的组成,并能准确再现就可轻松作答。
(多选)最近,科学家冶炼出纯度高达99.999%的铝,你估计它具有的性质是( )
A.熔点比铁铝合金低
B.在冷浓HNO3中可以钝化
C.在空气中放置容易生锈,进而被腐蚀
D.当它与铁的粉碎粒度相同时,与4mol/L盐酸反应速率比纯铁快
[解析] 合金的熔点比其组成成分的熔点都要低,纯度高达99.999%的铝可看作是纯净物,熔点比铁铝合金高,且耐腐蚀;铝在浓硝酸中钝化是铝的化学性质之一。
[答案] BD
[特别提醒] 合金的信息题目,关键在分析其各项性能,如熔点、硬度、导电性、密度等,因为性质决定用途。
一、单项选择题Ⅰ
1.(2016·广东学业水平测试)常温常压下,下列物质为液态的是( )
A.白银B.白磷
C.乙烯D.水银
2.(2015·广东学业水平测试)科学家发明的透明坚硬镁铝氧化物新型材料,可以用作显示器和手机屏幕。
下列有关镁和铝的说法正确的是( )
A.镁的金属性比铝弱
B.镁和铝的氧化物都可以与盐酸反应
C.镁和铝原子的最外层电子数都为3
D.镁和铝的氧化物都可以与氢氧化钠溶液反应
3.下列叙述中,正确的是( )
A.含金属元素的离子不一定都是阳离子
B.在氧化还原反应中,非金属单质一定是氧化剂
C.某元素从化合态变为游离态时,该元素一定被还原
D.金属阳离子被还原一定得到金属单质
4.(2015·广东1月学业水平测试)铝广泛应用于电气工业、飞机制造等行业。
铝在空气中能稳定存在的原因是( )
A.化学性质稳定
B.还原性很强
C.不与O2反应
D.易与O2形成致密的氧化膜
5.(2017·广东学业水平测试)物质俗名与对应化学式相匹配的一组是( )
A.烧碱——Na2CO3B.纯碱——NaHCO3
C.熟石灰——Ca(OH)2D.小苏打——NaOH
6.从生活常识角度考虑,试推断钠元素在自然界中存在的主要形式是( )
A.NaB.NaCl
C.NaOHD.Na2O
7.把下列金属分别投入1mol/L硫酸中,能发生反应且反应最剧烈的是( )
A.FeB.Na
C.MgD.Cu
8.下列物质加入到氢氧化钠溶液中,没有气体生成的是( )
A.金属钠B.过氧化