高11级第一轮复习讲义金属元素及其化合物学生.docx

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高11级第一轮复习讲义金属元素及其化合物学生

四川省阆中市二龙中学高11级第一轮复习讲义

第四部分：

金属元素及其化合物

一考纲解读

1．能力要求

①了解金属的通性，金属冶炼的一般原理。

初步了解金属的回收和资源保护。

②掌握Fe和A1的化学性质。

③掌握若干常见金属的活动顺序。

④以Fe2＋、Fe3＋的相互转化为例，了解变价金属的氧化还原性。

⑤了解铝的重要化合物。

⑥了解钢铁的腐蚀和保护。

⑦初步了解合金的概念。

2．内容要点

①Mg、Al、Fe的物理性质和化学性质。

②金属置换H2的有关计算、比较。

③Al2O3、A1（OH）3、NaAlO2及Al3+的性质。

④Fe（OH）2、Fe（OH）3的性质及Fe2+、Fe3+的相互转变。

⑤围绕Al（OH）3的有关计算。

⑥合金、金属腐蚀与保护。

⑦Fe3+、Fe2＋、Al3＋有关离子共存问题。

今后命题的方向主要点集中在：

铁三角、A13＋与Al（OH）3及AlO2－相互转化、Fe3+和Al3+及AlO2－的双水解、Mg、Al、Fe与酸反应等方面，这些知识与其他元素化合物知识相结合，联系化学理论知识，在推断、计算、离子共存、实验、金属腐蚀等试题应用。

二考点解读

（一）碱金属

1代表物-钠

钠原子最外层只有一个电子，在反应中易失去最外层电子，表现强的金属性。

（1）钠与非金属反应

　　与O2反应：

常温下，4Na+O2=2Na2O现象：

。

　　加热时，2Na+O2

Na2O2现象：

。

　　与Cl2反应：

2Na+Cl2

2NaCl　　　与S反应：

2Na+S

Na2S。

（2）钠与水反应：

钠与水反应的现象及解释。

离子方程式：

。

实验现象

现象解释

①。

。

②熔化成小球。

反应放热，钠的熔点低。

③钠球在水面迅速游动‘有嘶嘶声。

。

④滴入酚酞后溶液变红。

。

（3）钠与酸反应：

（4）钠与盐反应：

Na放入盐溶液时，金属钠先与水反应，生成的碱再与盐发生复分解反应。

①钠与CuSO4溶液反应：

有蓝色沉淀生成。

　。

②钠与三氯化铁溶液反应：

有红褐色沉淀生成。

。

③钠与氯化铵溶液反应：

产生刺激性气味的气体。

　。

④钠和熔融的盐反应：

与熔融的盐可发生置换反应。

4Na+TiCl4（熔融）

Ti+4NaCl。

【例1】向盛有无水乙醇的烧杯中投入一小块金属钠，可以观察到的现象是（）

A．钠块在乙醇液面上四处快速游动钠块。

B．开始时钠块沉在乙醇液面下。

C．熔成小球。

D．钠块表面有大量气泡迅速产生，比水反应剧烈。

【例2】将一定量的钠铝合金置于水中，合金全部溶解，得到20mLpH=14的溶液，然后用lmol·

的盐酸滴定，至沉淀质量最大时，消耗盐酸40mL，原合金中钠的质量为（）

A．0．46gB．0．69gC．0．92gD．0．23g．

2.碱金属原子结构、单质性质相似和递变性

名称和符号

锂（Li）

钠（Na）

钾（K）

铷（Rb）

铯Cs

结

构

相同点

最外层电子数相同，都是1个电子，主要化合价为+1。

不同点

原（离）子半径

金属活动性

单质还原性

阳离子氧化性

物理性质

颜色和状态

银白色固体

密度

熔点

沸点

化学性

质

⑴跟氧气反应

随着核电荷数的递增，与氧气反应的产物越来越复杂。

⑵跟卤素反应

2M+X2

2MX（M、X2表示碱金属、卤素）

⑶跟硫反应

2M+S

M2S。

⑷与水反应

⑸与酸反应

2M+2H+

2M++H2↑

⑹与盐溶液反应如（CuSO4）

3焰色反应

（1）定义：

某些金属或它们的化合物在灼烧时，火焰呈特殊的颜色叫做焰色反应。

它是元素的一种物理性质。

无论是金属离子或金属原子均能发生焰色反应，属物理变化过程。

（2）焰色反应的步骤：

①用铂丝，②铂丝在火焰上灼烧至（如不能灼烧至原火焰色，则需再用盐酸洗，再灼烧）。

③溶液（沾取固体）放在火焰上灼烧，④火焰颜色，观察钾火焰颜色要透过蓝色的钴玻璃去观察。

钾、钠焰色反应颜色：

。

【例3】99全国关于ⅠA族和ⅡA族元素的下列说法中正确的是（）

A在同一周期中，ⅠA族单质的熔点比ⅡA族的高。

B浓度都是0.01mol·L－1时，氢氧化钾溶液的pH比氢氧化钡的小。

C氧化钠的熔点比氧化镁的高。

D加热时，碳酸钠比碳酸镁易分解。

4钠的氧化物和氢氧化物的性质比较

名称和化学式

氧化钠（Na2O）

过氧化钠（Na2O2）

氢氧化钠（NaOH）

颜色和状态

白色固体

淡黄色固体

无色固体

类别

碱性氧化物离子化合物

过氧化物离子化合物

碱离子化合物

电子式

Na+[

]Na+

Na+[

]2—Na+

Na+[

H]-

与水反应

与酸反应

与酸酐反应

与盐溶液反应

【例4】（07全国

）在一定条件下，将钠与氧气反应的生成物1.5g溶于水，所得溶液恰好能被80mL浓度为0.50mol/L的HCl溶液中和，则该生成物的成分是（）

（A）、Na2O（B）、Na2O2（C）、Na2O和Na2O2（D）、Na2O2和NaO2

【例5】取ag某物质在氧气中完全燃烧，将其产物跟足量的过氧化钠固体完全反应，反应后固体的质量恰好也增加了ag。

下列物质中不能满足上述结果的是（）

A．H2B．COC．C6H12O6D．C12H22O11

5碳酸钠和碳酸氢钠的性质比较

名称和化学式

碳酸钠（Na2CO3）

碳酸氢钠（NaHCO3）

俗名

纯碱、苏打

小苏打

水中溶解性

易溶

易溶（比Na2CO3小），见备注

（1）．

热稳定性

稳定见备注

（1）．

不稳定2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O

与酸反应

与某些碱反应

相互转化

Na2CO3NaHCO3

鉴别

见备注（3）．Na2CO3和NaHCO3的鉴别及提纯。

备注：

（1）碳酸及碳酸盐的热稳定性规律和溶解性规律

热稳定性：

①正盐>酸式盐>H2CO3（盐含同种金属阳离子），如稳定性Na2CO3>NaHCO3>H2CO3。

②IA族碳酸盐>IIA族碳酸盐，如Na2CO3>CaCO3。

碳酸正盐和酸式碳酸盐的溶解性

IA族碳酸盐的溶解性：

正盐>酸式盐，如Na2CO3>NaHCO3。

IIA族碳酸盐的溶解性：

酸式盐>正盐，如Ca（HCO3）2>CaCO3。

（2）滴加顺序不同，实验现象不同

Na2CO3与盐酸反应，滴加顺序不同，实验现象不同。

①向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸。

现象：

开始无明显现象，随后出现气泡。

原理：

先发生反应：

Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3；继续滴加盐酸时又发生反应：

NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑。

②向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液。

现象：

立刻出现气泡。

原理：

发生反应：

Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑。

（3）Na2CO3和NaHCO3的鉴别及提纯。

①Na2CO3和NaHCO3的鉴别：

根据热稳定性进行鉴别：

分别加热固体Na2CO3和NaHCO3，有气体放出的是NaHCO3。

鉴别其溶液的方法是：

方法一：

将稀酸逐滴加入Na2CO3和NaHCO3溶液中，一开始就有气体放出的是NaHCO3溶液，也可加入少量BaCl2或CaCl2溶液，产生白色沉淀者为Na2CO3溶液。

方法二：

碳酸钠和碳酸氢钠虽然都属于盐类，但它们的溶液都显碱性，等温等浓度时，比较溶液的碱性强弱。

②Na2CO3和NaHCO3的提纯：

Na2CO3中含有NaHCO3，加热分解NaHCO3成Na2CO3。

NaHCO3中含有Na2CO3时，通入足量的CO2气体，使Na2CO3转化成NaHCO3。

【例6】（09宁夏）下图表示有关物质（均由短周期元素形成）之间的转化关系，其中A为常见的金属单质，B为非金属单质（一般是黑色粉末），C是常见的无色无味液体，D是淡黄色的固体化合物。

（反应条件图中已省略。

）

（1）A、B、C、D代表的物质分别为、、、（填化学式）；

（2）反应①中的C、D均过量，该反应的化学方程式是；

（3）反应②中，若B与F物质的量之比为4∶3，G、H分别是、（填化学式）；

（4）反应③产物中K的化学式为；

（5）反应④的离子方程式为。

【例7】（06四川）A、B、C、D是按原子序数由小到大排列的第二、三周期元素的单质。

B、E均为组成空气的成分。

F的焰色反应呈黄色。

在G中，非金属元素与金属元素的原子个数比为1∶2。

在一定条件下，各物质之间的相互转化关系如下（图中部分产物未列出）：

请填写下列空白：

（1）A是，C是。

（2）H与盐酸反应生成E的化学方程式是。

（3）E与F反应的化学方程式是。

（4）F与G的水溶液反应生成I和D的离子方程式是。

【例8】有A、B、C、D、E、F、G、H、I等九种常见物质，它们的转化关系（反应条件未注明）如下图所示。

已知：

B、C、F为单质，常温常压下，B为固态，C、F为气态；化合物中仅A、E为气态；常温下，D为淡黄色粉末，H的焰色反应为黄色。

（1）写出G与D反应的离子方程式__________________________________________。

（2）写出B与G反应的化学方程式_________________________________________。

（3）写出A的电子式________；用电子式表示G的形成过程_____________。

（4）在①、②、③、④、⑤五个反应中，△H＞0的两个反应是__________（填代号）。

【例9】（05全国I）已知某纯碱试样中含有NaCl杂质，为测定试样中纯碱的质量分数，可用右图中的装置进行实验。

主要实验步骤如下：

①按图组装仪器，并检验装置的气密性。

②将ag试样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液。

③称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到bg。

④从分液漏斗滴入6mol·L—1的硫酸，直到不再产生气体时为止。

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型管的质量，得到cg。

⑦重复步骤⑤和⑥的操作，直到U型管的质量基本不变，为dg。

请填空和回答问题：

⑴在用托盘天平称量关品时，如果天平的指针向左偏转，说明________________________。

⑵装置中干燥管B的作用是___________________________________________。

⑶如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，测试的结果______（填偏高、偏低或不变）。

⑷步骤⑤的目的是__________________________________________。

⑸步骤⑦的目的是__________________________________________。

⑹试样中纯碱的质量分数的计算式为___________________。

⑺还可以用其它实验方法测定试样中纯碱的质量分数。

请简述一种不同的实验方法。

【例10】

   在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。

请选用适当的化学试剂和实验用品，用上图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可作供氧剂。

（1）A是制取CO2的装置。

写出A中发生反应的化学方程式：

                       。

（2）填写表中空格：

（请在答题卡上填写）

仪器

加入试剂

加入该试剂的目的

B

饱和NaHCO3溶液

C

D

（3）写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式：

                           。

（4）试管F中收集满气体后，下一步实验操作是：

                           。

6有关碱金属的混合物计算

【例11】（10上海）将0.4gNaOH和1.06gNa2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1mol·L-1稀盐酸。

下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是（）

二镁和铝

（一）比较镁和铝的结构和化学性质：

1根据在周期表中的位置和结构比较镁和铝的化学性质

（1）元素的金属性强弱；单质的还原性强弱：

都具有还原性，镁比铝强些。

（2）据铝元素在周期表中的位置推导铝元素氧化铝氢氧化铝的性质（两性）。

H++AlO2_+H2O

Al（OH）3

Al3++3OH-

　酸式电离　　　　碱式电离

2镁和铝的化学性质的差异

金属

性质

镁

铝

与碱反应

与某些氧化物反应

某些非金属氧化物

2y/3Al+MxOy=xM+y/3Al2O3

【例12】（06广东）等量镁铝合金粉末分别与下列4种过量的溶液充分反应，放出氢气最多的是

A．2mol·L-1H2SO4溶液B．18mol·L-1H2SO4溶液；C．6mol·L-1KOH溶液；D．3mol·L-1HNO3溶液。

【例13】

（09四川）向mg镁和铝的混合物中加入适量的稀硫酸，恰好完全反应生成标准状况下的气体bL。

向反应后的溶液中加入cmol/L氢氧化钾溶液VmL，使金属离子刚好沉淀完全，得到的

沉淀质量为ng。

再将得到的沉淀灼烧至质量不再改变为止，得到固体pg。

则下列关系不正确的是

A.

B.

C.n=m+17VcD.

＜

＜

（二）镁、铝化合物的性质比较

1氧化镁与氧化铝

物质

项目

MgO

Al2O3

类型

碱性氧化物

强酸

强碱

不反应

【例14】（04上海）将表面已完全钝化的铝条，插入下列溶液中，不会发生反应的是（）。

A.稀硝酸B.稀盐酸C.硝酸铜D.氢氧化钠

2氢氧化镁和氢氧化铝

物质

项目

Mg（OH）2

AL（OH）3

与强碱反应

制法

备注：

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↑]。

3滴加顺序不同，现象不同，在中学化学中，不用其他任何试剂，采用互滴方法就能鉴别的物质组：

1、硝酸银与氨水;2、可溶碳酸盐与盐酸；除此以外，还有：

强碱与可溶性铝盐；可溶性偏铝酸盐与酸。

（1）AgNO3与NH3·H2O：

AgNO3向NH3·H2O中滴加——开始无白色沉淀，后产生白色沉淀。

　　NH3·H2O向AgNO3中滴加——开始有白色沉淀，后白色沉淀消失。

（2）Ca（OH）2与H3PO4（多元弱酸与强碱反应均有此情况）：

Ca（OH）2向H3PO4中滴加——开始无白色沉淀，后产生白色沉淀。

H3PO4向Ca（OH）2中滴加——开始有白色沉淀，后白色沉淀消失。

（3）NaOH与AlCl3：

NaOH向AlCl3中滴加——开始有白色沉淀，后白色沉淀消失。

AlCl3向NaOH中滴加——开始无白色沉淀，后产生白色沉淀。

（4）HCl与NaAlO2：

HCl向NaAlO2中滴加——开始有白色沉淀，后白色沉淀消失。

NaAlO2向HCl中滴加——开始无白色沉淀，后产生白色沉淀。

（5）Na2CO3与盐酸：

Na2CO3向盐酸中滴加——开始有气泡，后不产生气泡。

盐酸向Na2CO3中滴加——开始无气泡，后产生气泡。

4有关Al（OH）3的反应图像：

（1）NaOH溶液与AlCl3溶液反应。

①向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量：

Al3++3OH-=Al（OH）3↓，Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O

由此可画出图（Ⅰ）。

②AlCl3溶液滴入NaOH溶液中：

Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，3AlO2-+Al3++6H2O=4Al（OH）3↓

由此可画出图（Ⅱ）。

可溶性铝盐与强碱溶液的计算规律

Al3+与OH－随着相对量的不同发生下列有关反应：

Al3＋＋3OH－＝A1（OH）3①

Al（OH）3＋OH－＝AlO2－＋2H2O②

由①、②得：

Al3+＋4OH－＝AlO2－＋2H2O③

由于Al3+与OH－反应的产物能与反应物之一的OH－反应，所以，计算的思路与CO2与Ca（OH）2反应的计算思路相似，规律如下：

（1）求A1（OH）3的量：

时，发生反应①，则：

n[Al（OH）3]＝

时，发生反应③，无Al（OH）3生成。

时，发生反应①、②，则：

n[A1（OH）3]＝4n（Al3+）－n（OH－）

（2）求反应物碱的量

n[Al（OH）3]＝n（Al3+）时，发生反应①n（OH－）＝3n（Al3+）

n[A1（OH）3]

碱不足时，发生反应①，n（OH－）＝3n[Al（OH）3]

碱过量时，发生反应①、②，n（OH－）＝4n（Al3+）－n[A1（OH）3]

（2）盐酸与NaAlO2溶液反应。

①向NaAlO2溶液中逐滴加入HCl溶液直至过量：

AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓，Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O

由此可画出图（Ⅲ）。

②NaAlO2溶液滴入盐酸中：

AlO2-+4H+=Al3++2H2O，Al3++3AlO2-+6H2O=4Al（OH）3↓

由此可画出图（Ⅳ）。

7归纳总结---铝三角。

（1）可溶性铝盐与强碱反应的量的关系；

（2）、可溶性偏铝酸盐与强酸反应的量的关系

【例15】.有一镁、铝合金，用适量稀硫酸完全溶解，再加入氢氧化钠溶液，析出沉淀的质量随氢氧化钠的体积关系如图所示，原合金中镁、铝质量比为（）。

A.4∶3B.4∶9C.8∶9D.20∶27

【例16】.把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量的水后，产生1.16g白色沉淀，再向所得浊液中滴加入1.00mol·L－1HCl溶液，加入HCl溶液的体积与生成沉淀的关系如下图所示。

试回答：

（1）A点的沉淀物的化学式为_________理由_________________________________________。

（2）写出A点至B点发生反应的离子方程式：

________________________________________

（3）原混合物中MgCl2的质量是_________g。

AlCl3的质量是_______g，NaOH的质量是____g。

（4）C点HCl溶液的体积为______________mL。

【例17】.（05年江苏）下图中，A、C是工业上上用途很广的两种重要化工原料，B为日常生活中常见的金属，H、G是正四面体结构的非极性分子，H是一种重要的能源，J是一种耐高温材料，K是由两种常见元素组成的化合物（图中部分反应物或生成物没有列出）。

请按要求回答：

⑴写出B的化学式，G的电子式。

⑵反应①的离子方程式为；

⑶反应②进行的条件是；

⑷反应③的化学方程式为。

【例18】.

己知:

（1）下图中A,,J均为中学化学中的常见物质。

（2）常温下,A、G为液体,c、F为气体。

（3）E、I、J的焰色反应为黄色。

（4）化合物C、G为正四面体的分子。

（5）B是耐高温的材料,工业上常用电解B物质的方法获得一种日常生活中常见的金属。

X（由两种元素组成）、A～J之间的转化关系如下图所示,请回答:

（l）A的电子式为

（2）以铁为阴极,石墨为阳极电解含有酚酞的E溶液时溶液颜色变红的电极为

（3）从H的溶液制备H的无水物的操作为

（4）在PH=8的I溶液中,c（Na+）－c（Al02-〉的精确值为.mol·L-1。

（5）试写出反应①的化学反应方程式为

（6）试写出反应②的离子反应方程式

（7）将过量的SO2气体通入J溶液中,得到K溶液.请写出向K溶液中加入少量的Na202的总反应的离子方程式

【例19】.（99年全国）提示：

某些金属氧化物跟熔融烧碱反应可生成盐。

根据以下化学反应框图填空：

（1）单质F是_____________________。

（2）写出由E生成G的离子反应方程式（或化学方程式）________________________。

　（3）溶液I中所含金属离于是_____________________。

　（4）由CEF若改用浓酸，则不能选用的浓酸是（写分子式）____________________。

【例20】．A～J分别代表中学化学中常见的一种单质或化合物，其转化关系如图。

已知A在工业上常用作耐火材料，C、D、G、I为短周期元素形成的单质，D、G、I常温下为气态；形成D的元素的原子最外层电子数是次外层的3倍；B在焰色反应中呈紫色（透过蓝色钴玻璃），L是目前应用最广泛的金属。

请回答下列问题：

（1）若K为红棕色粉末，写出C与K反应的化学方程式______，引发该反应的操作为______________。

（2）写出电解E水溶液的化学方程式__________________________________________。

（3）J与H反应的离子方程式为_________________________________。

若在上述转化关系中每一步反应均为恰好反应，且不考虑C+K→A+L的变化时，为了最终得到J，则A、B的物质的量之比为_____________。

【例21】（04全国）粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。

进行如下实验：

①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成。

②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol·L－1的盐酸中，得溶液C。

③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12L（标况）气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B。

④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。

请填空：

（1）①中引发铝热反应的实验操作是       ，产物中的单质B是             。

（2）②中所发生的各反应的化学方程式是                      。

（3）③中所发生的各反应的离子方程式是                      。

（4）若溶液D的体积仍视为0.15L，则该溶液中c（Mg2+）为       ，c（Fe2+）为       。

三铁

1原子结构及性质：

Fe-2e→Fe2+;Fe-3e→Fe3+

2Fe（0）Fe（Ⅱ）Fe（Ⅲ）的相互转化（铁三角）

（1）Fe（0）在具有弱氧化剂的作用下被氧化为Fe（Ⅱ）

①Fe+SFeS②F