第12讲常见金属元素及其化合物.docx

1、第12讲常见金属元素及其化合物第12讲 常见金属元素及其化合物【知能整合】 1钠及其化合物间的转化关系 2铝及其化合物间的转化关系3铁及其化合物间的转化关系4铜及其化合物间的转化关系5五彩缤纷的铜世界【典型例析】例1：把一瓶不饱和的烧碱溶液分成4等份。保持温度不变，向4份溶液中分别加入一定量的NaOH、Na2O2、Na2O和Na，使溶液均恰好饱和，下列说法中正确的是A加入的NaOH的质量一定最大 B加入的Na2O2和Na2O的质量比为1:1C加入的NaOH、Na2O2、Na2O、Na的物质的量之比为2:1:1:2D制成饱和溶液后，4份溶液中所含NaOH质量相同变式训练：将NaHCO3和Na2O

2、2固体混合物置于密闭容器中加热至250，使其充分反应后，最后得到残余固体由两种物质组成，分别为amol，bmol，且ab。试通过计算：(1)求原固体混合物中NaHCO3和Na2O2的物质的量。(2)求最后气态生成物中各物质的量。例2：向X的溶液中，加入Y试剂，产生的沉淀示意图如下图所示情形的是(注意线段的斜率)A向NaOH和Ca(OH)2的混合液中通入CO2 B向HCl和AlCl3的混合液中滴加NaOHC向NH4Al(SO4)2溶液中滴加NaOH D向NH4Cl和MgCl2的混合液中滴加NaOH变式训练：将mg Al2O3和Fe2O3的混合物溶于100mL盐酸中，然后逐滴加入1mol/LNaO

3、H溶液，其结果如图所示：(1)最初加入V1mLNaOH溶液的作用是_；(2)盐酸的物质的量浓度是_；(3)若mg混合物中Al2O3和Fe2O3按不同比例进行上述实验(其他条件不变)，则V2的值会不会改变_(填“会”或 “不会”)，(V2V1)的取值范围是_。例3：现有Fe、Cu组成的合金，其中Fe、Cu的总物质的量为amol、Cu的物质的量分数为x；研成粉末后，全部投入含bmolHNO3稀溶液中，微热使其充分反应，且硝酸的还原产物只有NO，试回答下列问题：(1)用微粒的符号填写下列空白(列举全部可能出现的情况)残留固体成分溶液中的金属离子(2)当溶液中金属离子只有Fe2+、Cu2+时，则b的取

4、值范围是（用a、x表示）_。(3)当x=0.5时，溶液中Fe3+、Fe2+的物质的量相等时，在标准状况下共产生672mL气体，求a、b的值。变式训练：取一定量的Fe、Cu的混合物粉末，平均分成五等份，分别向每一份中加入一定量的稀硝酸，实验中收集到的NO气体(惟一还原产物)的体积及所得剩余物的质量记录如下(所有体积均在标准状况下测定)：实验序号12345硝酸溶液体积(mL)100200300400 500 剩余固体的质量(g)17.28 0 0 0 气体体积(L)2.244.486.727.847.84(1)该实验中所用硝酸的物质的量浓度为_。(2)第1次实验后剩余固体为_，第2次实验后剩余固体

5、为_。（均填写化学式）。(3)求实验中每次所取混合物中铜的质量【当堂反馈】1节日的焰火在寂静的夜空燃放出绚丽多姿的画面，这是利用了一些金属元素在燃烧时产生不同的颜色的原理，如含有钙、钾、铜元素的化合物能产生砖红色、紫色、绿色的火焰。结合我们学过的知识，下列关于钙、钾、铜的冶炼方法正确是A电解法 热分解法 热还原法 B电解法 电解法 热还原法C热还原法 热分解法 电解法 D电解法 电解法 热分解法2向硫酸铜溶液中加入氨水，首先形成难溶物，继续加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象说法中正确的是 ACu(OH)2先生成后又溶解，说明Cu(OH)2和Al(OH)3的性质相似B沉淀溶解后

6、，将生成深蓝色的配离子Cu(NH3)4 2+C向反应后的溶液中加入乙醇有晶体析出，因为Cu(NH3)4 2+与乙醇发生反应D在Cu(NH3)4 2+离子中，Cu2+提供空轨道，NH3提供孤对电子3有一钠块放置于潮湿空气中，表面氧化变质，且仍为白色块状固体，称其质量为25g，将其全部投入足量水中反应，得到溶液1000mL ，并收集到气体2.24L（标准状况下的纯净物），再取此溶液100mL，用1mol/L的盐酸滴定至中性，用去70mL，并将滴定过程中产生的气体通入到足量的澄清石灰水中，得到干燥的沉淀1g，则金属钠的氧化率为A71.4% B81.6% C18.4% D28.6%4将amL 0.1m

7、ol/L硫酸铝溶液与bmL 0.5mol/L氢氧化钠溶液混合，得到cmol氢氧化铝沉淀，若已知a、b、c中任意两个值，求另一个值，所求的值不止一个解的是(各选项中，单位均已略去)Aa100 b90 c? Ba100 c0.015 b?Cb90 c0.015 a? Da75 c0.015 b?5回答下列有关金属铜的问题：(1)在使用电烙铁时，其头部是一铜制的烙铁头，长期使用，表面被氧化，但脱落下来的氧化膜却是红色的，试说明原因。(2)许多金属导体在导电过程中易冒电火花；铜的导电性仅次于银，但价格较低。试分析在航空仪表中为什么不采用铜，而是用价格较为昂贵的Au、Pt、Pd的合金作为触点？(3)Cu

8、S既可溶于稀HNO3,又可溶于KCN，这两种溶解过程明显不同，前一反应中CuS生成S单质，后一反应中CuS生成Cu(CN)43。写出化学方程式。6如下图所示：是用明矾KAl(SO4)212H2O制取硫酸铝和硫酸钾的操作步骤流程图(图中略去了沉淀物的洗涤操作），请在图中圆括号内填入适当的试剂名称，在方括号内填入适当的分离方法，并回答有关问题。(1)试剂a是 ，b是 ，c是 。分离方法是 ，是 ，是 。(2)按上述操作，不考虑损耗，在理论上，158g明矾最多可以制得Al2(SO4)318H2O_g，至少可以制得K2SO4_g。7将一块铜板浸泡在一定浓度的FeCl3溶液中一段时间后取出，得到一混合溶

9、液，某校化学兴趣小组的同学为分析该混合溶液的组成，进行了如下实验：、取50.0mL混合溶液，向其中加入足量的AgNO3溶液，得白色沉淀，过滤、干燥、称量，沉淀质量为86.1 g；、另取50.0mL混合溶液，向其中加入1.40 g铁粉，结果铁粉全部溶解但未见固体析出；、再取50.0mL混合溶液，向其中加入20.0 mL稀硝酸，到一种无色气体，其体积换算成标准状况时为0.448 L ；请根据以上实验中得到的数据分析计算：原FeCl3溶液物质的量浓度(反应过程中过程中溶液体积的变化忽略不计)；所得混合溶液中c(Cu2+)的取值范围。【课后巩固】1试管中装有煤油和水的混合物，静置后放入一小块碱金属，可

10、观察到金属块在煤油和水的界面附近上下往复运动。下列说法不正确的是A此碱金属可能为钾或钠 B上下运动是由于该金属与水反应产生气体C反应一段时间煤油会燃烧 D若是金属铷，则上下运动的幅度比钠大2氧化钠、氢氧化钠、过氧化钠、亚硫酸钠。各1摩尔上述固体物质,长期放置于空气中，最后质量增加情况是(不考虑潮解因素)A= B C= D3实现Al33A1O26H2O4Al(OH)3，正确的做法是A向铝盐溶液中不断加入纯碱溶液 B向铝盐溶液中不断加入小苏打溶液C向烧碱溶液中不断滴入铝盐溶液 D向铝盐溶液中不断滴入烧碱溶液4下列各组物质中的两种物质相互反应时，无论哪种物质过量，均可用一个离子方程式表示的是A硫酸与

11、偏铝酸钠溶液 B氯化铜溶液与氨水C苯酚钠溶液与二氧化碳 D硝酸银溶液与烧碱5向含有amol AlCl3溶液中加入含有bmol KOH溶液，生成沉淀的物质的量可能是amol bmol a/3mol b/3mol 0mol (4ab)molA B C D6由H2SO4、Al2O3、NaOH、Mg、Cl2两两之间进行反应，可制得的正盐有A5种 B6种 C7种 D8种70.001mol金属放入10mL0.1mol/L某酸溶液中，产生22.4mL氢气(标准状况)，下列情况中一定不可能的是A一价金属和一元酸 B二价金属和二元酸 C三价金属和二元酸 D二价金属和一元酸8冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法；水

12、煤气(或氢气，或一氧化碳)法；活泼金属置换法；电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有()火烧孔雀石炼铜；()湿法炼铜；现代有()铝热法炼铬；()从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是A()用 B()用 C()用 D ()用9将含O2和CH4的混合气体充入装有23.4gNa2O2的密闭容器中点燃，反应结束后，容器温度为150，压强为0pa，将残留物溶于水无气体逸出。下列叙述正确的是A原混合气体中O2和CH4的体积比为2:1 B原混合气体中O2和CH4的体积比为1:2C残留固体中有Na2CO3和NaOH D残留固体中只有Na2CO310将5.6 g Fe投入浓硝酸溶液，产生红棕色气体A

13、，把所得溶液减压蒸干，得到20g Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的混合物，将该固体在高温下加热，得到红褐色的Fe2O3和气体B，A、B气体混合通入足量水中，在标准状况下剩余气体的物质的量为A2240mL B4480mL C3360mL D1120mL11将一定量的NaOH和NaHCO3的混合物A，放在密闭容器中加热，充分反应后生成气体V1L(V10)。将反应后的固体残渣B与过量盐酸反应，又生成CO2V2L。(气体体积在标准状况下测定)(1)B的成分是_。ANa2CO3与NaOH BNa2CO3与NaHCO3 CNa2CO3 DNaOH(2)A中NaOH与NaHCO3共_mol；NaOH与N

14、aHCO3物质的量之比为_。12把一支表面被氧化成10.2g氧化铝的铝条A，放入1L1.5mol/L热氢氧化钠溶液中，过一段时间后取出铝条，溶液质量增加了12.6g，此时的溶液称为甲溶液，体积仍为1L。再把另一支表面也被氧化的一定量的铝条B，放入1L0.9mol/L硫酸溶液中，过一会儿取出，其质量减小了25.8g，溶液的质量增加了25.2g，此时的溶液称为乙溶液，体积仍为1L。回答下列问题：(1)甲溶液的溶质是_（写化学式），其物质的量_。(2)乙溶液的溶质是_（写化学式），其物质的量是_。(3)将甲、乙两溶液反应，若使滴加的量最少，而产生的沉淀最多，应将_溶液_L滴加到_溶液（用“甲”或“乙

15、”填写），产生的沉淀最多是_g。13按下图要求写出下列两个反应的化学方程式，属于离子反应的写出离子方程式。(1)BC+D_；(2)EF_。14将等质量混合的铜、锌、铁三种金属组成的混合物W g 加入到FeCl3和盐酸组成的混合液中，充分反应后：(1)若无固体剩余，则溶液中一定有的金属离子是_，可能有的金属离子是_。(2)若剩余固体W/3g，则溶液中金属离子一定有_，一定没有_。15有Ba(OH)2、NaHSO4、NaHCO3三种溶液，已知其中两种溶液的物质的量浓度相同，且分别为另一种溶液的物质的量浓度的2倍；若先将NaHSO4和NaHCO3溶液各 100 mL混合反应后，再加入Ba(OH)2溶

16、液100mL，充分反应后，将生成的白色沉淀滤出，测得滤液中只含一种NaOH溶质，其物质的量的浓度为0.9mol/L（不考虑溶液混和时引起溶液体积的变化），试回答：(1)通过分析，判断原Ba(OH)2、NaHSO4、NaHCO3三种溶液中哪两种溶液的物质的量的浓度不可能相同？ ，原因是 。(2)Ba(OH)2、NaHSO4、NaHCO3三种溶液可能的物质的量的浓度分别为_、_、_。16已知甲、乙、丙分别代表中学化学中的常见物质，请根据题目要求完成下列问题：(1)甲的化学式为RCl3，其溶液在加热蒸干并灼烧时可发生反应：a.甲+H2O乙+丙 b.乙氧化物+H2O若甲为某用途广泛的金属元素的氯化物，

17、其溶液在上述变化中生成的氧化物为红棕色粉末，则该金属在周期表里的位置是：_。若甲为某短周期金属元素的氯化物，则甲发生a反应的化学方程式为：_。将以上两种金属单质用导线连接，插入NaOH溶液构成原电池，则负极发生的电极反应为：_。(2)若甲、乙、丙均是短周期中同一周期元素形成的单质或化合物，常温下乙为固体单质，甲和丙均为气态化合物，且可发生反应：甲+乙丙。则：甲的结构式为_。写出上述反应的化学方程式：_。写出向200 mL 2 molL-1的NaOH溶液中通入6.72 L(标准状况)的气体甲发生完全反应的总离子方程式_。17A、B、C都是由两种元素组成的无机物，它们和单质甲、乙、丙存在如下图所示

18、的转化关系(转化过程都不需要使用催化剂)。完成下列问题：(1)若甲是常见金属，乙是常见非金属固体单质，A、C在常温下均为无色气体，且A、B、C、甲、乙、丙都由短周期元素组成，则B的电子式是_。A与甲反应的化学方程式是_。(2)若上图所示的反应在水溶液中进行，甲在常温下为有色气体，乙在常温下为液体，丙是生活中常见的金属，则：丙在周期表中所处的位置是_。丙与C反应的离子方程式为_。往A溶液中逐滴加入NaOH溶液时可能出现的现象是_。18在化工实验中，要除去某些杂质离子，往往采用在一定条件下使杂质离子以MxAy(DE4)z(OH)12的形式析出浅黄色晶体。M、A、D、E代表四种元素。已知：x+y+z

19、=12(x、y、z均为正整数)；取9.7克该化合物溶于水中，滴加用稀硝酸酸化的硝酸钡溶液，D、E两元素完全转化成白色沉淀。将沉淀过滤、洗涤、干燥称量其质量为9.32克；滤液中A、M以阳离子形式存在(未被硝酸氧化)，用胶头滴管取滤液23滴于白色点滴板上，再加12滴硫氰化钾溶液，滤液变成红色；往滤液中通入足量的H2S气体，使A离子完全被还原后，得到0.96克浅黄色沉淀。试分析：(1)D是_，E是_，理由_。(2)A是_，理由是_。(3)通过计算和推理确定x=_、y=_、z=_。该盐的化学式为_。19某工厂以精辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料冶炼金属铜，在炼铜炉内发生如下反应(在高温条件下进行)：

20、2Cu2S+3O2 = 2Cu2O+2SO2，2Cu2O+Cu2S = 6Cu+SO2若生产38.4t金属铜，需要含杂质20的精辉铜矿多少吨(设杂质不参加反应)?若中产生的二氧化硫用于制硫酸，可生产98的硫酸多少吨(二氧化硫转化成三氧化硫的转化率为92，三氧化硫的吸收率为98)?今将a mol Cu2S与b mol空气(氧气约占空气体积的20)在密闭容器中高温加热，设反应前容器内的压强为P1，反应结束后冷却到原来温度，容器内的压强为P2，请完成下列表格。 反应后固体的成分 Cu Cu2S、Cu Cu2O、Cu b的取值范围(用a表示)P1与P2的关系(填、或=)P1 P2 P1 P2 P1 P

21、2第12讲 常见金属元素及其化合物例1：思路点拨：有关Na2O2、Na2O和Na的性质这一考点最能考查学生分析问题、解决问题的能力。在求解这类问题时要运用极限思想和假设法计算，疑难辨析：由于Na2O2和水反应放出O2，因此若不能很好地判断Na2O2和Na2O与水反应的情况则易导致错误。解题过程：原不饱和溶液的量相同，欲使NaOH达到饱和，加入的物质含钠量越大，加入的量越少；加入的物质含钠量越小(相当于又加入了溶剂)，最终加入的量就大，可用化学式假设法来进行比较。本题答案A。NaOHNa2O2Na2ONa化学式变形(Na相等)Na2(OH)2Na2ONa2除Na外，增重21716160饱和时，需

22、固体的物质的量n1n2=n3n4饱和时，需固体的质量m1m2m3m4变式训练：答案：(1) NaHCO3为amol；Na2O2为(a+b)/2mol。(2) H2O为(ab)/2mol；O2为(a+b)/4mol解析：2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O，受热分解产生的CO2和H2O都要和Na2O2反应，可先考虑CO2的反应（因为先考虑H2O结果相同，且先考虑CO2简便）。分析得：固体残留物为Na2CO3、NaOH，气体产物为O2和H2O。(1)根据C元素和Na元素守恒可得：NaHCO3为amol；Na2O2为(a+b)/2mol；(2)根据H元素和O元素守恒可得：H2O为(ab)/2m

23、ol；O2为(a+b)/4mol。例2：思路点拨：根据反应发生的先后顺序再利用离子反应分析各线段所发生的反应。疑难辨析：题目中已强调“注意线段的斜率”这一句话，所以更应明确图像表示的是一个等腰梯形，而非斜梯形。解题过程：选项B中滴加的NaOH溶液先和HCl反应，所以一开始没有沉淀生成，不合题意。选项C所得的图形是一个斜梯形。选项D中生成的Mg(OH)2沉淀不溶于NaOH，因此沉淀量不会减少。只有选项A正确。变式训练：答案：(1)中和过量的酸 (2)V210-2mol/L (3)不会(3m/80)103(V2V1)(m/17) 103 解析：(1)0V1之间发生的反应为H+OH-=H2O，V1V

24、2之间发生的反应为Fe3+3OH-=Fe(OH)3，Al3+3OH-=Al(OH)3，V2V3之间发生的反应为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。(2)在V2时，溶液中的溶质为NaCl，所以有n(HCl)=n(NaOH)= V210-3mol，可得盐酸的浓度为V210-2mol/L，(3)由(2)可得混合物中Al2O3和Fe2O3按不同比例进行上述实验，V2的值会是不会改变的，V2V1表示的是和2种金属离子反应所需NaOH的体积，用极值法进行计算，若mg混合物全为Al2O3， V2V1 等于(m/17) 103mL，若mg混合物全为Fe2O3，V2V1 等于(3m/80)103mL，

25、由此得解。例3：思路点拨：弄清了下面三个过程后这类问题可迅速得解：过量的铁与浓硫酸共热的反应情况：2Fe+6H2SO4（浓）Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O；Fe+ Fe2(SO4)3=3FeSO4；Fe+H2SO4=FeSO4+ H2过量的铁与浓硝酸共热的反应情况分析：Fe+6HNO3(浓) Fe(NO3)3+3NO2+3H2O；3Fe+ 8HNO3(稀)= 3Fe(NO3)2+2NO2+4H2O；Fe+2Fe(NO3)3= 3Fe(NO3)2当金属和混酸反应时，要用离子方程式来计算产生气体的物质的量。疑难辨析：本题较为综合，没有一定的解题方法与技巧，很难完整地解决这个题目，如果按照有

26、序思维来解决问题(1)，则较易解决，也不会漏掉某种情况，同时也为(2)、(3)的解决打下一个好的基础。当题目中出现两个变量时常用有序思维来解。解题过程：(1)按照有序思维，假设HNO3的量由少逐渐增多，从而依次确定残留固体成分及溶液中的金属离子。Fe、Cu；Fe2+，Cu；Fe2+，Cu；Fe2+、Cu2+，无；Fe2+、Cu2+，无；Fe2+、Cu2+，Fe3+，无；Cu2+，Fe3+。其中为特殊情况，Fe与稀HNO3恰好反应生成Fe2+；为Fe、Cu恰好与稀HNO3反应生成Fe2+、Cu2+，其余各种情况按HNO3的量逐渐增多来考虑，则不难确定。(2)3Cu+8HNO3=3 Cu(NO3)

27、2+2NO+4H2O；3Fe+8HNO3=3 Fe(NO3)2+2NO+4H2O ax 8ax/3 a(1-x) 8a(1-x)/3生成Fe2+、Cu2+时，总耗用硝酸量：n(HNO3)= 8ax/3+8a(1-x)/3=8a/3，铁恰好反应且生成Fe2+时耗硝酸量：n(HNO3)= 8a(1-x)/3，因此溶液中金属离子只有Fe2+、Cu2+时b的取值范围是8a(1-x)/3b8a/3。（3）根据电子守恒：0.5a2+0.25a3+0.25a2=672/224003，解得a=0.04mol，根据硝酸中的NO3守恒可得b的值：b=nFe(NO3)2 2+nFe(NO3)3 3+ nCu(NO3)2 2+n(NO)=0.04mol0.252+0.04mol0.253+0.520.04mol+672/22400mol=0.12mol。答案：(1)c(HNO3)4mol/L (2)Fe、Cu Cu (3)14.4 g 解析：(1)由第一组数据可知固体有剩余。无论硝酸和什么金属反应，都有n(HNO3)4 n(NO)。加入100 mL硝酸溶液时，n(NO)0.1mol，则n(HNO3)0.4mol，c(HNO3)4mol/L。(2)由1、2两组数据分析，两次剩余物的质量相差9.2g，此时生成2.24 LNO气体(