几种重要的金属.docx

1、几种重要的金属几种重要的金属一、复习策略（一）复习要点阐述知识内在联系（二）要点复习的策略及技巧1、镁和铝（1）镁、铝镁位于元素周期表中第三周期第A族；铝位于第三周期第A族。镁原子的最外层有2个价电子；铝原子的最外层有3个价电子。镁和铝都是活泼金属，在化学反应中，都易失去电子而成为金属离子，因而镁和铝的性质有相似之处。但由于原子结构不同，镁和铝的性质也有差异。例如：镁和铝都是密度较小，熔点也比较低、硬度较小的银白色金属。但镁和铝比较，铝的硬度比镁的稍大，熔、沸点也比镁高，这主要是因为镁和铝的金属键的强弱不同。我们知道铝原子的价电子比镁原子多，它的核电荷数比镁大，而它的原子半径都比镁的小，所以在

2、铝晶体里，自由电子跟铝离子之间的作用比较强，因此铝的硬度比镁的大，熔点和沸点都比镁的高。（2）镁、铝的化学性质对比镁的化学性质铝的化学性质与O2反应常温下生成氧化膜，2MgO2MgO常温下生成致密的氧化膜4Al3O2Al2O3与某些非金属反应MgCl2MgCl2MgSMgS3MgN2Mg3N22Al3Cl22AlCl32Al3SAl2S3与H2O的反应Mg2H2OMg(OH)2H22Al3H2OAl2O33H2与某些氧化物反应2MgCO2C2MgO8Al3Fe3O4Al2O39Fe与非氧化性酸反应Mg2H=Mg2H22Al6H=2Al33H2与碱溶液反应不反应2Al2NaOH2H2O=2NaA

3、lO23H2(3)氧化镁与氧化铝性质的比较相同点：MgO和Al2O3都属于高熔点氧化物，常用作耐火材料。它们都难溶于水。不同点：MgO可缓慢与水反应生成Mg(OH)2，而Al2O3不与水反应。MgO是碱性氧化物，只与酸反应，不与碱反应。Al2O3是典型的两性氧化物，即能与酸反应又能与强碱反应。Al2O3与酸反应生成铝盐：Al2O36HCl=2AlCl33H2OAl2O3与碱反应生成偏铝酸盐：Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O。（4）氢氧化铝的两性Al(OH)33H=Al33H2OAl(OH)3OH=2H2O由于Al(OH)3是两性氢氧化物，因此实验室常用铝盐和氨水反应来制备：Al33N

4、H3H2O=Al(OH)3(5)Al3、Al(OH)3和相互转化规律铝盐与碱反应实验操作往AlCl3溶液中滴加NaOH溶液往NaOH溶液中滴加AlCl3溶液边滴边振荡实验现象先产生沉淀，后沉淀消失产生沉淀，沉淀随即消失得透明澄清溶液后产生沉淀且不消失离子方程式Al33OH=Al(OH)3Al(OH)3OH=AlO22H2OAl33OH=Al(OH)3Al(OH)3+OH=AlO2+2H2O3 AlO2Al36H2O=4Al(OH)3图象偏铝酸根与酸反应实验往NaAlO2溶液中滴加HCl溶液往HCl溶液中滴加NaAlO2溶液边滴边振荡往NaAlO2溶液中通入CO2现象先产生沉淀，后沉淀消失产生沉

5、淀，随即沉淀消失最后又生成沉淀且不消失产生沉淀且不消失离子方程式HH2O=Al(OH)3Al(OH)33H=Al33H2OAlO2+H+H2O=Al(OH)3Al(OH)3+3H+=Al3+3H2OAl36H2O=4Al(OH)33H2OCO2=2Al(OH)32H2OCO2= Al(OH)3图象(3)镁盐铝盐的混合溶液与强碱反应实验往AlCl3和MgCl2的混合溶液中滴加NaOH溶液，边滴边振荡现象先产生沉淀，后沉淀部分溶解离子方程式Mg22OH=Mg(OH)2 Al33OH=Al(OH)3Al(OH)3OH-=2H2O图象（6）镁铝的工业制法练1、海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图

6、所示：(1)若在空气中加热MgCl26H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出有关反应的化学方程式。_用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl26H2O时，能得到无水MgCl2，其原因是_。(2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去?写出实验步骤。_(3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的：溶解时：_。过滤时：_。蒸发时：_。解析：(1)MgCl26H2O在空气中加热脱水过程中，MgCl2要水解，生成的HCl气体逸出，使平衡向水解方向移动。不利于得到纯净的Mg

7、Cl2，若在干燥的HCl气流中使MgCl26H2O晶体脱水，HCl气体抑制了MgCl2的水解，加热过程中减少的是水分，最后可得到较纯净的无水MgCl2。(2)由于Mg(OH)2难溶于水，Ca(OH)2微溶于水，故要除去Mg(OH)2中混有的Ca(OH)2，需加入试剂MgCl2溶液 ，使Ca(OH)2转化为易溶于水的钙盐，而不引入新的杂质：Ca(OH)2MgCl2=Mg(OH)2CaCl2，然后经搅拌、过滤、洗涤即可达到实验目的。(3)溶解，蒸发时，用玻璃棒搅拌，而过滤时用玻璃棒引流。答案：(1)MgCl26H2OMg(OH)ClHCl5H2OMgCl26H2OMgO2HCl5H2O或Mg(OH

8、)ClMgOHCl在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2水解，且带走MgCl26H2O受热产生的水汽，故能得到无水MgCl2。(2)加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤。(3)搅拌，加速溶解使滤液沿玻璃棒流入漏斗，防止外洒。搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅。练2、铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：(1)工业冶炼铝的化学方程式是_。(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是_。(3)工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。该电解槽的阳极反应式是_。通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，

9、请简述原因_。除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口_(填写“A”或“B”)导出。解析：工业上冶炼铝的主要设备是电解槽，电解槽呈长方形，外面是钢壳内衬耐火砖作为绝缘和保温层用炭块跟它下部的钢导电棒相连结作阴极，用垂直于电解槽带导电杆的两排碳块作阳极，中间是冰晶石氧化铝熔融体，通电时发生如下反应：阴极：4Al312e=4Al阳极：6O2 12e=3O2总反应：2Al2O34Al3O2在阳极生成的O2立即跟高温下碳块反应：CO2=CO2因此，在电解过程中需定期补充Al2O3和碳块。答案：(1) 2Al2O34Al3O2(2)2Al2OH2H2O=3H2(3)4OH-4e=2H2OO2通电后H、K趋向阴

10、极，H放电能力比K强，故H在阴极放电：2H2e=H2打破了水的电离平衡使阴极附近c(OH)c(H)，故阴极附近溶液pH增大。B2、铁和铁的化合物（1）铁在周期表中的位置及原子结构铁位于第四周期第族，属过渡元素。铁元素是一种变价元素，通常显示2价、3价，2价铁不稳定，易转化为3价。其化合物及其水溶液往往带有颜色。（2）金属铁的性质及存在物理性质：铁不仅具有金属晶体的物理性质，而且能被磁铁吸引。化学性质a与非金属反应 (铁与弱氧化剂反应生成低价铁的化合物)b与酸反应a和非氧化性酸反应放出H2：Fe2H=Fe2H2b氧化性酸：常温下浓H2SO4、浓HNO3使铁、铝钝化，故在室温时铁铝不溶于浓H2SO

11、4和浓HCO3。与水反应：3Fe4H2O(气)Fe3O44H2c铁的存在铁在自然界中分布较广。在地壳中含量约占5%，仅次于铝。分布在地壳中的铁均以化合态存在，游离态的铁只能在陨石中得到。铁矿石的种类较多，重要的有：赤铁矿(Fe2O3)，磁铁矿(Fe3O4)，褐铁矿(2Fe2O33H2O)和菱铁矿(FeCO3)。(3)铁的氧化物和氢氧化物铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色固体黑色晶体价态232价，3价水溶性不溶不溶不溶与酸的反应FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O与CO的反应FexOyyCOxF

12、eyCO2铁的氢氧化物氢氧化物氢氧化亚铁氢氧化铁化学式Fe(OH)2Fe(OH)3化学性质Fe(OH)22H=Fe22H2O4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3Fe(OH)33H=Fe33H2O2Fe(OH)3Fe2O33H2O制法可溶性碱与亚铁盐溶液反应Fe22OH=Fe(OH)2可溶性碱与铁盐溶液反应Fe33OH=Fe(OH)3(4)Fe2和Fe3的性质aFe3的鉴别：鉴别Fe3的试剂：KSCN溶液鉴别离子方程式：Fe33SCN=Fe(SCN)3（红色）bFe2和Fe3性质对比Fe2Fe3溶液颜色淡绿色棕黄色加碱溶液白色沉淀迅速变成灰绿色最后变成红褐色红褐色沉淀加KSCN溶液无明

13、显现象溶液变红色cFe2既有氧化性又有还原性，以还原性为主4Fe2O24H=4Fe32H2O (Fe2被氧化)2Fe2H2O22H=2Fe32H2OdFe3具有较强的氧化性，与S2、I、等能发生氧化还原反应2Fe3S2=2Fe2S2Fe32I=2Fe2I2eFe3是典型的弱碱阳离子，与等在溶液中发生双水解反应2Fe33H2O=2Fe(OH)33CO2fFe3遇苯酚溶液呈紫色，可用于检验Fe3：Fe3+6C6H5OHFe(C6H5O)63+6H+(紫色)g亚铁盐、铁盐的实验室保存方法：亚铁盐溶液隔绝空气加入少量铁屑以防止Fe2被氧化，滴入少量相应的酸溶液以防止Fe2水解。铁盐溶液加入少量相应的酸

14、溶液以防止Fe3水解。0 +2+3(5)铁三角(Fe、Fe、Fe)的转化关系 Fe只有还原性，可以被氧化成Fe2和Fe3，Fe3只有氧化性，可被还原成Fe2，Fe2既有氧化性又有还原性，遇到较强氧化剂时可被氧化成Fe3，遇较强还原剂时被还原为单质Fe。练3、对FeSO4溶液进行如下实验，指出实验现象，写出有关反应的离子方程式或化学方程式。滴入氯水2Fe2Cl2=2Fe32Cl；溶液变黄色长久露置在空气中4Fe24HO2=4Fe32H2O；变黄滴入稀HNO33Fe24H=3Fe3NO2H2O；溶液变黄滴入3%H2O2溶液2Fe2H2O22H=2Fe32H2O；变黄滴入酸性KMnO4溶液5Fe28

15、H=5Fe3Mn24H2O；紫色消失练4、对FeCl3溶液进行如下实验，指出实验现象，写出有关反应的离子方程式。加Cu粉振荡2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+；溶液颜色变浅加还原Fe粉振荡2Fe3Fe=3Fe2；溶液颜色变浅滴入KI溶液后再加CCl4振荡静置2Fe32I=2Fe2I2；溶液分层；上层无色下层紫色滴加Na2S溶液2Fe3S2=2Fe2S；溶液变浑浊通入H2S2Fe3H2S=2Fe2S2H；溶液变浑浊通入SO22Fe3SO22H2O=2Fe24H；溶液颜色变浅Fe2、Fe3转化成单质铁一般是高温时利用还原剂(H2、C、CO、Al)进行还原生成。(6)铁的冶炼 练5、硫铁矿在高温下被

16、空气氧化产生二氧化硫：4FeS211O2=8SO22Fe2O3。设空气中N2、O2的含量分别为0.800和0.200(体积分数，以下气体含量均用体积分数表示)，试完成下列各题：(1)1.00 mol FeS2完全氧化，需要空气的体积(标准状况)为_L。(2)55 L空气和足量FeS2完全反应后，气体体积(同温同压)变为_L。(3)用空气氧化FeS2产生的气体混合物中，O2的含量为0.0800，计算SO2的含量。(4)设FeS2的氧化产生的气体混合物为100 L，其中O2为a L，SO2为b L。写出a与b的关系式。在下图中画出a和b的关系曲线(FeS2氧化时，空气过量20%)说明：为方便作图，

17、纵坐标用13b表示解：4FeS2 11O2=8SO22Fe2O34 mol 11mol1 molv(O2)= 22.4Lmol10.2=308 L(2)4FeS211O2=8SO22Fe2O3v118 118=3 L55L0.2x11550.2=3xx=3 Lv=55 L3 L=52 L(3)设SO2体积分数为y，则4FeS211O2=2Fe2O38SO211 8 y由N2在反应前后体积守恒：4(0.0800)=10.0800yy=0.0923(4) 4FeS211O2=2Fe2O38SO2b L根据反应前后N2体积不变，有100ab=(a)4化简：13b=20010a若FeS2未完全反应，则

18、100L混和气体中v(O2)=a=20Lv(SO2)=b=0若FeS2完全反应，设反应了O2 11m L，则4FeS211O2=2Fe2O38SO211m8m有11m20%11m1.248m=100其中11m20%为剩余O2；11m1.24为没有参加反应的N2的总量，8m为生成余SO2，解之得m=，故a=11m20%=3.5，13b=20010a=165由得坐标（20，0），由得坐标（3.5，165），作图如下：注：斜线的端点坐标为a=3.5，13b=1653、金属的冶炼(1)冶炼原理金属元素在自然界中以化合态形式存在，所以转化成零价单质只能是含金属元素的化合物得电子被还原：。根据Mn氧化性强

19、弱的差异，来确定金属的冶炼方法。(2)金属的冶炼方法金属的活动性决定该元素在自然界的存在形式。一般活泼的金属在自然界中以化合态存在，而活动性很差的金属则以游离态存在于自然界中，如金以单质形式存在，采用物理方法富集冶炼。在以化合态存在的金属元素中，因活动性不同，采用的方法也不同。热分解法：某些不活泼金属的化合物在受热时即可分解生成金属单质。2HgO2HgO22Ag2O4AgO2HgSO2HgSO2热还原法：用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属氧化物，适合于金属活动性介于ZnCu之间的金属的冶炼。a碳还原法因碳资源丰富且价廉，故Sn、Pb、Zn、Fe常用此法冶炼：SnO22CSn2COZnC

20、O3ZnOCO2ZnOCZnCOb用H2作还原剂，其特点是得到的金属较纯。WO33H2W3H2O (H2作还原剂，适用于冶炼高纯度金属)c用Al作还原剂。Cr2O32Al2CrAl2O3 (Al作还原剂，适用于冶炼难熔金属)电解法：是最强有力的氧化还原手段，适合于冶炼用普通还原剂难以还原的金属(活动性在Al以前的金属)。2Al2O34Al3O22NaCl2NaCl2(3)金属的回收和资源保护a废旧金属的最好处理方法是回收利用。b回收利用废旧金属的意义是减少垃圾量，防止污染环境且缓解资源短缺的矛盾。二、典例剖析例1、0.1 mol镁粉分别在足量的O2、CO2、N2中燃烧，生成固体的质量依次为W1

21、、W2、W3。下列关系式正确的是（）AW2W1W3BW1=W2W3CW1=W2=W3DW3W2W1解析：由2MgO22MgO知0.1 mol Mg燃烧后增重1.6 g；由2MgCO22MgOC知0.1 mol Mg燃烧后增重2.2 g：由3MgN2Mg3N2知0.1 mol Mg在N2中燃烧增重0.93 g。故A选项正确。答案：A例2、甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 molL1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=12，则加入铝粉的质量为（）A5.4 gB3.6 gC2.7 g D1.6 g解析：若Al粉对酸、碱均过量，求甲乙=？2A

22、l6HCl=2AlCl33H26mol 3mol0.1L3molL1=0.3mol0.15mol2Al2NaOH2H2O= 2NaAlO23H22mol3mol0.3mol 0.45mol甲乙=0.15mol0.45mol=13，而题给甲乙=12，说明Al粉对HCl过量，对碱不足。应以HCl为计算标准，知Al和HCl反应放出0.15mol H2，由甲乙=12可确定Al与NaOH溶液反应放出0.30molH2，进而由：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H254g3mol5.4g0.30mol答案：A例3、在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，Fe3，Cu2和Fe2的物质的量之

23、比为321，现加入适量铁粉，使溶液中三种离子物质的量浓度之比变化为124，则参加反应的铁粉与原溶液Fe3的物质的量之比为（）A21B12C13D14解析：由n(Fe3)n(Cu2)n(Fe2)=321，到：n(Fe3)n(Cu2)n(Fe2)=124知Cu2没有参加反应。设反应前Fe3、Cu2、Fe2物质的量分别为3x，2x，x，由于Cu2没有参加反应，故仍为2x，据此可知反应后Fe3、Fe2物质的量分别为x和4x，则：2Fe3Fe=3Fe22xx3x(减少)则原溶液中n(Fe3)=3x2x=xn(Fe2)=3xx=4x参加反应n(Fe)=x，原溶液中n(Fe3)=3x，n(Fe) n(Fe3

24、)=x3x=13。答案：C例4、将氯化铝溶液和氢氧化钠溶液等体积混合，得到的沉淀物中铝元素的质量与溶液中所含铝元素的质量相等，则原氯化铝溶液和氢氧化钠溶液的物质的量浓度之比可能是（）A13B23C14 D27解析：若AlCl3过量，NaOH不足，“溶液中所含铝元素”应为Al3。AlCl33NaOH=Al(OH)33NaCl1 mol3 mol1 mol依题意，溶液中剩余l mol Al3，则c(AlCl3) c(NaOH)=(1moll mol) 3 mol=23。若NaOH过量，AlCl3完全反应，“溶液中所含铝元素”的存在形式为 ，设NaOH溶液物质的量浓度为c1，原AlCl3溶液物质的量浓度为c2，体积均为V。AlCl33NaOH=Al(OH)33NaClc1V3c1Vc1VAl(OH)3NaOH=NaAlO2 2H2Oc2V3c1Vc2V3c1Vc2V3c1V依题意得c1V(c2V3c1V)=c2V3c1V，这里c1V(c2V3c1V)是Al(OH)3的物质的量；c2V3c1V是溶液中NaAlO2物质的量。解得c1c2=27。答案：BD例5、铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：_