2022年高考化学考前专题复习学案专题常见金属元素及其化合物 .pdf

学案 10常见金属元素及其化合物最新考纲展示1. 了解常见金属的活动性顺序。2. 了解常见金属元素(Na、Al 、Fe、Cu)及其重要化合物的主要性质及其应用。3. 了解合金的概念及其重要应用。基础回扣1典型元素及化合物的特征性质(1)Na、Al 、Fe、Cu 四种元素的单质中：能与水剧烈反应的是_，反应的离子方程式：_ ；能与 NaOH 溶液反应的是_，反应的离子方程式_，其中作氧化剂的是_ ；Cu 在潮湿的空气中被腐蚀的化学方程式：_ ；与氧气反应条件不同，反应产物不同的是_ 。(2)上述四种金属的氧化物中：能用作供氧剂的是_，写出一个化学方程式：_；既能溶于酸溶液又能溶于强碱溶液的是_ ，离子方程式分别为_，_ ；常温下为黑色固体的是_ 。(3)上述四种金属的氢氧化物中：易在空气中被氧化的是_，现象 _ ，反应的化学方程式为_ ；具有两性的是_ 。(4)上述四种金属形成的阳离子共有_种，其中既能表现还原性，又能表现氧化性的是_，检验 Fe2的方法是 _；其中氧化性最强的是_，它腐蚀金属铜的离子方程式为_。答案(1)Na2Na 2H2O=2Na 2OH H2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 13 页Al2Al 2OH2H2O=2AlO23H2H2O 2CuCO2H2OO2=Cu2(OH)2CO3Na、Fe (2) Na2O22Na2O22CO2=2Na2CO3O2或 2NaO22H2O=4NaOHO2Al2O3Al2O36H=2Al3 3H2O Al2O32OH=2AlO2H2O FeO、Fe3O4、CuO (3) Fe(OH)2白 色 沉 淀 迅 速 变 为 灰 绿 色 最 后 变 为 红 褐 色4Fe(OH)2 O22H2O=4Fe(OH)3Al(OH)3(4)6Fe2、 Cu先加KSCN溶液不显红色，再加H2O2溶液变血红色Fe32Fe3Cu=2Fe2Cu22典型元素及其化合物的转化关系(1)钠及其化合物间的转化关系离子方程式：2Na2H2O=2Na2OHH2；化学方程式：2NaO2=Na2O2；离子方程式：2Na2O22H2O=4Na4OHO2；化学方程式：2Na2O22CO2=2Na2CO3O2；化学方程式：2NaHCO3=Na2CO3CO2 H2O；离子方程式：2OHCO2=CO23H2O；离子方程式：CO2OH=HCO3；化学方程式：2NaCl2H2O=电解2NaOHH2 Cl2。(2)铝及其化合物间的转化关系离子方程式：2Al 2OH2H2O=2AlO23H2；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 13 页离子方程式：Al2O32OH=2AlO2H2O；离子方程式：AlO2CO22H2O=Al(OH)3 HCO3；离子方程式：Al33NH3 H2O=Al(OH)3 3NH4；化学方程式：2Al(OH)3=Al2O33H2O；离子方程式：Al33AlO26H2O=4Al(OH)3。(3)铁及其化合物间的转化关系化学方程式：FeS=FeS；化学方程式：2Fe3Cl2=点燃2FeCl3；化学方程式：Fe2O33CO=高温2Fe3CO2或 Fe2O32Al=高温Al2O32Fe；离子方程式：2Fe2Cl2=2Fe32Cl或 2Fe2 H2O22H=2Fe32H2O；离子方程式：2Fe3Fe=3Fe2或 2Fe3Cu=2Fe2Cu2；化学方程式：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。题型 1金属及其化合物的性质应用1(2014 北京理综， 7)下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是() AK BNa CFe D Al 答案D 解析金属铝在空气中表面会形成一层致密的氧化膜保护层，防止内层的金属进一步被氧化，D 正确； K、 Na、Fe表面形成的氧化膜比较疏松，不能保护内层金属，A、B、 C 错误。2(2014 上海， 19)下列反应与Na2O2 SO2Na2SO4相比较， Na2O2的作用相同的是() A2Na2O2 2CO22Na2CO3 O2B2Na2O2 2SO32Na2SO4O2CNa2O2H2SO4Na2SO4H2O2D3Na2O2 Cr2O32Na2CrO4Na2O 答案D 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 13 页解析Na2O2SO2Na2SO4反应中 Na2O2的作用是氧化剂，A、B 项中 Na2O2既作氧化剂也作还原剂； C 项中 Na2O2既不是氧化剂也不是还原剂；D 项中只作氧化剂。3高考真题选项正误判断，正确的打“”，错误的打“”(1)氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂() (2014 江苏， 4B) 解析Al(OH)3是两性氢氧化物，表现一定的弱碱性，可中和胃酸。(2)铝罐可久盛食醋() (2014 福建理综， 6C) 解析铝是活泼金属，铝罐表面的氧化膜是两性氧化物，二者均能与醋酸反应(3)FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作，FeCl3能从含有Cu2的溶液中置换出铜() (2014 新课标全国卷，8D) 解析FeCl3溶液溶解铜的离子方程式为2Fe3Cu=Cu22Fe2，Fe3将 Cu 氧化为 Cu2，不是置换反应。(4)NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3() (2012 重庆理综， 7B) 解析NaHCO3受热可生成Na2CO3，故 NaHCO3的热稳定性小于Na2CO3。(5)将水蒸气通过灼热的铁粉，出现的现象是粉末变红，说明铁与水在高温下发生反应() (2013 广东理综， 23D) 解析铁与水蒸气在高温下反应生成黑色的Fe3O4和 H2。(6)明矾能水解生成Al(OH)3胶体，可用作净水剂() (2012 江苏， 5A) 解析明矾水解生成的Al(OH)3胶体中，胶粒带正电，通过电性吸引作用，破坏了水中胶体杂质的稳定性，使胶体杂质聚沉，同时Al(OH)3还能吸附一些悬浮物，所以明矾具有净水作用。(7)Fe 与 S混合加热生成FeS2() (2012 重庆理综， 7A) 解析Fe 与 S混合加热生成FeS，而不生成FeS2。(8)Fe 与稀 HNO3、稀 H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe 与两种酸均发生置换反应( ) (2012 山东理综， 12C) 解析铁与稀硝酸发生的反应不是置换反应。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 13 页(9)由于 Na2CO3可直接和油污反应，常用热的烧碱溶液洗去油污() (2014 新课标全国卷，8A 改编 ) 解析Na2CO3是纯碱，水解产生的NaOH( 烧碱 )能和油脂直接反应。(10)氧化铁能与酸反应，因而可用于制作红色涂料() (2014 江苏， 4D 改编 ) 解析氧化铁是红棕色粉末，可用作红色涂料，与能和酸反应没有任何联系。1误认为 Na 在适量氧气中燃烧生成Na2O，在过量氧气中生成Na2O2。2误认为 Fe 在少量氯气中燃烧生成FeCl2，在过量氯气中燃烧生成FeCl3。3氧化钠和过氧化钠中阳离子和阴离子数比都是21。4简单类比Na2O2与 CO2的反应，书写Na2O2与 SO2反应的化学方程式。5Al2O3， Al(OH)3溶于大部分酸和强碱溶液，而不能溶于氨水或碳酸。6误认为 Al 与所有的金属氧化物都能发生铝热反应。7易忽视 Fe(NO3)2溶液酸化后，Fe2被氧化为Fe3，而 NO3被还原为NO。8FeCl3、AlCl3、Fe2(SO4)3、明矾溶液蒸干、灼烧后所得固体产物都是氧化物。1下列叙述中正确的是() A氯化铝溶液中加入过量氨水反应的实质是Al33NH3 H2O=Al(OH)3 3NH4B存在于污水中的重金属离子，常用投加明矾等电解质的方法进行处理C镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH 溶液D依据铝热反应原理，能发生反应2Al 3MgO=高温3MgAl2O3答案A 解析B 项中明矾只能使污水中的悬浮物沉降，不能除去重金属离子；C 项中 Mg 不能溶于NaOH 溶液； D 项中 Mg 的金属性比Al 强，故 Al 与 MgO 不能发生铝热反应。2下列有关铜及其化合物的说法中正确的是() A氧化铜可以作氯酸钾分解的催化剂B铜器表面的铜绿可以用稀硝酸洗涤C硫酸铜溶液与碳酸钠溶液混合会生成氢氧化铜、硫酸钠、二氧化碳D铜像用银底垫比用铁底垫好，银不易与空气中的氧气反应精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 13 页答案A 解析过渡金属氧化物如氧化铜、二氧化锰等可以作氯酸钾分解的催化剂，A 选项正确；硝酸能溶解铜，不能用硝酸洗涤铜绿，应用盐酸或稀硫酸洗涤铜绿，B 选项错误；硫酸铜溶液与碳酸钠溶液混合会生成碱式碳酸铜沉淀，C 选项错误；银没有铜活泼，银与铜在潮湿的空气中构成原电池，铜为负极，银为正极，加快了铜的电化学腐蚀；而铁比铜活泼，铁与铜构成原电池，铁为负极，铜为正极，能保护铜像，D 选项错误。3金属离子和硫离子在水溶液中的反应比较复杂，其产物与离子的水解、金属硫化物的溶解度、离子的氧化性或还原性等因素有关。经过查阅资料可知，CuS 在水中的溶解度很小，在稀酸溶液中也不溶解；Fe2S3在水中的溶解度更小，但却能溶于稀酸。下列有关说法正确的是() ACu2和 S2在水溶液中反应的产物是CuS BNH4和 S2在水溶液中发生相互促进的水解反应，所以不存在(NH4)2S的水溶液CFe3和 S2在酸性溶液中反应的产物只可能是Fe2、S DFe3的氧化性比Cu2的弱答案A 解析根据题目提供的信息可知CuS 在水中的溶解度很小，在稀酸溶液中也不溶解，知Cu2和 S2在水溶液中反应生成CuS，所以选项A 正确；选项B 中由于NH4和 S2发生双水解反应，水解得到的一水合氨和硫化氢在水中的溶解度较大，所以存在硫化铵的水溶液；C 选项中当 S2过量时还可生成H2S；Fe3可以把 Cu 氧化成 Cu2，Fe3的氧化性比Cu2的强， D 选项错误。4下列说法不正确的是() A将 Na2O2投入 NH4Cl 溶液中只可能生成一种气体B铁分别与稀盐酸和硫反应，产物中铁元素的化合价相同C向饱和ZnS 溶液中加入Na2S 有沉淀析出，但Ksp(ZnS)不变D制备 AlCl3不能采用将溶液直接蒸干的方法答案A 解析A 项中可能产生O2和 NH3；B 项中 Fe 与 H、S、Cu2等弱氧化剂均生成2 价铁；C 项中 Ksp(ZnS)只与温度有关；D 项中 AlCl3溶液直接蒸干得到Al(OH)3或 Al2O3。5部分被氧化的FeCu 合金样品 (氧化产物为Fe2O3、CuO)共 5.76 g，经如下处理：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 13 页下列说法正确的是() A滤液 A 中的阳离子为Fe2、Fe3、HB样品中铁元素的质量为2.24 g C样品中CuO 的质量为4.0 g DV896 mL 答案B 解析根据题意，3.2 g 滤渣一定是铜， 而铜与 Fe3不共存，A 错误；最后的 3.2 g 固体为 Fe2O3，其中铁元素的质量为2.24 g，B 正确； 样品中铜元素和氧元素共5.76 g2.24 g3.52 g，C 错误； 2.24 g 铁元素不可能全是单质，故标准状况下生成的H2的体积小于896 mL，D 错误。题型 2金属及其化合物的制备12013 山东理综， 28(1) 由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是() aFe2O3bNaCl c Cu2S dAl2O3答案bd 解析Na、K、Mg 、Al 等活泼金属的冶炼均采用电解法，Fe、 Cu 的冶炼采用热还原法。22013 山东理综， 30(2) TiO2既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含 Fe2O3、SiO2等杂质 )制备 TiO2的有关反应包括：酸溶FeTiO3(s)2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)TiOSO4(aq)2H2O(l) 水解TiOSO4(aq)2H2O(l)=90 H2TiO3(s)H2SO4(aq) 简要工艺流程如下：试剂 A 为_。钛液需冷却至70 左右，若温度过高会导致产品TiO2收率降低，原因是 _ 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 13 页_ 。取少量酸洗后的H2TiO3，加入盐酸并振荡，滴加KSCN 溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色，说明H2TiO3中存在的杂质离子是_。这种H2TiO3即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO2也会发黄，发黄的杂质是_(填化学式 )。答案 Fe温度过高会导致TiOSO4提前水解，产生H2TiO3沉淀 Fe2Fe2O3解析加入 H2SO4，除发生 FeTiO3酸溶外，还发生反应Fe2O36H=2Fe33H2O，为了使 Fe3转化成 Fe2，所以应加入Fe 粉(A) ，钛液中含有FeSO4和 TiOSO4，考虑到温度越高，TiOSO4的水解程度越大，造成TiOSO4提前水解生成H2TiO3沉淀，在过滤时，造成钛损失。由于 Fe2不可能全部结晶生成绿矾，造成H2TiO3中含 Fe2，滴入 H2O2发生反应2Fe22HH2O2=2Fe3 2H2O，所以当加入KSCN 后，显红色，由于在H2TiO3中含 Fe2，所以煅烧后会发生反应生成Fe2O3，造成 TiO2发黄。从资源中获取无机物，往往需要富集、除杂、物质间的转化等多步反应才能完成。(1)这类试题一般是解析已知的生产过程，重点是分析每一步加入的物质是什么、出来的物质是什么，发生了什么样的变化。(2)涉及 Fe元素的除去步骤一般为溶液含 (Fe2、Fe3)氧化Fe3 调pH使铁元素转化为氢氧化铁沉淀，氧化剂可选择H2O2、Cl2等，沉淀剂的选择要考虑不引入新的杂质。(3)涉及铝元素的分离，需要应用：Al OH3、Al2O3强碱AlO2 酸化 常用 CO2Al OH3强酸Al3 提高pH 常用氨水Al OH3(4)从溶液中获取晶体时，要充分考虑水解、氧化等因素的影响。(一 )金属冶炼1下列制备金属单质的方法或原理正确的是() A在高温条件下，用H2还原 MgO 制备单质Mg 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 13 页B在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al C在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质Na D加强热，使CuO 在高温条件下分解制备单质Cu 答案B 2铝用途广泛， 用铝土矿 (主要成分为Al2O3 nH2O、少量 SiO2和 Fe2O3)制取 Al 有如下途径：(1)滤液 A 可用于净水，其净水原理用离子方程式表示为_。(2)灼烧时盛放药品的仪器名称是_。(3)步骤中发生反应的化学方程式是_。(4)步骤中生成固体C 反应的离子方程式为_。(5)取滤液 B 100 mL ，加入 1 mol L1盐酸 200 mL，沉淀量达到最大且质量为11.7 g。则滤液B 中 c(AlO2) _，c(Na)_(填“ ” 、 “”或“ 3菱锰矿的主要成分是MnCO3(含有少量FeS2、Al2O3)，以菱锰矿为原料制备锰单质的流程如下所示：菱锰矿粉硫酸铵浆化稀硫酸溶液 1 MnO2溶液 2 氨水精制 电解 Mn 请回答下列问题：(1)菱锰矿在浸取前需要粉碎，其目的是_。(2)用稀硫酸浸取时，主要反应的离子方程式为_；加入二氧化锰时被氧化的物质是_(填化学式 )。(3)已知 Fe、Al 、 Mn 的氢氧化物开始沉淀及沉淀完全时的pH 如表所示，则加氨水沉淀时应控制溶液的pH 范围为 _。此时得到的沉淀是_、 _(填化学式 )。氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2开始沉淀pH 1.8 4.1 8.3 完全沉淀pH 3.2 5.0 9.8 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 13 页(4)电解硫酸锰溶液时，阴极的电极反应式为_。用酸性高锰酸钾溶液检验 Mn2，产生黑色沉淀，该反应的离子方程式为_。答案(1)增大接触面积，便于浆化，提高浸出率(2)MnCO32H=Mn2 CO2 H2OFeS2(3)5.0pH8.3Al(OH)3Fe(OH)3(4)Mn22e=Mn 2MnO43Mn22H2O=5MnO2 4H解析(1)矿石粉碎可增大固体与液体、固体与气体的接触面积，可从影响化学反应速率因素的角度进行分析。(2)FeS2中的 2 价铁及 1 价硫都具有还原性，均可被MnO2氧化。(3)根据几种离子沉淀的pH，控制溶液的酸碱性使氢氧化铝完全沉淀(氢氧化铁已完全沉淀)，氢氧化锰没有开始沉淀。(4)电解硫酸锰溶液时，阴极上锰离子发生还原反应生成锰单质。高锰酸钾将锰离子氧化成二氧化锰。(二 )实用金属化合物的制备4化工生产中常利用硫酸厂煅烧黄铁矿石的烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)来制备聚铁 (碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾 (FeSO4 7H2O)，过程如下：(1)将过程中产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是_(填选项序号 )。a品红溶液b紫色石蕊溶液c酸性 KMnO4溶液d溴水(2)过程中， FeS 和 O2、H2SO4反应的离子方程式为_。(3) 过 程 中 ， 需 加 入 的 物 质 是 _ ； 反 应 的 化 学 方 程 式 为_。用溶液 Y 制绿矾时， 可取少量Y 溶液于试管中， 向试管内加入少量的 _溶液，观察溶液是否变为_色，以验证其中是否含有Fe3。(4)在实验室里，完成过程中的_(填操作名称 )，需要使用酒精灯、三脚架、坩埚钳等，还需要的玻璃仪器有_。(5)过程调节pH，最好选用下列试剂中的_(填选项序号 )。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 13 页a稀硫酸bCaCO3cNaOH 溶液dFe2O3(6)过程中，将溶液Z 加热到 7080 ，目的是 _ 。答案(1)acd (2)4FeS3O212H=4Fe36H2O4S (3)Fe(或铁 )Fe2(SO4)3Fe=3FeSO4硫氰化钾 (或其他合理答案)血红(4)蒸发浓缩、冷却结晶蒸发皿、玻璃棒(5)c(6)促进 Fe3的水解解析由题中信息可知，过程向烧渣中加稀硫酸并同时通入氧气，铁的氧化物、硫化亚铁均会溶解，生成硫酸铁、单质硫和水，所以溶液X 是硫酸铁溶液，过程灼烧固体，其中的硫被氧化为二氧化硫。(1)二氧化硫能分别使品红溶液、酸性KMnO4溶液和溴水褪色。(2)过程中， FeS 和 O2、H2SO4反应的离子方程式4FeS3O212H=4Fe36H2O4S。(3)由产物绿矾逆推可知过程就是将硫酸铁转化为硫酸亚铁的过程，应加入铁粉还原硫酸铁，有关反应的化学方程式为Fe2(SO4)3 Fe=3FeSO4。 验证硫酸亚铁溶液中是否含有Fe3，可用含 SCN的溶液检验，若溶液变为血红色，证明溶液中含有Fe3，若溶液不变色，证明溶液中不含Fe3。(4)由硫酸亚铁溶液制绿矾，应使用蒸发浓缩、冷却结晶的方法，需要使用酒精灯、三脚架、蒸发皿、玻璃棒等。(5)过程实质上是要提高溶液的pH，中和多余的硫酸，以生成聚铁胶体，最好选用NaOH溶液。(6)过程中，将硫酸铁溶液加热到7080 ，目的是促进Fe3的水解。5(1)实验室用锌片和稀硫酸反应制取氢气，并验证氢气的还原性及回收硫酸锌晶体。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 13 页各仪器的连接顺序为_，装置E 中盛放的试剂为_，装置C 的作用是_。锌与硫酸反应制取氢气后的剩余废液中，常含有少量剩余的硫酸，欲除去多余的硫酸并回收硫酸锌晶体，请从BaCl2溶液、 Zn 粉、 NaOH 溶液三种试剂中选用一种试剂除杂并简述回收硫酸锌晶体的实验过程_ 。(2)工业上由锌白矿(主要成分是ZnO，还含有 Fe2O3、CuO、SiO2等杂质 )制备 ZnSO4 7H2O 的流程如下。已知：常温下，溶液中的Fe3、Zn2、 Fe2以氢氧化物形式完全沉淀的pH 分别为 3.7、6.5、9.7。为了提高酸浸效率，可以采取的措施有_(写出两条即可 )。加入适量锌粉的作用为_。氧化过程中H2O2发生反应的离子方程式为_ 。由滤液得到ZnSO4 7H2O 的操作依次为 _、_、过滤、洗涤、干燥。答案(1)ADBEC无水硫酸铜防止空气中的水进入装置，干扰H2氧化产物的检验向废液中加入足量的锌粉，充分反应后过滤，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶，即可得到较纯净的硫酸锌晶体(2)将矿石粉碎；提高浸取温度；适当增加硫酸的浓度除去Cu2同时将Fe3转化为Fe2H2O22Fe2 2H=2Fe32H2O蒸发浓缩冷却结晶解析(1)装置 A 中锌片与稀硫酸反应产生H2，然后将 H2通过装置D 进行干燥， 再通过装置精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 13 页B 与 CuO 反应，然后通过装有无水CuSO4粉末的装置E，检验生成的水，最后接装置C，防止空气中的水蒸气进入装置E。向废液中加入足量锌粉除去剩余的硫酸，过滤除去多余的锌，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶， 即可得到硫酸锌晶体。(2)根据影响化学反应速率的因素，将矿石粉碎，适当增大硫酸浓度、加热升高温度、边加硫酸边搅拌或增加浸出时间等，都可以提高酸浸效率。加入适量锌粉的作用是除去Cu2，同时将Fe3转化为 Fe2。加入双氧水的目的是将Fe2氧化为 Fe3，根据得失电子守恒、电荷守恒配平离子方程式。由滤液得到晶体的实验操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 13 页