2013年高考化学二轮复习 热点例析 专题三 第2讲 常见金属元素单质及其重要化合物新人教版.doc

第2讲常见金属元素单质及其重要化合物真题试做1(2012课标全国理综，26部分)在实验室中，FeCl2可用铁粉和_反应制备，FeCl3可用铁粉和_反应制备。2(2010课标全国理综，26部分)物质AG有下图所示转化关系(部分反应物、生成物没有列出)。其中A为某金属矿的主要成分，经过一系列反应可得到B和C。单质C可与E的浓溶液发生反应，G为砖红色沉淀。请回答下列问题：(1)写出下列物质的化学式：B_、E_、G_。(2)利用电解可提纯C物质，在该电解反应中阳极物质是_，阴极物质是_，电解质溶液是_。(3)反应的化学方程式是_。3(2012山东理综，28)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_吸收。a浓H2SO4 b稀HNO3cNaOH溶液 d氨水(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在_(填离子符号)，检验溶液中还存在Fe2的方法是_(注明试剂、现象)。(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为_。(4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_。a电能全部转化为化学能b粗铜接电源正极，发生氧化反应c溶液中Cu2向阳极移动d利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属(5)利用反应2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为_。考向分析近几年考查的热点：钠及其化合物(Na2O2、NaHCO3、Na2CO3)的性质；Al及其化合物的两性；Fe2与Fe3之间的转换关系及鉴别；铜的冶炼及铜的化合物铜绿、CuO、Cu(OH)2的性质。热点例析热点一、金属单质及其冶炼为了确定一批合金废料的成分并加以回收利用，某同学拟定了以下实验方案：请回答下列问题：(1)从上述信息可确定该合金中一定含有Fe和_(填化学式)。(2)“试剂a”是一种不引入杂质的绿色氧化剂，该氧化剂的化学式为_；滤渣D、稀硫酸和试剂a反应的总化学方程式为_。(3)若反应产生的气体是H2，则验证滤液A只含NaAlO2不含Na2SiO3的方法是：取少量滤液A于试管中，_；如果滤液A只含NaAlO2而不含Na2SiO3，则反应的离子方程式为_。思路点拨 金属单质及其化合物的基础知识金属活动性顺序表K Ca NaMg Al ZnFe Sn Pb(H)Cu Hg AgPt Au性质变化规律元素的金属性逐渐减弱，单质的还原性依次减弱，离子的氧化性逐渐增强和水的反应与冷水剧烈反应与沸水缓慢反应与高温水 不跟水反应 生成碱和氢气生成氧化物和氢气和酸的反应剧烈反应反应逐渐减缓不能置换稀酸中的氢与非氧化性酸反应放出H2；与浓硫酸、浓硝酸及稀硝酸反应，不放出H2，一般产物为：盐水成酸元素的低价化合物与氧化性酸反应(但不放出H2)只溶于王水和盐溶液的反应金属先与水反应生成碱碱再与盐反应排在前面的金属可将后面的金属从其盐溶液中置换出来和氧气的反应易被氧化常温生成氧化膜加热能被氧化加热能被氧化不能被氧化金属氧化物对应的水化物及碱的热稳定性氧化物跟水剧烈反应，生成碱，碱受热不易分解氧化物不溶于水，也不跟水反应，对应碱的热稳定性逐渐减弱金属的冶炼电解法热还原法煅烧法电解熔融盐或氧化物高温下用CO(或Al)从其氧化物中还原出来自然界中存在的形式只以化合态(盐、氧化物)存在多以化合态存在，但有极少的游离态只以游离态存在我们除了应用上述金属活动顺序表进行记忆外，还要注意特性，如Al既能与酸反应，也能与碱反应；Fe、Al在冷浓硫酸或冷浓硝酸的条件下钝化；活泼性很强的金属(如钠、钾)不能把活泼性弱的金属从其盐溶液中置换出来。即时训练1 (原创组合)下列叙述正确的是_。铜具有良好的导电性，常用来制作印刷电路板，但在潮湿空气中长期保存表面会有铜绿生成称取等质量的两份铝粉，分别加入过量的稀盐酸和过量的NaOH溶液，充分反应后，放出氢气的体积(同温同压下)相等向FeCl3溶液中加入过量铁粉，溶液由棕黄色变为浅绿色铝合金的大量使用归功于人们能使用焦炭等还原剂从氧化铝中获得铝Na可以把硫酸铜溶液中的Cu置换出来铝箔在空气中受热可以熔化，由于氧化膜的存在，熔化的铝并不滴落镁条在空气中燃烧生成的氧化物是MgO，可知钠在空气中燃烧生成的氧化物是Na2O钠在空气中燃烧，发出黄色的火焰，生成淡黄色固体目前我国流通的硬币是由合金材料制造的铁不与水反应，所以铁锅可以烧水做饭热点二、常见金属氧化物和氢氧化物【例2】(2012河南开封二模，26)某混合物X由Cu、SiO2、Al2O3、Fe2O3中的一种或几种物质组成。进行如下实验。请回答下列问题：(1)经得到蓝色溶液，该过程中一定发生的化学反应是(用离子方程式表示)_、_。(2)X中一定含有的物质是_。反应的化学方程式是_。(3)为进一步确定上述混合物X的成分，另取9.08 g X进行如下实验。加入足量的NaOH溶液，过滤，将滤渣在氮气气流中干燥得固体m g。向滤渣中加入过量盐酸，过滤，将滤渣在氮气气流中干燥得固体n g。上述由于缺少_步骤(填操作名称)，使得测定的质量m、n均_。按正确步骤重新进行实验后得到m6.08 g、n1.6 g。计算原混合物中各成分的质量之比是_。(不必化简)思路点拨 1.物理性质：Na2O(白色)、Na2O2(淡黄色)、MgO(白色粉末、熔点高)、Al2O3(白色、熔点高)、Fe2O3(红棕色)、FeO(黑色)、Fe3O4(黑色、具有磁性)、CuO(黑色)、Cu(OH)2(蓝色)、Fe(OH)2(白色)、Fe(OH)3(红褐色)。2化学性质：(1)规律：金属氧化物碱的稳定性，四大强碱NaOH、KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2均溶于水，受热均不分解，对应的氧化物(Na2O、Na2O2、K2O、BaO、CaO)也与水剧烈反应，生成碱；其他金属氢氧化物一般不溶于水、受热分解，对应的氧化物也不与水反应，如Cu(OH)2、Mg(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3等。(2)特性：金属氧化物：Na2O2可分别与水、CO2反应生成氧气；Al2O3与强碱反应生成偏铝酸盐；FeO、Fe3O4与强氧化性酸反应被氧化生成三价铁。碱：Al(OH)3既能与酸反应，又能与强碱反应；Fe(OH)2极易被氧化，在空气中白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。即时训练2 下列说法正确的是()。AAl(OH)3能与NaOH溶液反应，则Al(OH)3也能与氨水反应B过氧化钠能与二氧化碳反应产生氧气，可用作高空飞行或潜水的供氧剂CFe(OH)3溶于氢碘酸的离子方程式为Fe(OH)33H=Fe33H2OD等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积相同热点三、金属阳离子的检验【例3】下列说法正确的是()。A用氨水鉴别Al3、Mg2、AgB向某溶液中加入2滴KSCN溶液，溶液不显红色。再向溶液中加入几滴新制的氯水，溶液变为血红色，该溶液中不一定含有Fe2CNaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液，用烧碱溶液就可把它们鉴别开来D要证明Fe3溶液中含有Fe2可以用NH4SCN溶液和氯水方法规律 常见金属阳离子的鉴别方法离子试剂现象沉淀法Al3NaOH溶液白色沉淀消失Cu2蓝色沉淀Fe2白色沉淀灰绿色红褐色Fe3红褐色沉淀显色法Fe3KSCN溶液变为血红色淀粉KI变蓝Fe2酸性高锰酸钾紫色褪去KSCN、氯水无现象血红色Na铂丝和稀盐酸火焰为黄色K火焰为紫色(透过蓝色钴玻璃)注意：阳离子的检验除了一些特殊的方法外，我们一般用NaOH溶液即可鉴别。即时训练3 有一瓶无色溶液，可能含有Na、K、Al3、Mg2、NH、Cl、SO、HCO、MnO离子中的几种。为确定其成分，进行如下实验：取少许溶液，逐渐加入过量的Na2O2固体，产生无色无味的气体和白色沉淀且白色沉淀逐渐增多后又部分溶解；另取部分溶液，加入HNO3酸化的Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀产生；用洁净的铂丝蘸取原溶液在酒精灯火焰上灼烧，观察到黄色火焰。下列推断正确的是()。A肯定有Na、Al3、Mg2、SOB肯定有Na、Mg2、Al3、HCOC肯定没有K、HCO、MnOD肯定没有K、NH、Cl误区警示1忽视金属单质与溶液中的水反应如把Na投入到硫酸铜溶液中的现象，常错解为有红色沉淀生成，正确解答：Na熔化成小球，在液面上不断游动，并发出“嘶嘶”的响声，最后消失，溶液中有蓝色沉淀生成。2混淆Fe与HNO3反应产物与反应物量的关系Fe少量生成Fe3，如果Fe过量，HNO3反应完后，过量的Fe会与Fe3反应最后生成 Fe2。3错误认为Na在氧气中燃烧产物与氧气的量有关Na与氧气反应，产物与反应条件有关，Na暴露在空气中生成Na2O，而在空气中或氧气中燃烧，不论氧气是否足量均生成Na2O2。4正确理解焰色反应焰色反应是物理变化，是元素的物理性质，如钠，不论是单质钠，还是化合态的钠，焰色反应均是黄色；观察钾的焰色反应时要透过蓝色钴玻璃。5混淆碱性强弱Al(OH)3可溶于强碱，但不与弱碱(如氨水)反应。跟踪练习 判断正误：(正确的打“”号，错误的打“×”号)1过量Fe在少量氯气中燃烧生成FeCl2。2Fe2(SO4)3溶液加热蒸干后得到固体仍为Fe2(SO4)3。3用铂丝蘸取少许溶液，并在酒精灯火焰上灼烧，焰色反应为黄色，一定含有钠元素，一定无钾元素。4向AlCl3溶液中滴加氨水至过量，看到的现象为先有白色沉淀，最后白色沉淀消失。5向NaOH溶液中逐滴滴加AlCl3溶液至过量，看到的现象为先有白色沉淀，最后白色沉淀消失。6金属钠放入FeCl3溶液中，先把Fe3还原成Fe2，最后再还原为Fe单质。1(2012北京东城期末，11)下列实验的前后，铜的质量一定发生变化的是()。A铜丝在空气中灼烧后立即插入乙醇B铜片放入酸化的硝酸钠溶液C铜和铁的混合物放入稀硝酸D铜、锌、稀硫酸构成的原电池放电2(2012山东泰安期末，18)已知A、B为单质，C为化合物。能实现上述转化关系的是()。ABCC溶液AB若C溶于水后得到强碱溶液，则A可能是Na若C溶液遇Na2CO3放出CO2气体，则A可能是H2若C溶液中滴加KSCN溶液显血红色，则B可能为Fe若C溶液中滴加NaOH溶液有蓝色沉淀生成，则B可能为CuA BC D3下列说法中正确的是()。A在Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中加入一定量的Fe粉，充分反应后，所得的固体可能仅为Cu和Fe的混合物B隔绝空气，把Na2O2投入FeCl2溶液中，既有无色气体生成最终又有白色沉淀生成C金属钠投入到FeCl3溶液，有黑色铁粉生成DNaHCO3溶液与Fe2(SO4)3溶液混合，既有无色气体生成，最终又有红色沉淀生成4(2012江西南昌调研，2)下列各组物质混合后，不能同时产生无色气体和白色沉淀的是()。A少量过氧化钠投入AlCl3溶液BBa(OH)2溶液与(NH4)2SO4溶液CFeCl3溶液与NaHCO3溶液混合加热D明矾溶液与小苏打溶液混合5(改编自2012江西省重点中学盟校联考，9)下列各组物质按下图所示转化关系每一步都能一步实现的是()。甲乙丙丁AFeCl3FeCl2Fe2O3Fe(OH)3BCuCuOCuSO4CuCl2CNOHNO3NO2NH3DAl(OH)3NaAlO2Al2O3AlCl36(2012北京西城期末，21)欲探究某矿石可能是由FeCO3、SiO2、Al2O3中的一种或几种组成，探究过程如下图所示。已知：碳酸不能溶解Al(OH)3沉淀。(1)Si在周期表中的位置是_。(2)下列说法正确的是_。a酸性：H2CO3H2SiO3b原子半径：OCSiAlc稳定性：H2OCH4SiH4d离子半径：O2Al3(3)该矿石的组成是_，滤渣和NaOH溶液反应的离子方程式是_。(4)该矿石和1 mol·L1 HNO3反应的离子方程式为_。(5)工业上依据上述实验原理处理该矿石，将反应池逸出的气体与一定量的O2混合循环通入反应池中，目的是_；若处理该矿石2.36×103 kg，得到滤渣1.2×103 kg，理论上至少需要1 mol·L1 HNO3的体积为_L。7(2012山东淄博一模，30)铁黄是一种重要的颜料，化学式为Fe2O3·xH2O，广泛用于涂料、橡胶、塑料、文教用品等工业。实验室模拟工业利用硫酸渣(含Fe2O3及少量的CaO、MgO等)和黄铁矿粉(主要成分为FeS2)制备铁黄的流程如下：(1)操作与操作中都用到玻璃棒，玻璃棒在两种操作中的作用分别是_、_。(2)试剂a最好选用_(供选择使用的有：铝粉、空气、浓HNO3)；其作用是_。(3)上述步骤中需用到氨气。下列装置可用于实验室制氨气的是_(填序号)。(4)检验溶液Z中含有NH的方法是_。(5)查阅资料知，在不同温度下Fe2O3被CO还原，产物可能为Fe3O4、FeO或Fe，固体质量与反应温度的关系如下图所示。根据图像推断670 时Fe2O3还原产物的化学式为_，并设计一个简单的实验，证明该还原产物的成分(简述实验操作、现象和结论)_。仪器自选。可供选择的试剂：稀H2SO4、稀盐酸、H2O2溶液、NaOH溶液、KSCN溶液。参考答案命题调研·明晰考向真题试做1答案：盐酸Cl2解析：铁粉可与盐酸反应生成Fe2，而生成FeCl3则需要铁粉与Cl2反应。2答案：(1)SO2H2SO4Cu2O(2)粗铜精铜CuSO4溶液(3)Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O解析：本题突破口为“G为砖红色沉淀”，所以F含有Cu2，单质C为铜，E为浓硫酸、B为SO2、D为SO3、A为Cu2S。3答案：(1)cd(2)Fe3取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4褪色(3)3Cu2O2AlAl2O36Cu(4)bd(5)4HO24e=2H2O解析：(1)观察流程图可知，气体A是SO2，应该用碱性溶液吸收尾气，c、d项正确。(2)溶液中加入KSCN溶液显血红色，说明溶液中存在Fe3；若检验还存在Fe2，则可以加入酸性KMnO4溶液，如果溶液紫红色褪去，则说明还含有Fe2。(3)根据流程图可知，由泡铜冶炼粗铜的化学方程式是3Cu2O2Al6CuAl2O3(铝热法)。(4)在电解精炼中，不可能存在能量的完全转化，部分电能还可转化为热能等，a项错误；在电解池中，阳离子应该移向阴极，c项错误；b、d正确。(5)根据所给的原电池反应可知，正极是氧气发生还原反应，即O24H4e=2H2O。精要例析·聚焦热点热点例析【例1】 答案：(1)Cu(2)H2O2CuH2O2H2SO4=CuSO42H2O(3)逐滴滴加稀盐酸(或稀硫酸)至过量，先产生白色沉淀，然后沉淀完全溶解2Al2OH2H2O=2AlO3H2解析：(3)如果含有Na2SiO3，则Na2SiO3与酸反应生成H2SiO3沉淀，此沉淀不与过量的酸反应，所以最终白色沉淀不消失。【即时训练1】 答案：解析：依2Al2OH2H2O=2AlO3H2、2Al6H=2Al33H2可知正确；由Fe2Fe3=3Fe2可知正确；铝的冶炼是电解熔融的Al2O3，错误；Na先与溶液中的水反应，不能置换出Cu，错误；铝箔表面的氧化膜(Al2O3)的熔点很高，正确；应该生成Na2O2，错误；铁可以与灼热的水蒸气反应，生成Fe3O4和H2，错误。【例2】 答案：(1)Fe2O36H=2Fe33H2OCu2Fe3=2Fe2Cu2(2)Cu、Fe2O3、SiO2SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(3)洗涤偏高m(Fe2O3)m(Cu)m(SiO2)3.22.883.0解析：(1)Cu不与盐酸反应，但经得到蓝色溶液中一定含有Cu2，所以上述混合物中一定含有Cu和Fe2O3，Fe2O3与盐酸反应生成的Fe3把Cu氧化为Cu2。(2)因为SiO2完全溶于过量的NaOH溶液，所以1.6 g固体C为Cu，B中含有3.0 g SiO2；(3)后的滤渣为Cu和Fe2O3，质量为6.08 g，质量减轻3.0 g是SiO2的质量，所以X中无Al2O3；设6.08 g中含有x mol Cu、y mol Fe2O3，依Fe2O36H=2Fe33H2O、2Fe3Cu=2Fe2Cu2可知参加反应的n(Fe2O3)n(Cu)，所以yx、6.0864x160y，解方程组x0.045、y0.02，m(Fe2O3)160 g·mol1×0.02 mol3.2 g、m(Cu)64 g·mol1×0.045 mol2.88 g。【即时训练2】 B解析：Al(OH)3不能与弱碱反应，A错误；Fe3具有氧化性、I具有还原性，所以产物含有Fe2、I2，C错误；生成1 mol CO2分别需要84 g NaHCO3、106 g Na2CO3，D错误。【例3】 C解析：氨水无法鉴别Al3、Mg2，A错误；该溶液中一定含有Fe2，B错误；分别向NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3溶液中滴加NaOH溶液的现象分别为无明显现象、先有白色沉淀后变为灰绿色最后变成红褐色、红褐色沉淀生成、白色沉淀生成且不消失、先有白色沉淀生成，然后消失，C正确；不论有没有Fe2，溶液均变成红色，D错误。【即时训练3】 A解析：无色排除MnO，2Na2O22H2O=4NaOHO2，由无色无味的气体可知一定无NH，白色沉淀逐渐增多后又部分溶解可知一定含有Al3、Mg2；由可知一定含有SO；由可知一定含有Na，因为没有透过蓝色钴玻璃，所以不能确定K的存在。误区警示【跟踪练习】 答案：×××××解析：1.不是在水溶液中进行的反应，所以过量的铁也不会与FeCl3反应，最终只生成FeCl3，错误；2.H2SO4是难挥发性酸，水解不会进行到底，正确；3.应该透过蓝色钴玻璃观察是否有紫色火焰才能确认是否含有K元素，错误；4.氨水是弱碱，错误；5.一开始NaOH过量应该生成可溶性NaAlO2，随着AlCl3溶液的增多，当NaOH反应完后，过量的Al3会与AlO反应生成白色沉淀Al(OH)3，错误；6.金属钠先与水反应，错误。创新模拟·预测演练1B解析：A、D中铜的质量一定不变；C选项中如果铁过量则铜的质量不变；B选项中Cu会与H、NO反应，质量一定减少。2D解析：电解水溶液一定不会生成金属钠及金属铁，错误；盐酸与Na2CO3反应生成CO2，A、B、C分别为H2、Cl2、HCl，正确；A、B、C分别为Cl2、Cu、CuCl2，正确。3D解析：A选项，所得的固体一定含有Ag，错误；B选项，Na2O2具有强氧化性，所以一定不会生成白色Fe(OH)2沉淀，应该为红褐色Fe(OH)3沉淀，错误；C选项，Na先与水反应，错误；D选项，HCOH=H2OCO2使平衡Fe33H2OFe(OH)33H右移，正确。4C解析：A中过氧化钠与水反应生成氧气和氢氧化钠，NaOH与AlCl3反应生成氢氧化铝白色沉淀；B中生成了NH3和硫酸钡白色沉淀；C中Fe3溶液显酸性、HCO显碱性，两者混合有Fe(OH)3红褐色沉淀及CO2气体产生；D中生成的是CO2和氢氧化铝沉淀。5B解析：A选项中Fe2O3与FeCl2、Fe2O3Fe(OH)3等不能一步实现；B选项Cu与氧气生成CuO，CuO与硫酸生成CuSO4，CuSO4与BaCl2生成CuCl2，CuSO4、CuCl2均与Zn反应生成Cu，符合；C选项中NO2NH3不能一步实现；D选项中NaAlO2Al2O3不能一步实现。6答案：(1)第三周期第A族(2)abc(3)FeCO3和SiO2SiO22OH=SiOH2O(4)3FeCO310HNO=3Fe33CO2NO5H2O(5)NO循环使用能减少环境污染，NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸提高原料利用率3.3×104解析：(3)与硝酸反应生成气体及与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀，可知一定含有FeCO3，通入CO2反应无沉淀生成，可知矿石中无Al2O3；滤渣与NaOH反应后加入盐酸有胶状沉淀产生可知矿渣中含有SiO2。(5)m(FeCO3)2.36×106g1.2×106g1.16×106 g，n(FeCO3)1×104mol，依据方程式3FeCO310HNO3=3Fe(NO3)33CO2NO5H2O可知n(HNO3)3.3×104mol。7答案：(1)搅拌加速溶解(或搅拌加速反应)(只答搅拌也可)引流(2)空气作氧化剂，将Fe2氧化为Fe3(答氧化剂、氧化Fe2或将Fe2转化为Fe3也可)(3)bd(4)取少量Z溶液置于试管中，滴加过量NaOH溶液并微热，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝色，证明含有NH(四个要点：取液、NaOH溶液、湿润的红色石蕊试纸、变蓝)(5)FeO取少量还原产物置于试管中，加入过量稀硫酸(或稀盐酸)，固体完全溶解且无气泡产生；再向其中滴加KSCN溶液，溶液不变色；最后滴加H2O2溶液，溶液变血红色，证明还原产物为FeO(要点：三组操作与现象、最终结论)解析：(1)操作是过滤。(3)a装置NH4Cl受热分解为NH3、HCl后，遇冷又生成NH4Cl，无法制取氨气；b装置CaO与浓氨水中的水反应并放出大量热，使氨气从氨水中挥发出来，可以制取氨气；c装置错误应该试管口略低于试管底；d装置浓氨水受热氨气从氨水中挥发出来，可以制取氨气。(5)n(Fe2O3)0.3 mol，反应过程中减少的质量只能是氧元素的质量m(O)(4843.2) g4.8 g，减少n(O)0.3 mol,670 时Fe2O3还原产物中n(Fe)2n(Fe2O3)0.6 mol、n(O)3n(Fe2O3)0.3 mol0.6 mol，化学式为FeO；要证明还原产物中无铁单质及三价铁。- 10 -