2019年高考化学考纲解读与热点难点突破专题09常见金属元素及其重要化合物教学案含解析.pdf

1 常见金属元素及其重要化合物【2019 年高考考纲解读】1常见金属元素(如 Na、Al、Fe、Cu等)(1)了解常见金属的活动性顺序；(2)了解常见金属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。2以上各部分知识的综合应用。【重点、难点剖析】一、金属及其化合物的主要性质和转化关系1钠及其重要化合物(1)知识主线：Na Na2O Na2O2NaOH Na2CO3NaHCO3(2)转化关系2铝及其重要化合物(1)知识主线：AlAl2O3Al(OH)3NaAlO2AlCl3Al2（SO4）3KAl（SO4）212H2O(2)转化关系2 3铁及其重要化合物(1)知识主线FeFeOFe2O3Fe3O4Fe（OH）2Fe（OH）3FeSO47H2OFeCl2FeCl3(2)转化关系4铜及其重要化合物(1)知识主线：Cu Cu2OCuOCu(OH)2CuCl2CuSO4Cu2（OH）2CO3(2)转化关系：二、常见阳离子的检验与判断常见阳离子的检验1用 NaOH 溶液检验Cu2产生蓝色沉淀Fe3产生红褐色沉淀Fe2产生白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色3 Al3产生白色沉淀，继续加入NaOH 溶液，白色沉淀溶解NH4共热生成能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体2特殊检验法Fe3加入 KSCN 溶液呈红色加苯酚溶液呈紫色Fe2加入 KSCN 溶液无现象，滴加新制氯水或双氧水后溶液呈红色3焰色反应用焰色 反应可检验出溶液中的K和 NaK火焰呈紫色（透过蓝色钴玻璃观察）Na火焰呈黄色三、金属元素单质及其化合物1无机化工流程题常见设问方向(1)反应速率与平衡理论的运用；(2)氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写；(3)利用控制pH分离除杂；(4)化学反应的能量变化；(5)实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；(6)流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；(7)环境保护与绿色化学评价。2无机化工流程题的审题技能化工生产流程题中经常会出现一些表述性词语，这些表述性词语就是隐性信息，它可以暗示我们审题所应考虑的角度。常见的有：(1)“控制较低温度”常考虑物质的挥发，物质的不稳定性和物质的转化等。(2)“加过量试剂”常考虑反应完全或增大转化率、产率等。(3)“能否加其他物质”常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。(4)“在空气中或在其他气体中”主要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。(5)“判断沉淀是否洗净”常取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴加某试剂，以检验其中的某种离子。4(6)“检验某物质的设计方案”通常取少量某液体于试管中，加入另一试剂产生某现象，然后得出结论。(7)“控制 pH”常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。(8)“用某些有机试剂清洗”常考虑降低物质溶解度有利于析出、减少损耗和提高利用率等。【题型示例】题型一钠及其化合物由于元素化合物知识是高一完成的新课学习，课时少，任务重造成基础知识不牢，性质反应不熟，所以在复习钠及其化合物时，首先要强化双基，如常见代表物的性质与应用、常见离子的特征性质(如焰色反应)等，还要强化化学反应方程式、离子方程式的规范书写与训练。以“元素单质氧化物(氧)存在”为线索；学习具体的单质、化合物时既可以“结构性质用途制法”为思路，又可从该单质到各类化合物之间的横向联系形成知识网，把一般知识规律化，零碎的知识系统化。例 1（2018 年江苏卷）下列有关物质性质与用途具有对应关系的是A.NaHCO3受热易分解，可用于制胃酸中和剂B.SiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维C.Al2O3是两性氧化物，可用作耐高温材料D.CaO 能与水反应，可用作食品干燥剂【答案】D【变式探究】【2017 江苏卷】下列有关物质性质与用途具有对应关系的是ANa2O2吸收 CO2产生 O2，可用作呼吸面具供氧剂BClO2具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒CSiO2硬度大，可用于制造光导纤维DNH3易溶于水，可用作制冷剂【答案】A【解析】过氧化钠可以和二氧化碳反应生成氧气，A正确；因二氧化氯具有氧化性才用于自来水的杀菌消毒，B错误；二氧化硅透光性好，用于制造光导纤维，C错误；液氨气化时吸收大量热，所以氨可用作制5 冷剂，D错误。【举一反三】(2016江苏化学，6)根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验，经过制取氨气、制取NaHCO3、分离 NaHCO3、干燥 NaHCO3四个步骤，下列图示装置和原理能达到实验目的的是()答案C【变式探究】(2014福建理综，6，6 分)下列有关物质应用的说法正确的是()A生石灰用作食品抗氧化剂B盐类都可用作调味品C铝罐可久盛食醋D小苏打是面包发酵粉的主要成分之一解析生石灰没有还原性，不能作抗氧化剂，故A错误；不是所有的盐都能作调味品，如NaNO2有毒，故 B错误；铝可与CH3COOH 反应生成盐和H2，故 C错误；D正确。【举一反三】(2016上海化学，20)已知 NaOH Al(OH)3NaAl(OH)4。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中没有发生的离子反应是()ACO22OHCO23H2O BAl2O32OH3H2O 2Al(OH)4C2Al 2OH6H2O 2Al(OH)43H2DAl3 4OHAl(OH)4解析向集满 CO2的铝罐中加入过量氢氧化钠浓溶液，首先CO2与氢氧化钠溶液发生反应：CO22OHCO23H2O，表现为铝罐变瘪，接着过量的氢氧化钠再与铝罐发生反应：2Al2OH6H2O 2Al(OH)43H2，因铝罐表面有氧化膜Al2O3，可发生反应：Al2O32OH3H2O 2Al(OH)4。故选 D。6 答案A【变式探究】(2015重庆理综，2，6 分)下列说法正确的是()AI 的原子半径大于Br，HI 比 HBr 的热稳定性强BP的非金属性强于Si，H3PO4比 H2SiO3的酸性强CAl2O3和 MgO均可与 NaOH 溶液反应DSO2和 SO3混合气体通入Ba(NO3)2溶液可得到BaSO3和 BaSO4答案B【变式探究】(2015课标全国卷，13，6 分)用如图所示装置进行下列实验：将中溶液滴入中，预测的现象与实际相符的是()选项中物质中物质预测中的现象A 稀盐酸碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液立即产生气泡B 浓硝酸用砂纸打磨过的铝条产生红棕色气体C 氯化铝溶液浓氢氧化钠溶液产生大量白色沉淀D 草酸溶液高锰酸钾酸性溶液溶液逐渐褪色解析A项，发生的反应依次为：NaOH HCl=NaClH2O、Na2CO3HCl=NaHCO3NaCl、NaHCO3HCl=NaClH2OCO2，由此可知开始时无气泡，最后才有气泡产生，错误；B项，常温下浓硝酸具有强氧化性，可将铝钝化，不生成气体，错误；C项，开始时NaOH过量，发生反应Al34OH=AlO2 2H2O，无沉淀生成，错误；D项；草酸(乙二酸)具有还原性，能还原酸性高锰酸钾溶液，使其褪色，正确。【变式探究】【2017 江苏卷】在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是AFe2Cl点燃FeCl2NaOH(aq)Fe(OH)2 7 BS2O点燃SO3HO2H2SO4 CCaCO3高温CaO2SiO高温CaSiO3 DNH3NO2H OHNO3【答案】C【变式探究】(2016课标全国，7)化学在生活中有着广泛的应用，下列对应关系错误的是()化学性质实际应用A Al2(SO4)3和小苏打反应泡沫灭火器灭火B 铁比铜金属性强FeCl3腐蚀 Cu刻制印刷电路板C 次氯酸盐具有氧化性漂白粉漂白织物D HF与 SiO2反应氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记解析A项，Al2(SO4)3和小苏打发生相互促进的水解反应，生成Al(OH)3、Na2SO4和 CO2，可以用于泡沫灭火器灭火，正确；B项，FeCl3和 Cu反应生成FeCl2和 CuCl2只能说明Cu的还原性比Fe2强，并不能说明铁比铜金属性强，错误；C项，次氯酸盐可以转化为氧化性更强且具有漂白性的HClO，故漂白粉可以漂白织物，正确；D项，氢氟酸中的HF可与玻璃中的SiO2反应生成SiF4气体，所以可用于在玻璃器皿上刻蚀标记，正确。答案B【变式探究】(2016上海化学，12)下列各组混合物，使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是()A氧化镁中混有氧化铝B氯化铝溶液中混有氯化铁C氧化铁中混有二氧化硅D氯化亚铁溶液中混有氯化铜8 答案D【变式探究】(2015浙江理综，13，6 分)某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制备七水合硫酸亚铁(FeSO47H2O)，设计了如下流程：下列说法不正确的是（）A.溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉B.固体 1 中一定有SiO2，控制 pH是为了使Al3转化为 Al（OH）3进入固体2 C.从溶液 2 得到 FeSO47H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解D.若改变方案，在溶液1 中直接加NaOH 至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO47H2O 解析根据题意，分析得出以下流程：A项，溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉，正确；B项，由于 SiO2不溶于硫酸，则固体1 中一定含有 SiO2，为了使溶液中的Al3转化成 Al（OH）3沉淀，故用NaOH 溶液控制pH，得固体2 为 Al（OH）3，正确；C项，由于Fe2易被氧化、FeSO47H2O易分解，故在从FeSO4溶液中得到FeSO47H2O产品过程中，须控制条件防止其氧化和分解，正确；D 项，若在溶液1Fe2（SO4）3和 Al2（SO4）3溶液 中直接加NaOH 至过量，得到的为Fe（OH）3，用硫酸溶解得到Fe2（SO4）3溶液，故经结晶不能得到FeSO47H2O，错误。答案（1）MnO24HCl（浓）=MnCl2Cl2 2H2O 浓硫酸（2）HCl HCl 和 H2发生倒吸可燃性气体H2不能被吸收9（3）KSCN溶液点燃 A处的酒精灯点燃 C处的酒精灯【变式探究】（2015天津理综，10，14 分）FeCl3具有净水作用，但腐蚀设备，而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂，处理污水比FeCl3高效，且腐蚀性小。请回答下列问题：（1）FeCl3净水的原理是_。FeCl3溶液腐蚀钢铁设备，除 H作用外，另一主要原因是（用离子方程式表示）_。（2）为节约成本，工业上用NaClO3氧化酸性 FeCl2废液得到FeCl3。若酸性FeCl2废液中c（Fe2）2.0 102molL1，c（Fe3）1.0 103molL1，c（Cl）5.3 102molL1，则该溶液的pH约为。完成 NaClO3氧化 FeCl2的离子方程式：ClO3Fe2=ClFe3（3）FeCl3在溶液中分三步水解：Fe3H2OFe（OH）2 HK1Fe（OH）2H2OFe（OH）2HK2Fe（OH）2H2OFe（OH）3HK3以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是。通过控制条件，以上水解产物聚合，生成聚合氯化铁，离子方程式为：xFe3yH2x（OH）（3xy）yyH欲使平衡正向移动可采用的方法是（填序号）。a.降温 b.加水稀释c.加入 NH4Cl d.加入 NaHCO3室温下，使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是。（4）天津某污水处理厂用聚合氯化铁净化污水的结果如下图所示。由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁 以 Fe（mg L1）表示 的最佳范围约为mg L1。10 答案（1）Fe3水解生成的Fe（OH）3胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质2Fe3Fe=3Fe2（2）216 6H1 6 3H2O（3）K1K2K3bd 调节溶液的pH（4）1820【变式探究】（2015四川理综，11，16 分）为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣（铁主要以Fe2O3存在）转变成重要的化工原料FeSO4（反应条件略）。活化硫铁矿还原Fe3的主要反应为：FeS27Fe2（SO4）38H2O=15FeSO48H2SO4，不考虑其它反应。请回答下列问题：（1）第步H2SO4与 Fe2O3反应的离子方程式是_。（2）检验第步中Fe3是否完全还原，应选择（填字母编号）。A.KMnO4溶液B.K3Fe（CN）6 溶液C.KSCN溶液（3）第步加FeCO3调溶液 pH到 5.8 左右，然后在第步通入空气使溶液pH降到 5.2，此时 Fe2不沉淀，滤液中铝、硅杂质被除尽。通入空气引起溶液pH降低的原因是_。（4）FeSO4可转化为FeCO3，FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。11 已知 25，101 kPa 时：4Fe（s）3O2（g）=2Fe2O3（s）H 1 648 kJ/mol C（s）O2（g）=CO2（g）H 393 kJ/mol 2Fe（s）2C（s）3O2（g）=2FeCO3（s）H 1 480 kJ/mol FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是_。（5）FeSO4在一定条件下可制得FeS2（二硫化亚铁）纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li FeS2=Fe2Li2S，正极反应式是_ _。（6）假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3，其含量为50%。将akg 质量分数为b%的硫酸加入到ckg 烧渣中浸取，铁的浸取率为96%，其它杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程，第步应加入FeCO3kg。由此可知：第步生成的Fe2（SO4）3的物质的量为3c mol 剩余 H2SO4的物质的量为a103gb%98 g/mol9c mol（10ab989c）mol 由第步反应的化学方程式可求得生成的H2SO4的物质的量：关系式7Fe2（SO4）38H2SO43c mol873c mol则第步参加反应的H2SO4的物质的量为12（10ab989c）mol 873c mol 10ab546c98 mol 由 FeCO3H2SO4=FeSO4 H2OCO2可得：第步应 加入的 FeCO3的质量为：m（FeCO3）n（FeCO3）M（FeCO3）10ab546c98mol116 g/mol 103 g/kg（29ab2 4501 131c1 750）kg（0.011 8ab0.646c）kg。答案（1）Fe2O36H=2Fe33H2O（2）C（3）Fe2被氧化为 Fe3，Fe3水解产生 H（4）4FeCO3（s）O2（g）=2Fe2O3（s）4CO2（g）H 260 kJ/mol（5）FeS24Li4e=Fe2Li2S或 FeS24e=Fe2S2（6）0.011 8ab0.646c或29ab2 4501 131c1 750题型四铜及其化合物例 4.（2018 年江苏卷）下列有关物质性质的叙述一定不正确的是A.向 FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色B.KAl(SO4)212H2O溶于水可形成 Al(OH)3胶体C.NH4Cl 与 Ca(OH)2混合加热可生成NH3D.Cu 与 FeCl3溶液反应可生成CuCl2【答案】A【变式探究】(2016四川理综，9)CuCl 广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl22H2O制备 CuCl，并进行相关探究。【资料查阅】【实验探究】该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)13 请回答下列问题：(1)仪器 X的名称是 _。(2)实验操作的先后顺序是a_e(填操作的编号)。a检查装置的气密性后加入药品b熄灭酒精灯，冷却c在“气体入口”处通入干燥HCl d点燃酒精灯，加热e停止通入HCl，然后通入N2(3)在实验过程中，观察到B中物质由白色变为蓝色，C中试纸的颜色变化是_。(4)装置 D中发生的氧化还原反应的离子方程式是_ _。【探究反思】(5)反应结束后，取出 CuCl 产品进行实验，发现其中含有少量的CuCl2或 CuO杂质，根据资料信息分析：若杂质是CuCl2，则产生的原因是_。若杂质是CuO，则产生的原因是_。答案(1)干燥管(2)cdb(3)先变红后褪色(4)Cl22OH=ClClOH2O(5)加热时间不足或温度偏低通入 HCl 的量不足【变式探究】（2015福建理综，9，6 分）纯净物 X、Y、Z转化关系如图所示，下列判断正确的是（）A.X 可能是金属铜14 B.Y 不可能是氢气C.Z 可能是氯化钠D.Z 可能是三氧化硫答案A【变式探究】（2014课标全国卷，9，6 分）下列反应中，反应后固体物质增重的是（）A.氢气通过灼热的CuO粉末B.二氧化碳通过Na2O2粉末C.铝与 Fe2O3发生铝热反应D.将锌粒投入Cu（NO3）2溶液解析A项，CuO被 H2还原为 Cu，固体质量减轻；B项，2Na2O22CO2=2Na2CO3O2，Na2O2变为 Na2CO3，固体质量增加；C项，铝热反应前后固体总质量保持不变；D项，1 mol Zn置换出 1 mol Cu，固体质量减轻，不符合题意。答案B【变式探究】（2015天津理综，9，18 分）废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：回答下列问题：（1）反应是将Cu转化为 Cu（NH3）24，反应中 H2O2的作用是。写出操作的名称：。（2）反应是铜氨溶液中的Cu（NH3）24与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式：_。操作用到的主要仪器名称为，其目的是（填序号）。15 a.富集铜元素b.使铜元素与水溶液中的物质分离c.增加 Cu2在水中的溶解度（3）反应是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和。若操作使用右图装置，图中存在的错误是。（4）操作以石墨作电极电解CuSO4溶液。阴极析出铜，阳极产物是。操作由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是_。（5）流程中有三处实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是。循环使用的 NH4Cl 在反应中的主要作用是。答 案（1）作氧化剂过滤（2）Cu（NH3）242RH=2NH42NH3 CuR2分液漏斗ab（3）RH 分液漏斗下端尖嘴未紧靠烧杯内壁、液体过多（4）O2、H2SO4加热浓缩、冷却结晶、过滤（5）H2SO4防止由于溶液中的c（OH）过高，生成Cu（OH）2沉淀16