2022高考化学大一轮复习讲义第3章第18讲　常见金属及其化合物的综合应用.docx

第18讲常见金属及其化合物的综合应用复习目标1.掌握常见金属元素知识网络构建及重要方程式的书写。2.了解硼及其化合物的性质。一、知识网络构建及方程式再书写1钠及其重要化合物(1)知识网络构建(2)重要反应必练写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写出离子方程式。Na和H2O的反应2Na2H2O=2Na2OHH2；Na在空气中燃烧2NaO2Na2O2；Na2O2和H2O的反应2Na2O22H2O=4Na4OHO2；Na2O2和CO2的反应2Na2O22CO2=2Na2CO3O2；向NaOH溶液中通入过量CO2OHCO2=HCO；将Na2CO3溶液与石灰乳混合COCa(OH)2=CaCO32OH；向Na2CO3稀溶液中通入过量CO2COCO2H2O=2HCO；将NaHCO3溶液和NaOH溶液等物质的量混合HCOOH=COH2O；将NaHCO3溶液与澄清石灰水等物质的量混合HCOCa2OH=CaCO3H2O；将NaHCO3溶液与少量澄清石灰水混合2HCOCa22OH=CaCO3CO2H2O。2铝及其重要化合物(1)知识网络构建(2)重要反应必练写出下列反应的离子方程式。Al和NaOH溶液的反应2Al2OH2H2O=2AlO3H2；Al(OH)3和NaOH溶液的反应Al(OH)3OH=AlO2H2O；Al(OH)3和盐酸的反应Al(OH)33H=Al33H2O；Al2O3和NaOH的反应Al2O32OH=2AlOH2O；Al2O3和盐酸的反应Al2O36H=2Al33H2O；NaAlO2和过量盐酸的反应AlO4H=Al32H2O；向NaAlO2溶液中通入过量CO2气体AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO；将NaAlO2溶液与NaHCO3溶液混合AlOHCOH2O=Al(OH)3CO；将NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合3AlOAl36H2O=4Al(OH)3；将AlCl3溶液与NaHCO3溶液混合Al33HCO=Al(OH)33CO2。3铁及其化合物(1)知识网络构建(2)重要反应必练写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写离子方程式。Fe和过量稀HNO3的反应Fe4HNO=Fe3NO2H2O；Fe高温下和水蒸气的反应3Fe4H2O(g)Fe3O44H2；铝与氧化铁的铝热反应Fe2O32Al2FeAl2O3；用赤铁矿冶炼铁的原理Fe2O33CO2Fe3CO2；Fe(OH)2长时间露置于空气中4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3；FeO和稀HNO3的反应3FeO10HNO=3Fe3NO5H2O；Fe(OH)3和HI的反应2Fe(OH)36H2I=2Fe2I26H2O；FeBr2溶液和少量Cl2的反应2Fe2Cl2=2Fe32Cl；FeBr2溶液和等物质的量的Cl2反应2Fe22Br2Cl2=2Fe3Br24Cl；FeBr2溶液和过量Cl2的反应2Fe24Br3Cl2=2Fe32Br26Cl。4铜及其化合物(1)知识网络构建(2)重要反应必练写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写离子方程式。用两个化学方程式表示Cl2的氧化性大于Sa：CuCl2CuCl2；b：2CuSCu2S。铜在潮湿的空气中生锈2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3。将Cu和浓H2SO4混合加热Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O。Cu与浓HNO3的反应Cu2NO4H=Cu22NO22H2O。Cu与稀HNO3反应3Cu2NO8H=3Cu22NO4H2O。FeCl3溶液腐蚀铜板Cu2Fe3=2Fe2Cu2。将氨水逐滴滴入CuSO4溶液过程中所发生的反应Cu22NH3·H2O=Cu(OH)22NH；Cu(OH)24NH3·H2O=Cu(NH3)422OH4H2O。用惰性电极电解CuSO4溶液2Cu22H2O2CuO24H。用Cu作电极电解H2SO4溶液Cu2HCu2H2。胆矾加热分解CuSO4·5H2OCuSO45H2O。二、知识拓展专题硼及其化合物的性质1硼硼单质有晶体硼和无定形硼两种，晶体硼相当稳定，无定形硼比较活泼，能发生如下反应：(1)高温下，与N2、S、X2等单质反应，如2BN22BN。(2)高温下同金属反应生成金属硼化物。(3)赤热下，与水蒸气反应，2B6H2O(g)2B(OH)33H2。(4)与热的浓硫酸或浓硝酸反应，2B3H2SO4(浓)2H3BO33SO2，B3HNO3(浓)H3BO33NO2。2硼酸(H3BO3)(1)一元弱酸，H3BO3H2OHB(OH)4。(2)H3BO3受热时会逐渐脱水，首先生成偏硼酸(HBO2)，继续升温可进一步脱水生成四硼酸(H2B4O7)，更高温度时则转变为硼酸的酸酐(B2O3)。3硼氢化钠(NaBH4)硼氢化钠中的氢元素为1价，具有还原性，故其可用作醛类、酮类和酰氯类的还原剂：。4硼砂(Na2B4O7·10H2O)(1)制备：将偏硼酸钠溶于水形成较浓溶液，然后通入CO2调节pH，浓缩结晶分离出硼砂：4NaBO2CO210H2O=Na2B4O7·10H2ONa2CO3。(2)将硼砂溶于水，用硫酸溶液调节pH，可析出溶解度小的硼酸晶体：Na2B4O7H2SO45H2O=4H3BO3Na2SO4。1NaBH4与FeCl3反应可制取纳米铁：2FeCl36NaBH418H2O=2Fe6NaCl6H3BO321H2，下列说法正确的是()A该反应中氧化剂只有FeCl3BNaBH4的电子式为CNaBH4不能与水发生反应D该反应中每生成1 mol Fe转移电子3 mol答案B解析反应2FeCl36NaBH418H2O=2Fe6NaCl6H3BO321H2中，FeCl3中的Fe由3价降低到0价，水中部分H由1价降低到0价，所以该反应中氧化剂为FeCl3和H2O，A项错误；NaBH4由钠离子与BH构成，为离子化合物，则其电子式为，B项正确；NaBH4中H为1价，水中H为1价，两者发生归中反应可生成氢气，C项错误；题述氧化还原反应中，化合价升高的只有NaBH4中的H，由1价升高到0价，可据此判断电子转移数目，每生成1 mol Fe，消耗3 mol NaBH4，转移电子12 mol，D项错误。2按要求回答问题(1)2019·全国卷，26(3)根据H3BO3的解离反应：H3BO3H2OHB(OH)，Ka5.81×1010，可判断H3BO3是_酸。(2)2015·全国卷， 27(1)(6)写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式：_。单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程：_。(3)2015·安徽理综，27(2)请配平化学方程式：_NaBO2_SiO2_Na_H2=_NaBH4_Na2SiO3。(4)2014·重庆理综，11(2)NaBH4是一种重要的储氢载体，能与水反应得到NaBO2，且反应前后B的化合价不变，该反应的化学方程式为_。答案(1)一元弱(2)Mg2B2O5·H2O2H2SO42MgSO42H3BO32H3BO3B2O33H2O、B2O33Mg2B3MgO(3)124212(4)NaBH42H2O=NaBO24H23硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5·H2O，硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。一种利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程如图所示：(1)写出硼元素在元素周期表中的位置：_。(2)将硼砂溶于水后，用硫酸调节溶液的pH3.5以制取硼酸(H3BO3)，该反应的离子方程式为_。(3)由MgCl2·6H2O制备MgCl2时，一定条件是_。(4)制得的粗硼在一定条件下反应生成BI3，BI3在一定条件下受热分解可以得到纯净的单质硼。0.200 0 g粗硼制成的BI3完全分解，将生成的I2配制成100 mL碘水，量取10.00 mL碘水于锥形瓶中，向其中滴加几滴淀粉溶液，用0.300 0 mol·L1 Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。(提示：I22S2O=2IS4O)滴定终点的现象为_，该粗硼样品的纯度为_%。(5)H3BO3也可写成B(OH)3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备。工作原理如图所示。b膜为_(填“阴离子”或“阳离子”)交换膜，写出产品室发生反应的离子方程式：_，理论上每生成1 mol H3BO3，N室可生成_L(标准状况)气体。N室中，进口和出口的溶液浓度大小关系为a%_(填“>”或“<”)b%。答案(1)第二周期A族(2)B4O2H5H2O=4H3BO3(3)在HCl氛围中加热(4)滴加最后一滴Na2S2O3溶液，锥形瓶中溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复原色99(5)阴离子HB(OH)=H3BO3H2O11.2<解析(3)因MgCl2在蒸干灼烧时会发生水解，其水解的化学方程式为MgCl22H2OMg(OH)22HCl，所以为了防止氯化镁水解生成氢氧化镁，需要在HCl氛围中加热。(4)消耗的Na2S2O3的物质的量为0.300 0 mol·L1×0.018 L0.005 4 mol，根据关系式：BBI3I23S2O得，n(B)n(S2O)0.001 8 mol，则该粗硼样品中B的物质的量0.001 8 mol×0.018 mol，则硼的质量为11 g·mol1×0.018 mol0.198 g，该粗硼样品中硼的质量分数为×100%99%。(5)产品室可得到H3BO3的原因是M室的H穿过阳离子交换膜扩散至产品室，原料室的B(OH)穿过阴离子交换膜扩散至产品室，二者反应生成H3BO3，其离子方程式为HB(OH)=H3BO3H2O，所以b膜应为阴离子交换膜。阴极的电解液为氢氧化钠溶液，所以N室的电极反应式为2H2O2e=H22OH，生成1 mol H3BO3时，需要M室和原料室分别转入1 mol H、1 mol B(OH)，则需转移1 mol e，所以N室可生成0.5 mol氢气，其体积在标准状况下为11.2 L。N室溶液中氢氧根离子浓度增大，Na从原料室通过阳离子交换膜进入N室，故N室进口溶液浓度比出口的小，即a%<b%。42019·全国卷，26(1)(2)(4)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：回答下列问题：(1)在95 “溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_。(2)“滤渣1”的主要成分有_。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3离子，可选用的化学试剂是_。(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为_，母液经加热后可返回_工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_。答案(1)NH4HCO3NH3=(NH4)2CO3(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3KSCN溶液(4)2Mg23CO2H2O=Mg(OH)2·MgCO32HCO或2Mg22COH2O= Mg(OH)2·MgCO3CO2溶浸高温焙烧解析(1)由流程图加入物质可知，“溶浸”时产生的气体只能是NH3，NH3与NH4HCO3反应生成用于“沉镁”的物质只能是(NH4)2CO3。(2)由流程图可知，在过滤获取H3BO3之前没有除Fe3、Al3的步骤，推知氧化铁、氧化铝在“溶浸”时没有溶解，而二氧化硅不溶于硫酸铵溶液，因而滤渣1的主要成分是二氧化硅、氧化铁、氧化铝。检验Fe3的试剂可选用KSCN溶液。(4)“沉镁”中，结合反应物有Mg2、CO，生成物为Mg(OH)2·MgCO3，依据离子方程式书写要求，即可写出方程式。母液含硫酸铵，可以将母液返回“溶浸”工序循环使用，体现绿色化学理念和环境保护思想。碱式碳酸镁转化成轻质氧化镁，联系碳酸镁、氢氧化镁受热都能分解生成氧化镁。1下列有关金属及其化合物的知识说法正确的是()A可用Na与MgCl2溶液反应制MgB金属单质导电与电解质溶液导电原因相同C常温下氧气与铝不反应，故常温下铝制品可以广泛应用D观察焰色反应实验为黄色火焰，则可证明该溶液中含有Na答案D解析Na和水反应生成NaOH和H2，NaOH和MgCl2反应生成Mg(OH)2沉淀，所以Na不能置换Mg，故A错误；金属导电是自由电子定向移动，电解质溶液导电是溶液中阴、阳离子的定向移动，金属单质导电与电解质溶液导电原因不同，故B错误；常温下，铝和氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止了内部的铝与氧气的接触，所以铝制品可以广泛利用，故C错误；钠元素焰色为黄色，观察焰色反应实验为黄色火焰，则可证明该溶液中含有Na，故D正确。2(2020·江苏，6)下列有关化学反应的叙述正确的是()A室温下，Na在空气中反应生成Na2O2B室温下，Al与4.0 mol·L1 NaOH溶液反应生成NaAlO2C室温下，Cu与浓HNO3反应放出NO气体D室温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4答案B解析室温下，Na在空气中反应生成Na2O，A项错误；2Al2H2O2OH=2AlO3H2，B项正确；室温下，铜与浓硝酸反应生成NO2，C项错误；室温下，铁遇浓硫酸发生钝化，D项错误。3(2020·浙江7月选考，8)下列说法不正确的是()ACl会破坏铝表面的氧化膜BNaHCO3的热稳定性比Na2CO3强CKMnO4具有氧化性，其稀溶液可用于消毒D钢铁在潮湿空气中生锈主要是发生了电化学腐蚀答案B4(2020·江苏，10)下列选项所示的物质间转化均能实现的是()ANaCl(aq)Cl2(g)漂白粉(s)BNaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s)CNaBr(aq)Br2(aq)I2(aq)DMg(OH)2(s)MgCl2(aq)Mg(s)答案C解析由Cl2制备漂白粉应通入石灰乳而不是石灰水中，A项错误；向氯化钠溶液中通入二氧化碳，无法制取碳酸氢钠固体，B项错误；向溴水中加入碘化钠溶液，可得到碘单质，C项正确；电解MgCl2溶液得不到Mg，D项错误。5a、b、c、d、e分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五种金属中的一种。已知：a、b均能与稀硫酸反应放出气体；c与d的硝酸盐溶液反应，置换出单质d；b与强碱反应放出气体；b、e在冷的浓硫酸中钝化。由此可判断a、b、c、d、e依次是()AMg、Al、Cu、Ag、Fe BFe、Cu、Al、Ag、MgCMg、Cu、Al、Ag、Fe DAl、Mg、Ag、Cu、Fe答案A6以色列理工学院的丹尼尔·谢德曼因发现“准晶体”而一人独享了2011年度诺贝尔化学奖。某组成为Al65Cu23Fe12的准晶体W具有低摩擦系数、高硬度、低表面能以及低传热性，正被开发为炒菜锅的镀层。下列有关说法中正确的是()AW的熔点比铝、铁、铜的都高B将一定量W投入少量的盐酸中，充分反应后溶液中一定有Fe2C等质量W分别与足量NaOH溶液、盐酸反应，生成氢气的质量之比为6573DW在氯气中完全燃烧时可形成AlCl3、FeCl3两种离子化合物答案C解析W属于合金，合金与组成它的各成分金属相比，其熔点较低，A错误；此合金中含有的金属中，铝的还原性最强，当酸量不足时，溶液中一定存在Al3，可能存在Fe2，B错误；W与足量的NaOH溶液、盐酸反应，生成氢气的体积之比为，C正确；合金与氯气反应产生的AlCl3为共价化合物，不是离子化合物，D错误。7下列各组物质中，满足图示一步转化关系的是()序号XYZWCuCuSO4Cu(OH)2CuONaNaOHNa2CO3NaClCl2Ca(ClO)2HClOHClFeFeCl3FeCl2Fe(OH)2A. BC D答案A8Mg与Br2反应可生成具有强吸水性的MgBr2，该反应剧烈且放出大量的热。实验室采用如图装置制备无水MgBr2。下列说法错误的是()Aa为冷却水进口B装置A的作用是吸收水蒸气和挥发出的溴蒸气C实验时需缓慢通入N2，防止反应过于剧烈D不能用干燥空气代替N2，因为副产物MgO会阻碍反应的进行答案B解析冷凝管起到冷凝回流的作用，冷凝管内冷凝水的方向为下进上出，则a为冷却水进口，故A正确；MgBr2具有较强的吸水性，制备无水MgBr2，需要防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶，则装置A的作用是吸收水蒸气，但无水CaCl2不能吸收溴蒸气，故B错误；制取MgBr2的反应剧烈且放出大量的热，实验时利用干燥的氮气将溴蒸气带入三颈烧瓶中，为防止反应过于剧烈，实验时需缓慢通入N2，故C正确；不能用干燥空气代替N2，空气中含有的氧气可将镁氧化为副产物MgO而阻碍反应的进行，故D正确。9(2018·全国卷，7)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：下列叙述错误的是()A合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用B从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、LiC“沉淀”反应的金属离子为Fe3D上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠答案D解析Li2SO4易溶于水，用硫酸钠代替碳酸钠，不能形成含Li沉淀，D项错误；合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用，A项正确；LiFePO4中含有Li和Fe元素，正极片碱溶所得滤液中含有Al元素，B项正确；Fe2能被HNO3氧化为Fe3，Fe3遇到碱液后沉淀，而另一种金属离子锂离子遇到碳酸钠后沉淀，C项正确。10探究Na2O2与水的反应，实验如图： 已知：H2O2HHO；HOHO。下列分析不正确的是()A实验中均发生了氧化还原反应和复分解反应B实验中产生的气体能使带火星的木条复燃，说明存在H2O2C和实验不能说明溶解性：BaO2>BaSO4D实验中说明H2O2具有还原性答案B解析中的反应机理可以认为过氧化钠与水反应生成过氧化氢与氢氧化钠，过氧化氢分解生成水和氧气，发生复分解反应和氧化还原反应，中过氧化钡与稀硫酸反应生成过氧化氢和硫酸钡沉淀，过氧化氢分解生成水和氧气，因此两个试管中均发生了氧化还原反应和复分解反应，A项正确；中过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，不能说明存在H2O2，B项错误；中过氧化钡与硫酸反应生成过氧化氢和硫酸钡沉淀，证明酸性：硫酸过氧化氢，不能说明溶解性：BaO2BaSO4，C项正确；中产生的气体为氧气，氧元素化合价升高，H2O2作还原剂，说明H2O2具有还原性，D项正确。11草酸亚铁，在形成晶体时会结晶一定量的水；在工农业生产中具有重要用途，如照相的显影剂，生产磷酸铁锂电池的原料等。已知：草酸亚铁不溶于水，可溶于酸；Fe(SCN)3C2O=Fe(C2O4)6SCN。回答下列问题：.甲同学检查药品发现该晶体显浅黄色，认为晶体不纯，可能是因为部分的铁被氧化。为验证自己的猜想，进行实验验证。取少量的晶体样品溶于稀硫酸，滴加KSCN溶液，溶液无明显变化。由此认为晶体中不存在3价的铁。你认为_(填“正确”或“不正确”)，理由是_。.乙同学为测定草酸亚铁晶体FeC2O4·xH2O中的结晶水含量，利用如下装置：(1)做实验前首先要：_。(2)称取一定质量的晶体，装好药品，开始实验。接下来的实验步骤依次为_，重复实验直至B中恒重。a点燃酒精灯，加热b熄灭酒精灯c关闭Kd打开K，缓缓通入氮气e冷却至室温f称量.丙同学用滴定的方法也可以测定草酸亚铁晶体中结晶水的含量。取a g草酸亚铁晶体溶于稀硫酸，再把所得溶液稀释成500 mL，取出50 mL放入锥形瓶，向其中逐滴滴入未知浓度的酸性KMnO4溶液，振荡，发现溶液颜色逐渐变为棕黄色，且有气泡冒出，当溶液颜色突变成浅紫色，停止滴加。接着向溶液中加入稍过量的KI溶液和几滴淀粉溶液，然后再用c mol·L1的Na2S2O3溶液滴至终点。几次实验平均耗用Na2S2O3溶液V mL。(2Na2S2O3I2=Na2S4O62NaI)(1)写出向溶液中滴加酸性KMnO4溶液发生反应的离子方程式：_。(2)上述试验中稀释草酸亚铁溶液时除烧杯和玻璃棒外，还必需的玻璃仪器有_。(3)x_。(4)若实验中滴入KMnO4溶液过多，则所得x值_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。答案.不正确根据题给信息可知，C2O比SCN更易与Fe3结合.(1)检查装置气密性(2)dabecf.(1)3MnO5Fe25H2C2O414H=3Mn25Fe312H2O10CO2(2)500 mL容量瓶、胶头滴管(3)(4)偏小解析.根据题给信息可知，C2O比SCN更易与Fe3结合，所以取少量的晶体样品溶于稀硫酸，滴加KSCN溶液，溶液无明显变化，不能判定晶体中不存在3价的铁。.(2)称取一定质量的晶体，装好药品，开始实验。接下来的实验步骤：由于草酸亚铁晶体中亚铁离子易被氧气氧化，所以要排净装置内的空气，打开K，缓缓通入氮气(d)，然后点燃酒精灯，加热(a)，反应发生，结束后，熄灭酒精灯(b)，冷却至室温(e)，关闭K (c)，进行称量(f)，重复实验直至B中恒重；正确的操作步骤：dabecf。.(1)草酸亚铁晶体中含有Fe2和C2O，在酸性条件下，均能被KMnO4溶液氧化为Fe3和CO2，而MnO被还原为Mn2，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒写出离子方程式： 3MnO 5Fe25H2C2O414H=3Mn25Fe312H2O10CO2。(2)把草酸亚铁溶液稀释成500 mL溶液时，除烧杯和玻璃棒外，还必需的玻璃仪器有500 mL容量瓶、胶头滴管。(3)根据反应3MnO5Fe25H2C2O414H=3Mn25Fe312H2O10CO2可知，反应产生的Fe3把碘离子氧化为碘单质，反应为2Fe32I=2Fe2I2；生成的碘又被Na2S2O3还原为I，反应为2Na2S2O3I2=Na2S4O62NaI；根据上述反应关系可知：n(FeC2O4·xH2O)n(FeC2O4)n(Fe2)n(Fe3)n(I2)n(Na2S2O3)，n(Na2S2O3)(V×103 ×c)mol，所以50 mL溶液中n(FeC2O4·xH2O)(V×103×c)mol，又原溶液为500 mL，所以n(FeC2O4·xH2O)(V×103×c)× mol10(V×103×c)mol；草酸亚铁晶体为a g，所以10(V×103×c)，解得x。(4)若实验中滴入KMnO4溶液过多，碘离子被氧化的量增多，消耗的n(Na2S2O3)cV增多，根据x关系可知，则所得x值偏小。