2022高考化学二轮复习精品资料 专题5 金属及其化合物(教师版).doc
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1、专题五 金属及其化合物【2013考纲解读】钠、铝、铁、铜及其化合物是日常生活中非常重要的物质,特别是铝、铁在国民经济中占有极其重要的地位。命题的重点将是钠及其化合物(特别是Na2O2、Na2CO3、NaHCO3)的性质、铝及其化合物的两性、Fe2与Fe3之间的转化关系、铜的冶炼及Cu(OH)2的性质等。估计以后高考试题将会在选择题中以离子共存、离子方程式、氧化还原反应、物质的鉴别与分离等角度考查金属元素及其化合物的性质,也会在非选择题中以金属元素的性质为载体,通过推断题、实验题,考查考生运用金属元素的有关知识分析解决问题的能力。以实验探究的形式考查元素化合物的性质将成为2013年高考命题的新亮
2、点。【知识网络构建】1.钠及其化合物2. 铝及其化合物 3. 铁及其化合物 4. 铜及其化合物 【高频考点突破】考点一 常见金属及化合物的主要性质1钠及其化合物(1)等物质的量的金属钠被氧化成Na2O和Na2O2时转移的电子数相同。(2)钠与酸反应时,先与酸反应,酸不足再与水反应。(3)钠与盐的溶液反应:钠不能置换出溶液中的金属,钠直接与水反应,反应后的碱再与溶液中的其他物质反应。(4)Na2O2与CO2或H2O反应时,生成1 mol O2,转移电子的物质的量为2 mol。(5)Na2O2跟CO2和水蒸气组成的混合气体反应时,应先考虑Na2O2跟CO2的反应。因为若先发生反应:2Na2O22H
3、2O=4NaOHO2,必定还发生反应:2NaOHCO2=Na2CO3H2O。(6)Na2O2与SO2反应的化学方程式为:Na2O2SO2=Na2SO4。(7)向Na2CO3溶液中逐滴滴入盐酸,反应是分步进行的。反应的离子方程式依次为:COH=HCO、HCOH=H2OCO2。2镁、铝及其化合物(1)镁在空气中燃烧主要发生反应:2MgO22MgO,此外还发生反应:3MgN2Mg3N2、2MgCO22MgOC。(2)Mg3N2与水反应:Mg3N26H2O=3Mg(OH)22NH3。(3)加热Mg(HCO3)2溶液生成的是Mg(OH)2沉淀,而不是MgCO3沉淀,因为Mg(OH)2比MgCO3更难溶于
4、水。反应方程式为Mg(HCO3)2Mg(OH)22CO2。(4)铝与NaOH溶液、非氧化性强酸反应生成H2。常温下,浓硝酸、浓硫酸使铝发生钝化。(5)Al2O3、Al(OH)3仅能溶于强酸和强碱溶液中(如在氨水和碳酸中不溶)。(6)Al3、AlO只能分别存在于酸性、碱性溶液中。Al3与下列离子不能大量共存:OH、CO、HCO、SO、S2、ClO、AlO,其中OH是因为直接反应,其余均是因为发生了剧烈的双水解反应。AlO与下列离子不能大量共存:H、HCO、Al3、Fe2、Fe3,其中H和HCO是因为与AlO直接反应(AlOHCOH2O=Al(OH)3CO),其余也是因为发生了剧烈的双水解反应。(
5、7)明矾的净水原理:明矾的化学式为KAl(SO4)212H2O,它在水中能电离:KAl(SO4)2=KAl32SO。铝离子发生水解反应,生成的氢氧化铝胶体具有很强的吸附能力,吸附水中的悬浮物,使之沉降以达到净水目的:Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H。3铁、铜及其化合物(1)Fe与Cl2反应只能生成FeCl3,与I2反应生成FeI2,与反应物的用量无关。(2)Fe与水蒸气在高温下反应生成H2和Fe3O4,而不是Fe2O3。(3)过量的Fe与硝酸作用,或在Fe和Fe2O3的混合物中加入盐酸,均生成Fe2。要注意产生的Fe3还可以氧化单质Fe这一隐含反应:Fe2Fe3=3Fe2。(4)NO与
6、Fe2在酸性条件下不能共存。(5)Fe2O3、Fe(OH)3与氢碘酸反应时,涉及Fe3与I的氧化还原反应,产物为Fe2、I2和H2O。(6)FeCl3溶液加热浓缩时,因Fe3水解和HCl的挥发,得到的固体为Fe(OH)3,灼烧后得到红棕色Fe2O3固体;而Fe2(SO4)3溶液蒸干时,因硫酸是难挥发性的酸,将得不到Fe(OH)3固体,最后得到的固体仍为Fe2(SO4)3。 (7)注意亚铁盐及Fe(OH)2易被空气中氧气氧化成三价铁的化合物。如某溶液中加入碱溶液后,最终得到红褐色沉淀,并不能断定该溶液中一定含有Fe3,也可能含有Fe2。例1、用类推的方法可能会得出错误结论,因此推出的结论要经过实
7、践的检验才能确定其正确与否。下列推论中正确的是()ANa失火不能用CO2灭火,K失火不能用CO2灭火B工业上用电解熔融MgCl2的方法制取金属镁,也用电解熔融AlCl3的方法制取金属铝CAl与S直接化合可以得到Al2S3,Fe与S直接化合也可以得到Fe2S3 DFe3O4可以写成FeOFe2O3的形式,Pb3O4也可写成PbOPb2O3的形式【答案】A【解析】 AlCl3为共价化合物,熔融状态不导电,故不能用电解熔融AlCl3的方法制取金属铝;Fe与S直接化合只能生成FeS;Pb3O4中铅的化合价分别为2和4,故Pb3O4应写成2PbOPbO2的形式。 【变式探究】由熔盐电解法获得的粗铝含一定
8、量的金属钠和氢气,这些杂质可采用吹气精炼法除去,产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝,工艺流程如下:(1)精炼前,需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂,防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质,相关的化学方程式为_和_。(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体,杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有_;固态杂质粘附于气泡上,在熔体表面形成浮渣,浮渣中肯定存在_。(3)在用废碱液处理气体A的过程中,所发生反应的离子方程式为_。(4)镀铝电解池中,金属铝为_极,熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl和Al2Cl形式存在,铝电极的主要电极反应式为_。(5)钢材镀铝后,表面形成的致密氧化铝膜
9、能防止钢材腐蚀,其原因是_。生【解析】 (1)结合题意,即是Fe2O3、SiO2和金属Al在高温下发生置换反应;(2)杂质中还存在H2,与Cl2结合形成HCl,高温下Cl2也能与Na和Al反应生成NaCl和AlCl3(700 时升华形成气体);(3)冷凝后的气体Cl2和HCl均能与碱液反应;(4)电镀时,镀层金属作阳极,失电子形成阳离子,即Al失电子形成Al3,Al3再与AlCl结合形成Al2Cl;(5)防止腐蚀的原理包括隔绝金属与电解质溶液的接触、改变金属内部结构等。【点评】 以金属及其化合物的基本知识为命题线索,设置情境,或者结合某些新技术等命题来考查考生综合运用基本知识来解决实际问题的能
10、力是近几年高考中的一个新动向,尤其是新课标试验区的高考题,频频出现。因此在复习过程中既要注重基础知识复习,更要注重综合能力的提升。考点二 常见金属与其化合物的转化两种常见金属及其化合物的转化形式:1直线型转化关系ABC(1)NaNa2ONa2O2(2)X为强酸,如NaAlO2Al(OH)3AlCl3(3)X为强碱,如AlCl3Al(OH)3NaAlO22三角型转化关系 例2、物质A、B、C、D为中学常见单质,其组成元素的原子序数依次减小,且其中只有三种是短周期元素,B为黄绿色气体。试根据图123中物质的相互转化关系回答下列问题。(1)A的化学式为_。(2)在FG的转化中,A的作用是_;在的反应
11、中,不属于氧化还原反应的是_。(多填或少填无分)(3)写出A在高温下与H反应的化学反应方程式并标出电子转移的方向和数目:_。(4)写出反应的化学反应方程式:_。(5)已知在101 kPa 条件下,2 mol D完全燃烧生成液态生成物放出571.6 kJ热量;请书写表示D燃烧热的热化学方程式:_。【答案】(1)Fe(2)还原剂 (5)在氢气燃烧热的热化学方程式中,氢气的化学计量数必须是1 mol。【变式探究】AI分别表示中学化学中常见的一种物质,其中A、I为常见金属,它们之间的相互关系如图124所示(部分反应物、生成物没有列出),且已知G为主族元素的固态氧化物,A、B、C、D、E、F六种物质中均
12、含同一种元素。 图12-4请填写下列空白:(1)A、B、C、D、E、F六种物质中所含同一种元素在周期表中的位置是_。(2)写出C物质的化学式:_。(3)写出下列反应的化学方程式或离子方程式:反应的化学方程式:_;反应的离子方程式:_;反应的化学方程式: _。(4)从能量变化的角度看,反应中,属于H0的反应是_。(填序号)【答案】(1)第四周期第族(2)FeCl2(3)8Al3Fe3O44Al2O39Fe2Al2OH2H2O=2AlO3H24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(4)【解析】 G为主族元素的固态氧化物,由G可以与NaOH反应和反应,猜测G是Al2O3,则J是NaAlO2,
13、G电解得到金属铝和氧气,由反应可知,I是金属铝,H是氧气,联想反应为铝热反应,A在氧气燃烧得到B,可知B是Fe3O4,A是金属铁,Fe3O4与盐酸反应生成Fe2和Fe3,从反应流程可以看出,C是FeCl2,E是Fe(OH)2,F是Fe(OH)3。反应为Fe3O48HCl=FeCl22FeCl34H2O,反应为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。考点三 金属及其化合物的实验探究有关金属及其化合物探究实验的特点:要求考生对文字、图形、表格数据、反应流程中的信息进行提取、分析、猜想和归类,考查学生基础知识的综合应用、基本的实验方法和基本技能的掌握程度,考查学生对科学探究方法和过程的理解,
14、对实验的评价。例3、铁不能与冷、热水反应,但能与水蒸气反应。资料显示,在不同温度下,还原铁粉与水蒸气反应的产物是不同的,温度低于570 时,生成FeO,高于570 时,生成Fe3O4。老师用如图125所示实验装置,完成还原铁粉与水蒸气反应的演示实验。(1)实验中使用肥皂液的作用是_。(2)甲同学为探究实验后试管内的固体含有哪些物质,进行了下列实验: 图12-5 实验编号 实验操作 实验现象 取少量黑色粉末X放入试管1中,加入盐酸,微热 黑色粉末逐渐溶解,溶液呈绿色;有少量气泡产生 向试管1中滴加几滴KSCN溶液,振荡 溶液没有出现血红色 根据上述实验,能确定固体中存在的物质是_;不能确定是否存
15、在Fe3O4的原因是_。(3)乙同学设计下列实验方案以确定实验后试管内的固体是否存在Fe3O4:图12-6溶液X中发生氧化还原反应的离子方程式为_;足量氨水与金属离子反应的离子方程式为_。操作a包括过滤和洗涤,检验沉淀是否已经洗涤干净的操作是_。确定是否存在Fe3O4需要测定并记录的实验数据是_。【答案】(1)检验反应中生成的H2 (2)FeFe3O4溶于盐酸生成的Fe3与Fe反应生成了Fe2 (3)2Fe22HH2O2=2Fe32H2O Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH 取少量最后一次洗涤液,滴加AgNO3溶液,若无沉淀生成,则沉淀已洗干净固体样品质量和红褐色固体的质量(其他合理答
16、案也可) 【解析】(1)铁与水蒸气在高温条件下反应生成H2,所以使用肥皂液的作用是检验反应中生成的H2。(2)由实验可知固体中一定含Fe,由于Fe3O4溶于盐酸生成的Fe3可被Fe还原成Fe2,加入KSCN溶液未出现血红色,所以不能确定有无Fe3O4。(3)溶液X中含有Fe2,Fe2在酸性溶液被H2O2氧化的离子方程式为2Fe2H2O22H=2Fe32H2O;Fe2被氧化为Fe3,Fe3与氨水反应的离子方程式为Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH。检验沉淀是否洗涤干净一定要取最后的洗涤液。确定是否存在Fe3O4需要的数据是固体样品质量和红褐色固体的质量。【变式探究】三草酸合铁酸钾晶体K3
17、Fe(C2O4)33H2O可有于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解,对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。限选试剂:浓硫酸、1.0 molL1 HNO3、1.0 molL1盐酸、1.0 molL1 NaOH、3% H2O2、0.1 molL1 KI、0.1 molL 1 CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。(1)将气体产物依次通过澄清石灰水(A)、浓硫酸、灼热氧化铜(B)、澄清石灰水(C),观察到A、C中澄清石灰水都变浑浊,B中有红色固体生成,则气体产物是_。(2)该小组同学查阅资料
18、后推知,固体产物中,铁元素不可能以三价形式存在,而盐只有K2CO3。验证固体产物中钾元素存在的方法是_,现象是_。(3)固体产物中铁元素存在形式的探究。 提出合理假设假设1:_;假设2:_;假设3:_。 设计实验方案证明你的假设。 实验过程根据中方案进行实验。在下表中写出实验步骤、预期现象与结论。实验步骤 预期现象与结论 步骤1 步骤2 步骤3 【答案】(1)CO2和CO(2)焰色反应透过蓝色钴玻璃观察到紫色火焰(3)全部为铁单质全部为FeO同时存在铁单质和FeO 实验步骤 预期现象和结论 步骤1:取适量固体产物于试管中,加入足量蒸馏水,充分振荡,分离不溶固体与溶液,用蒸馏水充分洗涤不溶固体
19、固体产物部分溶解 步骤2:向试管中加入适量CuSO4溶液,再加入少量上述不溶固体,充分振荡 (1)若蓝色溶液颜色及加入的不溶固体无明显变化,则假设2成立; (2)若蓝色溶液颜色明显改变,且有暗红色固体物质生成,则证明有铁单质存在 步骤3:继续步骤2中的(2),进行固液分离,用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色。取少量固体于试管中,滴加过量盐酸后,静置,取上层清液,滴加适量H2O2,充分振荡滴加KSCN (1)若溶液基本无色,则假设1成立; (2)若溶液呈血红色,则假设3成立 【解析】 (1)根据A中石灰水变浑浊,知有CO2气体,B中有红色固体生成,说明CuO被还原,C中石灰水变浑浊,可知B中CuO被C
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