《用途广泛的金属元素考点归纳及典型例题》.docx
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《用途广泛的金属元素考点归纳及典型例题》
重点突破
锁定高考热点 探究规律方法
考点1
金属的性质
1.金属活动性的判断规律
（1）单质与水或酸反应的难易程度：
反应越剧烈，该金属越活泼。
（2）最高价氧化物对应水化物的碱性强弱：
碱性越强，金属越活泼。
（3）金属间的置换反应：
若A能置换B，则A的活动性比B的强。
（4）简单阳离子氧化性的强弱：
氧化性越强，该金属的活动性越弱。
（5）两金属构成原电池时，作负极（或电子流出、或电流流入、或发生氧化反应等）的金属比作正极（或电子流入、或电流流出、或发生还原反应等）的金属活泼。
2．金属与酸反应的定量关系
（1）金属与酸反应失去电子的物质的量＝产生氢气的物质的量×2。
（2）当两溶液中参加反应的金属与产生氢气的质量差相等时，则反应后两溶液增加的质量相等。
（3）相同物质的量的金属与足量酸反应产生氢气的物质的量之比等于反应后对应金属离子呈现的化合价之比。
（4）相同质量的金属与足量酸反应产生氢气的质量之比等于金属失去1mol电子时质量的倒数比。
（5）若产生相同量的氢气，所需金属的物质的量之比等于反应后对应金属离子呈现的化合价的倒数比。
（6）若产生相同量的氢气，所需金属的质量之比等于失去1mol电子时金属的质量之比。
题组训练
1．铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。
下列与这些用途无关的性质是（ ）
A．不易生锈 B．导电性好
C．密度小D．强度高
解析 铝镁合金的导电性与其可作新型建筑装潢材料无关。
答案 B
2．下列是制取铜的两种方案：
方案一 Fe
H2
Cu
方案二 CuO
CuSO4
Cu
对于方案二优于方案一的评价有①节约能源 ②制得的产品更纯 ③不会产生污染性气体，无污染
④相同原料可以制得更多产品 ⑤实验更安全 ⑥制得的粗产品更容易分离。
其中正确的评价是（ ）
A．①③④⑤B．①②⑥
C．②③⑤D．②④⑥
答案 A
3．在相同条件下，将相同物质的量的Na、Mg、Al分别加入盛有同浓度、同体积稀盐酸的甲、乙、丙三个烧杯中充分反应，生成气体的体积关系不可能是（ ）
A．甲（Na）>乙（Mg）>丙（Al）
B．甲（Na）>乙（Mg）＝丙（Al）
C．甲（Na）<乙（Mg）<丙（Al）
D．甲（Na）＝乙（Mg）＝丙（Al）
解析 金属与氢气的关系：
2Na～H2，Mg～H2,2Al～3H2，金属与消耗酸的关系：
Na～HCl，Mg～2HCl，Al～1.5HCl，如果盐酸不足，Mg、Al就会剩余，但Na还会与水反应。
假设金属的物质的量为4mol，见下表分析：
答案 A
考点2
金属的冶炼方法
由于金属的化学活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此需采用不同的冶炼方法。
1.热分解法：
对活泼性较弱的金属，用加热分解其氧化物的方法冶炼，如2HgO
2Hg＋O2↑，2Ag2O
4Ag＋O2↑
2．电解法：
对一些非常活泼的金属，用电解法冶炼，如
电解熔融MgCl2：
MgCl2（熔融）
Mg＋Cl2↑
电解熔融Al2O3：
2Al2O3（熔融）
4Al＋3O2↑
3．热还原法：
对于大多数活泼性较强的金属，采用还原剂还原的方法冶炼，如
H2还原WO3：
WO3＋3H2
W＋3H2O
Al还原Cr2O3：
Cr2O3＋2Al
2Cr＋Al2O3
CO还原Fe2O3：
Fe2O3＋3CO
2Fe＋3CO2
4．铝热反应
（1）原理：
高温下铝将金属氧化物中的金属还原出来。
（2）实验装置：
如图所示。
（3）实验现象。
①镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。
②反应放出大量的热，并发出耀眼的强光。
③纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。
④待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是铁珠。
（4）铝热反应的应用。
①该反应为放热反应，铝在高温下还原出了单质铁，在冶金工业上也常用这一原理制取熔点较高的金属，如铬、锰等，3MnO2＋4Al
2Al2O3＋3Mn。
②该反应原理可以应用在生产上，如焊接钢轨等。
题组训练
4.下列有关金属的工业制法中正确的是（ ）
A．制钛：
用金属钠置换四氯化钛（TiCl4）溶液中的钛
B．炼铁：
用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
C．制钠：
用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液
D．炼铜：
用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜
解析 A中不能用TiCl4溶液，要用熔融态的TiCl4；电解NaCl溶液得到NaOH、Cl2和H2；电解法精炼铜的原料是粗铜。
答案 B
5．下列金属冶炼的反应原理，错误的是（ ）
A．MgCl2（熔融）
Mg＋Cl2↑
B．Al2O3＋3H2
2Al＋3H2O
C．Fe3O4＋4CO
3Fe＋4CO2
D．2HgO
2Hg＋O2↑
解析 金属冶炼的方法很多，由于金属离子得电子的能力不同，因此必须采取不同的冶炼方法。
在金属活动性顺序表中，位于后面的金属（Hg、Ag等）的氧化物受热就能分解得到单质；位于前面的几种金属（如K、Na、Ca、Al等）的还原性太强，这些金属都很容易失去电子，只能用通电电解其熔融盐或氧化物的方法冶炼。
答案 B
6．粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。
进行如下实验：
①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；
②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol·L－1盐酸中，得溶液C；
③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12L（标况）气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；
④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。
请填空：
（1）①中引发铝热反应的实验操作是________，产物中的单质B是________。
（2）②中所发生的各反应的化学方程式是_________________。
（3）③中所发生的各反应的离子方程式是_________________。
（4）若溶液D的体积仍视为0.15L，则该溶液中c（Mg2＋）为________，c（Fe2＋）为________。
解析 此题将实验操作与元素化合物知识巧妙结合在一起考查，增大了试题的容量，增强了试题的测试能力。
（1）铝热反应是指单质Al和某些金属氧化物发生的反应，反应过程中放出大量热，但该反应需要较高的温度才能引发。
在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。
发生的反应为Fe2O3＋2Al
Al2O3＋2Fe，所以产物中单质B为Fe。
（2）Fe2O3和MgO都是碱性氧化物，能和酸反应生成盐和水。
Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O；MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。
（3）混合物中只有Fe2O3能和Al发生铝热反应，生成Fe单质。
C溶液中有反应生成的FeCl3，还有未反应的HCl。
发生的离子反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
（4）假设步骤②用去的20g固体中，MgO的物质的量为x，则Fe2O3的物质的量也为x，则40g·mol－1x＋160g·mol－1x＝20g，解得：
x＝0.1mol。
根据MgO～MgCl2的关系，则溶液中MgCl2的浓度为0.1mol÷0.15L＝0.67mol·L－1。
步骤④说明溶液中没有Fe3＋，也就是溶质为FeCl2和MgCl2。
根据Cl－不变的关系，可知MgCl2和FeCl2的总的物质的量等于
＝0.45mol，所以，FeCl2的浓度为
＝2.3mol·L－1。
答案
（1）加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 Fe
（2）Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O；MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O
（3）Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
（4）0.67mol·L－1 2.3mol·L－1
归纳总结
1.选择金属冶炼的方法是依据金属在自然界中的存在形态和金属的活泼性。
金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，越容易被还原；金属的位置越靠前，越难被还原。
2．化学性质很稳定的金属如Au、Pt等，在自然界中呈游离态，用物理方法即可得到。
3．有些活泼性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如
Na＋KCl
K↑＋NaCl
2RbCl＋Mg
MgCl2＋2Rb↑等，
在此主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。
考点3
铜及其化合物的性质
1.铜的化学性质
2.铜的氧化物和氢氧化物
3.CuSO4·5H2O：
蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。
（1）无水CuSO4遇水变蓝色（生成CuSO4·5H2O），可作为水的检验依据。
（2）CuSO4和石灰乳的混合液即为无机农药波尔多液，是一种良好的杀菌剂，可以用来防治多种作物的病害。
题组训练
7.铜是人类最早使用的金属，被广泛应用于电气、轻工、机械制造和国防工业等。
Cu2O与H2SO4能发生反应：
Cu2O＋H2SO4===Cu＋CuSO4＋H2O。
（1）用实验法确定某温度下Cu（OH）2固体的分解产物。
实验时称取9.8gCu（OH）2样品，将该样品在坩埚中加热分解，冷却至室温后，测得剩余的固体质量为7.6g，该固体的成分及质量为_______，若将所得固体溶于足量稀硫酸，所得固体质量为________g。
（2）冰铜（主要含Cu2S和FeS等）是冶炼铜的理想原料。
高温下利用冰铜冶炼金属铜的反应主要有
①2Cu2S＋3O2
2Cu2O＋2SO2和
②2Cu2O＋Cu2S
6Cu＋SO2↑。
若得到1mol单质铜，反应中转移电子的物质的量为____，反应②中氧化剂为________。
（3）Cu可以溶于稀硝酸，该反应的离子方程式为
_____________________________________________________。
解析
（1）n[Cu（OH）2]＝
＝0.1mol
若Cu（OH）2加热完全分解只生成CuO，其质量为0.1mol×80g·mol－1＝8g
若Cu（OH）2加热完全分解只生成Cu2O，其质量为0.05mol×144g·mol－1＝7.2g
因7.2<7.6<8.0，故该固体为CuO和Cu2O的混合物。
设CuO为xmol，Cu2O为ymol
即
解得：
x＝0.05 y＝0.025
即m（CuO）＝0.05mol×80g·mol－1＝4.0g
m（Cu2O）＝0.025mol×144g·mol－1＝3.6g
据反应：
Cu2O＋H2SO4===Cu＋CuSO4＋H2O
可知生成Cu的质量为
0．025mol×64g·mol－1＝1.6g。
（2）由冰铜冶炼铜的反应为
①2Cu2S＋3O2
2Cu2O＋2SO2
②2Cu2O＋Cu2S
6Cu＋SO2↑
两式合并得：
3Cu2S＋3O2
6Cu＋3SO2
即Cu2S＋O2
2Cu＋SO2
生成2molCu时转移6mol电子；
反应②的氧化剂为Cu2O和Cu2S。
答案
（1）CuO和Cu2O分别为4.0g和3.6g 1.6
（2）3mol Cu2O和Cu2S
（3）3Cu＋8H＋＋2NO
===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
8．铜是人类最早使用的金属之一，铜的矿物主要有辉铜矿（Cu2S）、黄铜矿（CuFeS2）、赤铜矿（Cu2O）等。
铜及其化合物一般都有颜色，例如Cu、Cu2O呈红色，CuO呈黑色，CuSO4·5H2O呈蓝色等。
已知：
①CuO经高温灼烧生成Cu2O ②Cu2O属于碱性氧化物 ③Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O
（1）工业冶炼铜的主要原料是黄铜矿，其生产过程开始的两步是：
①富集：
将矿物进行浮选；
②焙烧：
把得到的精矿用空气进行焙烧，将其中的铁元素转变为硫化亚铁、铜元素转变为硫化亚铜，试写出焙烧反应的化学方程式并配平________________________________________________。
（2）将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是________（填选项字母）。
A．如果溶液变为蓝色、同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成了Cu2O
B．溶液中最终不可能有紫红色固体出现
C．这种实验的结果无法说明CuO分解的程度
D．如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解
（3）黄铜矿冶炼铜产生的炉渣中含有Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3等物质。
选用提供的试剂，设计一个实验，以验证炉渣中含有FeO，应选择的试剂为________（填选项字母）。
A．稀硝酸 B．稀硫酸
C．KSCN溶液D．KMnO4溶液
E．NaOH溶液
证明炉渣中含有FeO的实验操作（简述）___________________。
解析
（1）根据题意和发生氧化还原反应关系可知，一部分硫元素转变为SO2，从而推知反应的化学方程式为：
2CuFeS2＋O2
2FeS＋Cu2S＋SO2。
注意不要将硫化亚铜错写为CuS，CuS的名称为硫化铜；若分析不清其中的氧化还原关系，会漏写SO2，或者将氧元素写为其他形式。
（2）若误认为Cu不与热的稀硝酸反应会造成错选D项。
如果样品部分生成了Cu2O，也会有类似现象发生，即这种实验的结果无法证明CuO分解的程度，A项错误、C项正确；由于Cu能够与热的稀硝酸反应，所以无论CuO是否完全分解，溶液中最终不可能有紫红色固体出现，B项正确、D项错误。
（3）忽视稀硝酸能够氧化Fe2＋，忽视Fe（OH）3的颜色能够干扰Fe（OH）2的颜色。
回答该题时要注意以下几点：
①不能选用稀硝酸和KMnO4溶液的组合；
②简述实验操作时注意几个关键词“取样”“过滤取滤液或静置取上层清液”等；
③不能选用稀硫酸与NaOH溶液的组合，因为将炉渣用稀硫酸溶解后，溶液中含有Fe3＋，加入NaOH溶液不能观察到生成Fe（OH）2时沉淀颜色的变化。
答案
（1）②2CuFeS2＋O2
2FeS＋Cu2S＋SO2
（2）BC
（3）BD 取样，加入适量稀硫酸，溶解、过滤取滤液（或静置取上层清液），向滤液中滴加几滴紫色的高锰酸钾溶液，溶液的紫色逐渐褪去，说明炉渣中含有FeO
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