黄冈复习 金属元素及其化合物专题Word格式.docx
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4HNO3
NH3＋2O2
HNO3＋H2O
例2、某天然碱（纯净物）可看作由CO2和NaOH反应后的产物所组成。
称取天然碱样品四份，溶于水后，分别逐滴加入相同浓度的盐酸溶液30mL，产生CO2的体积（标准状况）如下表：
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
盐酸溶液的体积（mL）
30
样品（g）
3.32
4.15
5.81
7.47
二氧化碳的体积（mL）
672
840
896
（1）由第Ⅰ组数据中的CO2体积与样品质量之比，可以推测用2.49g样品进行同样的实验时，产生CO2_________mL（标准状况）。
（2）另取3.32g天然碱样品于300℃加热分解至完全（300℃时Na2CO3不分解），产生CO2112mL（标准状况）和水0.45g，计算并确定该天然碱的化学式。
（3）已知Na2CO3和HCl（aq）的反应分下列两步进行：
Na2CO2＋HCl→NaCl＋NaHCO3
NaHCO3＋HCl→NaCl＋CO2↑＋H2O
由上表中第Ⅳ组数据可以确定所用的HCl（aq）的浓度为______mol·
L－1。
（4）依据上表所列数据以及天然碱的化学式，讨论并确定上述实验中CO2（标准状况）体积V（mL）与样品质量W（g）之间的关系式。
（1）672：
3.32=V：
2.49 V=504mL
（2）解：
2NaHCO3
Na2CO3＋CO2↑＋H2O
2mol 22.4L
n（NaHCO3） 0.112L
故样品中：
n（Na2CO3）=
样品中含n（H2O）=
=0.02mol
故该天然碱中各组份物质的量之比为：
n（NaHCO3）：
n（Na2CO3）：
n（H2O）=0.01mol：
0.02mol︰0.02mol=1：
2：
2
2Na2CO3·
NaHCO3·
2H2O
（3）300mLHCl（aq）中n（HCl）=
c（HCl）=
=2.5mol·
L－1
（4）若该天然碱与盐酸反应的最终产物为NaCl和CO2则有：
（NaHCO3耗HCl）（Na2CO3耗HCl）
解之得w=4.98g，此时V（CO2）=22.4L·
mol－1×
若该天然碱与HCl反应最终产物为NaHCO3和NaCl，则：
①当0<
w<
4.98时HCl过量，V（CO2）=
②当4.98<
12.45时，V（CO2）＝（0.03L×
2.5mol·
L－1－
）×
22.4
＝22400（0.075－
）mL
③当w≥12.45时，V（CO2）=0
例3、下图中A至F是化合物，G是单质
A（溶液）
B（溶液）
写出A、B、E、F的化学式
A______________ B________________
E______________ F________________
化合物A受热分解可生成三种化合物，在中学常见的化合物范围内，A可能为某些酸式盐或碱式碳酸铜。
因A分解产生的两种化合物都能与化合物E反应产生单质G。
G可能为O2，E为Na2O2，然后进行推测验证，A为NaHCO3、B为Na2CO3、F为NaOH。
答案：
A．NaHCO3 B．Na2CO3 E．Na2O2 F．NaOH
考点2、镁及其合物
例4、0.1mol镁粉分别在足量的O2、CO2、N2中燃烧，生成固体的质量依次为W1、W2、W3下列关系式正确的是（）
A．W2>
W1>
W3 B．W1=W2>
W3
C．W1=W2=W3 D．W3>
W2>
W1
由2Mg＋O2
2MgO知0.1molMg即2.4gMg燃烧增重1.6g，由2Mg＋CO2
2MgO＋C知2.4gMg燃烧后增重1.6g＋0.6g=2.2g，由3Mg＋N2
Mg3N2知2.4gMg在N2中燃烧后增重0.93g，故A选项正确。
A
例5、取一根镁条置于坩埚内点燃，得到氧化镁和氮化镁混合物的总质量为0.470g。
冷却后加入足量水，将反应产物加热蒸干并灼烧，得到的氧化镁质量为0.486g。
（1）写出氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨的化学方程式。
（2）计算燃烧所得混合物中氮化镁的质量分数。
可先分析：
经过几步反应和处理，镁全部变成了氧化镁；
燃烧产物与足量水混合蒸干后，由氧化镁和氮化镁的混合物变成了纯净的氧化镁，这个过程中镁是守恒的，质量增加的原因是氮化镁变成了氧化镁，因此利用“质量差”法可以简化计算。
Mg3N2 → 3MgO △m
100 120 20
x （0.486－0.470）
解出：
x=0.080g，故w（Mg3N2）%=
（1）Mg3N2＋6H2O
2NH3↑＋3Mg（OH）2
（2）17%
考点3、铝及其合物
例6、某混合物A，含有KAl（SO4）2、Al2O3和Fe2O3。
在一定条件下可实现下图所示的物质之间的变化：
据此判断：
（1）固体B所含物质的化学式为__________________
（2）固体E所含物质的化学式为___________________
（3）反应①的离子方程式为________________________
A溶于水后沉淀为Al2O3和Fe2O3加入NaOH溶液后得到沉淀为Fe2O3，溶液为NaAlO2溶液，通入CO2后，得到的沉淀为Al（OH）3，故固体B为Al2O3，向KAl（SO4）2溶液中加入过量NH3·
H2O，发生反应的化学方程式为：
2KAl（SO4）2＋6NH3·
H2O
K2SO4＋3（NH4）2SO4＋2Al（OH）3↓，
故固体E为K2SO4、（NH4）2SO4
（1）Al2O3
（2）（NH4）2SO4、K2SO4
（3）AlO2－＋CO2＋2H2O
Al（OH）3↓＋HCO3－
例7、将等物质的量的两种氧化物溶于100mL硫酸，而后逐渐滴入1.00mol·
L－1的氢氧化钠溶液。
当加入氢氧化钠的体积V1=50mL时，开始有沉淀析出，且沉淀量随氢氧化钠加入量逐渐增加。
当氢氧化钠的体积V2=650mL时，沉淀量达到最大值，继续滴加氢氧化钠时，沉淀量逐渐减小。
当V3≥750mL时，沉淀量不再改变。
（1）最初加入的50mL氢氧化钠溶液的作用是什么？
（2）计算所用硫酸的浓度
（3）试判断两种氧化物各是什么，并计算其物质的量。
（1）中和过量的H2SO4
（2）沉淀量最大时所用OH－的物质的量与100mL强酸中H＋的物质的量相等，n（OH－）=1.00mol·
L－1×
0.650L=0.650mol，故n（H＋）也为0.650mol硫酸的浓度为3.25mol·
（3）在“考试大纲”规定的内容范围内，由题意知，其中一种氧化物为Al2O3，根据Al（OH）3＋OH－
AlO2－＋2H2O
该反应用去的n（NaOH）=1.00mol·
（0.750－0.650）L=0.100mol
故Al（OH）3为0.100mol，而Al2O3为0.0500mol。
根据Al3＋＋3OH－
Al（OH）3，生成Al（OH）3用去0.300molNaOH，而生成另一种氢氧化物也用去0.300molNaOH，且已知两种氧化物的物质的量相等，故另一种氧化物也是三价金属的氧化物，且不溶于过量碱溶液中，可知其为Fe2O3。
Fe2O3的物质的量为0.0500mol。
（2）3.25mol·
（3）氧化物为Al2O3和Fe2O3，物质的量均为0.500mol
考点4 铁及其化合物
例8、在氯化铁、氯化铜和盐酸混合溶液中加入铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是（）
A．Cu2＋ B．Fe3＋ C．Fe2＋ D．H＋
由题意知反应后有Fe粉剩余则说明溶液中无Cu2＋，阳离子较多的是Fe2＋还有少量H＋。
C
例9、提示：
某些金属氧化物跟熔融烧碱反应可生成盐。
根据以下化学反应框图填空：
（1）单质F是_____________________________________________。
（2）写出由E生成G的离子反应方程式（或化学方程式）。
_______________________________________________________
（3）溶液I中所含金属离子是__________________________________。
（4）由C→E＋F若改用浓酸，则不能选用的浓酸是（写分子式）________________。
单质B可以和强碱反应生成单质和溶液，可以猜测B很可能是铝；
红褐色沉淀G，在中学化学里面最有可能是Fe（OH）3，那么根据图中转换关系，E可能是亚铁盐，则单质C必定是单质铁，铁和酸反应生成的单质F应该是氢气，酸可以是稀盐酸和稀硫酸等非氧化性酸，回过头来再看B和强碱反应生成单质F是氢气，与碱反应生成氢气的应该是铝，证明最初的假设正确；
框图开始处A和铝反应生成铁和化合物D，这应该发生的是铝热反应，那么D应该是氧化铝，根据图中转换关系，H应该是偏铝酸钠，I应该是铝的盐溶液，至此我们可以回头来回答题中问题了。
由C→E＋F是铁和酸反应生成氢气，那么浓酸就不能是氧化性酸，如浓硫酸、浓硝酸等。
（1）H2
（2）2Fe2＋＋8NH3·
H2O＋O2＋2H2O
4Fe（OH）3↓＋8NH4＋
或Fe2＋＋2NH3·
Fe（OH）2↓＋2NH4＋
4Fe（OH）2＋O2＋2H2O
4Fe（OH）3
（3）Al3＋ Na＋
（4）浓H2SO4或HNO3
考点5 原电池电解池
1、“三池”比较
原电池
电解池
电镀池
定义
将化学能转变成电能的装置
将电能转变成化学能的装置
应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置
装置举例
H2SO4
形成条件
①活动性不同的两电极（连接）
②电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应）
③形成闭合回路
①两电极接直流电源
②两电极插入电解质溶液
③形成闭合电路
①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极
②电镀液必须含有镀层金属的离子（电镀过程浓度不变）
电极名称
负极：
较活泼金属（电子流出的极）
正极：
较不活泼金属（或能导电的非金属）（电子流入的极）
阳极：
与电极正极相连的极
阴极：
与电源负极相连的极
名称同电解池，但有限制条件
必须是镀层金属
镀件
电极反应
氧化反应，金属失电子
还原反应，溶液中的阳离子得电子或者氧气得电子
氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子
还原反应，溶液中的阳离子得电子
金属电极失电子（溶解）
电镀液中阳离子得电子（在电镀控制的条件下，水电离产生的H＋及OH－一般不放电）
电子流向
负极
正极
电源负极
阴极
电源正极
阳极
同电解池
2、电化学知识的应用
（1）析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁为例）
（2）金属的防护
①改变金属的内部结构。
例如把Ni、Cr等加入普通钢里制成不锈钢。
②覆盖保护层：
a．涂油脂、油漆、塑料等；
b．电镀耐腐蚀的金属（Zn、Sn、Cr、Ni等）。
③电化学保护法：
多采用牺牲阳极保护法。
如在船只的螺旋桨附近的船体上，镶嵌活泼金属锌块。
另外，可采用与电源负极相连接的保护方式。
如大型水坝的船闸的保护就是让铁闸门和电源负极相连。
（3）电解原理的应用
①氯碱工业（电解饱和食盐水）
2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
②活泼金属Na、Mg、Al的制取。
例如，电解熔融的NaOH制金属Na。
4NaOH
③金属精炼：
如铜的精炼，以粗铜做阳极，精铜做阴极，含Cu2＋的溶液做电解质溶液。
④电镀：
待镀金属制品做阴极，镀层金属做阳极，含有镀层金属离子的溶液做电镀液。
阳极反应：
M－ne－
Mn＋（进入溶液）
阴极反应：
Mn＋＋ne－
M（在镀件上沉积）
其特点是阴极本身参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度保持不变。
3、电解时电极产物的判断
（1）阳极产物的判断
首先看电极，如果是活性电极（金属活动顺序表Ag以前），则电极材料失电子，电极溶解。
如果是惰性电极（Pt、Au、石墨），则要再看溶液中的离子的失电子能力。
阴离子放电顺序如下：
S2－>
I－>
Br－>
Cl－>
OH－>
SO42－>
NO3－>
F－
（2）阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序：
Ag＋>
Hg2＋>
Fe3＋>
Cu2＋>
H＋>
Pb2＋>
Sn2＋>
Fe2＋>
Zn2＋>
（H＋）>
Al3＋>
Mg2＋>
Na＋>
Ca2＋>
K＋
例10、摩托罗拉公司最新研发了一种由甲醇和氧气及强碱作电解质溶液的新型手机电池，电量可达现用锂电池的10倍，且一次充电后工作时间超过一个月。
假定放电过程中，甲醇完全氧化产生的CO2被充分吸收生成CO32－。
（1）该电池总反应的离子方程式为___________________________。
（2）通入甲醇的一端电极是______________极，电池在放电过程中溶液的pH将____________（填“下降”或“上升”、“不变”）。
（3）最近，又有科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高。
一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气。
其中固体是掺杂了Y2O3（Y：
钇）的ZrO2（Zr：
锆）固体，它在高温下能传导O2－离子（其中氧化反应发生完全）。
以丁烷（C4H10）代表汽油。
电池的正极反应式为__________________，放电时固体电解质里O2－离子的移动方向是向_____________极移动（填正或负）。
根据题意，该电池的总反应可由甲醇与O2反应的化学方程式，以及反应产物之一与强碱溶液反应的离子方程式加和得到该电池的总反应。
在上述电池反应中，甲醇被氧化，通入甲醇的电极为负极；
在放电过程中生成的CO2与强碱反应消耗强碱，使溶液的pH降低。
通入空气的一端电极为正极，通入汽油蒸气的一端电极为负极，在“放电过程中固体电解质里O2－离子移动”，则正极生成O2－离子，其电极反应为：
O2＋4e－
2O2－；
O2－离子流向负极。
（1）2CH3OH＋3O2＋4OH－
2CO32－＋6H2O
（2）负；
下降；
（3）O2＋4e－
例11、现在工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水制取H2、Cl2、NaOH。
请回答下列问题：
（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生的电极反应式为__________。
（2）电解之前食盐水需要精制，目的是除去粗盐中Ca2＋、Mg2＋、SO42－等杂质离子，使用的试剂有：
a．Na2CO3溶液，b．Ba（OH）2溶液；
c．稀盐酸，其合理的加入顺序为___________________（填试剂序号）。
（3）如果在容积为10L的离子交换膜电解槽中，1min在阴极可产生11.2L（标准状况下）Cl2，这时溶液的pH是（设体积维持不变）________________。
（4）Cl2常用于自来水的消毒杀菌，现有一种新型消毒剂ClO2，若它们的杀菌过程中的还原产物均为Cl－，消毒等量的自来水，所需Cl2和ClO2的物质的量之比为_________。
（1）2Cl－－2e－
Cl2↑
（2）b、a、c
（3）13
（4）5︰2
例12、铅蓄电池放电时起原电池的作用，充电时起电解池的作用，铅蓄电池在放电和充电时发生的化学反应可用下式表示：
（1）蓄电池使用日久后正负极标志模糊，现根据下列两种条件，如何来判断正负极：
①氯化铜溶液，两根带有铜导线的碳棒__________________________。
②硫酸铜溶液，两根铜导线____________________________________。
（2）假如采用第②种方法进行实验，实验前后分别精确称重硫酸铜溶液和两根铜导线的总质量，假如不考虑实验误差，前者质量将_____________（填“增大”、“减小”或“不变”）；
后者将_______________填（“增加”、“减少”或“不变”）。
假使两根铜导线质量之差为0.32g，则铅蓄电池内部要消耗H2SO4____________mol。
（3）铅蓄电池的电压正常情况下保持2.0V，电压下降到约1.85V时需要重新充电，铅蓄电池充电时，阴极反应式为__________________。
（1）①先将碳棒上的铜线分别与蓄电池两极相连，碳棒上有红色物质析出的所连的为负极。
②将铜丝与蓄电池两极相连后，插入CuSO4溶液中，经一段时间后，铜导线变粗的所连为负极。
（2）不变，不变，0.005mol
（3）PbSO4＋2e－
Pb＋SO42－
考点6 金属的活动性顺序及金属的化学性质
还原性
K、Ca、Na
Mg、Al
Zn、Fe、Sn、
Pb、（H）、Cu
Hg、Ag、Pt、Au
还原性逐渐减弱，对应的金属阳离子氧化性逐渐增强（Fe指Fe2＋）
与O2
反应
常温下迅速反应，应保存在煤油中（Li保存在石蜡中）
常温下生成氧化膜，点燃或高温下剧烈反应
常温下与O2反应缓慢，久后生成氧化膜。
高温下Zn、Fe燃烧，Sn～Cu与O2迅速化合
常温下与O2不反应，加强缓慢反应，高温分解
不反应
与H2O
与冷水剧烈或较快反应，生成碱和H2
与热水或沸水缓慢反应，生成H2和氢氧化物
与高温水蒸气反应，生成H2和氧化物
与H2O不反应
与酸
能置换出非氧化性酸中的氢
与氧化性酸反应，但不生成H2
与王水反应
与盐溶
液反应
首先与H2O反应，生成的碱可与盐起复分解反应
一般是位于金属活动性顺序前边的金属能从盐中置换出后边的金属。
与强碱
仅Al、Zn与强碱溶液反应，生成H2和偏铝酸盐或锌酸盐
自然界
中存在
化合态
化合态和
游离态
冶炼
方法
电解法（电解熔融的盐、氧化物或氢氧化物）
热还原剂法
加热法
富集法
例13、冶炼金属一般有下列四种方法：
①焦炭法；
②水煤气（氢气、或一氧化碳）法；
③活泼金属置换法；
④电解法。
四种方法在工业上均有应用。
古代有（Ⅰ）火烧孔雀石炼铜；
（Ⅱ）湿法炼铜；
现代有（Ⅲ）铝热法炼铬；
（Ⅳ）从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是（）
A．（I）用① B．（Ⅱ）用② C．（Ⅲ）用③ D．（Ⅳ）用④
对于（Ⅰ）、（Ⅱ）、（Ⅲ）、（Ⅳ）发生的反应分别是：
（Ⅰ）Cu2（OH）2CO3
2CuO＋CO2↑＋H2O
C＋2CuO
2Cu＋CO2，符合①；
（Ⅱ）Fe＋CuSO4
FeSO4＋Cu，符合③；
（Ⅲ）2Al＋Cr2O3
Al2O3＋2Cr，符合③；
（Ⅳ）先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2，MgCl2
Mg＋Cl2↑，符合④。
B
例14、在烧制砖瓦时，用粘土做成的坯经过烘烧后，铁的化合物转化成__________而制得红色砖瓦。
若烘烧后期从窑顶向下慢慢浇水，窑内会产生大量的______________气体，它们把该红色物质还原成的黑色化合物是_____________，同时还有未烧的碳颗粒，而制得了青色砖瓦。
本题考查了铁的氧化物颜色，也考查了CO、H2的还原性。
由于浇水时发生反应C＋H2O（气）
CO＋H2，CO、H2可将Fe2O3还原成Fe3O4、FeO，但未生成铁。
Fe2O3；
CO和H2；
Fe3O4和FeO
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