高考化学人教通用考前三个月专题复习专题4 常见金属元素及其化合物13页.docx

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高考化学人教通用考前三个月专题复习专题4常见金属元素及其化合物13页

　常见金属元素及其化合物

最新考纲展示　1.了解常见金属的活动性顺序。

2.了解常见金属元素（Na、Al、Fe、Cu）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。

基础回扣

1．典型元素及化合物的特征性质

（1）Na、Al、Fe、Cu四种元素的单质中：

①能与水剧烈反应的是____________，反应的离子方程式：

________________________________________________________________________；

②能与NaOH溶液反应的是________，反应的离子方程式：

________________________________________________________________________，

其中作氧化剂的是______________________________________________________________；

③Cu在潮湿的空气中被腐蚀的化学方程式：

________________________________________________________________________；

④与氧气反应条件不同，反应产物不同的是________________________________________________________________________。

（2）上述四种金属的氧化物中：

①能用作供氧剂的是________，写出一个化学方程式：

________________________________________________________________________；

②既能溶于酸溶液又能溶于强碱溶液的是______________________________________，

离子方程式分别为__________________，______________________________________；

③常温下为黑色固体的是____________________________________________________。

（3）上述四种金属的氢氧化物中：

①易在空气中被氧化的是__________，现象_____________________________________，

反应的化学方程式为_________________________________________________________；

②具有两性的是___________________________________________________________。

（4）上述四种金属形成的阳离子共有________种，其中既能表现还原性，又能表现氧化性的是________，检验Fe2＋的方法是__________________________________；其中氧化性最强的是________，它腐蚀金属铜的离子方程式为______________________________。

答案　

（1）①Na　2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑

②Al　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑　H2O

③2Cu＋CO2＋H2O＋O2===Cu2（OH）2CO3

④Na、Fe

（2）①Na2O2　2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2或2NaO2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

②Al2O3　Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O

Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O

③FeO、Fe3O4、CuO

（3）①Fe（OH）2　白色沉淀迅速变为灰绿色最后变为红褐色　4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3

②Al（OH）3

（4）6　Fe2＋、Cu＋　先加KSCN溶液不显红色，再加H2O2溶液变血红色　Fe3＋　2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋

2．典型元素及其化合物的转化关系

（1）钠及其化合物间的转化关系

①离子方程式：

2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑；

②化学方程式：

2Na＋O2

Na2O2；

③离子方程式：

2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑；

④化学方程式：

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2；

⑤化学方程式：

2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O；

⑥离子方程式：

2OH－＋CO2===CO

＋H2O；

⑦离子方程式：

CO2＋OH－===HCO

；

⑧化学方程式：

2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。

（2）铝及其化合物间的转化关系

①离子方程式：

2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑；

②离子方程式：

Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O；

③离子方程式：

AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

；

④离子方程式：

Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

；

⑤化学方程式：

2Al（OH）3

Al2O3＋3H2O；

⑥离子方程式：

Al3＋＋3AlO

＋6H2O===4Al（OH）3↓。

（3）铁及其化合物间的转化关系

①化学方程式：

Fe＋S

FeS；

②化学方程式：

2Fe＋3Cl2

2FeCl3；

③化学方程式：

Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2或Fe2O3＋2Al

Al2O3＋2Fe；

④离子方程式：

2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－或2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；

⑤离子方程式：

2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋或2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；

⑥化学方程式：

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3。

题型1　金属及其化合物的性质应用

1．（2014·北京理综，7）下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是（　　）

A．KB．NaC．FeD．Al

答案　D

解析　金属铝在空气中表面会形成一层致密的氧化膜保护层，防止内层的金属进一步被氧化，D正确；K、Na、Fe表面形成的氧化膜比较疏松，不能保护内层金属，A、B、C错误。

2．（2014·上海，19）下列反应与Na2O2＋SO2―→Na2SO4相比较，Na2O2的作用相同的是（　　）

A．2Na2O2＋2CO2―→2Na2CO3＋O2

B．2Na2O2＋2SO3―→2Na2SO4＋O2

C．Na2O2＋H2SO4―→Na2SO4＋H2O2

D．3Na2O2＋Cr2O3―→2Na2CrO4＋Na2O

答案　D

解析　Na2O2＋SO2―→Na2SO4反应中Na2O2的作用是氧化剂，A、B项中Na2O2既作氧化剂也作还原剂；C项中Na2O2既不是氧化剂也不是还原剂；D项中只作氧化剂。

3．高考真题选项正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂（√）

（2014·江苏，4B）

解析　Al（OH）3是两性氢氧化物，表现一定的弱碱性，可中和胃酸。

（2）铝罐可久盛食醋（×）

（2014·福建理综，6C）

解析　铝是活泼金属，铝罐表面的氧化膜是两性氧化物，二者均能与醋酸反应

（3）FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作，FeCl3能从含有Cu2＋的溶液中置换出铜（×）

（2014·新课标全国卷Ⅰ，8D）

解析　FeCl3溶液溶解铜的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，Fe3＋将Cu氧化为Cu2＋，不是置换反应。

（4）NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3（×）

（2012·重庆理综，7B）

解析　NaHCO3受热可生成Na2CO3，故NaHCO3的热稳定性小于Na2CO3。

（5）将水蒸气通过灼热的铁粉，出现的现象是粉末变红，说明铁与水在高温下发生反应（×）

（2013·广东理综，23D）

解析　铁与水蒸气在高温下反应生成黑色的Fe3O4和H2。

（6）明矾能水解生成Al（OH）3胶体，可用作净水剂（√）

（2012·江苏，5A）

解析　明矾水解生成的Al（OH）3胶体中，胶粒带正电，通过电性吸引作用，破坏了水中胶体杂质的稳定性，使胶体杂质聚沉，同时Al（OH）3还能吸附一些悬浮物，所以明矾具有净水作用。

（7）Fe与S混合加热生成FeS2（×）

（2012·重庆理综，7A）

解析　Fe与S混合加热生成FeS，而不生成FeS2。

（8）Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应（×）

（2012·山东理综，12C）

解析　铁与稀硝酸发生的反应不是置换反应。

（9）由于Na2CO3可直接和油污反应，常用热的烧碱溶液洗去油污（×）

（2014·新课标全国卷Ⅰ，8A改编）

解析　Na2CO3是纯碱，水解产生的NaOH（烧碱）能和油脂直接反应。

（10）氧化铁能与酸反应，因而可用于制作红色涂料（×）

（2014·江苏，4D改编）

解析　氧化铁是红棕色粉末，可用作红色涂料，与能和酸反应没有任何联系。

1．误认为Na在适量氧气中燃烧生成Na2O，在过量氧气中生成Na2O2。

2．误认为Fe在少量氯气中燃烧生成FeCl2，在过量氯气中燃烧生成FeCl3。

3．氧化钠和过氧化钠中阳离子和阴离子数比都是2∶1。

4．简单类比Na2O2与CO2的反应，书写Na2O2与SO2反应的化学方程式。

5．Al2O3，Al（OH）3溶于大部分酸和强碱溶液，而不能溶于氨水或碳酸。

6．误认为Al与所有的金属氧化物都能发生铝热反应。

7．易忽视Fe（NO3）2溶液酸化后，Fe2＋被氧化为Fe3＋，而NO

被还原为NO。

8．FeCl3、AlCl3、Fe2（SO4）3、明矾溶液蒸干、灼烧后所得固体产物都是氧化物。

1．下列叙述中正确的是（　　）

A．氯化铝溶液中加入过量氨水反应的实质是Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

B．存在于污水中的重金属离子，常用投加明矾等电解质的方法进行处理

C．镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液

D．依据铝热反应原理，能发生反应2Al＋3MgO

3Mg＋Al2O3

答案　A

解析　B项中明矾只能使污水中的悬浮物沉降，不能除去重金属离子；C项中Mg不能溶于NaOH溶液；D项中Mg的金属性比Al强，故Al与MgO不能发生铝热反应。

2．下列有关铜及其化合物的说法中正确的是（　　）

A．氧化铜可以作氯酸钾分解的催化剂

B．铜器表面的铜绿可以用稀硝酸洗涤

C．硫酸铜溶液与碳酸钠溶液混合会生成氢氧化铜、硫酸钠、二氧化碳

D．铜像用银底垫比用铁底垫好，银不易与空气中的氧气反应

答案　A

解析　过渡金属氧化物如氧化铜、二氧化锰等可以作氯酸钾分解的催化剂，A选项正确；硝酸能溶解铜，不能用硝酸洗涤铜绿，应用盐酸或稀硫酸洗涤铜绿，B选项错误；硫酸铜溶液与碳酸钠溶液混合会生成碱式碳酸铜沉淀，C选项错误；银没有铜活泼，银与铜在潮湿的空气中构成原电池，铜为负极，银为正极，加快了铜的电化学腐蚀；而铁比铜活泼，铁与铜构成原电池，铁为负极，铜为正极，能保护铜像，D选项错误。

3．金属离子和硫离子在水溶液中的反应比较复杂，其产物与离子的水解、金属硫化物的溶解度、离子的氧化性或还原性等因素有关。

经过查阅资料可知，CuS在水中的溶解度很小，在稀酸溶液中也不溶解；Fe2S3在水中的溶解度更小，但却能溶于稀酸。

下列有关说法正确的是（　　）

A．Cu2＋和S2－在水溶液中反应的产物是CuS

B．NH

和S2－在水溶液中发生相互促进的水解反应，所以不存在（NH4）2S的水溶液

C．Fe3＋和S2－在酸性溶液中反应的产物只可能是Fe2＋、S

D．Fe3＋的氧化性比Cu2＋的弱

答案　A

解析　根据题目提供的信息可知CuS在水中的溶解度很小，在稀酸溶液中也不溶解，知Cu2＋和S2－在水溶液中反应生成CuS，所以选项A正确；选项B中由于NH

和S2－发生双水解反应，水解得到的一水合氨和硫化氢在水中的溶解度较大，所以存在硫化铵的水溶液；C选项中当S2－过量时还可生成H2S；Fe3＋可以把Cu氧化成Cu2＋，Fe3＋的氧化性比Cu2＋的强，D选项错误。

4．下列说法不正确的是（　　）

A．将Na2O2投入NH4Cl溶液中只可能生成一种气体

B．铁分别与稀盐酸和硫反应，产物中铁元素的化合价相同

C．向饱和ZnS溶液中加入Na2S有沉淀析出，但Ksp（ZnS）不变

D．制备AlCl3不能采用将溶液直接蒸干的方法

答案　A

解析　A项中可能产生O2和NH3；B项中Fe与H＋、S、Cu2＋等弱氧化剂均生成＋2价铁；C项中Ksp（ZnS）只与温度有关；D项中AlCl3溶液直接蒸干得到Al（OH）3或Al2O3。

5．部分被氧化的Fe—Cu合金样品（氧化产物为Fe2O3、CuO）共5.76g，经如下处理：

下列说法正确的是（　　）

A．滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋

B．样品中铁元素的质量为2.24g

C．样品中CuO的质量为4.0g

D．V＝896mL

答案　B

解析　根据题意，3.2g滤渣一定是铜，而铜与Fe3＋不共存，A错误；最后的3.2g固体为Fe2O3，其中铁元素的质量为2.24g，B正确；样品中铜元素和氧元素共5.76g－2.24g＝3.52g，C错误；2.24g铁元素不可能全是单质，故标准状况下生成的H2的体积小于896mL，D错误。

题型2　金属及其化合物的制备

1．[2013·山东理综，28

（1）]由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是（　　）

a．Fe2O3b．NaClc．Cu2Sd．Al2O3

答案　bd

解析　Na、K、Mg、Al等活泼金属的冶炼均采用电解法，Fe、Cu的冶炼采用热还原法。

2．[2013·山东理综，30

（2）]TiO2既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。

工业上由钛铁矿（FeTiO3）（含Fe2O3、SiO2等杂质）制备TiO2的有关反应包括：

酸溶　FeTiO3（s）＋2H2SO4（aq）===FeSO4（aq）＋TiOSO4（aq）＋2H2O（l）

水解　TiOSO4（aq）＋2H2O（l）

H2TiO3（s）＋H2SO4（aq）

简要工艺流程如下：

①试剂A为________。

钛液Ⅰ需冷却至70℃左右，若温度过高会导致产品TiO2收率降低，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②取少量酸洗后的H2TiO3，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色，说明H2TiO3中存在的杂质离子是________。

这种H2TiO3即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO2也会发黄，发黄的杂质是____________________（填化学式）。

答案　①Fe　温度过高会导致TiOSO4提前水解，产生H2TiO3沉淀　②Fe2＋　Fe2O3

解析　①加入H2SO4，除发生FeTiO3酸溶外，还发生反应Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，为了使Fe3＋转化成Fe2＋，所以应加入Fe粉（A），钛液中含有FeSO4和TiOSO4，考虑到温度越高，TiOSO4的水解程度越大，造成TiOSO4提前水解生成H2TiO3沉淀，在过滤时，造成钛损失。

②由于Fe2＋不可能全部结晶生成绿矾，造成H2TiO3中含Fe2＋，滴入H2O2发生反应2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O，所以当加入KSCN后，显红色，由于在H2TiO3中含Fe2＋，所以煅烧后会发生反应生成Fe2O3，造成TiO2发黄。

从资源中获取无机物，往往需要富集、除杂、物质间的转化等多步反应才能完成。

（1）这类试题一般是解析已知的生产过程，重点是分析每一步加入的物质是什么、出来的物质是什么，发生了什么样的变化。

（2）涉及Fe元素的除去步骤一般为

溶液含（Fe2＋、Fe3＋）

Fe3＋

使铁元素转化为氢氧化铁沉淀，氧化剂可选择H2O2、Cl2等，沉淀剂的选择要考虑不引入新的杂质。

（3）涉及铝元素的分离，需要应用：

Al（OH）3、Al2O3

（4）从溶液中获取晶体时，要充分考虑水解、氧化等因素的影响。

（一）金属冶炼

1．下列制备金属单质的方法或原理正确的是（　　）

A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质Mg

B．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al

C．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质Na

D．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu

答案　B

2．铝用途广泛，用铝土矿（主要成分为Al2O3·nH2O、少量SiO2和Fe2O3）制取Al有如下途径：

（1）滤液A可用于净水，其净水原理用离子方程式表示为________________________。

（2）灼烧时盛放药品的仪器名称是__________。

（3）步骤Ⅴ中发生反应的化学方程式是____________________________________。

（4）步骤Ⅲ中生成固体C反应的离子方程式为______________________________。

（5）取滤液B100mL，加入1mol·L－1盐酸200mL，沉淀量达到最大且质量为11.7g。

则滤液B中c（AlO

）＝______，c（Na＋）______（填“>”、“＝”或“<”）2mol·L－1。

答案　

（1）Al3＋＋3H2OAl（OH）3（胶体）＋3H＋、Fe3＋＋3H2OFe（OH）3（胶体）＋3H＋

（2）坩埚　（3）2Al2O3（熔融）

4Al＋3O2↑

（4）AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

（5）1.5mol·L－1　>

3．菱锰矿的主要成分是MnCO3（含有少量FeS2、Al2O3），以菱锰矿为原料制备锰单质的流程如下所示：

浆化

溶液1

溶液2

精制―→电解―→Mn

请回答下列问题：

（1）菱锰矿在浸取前需要粉碎，其目的是______________________________。

（2）用稀硫酸浸取时，主要反应的离子方程式为____________；加入二氧化锰时被氧化的物质是____________（填化学式）。

（3）已知Fe、Al、Mn的氢氧化物开始沉淀及沉淀完全时的pH如表所示，则加氨水沉淀时应控制溶液的pH范围为______________。

此时得到的沉淀是____________、__________（填化学式）。

氢氧化物

Fe（OH）3

Al（OH）3

Mn（OH）2

开始沉淀pH

1.8

4.1

8.3

完全沉淀pH

3.2

5.0

9.8

（4）电解硫酸锰溶液时，阴极的电极反应式为____________________。

用酸性高锰酸钾溶液检验Mn2＋，产生黑色沉淀，该反应的离子方程式为______________。

答案　

（1）增大接触面积，便于浆化，提高浸出率

（2）MnCO3＋2H＋===Mn2＋＋CO2↑＋H2O　FeS2

（3）5.0≤pH<8.3　Al（OH）3　Fe（OH）3

（4）Mn2＋＋2e－===Mn

2MnO

＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋

解析　

（1）矿石粉碎可增大固体与液体、固体与气体的接触面积，可从影响化学反应速率因素的角度进行分析。

（2）FeS2中的＋2价铁及－1价硫都具有还原性，均可被MnO2氧化。

（3）根据几种离子沉淀的pH，控制溶液的酸碱性使氢氧化铝完全沉淀（氢氧化铁已完全沉淀），氢氧化锰没有开始沉淀。

（4）电解硫酸锰溶液时，阴极上锰离子发生还原反应生成锰单质。

高锰酸钾将锰离子氧化成二氧化锰。

（二）实用金属化合物的制备

4．化工生产中常利用硫酸厂煅烧黄铁矿石的烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等）来制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO4·7H2O），过程如下：

（1）将过程②中产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是________（填选项序号）。

a．品红溶液b．紫色石蕊溶液

c．酸性KMnO4溶液d．溴水

（2）过程①中，FeS和O2、H2SO4反应的离子方程式为______________________。

（3）过程③中，需加入的物质是______________；反应的化学方程式为________________________。

用溶液Y制绿矾时，可取少量Y溶液于试管中，向试管内加入少量的________溶液，观察溶液是否变为________色，以验证其中是否含有Fe3＋。

（4）在实验室里，完成过程④中的________（填操作名称），需要使用酒精灯、三脚架、坩埚钳等，还需要的玻璃仪器有__________。

（5）过程⑤调节pH，最好选用下列试剂中的________（填选项序号）。

a．稀硫酸b．CaCO3

c．NaOH溶液d．Fe2O3

（6）过程⑥中，将溶液Z加热到70～80℃，目的是____________________________。

答案　

（1）acd

（2）4FeS＋3O2＋12H＋===4Fe3＋＋6H2O＋4S

（3）Fe（或铁）　Fe2（SO4）3＋Fe===3FeSO4　硫氰化钾（或其他合理答案）　血红

（4）蒸发浓缩、冷却结晶　蒸发皿、玻璃棒

（5）c　（6）促进Fe3＋的水解

解析　由题中信息可知，过程①向烧渣中加稀硫酸并同时通入氧气，铁的氧化物、硫化亚铁均会溶解，生成硫酸铁、单质硫和水，所以溶液X是硫酸铁溶液，过程②灼烧固体，其中的硫被氧化为二氧化硫。

（1）二氧化硫能分别使品红溶液、酸性KMnO4溶液和溴水褪色。

（2）过程①中，FeS和O2、H2SO4反应的离子方程式4FeS＋3O2＋12H＋===4Fe3＋＋6H2O＋4S。

（3）由产物绿矾逆推可知过程③就是将硫酸铁转化为硫酸亚铁的过程，应加入铁粉还原硫酸铁，有关反应的化学方程式为Fe2（SO4）3＋Fe===3FeSO4。

验证硫酸亚铁溶液中是否含有Fe3＋，可用含SCN－的溶液检验，若溶液变为血红色，证明溶液中含有Fe3＋，若溶液不变色，证明溶液中不含Fe3＋。

（4）由硫酸亚铁溶液制绿矾，应使用蒸发浓缩、冷却结晶的方法，需要使用酒精灯、三脚架、蒸发皿、玻璃棒等。

（5）过程⑤实质上是要提高溶液的pH，中和多余的硫酸，以生成聚铁胶体，最好选用NaOH溶液。

（6）过程⑥中，将硫酸铁溶液加热到70～80℃，目的是促进Fe3＋的水解。

5．

（1）实验室用锌片和稀硫酸反应制取氢气，并验证氢气的还原性及回收硫酸锌晶体。

①各仪器的连接顺序为__________，装置E中盛放的试剂为__________，装置C的作用是________________________。

②锌与硫酸反应制取氢气后的剩余废液中，常含有少量剩余的硫酸，欲除去多余的硫酸并回收硫酸锌晶体，请从BaCl2溶液、Zn粉、NaOH溶液三种试剂中选用一种试剂除杂并简述回收硫酸锌晶体的实验过程_____________