專題 金屬元素及其化合物

1、專題 金屬元素及其化合物武漢市第二十三中學姚劍考情動態(tài)分析一、大綱要求了解元素原子核外電子排布的周期性與元素性質(zhì)的遞變關系，重點掌握典型金屬在周期表中的位置及其性質(zhì)關系，了解其他常見金屬單質(zhì)及其化合物。IA和A族元素典型的金屬：了解金屬鈉的物理性質(zhì)，掌握鈉和鎂的化學性質(zhì)；從原子的核外電子排布，理解IA和A族元素(單質(zhì)、化合物)的相似性和遞變性；以氫氧化鈉為例，了解重要的堿的性質(zhì)和用途；了解鈉的重要化合物。其他常見的金屬(如Fe、Al)：了解金屬的通性，金屬冶煉的一般原理；初步了解金屬的回收和資源保護；掌握Fe和Al的化學性質(zhì)；掌握常見的金屬活動順序；以Fe()、Fe()的相互轉(zhuǎn)化為例，理解變價

2、金屬元素的氧化性還原性；了解鋁的重要化合物；初步了解合金的概念。二、高考熱點堿金屬的考查主要側(cè)重于鈉及其化合物的性質(zhì)推斷、堿金屬元素性質(zhì)的比較、有關鈉及其化合物的計算。有關Mg、Al、Fe的知識的試題在近幾年中出現(xiàn)次數(shù)很多，它們在離子共存、離子方程式、物質(zhì)鑒別、制取、推斷、計算等題型中大量出現(xiàn)，其中Mg與CO2反應、Mg3N2跟水反應、Mg(OH)2比MgCO3難溶在推斷題中的應用，Al3+、Al(OH)3、AlO2間的轉(zhuǎn)化是考試的熱點；鐵的變價、Fe(OH)2和Fe(OH)3、煉鐵的反應多與實驗、推斷、計算相結(jié)合進行應用。三、命題趨勢預計今后的考題還會以本部分元素化合物知識為載體考查有關概念

3、、理論、實驗和計算。有關Na2O2的實驗、NaHCO3與Na2CO3、CO2與NaOH反應的計算將是重點。氧化鋁、氫氧化鋁的兩性，鋁三角、鐵三角的關系，Cu及其化合物。其中氫化鈉、氮化鎂、三硫化鋁的水解是無機化學信息題的一個好的出題知識點和主要命題方向。復習建議一、堅持“二綱一本” 為指導，即教學大綱、高考考綱及課本，夯實基礎，將金屬知識部分網(wǎng)絡化形成整體印象，這是立足之本、堿金屬及其化合物 常溫下堿金屬很容易被空氣里氧氣氧化，也易與水蒸氣反應，故除鋰外堿金屬都必須保存在煤油中，以隔絕空氣和水(Li的密度小于煤油，只能保存在密度更小的石蠟油或者封存于石蠟中)。堿金屬與足量氧氣反應能生成過氧化物

4、或超氧化物，但Li與O2反應，只能生成氧化鋰(Li2O)且熔點高，在水中溶解度較小。金屬鈉置于空氣中會發(fā)生一系列的變化： 先發(fā)暗：4Na+O2 = 2Na2O；表面形成溶液：Na2O + H2O = 2NaOH，NaOH易潮解；溶液久置變成白色晶體：2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O，Na2CO3 + 10H2O = Na2CO3·10H2O(晶體)；最后白色顆粒變成白色粉末：Na2CO3·10H2O = Na2CO3 + 10H2O(風化)在堿金屬中，隨原子序數(shù)的遞增，其密度呈增大的趨勢，但K的密度0.862 g·cm-3反比鈉0.97 g&#

5、183;cm-3小。出現(xiàn)這一反?，F(xiàn)象是由于從鈉到鉀相對原子質(zhì)量增大的作用小于原子體積增大的作用。(5)若正鹽易溶，則正鹽的溶解度一般大于酸式鹽，例：Na2CO3>NaHCO3若正鹽難溶則，正鹽的溶解度一般小于酸式鹽，例Ca3(PO4)2CaHPO4Ca(H2PO4)2(6)堿金屬元素在化合物中只有+1價，但Li在一定條件下，三個電子都能失去，故有+3價(如Li2O3)。(7)通常情況下氧呈-2價，氫呈+1價，但Na2O2、H2O2中氧呈-1價，在金屬氫化物中(如NaH、NH4H)氫呈-1價。(8)較強的堿性溶液都能使酚酞變紅，但濃的NaOH溶液遇酚酞不變色。(9)鹽的水溶液通常不顯強酸性

6、，但NaHSO4具有強酸性，它在水溶液中全部電離：NaHSO4 = Na+ + H+ + SO42，可與活潑金屬作用產(chǎn)生氫氣。(10)試劑瓶中藥品取出后，一律不允許放回原試劑瓶。但取用后剩余的鈉、鉀應立即放回原瓶。(11)金屬的置換反應，通常是活潑金屬置換出不活潑金屬。但工業(yè)上制取鉀，卻是用鈉從氯化鉀中置換出鉀：Na + KCl = NaCl + K；在水溶液中，Na、K等活潑金屬不能從CuSO4中置換出Cu：2Na + CuSO4 + 2H2O = Cu(OH)2+ H2+ Na2SO4。(12)金屬性強的元素，其金屬活動性通常也強。Na的金屬性比Ca強，但Ca的金屬活動性位置卻排在Na的前

7、面。這是因為金屬性通常是指氣態(tài)金屬原子失去電子的性質(zhì)；而金屬活動性指的是金屬單質(zhì)在水溶液中形成水合離子的傾向大小。由于鈉失去電子的能力比鈣大，所以金屬性鈉大于鈣；但鈣在水溶液中形成水合離子的傾向比鈉大，故Ca的金屬活動性比鈉強。、鎂及其化合物常溫下表面能形成致密氧化膜從海水中制鎂 海水Mg(OH)2MgCl2(溶液)MgCl2(固體) Mg鎂鋁合金密度小制飛機(合金的密度比成分金屬小)等MgO作耐火材料（熔點高）從光鹵石中提取MgCl2·6H2O 、鋁及其化合物Al是很活潑的金屬單質(zhì)Al能與強堿溶液反應放出H2，實質(zhì)是與水的反應，因Al(OH)3具有兩性才使Al與水反應完全進行AlC

8、l3是共價分子，不能用電解AlCl3的方法得到Al，而用電解熔點很高的Al2O3制AlAl2O3、Al(OH)3是兩性化合物Al2O3作耐火耐磨材料。剛玉、寶石的成分為Al2O3，鉆石、水晶的主要成分是SiO2。明礬是一種復鹽，可作凈水劑。、鐵及其化合物Fe元素的位置：四周期族Fe、Al遇濃硫酸、濃硝酸均鈍化Fe可被磁鐵吸引純凈鐵為銀白色，屬黑色金屬FeO黑色粉末，F(xiàn)e2O3紅棕色固體，F(xiàn)e3O4黑色晶體Fe3O4中Fe呈現(xiàn)兩種價態(tài)+2、+3價Fe2+的溶液：淺綠色，F(xiàn)e3+的溶液：黃色Fe2+轉(zhuǎn)化成Fe3+或FeO42轉(zhuǎn)變成Fe3+后的溶液能凈水（凈水與殺菌的區(qū)別）有關Fe3+的顏色變化規(guī)律

9、 在FeCl3溶液中加幾滴KSCN溶液，溶液呈血紅色。石蕊試液滴入FeCl3溶液中呈紅色(FeCl3水解，溶液顯酸性)。 Fe3+ + 3H2OFe(OH)3 + 3H+ 將飽和FeCl3溶液滴入沸水中，溶液呈紅褐色FeCl3水解生成Fe(OH)3膠體 Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 (膠體)+ 3H+（ 注意與的區(qū)別）FeCl3溶液與NaOH溶液混合，產(chǎn)生紅褐色沉淀。 Fe3+ + 3OH = Fe(OH)3NaHCO3與FeCl3兩溶液作用，既產(chǎn)生無色氣體，又產(chǎn)生紅褐色沉淀(雙水解反應)。 Fe3+ + 3HCO3 = Fe(OH)3+ 3CO2向FeCl3溶液中通入H2S氣體，產(chǎn)

10、生淡黃色沉淀，溶液變淡綠色。 2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S+ 2H+向FeCl3溶液中加入幾滴Na2S溶液生成淡黃色沉淀；加入過量Na2S溶液又生成黑色沉淀。 2Fe3+ + S2 = 2Fe2+ + S， Fe2+ + S2 = FeS（與S2-+Al3+6H2O=3H2S+2Al(OH)3的區(qū)別）將過量Fe粉加入FeCl3溶液中，溶液變成淺綠色。 2Fe3+ + Fe = 3Fe2+ 向FeCl3溶液中加入過量Cu粉，溶液變淺綠色。 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+將KI淀粉溶液加入FeCl3溶液中，得到藍色溶液。 2Fe3+ + 2I = I2 + 2

11、Fe2+ ，碘遇淀粉溶液變藍色 將FeCl3溶液滴入AgNO3溶液中，生成白色沉淀。 Ag+ + Cl = AgCl 在FeCl3溶液滴入苯酚溶液，形成紫色溶液。、銅及其化合物Cu元素的位置：四周期IB族Cu2+是藍色但CuCl2濃溶液是綠色。銅綠指Cu2(OH)2CO3CuS、Cu2S均不溶于水，不溶于稀強酸新制Cu(OH)2是濁液是弱氧化劑，其還原產(chǎn)物Cu2O是磚紅色。但CuO是黑色。CuO可與乙醇反應表現(xiàn)氧化性膽礬是CuSO4·5H2O 無水CuSO4用來檢驗水的存在，但不作吸水劑相關反應如下：2Cu + O2 2CuO (紅色變黑色，多用于吸收空氣中的O2)CuO + Cl2

12、 CuCl2(黑色變棕黃，加水變淺綠)2Cu + S Cu2S(紅變黑，常與Cl2反應比較Cl2、S的氧化性強弱，)2Cu + O2 + CO2 + H2O = Cu2(OH)2CO3(銅生銹的變化，綠色孔雀石)Cu + 2FeCl3 = 2FeCl2 + CuCl2(電子工業(yè)，用FeCl3腐蝕電路板，常寫離子方程式)Cu + 2H2SO4(濃) CuSO4 + SO2+2H2O Cu + 4HNO3(濃) = Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O（以上三個反應很重要，常用于氧化還原反應的計算討論等）CuO +

13、H2 Cu + H2O (黑色變紅色，此反應是一個重要實驗，應結(jié)合實驗過程復習) CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O Cu(OH)2 Cu + H2O Cu(OH)2 +2HCl = CuCl2 + H2O CuSO4·5H2O CuSO4 + 5H2O (藍色變白，反之白色變藍。此反應是中學化學的一個定量反應，應結(jié)合實驗復習；反過來的方程式常用于物質(zhì)中是否含水檢驗，也很重要)Cu2(OH)2CO3 2CuO + H2O + CO2Cu在醇氧化成醛中作催化劑發(fā)生以下變化：2Cu + O2 2CuOC2H5OH +CuO CH3CHO + H2O + Cu（黑色變紅色）

14、CuCl2 Cu + Cl22CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2+2H2SO4 2Cu(OH)2 + CH3CHO CH3COOH + Cu2O+2H2O (銅鏡反應)2Cu(OH)2 + CH2OH(CHOH)4CHO CH2OH(CHOH)4COOH + Cu2O+2H2O二、強化實驗，特別是掌握基本的實驗操作，了解化學實驗常用儀器的主要用途和使用方法學會用規(guī)范的語言、正確的符號對實驗現(xiàn)象進行準確描述。(2007年北京)某課外小組對一些金屬單質(zhì)和化合物的性質(zhì)進行研究。下表為“鋁與氯化銅溶液反應”實驗報告的一部分：實驗步驟實驗現(xiàn)象將打磨過的鋁片(過量)放入一定濃度的CuCl2溶液中產(chǎn)

15、生氣泡，析出疏松的紅色固體，溶液逐漸變?yōu)闊o色。反應結(jié)束后分離出溶液備用紅色固體用蒸餾水洗滌后，置于潮濕空氣中一段時間后固體由紅色變?yōu)榫G色設其主要成分為Cu2(OH)2CO3按反應類型寫出實驗中發(fā)生反應的化學方程式各一個(是離子反應的只寫離子方程式)： 置換反應： ； 化合反應： 。用石墨作電極，電解上述實驗分離出的溶液，兩極產(chǎn)生氣泡。持續(xù)電解，在陰極附近的溶液中還可觀察到的現(xiàn)象是 。工業(yè)上可用鋁與軟錳礦(主要成分為MnO2)反應來冶煉金屬錳。 用鋁與軟錳礦煉錳的原理是(用化學方程式表示) 。MnO2在H2O2分解反應中作催化劑。若將適量MnO2加入酸化后的H2O2溶液中，MnO2溶解產(chǎn)生Mn2

16、+，該反應的離子方程式是 。答案：2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2或2Al + 2Cu2+ = 2Al3+ + 3Cu； 2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu2(OH)2CO3白色沉淀生成，之后沉淀溶解至消失 Al3+ + 3OH = Al(OH)33MnO2+ 4Al Mn + 2Al2O3MnO2 + H2O2 + 2H+ = Mn2+ + O2+2H2O (2007年上海)用一張已除去表面氧化膜的鋁箔緊緊包裹在試管外壁(如右圖)，將試管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空氣中，不久鋁箔表面生出“白毛”，紅墨水柱右端上升。根據(jù)實驗現(xiàn)象判斷下列說法錯誤的是 A實

17、驗中發(fā)生的反應都是氧化還原反應 B鋁是一種較活潑的金屬 C率與氧氣反應放出大量的熱量 D鋁片上生成的白毛是氧化鋁和氧化汞的混合物解析：本題是一道考查鋁的化學性質(zhì)的實驗題該實驗是一個毛刷實驗，原理是2Al + 3Hg(NO3)2 =2Al(NO3)3 +3Hg，Al-Hg構(gòu)成原電池，加快鋁失電子：4Al+3O2 = 2Al2O3，該反應是一個放熱反應，使試管內(nèi)氣體的壓強增大，形管中的紅墨水左端下降，右端上升，故項錯誤答案：D三、教學應具有針對性，因材施教，根據(jù)求同性、存異性對不同的學生從實際出發(fā)，抓住可考點和得分點，對基礎知識進行逐一落實，不能好高騖遠，盲目追求提高解題難度。 (2007年全國卷

18、)在一定條件下，將鈉與氧氣反應的生成物1.5 g溶于水，所得溶液恰好能被80 mL濃度為0.5 mol/L的HCl溶液中和，則該生成物的成分是 ANa2O BNa2O2 CNa2O和Na2O2 DNa2O2和NaO2解析：本題主要考查有關物質(zhì)的量的簡單運算，十分基礎根據(jù)題給條件n(Na) = n(NaOH) = n(HCl) = 80×10-3 L×0.5 mol/L = 0.04 mol， 若生成物為Na2O，其質(zhì)量為×0.04 mol×62 g·mol-1 = 1.24 g，若生成物為Na2O2，其質(zhì)量為×0.04 mol

19、5;78 g·mol-1 = 1.56 g，而實際生成物的質(zhì)量是1.5 g，故應該是Na2O和Na2O2的混合物，應選C。 答案：C (2007年海南)能正確表示下列反應的離子方程式的是 A碳酸氫鈣溶液與氫氧化鈉溶液混合：HCO3 + OH = CO32 + H2O B醋酸鈉溶液和鹽酸混合：CH3COONa + H+ = CH3COOH + Na+ C少量金屬鈉投入冷水中：Na + 2H2O = Na+ + 2OH+H2D硫酸銅溶液和氫氧化鋇溶液混合：Cu2+ + SO42 + Ba2+ + 2OH= Cu(OH)2+ BaSO4 解析：這是一道常見題型，考查離子方程式正誤判斷A項中

20、CaCO3難溶，不能改寫為CO32；B項中CH3COONa易溶、易電離，應改寫為離子形式，且Na+ 不參與反應；C項中電荷不守恒，正確的寫法是 2Na + 2H2O =2Na+ + 2OH+H2。答案：D(2007年廣東)下列化學反應的離子方程式正確的是 A用小蘇打治療胃酸過多：HCO3 + H+ = H2O + CO2 B往碳酸鎂中滴加稀鹽酸：CO32 + 2H+ = H2O + CO2 C往氨水中滴加氯化鋁溶液：Al3+ + 4OH= AlO2 + 2H2O D氫氧化鋇溶液與稀硫酸反應：Ba2+ + SO42+ H+ + OH= BaSO4+ H2O 答案：A(2007年海南)由海水制備無

21、水氯化鎂，主要有以下步驟：在一定條件下脫水干燥；加熟石灰；加鹽酸；過濾；濃縮結(jié)晶。其先后順序正確的是 A B C D解析：要從海水中得到無水MgCl2，首先要加熟石灰得到Mg(OH)2沉淀，然后過濾，再將沉淀加鹽酸溶解，得到MgCl2溶液，然后對溶液濃縮結(jié)晶，再對晶體脫水干燥即可，故選D。答案：D(2007年海南)下列溶液能與鎂反應產(chǎn)生氫氣的是 A氯化銨溶液B氫氧化鈉溶液 C碳酸鉀溶液 D飽和石灰水答案：A(2007年廣東)下列的說法正確的是 A所有不銹鋼都只含有金屬元素 B我國流行的硬幣材質(zhì)是金屬單質(zhì) C廣東正在打撈的明代沉船上存在大量鋁制餐具 D鎂合金的硬度和強度均高于純鎂解析：有些不銹鋼

22、含有碳、硅等非金屬，A錯；硬幣是合金，B錯；鋁制餐具在海水中易被腐蝕，C錯；合金的性能一般優(yōu)于其純金屬，故選D。答案：D (2007年廣東)下列有關金屬鋁及其化合物的敘述正確的是A鋁在常溫下不能與氧氣反應B鋁不能與氯氣反應C鋁既能溶于酸，又能溶于堿 D氧化鋁只能與酸反應，不能與堿反應解析：本題主要考查考生對鋁及其化合物的性質(zhì)的掌握鋁在常溫下可與氧氣反應，A錯；鋁與氯氣反應，B錯；氧化鋁是兩性氧化物，既能與酸反應又能與堿反應，D錯。答案：C(2007年全國)濃度均為0.1 mol/L的三種溶液等體積混合，充分反應后沒有沉淀的一組溶液是 ABaCl2，NaOH，NaHCO3 BNa2CO3，MgC

23、l2，H2SO4 CAlCl3，NH3·H2O，NaOH DBa(OH)2，CaCl2，Na2SO4答案：B (2007年全國卷)現(xiàn)有五種離子化合物A、B、C、D和E，都是由下表中離子形成的：陽離子Ag+ Ba2+ Al3+陰離子OH Cl SO42為鑒別它們，分別完成以下實驗，其結(jié)果是：aB和D都不溶于水，也不溶于酸；bA溶于水后，與上述某陽離子反應可生成B，且A溶液與過量氨水反應生成白色沉淀；cC溶于水后，與上述某陽離子反應可生成D，且C溶液與過量氨水反應生成白色沉淀；dE溶于水后，與上述某陰離子反應可生成B；eA溶液與適量E溶液反應生成沉淀，再加入過量E溶液，沉淀量減少，但不消

24、失。 請根據(jù)實驗結(jié)果填空：寫出化合物的化學式：A ，C ，D ，E 。A溶液與過量的E溶液反應后，最終得到的沉淀的化學式是 。解析：本題主要考查考生對常見物質(zhì)間反應情況的掌握，著重考查考生的分析判斷能力。由b、c結(jié)果推知，A和C屬于可溶性鋁鹽，由d、e結(jié)果推知E為Ba(OH)2，結(jié)合b、d則可推知A為Al2(SO4)3，C為AlCl3，B為BaSO4，則D為AgCl。A與E反應首先產(chǎn)生Al(OH)3和BaSO4。但，當E過量時又Al(OH)3溶解，所以A與過量E反應的最終沉淀是BaSO4。答案： Al2(SO4)3，AlCl3，AgCl，Ba(OH)2； BaSO4。 (2007年江蘇)在隔絕

25、空氣的條件下，某同學將一塊部分被氧化的鈉塊用一張已除去氧化膜、并用針刺一些小孔的鋁箔包好，然后放入盛滿水且倒置于水槽中的容器內(nèi)。待鈉塊反應完全后，在容器中僅收集到1.12 L氫氣(標準狀況)，此時測得鋁箔質(zhì)量比反應前減少了0.27 g，水槽和容器內(nèi)溶液的總體積為2.0 L，溶液中NaOH的濃度為0.050 mol/L(忽略溶液中離子的水解和溶解氫氣的量)。寫出該實驗中發(fā)生的反應的化學方程式。試通過計算確定該鈉塊中鈉元素的質(zhì)量分數(shù)。解析：本題通過被氧化的鈉與鋁箔和水的反應為背景，考查了考生對Na、Al等常見元素及其化合物間反應的掌握情況，著重考查分析計算能力。盡管是拔高題，但第一問屬得分點 根據(jù)

26、反應可得由鋁消耗NaOH的物質(zhì)的量為 生成氫氣的物質(zhì)的量為 那么由金屬鈉生成的氫氣的物質(zhì)的量為 根據(jù)反應可得金屬鈉的物質(zhì)的量為又因為生成NaOH的物質(zhì)的量為所以溶液中Na+的總物質(zhì)的量即原金屬的總的物質(zhì)的量為： 該鈉塊中鈉元素的質(zhì)量分數(shù)為：答案2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 Na2O + H2O = 2NaOH2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2鈉塊中鈉元素的質(zhì)量分數(shù)為89%。四、Cu及其化合物盡管考綱上沒有提到，但我個人認為該部分的教學不能忽視，有時還顯得十分重要，可考性較大。 (2007年山東)鐵及鐵的化合物應用廣泛，如FeCl3可用作催化劑

27、、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血劑等。 寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式： 。若將中的反應設計成原電池，請畫出原電池的裝置圖，標出正、負極，并寫出電極反應式。 正極反應 ， 負極反應 。腐蝕銅板后的混合溶液中，若Cu2+、Fe3+和Fe2+的濃度均為0.10 mol/L，請參照下表給出的數(shù)據(jù)和藥品，簡述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的實驗步驟 。 氫氧化物開始沉淀的pH氫氧化物沉淀完全時的pHFe3+Fe2+Cu2+1.97.04.73.29.06.7提供的藥品：Cl2 濃H2SO4 NaOH溶液 CuO Cu某科研人員發(fā)現(xiàn)劣質(zhì)不銹鋼在酸中腐蝕緩慢，但在某些鹽溶液中腐蝕現(xiàn)象

28、明顯。請從上表提供的藥品中選擇兩種(水可任選)，設計最佳實驗，驗證劣質(zhì)不銹鋼易被腐蝕。有關反應的化學方程式 ， 。 劣質(zhì)不銹鋼腐蝕的實驗現(xiàn)象 。解析：本題考查電化學及鐵的化合物的知識把Cu與FeCl3溶液反應設計為原電池Cu為負極、惰性電極石墨作正極，F(xiàn)eCl3溶液為電解液答案：2Fe3+ + Cu =2Fe2+ +Cu2+裝置圖 正極：2Fe3+ +2e = 2Fe2+ 負極：Cu - 2e = Cu2+通入足量Cl2將Fe2+氧化成Fe3+加入CuO調(diào)節(jié)溶液的pH至3.24.7過濾除去Fe(OH)3CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu答案：AD (20