高考第二輪復(fù)習(xí)——金屬元素及其化合物（學(xué)案含答案）

1、.年 級高三學(xué) 科化學(xué)版 本蘇教版內(nèi)容標(biāo)題金屬元素及其化合物【本講教育信息】一、教學(xué)內(nèi)容：金屬元素及其化合物二、教學(xué)目的以典型的金屬A和A族元素中的鈉、鎂為例，從其原子的核外電子排布入手，理解A和A族單質(zhì)、化合物的相似性和遞變性。理解典型金屬鈉、鎂、鋁、鐵和銅的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。綜合運(yùn)用一些重要化合物的性質(zhì)進(jìn)展解題重點(diǎn)掌握Na2O、Na2O2；鋁、氧化鋁、氫氧化鋁的兩性、Al3、AlO2、AlOH3和Fe、Fe2+、Fe3+的三角互相轉(zhuǎn)變?nèi)?、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)Na2O、Na2O2的性質(zhì)；鋁、氧化鋁、氫氧化鋁的兩性、Al3、AlO2、AlOH3和Fe、Fe2+、Fe3+的三角互相轉(zhuǎn)變四、教學(xué)過程：

2、一金屬元素概述：1、金屬在元素周期表中的位置及構(gòu)造特點(diǎn)：金屬元素分布在周期表的左下部，金屬元素原子最外層電子數(shù)比同周期非金屬元素原子最外層電子數(shù)少，一般小于4Ge、Sn、Pb=4，Sb、Bi=5，Po=6。金屬元素原子半徑比同周期非金屬原子半徑大。金屬原子的構(gòu)造特點(diǎn)決定了金屬原子易失去電子顯強(qiáng)復(fù)原性。金屬元素形成的金屬單質(zhì)固態(tài)時全是金屬晶體。2、金屬的物理性質(zhì)：通性：1狀態(tài)：通常情況下，除汞外其他金屬都是固態(tài)。2金屬光澤：多數(shù)金屬具有光澤，但除Mg、Al、Cu、Au在粉末狀態(tài)有光澤外，其他金屬在塊狀時才表現(xiàn)出來。3易導(dǎo)電、導(dǎo)熱：由于金屬晶體中自由電子的運(yùn)動，使金屬易導(dǎo)電、導(dǎo)熱。4延展性。5熔點(diǎn)

3、及硬度：由金屬晶體中金屬離子跟自由電子間的作用強(qiáng)弱決定。特性1顏色：絕大多數(shù)金屬都是銀白色，有少數(shù)金屬具有顏色，例如：Au為金黃色，Cu為紫紅色，Cs為銀白略帶金色。2密度：與原子半徑、相對原子質(zhì)量、晶體質(zhì)點(diǎn)排列的嚴(yán)密程度有關(guān)。最重的金屬為鋨Os 22.57g·cm3、鉑Pt 21.45g·cm3，最輕的金屬是鋰Li 0.534g·cm33熔點(diǎn)：最高的金屬是鎢W 3413，最低的為汞Hg 39。4硬度：最硬的金屬為鉻，最軟的金屬為鉀K、鈉Na、銫Cs等，可用小刀切割。5導(dǎo)電性：導(dǎo)電性較強(qiáng)的金屬是銀Ag、金Au、銅Cu等。導(dǎo)電性較差的金屬為汞Hg。6延展性：延展性最

4、好的金屬是金Au。3、金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)金屬活動順序K Ca NaMg Al ZnFe Sn PbHCu Hg AgPt Au原子失電子才能由大到小，復(fù)原性由強(qiáng)到弱陽離子得e-才能由小到大，氧化性由弱到強(qiáng)和O2反響常溫被氧化常溫能被氧化生成氧化膜常溫枯燥空氣中不易被氧化加熱時能被氧化不能被氧化和H2O反響常溫置換出氫加熱或與H2Og反響置換出氫不能置換水中的氫和酸反響劇烈置換出酸中的氫能置換出酸中的氫，F(xiàn)e、Al常溫在濃HNO3、濃H2SO4中“鈍化不能置換稀酸中的氫與氧化性酸反響只與王水反響和堿反響僅Al和Zn能跟強(qiáng)堿水溶液反響生成H2和鹽反響先與水反響前面的金屬從鹽溶液中置換后邊的金屬堿的

5、熱分解受熱不分解受熱分解常溫分解硫化物溶解性溶于水水解不溶于水，溶于非氧化性稀酸只溶于強(qiáng)氧化性酸冶煉方法電解法熱復(fù)原法加熱分解法物理方法4、金屬的冶煉方法1電解法：活潑金屬KAl的冶煉常采用電解它的熔鹽或氧化物的方法。2復(fù)原法高溫金屬活動性順序表中ZnCu之間的金屬常采用此法冶煉。常用的復(fù)原劑有：H2CuOCu、CZnOZn、NaTiCl4Ti、AlCr2O3Cr、COFe2O3Fe等。3加熱法用于冶煉不活潑金屬Hg、Ag。加熱使HgO、HgS、Ag2S分解。4濕法：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu5物理法：Au、Pt在自然界中主要以游離態(tài)存在。二金屬元素及其化合物之間的互相轉(zhuǎn)化關(guān)系：1、鈉

6、及其化合物的互相轉(zhuǎn)化：2、鎂及其化合物之間的互相轉(zhuǎn)化：3、鋁及其化合物之間的互相轉(zhuǎn)化4、鐵及其化合物之間的互相轉(zhuǎn)化：說明：1、金屬的通性：掌握金屬的活動性順序與掌握金屬的化學(xué)性質(zhì)，金屬的化學(xué)性質(zhì)主要表現(xiàn)為易失去最外層的電子，顯示復(fù)原性，這與它們的原子構(gòu)造有關(guān)。金屬活動性順序就是金屬單質(zhì)的復(fù)原性由強(qiáng)漸弱的順序。按金屬活動性順序，把常見金屬分為以下三組：活潑金屬組：K、Ca、Na，Mg、Al；中活潑金屬組：Zn、Fe，Sn、Pb、H；不活潑金屬組：Cu、Hg、Ag，Pt、Au。如上所示，每個金屬組又分為兩個不同層次，顯示其復(fù)原性的差異。這樣復(fù)習(xí)金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，有利于掌握金屬的全局，以及金屬復(fù)原

7、性強(qiáng)弱的變化規(guī)律。1跟O2反響：K、Ca、Na、Mg、Al迅速氧化，Zn、Fe、Sn、Pb緩慢氧化，Cu、Hg、Ag、Pt、Au很難氧化。2跟H2O反響：K、Ca、Na跟水反響劇烈，Mg、Al跟水在加熱下緩慢反響，Zn、Fe在高溫下跟水氣反響，生成H2和金屬氧化物。3跟鹽酸反響：K、Ca、Na反響猛烈，Mg、Al反響劇烈，鋅、鐵反響較快，Sn、Pb反響緩慢，Cu、Hg、Ag、Pt、Au不能反響。4跟硝酸反響：Cu、Hg、Ag可與HNO3反響，Pt、Au不跟HNO3反響。2、與金屬有關(guān)的特征的顏色：有色固體：紅色Cu、Cu2O、Fe2O3紅褐色FeOH3、藍(lán)色CuOH2、CuSO4·5

8、H2O 黑色CuO、FeO、FeS、CuS、Ag2S、PbS、Fe3O4黃色AgI、AgBr 、Ag3PO4 、 S、 Na2O2 、FeS2綠色FeSO4·7H2O 、Cu2 OH2CO3有色溶液：Fe2+淺綠色、Fe3+黃色、Cu2+藍(lán)色、MnO4紫色、Fe3+與苯酚紫色、Fe3+與SCN血紅色等3、純熟掌握：NaOH、Na2CO3、NaHCO3；Al3、AlO2、AlOH3；Fe、Fe2、Fe3等三組物質(zhì)中的三角關(guān)系?！镜湫屠}】例1以下金屬冶煉的反響原理，錯誤的選項(xiàng)是A、2NaCl熔融2NaCl2B、MgOH2MgH2OC、Fe3O44CO3Fe4CO2 D、2HgO2HgO

9、2解析：此題要求掌握隨著不同金屬的陽離子的氧化才能不同，冶煉方法主要有：電解法、復(fù)原劑法、加熱法等，我們可以根據(jù)金屬活動順序把金屬冶煉的方法規(guī)律總結(jié)如下：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、PbHCu、Hg、Ag、Pt、Au、熔融電解法 高溫復(fù)原劑法 加熱法金屬陽離子：得電子氧化性：弱強(qiáng)答案：B例2A、B兩種固體，都由甲、乙兩種元素組成。在A、B中，甲、乙兩種元素的原子個數(shù)比分別為ll和l2。高溫煅燒A、B時，產(chǎn)物都是C固體和D氣體。由D可制得E酸。E和另一種酸組成的混合酸跟甲苯反響可生成三硝基甲苯。C與E的稀溶液反響得到溶液F，往F溶液中參加氫氧化鈉溶液，有紅褐色沉淀生成，該沉淀經(jīng)

10、灼燒后轉(zhuǎn)變成C。往F溶液中參加甲元素的單質(zhì)得到溶液G。試根據(jù)以上信息填寫以下空白：1A的化學(xué)式分子式是_；2B煅燒生成C和D的化學(xué)方程式是 ；甲元素的單質(zhì)與F溶液反響的離子方程式是 ；3 往G溶液中參加NaOH溶液發(fā)生的現(xiàn)象是 。解析：此題由E和另一種酸組成的混合酸跟甲苯反響可生成三硝基甲苯。作為打破口得E可能為HNO3或H2SO4，然后由酸的制法可判斷該酸為H2SO4，說明A、B中一種元素為S。而根據(jù)：“F溶液中參加氫氧化鈉溶液，有紅褐色沉淀生成，該沉淀經(jīng)灼燒后轉(zhuǎn)變成C。可得A、B中另一種物質(zhì)為鐵Fe。那么A為FeS、B為FeS2；甲為Fe、乙為S。依次可推出其他物質(zhì)：C為Fe2O3、E為H

11、2SO4、F為Fe2SO43、G為FeSO4。答案：1 FeS 2 4FeS211O2 2Fe2O38SO2 2Fe3Fe3Fe23 生成的沉淀由白色變成灰綠色最終變成紅褐色。例3Fe3O4可以寫作Fe2O3·FeO，假設(shè)把Fe3O4看成是一種鹽，又可寫成FeFeO22。根據(jù)化合價規(guī)律和化學(xué)式書寫方法，把Pb3O4用上述氧化物形式表示，其化學(xué)式為_；假設(shè)看成是一種鹽，化學(xué)式為_。又知，高價Fe不能把HCl氧化，而高價Pb能把HCl氧化成Cl2。試分別寫出Fe3O4、Pb3O4與鹽酸反響的化學(xué)方程式。 解析：鉛Pb是A族元素，化合價只有+2價和+4價。根據(jù)Fe3O4寫成Fe2O3

12、83;FeO形式，+4價Pb的氧化物寫在前，+2價的氧化物寫在后，那么有： PbO2·2PbO。 又根據(jù)Fe3O4看成鹽的形式FeFeO22分析，低價金屬為陽離子，高價為酸根離子，那么Pb3O4可寫成：Pb2PbO4. Fe3+不能氧化HCl，所以Fe3O4與HCl反響生成兩種鹽，屬于復(fù)分解反響；而Pb4+有強(qiáng)氧化性，能把HCl氧化成Cl2，這時會生成PbCl2的鹽。 答案 ：PbO2·2PbO；Pb2PbO4；Fe3O48HCl2FeCl3FeCl24H2O；Pb3O48HCl3PbCl2Cl24H2O例4以下各物質(zhì)都是由短周期元素組成，它們之間的關(guān)系如以下圖所示：常溫下

13、，A、F為金屬單質(zhì)，F(xiàn)既能與L溶液反響，又能與N溶液反響。C、H、M為氣體單質(zhì)，其中H呈黃綠色，A、B、I、K、L、R焰色反響均為黃色。請答復(fù)：1P的構(gòu)造式為，B的電子式為。2R的水溶液呈堿性的原因可用離子方程式表示為。3還有一種物質(zhì)能與B反響生成C，寫出這個反響的化學(xué)方程式。4還有一種物質(zhì)能與J反響生成C，寫出這個反響的化學(xué)方程式。5某氣體Q具有漂白作用，將Q與H等物質(zhì)的量通入水中所得溶液沒有漂白作用，寫出該過程中發(fā)生反響的離子方程式_。解析：此題以堿金屬元素鈉為中心，覆蓋了氧族、鹵族和鎂、鋁等多種元素的性質(zhì)。本題打破口為尋找特征反響和現(xiàn)象：首先應(yīng)該由焰色反響均為黃色，確定的是A為金屬鈉，黃

14、綠色氣體確定H為Cl2，C、M可能屬于H2、N2、O2和F2中的某一種，考慮到M和H均是電解產(chǎn)生的氣體，顯然M只能是H2，電解的對象為NaCl溶液，即I為NaCl，J為H2O，這樣L只能是NaOH，依次類推可得F是鋁，N為HCl，P為HClO，G為Al2O3，R為NaAlO2，B為Na2O2等。 答案：1P的構(gòu)造式為：HOCl，B為Na2O2，電子式為略2AlO22H2OAlOH3OH；32Na2O22CO22Na2CO3O2；42F22H2O4HFO2；5SO2Cl22H2O4HSO422Cl例5鈦Ti被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，鈦白TiO2是目前最好的白色顏料。制備TiO2和Ti的原料是

15、鈦鐵礦，我國的鈦鐵礦儲量居世界首位。用含有Fe2O3的鈦鐵礦主要成分為FeTiO3制取TiO2的流程如下：1Ti的原子序數(shù)為22，Ti位于元素周期表中第_周期，第_族。2步驟加鐵的目的是_；步驟冷卻的目的是_ _。3上述制備TiO2的過程中，可以利用的副產(chǎn)物是_；考慮本錢和廢物綜合利用因素，廢液中應(yīng)參加_處理。4由金紅石TiO2制取單質(zhì)Ti，涉及到的步驟為： Cs + O2g CO2g； H = 393.5 kJ·mol-1 2COg + O2g 2CO2g； H =566 kJ·mol-1 TiO2s + 2Cl2g TiCl4s + O2g； H = +141 kJ&#

16、183;mol-1那么TiO2s + 2Cl2g + 2Cs TiCl4s + 2COg 的H = _。反響TiCl4 + 2Mg 2MgCl2 + Ti 在Ar氣氛中進(jìn)展的理由是_。解析：此題考察的是新情境下的工業(yè)流程圖，同時還考察了蓋斯定律和元素周期律的有關(guān)內(nèi)容。按照鈦的原子序數(shù)22可知鈦的電子排布式為：1s22s22p63s23p63d24s2，位于周期表中第四周期，第IVB族。流程中加過量鐵屑的目的是為了將混合物中的Fe3+復(fù)原為Fe2+，從而在步驟冷卻得到較純潔的FeSO4·7H2O晶體。而在廢液中參加石灰或碳酸鈣、純堿等可以中和廢液中的酸，也可以得到副石膏等。而第4問那么

17、是有關(guān)蓋斯定律的內(nèi)容，×2，可得H -80 kJ·mol-1。TiCl4 + 2Mg 2MgCl2 + Ti，鎂和鈦的金屬活潑性均較強(qiáng)，能與氧氣等物質(zhì)反響，因此，工業(yè)上制取鈦時，應(yīng)在Ar氣氛中進(jìn)展，以防氧化。答案：14 IVB 2將Fe3+復(fù)原為Fe2+，析出或別離、或得到FeSO4· 7H2O3FeSO4·7H2O，石灰或碳酸鈣、廢堿； 4-80 kJ·mol-1防止高溫下MgTi與空氣中的O2或CO2、N2作用例6有鐵粉、三氧化二鐵和氧化銅組成的混合物，投入到110mL 4mol/L的鹽酸中，充分作用后得很淺的綠色溶液，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體896mL，并留下固體1.28 g 。過濾并將濾液稀釋到200 mL ，經(jīng)測定其中含有過量鹽酸為0.4 mol/L 。試求原混合物中三種物質(zhì)的質(zhì)量。解析：分析該題，反響后溶液為淺綠色，證明溶液中無Cu2，又鹽酸過量，知留下的固體中無鐵粉，以此可通過得失電子守恒和Cl守恒列出兩個方程求解。那么：根據(jù)題意，可把題中文字和數(shù)字的信息改組成如下框信息：根據(jù)Cl守恒，原鹽酸中的Cl的物質(zhì)的量應(yīng)等于生成物FeCl2中C