廣東版高考化學(xué)總復(fù)習(xí)專題十一金屬元素及其化合物（講解練）教學(xué)講練

1、第三部分 元素及其化合物專題十一金屬元素及其化合物高考化學(xué) 廣東專用考點清單考點一鈉、鎂、鋁及其化合物一、鈉及其化合物1.鈉的性質(zhì)、制取、保存及用途2.NaOH的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)俗名燒堿、火堿、苛性鈉,是一種白色固體,易吸收空氣中的水分而潮解,易溶于水并放熱,水溶液有澀味。(2)化學(xué)性質(zhì)NaOH來源廣泛,是一種最常用的一元強堿,有強腐蝕性,具有堿的通性。3.鈉的氧化物的性質(zhì)比較4.Na2CO3與NaHCO3的性質(zhì)比較 碳酸鈉碳酸氫鈉化學(xué)式Na2CO3NaHCO3俗名純堿、蘇打小蘇打水溶液的酸堿性堿性堿性類別離子化合物離子化合物顏色、狀態(tài)白色固體白色固體水溶性易溶于水可溶于水與鹽酸反應(yīng)及反應(yīng)速

2、率Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2NaHCO3+HCl NaCl+H2O+CO2與同濃度的鹽酸反應(yīng)的速率:兩者等濃度時NaHCO3比Na2CO3快熱穩(wěn)定性受熱難分解2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2用途化工原料、洗滌劑食品發(fā)酵、治療胃酸過多、泡沫滅火器相互轉(zhuǎn)化Na2CO3NaHCO35.焰色反應(yīng)(1)定義許多金屬或它們的化合物在灼燒時會使火焰呈現(xiàn)特殊的顏色,這在化學(xué)上叫作焰色反應(yīng)。(2)實驗步驟一點:點燃酒精燈。二洗燒:將鉑絲(或光潔無銹的鐵絲)放入稀鹽酸中清洗,再放到外焰上灼燒,直至火焰呈現(xiàn)原來的顏色。三蘸燒:用鉑絲(或鐵絲)蘸取固體或液體待測物,灼燒并觀察火焰顏

3、色若是鉀元素,應(yīng)透過藍色的鈷玻璃(可濾去遮蓋紫色的黃光)觀察。四洗燒:鉑絲(或鐵絲)用稀鹽酸洗凈,放在外焰上燒至原色,放回原處。說明a.焰色反應(yīng)不是化學(xué)變化,而是一種物理現(xiàn)象,主要用于鈉、鉀等堿金屬或堿土金屬元素的檢驗。焰色反應(yīng)是元素的性質(zhì),不因元素的存在形式改變而改變。b.用稀鹽酸清洗的原因:生成金屬氯化物,而金屬氯化物在高溫時可揮發(fā)。c.焰色反應(yīng)中所用的火焰部分應(yīng)是無色或淺色的。d.灼燒鉑絲(或鐵絲)時應(yīng)一直燒至火焰恢復(fù)到原來的顏色。二、鎂、鋁及其化合物1.鎂和鋁分別位于第三周期的A族和A族。它們的原子核外均有3個電子層,其原子結(jié)構(gòu)示意圖分別為:Mg,Al。鋁的熔沸點比鎂的高、硬度比鎂的大

4、。2.Mg、Al都是較活潑的金屬,常溫下能被空氣中的O2氧化,表面生成一層致密的氧化膜。鎂和鋁在純氧中劇烈燃燒,發(fā)出耀眼的白光。鎂不易和冷水反應(yīng),但能與沸水迅速反應(yīng)。常溫下鋁在濃硫酸或濃硝酸中會發(fā)生鈍化,所以常用鋁槽車來運輸濃硫酸或濃硝酸。3.MgO是很輕的白色粉末,屬于堿性氧化物,它能與水緩慢反應(yīng)生成Mg(OH)2;它具有很高的熔點,可作耐高溫材料。MgCl2是一種無色、味苦、易溶于水的固體,易潮解,可作干燥劑。工業(yè)上用電解熔融的MgCl2的方法制取金屬鎂。4.Al2O3是一種白色物質(zhì),Al(OH)3是一種白色膠狀物質(zhì),它們都是不溶于水的兩性化合物,它們既能與強酸反應(yīng),又能與強堿反應(yīng),如Al

5、2O3+6H+ 2Al3+3H2O,Al2O3+2OH- 2Al+H2O;Al(OH)3+3H+ Al3+H2O,Al(OH)3+OH- Al+2H2O。5.實驗室常用Al3+和濃氨水反應(yīng)或在含Al的溶液中通入CO2氣體兩種方法來制取Al(OH)3。因Al(OH)3具有兩性,故通常不采用強堿或強酸來制取。明礬的化學(xué)式可寫為KAl(SO4)212H2O或K2SO4Al2(SO4)324H2O,它是一種復(fù)鹽,常用來凈水,原理是Al3+3H2OAl(OH)3(膠體)+3H+(用離子方程式表示)。6.鋁及其化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系:(1)Al3+3NH3H2O Al(OH)3+3NAl3+3OH- Al(O

6、H)3Al(OH)3+OH- Al+2H2O2Al(OH)3 Al2O3+3H2OAl(OH)3+3H+ Al3+3H2OAl+H+H2O Al(OH)32Al+CO2+3H2O 2Al(OH)3+C(少量CO2)Al+CO2+2H2O Al(OH)3+HC(過量CO2)Al2O3+6H+ 2Al3+3H2OAl2O3+2OH- 2Al+H2O2Al2O3(熔融) 4Al+3O22Al+6H+ 2Al3+3H22Al+2OH-+2H2O 2Al+3H2(2)另外,還存在雙水解反應(yīng),如:Al3+3Al+6H2O 4Al(OH)3Al3+3HC Al(OH)3+3CO22Al3+3C+3H2O 2

7、Al(OH)3+3CO2考點二鐵、銅及其化合物一、鐵及其化合物的性質(zhì)1.鐵元素位于元素周期表中第四周期第族,是一種應(yīng)用最廣泛的過渡金屬;鐵元素是一種變價金屬元素,通常顯+2價和+3價;其原子結(jié)構(gòu)示意圖為。2.鐵的化學(xué)性質(zhì)鐵有較強的還原性,主要化合價有+2、+3,通常能與下列物質(zhì)反應(yīng)。(1)與H2O在高溫下反應(yīng):3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2(2)與非氧化性酸(如稀鹽酸、稀H2SO4)反應(yīng):Fe+2H+ Fe2+H2(離子方程式)(3)與稀的氧化性酸(如稀HNO3)反應(yīng):Fe+N+4H+ Fe3+NO+2H2O注意若與濃HNO3、濃H2SO4在常溫下接觸,會發(fā)生鈍化。(4)與強氧化劑

8、(如Cl2、Br2、O2等)反應(yīng):與Cl2反應(yīng):2Fe+3Cl2 2FeCl3與O2反應(yīng):3Fe+2O2 Fe3O4(5)與弱氧化劑(如I2、S等)反應(yīng):與I2反應(yīng):Fe+I2 FeI2與S反應(yīng):Fe+S FeS(6)與氧化性較強的金屬陽離子反應(yīng):與Fe3+反應(yīng):Fe+2Fe3+ 3Fe2+與Cu2+反應(yīng):Fe+Cu2+ Cu+Fe2+3.鐵的氧化物4.Fe(OH)2是白色絮狀物,易被空氣中的氧氣氧化生成Fe(OH)3,該過程中顏色由白色變?yōu)榛揖G色,最后全部變?yōu)榧t褐色,化學(xué)方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3,所以在制取Fe(OH)2時應(yīng)首先將Fe3+化學(xué)式FeOFe2O

9、3Fe3O4俗名鐵紅磁性氧化鐵顏色黑色紅色黑色鐵的化合價+2+3+2、+3溶解度不溶于水與H+反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式FeO+2H+ Fe2+H2OFe2O3+6H+ 2Fe3+3H2OFe3O4+8H+ 2Fe2+Fe3+4H2O(Fe2+被水溶液中的O2氧化所致)用Fe粉還原為Fe2+,然后需將吸有堿液的滴管末端插入溶液內(nèi)制取。Fe(OH)3是紅褐色、難溶于水的固體,受熱易分解2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O。5.鐵鹽與亞鐵鹽(1)Fe2+的溶液呈淺綠色,鐵元素處于中間價態(tài),既有氧化性,也有還原性,其中以還原性為主。往Fe2+溶液中滴加氯水:2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-往Fe2+

10、溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液:5Fe2+Mn+8H+ 5Fe3+Mn2+4H2O往Fe2+溶液中滴加酸性H2O2溶液:2H+2Fe2+H2O2 2Fe3+2H2OFe2+在溶液中可發(fā)生水解,Fe2+2H2O Fe(OH)2+2H+,在配制FeCl2溶液時,常加少量鐵粉避免Fe2+被氧化,加少量鹽酸抑制Fe2+的水解。(2)Fe3+溶液呈棕黃色,且有較強的氧化性。用Fe3+溶液腐蝕電器板上的銅:2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+溶液中Fe3+與I-不共存:2Fe3+2I- 2Fe2+I2Fe3+在溶液中易水解,可將飽和FeCl3溶液滴入沸水中制Fe(OH)3膠體,化學(xué)方程式為FeCl3+3H2O

11、Fe(OH)3(膠體)+3HCl;也可利用該性質(zhì),在工業(yè)生產(chǎn)中通過調(diào)pH除去溶液中的Fe3+;但在配制FeCl3溶液時,需抑制Fe3+水解,故常將FeCl3固體先溶于適量濃鹽酸中,再加水稀釋至所需濃度。6.Fe2+與Fe3+的鑒別(1)直接觀察顏色含F(xiàn)e2+的溶液呈淺綠色,含F(xiàn)e3+的溶液呈棕黃色。(2)利用顯色反應(yīng)1)2)(3)利用氫氧化物沉淀的顏色(4)利用Fe3+的氧化性1)2)3)(5)利用Fe2+的還原性1)2)二、銅及其化合物1.銅的化學(xué)性質(zhì)(1)常溫下,銅在干燥的空氣中性質(zhì)穩(wěn)定,但在潮濕空氣里則會被銹蝕,在其表面逐漸形成一層綠色的銅銹,有關(guān)化學(xué)方程式為2Cu+O2+H2O+CO2

12、Cu2(OH)2CO3。(2)在加熱條件下,銅能跟許多非金屬發(fā)生反應(yīng)。寫出下列化學(xué)方程式:銅在空氣中加熱:2Cu+O22CuO;銅絲在硫蒸氣中反應(yīng):2Cu+SCu2S。2.常見銅的化合物之間的轉(zhuǎn)化(1)黑色氧化銅在高溫下分解為紅色的Cu2O,化學(xué)方程式為4CuO2Cu2O+O2。 (2)藍色的硫酸銅晶體受熱分解得到白色的硫酸銅粉末,化學(xué)方程式為Cu-SO45H2OCuSO4+5H2O。(3)銅及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系考點三金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用1.合金(1)概念:合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。(2)性能:合金具有不同于各成分金屬的物理、化學(xué)性能或

13、機械性能。熔點:一般比它的各成分金屬的低;硬度和強度:一般比它的各成分金屬的大。2.常見金屬材料重要的黑色金屬材料鋼;鋼是用量最大、用途最廣的合金。鋼3.金屬礦物的開發(fā)利用(1)金屬在自然界中的存在:在地殼中除了金、鉑等少數(shù)極不活潑的金屬外,絕大多數(shù)金屬元素以化合物形式存在。(2)金屬冶煉的實質(zhì):一般情況下,金屬元素有正價、沒有負價,金屬的冶煉過程就是把金屬從其化合物中還原出來的過程。(3)金屬冶煉的方法熱分解法:適用于不活潑的金屬,如Hg和Ag。2HgO 2Hg+O22Ag2O 4Ag+O2熱還原法:用還原劑(C、CO、H2、Al等)還原金屬氧化物,適合較活潑的金屬。Fe2O3+3CO 2F

14、e+3CO22Al+Cr2O3 2Cr+Al2O3電解法:適合冶煉金屬活動性很強的金屬(一般指在金屬活動性順序中排在鋅前面的金屬)。例如:2NaCl(熔融) 2Na+Cl22Al2O3(熔融) 4Al+3O2MgCl2(熔融) Mg+Cl2知能拓展無機工業(yè)流程題的解題思路化學(xué)工藝流程題是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來,并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識步步設(shè)問,是無機框圖的創(chuàng)新。它以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為基礎(chǔ),與化工生產(chǎn)成本、產(chǎn)品提純、環(huán)境保護等相融合,考查物質(zhì)的制備、檢驗、分離、提純等基本實驗原理在化工生產(chǎn)中的實際應(yīng)用,要求考生依據(jù)流程圖分析原理,緊扣信息,抓住關(guān)鍵,準(zhǔn)確答題。這類試題具有較強

15、的實用性和綜合性,思維主線為:規(guī)律:主線產(chǎn)品,分支副產(chǎn)品,回頭為循環(huán)。1.讀流程圖(1)箭頭:箭頭進入的是投料(反應(yīng)物)、出去的是主產(chǎn)物或副產(chǎn)物(生成物)。(2)三線:出線和進線均表示物料流向或操作流程,可逆線表示物質(zhì)循環(huán)。2.解題要點(1)審題要點:了解生產(chǎn)目的、原料及產(chǎn)品;了解題目提供的信息;分析各步的反應(yīng)條件、原理及物質(zhì)成分;理解物質(zhì)分離、提純、條件控制等操作的目的及要點。(2)答題切入點:原料及產(chǎn)品的分離提純;生產(chǎn)目的及反應(yīng)原理;生產(chǎn)要求及反應(yīng)條件;有關(guān)產(chǎn)率、產(chǎn)量及組成的計算;綠色化學(xué)。例(2019佛山南海七校聯(lián)合體沖刺模擬,9)以高硫鋁土礦(主要成分為Al2O3、Fe2O3,還含有少

16、量FeS2)為原料,生產(chǎn)氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如下,下列敘述不正確的是()A.加入CaO可以減少SO2的排放同時生成建筑材料CaSO4B.向濾液中通入過量CO2、過濾、洗滌、灼燒沉淀可制得Al2O3C.隔絕空氣焙燒時理論上反應(yīng)消耗的n(FeS2)n(Fe2O3)=15D.燒渣分離可以選擇用磁鐵將燒渣中的Fe3O4分離出來解題導(dǎo)引本題以高硫鋁土礦(主要成分為Al2O3、Fe2O3,還含有少量FeS2)生產(chǎn)氧化鋁并獲得Fe3O4,從原料分析需分離Al、Fe元素并除去S元素。從流程分析分離Al元素采用堿浸的方法,生成Al過濾分離;堿浸、過濾后的濾渣中含有+3價鐵,產(chǎn)物中含有+2價鐵、+

17、3價鐵,故投入的FeS2作為還原劑,還原部分+3價鐵為+2價鐵;原料焙燒過程中有SO2生成,故生產(chǎn)過程中加入少量CaO是為了減少SO2的排放。解析FeS2焙燒時會生成SO2,加入CaO會與SO2反應(yīng),減少SO2的排放,而且可以得到CaSO4,A項正確;濾液為NaAlO2溶液,通入過量CO2生成Al(OH)3,過濾、洗滌、煅燒可以得到Al2O3,B項正確;隔絕空氣焙燒時,發(fā)生的反應(yīng)為FeS2+16Fe2O3 2SO2+11Fe3O4,理論上反應(yīng)消耗的n(FeS2)n(Fe2O3)=116,而不是15,C項錯誤;Fe3O4具有磁性,能夠被磁鐵吸引,D項正確。答案C實踐探究利用所學(xué)金屬及其化合物知識

18、,聯(lián)系非金屬及其化合物知識和實驗基本知識,并運用讀圖能力,通過對題中的文字、表格、框圖、圖像信息進行綜合分析,特別注意文字細節(jié)和圖像中的關(guān)鍵點,解決化學(xué)工藝流程題、與物質(zhì)性質(zhì)相關(guān)的綜合實驗題以及化學(xué)反應(yīng)原理綜合題中的相關(guān)內(nèi)容。例2019南京、鹽城二模,20(5)H2O2在Fe2+、Cu2+的存在下生成具有強氧化性的OH(羥基自由基),OH可將有機物氧化降解。(5)SCOD是指溶解性化學(xué)需氧量,是衡量水中有機物含量多少的指標(biāo)。水體中的SCOD越大,說明其有機物含量越高。用Fe2+-H2O2法氧化破解啤酒工業(yè)污泥中的微生物,釋放出有機物和氮等。測得不同初始pH下污泥經(jīng)氧化破解后上層清液中的SCOD

19、及總氮濃度如圖所示。當(dāng)pH2.5時,總氮濃度、SCOD均降低,其原因可能是。解析(5)由題圖可知,當(dāng)pH2.5時,總氮濃度、SCOD均降低,其原因可能是pH增大,Fe2+、Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,Fe2+-H2O2法氧化破解啤酒工業(yè)污泥中的微生物的催化效率降低。答案(5)Fe2+、Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3 解題關(guān)鍵對于陌生的化學(xué)用語,要注意從題干中仔細搜尋新化學(xué)用語的確切含義,才能準(zhǔn)確解答相關(guān)問題。如(5)中SCOD,是衡量水中有機物含量多少的指標(biāo),用Fe2+-H2O2法氧化破解啤酒工業(yè)污泥中的微生物,會釋放出有機物和氮等。找到SCOD與pH、總氮濃度的聯(lián)系,才能解釋當(dāng)pH2.5時,

20、總氮濃度、SCOD均降低的原因。創(chuàng)新思維從物質(zhì)成分角度理解物質(zhì)分離和提純實際生產(chǎn)所運用的礦物一般都是含有伴生礦,即含有其他礦產(chǎn)的礦藏。因此在工業(yè)中對于較有價值的伴生礦會加以開采分離,對于價值不高的伴生礦除雜即可,但不管何種情況,在工業(yè)流程分析中應(yīng)充分考慮礦物所含成分發(fā)生的變化,如:氧化還原反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)、水解反應(yīng),甚至由于礦物成分性質(zhì)的差異而發(fā)生部分氧化還原反應(yīng)、部分水解反應(yīng)。另外還需關(guān)注的是礦物的分離過程中常通過形成沉淀進行分離提純,常見的方法如:形成硫化物沉淀、形成氫氧化物沉淀、形成較特殊的難溶性鹽(CaF2等),還有一種分離方法需要特別注意,即利用過飽和溶液結(jié)合沉淀溶解平衡使溶解度較大

21、的溶質(zhì)也能沉淀析出。例(2017課標(biāo),27,15分)重鉻酸鉀是一種重要的化工原料,一般由鉻鐵礦制備,鉻鐵礦的主要成分為FeOCr2O3,還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示:回答下列問題:(1)步驟的主要反應(yīng)為:FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2上述反應(yīng)配平后FeOCr2O3與NaNO3的系數(shù)比為。該步驟不能使用陶瓷容器,原因是 。(2)濾渣1中含量最多的金屬元素是,濾渣2的主要成分是及含硅雜質(zhì)。(3)步驟調(diào)濾液2的pH使之變(填“大”或“小”),原因是(用離子方程式表示)。(4)有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl,蒸

22、發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到(填標(biāo)號)得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。a.80 b.60 c.40 d.10 步驟的反應(yīng)類型是。(5)某工廠用m1 kg鉻鐵礦粉(含Cr2O3 40%)制備K2Cr2O7,最終得到產(chǎn)品m2 kg,產(chǎn)率為。解析(1)FeOCr2O3是還原劑,氧化產(chǎn)物為Na2CrO4和Fe2O3,每摩爾FeOCr2O3參與反應(yīng)轉(zhuǎn)移7 mol電子,而NaNO3是氧化劑,還原產(chǎn)物為NaNO2,每摩爾NaNO3參與反應(yīng)轉(zhuǎn)移2 mol電子,根據(jù)得失電子守恒可知,FeOCr2O3和NaNO3的化學(xué)計量數(shù)比為27;陶瓷在高溫下會與Na2CO3反應(yīng),故熔融時不能使用陶瓷容器。(2)步驟中反應(yīng)產(chǎn)生了不溶于水的Fe2O3,故濾渣1的主要成分是Fe2O3,則含量最多的金屬元素是鐵元素;調(diào)節(jié)pH=7后,Al3+轉(zhuǎn)化成Al(OH)3沉淀,故濾渣2中除了含硅雜質(zhì)外還有Al(OH)3。(3)分析知濾液2中的