新高考版化學總復習專題十二金屬及其化合物（講解練）教學講練

1、第三部分元素及其化合物高考化學專題十二金屬及其化合物考點一鈉及其重要化合物考點清單基礎知識一、鈉的性質、制取、保存及用途物理性質鈉是一種質軟、銀白色、有金屬光澤的金屬,具有良好的導電性、導熱性,密度比水小、比煤油大,熔點較低制取2NaCl(熔融) 2Na+Cl2保存金屬鈉保存在煤油中用途工業(yè)上用鈉作強還原劑,用于冶煉金屬,如:4Na+TiCl4(熔融) Ti+4NaCl;Na-K合金(液態(tài))用作原子反應堆的導熱劑;在電光源上,用鈉制高壓鈉燈二、NaOH的性質1.物理性質俗名燒堿、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。2.化學性質NaOH來源廣泛,是一種最常用的

2、一元強堿,有強腐蝕性,具有堿的通性。 氧化鈉(Na2O)過氧化鈉(Na2O2)顏色、狀態(tài)白色固體淡黃色固體類別堿性氧化物過氧化物化合價電子式Na+2-Na+Na+2-Na+制取化學方程式4Na+O2 2Na2O2Na+O2Na2O2化學鍵類型只有離子鍵有離子鍵和共價鍵三、鈉的氧化物的性質比較與水反應的化學方程式Na2O+H2O 2NaOH2Na2O2+2H2O 4NaOH +O2與CO2反應的化學方程式Na2O+CO2 Na2CO32Na2O2+2CO2 2Na2CO3 +O2與鹽酸反應的化學方程式Na2O+2HCl 2NaCl+ H2O2Na2O2+4HCl 4NaCl+ 2H2O+O2主要

3、用途制燒堿做漂白劑、消毒劑、供氧劑保存密封密封、遠離易燃物四、Na2CO3與NaHCO3的性質比較 碳酸鈉碳酸氫鈉化學式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的化學方程式Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2NaHCO3+HCl NaCl+H2O+CO2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、治療胃酸過多癥、泡沫滅火器相互轉化Na2CO3NaHCO3五、焰色反應1.定義許多金屬或它們的化合物在灼燒時會使火焰呈現特殊的顏色,

4、這在化學上叫作焰色反應。2.實驗步驟(1)一點:點燃酒精燈。(2)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,直至火焰呈現原來的顏色。(3)三蘸燒:用鉑絲(或鐵絲)蘸取固體或液體待測物,灼燒并觀察火焰顏色若是鉀元素,應透過藍色的鈷玻璃(可濾去遮蓋紫色的黃光)觀察。(4)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.焰色反應不是化學變化,而是一種物理現象,主要用于鈉、鉀等堿金屬或堿土金屬元素的檢驗。焰色反應是元素的性質,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.焰色反應中所用的火焰部

5、分應是無色或淺色的。d.灼燒鉑絲(或鐵絲)時應一直燒至火焰恢復到原來的顏色?？键c二鎂、鋁及其重要化合物基礎知識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,其原子結構示意圖分別為Mg,Al。鋁的熔、沸點比鎂的高,硬度比鎂的大。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,但能與沸水迅速反應。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,它能與水緩慢反應生成Mg(OH)2;它具有很高的熔點,可作耐高溫材料

6、。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.鎂及其重要化合物的轉化關系3Mg+N2 Mg3N22Mg+O2 2MgO2Mg+CO2 2MgO+CMgO+2HCl MgCl2+H2OMgCl2+2NH3H2O Mg(OH)2+2NH4ClMg(OH)2 MgO+H2OMgCl2(熔融) Mg+Cl25.鋁及其重要化合物(1)Al、Al2O3、Al(OH)3與H+、OH-都反應,其量的關系如圖:制備Al(OH)3時,一般不用強酸或強堿溶液,因為強酸、強堿能溶解生成的Al(OH)3,一般使用氨水或CO2。(2)Al(OH)3的制

7、備核心精講1.從海水中提取鎂的流程(1)流程(2)主要化學反應制石灰乳:CaCO3 CaO+CO2、CaO+H2O Ca(OH)2;沉淀Mg2+:Mg2+Ca(OH)2 Mg(OH)2+Ca2+;制備MgCl2:Mg(OH)2+2HCl MgCl2+2H2O;電解MgCl2:MgCl2(熔融) Mg+Cl2。2.從鋁土礦到鋁合金鋁是地殼中含量最多的金屬元素,在自然界主要以化合態(tài)的形式存在于鋁土礦中。鋁土礦的主要成分是Al2O3,此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質,冶煉金屬鋁很重要的一個過程是Al2O3的提純。由于Al2O3是兩性氧化物,而雜質SiO2是酸性氧化物,Fe2O3是堿性氧化物,

8、因而可設計出兩種提純氧化鋁的方案。方案一:堿溶法討論回答下列問題:(1)寫出、兩步驟中可能發(fā)生反應的離子方程式。 答案Al2O3+2OH- 2Al+H2OSiO2+2OH- Si+H2OAl+CO2+2H2O Al(OH)3+HCSi+2CO2+2H2O H2SiO3+2HC(2)步驟中不用鹽酸(或H2SO4)酸化的理由是。答案Al與酸反應生成的Al(OH)3具有兩性,可溶于強酸,不易控制酸的量;CO2廉價而且生成的副產物NaHCO3用途廣泛,經濟效益好(3)步驟中得到較純的Al2O3,可能含有雜質,在電解時它不會影響鋁的純度的原因是。答案SiO2由于SiO2的熔點很高,在加熱到1 000 左

9、右時不會熔化,因而不影響鋁的純度方案二:酸溶法討論回答下列問題:(1)寫出、中可能發(fā)生反應的離子方程式。答案Al2O3+6H+ 2Al3+3H2OFe2O3+6H+ 2Fe3+3H2OAl3+4OH- Al+2H2OFe3+3OH- Fe(OH)3(2)步驟中不用氨水沉淀Fe3+的原因是。答案Al(OH)3只能溶于強堿溶液,不能溶于氨水,用氨水不能將Fe(OH)3和Al(OH)3分離考點三鐵、銅及其重要化合物金屬的冶煉基礎知識一、鐵及其化合物的性質1.鐵(1)物理性質銀白色固體,熔點較高,具有良好的導熱、導電、延展性,能被磁鐵吸引。(2)結構FeFe與Cl2、S反應2Fe+3Cl2 2FeCl

10、3Fe+SFeSFe與水蒸氣反應3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2(3)化學性質Fe與氧化性酸(如HNO3)反應Fe與過量稀HNO3的反應:Fe+N+4H+ Fe3+NO+2H2OFe與少量稀HNO3的反應:3Fe+2N+8H+ 3Fe2+2NO+4H2OFe與FeCl3溶液反應Fe+2Fe3+ 3Fe2+化學式FeOFe2O3Fe3O4俗名 鐵紅磁性氧化鐵顏色、狀態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體(有磁性)溶解性難溶于水難溶于水難溶于水鐵的化合價+2+3+2,+3穩(wěn)定性不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定與H+反應的離子方程式FeO+2H+ Fe2+H2OFe2O3+6H+ 2Fe3+3H2OFe3O4+8H+

11、 Fe2+2Fe3+4H2O2.鐵的氧化物3.鐵的氫氧化物化學式Fe(OH)2Fe(OH)3色態(tài)白色固體紅褐色固體與鹽酸反應Fe(OH)2+2H+ Fe2+2H2OFe(OH)3+3H+ Fe3+3H2O受熱分解 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O制法可溶性亞鐵鹽與堿溶液反應:Fe2+2OH- Fe(OH)2可溶性鐵鹽與堿溶液反應:Fe3+3OH- Fe(OH)3二者的關系在空氣中,Fe(OH)2能夠迅速被氧氣氧化成Fe(OH)3,現象是白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色,最后變成紅褐色,化學方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3二、銅及其化合物1.銅的化學性質(1)常溫下,銅在

12、干燥的空氣中性質穩(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,有關化學方程式為2Cu+O2+H2O+CO2Cu2(OH)2CO3。(2)在加熱條件下,銅能跟許多非金屬發(fā)生反應:銅在空氣中加熱:2Cu+O22CuO;銅絲在硫蒸氣中反應:2Cu+SCu2S。2.常見銅的化合物之間的轉化(1)黑色氧化銅在高溫下分解為紅色的Cu2O,化學方程式為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,化學方程式為CuSO45H2OCuSO4+5H2O。三、金屬的冶煉(1)熱分解法:適用于不活潑的金屬,如Hg和Ag。2HgO 2Hg+O22Ag2O 4Ag+O2(

13、2)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 2Fe+3CO22Al+Cr2O3 2Cr+Al2O3(3)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核心精講一、“鐵三角”轉化關系根據下列變化的離子方程式,體會Fe2+與Fe3+轉化條件。(1)將H2S氣體通入FeCl3溶液中產生淡黃色沉淀:H2S+2Fe3+ S+2Fe2+2H+。(2)將FeCl3溶液滴入KI-淀粉溶液,溶液變藍:2I-+2F

14、e3+ I2+2Fe2+。(3)FeCl3可溶解鐵片:2Fe3+Fe 3Fe2+。(4)FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色:5Fe2+Mn+8H+ 5Fe3+Mn2+4H2O。(5)將FeCl2溶液滴入HNO3溶液中,有無色氣體放出:3Fe2+N+4H+ 3Fe3+NO+2H2O。二、Fe3+與Fe2+的鑒別1.直接觀察顏色含Fe2+的溶液呈淺綠色,含Fe3+的溶液呈棕黃色。2.利用顯色反應(形成配合物)(1)(2)3.利用Fe(OH)3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)6.利用Fe2+的特殊反應三、與Fe2+、Fe3+有關的除雜問題主要

15、成分雜質除雜方法FeCl3(aq)FeCl2(aq)加入氯水或H2O2FeCl2(aq)FeCl3(aq)加過量鐵粉后過濾FeCl2(aq)CuCl2(aq)加過量鐵粉后過濾一、碳酸鹽、碳酸氫鹽與酸反應的圖像分析1.向Na2CO3溶液中逐滴加入鹽酸,消耗鹽酸的體積與產生CO2的體積關系如下圖所示:圖像特點:Oa段、ab段消耗鹽酸的體積相等。反應原理:Oa段C+H+ HC,ab段HC+H+ H2O+CO2。知能拓展2.向NaHCO3溶液中逐滴加入鹽酸,消耗鹽酸的體積與產生CO2的體積關系如下圖所示:圖像特點:從O點開始即產生CO2氣體。反應原理:HC+H+ H2O+CO2。3.向Na2CO3、N

16、aHCO3的混合溶液中逐滴加入鹽酸,消耗鹽酸的體積與產生CO2的體積關系如下圖所示(設Na2CO3、NaHCO3的物質的量之比mn=11,其他比例時的圖像略)。圖像特點:Oa段消耗HCl的量小于ab段消耗HCl的量。反應原理:Oa段C+H+ HC,ab段HC+H+ H2O+CO2。4.向NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入鹽酸,消耗鹽酸的體積與產生CO2的體積關系如下圖所示(設NaOH、Na2CO3的物質的量之比xy=11,其他比例時的圖像略)。圖像特點:Oa段消耗HCl的量大于ab段消耗HCl的量。反應原理:Oa段H+OH- H2O、C+H+ HC;ab段HC+H+ H2O+CO2。例

17、1(2019湖南衡陽一中月考,14)向100 mL NaOH溶液中通入一定量CO2氣體,充分反應,再向所得溶液中逐滴加入0.2 molL-1的鹽酸,產生CO2的體積與所加鹽酸體積之間的關系如圖所示。下列判斷正確的是()圖像特點:Oa段消耗HCl的量大于ab段消耗HCl的量。反應原理:Oa段H+OH- H2O、C+H+ HC;ab段HC+H+ H2O+CO2。例1(2019湖南衡陽一中月考,14)向100 mL NaOH溶液中通入一定量CO2氣體,充分反應,再向所得溶液中逐滴加入0.2 molL-1的鹽酸,產生CO2的體積與所加鹽酸體積之間的關系如圖所示。下列判斷正確的是()A.原NaOH溶液的

18、濃度為0.1 molL-1B.通入CO2的體積為448 mLC.所得溶液中溶質的物質的量之比為n(NaOH)n(Na2CO3)=13D.所得溶液中溶質的物質的量之比為n(NaHCO3)n(Na2CO3)=21解題導引根據圖像判斷出NaOH溶液與一定量CO2反應所得溶液中的溶質,然后再逐項分析。答案D解析由圖中信息可知,NaOH溶液與CO2反應后所得溶液中的溶質為Na2CO3和NaHCO3,C不正確;消耗鹽酸體積小于25 mL時發(fā)生反應C+H+HC,故Na2CO3的物質的量為(0.22510-3) mol=510-3 mol,同時生成HC510-3 mol;消耗鹽酸體積為25 mL100 mL時

19、發(fā)生反應HC+H+H2O+CO2,則通入CO2后所得溶液中NaHCO3的物質的量為(7510-30.2) mol-510-3 mol=110-2 mol,n(NaHCO3)n(Na2CO3)=(110-2)mol(510-3)mol=21,D正確;由碳原子守恒知通入CO2的物質的量為0.015 mol,未指明是否為標準狀況,無法計算CO2的體積,B不正確;由鈉原子守恒知n(NaOH)=n(NaCl)=n(HCl)=0.2 molL-10.100 L=0.02 mol,原NaOH溶液的濃度為=0.2 molL-1,A不正確。二、測定碳酸鈉質量分數的常用方法1.氣體法(1)測定原理:Na2CO3+

20、H2SO4 Na2SO4+H2O+CO2依據CO2的體積確定Na2CO3的物質的量,進而確定純堿中Na2CO3的含量。(2)實驗操作:向m g純堿樣品中加入足量的稀硫酸,準確測量產生CO2氣體的體積為V mL(已折算為標準狀況)。(3)數據處理純堿樣品中Na2CO3的質量為mol106 gmol-1= g,則純堿樣品中Na2CO3的質量分數為100%=%。(1)測定原理:Na2CO3+BaCl2 BaCO3+2NaCl。依據BaCO3沉淀的質量,確定Na2CO3的物質的量,進而確定純堿中Na2CO3的含量。(2)實驗操作:先將m g純堿樣品溶于水配成溶液,向溶液中加入過量的BaCl2溶液,經過

21、濾、洗滌、干燥得BaCO3沉淀的質量為n g。(3)數據處理純堿樣品中Na2CO3的質量為106 gmol-1=g,則純堿樣品中Na2CO3的質量分數為100%=100%。2.沉淀法例2(2019山西太原聯考,10)某同學為測定Na2CO3固體(含少量NaCl)的純度,設計如下裝置(含試劑)進行實驗。下列說法不正確的是()A.必須在間添加吸收HCl的裝置B.的作用是防止空氣中的氣體影響實驗的精確度C.通入空氣的作用是保證中產生的氣體完全轉移到中D.稱取樣品和中產生的沉淀的質量即可求算Na2CO3固體的純度解題導引根據中生成沉淀的質量,利用原子守恒進行分析,確定中生成CO2的質量,從而求得Na2CO3樣品中Na2CO3的質量,計算即可得Na2CO3的純度。解析A項,氫氧化鋇足量,揮發(fā)出的HCl不會影響B(tài)aCO3沉淀的生成和測定,無需單獨添加吸收HCl的裝置,故A項錯