1、专题三常见物质的性质与应用第1讲 常见元素及化合物一、金属元素1金属活动性顺序表及其应用特别提醒(1)在化学反应中，金属的还原能力与金属失去电子的难易程度有关，与失去电子的数目无关。(2)越活泼的金属越难被冶炼，应用时间越晚，与其在地壳中的含量无必然联系。(3)碱的热稳定性：易溶于水的碱受热难分解，难溶于水的碱受热易分解，如Mg(OH)2=MgOH2O；2Fe(OH)3=Fe2O33H2O。2常见金属及化合物的性质(1)碱金属(2)铝及化合物Al、Al2O3、Al(OH)3与H、OH都反应明矾KAl(SO4)212H2O净水剂，Al3水解生成Al(OH)3胶体(3)铁及化合物有变价铁三角是考查
2、重点易错警示1Li的保存(石蜡中)和在空气中燃烧的产物(生成Li2O，不生成Li2O2)。2镁不仅可置换酸中的氢，也可与水解呈酸性的盐溶液反应产生H2，如Mg条置于NH4Cl溶液中可产生H2和NH3；再者对于镁的化合物由于KspMg(OH)2Ksp(MgCO3)，故碱性溶液中Mg2总是转化为Mg(OH)2沉淀，若忽略此点做题易出错，如Mg(HCO3)2与Ca(OH)2溶液混合，容易写成生成MgCO3、CaCO3。正确的是：Mg22HCO32Ca24OH=2CaCO3Mg(OH)22H2O。3铁及其化合物要注意价态的变化，挖掘隐含条件，否则易出错。(1)FeO溶于稀HNO3中，易写成生成Fe(N
3、O3)2和H2O而出错，正确的是：3FeO10HNO3=3Fe3NO5H2O。(2)Fe(OH)3溶于HI溶液中，容易写成复分解反应而出错，正确的是：2Fe(OH)36H2I=2Fe2I26H2O。(3)Fe(NO3)2溶液用盐酸酸化，易忽略了NO3 遇H后有强氧化性，正确的是：3Fe2NO3 4H=3Fe3NO2H2O。(4)SO2通入FeCl3和BaCl2混合溶液中，忽略SO2被Fe3氧化，正确的是：2Fe3SO22H2O=2Fe24HSO24，SO24 Ba2=BaSO4。(5)错误地认为FeCl2不能由化合反应生成，实际上是不能由两种单质直接生成。但可由Fe与FeCl3化合生成。二、非
4、金属元素1常见非金属单质的性质2.常见非金属氧化物的性质3.常见无机酸的重要规律和重要特性(1)重要规律利用周期律知识，可判断最高价氧化物对应水化物酸性强弱，如酸性：HClO4H2SO4H3PO4H2SiO3。证明酸性强弱规律可利用“复分解中强制弱原理”，如Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3，Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO。常见酸的酸性强弱顺序为：强氧化性酸(如HNO3、浓H2SO4)与金属反应，一般不生成H2；金属和浓HNO3反应一般生成NO2，而金属和稀HNO3反应则生成NO。(2)重要特性H2SiO3(或H4SiO4)为难溶性酸，浓盐酸、浓硝酸为挥发
5、性酸。HNO3、浓H2SO4、HClO具有强氧化性，属于氧化性酸，其中HNO3、HClO见光受热易分解。浓HNO3和Cu(足量)、浓H2SO4和Cu(足量)、浓盐酸和MnO2(足量)在反应时，随着反应的进行，产物会发生变化或反应停止。浓H2SO4具有吸水性、脱水性和强氧化性。常温下，铁、铝遇浓H2SO4、浓HNO3发生钝化。浓盐酸、浓硝酸、醋酸等遇氨气能冒白烟，即它们挥发出来的酸与氨气反应生成相应的铵盐(固体)的缘故。H2S、HI、HBr遇强氧化性酸能发生氧化还原反应，因此不能用浓硫酸干燥。易错警示1受 Cl2H2OHClHClO的影响。误认为“BrClH2O=HClHBrO”也是氧化还原反应
6、。2受CO2与漂白粉反应的影响，认为“SO2H2OCa(ClO)2=CaSO32HClO”这个反应方程式正确。3苯酚钠溶液通入少量CO2时易错写为Na2CO3。无论CO2量的多少生成物都是 NaHCO3 再如：CO2与Ca(ClO)2溶液的反应，若CO2少量生成CaCO3与HClO，若CO2足量生成Ca(HCO3)2与HClO。4Na2S与盐溶液因不清楚反应实质出错，尤其写离子方程式时。S2与FeCl3溶液反应易误看成双水解，正确的是：S22Fe3=2Fe2S(氧化还原反应)。金属与酸的反应例1(2011年衡水模拟)向m g镁和铝的混合物中加入适量的稀硫酸，恰好完全反应生成标准状况下的气体b
7、L。向反应后的溶液中加入cmolL1氢氧化钾溶液V mL，使金属离子刚好沉淀完全，得到的沉淀质量为n g。再将得到的沉淀灼烧至质量不再改变为止，得到固体 pg。则下列关系不正确的是()Ac1 000 b11.2 V Bpm Vc125Cnm17VcD.53mp179 m解析 根据化学方程式可得，生成氢气的物质的量等于参加反应的碱的物质的量的一半，所以A项正确；B项中p g为生成的氧化物的质量，1 mol Mg可结合1 mol O，2 mol Al 可结合3 mol O，因此生成氧化物的质量等于镁和铝的质量之和加氧元素的质量，而结合氧元素的物质的量等于生成氢气的物质的量，也等于消耗氢氧根离子的物
8、质的量的一半，所以B项正确；得到沉淀的质量等于镁和铝的质量与氢氧根离子的质量之和，C项中忽略了体积的单位，所以C项错误。答案 C1(2011年济南模拟)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150 mL 4 molL1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24 L NO(标准状况)，往所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为()A0.21 mol B0.25 molC0.3 mol D0.35 mol解析：n(HNO3)0.6 mol，n(NO)0.1 mol，反应后铁元素的存在形式为Fe(NO3)2，
9、根据元素守恒，可知反应后溶液中的n(NO3)0.5 mol，n(Fe2)0.25 mol，即n(Fe)0.25 mol。答案：B非金属及其化合物的性质探究实验例2(2010年高考北京理综)为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。实验过程：.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。.当B中溶液由黄色变为棕红色时，关闭活塞a。(1)A中产生黄绿色气体，其电子式是_。(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是_。(3)B中溶液发生反应的离子方程式是_。(4)为验证溴的氧化性强于碘，过程的操作和现象是_。(5)
10、过程实验的目的是_。(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下_，得电子能力逐渐减弱。解析(1)根据“黄绿色气体”知A中气体为Cl2。(2)Cl2与KI溶液反应生成的I2遇淀粉变蓝色。(3)Cl22Br=2ClBr2。(4)只要把C中所得的溴水少量滴入D中，并振荡，观察CCl4层的颜色有无变化即可。(5)确认C的黄色溶液中无Cl2，以排除Cl2对后续实验的干扰。答案(1)(2)淀粉KI试纸变蓝(3)Cl22Br=Br22Cl(4)打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡。静置后CCl4层溶液变为紫红色(5)确认C的黄色溶液中无Cl2，排除Cl2对溴置换碘实
11、验的干扰(6)原子半径逐渐增大2(2010年高考山东卷)下列推断正确的是()ASiO2是酸性氧化物，能与 NaOH溶液反应BNa2O、Na2O2组成元素相同，与CO2反应产物也相同CCO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在D新制氯水显酸性，向其中滴加少量紫色石蕊试液，充分振荡后溶液呈红色解析：SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应：SiO22NaOH=Na2SiO3H2O，A正确。Na2OCO2=Na2CO3,2Na2O22CO2=2Na2CO3O2，B错误。NO在空气中易被O2氧化，发生反应：2NOO2=2NO2，C错误。D项，新制氯水中含有HClO，HClO具有强氧化性
12、，所以溶液先变红后褪色，D错误。答案：A利用图像、图表考查元素及化合物例3(2011年高考课标全国理综)0.80 g CuSO45H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示。请回答下列问题：(1)试确定200 时固体物质的化学式_(要求写出推断过程)；(2)取270 所得样品，于570 灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为_；把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为_，其存在的最高温度是_；(3)上述氧化性气体与水反应生成一种化合物，该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化学方程式为_；(4)在0.10
13、molL1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH8时，c(Cu2)_ molL1(KspCu(OH)22.21020)。若在0.1 molL1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体，使Cu2完全沉淀为CuS，此时溶液中的H浓度是_molL1。解析(1)分析CuSO45H2O受热脱水过程的热重曲线可知，200 时和113 时的产物相同，可根据113 时样品质量确定脱水产物，设113 时产物为CuSO4(5n)H2O，则有：CuSO45H2O=200 CuSO4(5n)H2OnH2O25018n080 g0.80 g0.57 g0.23 g可列式：2500.80 g
14、 18n0.23 g，求得n4,200 时产物为CuSO4H2O晶体。(2)根据灼烧产物是黑色粉末可知分解生成CuO，则具有氧化性的另一产物为SO3，所以灼烧时反应方程式为CuSO4=570 CuOSO3，CuO溶于稀硫酸得CuSO4溶液，结晶时又生成CuSO45H2O，由脱水过程的热重曲线可知其存在的最高温度为102。(3)SO3与水化合生成硫酸，浓硫酸加热时可氧化铜，反应方程式为Cu2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2O。(4)pH8时，c(OH)1106molL1，KspCu(OH)2c(Cu2)c2(OH)2.21020，求得c(Cu2)2.2108molL1；假设硫酸铜溶液的体
15、积为V L，由方程式CuSO4H2S=CuSH2SO4知生成硫酸的物质的量为0.1V mol，则溶液中的H的浓度为0.1V2V molL10.2 molL1。答案3.钠、铝和铁分别与100 mL 2mol/L盐酸反应，产生的气体在标准状况的体积V(单位L)与时间t(单位s)关系如图所示。请回答下列问题：(1)假如钠、铝和铁物质的量相等，则它们的物质的量等于_mol；(2)若将物质的量均为0.3 mol的钠、铝和铁分别放入100 mL 2 mol/L NaOH溶液中，同温同压下产生的气体体积之比为_。解析：(1)由图像可知，三个反应中生成的氢气一样多，说明三种金属提供的电子数目一样多，即钠与盐酸
16、反应，根据反应放出2.24 L氢气，求出消耗钠的物质的量为0.2 mol。(2)0.3 mol钠、铝和铁分别放入100 mL 2mol/L NaOH溶液中，钠与水反应，0.3 mol钠产生0.15 mol氢气；2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，铝与氢氧化钠反应铝过量，即放出氢气为0.3 mol；铁与氢氧化钠不反应。即生成的气体体积之比为120。答案：(1)0.2(2)1201(2011 年衡水一中模拟)常温下，向 100 mL 某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中加入铜粉，最多能溶解 19.2 g(已知硝酸只被还原为 NO 气体)。若再取等体积的该混合酸向其中逐渐加入铁粉，产生气体的量随
17、铁粉质量增加的变化如图所示。下列分析错误的是()A取 10 mL 原混合酸加水稀释至 1 L 后其 pH2B原混合酸中，NO3 物质的量为 0.2 molC原混合酸中，H2SO4 物质的量浓度为 4 molL1DOA 段产生的是 NO，AB 段的反应为 Fe2Fe3=3Fe2，BC段产生的是氢气解析：稀H2SO4和稀HNO3的混合溶液最多溶解19.2 g Cu，说明NO3 完全转化为NO,19.2 gCu失去0.6 mol电子，设生成的NO为x mol，根据得失电子守恒有：3x0.6，解得x0.2，故原混合酸中HNO3的物质的量为0.2 mol。根据图示变化，加入Fe时，Fe首先与HNO3反应
18、生成Fe(NO3)3、NO(OA段)，然后过量的Fe与Fe(NO3)3反应生成Fe(NO3)2(AB段)，最后Fe与H2SO4反应产生H2(BC段)。OA段：Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O,0.2 mol HNO3只能溶解0.05 mol Fe，而实际溶解了0.2 mol Fe，说明H2SO4提供了0.6 mol H。BC段：FeH2SO4=FeSO4H2，n(H2SO4)n(Fe)0.1 mol，故原混合酸中含有0.4 mol H2SO4，其浓度为0.4 mol/0.1 L4 molL1。原混合酸中c(H)(0.2 mol0.8 mol)/0.1 L10 molL1，取10 m
19、L原混合酸稀释至1 L，溶液中c(H)0.1 molL1，pH1。综合上述，选项A错误。答案：A2(2011年北京丰台一模)已知甲、乙、丙、X是4种中学化学中常见的物质，其转化关系如图所示。则甲和X(要求甲和X能互换)不可能是()AC和O2 BSO2和NaOH溶液CCl2和Fe DAlCl3溶液和NaOH溶液解析：铁和氯气反应时，二者无论谁过量，产物都是FeCl3，而FeCl3与Cl2无法继续反应。C项中甲和X不能互换。答案：C1下列说法中，正确的是()A制取水泥和玻璃的原料中都含有石灰石B普通玻璃是电的绝缘体，这种透明的固体物质属于晶体C石英玻璃能经受温度剧变且能抵抗酸碱的腐蚀D硅酸盐可用氧
20、化物表示其组成，这表明硅酸盐是由氧化物组成的解析：制造水泥的主要原料是石灰石和黏土，制造玻璃的原料主要是石灰石、纯碱和石英，二者都用到了石灰石、选项A说法正确；玻璃是混合物，不是晶体，选项B说法错误；石英玻璃的主要成分是二氧化硅，它能与氢氟酸、强碱反应，选项C说法错误；硅酸盐由于其成分复杂，多用氧化物表示其组成，但应注意硅酸盐不是由氧化物组成，选项D说法错误。答案：A2下列对非金属元素(除稀有气体外)的相关判断正确的是()非金属元素都是主族元素单质在反应中都只能作氧化剂氢化物常温下都是气态，所以都叫气态氢化物氧化物常温下都可以与水反应生成酸非金属元素R所形成的含氧酸盐(MaROb)中的R元素必
21、定呈现正价A BCD解析：非金属单质在反应中一般既能作氧化剂，又能作还原剂；水在常温下是液态；二氧化硅不可以与水反应生成酸。故只有正确。答案：C3(2010年高考全国理综)下列叙述正确的是()ALi在氧气中燃烧主要生成Li2O2B将CO2通入次氯酸钙溶液可生成次氯酸C将SO2通入BaCl2溶液可生成BaSO3沉淀D将NH3通入热的CuSO4溶液中能使Cu2还原成Cu解析：A项，由于金属锂的还原性较弱，故其在氧气中燃烧时生成Li2O；B项，由于碳酸的酸性强于次氯酸，故二氧化碳可以与次氯酸钙反应制取次氯酸；C项，由于亚硫酸的酸性小于盐酸的酸性，故二氧化硫不能与氯化钡溶液反应；D项，氨气溶于水生成一
22、水合氨，其与硫酸铜发生复分解反应，生成Cu(OH)2沉淀。答案：B4Fe元素是地壳中含量最丰富的元素之一，在金属中仅次于铝，铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题：(1)磁铁矿是工业上冶炼铁的原料之一，其原理是Fe3O44CO=高温 3Fe4CO2，若有1 mol Fe3O4参加反应，转移电子的物质的量是_mol。(2)与明矾相似，硫酸铁也可用作净水剂，在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中的悬浮物沉降除去，其原因是_。(3)硫酸亚铁晶体(FeSO47H2O)常作医药上的补血剂。课外研究性小组测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下：请回答下列问题：证明步骤所得滤液中含有Fe2的方
23、法是先滴加KSCN溶液，再滴加_，此过程的现象为：_。若该实验温度下，步骤中难溶物的溶度积为Ksp81038，试计算该物质沉淀完全所需要的pH_(已知溶液中离子浓度小于105 mol/L时，该离子可看作沉淀完全；lg 50.7)。步骤中一系列的操作步骤为：过滤、_、灼烧、冷却、称量。若实验过程中无损耗，最后称量得到a g红棕色的固体，则每片补血剂中含铁元素的质量为_g(用含a的式子表示)。解析：(1)Fe3O4中铁元素的化合价为8/3价，故有1 mol Fe3O4参加反应，转移电子的物质的量是8 mol。(3)检验Fe2应先加KSCN溶液，溶液不变色，然后再加氧化剂氧化Fe2生成Fe3，溶液变红色来证明。根据Kspc(Fe3)c3(OH)81038可得c(OH)21011则pH3.3。该小题可根据铁元素质量守恒进行计算，计算时要注意要求的是每片补血剂中含铁元素的质量(框图中是10片)。答案：(1)8(2)酸性废液将会抑制Fe3的水解，无法得到Fe(OH)3胶体，故不能够吸附悬浮物(3)H2O2 溶液由浅绿色变为红色3.3 洗涤 0.07a本小节结束请按ESC键返回
