1、学案10常见金属元素及其化合物最新考纲展示1.了解常见金属的活动性顺序。2.了解常见金属元素(Na、Al、Fe、Cu)及其重要化合物的主要性质及其应用。3.了解合金的概念及其重要应用。基础回扣1典型元素及化合物的特征性质(1)Na、Al、Fe、Cu四种元素的单质中：能与水剧烈反应的是_，反应的离子方程式：_；能与NaOH溶液反应的是_，反应的离子方程式：_，其中作氧化剂的是_；Cu在潮湿的空气中被腐蚀的化学方程式：_；与氧气反应条件不同，反应产物不同的是_。(2)上述四种金属的氧化物中：能用作供氧剂的是_，写出一个化学方程式：_；既能溶于酸溶液又能溶于强碱溶液的是_，离子方程式分别为_，_；常
2、温下为黑色固体的是_。(3)上述四种金属的氢氧化物中：易在空气中被氧化的是_，现象_，反应的化学方程式为_；具有两性的是_。(4)上述四种金属形成的阳离子共有_种，其中既能表现还原性，又能表现氧化性的是_，检验Fe2的方法是_；其中氧化性最强的是_，它腐蚀金属铜的离子方程式为_。答案(1)Na2Na2H2O=2Na2OHH2Al2Al2OH2H2O=2AlO3H2H2O2CuCO2H2OO2=Cu2(OH)2CO3Na、Fe(2)Na2O22Na2O22CO2=2Na2CO3O2或2NaO22H2O=4NaOHO2Al2O3Al2O36H=2Al33H2OAl2O32OH=2AlOH2OFeO
3、、Fe3O4、CuO(3)Fe(OH)2白色沉淀迅速变为灰绿色最后变为红褐色4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3Al(OH)3(4)6Fe2、Cu先加KSCN溶液不显红色，再加H2O2溶液变血红色Fe32Fe3Cu=2Fe2Cu22典型元素及其化合物的转化关系(1)钠及其化合物间的转化关系离子方程式：2Na2H2O=2Na2OHH2；化学方程式：2NaO2Na2O2；离子方程式：2Na2O22H2O=4Na4OHO2；化学方程式：2Na2O22CO2=2Na2CO3O2；化学方程式：2NaHCO3Na2CO3CO2H2O；离子方程式：2OHCO2=COH2O；离子方程式：CO2OH=
4、HCO；化学方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。(2)铝及其化合物间的转化关系离子方程式：2Al2OH2H2O=2AlO3H2；离子方程式：Al2O32OH=2AlOH2O；离子方程式：AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO；离子方程式：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH；化学方程式：2Al(OH)3Al2O33H2O；离子方程式：Al33AlO6H2O=4Al(OH)3。(3)铁及其化合物间的转化关系化学方程式：FeSFeS；化学方程式：2Fe3Cl22FeCl3；化学方程式：Fe2O33CO2Fe3CO2或Fe2O32AlAl2O32Fe；离子方程式：2Fe2Cl2
5、=2Fe32Cl或2Fe2H2O22H=2Fe32H2O；离子方程式：2Fe3Fe=3Fe2或2Fe3Cu=2Fe2Cu2；化学方程式：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。题型1金属及其化合物的性质应用1(2014北京理综，7)下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是()AK BNa CFe DAl答案D解析金属铝在空气中表面会形成一层致密的氧化膜保护层，防止内层的金属进一步被氧化，D正确；K、Na、Fe表面形成的氧化膜比较疏松，不能保护内层金属，A、B、C错误。2(2014上海，19)下列反应与Na2O2SO2Na2SO4相比较，Na2O2的作用相同的是()
6、A2Na2O22CO22Na2CO3O2B2Na2O22SO32Na2SO4O2CNa2O2H2SO4Na2SO4H2O2D3Na2O2Cr2O32Na2CrO4Na2O答案D解析Na2O2SO2Na2SO4反应中Na2O2的作用是氧化剂，A、B项中Na2O2既作氧化剂也作还原剂；C项中Na2O2既不是氧化剂也不是还原剂；D项中只作氧化剂。3高考真题选项正误判断，正确的打“”，错误的打“”(1)氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂()(2014江苏，4B)解析Al(OH)3是两性氢氧化物，表现一定的弱碱性，可中和胃酸。(2)铝罐可久盛食醋()(2014福建理综，6C)解析铝是活泼金属，铝罐表
7、面的氧化膜是两性氧化物，二者均能与醋酸反应(3)FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作，FeCl3能从含有Cu2的溶液中置换出铜()(2014新课标全国卷，8D)解析FeCl3溶液溶解铜的离子方程式为2Fe3Cu=Cu22Fe2，Fe3将Cu氧化为Cu2，不是置换反应。(4)NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3()(2012重庆理综，7B)解析NaHCO3受热可生成Na2CO3，故NaHCO3的热稳定性小于Na2CO3。(5)将水蒸气通过灼热的铁粉，出现的现象是粉末变红，说明铁与水在高温下发生反应()(2013广东理综，23D)解析铁与水蒸气在高温下反应生成黑色的Fe3O4和H2。(6)明矾
8、能水解生成Al(OH)3胶体，可用作净水剂()(2012江苏，5A)解析明矾水解生成的Al(OH)3胶体中，胶粒带正电，通过电性吸引作用，破坏了水中胶体杂质的稳定性，使胶体杂质聚沉，同时Al(OH)3还能吸附一些悬浮物，所以明矾具有净水作用。(7)Fe与S混合加热生成FeS2()(2012重庆理综，7A)解析Fe与S混合加热生成FeS，而不生成FeS2。(8)Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应()(2012山东理综，12C)解析铁与稀硝酸发生的反应不是置换反应。(9)由于Na2CO3可直接和油污反应，常用热的烧碱溶液洗去油污()(2014新课标全国卷
9、，8A改编)解析Na2CO3是纯碱，水解产生的NaOH(烧碱)能和油脂直接反应。(10)氧化铁能与酸反应，因而可用于制作红色涂料()(2014江苏，4D改编)解析氧化铁是红棕色粉末，可用作红色涂料，与能和酸反应没有任何联系。1误认为Na在适量氧气中燃烧生成Na2O，在过量氧气中生成Na2O2。2误认为Fe在少量氯气中燃烧生成FeCl2，在过量氯气中燃烧生成FeCl3。3氧化钠和过氧化钠中阳离子和阴离子数比都是21。4简单类比Na2O2与CO2的反应，书写Na2O2与SO2反应的化学方程式。5Al2O3，Al(OH)3溶于大部分酸和强碱溶液，而不能溶于氨水或碳酸。6误认为Al与所有的金属氧化物都
10、能发生铝热反应。7易忽视Fe(NO3)2溶液酸化后，Fe2被氧化为Fe3，而NO被还原为NO。8FeCl3、AlCl3、Fe2(SO4)3、明矾溶液蒸干、灼烧后所得固体产物都是氧化物。1下列叙述中正确的是()A氯化铝溶液中加入过量氨水反应的实质是Al33NH3H2O=Al(OH)33NHB存在于污水中的重金属离子，常用投加明矾等电解质的方法进行处理C镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液D依据铝热反应原理，能发生反应2Al3MgO3MgAl2O3答案A解析B项中明矾只能使污水中的悬浮物沉降，不能除去重金属离子；C项中Mg不能溶于NaOH溶液；D项中Mg的金属性比Al强，故Al
11、与MgO不能发生铝热反应。2下列有关铜及其化合物的说法中正确的是()A氧化铜可以作氯酸钾分解的催化剂B铜器表面的铜绿可以用稀硝酸洗涤C硫酸铜溶液与碳酸钠溶液混合会生成氢氧化铜、硫酸钠、二氧化碳D铜像用银底垫比用铁底垫好，银不易与空气中的氧气反应答案A解析过渡金属氧化物如氧化铜、二氧化锰等可以作氯酸钾分解的催化剂，A选项正确；硝酸能溶解铜，不能用硝酸洗涤铜绿，应用盐酸或稀硫酸洗涤铜绿，B选项错误；硫酸铜溶液与碳酸钠溶液混合会生成碱式碳酸铜沉淀，C选项错误；银没有铜活泼，银与铜在潮湿的空气中构成原电池，铜为负极，银为正极，加快了铜的电化学腐蚀；而铁比铜活泼，铁与铜构成原电池，铁为负极，铜为正极，能
12、保护铜像，D选项错误。3金属离子和硫离子在水溶液中的反应比较复杂，其产物与离子的水解、金属硫化物的溶解度、离子的氧化性或还原性等因素有关。经过查阅资料可知，CuS在水中的溶解度很小，在稀酸溶液中也不溶解；Fe2S3在水中的溶解度更小，但却能溶于稀酸。下列有关说法正确的是()ACu2和S2在水溶液中反应的产物是CuSBNH和S2在水溶液中发生相互促进的水解反应，所以不存在(NH4)2S的水溶液CFe3和S2在酸性溶液中反应的产物只可能是Fe2、SDFe3的氧化性比Cu2的弱答案A解析根据题目提供的信息可知CuS在水中的溶解度很小，在稀酸溶液中也不溶解，知Cu2和S2在水溶液中反应生成CuS，所以
13、选项A正确；选项B中由于NH和S2发生双水解反应，水解得到的一水合氨和硫化氢在水中的溶解度较大，所以存在硫化铵的水溶液；C选项中当S2过量时还可生成H2S；Fe3可以把Cu氧化成Cu2，Fe3的氧化性比Cu2的强，D选项错误。4下列说法不正确的是()A将Na2O2投入NH4Cl溶液中只可能生成一种气体B铁分别与稀盐酸和硫反应，产物中铁元素的化合价相同C向饱和ZnS溶液中加入Na2S有沉淀析出，但Ksp(ZnS)不变D制备AlCl3不能采用将溶液直接蒸干的方法答案A解析A项中可能产生O2和NH3；B项中Fe与H、S、Cu2等弱氧化剂均生成2价铁；C项中Ksp(ZnS)只与温度有关；D项中AlCl
14、3溶液直接蒸干得到Al(OH)3或Al2O3。5部分被氧化的FeCu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：下列说法正确的是()A滤液A中的阳离子为Fe2、Fe3、HB样品中铁元素的质量为2.24 gC样品中CuO的质量为4.0 gDV896 mL答案B解析根据题意，3.2 g滤渣一定是铜，而铜与Fe3不共存，A错误；最后的3.2 g固体为Fe2O3，其中铁元素的质量为2.24 g，B正确；样品中铜元素和氧元素共5.76 g2.24 g3.52 g，C错误；2.24 g铁元素不可能全是单质，故标准状况下生成的H2的体积小于896 mL，D错误。题型2金属及其化合物的
15、制备1由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是()aFe2O3 bNaCl cCu2S dAl2O3答案bd解析Na、K、Mg、Al等活泼金属的冶炼均采用电解法，Fe、Cu的冶炼采用热还原法。2TiO2既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含Fe2O3、SiO2等杂质)制备TiO2的有关反应包括：酸溶FeTiO3(s)2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)TiOSO4(aq)2H2O(l)水解TiOSO4(aq)2H2O(l)H2TiO3(s)H2SO4(aq)简要工艺流程如下：试剂A为_。钛液需冷却至70 左右，若温度过高会导致产品TiO2
16、收率降低，原因是_。取少量酸洗后的H2TiO3，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色，说明H2TiO3中存在的杂质离子是_。这种H2TiO3即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO2也会发黄，发黄的杂质是_(填化学式)。答案Fe温度过高会导致TiOSO4提前水解，产生H2TiO3沉淀Fe2Fe2O3解析加入H2SO4，除发生FeTiO3酸溶外，还发生反应Fe2O36H=2Fe33H2O，为了使Fe3转化成Fe2，所以应加入Fe粉(A)，钛液中含有FeSO4和TiOSO4，考虑到温度越高，TiOSO4的水解程度越大，造成TiOSO4提前水解生成H2TiO3沉淀，在过
17、滤时，造成钛损失。由于Fe2不可能全部结晶生成绿矾，造成H2TiO3中含Fe2，滴入H2O2发生反应2Fe22HH2O2=2Fe32H2O，所以当加入KSCN后，显红色，由于在H2TiO3中含Fe2，所以煅烧后会发生反应生成Fe2O3，造成TiO2发黄。从资源中获取无机物，往往需要富集、除杂、物质间的转化等多步反应才能完成。(1)这类试题一般是解析已知的生产过程，重点是分析每一步加入的物质是什么、出来的物质是什么，发生了什么样的变化。(2)涉及Fe元素的除去步骤一般为溶液含(Fe2、Fe3)Fe3使铁元素转化为氢氧化铁沉淀，氧化剂可选择H2O2、Cl2等，沉淀剂的选择要考虑不引入新的杂质。(3
18、)涉及铝元素的分离，需要应用：Al(OH)3、Al2O3(4)从溶液中获取晶体时，要充分考虑水解、氧化等因素的影响。(一)金属冶炼1下列制备金属单质的方法或原理正确的是()A在高温条件下，用H2还原MgO制备单质MgB在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质AlC在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质NaD加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu答案B2铝用途广泛，用铝土矿(主要成分为Al2O3nH2O、少量SiO2和Fe2O3)制取Al有如下途径：(1)滤液A可用于净水，其净水原理用离子方程式表示为_。(2)灼烧时盛放药品的仪器名称是_。(3)步骤中发生反应的化学方程式是_。(4)步骤中生
19、成固体C反应的离子方程式为_。(5)取滤液B 100 mL，加入1 molL1盐酸200 mL，沉淀量达到最大且质量为11.7 g。则滤液B中c(AlO)_，c(Na)_(填“”、“”或“3菱锰矿的主要成分是MnCO3(含有少量FeS2、Al2O3)，以菱锰矿为原料制备锰单质的流程如下所示：浆化溶液1溶液2精制电解Mn请回答下列问题：(1)菱锰矿在浸取前需要粉碎，其目的是_。(2)用稀硫酸浸取时，主要反应的离子方程式为_；加入二氧化锰时被氧化的物质是_(填化学式)。(3)已知Fe、Al、Mn的氢氧化物开始沉淀及沉淀完全时的pH如表所示，则加氨水沉淀时应控制溶液的pH范围为_。此时得到的沉淀是_
20、、_(填化学式)。氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2开始沉淀pH1.84.18.3完全沉淀pH3.25.09.8(4)电解硫酸锰溶液时，阴极的电极反应式为_。用酸性高锰酸钾溶液检验Mn2，产生黑色沉淀，该反应的离子方程式为_。答案(1)增大接触面积，便于浆化，提高浸出率(2)MnCO32H=Mn2CO2H2OFeS2(3)5.0pH8.3Al(OH)3Fe(OH)3(4)Mn22e=Mn2MnO3Mn22H2O=5MnO24H解析(1)矿石粉碎可增大固体与液体、固体与气体的接触面积，可从影响化学反应速率因素的角度进行分析。(2)FeS2中的2价铁及1价硫都具有还原性，均可被Mn
21、O2氧化。(3)根据几种离子沉淀的pH，控制溶液的酸碱性使氢氧化铝完全沉淀(氢氧化铁已完全沉淀)，氢氧化锰没有开始沉淀。(4)电解硫酸锰溶液时，阴极上锰离子发生还原反应生成锰单质。高锰酸钾将锰离子氧化成二氧化锰。(二)实用金属化合物的制备4化工生产中常利用硫酸厂煅烧黄铁矿石的烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)来制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO47H2O)，过程如下：(1)将过程中产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是_(填选项序号)。a品红溶液 b紫色石蕊溶液c酸性KMnO4溶液 d溴水(2)过程中，FeS和O2、H2SO4反应的离子方程式为_。(3)过程中，
22、需加入的物质是_；反应的化学方程式为_。用溶液Y制绿矾时，可取少量Y溶液于试管中，向试管内加入少量的_溶液，观察溶液是否变为_色，以验证其中是否含有Fe3。(4)在实验室里，完成过程中的_(填操作名称)，需要使用酒精灯、三脚架、坩埚钳等，还需要的玻璃仪器有_。(5)过程调节pH，最好选用下列试剂中的_(填选项序号)。a稀硫酸 bCaCO3cNaOH溶液 dFe2O3(6)过程中，将溶液Z加热到7080 ，目的是_。答案(1)acd(2)4FeS3O212H=4Fe36H2O4S(3)Fe(或铁)Fe2(SO4)3Fe=3FeSO4硫氰化钾(或其他合理答案)血红(4)蒸发浓缩、冷却结晶蒸发皿、玻
23、璃棒(5)c(6)促进Fe3的水解解析由题中信息可知，过程向烧渣中加稀硫酸并同时通入氧气，铁的氧化物、硫化亚铁均会溶解，生成硫酸铁、单质硫和水，所以溶液X是硫酸铁溶液，过程灼烧固体，其中的硫被氧化为二氧化硫。(1)二氧化硫能分别使品红溶液、酸性KMnO4溶液和溴水褪色。(2)过程中，FeS和O2、H2SO4反应的离子方程式4FeS3O212H=4Fe36H2O4S。(3)由产物绿矾逆推可知过程就是将硫酸铁转化为硫酸亚铁的过程，应加入铁粉还原硫酸铁，有关反应的化学方程式为Fe2(SO4)3Fe=3FeSO4。验证硫酸亚铁溶液中是否含有Fe3，可用含SCN的溶液检验，若溶液变为血红色，证明溶液中含
24、有Fe3，若溶液不变色，证明溶液中不含Fe3。(4)由硫酸亚铁溶液制绿矾，应使用蒸发浓缩、冷却结晶的方法，需要使用酒精灯、三脚架、蒸发皿、玻璃棒等。(5)过程实质上是要提高溶液的pH，中和多余的硫酸，以生成聚铁胶体，最好选用NaOH溶液。(6)过程中，将硫酸铁溶液加热到7080 ，目的是促进Fe3的水解。5(1)实验室用锌片和稀硫酸反应制取氢气，并验证氢气的还原性及回收硫酸锌晶体。各仪器的连接顺序为_，装置E中盛放的试剂为_，装置C的作用是_。锌与硫酸反应制取氢气后的剩余废液中，常含有少量剩余的硫酸，欲除去多余的硫酸并回收硫酸锌晶体，请从BaCl2溶液、Zn粉、NaOH溶液三种试剂中选用一种试
25、剂除杂并简述回收硫酸锌晶体的实验过程_。(2)工业上由锌白矿(主要成分是ZnO，还含有Fe2O3、CuO、SiO2等杂质)制备ZnSO47H2O的流程如下。已知：常温下，溶液中的Fe3、Zn2、Fe2以氢氧化物形式完全沉淀的pH分别为3.7、6.5、9.7。为了提高酸浸效率，可以采取的措施有_(写出两条即可)。加入适量锌粉的作用为_。氧化过程中H2O2发生反应的离子方程式为_。由滤液得到ZnSO47H2O的操作依次为_、_、过滤、洗涤、干燥。答案(1)ADBEC无水硫酸铜防止空气中的水进入装置，干扰H2氧化产物的检验向废液中加入足量的锌粉，充分反应后过滤，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶，即可得到较纯
26、净的硫酸锌晶体(2)将矿石粉碎；提高浸取温度；适当增加硫酸的浓度除去Cu2同时将Fe3转化为Fe2H2O22Fe22H=2Fe32H2O蒸发浓缩冷却结晶解析(1)装置A中锌片与稀硫酸反应产生H2，然后将H2通过装置D进行干燥，再通过装置B与CuO反应，然后通过装有无水CuSO4粉末的装置E，检验生成的水，最后接装置C，防止空气中的水蒸气进入装置E。向废液中加入足量锌粉除去剩余的硫酸，过滤除去多余的锌，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶，即可得到硫酸锌晶体。(2)根据影响化学反应速率的因素，将矿石粉碎，适当增大硫酸浓度、加热升高温度、边加硫酸边搅拌或增加浸出时间等，都可以提高酸浸效率。加入适量锌粉的作用是除去Cu2，同时将Fe3转化为Fe2。加入双氧水的目的是将Fe2氧化为Fe3，根据得失电子守恒、电荷守恒配平离子方程式。由滤液得到晶体的实验操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。