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
14、；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金属及其化合物的制备12013山东理综，28(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。22013山东理综，30(2)TiO2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
15、(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FeTi
16、O3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
17、，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)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
18、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
19、，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_、_(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(O
20、H)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MnO2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
21、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，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 dFe2
22、O3(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=4Fe36H2O4
23、S。(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
24、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
25、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。
