1、专题五 金属及其化合物NaNa2SNaOHNa2CO3NaHCO3CO2 H2OOHCO2Ca(OH)2H2OSNa2O2H2OO2点燃CO2 C2H5ONaNaClC2H5OH电解水溶液（1）钠及其化合物AlAl2O3NaAlO2AlCl3Al(OH)3O2点燃Fe3O4高温电解NaOHNaOHNaOHNaOH、NH3H2OHClHClHClHCl、CO2（2）镁、铝及其化合物HClMgMgOMgCO3Mg(OH)2MgCl2MgSO4H2SO4H2SO4H2SO4电解沸水HClNaOHCa(OH)2H2O煅烧O2点燃CO2点燃Cl2 Fe FeOH2SO4Cl2FeFeCl2FeSFeSO
2、4Fe2O3FeCl3Fe(SCN)3Fe(OH)3Fe(OH)2Fe3O4H2SO4H2SO4H2SO4HClNaOHHClNaOHC O2 Al H2OC O2Al CO O2O2 H2OS KSCN（3）铁、铜、银及其化合物AgOHNa2SS FeAgAgNO3Ag2SAg(NH3)2OHRCHO 水浴加热Ag2CO3AgIAgBrAgClH2SHNO3HNO3NH3H2ONH3H2OHClH2SO4NaOHFeFeHNO3CuH2SO4HNO3CuOCu(OH)2Cu2OCu(NO3)2CuSO4Cu2SCuSH2S浓H2SO4S点燃O2 CO HNO3 高温RCHO 水浴加热【备考策
3、略】在江苏近三年的高考中，第I卷主要考查典型物质的性质及其应用，而第卷则将元素化合物知识的考查分散到多个题型中，结合化学理论、化学实验和计算等进行考查。元素化合物知识是中学化学的核心，必须打牢基础。高考以识记、理解、综合应用、探究等各种能力层次呈现，以应用为主，第1卷较简单而第卷中中等难度的题目居多，似乎有将框图题挪于选择题中的趋势。第I卷中涉及的主打金属元素Al、Fe、Cu，第卷中常考查陌生金属如Zn、Ma、Cr、Co等。2013年的备考中，在复习元素化合物知识时，应以化学基本理论为指导，与化学实验相结合，这样不仅能够知其然，还能够知其所以然。就能较好地掌握元素化合物知识。结合化学基本理论复
4、习元素化合物，并以此强化基本理论知识，突出应用。类型一、金属及其化合物性质例1(2012海南化学卷) 在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下： I：向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液： II：向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，同时鼓入足量的空气。 己知：KspFe(OH)3= 4.010-38 回答下列问题： (1)FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为 ： (2)过程I 加入铁屑的主要作用是 ，分离得到固体的主要成分是 ，从固体中分离出铜需采用的方法是 ； (3)过程II中发生反应的化学方程式为 ； (4)过程II中调节溶液的pH为5，
5、金属离子浓度为 。(列式计算)【知识总结】金属及其化合物的特性1.金属单质的性质：与水、酸反应，注意铁与水蒸气反应、铝与NaOH溶液反应、铝热反应。2.金属氧化物的性质：与水、酸反应，注意Na2O2与水反应、Fe3O4与盐酸反应。3.金属阳离子的性质：与OH反应，注意Al3+、Fe3+与H2O、OH/、HCO3、CO32、AlO2的反应，注意Fe3+的氧化性。【变式训练1】下列实验中，溶液颜色有明显变化的是A.少量明矾溶液加入到过量NaOH溶液中B.往FeCl3溶液中滴入KI溶液，再滴入淀粉溶液C.少量Na2O2固体加入到过量NaHSO3溶液中D.往酸性高锰酸钾溶液中滴入少量Fe2(SO4)3
6、溶液类型二、金属及其化合物的转化例2(2012徐州市三模)铝是一种很重要的金属，可以发生一系列反应制备物质。下列说法错误的是( )A.反应又称铝热反应，曾用于野外焊接铁轨B.利用反应都能产生氢气，产生等量氢气消耗Al的质量也相等且转移电子数也相等C.常用反应制备Al(OH)3，方法是向Al2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液至恰好完全沉淀D.工业上常用反应制备金属铝，制备过程中常加入冰晶石以降低Al2O3的熔点【方法总结】金属及其化合物的相关“题眼”1.物理性质及用途：银白色的常见金属Na、Mg、Al,淡黄色的Na2O2，白色胶状沉淀Al(OH)3(还有H4SiO4)2.特征反应：两性Al2O
7、3、Al(OH)3的反应,铝铁的钝化 、Fe3+与SCN、苯酚的显色反应，银氨溶液的银镜反应， 3.反应条件：电解氧化铝、氯化镁、氯化钠制单质、用C、Al、CO高温还原制备铁、铜等过渡金属，电解硫酸铜溶液，铜银催化醇氧化等。4.重要反应：Al+HCl(NaOH/H2O、Fe2O3)、Na2O2+H2O(CO2、SO2)、Mg+(N2、CO2、CH3CH2OH、NH4Cl)、Fe+H2O、Fe2O3+Al、Fe3+SCN(Fe、Cu、H2S、KI)、Fe3+Cl2(H2O2、HNO3)、RCHO+Ag(NH3)2OH、Cu(OH)2【变式训练2】(2012江苏高考)下列物质转化在给定条件下能实现
8、的是A. B. C. D.类型三、金属及其化合物的制备工艺例3(2012徐州信息)利用制取硫酸产生的矿渣（主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、Al2O3及SiO2等）制备高纯氧化铁(-Fe2O3)的工艺流程如下：（1）“酸浸”过程中Fe3O4发生反应的离子方程式为 。为提高“酸浸”中铁元素的浸出率，除了采用合适的液固比和循环浸取外，适宜的条件还有 、 。（任举两例）（2）调节pH至5.5的目的是 。（3）滤液中加入NH4HCO3时需要控制反应温度不能过高，原因是 。（答一点即可）（4）在空气中煅烧FeCO3制备高纯氧化铁的化学方程式为 。【总结和方法】1.金属的冶炼：（1）冶炼方法：还原
9、法 置换法 电解法（2）常见金属的冶炼：汞：热分解法：2HgO=2Hg+O2 铜：置换法：CuSO4+Fe=Cu+FeSO4 （又叫湿法炼铜） 铝：电解法：2Al2O3= 4Al+3O2(注意不能用AlCl3,因为AlCl3不是离子化合物） 镁：电解法：MgCl2（l） Mg(s)+Cl2(g) 钠：电解法：2NaCl2Na+Cl2 钾：原理是高沸点金属制低沸点金属：Na+KCl=K+NaCl(反应条件是高温，真空。） 铁：热还原法：2Fe2O3+3C=2Fe+3CO22.流程题中常用的制备方法(1)酸溶：用硫酸、硝酸、盐酸溶解原料。(2)调pH：用酸（H+）、碱（OH）、CuO、Na2CO3
10、等调节【变式训练3】(2012南京盐城三模联考) 硝酸铝广泛用于有机合成、印染工业等工业上以铝灰为原料(主要成分为Al，含少量Al203、Fe203、SiO2、CaO、MgO等)制备硝酸铝的工艺流程如下：已知：Al(OH)3沉淀和溶解的pH如下表：回答下列问题：(1)碱溶时，发生主反应的离子方程式为 (2)工艺流程中第一次加入硝酸调pH=7.0的目的是 pH=7.0时，溶液中c(Al3+)= (通常条件下，KspAl(OH)3=1.310-33)(3)若忽略杂质跟酸、碱的反应，则在碱溶、调pH=7.0、酸溶过程中，理论上消耗碱、酸的物质的最之比，=n1(NaOH)：n2(HNO3)：n3(HN
11、O3)= 。 1. (2012重庆理综)下列叙述正确的是A.Fe与S混合加热生成FeS2 B.NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3C.过量的铜与浓硫酸反应用一氧化氮生成 D.白磷在空气中加热到一定温度能转化成红磷2. (2012扬州三模)下列离子方程式正确的是A向40mL、8mol/L的硝酸溶液中加入5.6 g铁粉：Fe+4H+NO3-=Fe3+NO+2H2OB在海带灰的浸出液（含有I-）中滴加H2O2得到I2：2I- +H2O2 + 2H+ = I2 + 2H2O C一小块金属钠放入0.1 mol/L醋酸溶液中：2Na+2H+=2Na+H2D苯酚与碳酸钠溶液反应：C6H5OH+CO32-C
12、6H5O-+ CO2+H2O3. FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是()A加入KSCN溶液一定不变血红色 B溶液中一定含Fe2C溶液中一定不含Cu2 D剩余固体中一定含Cu4. (2012南师附中模拟)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：下列叙述正确的是()A. 试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸B. 反应过滤后所得沉淀为氢氧化铁C. 图中所示转化反应都不是氧化还原反应D. 反应的化学方程式为NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO35. (1)工业上以粗铜为原料采取如下图所示
13、流程制备硝酸铜晶体：在步骤a中，还需要通入氧气和水，其目的是_。在保温去铁的过程中，为使Fe3+沉淀完全，可以向溶液中加入CuO，调节溶液的pH，根据下表数据，溶液的pH应保持在范围。氢氧化物开始沉淀时的pH氢氧化物沉淀完全时的pHFe3+Cu2+19473267不用加水的方法调节溶液pH的原因是_。进行蒸发浓缩时，要用硝酸调节溶液的pH=1，其目的是(结合离子方程式说明) _。(2)工业上常利用硝酸铜溶液电镀铜，电镀时阴极的电极反应式是_。(3)如图是某小组同学查阅资料所绘出的硝酸铜晶体Cu(NO3)2nH2O的溶解度曲线(温度在30 前后对应不同的晶体)，下列说法正确的是(填字母)。aA点
14、时的溶液为不饱和溶液bB点时两种晶体可以共存c按上述流程最终得到的晶体是Cu(NO3)23H2Od若将C点时的溶液降温至30 以下，可以析出Cu(NO3)26H2O晶体专题五金属及其化合物 【例1】(1) 2Fe3 Cu = 2Fe2 Cu2(2) 回收铜Cu和Fe加入过量的盐酸后过滤(3) FeCl2Ca(OH)2=CaCl2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(4) 4.01011molL1解析： (1) Fe3具有强氧化性，能将Cu氧化，其离子方程式为2Fe3 Cu = 2Fe2 Cu2(2) 废液中含有Fe2和Cu2，加入过量的铁屑发生的反应为Fe Cu2 =
15、Fe2 Cu，故铁屑的作用是回收铜，分离得到的固体为Cu和Fe的混合物，从中得到铜的方法是先加入过量的盐酸，再过滤。(3) “向滤液中加入一定量石灰水”发生的反应为FeCl2Ca(OH)2=CaCl2Fe(OH)2；“鼓入足量的空气”发生的反应为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。(4) 据KspFe(OH)3 c(Fe3)c(OH)3 4.01038 ，pH5，则c (OH)109molL1，可知c(Fe3)4.01011molL1。【变式训练1】BD解析：选项A中有白色沉淀的出现和消失，溶液颜色基本不变；选项B中溶液呈蓝色；选项C中淡黄色的Na2O2固体消失，但溶液颜色基本不变
16、；选项D中酸性高锰酸钾溶液中红棕色溶液褪色，最终溶液呈黄色。【例2】C解析：铝热反应是铝和某些金属氧化物在高温下的反应，此题中的铝与氧化铁属于铝热反应，选项A的说法正确；铝与强酸强碱反应都产生3价铝元素，即转移的电子数相等，生成的氢气也相等，选项B的说法正确；用氨水与铝盐溶液制备氢氧化铝最合适，选项C的说法错误；电解氧化铝制备铝，由于氧化铝的熔点高，常加入冰晶石降低Al2O3的熔点，选项D的说法正确。【变式训练2】A解析：本题属于元素及其化合物知识的考查范畴。三氧化铝的两性、偏铝酸酸性弱于碳酸、候氏制碱原理 、Fe3水解FeCl3溶液蒸干得不到无水FeCl3、氢氧化镁不稳定性。【例3】(1)
17、Fe3O48H=Fe22Fe34H2O 合适的酸浓度、连续搅拌、延长酸浸时间等 (任答两点即可) (2) 除去滤液中的Al3 (3) 防止NH4HCO3受热分解或防止Fe2水解程度增大 (4) 4FeCO3O22Fe2O34CO2解析：(1) 酸浸可用盐酸或硝酸，由于后续实验中将Fe3还原为Fe2，而且用硝酸会产生NOx污染物，故用盐酸酸浸。(2) 从流程看调pH是除去Al3的操作。(3) NH4HCO3受热会分解，而且能促进Fe2的水解。(4) FeCO3能被氧气氧化。【变式训练3】(1) 2Al2OH2H2O=2AlO3H2(2) 使Al(OH)3沉淀完全1.31012 molL1(3)
18、113解析：(1) 铝溶于强碱。(2) pH7.0时，c(OH)107mol/L，c(Al3)c3(OH)KspAl(OH)31.31033，c(Al3)1.31012mol/L。(3) 碱溶反应：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2；调pH7.0，反应：NaAlO2HNO3H2O=NaNO3Al(OH)3；酸溶反应：Al(OH)33HNO3=Al(NO3)33H2O；n1(NaOH)n2(HNO3)n3(HNO3)113。随堂训练1. C解析：Fe与S混合加热生成FeS，故选项 A错误；NaHCO3的热稳定性小于Na2CO3，即NaHCO3能分解生成Na2CO3，选项B错误；浓硝酸
19、变稀，选项C中会出现铜与稀硝酸反应生成NO的反应，选项C正确；白磷在空气中能自然，选项D错误。2. A解析：选项A的离子方程式是Ba2OHHCO=BaCl32H2O，选项A错误；选项B中的I先被氧化，选项B错误；选项C中少量Cl2只氧化Fe2，选项C错误；选项D中的Fe3能氧化I，选项D错误。3. B解析：该固体一定含Cu，可能含Fe；溶液中一定不含Fe3，一定含Fe2，可能含Cu2。4. D解析：根据通入Y生成NaHCO3分析，Y是CO2，则试剂X一定是碱，选项A错误；反应过滤后所得沉淀Fe2O3，选项B错误；电解Al2O3的反应是氧化还原反应，选项C错误。5. (1) 提高原料的利用率，减少污染物的排放 3.24.7加水会将溶液稀释，不利于将滤液蒸发浓缩 由于Cu2发生水解：Cu22H2OCu(OH)22H，加入硝酸可以抑制硝酸铜的水解(2) Cu22e=Cu(3) bd解析：(1) 硝酸溶解金属都产生NOx污染物，用空气中的氧气使之转化为硝酸；调溶液的pH至Fe3完全沉淀、Cu2不沉淀；酸化可抑制金属阳离子的水解。(3) 曲线上的点表示饱和溶液，A点表示过饱和溶液，选项a错误；B点表示Cu(NO3)26H2O和Cu(NO3)23H2O混合饱和溶液，选项b正确；常温析出，主要是Cu(NO3)26H2O，选项c错误、选项d正确。