1、专题讲座三 金属元素及其化合物复习策略 金属元素及其化合物是高中阶段的一个重要知识点和必备基础知识。元素化合物知识纷繁复杂、零散琐碎，较难掌握。在高三一轮复习中，首先，要弄清楚哪些元素及其化合物是高考重点、热点，并且把它们联系起来构建成一个网；其次，要思考如何把元素及其化合物与基本概念、基本原理联系起来，即如何把基本概念和基本原理渗透在元素化合物复习中；最后，“铝三角”“铁三角”等难点问题要重点把握。对复习金属元素及其化合物知识的同学有三点建议：一是能够熟练写出框图中的反应方程式；二是把自己在复习过程中相关的新发现记录下来，并进行类似总结；三是要注意一些细节知识，少出现低级错误。一、钠元素及其
2、化合物1通过网络抓联系2通过细节抓重点(1)Na 在常温下生成 Na2O，在加热条件下生成 Na2O2；Na2O 分别与水、CO2 反应生成 NaOH、Na2CO3；Na2O2 分别与水、CO2 反应除生成 NaOH、Na2CO3 外，还放出 O2，因此过氧化钠不属于碱性氧化物。(2)钠与盐溶液反应时，钠不是置换出溶液中的金属，而是钠与水反应后，生成的碱再与盐溶液反应。如钠不能置换出 CuSO4 溶液中的铜。(3)O22 为 18 电子的粒子，Na2O2 为含非极性共价键的离子化合物，Na2O2 中 n(阳离子)n(阴离子)21。(4)1 mol Na2O2 与足量的 CO2(或 H2O)反应
3、时，转移 1 mol 电子，生成 0.5 mol O2，反应中过氧化钠既是氧化剂又是还原剂。一定量的Na2O2 与 CO2 和水蒸气组成的混合气体反应时，应先考虑 Na2O2 与 CO2的反应。(5)符合 H2m(CO)n 通式的物质 x g 在足量 O2 中充分燃烧后，产物与足量 Na2O2 反应后固体增重 x g。(6)实验中 Na2O2 一般充当供氧剂(与 H2O、CO2 反应)、氧化剂、漂白剂。其氧化性还有以下几方面体现：过氧化钠投入品红溶液中，因其具有强氧化性，故可使品红溶液褪色；过氧化钠投入含有亚铁离子的溶液中，可将亚铁离子氧化为铁离子，同时生成氢氧化铁沉淀；过氧化钠投入氢硫酸中，
4、可将 H2S 氧化为单质硫，并且溶液变浑浊；过氧化钠投入亚硫酸钠溶液中，可将亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子。(7)Na2CO3 比 NaHCO3 更稳定，NaHCO3 受热分解，而 Na2CO3 受热不分解，据反应 Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2，NaHCO3HCl=NaClH2OCO2可知，等物质的量的 Na2CO3 和 NaHCO3相比较，Na2CO3 消耗的盐酸多；等质量的 Na2CO3 和 NaHCO3 分别与足量盐酸反应，NaHCO3 放出的 CO2 多。(8)向 Na2CO3 溶液中逐滴加入盐酸，反应是分步进行的，反应的离子方程式为 CO23 H=HCO3，HCO3 H
5、=H2OCO2。向Na2CO3 与 NaOH 的混合溶液中逐滴加稀盐酸，首先考虑 HClNaOH=NaClH2O，再考虑 Na2CO3 与盐酸的反应。(9)NaHCO3 的溶解度小于 Na2CO3 的溶解度，所以向饱和 Na2CO3溶液中通入 CO2 会析出 NaHCO3 晶体，其反应方程式为 Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3。NaOH 与 NaHCO3 不能共存，无论混溶于水或加热，首先考虑二者之间的反应 NaHCO3NaOH=Na2CO3H2O。(10)Na2CO3 与 NaHCO3 的鉴别方法。利用热稳定性不同：分别加热少量固体，发生分解反应，将产生的气体通入澄清石灰水中，石灰水
6、变浑浊的是碳酸氢钠，另一个是碳酸钠。利用和酸反应的速率不同：分别取一定量的固体，加入等浓度等体积的盐酸，反应快，产生气体相对多的是碳酸氢钠，另一个是碳酸钠。利用阴离子不同：分别取其稀溶液，滴加氯化钡稀溶液或氯化钙溶液，产生沉淀的为碳酸钠，另一个是碳酸氢钠。利用溶液的酸碱性：测其稀溶液(0.1 molL1)的 pH，碳酸钠溶液的 pH 在 12 左右，而碳酸氢钠溶液的 pH 在 8 左右。(11)Na2CO3 与 NaHCO3 两者的转变及除杂问题。若 Na2CO3 固体中混有 NaHCO3，则可加热，直到没有气体逸出为止。若 Na2CO3 溶液中混有 NaHCO3，则加入适量的 NaOH 溶液
7、即可。若 NaHCO3 溶液中混有 Na2CO3，则通入足量的 CO2 气体即可。(12)与 Na2CO3 与 NaHCO3 有关的计算。有关 Na2CO3 与 NaHCO3 固体混合物的计算。一般解法是，若加热则只有 NaHCO3 分解，可用差量法直接计算；若加酸则列二元一次方程求解。有关 NaHCO3 与 NaOH 固体混合物的计算。计算时应注意加热后既要考虑 NaHCO3 分解，还要考虑 NaHCO3 分解产生的 CO2 能与NaOH 继续反应。3通过应用抓能力【例 1】写出下列反应的离子方程式(1)Na 和 H2O 的反应_。(2)Na 和 CH3COOH 的反应_。(3)Na2O2
8、和 H2O 的反应_。(4)NaH 和水的反应_。(5)向 NaOH 溶液中通入过量 CO2_。(6)将 Na2CO3 溶液与石灰乳混合_。2Na2H2O=2Na2OHH22Na2CH3COOH=2CH3COO2NaH22Na2O22H2O=4Na4OHO2NaHH2O=NaOHH2OHCO2=HCO3CO23 Ca(OH)2=CaCO32OH(7)向 Na2CO3 溶液中通入过量 CO2_。(8)将 Na2CO3 和 Ca(HCO3)2 混合_。(9)将NaHCO3 溶 液 和NaOH溶 液 等 物 质 的 量 混 合_。(10)将NaHCO3 溶 液 与 澄 清 石 灰 水 等 物 质 的
9、 量 混 合_。(11)将 NaHCO3 溶液与少量澄清石灰水混合_。(12)向饱和 Na2CO3 溶液中通入过量 CO2 气体_。CO23 CO2H2O=2HCO3CO23 Ca2=CaCO3HCO3 Ca2OH=CaCO3H2OHCO3 Ca2OH=CaCO3H2O2HCO3 Ca22OH=CaCO3CO23 2H2O2NaCO23 CO2H2O=2NaHCO3【例 2】150时，12.0 g CO2 和水蒸气的混合气体与过量的 Na2O2充分反应后，固体质量增加了 4.0 g，再将反应后剩余固体冷却后加入含有 Na、HCO3、SO23、CO23 等离子的水溶液中，若溶液体积保持不变，则下
10、列说法中不正确的是()A反应过程产生氧气的质量为 8.0 gB原混合气体的平均摩尔质量为 24.0 gmol1C混合气体与 Na2O2 反应过程中转移电子的物质的量为 0.25 molD溶液中 HCO3 与 SO23 的物质的量浓度减小，CO23 的物质的量浓度增大C【解析】CO2 和 H2O 与过量 Na2O2 反应的化学方程式分别为2Na2O22CO2=2Na2CO3O2,2Na2O22H2O=4NaOHO2，反应固体为 Na2O2、NaOH、Na2CO3 的混合物。固体质量增加了 4.0 g，即生成 O2的质量为 12.0 g4.0 g8.0 g，物质的量为8.0 g32 gmol10.
11、25 mol，所以 CO2 和 H2O 的总物质的量为 0.25 mol20.5 mol。原混合气体的平均摩尔质量为 12.0 g0.5 mol24.0 gmol1。生成 O2 的物质的量为0.25 mol，而生成 1 mol O2 转移电子的物质的量为 2 mol，所以反应过程中电子转移的物质的量为 0.5 mol。剩余固体中含有的 Na2O2 具有强氧化性，能够将 SO23 氧化为 SO24，所以 SO23 的物质的量浓度减小。剩余固体中含有 NaOH，溶液中 HCO3 的物质的量浓度减小，CO23 的物质的量浓度增大。二、铝元素及其化合物1通过网络抓联系2通过细节抓重点(1)铝与 NaO
12、H 溶液、非氧化性强酸反应产生 H2。常温下，浓硝酸、浓硫酸使铝发生“钝化”，但“钝化”并不是不发生化学反应。(2)Al(OH)3 具有两性，能溶于强酸和强碱溶液，但不溶于弱酸(如碳酸)、弱碱溶液(如氨水)，即向 AlCl3 溶液中加入过量氨水得到的是Al(OH)3，而不是 AlO2。(3)当溶液中有多种离子存在时要考虑离子之间的反应顺序，如向含有 H、NH4、Mg2、Al3的混合溶液中逐滴加入 NaOH 溶液时，NaOH 先与 H反应，再与 Mg2、Al3反应生成沉淀，再与 NH4 反应，最后溶解 Al(OH)3 沉淀。(4)Al3、AlO2 只能分别存在于酸性、碱性溶液中。Al3不能与 O
13、H、CO23、HCO3、SiO23 等离子大量共存；AlO2 不能与 H、NH4、Al3、Fe3、Cu2、Fe2、HCO3 等离子大量共存。(5)Al3与 OH反应时量的关系：Al33OHAl(OH)3OHAlO2当 3nOHnAl3Fe2，则还原性 CuFe，但对变价金属中高价态元素而言不适合，如“氧化性 Cu2Fe”这个观点错误。(3)浓硝酸和 Cu(足量)、浓硫酸和 Zn(足量)等反应，随着反应的进行，产物会发生变化；浓硫酸和 Cu(足量)、浓盐酸和 MnO2(足量)随着反应的进行，酸逐渐变为稀酸，反应停止。(4)Fe3水解程度较大，pH 为 4 时几乎全部转化为 Fe(OH)3 沉淀，
14、因而欲除去某溶液中的 Fe2，一般先向溶液中加入氧化剂，使之转化为 Fe3，然后再调溶液的 pH 使之沉淀。若欲除去 CuSO4 溶液中的 Fe3，可向溶液中加入 CuO 并控制溶液的 pH，过滤即可。3通过应用抓能力【例 7】写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写出离子方程式。(1)Cu 在硫蒸气中燃烧_。(2)铜在空气中生成铜绿_。(3)铜与浓硝酸反应_。(4)Cu 和稀 HNO3 的反应_。(5)Cu 和浓 H2SO4 的反应_。2CuS=Cu2S2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3Cu4H2NO3=Cu22NO22H2O3Cu8H2NO3=3Cu22NO4H2OCu2H2S
15、O4(浓)=CuSO4SO22H2O【例 8】(2016湖南株州一模)铜是生活中常见的金属，请回答下列问题：(1)Cu 不活泼，通常情况下不与稀硫酸反应，但向 Cu 和稀硫酸的混合物中滴入 H2O2 溶液后，溶液很快变蓝色，试写出该反应的离子方程式_。(2)将硫酸铜溶液和碳酸溶液混合，会析出 Cu2(OH)2CO3绿色固体，试写出该反应的离子方程式_。(3)火法炼铜的原理：Cu2SO2=通电 2CuSO2，在该反应中每生成 1 mol Cu，转移_mol e。CuH2O22H=Cu22H2O2Cu22CO23 H2O=Cu2(OH)2CO3CO23(4)据报道，有一种叫 Thibacillus
16、 Ferroxidans 的细菌在有氧气存在的酸性溶液中，可将黄铜矿 CuFeS2 氧化成硫酸盐：4CuFeS22H2SO417O2=4CuSO42Fe2(SO4)32H2O。利用反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾(CuSO45H2O)：检验溶液 B 中 Fe3是否被除尽的实验方法_。在实验室中，设计两个原理不同的方案，从溶液 B 中提炼金属铜(要求：一种方案只用一个反应来完成)。写出两种方案中涉及的化学方程式：方案一：_；方案二：_。加入 KSCN 溶液若变红证明含有铁离子，若加入后溶液不变红证明不含铁离子CuSO4 Fe=FeSO4 Cu 2CuSO4 2H2O=通电 2CuO22H2SO4【解析】(1)加入 H2O2，相当于加入了较强氧化剂，从而使反应发生；(2)Cu2、CO23 水解互相促进，生成 CO2，配平即可；(3)由反应可知生成 1 mol Cu，有 0.5 mol 2 价的 S 生成4 价的 S，反应转移3 mol 电子；(4)从 CuSO4 溶液中得到铜可以用置换反应，也可用电解法进行。
