1、第十一讲 常见金属元素及其化合物中的常考问题细研考题定向l 1(2011山东理综，12)Al、Fe、Cu都是重要的金属元素，下列说法正确的是()。lA三者对应的氧化物均为碱性氧化物lB三者的单质放置在空气中均只生成氧化物lC制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法lD电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、All 解析Al2O3属于两性氧化物，A错误；由铜绿可知B错误；三种盐均可水解，加热促进水解，且生成具有挥发性的盐酸和氢氧化物沉淀，所以C正确；在阳离子放电顺序中Al3排在H后，不得电子，Fe3得电子生成Fe2，D错误。l 答案
2、Cl 2(2012安徽理综，13)已知室温下，Al(OH)3的Ksp或溶解度远大于Fe(OH)3。向浓度均为0.1 molL1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列示意图表示生成Al(OH)3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系，合理的是()。ll 答案Cl 3(2012天津理综，9)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：l 请回答下列问题：l(1)第 步 Cu与 酸 反 应
3、的 离 子 方 程 式 为_；得到滤渣1的主要成分为_。l(2)第步加H2O2的作用是_，l 使用H2O2的优点是_；调 溶 液 pH的目的是使_生成沉淀。l(3)用第步所得CuSO45H2O制备无水CuSO4的方法是_。l(4)由滤渣2制取Al2(SO4)318H2O，探究小组设计了三种方案：l 上述三种方案中，_方案不可行。原因是 _；从 原 子 利 用 率 角 度 考 虑，_方案更合理。l(5)探究小组用滴定法测定CuSO45H2O(Mr250)含量。取a g试样配成100 mL溶液，每次取20.00 mL，消除干扰离子后，用cmolL1EDTA(H2Y2)标准溶液滴定至终点，平均消耗E
4、DTA溶液b mL。滴定反应如下：Cu2H2Y2=CuY22Hl 写出计算CuSO45H2O质量分数的表达式w_。l 下列操作会导致CuSO45H2O含量的测定结果偏高的是_。l a未干燥锥形瓶l b滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡l c未除净可与EDTA反应的干扰离子l(3)用CuSO45H2O制备CuSO4，只需加热脱水即可。l(4)因滤渣2中含有Fe(OH)3，而甲方案没有除去铁的实验设计，得到的产品中会含有较多的Fe2(SO4)3，故甲方案不可行，乙方案中涉及的反 应 有 2Al(OH)3 3H2SO4=Al2(SO4)36H2O及副反应；2Fe(OH)33H2SO4=Fe2(SO4)3
5、 6H2O、Fe2(SO4)32Al=Al2(SO4)32Fe，铁含量少且最终也能转 化 为 Al2(SO4)3；丙 方 案 中 涉 及 的 反 应 有Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O、2NaAlO24H2SO4=Al2(SO4)3Na2SO44H2O。乙、丙两种方案中生成1 mol Al2(SO4)3时，乙方案消耗3 mol H2SO4。丙方案消耗4 mol H2SO4、2 mol NaOH，乙的原子利用率高于丙，故乙方案较合理。l(5)未干燥的锥形瓶对滴定无影响；滴定终点时，滴定管尖嘴部分有气泡，使消耗的标准液读数变小，结果偏低，可与EDTA标准液反应的干扰离子的存在消耗更多标
6、准液，结果偏高。l 考查形式l选择题、填空题l 考向曝光l 本部分命题重点是钠及其化合物(特别是Na2O2、Na2CO3、NaHCO3)的性质、铝及其化合物的两性、Fe2与Fe3之间的转化关系、铜的冶炼及Cu(OH)2的性质等。l 估计以后高考试题将会在选择题中以离子共存、离子方程式、氧化还原反应、物质的鉴别与分离等角度考查金属元素及其化合物的性质，也会在非选择题中以金属元素的性质为载体，通过推断题、实验题，考查考生运用金属元素的有关知识分析解决问题的能力。以实验探究的形式考查元素化合物的性质将成为2013年高考命题的新亮点。在二轮复习时应多关注这类题目！细研考纲定位l1常见金属元素(如Na、
7、Al、Fe、Cu等)l(1)了解常见金属的活动性顺序。l(2)了解常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。l(3)了解合金的概念及其重要应用。l2以上各部分知识的综合应用。l 知识必记l 1金属元素及其化合物间的转化l(1)钠及其重要化合物间的转化关系l 写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式：l 化学方程式：_；l 离子方程式：_；l 化学方程式：_；l 化学方程式：_；l 化学方程式：_；l 化学方程式：_。2Na2H2O=2Na2OHH22Na2O22H2O=4NaOHO22Na2O22CO2=2Na2CO3O2Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3l(2)铝及其重要化合物间的转化
8、关系l 写出图中标号的化学反应方程式或离子方程式：l 化学方程式：_；l 离子方程式：_；l 化学方程式：_；l 离子方程式：_；l 离子方程式：_；l 离子方程式：_。l(3)铁及其重要化合物间的转化关系l 写出图中标号的化学反应方程式或离子方程式：l 化学方程式：_；l 化学方程式：_；l 离子方程式：_；l 离子方程式：_；l 化学方程式：_。2Fe2Cl2=2Fe32Cl4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3l(4)铜及其重要化合物间的转化关系l 写出图中重要转化(标号处)的反应方程式：l _；l _；l _；l _；l _；l _。Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO
9、22H2OCu2FeCl3=2FeCl2CuCl22CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3FeCu(NO3)2=Fe(NO3)2Cu3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2Ol 2金属氧化物、氢氧化物比较l (1)金属氧化物化学式Na2ONa2O2MgOAl2O3 FeO Fe2O3Fe3O4分类碱性氧化物过氧化物碱性氧化物两性氧化物碱性氧化物碱性氧化物颜色状态_色固体_色固体_色粉末_色固体_色粉末_色粉末_色晶体白淡黄白白黑红棕黑化学式Na2ONa2O2MgOAl2O3FeOFe2O3Fe3O4与水作用反应生成NaOH反应生成NaOH和O2与水缓慢反应生成Mg(OH)2
10、不溶于水，也不与水反应与酸作用反应生成钠盐和水反应生成钠盐、水和氧气反应生成镁盐和水反应生成铝盐和水反应生成亚铁盐和水反应生成铁盐和水化学式Na2O Na2O2MgOAl2O3FeO Fe2O3Fe3O4氧化性除Na2O2外，氧化性很弱，通常不能用还原剂还原可用C、CO、Al、H2等还原，生成单质铁其他反应与CO2反应生成Na2CO3与CO2反应生成Na2CO3和O2与NH4Cl溶液反应与强碱反应生成偏铝酸盐与氧化性酸反应生成铁盐l(2)金属氢氧化物化学式NaOHMg(OH)2Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2颜色状态_色固体_色固体_色胶状沉淀_色沉淀_色沉淀_色沉淀稳
11、定性稳定加热不分解较高温度分解成MgO和H2O加热分解成Al2O3和H2O加热分解成Fe2O3和H2O不稳定易被氧化成Fe(OH)3易分解成CuO和H2O白白白白红褐蓝l 续表与酸反应均易与酸反应生成对应的盐，若为氧化性酸则Fe(OH)2还要被氧化其他反应与盐反应，与Cl2、Al、Si、Al(OH)3反应与NH4Cl溶液反应与强碱溶液反应具有还原性新制Cu(OH)2悬浊液被醛基还原l 3.金属阳离子的检验蓝红褐白灰绿红褐蓝紫黄红红l 技能必备l 1有关Na2O2与CO2、H2O反应的几个重要关系l2CO22Na2O2=2Na2CO3lO2,2H2O2Na2O2=4NaOHO2。l(1)物质的量
12、的关系l无论是CO2和H2O的单一物质还是两者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为21。l(5)先后顺序关系l 一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物的反应，可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完成后，Na2O2再与H2O发生反应。l 3.铝及其化合物计算的技巧l(1)根据AlCl3与NaOH的量计算生成Al(OH)3的量l(2)根据AlCl3和Al(OH)3的量计算需要NaOH的量NaOH的量n(NaOH)当NaOH不足时n(NaOH)3nAl(OH)3当NaOH过量时n(NaOH)3n(Al3)n(Al3)nAl(OH)34
13、n(Al3)nAl(OH)3l(3)根据NaAlO2与HCl计算生成Al(OH)3的量细研考点落实l 常考问题28 金属及其化合物的转化l【题型1】l(宁夏高考题改编)下图表示有关物质(均由短周期元素形成)之间的转化关系，其中A为常见的金属单质，B为非金属单质(一般是黑色粉末)，C是l常见的无色无味液体，lD是淡黄色的固体化合物。l(反应条件图中已省略)l(1)A、B、C、D代表的物质分别为_、_、_、_(填化学式)；l(2)反应中的C、D均过量，该反应的化学方程式是_；l(3)反应中，若B与F物质的量之比为43，G、H分别是_、_(填化学式)；l(4)反 应 产 物 中 K的 化 学 式 为
14、_；l(5)反应的离子方程式为_。l 破题关键(1)由C是常见无色无味液体，推知为H2O；D是淡黄色固体化合物，推知D为Na2O2；C、D反应后生成NaOH，并且又能和常见金属单质A反应，可知A为Al；由B为黑色非金属单质，猜测为碳。l(2)分步书写，减少错误。先写出Na2O2与H2O的反应，生成的NaOH再与Al发生反应。l(3)根据C和O2反应的物质的量，两者比值为44时产物为CO2，比值为42时产物为CO，现在比值为43，所以产物为CO2和CO的混合物。l(4)反应Na2O2和CO2反应生成Na2CO3和O2。l(5)反应溶液甲的成分为NaOH和NaAlO2，通入CO2后，CO2可以和N
15、aAlO2溶液反应生成Al(OH)3沉淀，同时CO2又和NaOH反应生成Na2CO3，两者相加，即得总反应方程式，然后再拆为离子方程式。l【提升1】l(2012济南模拟)元素X的单质及X与Y形成的化合物能按下图所示的关系发生转化：l下列说法不正确的是()。lAX可能是金属lBX可能是非金属lCn可以等于2或3lDXYm与XYn的相互转化是可逆反应l 答案Dl常考问题29 金属阳离子的检验与判断l【题型2】l(2012豫东名校联考)由短周期元素组成的化合物X是某抗酸药的有效成分。甲同学欲探究X的组成。l查阅资料：由短周期元素组成的抗酸药的有效成分有碳酸氢钠、碳酸镁、氢氧化铝、硅酸镁铝、磷酸铝、碱
16、式碳酸镁铝。lAl3在pH5.0时沉淀完全；lMg2在pH8.8时开始沉淀，在pH11.4时沉淀完全。l 实验过程：l.向化合物X粉末中加入过量盐酸，产生气体A，得到无色溶液。l.用铂丝蘸取少量中所得的溶液，在火焰上灼烧，无黄色火焰。l.向中所得的溶液中滴加氨水，调节pH至56，产生白色沉淀B，过滤。l.向沉淀B中加过量NaOH溶液，沉淀全部溶解。l.向中得到的滤液中滴加NaOH溶液，调节pH至12，得到白色沉淀C。l(1)中气体A可使澄清石灰水变浑浊，A的化学式是_。l(2)由、判断X一定不含有的元素是磷、_。l(3)中 生 成 B的 离 子 方 程 式 是_。l(4)中B溶解的离子方程式是
17、_。l(5)沉淀C的化学式是_。l(6)若上述n(A)n(B)n(C)113，则X的化学式是_。l 答案 Dl常考问题30金属元素及其化合物在工业生产中的应用l【题型3】l(2011福建理综，24)四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料钛合金的重要原料，由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：l 回答下列问题：l(1)往中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：l 2Fe3Fe=3Fe2l 2TiO2(无色)Fe4H=2Ti3(紫色)Fe22H2Ol Ti3(紫色)Fe3H2O=TiO2(无色)Fe22Hl 加入铁屑的作用
18、是_。l(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是_(只要求写出一项)。l(6)依据下表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用_方法。TiCl4 SiCl4熔点/25.068.8沸点/136.457.6l 破题关键(1)根据题目给出的三个化学方程式分析知，铁屑的作用是作还原剂，即：将Fe3还原为Fe2，另外浸出液显紫色，说明含有Ti3，由于Ti3的还原性大于Fe2，过量的Ti3能防止Fe2被氧化。l(2)形成TiO2nH2O溶胶，说明得到胶体，其分散质颗粒直径大小为109107 m(或1100 nm)。l(5)从流程图可明
19、显看出，该过程中产生了“三废”，因而该工艺流程中存在的不足之处是产生了废气、废液、废渣等。l(6)依据上表信息可以看出，SiCl4、TiCl4两者的沸点相差较大，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4可用蒸馏(或分馏)等方法。l 答案(1)使溶液中的Fe3还原为Fe2；生成Ti3保护Fe2不被氧化l(2)109107 m(或其他合理答案)l(3)2.79103l(4)TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(l)2CO(g)H81 kJmol1l(5)产生三废(或其他合理答案)l(6)蒸馏(或分馏或精馏)l 要顺利解答化学工艺流程题，除了要掌握物质的性质和化学实验基础知识和基本技能外
20、，最关键的是要读懂流程图，掌握和具备分析工艺生产流程的方法和能力。根据流程图的不同特点，可采用首尾分析、截段分析、交叉分析等不同方法，从整体到局部，或从局部到整体，结合题目设置的问题，联想已有的化学知识分析问题，逐一推敲而得答案。l【提升3】l(2012山东理综，30)实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4，主要流程如下：l(1)为使Mg2、Al3同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入_(填“A”或“B”)，再滴加另一反应物。l(2)如 图 所 示，过 滤 操 作 中 的 一 处 错 误 是_。l(3)判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是_。高温焙烧时，用于盛放
21、固体的仪器名称是_。l(4)无水AlCl3(183 升华)遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备。l 装置B中盛放饱和NaCl溶液，该装置的主要作用是_。F中试剂的作用是_。用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为_。l 解析(1)Mg2、Al3同时生成沉淀，则应先加入氨水，氨水过量，滴加的Mg2、Al3少量，二者可同时沉淀。(2)过滤时漏斗下端尖嘴没有紧贴烧杯内壁，这是过滤操作中的错误。(3)检验沉淀是否洗净可向洗涤液中加入硝酸酸化的硝酸银溶液，观察是否有沉淀产生。高温焙烧在坩埚中进行。(4)装置B中饱和NaCl溶液用于除去氯气中的HCl，F中盛装浓硫酸，作用是吸收水蒸气，防止水蒸气进入E中。G的作用是吸收未反应完的Cl2，用干燥管盛装碱石灰可以起到F和G的作用。l 答案(1)Bl(2)漏斗下端尖嘴未紧贴烧杯内壁l(3)AgNO3溶液(或硝酸酸化的AgNO3溶液)坩埚l(4)除去Cl2中的HCl吸收水蒸气，防止水蒸气进入E中 碱石灰(或NaOH与CaO混合物)
