2014版四川化学《高考专题》二轮课件：专题三 第2讲 金属元素单质及其重要化合物.ppt

1、第2讲金属元素单质及其重要化合物1.钠及其化合物:(1)Na与冷水剧烈反应的化学方程式为_。(2)Na2O2与CO2、H2O反应的化学方程式分别为_、_。2Na+2H2O=2Na+2OH-+H22Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O22Na2O2+2H2O=4NaOH+O2(3)NaHCO3受热分解的化学方程式为_。(4)饱和Na2CO3溶液中通入足量的CO2气体发生反应的化学方程式为_。=2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO32铝及其化合物：(1)铝能与盐酸反应生成_，也能与NaOH溶液反应生成_。(2)Al2O3与强酸、强碱发生反应的离

2、子方程式分别为_、_。(3)Al(OH)3与强酸、强碱发生反应的离子方程式分别为_、_。AlCl3NaAlO2Al2O36H=2Al33H2OAl2O32OH=H2OAl(OH)33H=Al33H2OAl(OH)3OH=2H2O3.铁及其化合物:(1)铁与S、Cl2发生反应的化学方程式分别为_、_。(2)Fe与CuSO4、FeCl3溶液反应的离子方程式分别为_、_。(3)Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,其反应方程式为_,其现象为_。=Fe+SFeS2Fe+3Cl2 2FeCl3点燃=Fe+Cu2+=Fe2+CuFe+2Fe3+=3Fe2+4Fe(OH)2+O2+2H2O

3、=4Fe(OH)3白色迅速变成灰绿色,最终变成红褐色【真题判断】(1)(2012北京高考)切开的金属Na暴露在空气中,光亮表面逐渐变暗,其反应方程式为2Na+O2=Na2O2。()分析:钠在常温下暴露在空气中,钠被空气中的氧气氧化成氧化钠:4Na+O2=2Na2O。(2)(2012北京高考)Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,变成白色黏稠物,其反应方程式为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2。()分析:虽可发生反应2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,但生成的Na2CO3不会出现黏稠现象,所以主要是发生了反应2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2,生成的NaOH潮解而出现黏

4、稠现象。(3)(2013山东高考)等质量的铝分别与足量的氢氧化钠溶液、稀硫酸、盐酸、稀硝酸反应,放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是氢氧化钠溶液。()分析:首先稀硝酸与金属铝反应不生成氢气,根据生成物的化学式:NaAlO2、Al2(SO4)3、AlCl3,通过物料守恒可直接判断出等量的铝消耗NaOH物质的量最少。(4)(2012重庆高考)NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3。()分析:NaHCO3受热可生成Na2CO3,故NaHCO3的热稳定性小于Na2CO3。(5)(2012江苏高考)明矾能水解生成Al(OH)3胶体,可用作净水剂。()分析:明矾水解生成的Al(OH)3胶体中,胶粒带正电,通

5、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。(6)(2012重庆高考)Fe与S混合加热生成FeS2。()分析:Fe与S混合加热生成FeS,而不生成FeS2。热点考向 1钠及其化合物【典例1】(2013雅安月考)如图所示,甲、乙、丙、丁分别代表Na2CO3、NaOH、NaHCO3、CO2四种物质,a、b、c、d、e、f分别表示两种物质间的转化关系。对于图中两种物质间的转化,通过一步反应就能实现的有()A.只有a、b、c、d B.只有b、c、d、eC.只有c、d、e、f D.a、b、c、d、e、f【解题探究】(1)如何才能

6、将Na2CO3转化为NaOH?提示:利用复分解反应,向碳酸钠溶液中加入Ca(OH)2或Ba(OH)2等。(2)有哪些途径可将NaHCO3转化为CO2?提示:NaHCO3与强酸反应;NaHCO3受热分解;NaHCO3与强酸弱碱盐溶液反应,如NaHCO3与Al2(SO4)3的反应。本题答案:【解析】选D。a反应可以是Na2CO3与Ba(OH)2的反应;向NaOH溶液中通入过量的CO2,可以实现反应b;NaHCO3与酸反应可以生成CO2,c反应能够实现;CO2与NaOH反应可以生成Na2CO3,d反应能够实现;Na2CO3溶液中通入CO2能够实现反应e;NaHCO3受热分解或与NaOH反应,能够实现

7、反应f。综上所述,D正确。【易错警示】钠及其化合物的认识误区(1)错误地认为在空气中Na2O可直接转化为Na2CO3,实际上Na2O更易与水反应,所以是Na2O先和水反应生成NaOH,NaOH再与CO2反应生成Na2CO3。(2)过氧化钠中Na+与之比为21而非11。(3)焰色反应呈黄色时,一定含有钠元素,易忽略还可能含有钾元素。(4)Na2O2与SO2反应的化学方程式是Na2O2+SO2=Na2SO4,而非2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2。【变式训练】(2013新课标全国卷)能正确表示下列反应的离子方程式是()A.浓盐酸与铁屑反应:2Fe+6H+=2Fe3+3H2B.钠与CuSO

8、4溶液反应:2Na+Cu2+=Cu+2Na+C.NaHCO3溶液与稀H2SO4反应:C +2H+=H2O+CO2D.向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2:3Mg(OH)2+2Fe3+=2Fe(OH)3+3Mg2+【解析】选D。金属铁和盐酸反应时,因为H+的氧化性比较弱,只能把铁氧化为正二价的铁,故不能生成三价铁离子,A项错误;金属钠是一种非常活泼的金属,所以当它遇到CuSO4溶液时,优先与水发生反应,故不能置换出金属铜,B项错误;碳酸氢钠在水溶液中电离出的是钠离子和碳酸氢根离子而不是碳酸根离子,故反应时应为碳酸氢根离子与氢离子发生反应,C项错误;氢氧化镁和氢氧化铁均为不溶于水的碱,故在书写离子

9、方程式时应写成化学式,且氢氧化铁比氢氧化镁更难溶于水,故可以用氢氧化镁制取氢氧化铁,D项正确。热点考向 2镁、铝及其化合物【典例2】(2013济南期末)下列叙述中，正确的是()A氯化铝溶液中加入过量氨水反应实质是Al33NH3H2O=Al(OH)3B在加入铝粉能放出氢气的溶液中：K、一定能够大量共存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2Al3MgO 3MgAl2O3高温=【解题探究】(1)Al(OH)3能否溶于弱碱溶液中？提示:Al(OH)3能溶于强碱溶液中，不能溶于弱碱溶液中。(2)加入铝粉能放出氢气的溶液的酸碱性如何？提示:可能呈酸性，存

10、在大量H，则一定不存在等；可能呈强碱性，存在大量OH。本题答案:_【解析】选A。Al(OH)3不能溶解于氨水、碳酸等弱碱和弱酸中，A正确；能够使铝粉产生氢气的溶液可能是强酸性溶液，则不能存在，也可能是强碱性溶液，不能大量存在，B错误；镁和铝都属于活泼金属，都能够与盐酸反应，但是镁不能与NaOH溶液反应，C错误；铝热反应的实质是利用铝的还原性，还原金属性比铝弱的难熔金属氧化物，故不能用铝热法制取镁，D错误。【易错警示】镁、铝及其化合物的性质中易忽视的几个问题(1)易忽视Al2O3、Al(OH)3仅能溶于强酸和强碱溶液中(如在氨水和碳酸中均不溶)。(2)易忽视Al3、只能分别存在于强酸性与强碱性溶

11、液中。(3)镁不仅可置换酸中的氢，也可与水解呈酸性的盐溶液反应产生H2，如镁条置于NH4Cl溶液中可产生H2。(4)由于KspMg(OH)2Ksp(MgCO3)，故在碳酸盐或碳酸氢盐溶液中Mg2总是转化为Mg(OH)2沉淀，如Mg(HCO3)2与Ca(OH)2溶液混合，容易写成生成MgCO3、CaCO3，正确的写法是Mg22Ca24OH=2CaCO3Mg(OH)22H2O。(5)Al3与OH、S2、等不能大量共存，其中OH是因为直接反应不能大量共存，其余均是因为发生水解相互促进反应不能大量共存。(6)与H、Al3、Mg2、Cu2不能大量共存，其中和H是因为直接反应=Al(OH)3HH2O=Al

12、(OH)3不能大量共存，其余是因为发生水解相互促进反应不能大量共存。【变式训练】下列有关铝或其化合物的说法中不正确的是()A.制备AlCl3不能采用将溶液直接蒸干的方法B.工业上采用电解AlCl3的方法冶炼金属铝C.实验室常用氨水和硫酸铝溶液制备Al(OH)3D.存在于污水中的胶体物质,常用投加明矾等电解质的方法进行处理【解析】选B。AlCl3溶液直接蒸干得到的是Al(OH)3和Al2O3的混合物,A正确;AlCl3是共价化合物,熔融状态不能电离,不导电,所以工业上用电解熔融Al2O3的方法制取铝,B错误;Al(OH)3具有两性,但不能溶于氨水,C正确;明矾作为电解质使污水中的胶体物质如泥沙污

13、物等聚沉,从而达到净水目的,D正确。热点考向3铁、铜及其化合物【典例3】部分氧化的Fe-Cu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+、H+B.样品中铁元素的质量为2.24 gC.样品中CuO的质量为4.0 gD.V=896 mL【解题探究】(1)Cu与Fe3+能否同时共存?提示:不能。发生的反应是Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+。(2)Fe(OH)2在空气中被充分灼烧过程中,发生哪些反应?提示:4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3;2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O。本题答案:=【解析

14、】选B。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 g-2.24 g=3.52 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。【易错警示】铁及其化合物知识的易混点总结(1)注意铁单质与强氧化性的氯气反应时只生成FeCl3,与强氧化性的硝酸反应时,也有生成二价铁化合物的可能性,这是由于过量的铁与Fe3+反应的结果。(2)Fe(NO3)2溶液酸化后,易忽略N 遇H+后有强氧化性。(3)Fe(OH)3溶于HI溶液中除了发生

15、酸碱中和反应外,还发生氧化还原反应,其反应为2Fe(OH)3+6H+2I-=2Fe2+I2+6H2O。(4)SO2通入FeCl3和BaCl2的混合溶液中,易忽略SO2被Fe3+氧化,其反应为2Fe3+SO2+2H2O=2Fe2+4H+S ,S +Ba2+=BaSO4。(5)FeCl2也可由化合反应生成,Fe+2FeCl3=3FeCl2。(6)FeCl3、Fe2(SO4)3的水溶液蒸干所得固体不同:FeCl3溶液加热蒸干得Fe(OH)3,灼烧得Fe2O3;Fe2(SO4)3溶液蒸干仍为Fe2(SO4)3。【变式训练】(2013成都月考)将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应,下列对反应情况设想与评

16、价均正确的是()选项反应情况设想评 价A当铁、铜均无剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+,一定无Fe3+正确,Fe3+和Fe、Cu均可反应B当铁、铜均有剩余时,溶液中一定有Fe2+,无Fe3+、Cu2+正确,Fe将Fe3+全部还原,Cu没有发生反应,故有Fe2+,无Fe3+和Cu2+C当铜有剩余,铁无剩余时,溶液中一定有Fe2+,无Cu2+正确,Cu有剩余故无Cu2+D当铁有剩余,铜无剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+不正确,不可能有Fe剩余,Cu不剩余,因为Fe比Cu优先与Fe3+反应【解析】选B。A项中铁、铜均无剩余,一定有Fe2+、Cu2+,Fe3+也可能有剩余,设想和评价均不正确

17、;B项中设想、评价均正确;C项中铜有剩余,铁无剩余,铜有可能部分反应,溶液中可能有Cu2+,设想和结论均不正确;D项中铜无剩余,铁一定就不剩余,设想错误,评价正确。金属及其化合物性质探究【典例】已知硝酸具有强氧化性,能氧化+2价铁,例如,3FeO+10HNO3=3Fe(NO3)3+NO+5H2O3Fe3O4+28HNO3=9Fe(NO3)3+NO+14H2O酸性高锰酸钾溶液能氧化+2价铁,离子方程式为5Fe2+Mn (紫红色)+8H+=Mn2+(无色)+5Fe3+4H2O某种催化剂为铁的氧化物,化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究:将适量稀硝酸加入少许样品中,加热溶解;取少许溶

18、液,滴加KSCN溶液后出现红色。一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为+3的结论。(1)请指出该结论是否正确并说明理由。(2)请完成对铁元素价态的探究:限选实验仪器与试剂:烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹、3 molL-1H2SO4、3%H2O2、6 molL-1HNO3、0.01 molL-1KMnO4、NaOH稀溶液、0.1 molL-1KI、20%KSCN、蒸馏水。提出合理假设假设1:;假设2:;假设3:。设计实验方案证明你的假设。实验过程根据的实验方案,进行实验。请按下表格式写出实验操作步骤、预期现象与结论。实验操作预期现象与结论步骤1步骤2步骤3【解析】铁的氧化物有氧化

19、铁、氧化亚铁和四氧化三铁,其中氧化铁含有+3价铁,氧化亚铁含+2价铁,而四氧化三铁含+2、+3价铁。所以按照以上三个角度进行假设。+2价铁离子具有还原性,能被氧化剂如硝酸、酸性高锰酸钾溶液氧化成+3价铁。检验铁的氧化物中铁元素价态,先要将氧化物溶于非氧化性酸(如稀硫酸、稀盐酸)转化成同价态的离子。+3价铁离子存在时,检验+2价铁离子,要考虑+3价铁离子的干扰,利用其还原性检验,如酸性高锰酸钾溶液为紫红色,铁离子为浅黄色,不会覆盖紫红色,但是,用高锰酸钾溶液检验亚铁离子时,高锰酸钾能氧化Cl-,Cl-对实验有干扰。综上所述,只能选稀硫酸溶解铁的氧化物。值得注意的是,铁盐溶液呈黄色,能覆盖浅绿色的

20、亚铁盐溶液,所以,铁的氧化物溶于稀硫酸,溶液呈黄色,说明铁离子一定存在,亚铁离子可能存在。中学阶段用KSCN溶液检验铁离子,现象明显且灵敏。根据题目对试剂的限制,没有提供淀粉溶液,如果用KI溶液检验铁离子,生成I2溶于水呈黄色,与铁离子的溶液颜色相近,无法区别。所以,不能用KI溶液检验溶液中是否含铁离子(可以用KI-淀粉溶液检验铁离子:溶液变蓝色,说明含铁离子)。检验离子要考虑:干扰因素和灵敏程度(现象明显程度)。答案:(1)该结论不正确。稀硝酸有强氧化性,若该铁的价态为+2价,则被氧化为+3价同样可使KSCN溶液变红色(2)假设1:催化剂中铁元素的价态为+3价假设2:催化剂中铁元素的价态为+

21、2价假设3:催化剂中铁元素的价态既有+3价也有+2价实验过程实验操作预期现象与结论步骤1将适量稀硫酸加入已装有少许样品的试管中,加热溶解溶液呈黄绿色,说明溶液中含Fe2+或Fe3+实验操作预期现象与结论步骤2取少量溶液,滴加酸性高锰酸钾溶液若高锰酸钾溶液的紫红色褪去或颜色变浅,则说明催化剂中铁元素的价态含+2价;若不褪色,则说明催化剂中铁元素的价态不含+2价步骤3另取少量溶液,滴加KSCN溶液若溶液变为红色,则说明催化剂中铁元素的价态含+3价;若溶液无明显变化,则说明催化剂中铁元素的价态不含+3价【易错警示】检验Fe2+、Fe3+的注意事项(1)含Fe3+的溶液浓度很小时,一般用显色反应法检验

22、Fe3+的存在。(2)检验Fe2+、Fe3+混合溶液时,须将样液分成两份,一份用酸化的KMnO4溶液检验Fe2+,另一份用KSCN溶液检验Fe3+。(3)检验Fe2+时,不能用盐酸酸化的KMnO4溶液,因可氧化Cl-而褪色。【变式训练】已知某混合金属粉末,除铝外还含有铁、铜中的一种或两种,所含金属的量都在5%以上。请设计合理实验探究该混合物金属粉末中铁、铜元素的存在。仅限选择的仪器和试剂:烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙;1 molL-1硫酸、2 molL-1硝酸、2 molL-1NaOH溶液、20%KSCN溶液。完成以下实验探究过程:(1)提出假设:假设1:该混合金属粉末中除铝外

23、还含有元素;假设2:该混合金属粉末中除铝外还含有元素;假设3:该混合金属粉末中除铝外还含有铁、铜元素。(2)设计实验方案:基于假设3,设计出实验方案。(3)实验过程:根据(2)的实验方案,叙述实验操作、预期现象和结论。编号实验操作预期现象和结论【解析】(1)依题意,铝样品中可能含铁,也可能含铜,还可能既含铁又含铜。(2)根据限用仪器和试剂知,用氢氧化钠溶液分离铝与铁、铜,或用稀硫酸分离铁、铝和铜。KSCN溶液用于检验铁离子存在,硝酸用于氧化亚铁离子或铜。确认某成分存在,最好用两种实验现象,做到双保险。思路1,用过量氢氧化钠溶解样品,过滤得偏铝酸钠溶液和固体铁、铜混合物;检验固体中铁、铜:加入过

24、量稀硫酸,产生气泡,溶液变浅绿色,过滤得溶液和固体。在该溶液中加入硝酸,加入KSCN溶液,溶液变红色,确认有铁存在;固体再加入硝酸,溶解产生无色气泡,在空气中逐渐变成红棕色,溶液变成蓝色,加NaOH溶液后有蓝色沉淀产生,证明铜存在。思路2,在铝样品中加入足量稀硫酸,过滤得固体和溶液。在固体中加入硝酸,检验铜;在滤液中加入KSCN溶液,无明显现象,再滴加稀硝酸,溶液变红色,证明铁存在。答案:(1)CuFe(顺序可交换)(3)用药匙取少许样品,加入试管A中,再用滴管取过量NaOH溶液并滴加到试管A中,充分反应后,静置。弃去上层清液,剩余固体备用 样品部分溶解,并有气体放出往试管A的剩余固体中加过量

25、稀硫酸,充分反应后,静置。取上层清液于试管B中,剩余固体备用 固体部分溶解,并有气体放出,溶液呈浅绿色,可能含铁往试管B中加入少许稀硝酸,再滴加KSCN溶液 溶液变黄色,加KSCN后显红色,结合可知,一定含铁往剩余固体中加入稀硝酸,再滴加NaOH溶液 固体溶解,有无色刺激性气体产生并很快变成红棕色,溶液显蓝色,加NaOH溶液后有蓝色沉淀产生,一定含铜1.(2013德阳二诊)化学与生产、生活息息相关,下列说法不正确的是()A.误食重金属盐可立即喝鲜牛奶或鸡蛋清解毒B.硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料C.Al(OH)3可用来治疗胃酸过多,其原因是发生了氧化还原反应D.高铁酸钾(K2FeO4)是

26、新型高效多功能水处理剂,既能消毒杀菌又能净水【解析】选C。氢氧化铝与胃酸反应是复分解反应,不是氧化还原反应。2.(2013贵州四校联考)将镁、铝合金10.2 g溶于4 molL-1的盐酸500 mL里,若加入2 molL-1的氢氧化钠溶液,并使得沉淀达到最大量,则需加入此种氢氧化钠溶液()A.1 000 mL B.500 mLC.100 mL D.1 500 mL【解析】选A。生成最大量沉淀时,溶液中的溶质只有NaCl,根据元素守恒可知,n(Na+)=n(Cl-)=n(NaOH)=n(HCl),故V(NaOH)=(4 molL-1500 mL)/2 molL-1=1 000 mL,A正确。3.

27、某同学通过系列实验,探究Cu及其化合物的性质,操作正确且能达到目的的是()A.将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuSB.将铜片放入过量浓硫酸中,一段时间后加水以观察CuSO4溶液的颜色C.向CuSO4溶液中加入NaOH溶液,过滤洗涤并收集沉淀,加热以制取CuOD.设计CuAl浓硝酸原电池,以证明金属活泼性:CuAl【解析】选C。铜粉和硫粉反应生成的是Cu2S,故A错;Cu与浓硫酸的反应需要加热,且把水加到浓硫酸中会造成液体飞溅,引发事故,故B错;CuSO4与NaOH反应可生成Cu(OH)2,Cu(OH)2受热分解可制得CuO,C正确;“CuAl浓硝酸原电池”因Cu与浓硝酸发生氧化反应,Al与浓

28、硝酸发生钝化,所以铜作负极,不能证明金属活泼性CuAl。4.(2013广安二诊)某化学兴趣小组为探究Fe(NO3)2等硝酸盐热分解产物和产物的性质,开展如下探究:【查阅资料】2KNO3 2KNO2+O2Fe(NO3)2 FexOy+NO2+O2实验一:探究Fe(NO3)2热分解固体产物中铁元素的价态。该小组甲同学将分解后的固体产物溶于足量的稀硫酸得到相应两份溶液,进行以下探究实验。=(1)【提出猜想】猜想一:铁元素只显+2价;猜想二:铁元素;猜想三:铁元素既有+2价又有+3价。(2)【实验操作】向一份溶液中滴入KSCN溶液;向另一份溶液中滴入酸性KMnO4稀溶液。(3)【实验现象】实验溶液出现

29、红色;实验。(4)【实验结论】猜想二成立,则Fe(NO3)2分解的化学方程式是。实验二:KNO3中混有Fe(NO3)2,为确定其中铁元素的含量,该小组乙同学进行如下实验:取混合物样品10 g,充分加热分解;将固体产物溶解、过滤,取沉淀进行洗涤、干燥,称得其质量为3.2 g。则混合物中铁元素的质量分数为。【解析】实验一:Fe(NO3)2在分解过程中,Fe2+可能被氧化为Fe3+,故铁的价态有三种可能:只有+2价,只有+3价,既有+2价又有+3价。猜想二应为只有+3价铁,则溶液中加入KSCN溶液,溶液出现红色;当加入酸性KMnO4稀溶液时,溶液紫红色不褪去。Fe(NO3)2分解的化学方程式为4Fe(NO3)2 2Fe2O3+8NO2+O2。实验二:Fe(NO3)2在KNO3的存在下,受热分解生成的固体更应该是Fe2O3,3.2 g Fe2O3中铁的质量为3.2 g112/160=2.24 g,所以混合物中铁元素的质量分数为22.4%。=答案:实验一:(1)只显+3价(3)溶液紫红色不褪去(4)4Fe(NO3)2 2Fe2O3+8NO2+O2实验二:22.4%=