1、高考化学大二轮复习 专题三 元素及其化合物 第12讲 常见金属元素学案第12讲常见金属元素最新考纲考向分析1.了解钠的主要性质及其应用。2了解钠的重要化合物的主要性质及其应用。3了解铝的主要性质及应用。4了解铝的重要化合物的主要性质及应用。5了解铁的主要性质及应用。6了解铁的重要化合物的性质及其应用。1.客观题：结合离子反应、阿伏加德罗常数、化学实验的现象和分析，考查重要金属元素单质和化合物的重要性质。2主观题：结合物质的制备或分离提纯的工艺流程、化学实验等综合考查重要金属元素及其化合物的性质、化合物之间的相互转化，并要将其与基本理论(电离、水解、电化学、胶体)等密切联系起来。考点一金属及其化
2、合物的性质及转化Z (课前)1(2018江苏9)在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是(A)ANaHCO3(s)Na2CO3(s)NaOH(aq)BAl(s)NaAlO2(aq)Al(OH)3 (s)CAgNO3(aq)Ag(NH3)2(aq)Ag(s)DFe2O3(s)Fe(s)FeCl3(aq)解析B错：NaAlO2(aq)与过量HCl(aq)反应，生成AlCl3。C错：蔗糖(aq)中无醛基，不能与Ag(NH3)2(aq)反应生成Ag(s)。D错：Fe(s)与HCl(aq)反应生成FeCl2(aq)。2(2016全国6节选)过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、医用防腐剂、
3、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题：(一)碳酸钙的制备(1)步骤加入氨水的目的是_调节溶液pH使Fe(OH)3沉淀_。(二)过氧化钙的制备CaCO3滤液 白色结晶(2)步骤的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈_酸_性(填“酸”、“碱”或“中”)。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是_除去溶液中的CO2_。(3)步骤中反应的化学方程式为 CaCl22NH3H2OH2O26H2O=CaO28H2O2NH4Cl或CaCl22NH3H2OH2O2=CaO22NH4Cl2H2O，该反应需要在冰浴下进行，原因是_温度过高时双氧水易分解_。(4)将过滤得到的
4、白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是_去除结晶表面水分_。解析(1)由碳酸钙的制备流程图可以看出，加入盐酸后得到的溶液中含有Ca2、Fe2或Fe3，加入双氧水可以把Fe2氧化成Fe3，加入氨水先中和多余的盐酸，再把Fe3转化为氢氧化铁沉淀经过滤而除去，即可得到比较纯净的氯化钙溶液。(2)向CaCO3固体中逐滴加入稀盐酸生成CaCl2、H2O和CO2，因为溶液中尚存有少量的固体，所以盐酸不足，溶液中的溶质是CaCl2，因为CaCl2是强酸强碱盐，在水中不能水解，其溶液显中性，但是由于产生的CO2 能够部分溶于水生成碳酸，所以溶液显酸性。将溶液煮沸可以除去溶液中溶解的CO2。(3
5、)根据题意，反应物是CaCl2、NH3H2O和H2O2，生成物中一定有CaO2，根据元素守恒可以判断还有NH4Cl和H2O，据此写出并且配平方程式；因为反应物中H2O2受热易分解，所以该反应需要在冰浴中进行。(4)过氧化钙微溶于水，用水洗可以洗去结晶表面的少量杂质，然后用乙醇洗涤结晶表面残留的少量水，利用其挥发性而除去水。3(2016全国28节选)某班同学用如下实验探究Fe2、Fe3的性质。回答下列问题：(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 molL1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是_防止Fe2被氧化_。(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水
6、，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为 2Fe2Cl2=2Fe32Cl。解析(1)Fe2具有还原性，FeCl2溶液易被氧化而变质，配制FeCl2溶液时加入少量铁屑，目的是防止Fe2被氧化。(2)溶液变红，说明有Fe3生成，则FeCl2溶液与氯水反应生成FeCl3，离子方程式为：2Fe2Cl2=2Fe32Cl。4判断正误(下列叙述正确的画“”，错误的画“”)(1)(2017课标全国，10B)乙醇和水都可与金属钠反应产生可燃性气体，说明乙醇分子中的氢与水分子中的氢具有相同的活性。()(2)(2017课标全国，13B)将金属钠在燃烧匙中点
7、燃，迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生，说明CO2具有氧化性。()(3)(2015课标全国，10C)钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。23 g钠充分燃烧时转移电子数为NA。()(4)(2015课标全国，13A)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中，立即产生气泡。()(5)(2016课标全国，7A)Al2(SO4)3和小苏打反应应用于泡沫灭火器灭火。()(6)(2016课标全国，1B)将MgCl2溶液加热蒸干制备无水MgCl2。()(7)(2015课标全国，10C)用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝滴落下来，说明铝的熔点较低
8、。()(8)(2015课标全国，13B)浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条中，产生红棕色气体。()(9)(2015课标全国，13C)氯化铝溶液滴入浓NaOH溶液中，产生大量白色沉淀。()解析(1)乙醇和水分子中都含有OH，可与金属钠反应，但乙醇分子中羟基氢的活性小于水分子中氢的活性，错误。(2)金属钠在CO2中燃烧，反应为4NaCO22Na2OC或2NaCO2Na2O2C，说明CO2具有氧化性，正确。(3)23 g钠的物质的量为1 mol，钠的氧化物中，钠都是1价，1 mol钠转移的电子数为NA。(4)稀盐酸先与溶液中的氢氧化钠反应，不会立即产生气泡。(5)NaHCO3溶液和Al2(SO4)3溶液混
9、合，发生反应：Al33HCO=Al(OH)33CO2，Al(OH)3覆盖在可燃物表面隔绝空气，CO2能阻止燃烧，因此能用于灭火器灭火。(6)镁离子水解生成氢氧化镁。(7)氧化铝的熔点高，保护熔化的液态铝，液态铝不会滴落。(8)常温下，铝遇到浓硝酸发生钝化，不能产生红棕色气体。(9)氢氧化铝能溶解于NaOH溶液中，不会产生大量白色沉淀。R (课堂)知能补漏1区分8种物质的颜色：Na2O2是_淡黄色_；Fe2O3是_红棕色_；Fe3O4、CuO是_黑色_；Mg(OH)2、Al(OH)3是_白色_；Fe(OH)3是_红褐色_；Cu(OH)2是_蓝色_。2熟记6种物质的俗名或化学式：CuSO45H2O
10、：_蓝矾(胆矾)_，烧碱、火碱、苛性钠：_NaOH_，熟石灰、消石灰：_Ca(OH)2_，铜绿、孔雀石：_Cu2(OH)2CO3_，水玻璃、泡花碱：_Na2SiO3溶液_，碱石灰：CaO与NaOH的混合物。3知道十一种物质的重要用途：钠制Na2O2、冶炼Ti等金属、钠钾合金原子反应堆导热剂铁粉袋装食品中的脱氧剂生石灰(CaO)袋装食品中的干燥剂氧化铁(Fe2O3)红色涂料、冶炼铁氧化铝(Al2O3)耐火材料、冶炼铝氢氧化铝中和胃酸明矾(KAl(SO4)212H2O)净水剂氯化铁印刷电路板回收铜、净水剂小苏打(NaHCO3)治疗胃酸过多、发酵粉、灭火剂纯碱(Na2CO3)去油污高铁酸钠(Na2F
11、eO4)杀菌、消毒、净水4辨明5个常见认识误区：(1)Na2O2不是_碱性_氧化物。(2)溶液中加入KSCN溶液，溶液变红色，只能说明溶液中含有_Fe3_，无法证明是否含有_Fe2_。含Fe3的溶液中混有Fe2，一般可用酸性KMnO4溶液或K3Fe(CN)6溶液检验，现象为酸性KMnO4溶液褪色或产生蓝色沉淀；若该溶液中的阴离子含有Cl，则容易被酸性KMnO4溶液氧化，不能使用酸性KMnO4溶液检验。(3)既能与酸反应生成气体，又能与碱反应生成气体的物质不一定是Al，还可能是_(NH4)2CO3_或_NH4HCO3_等。(4)Fe与Cl2反应，无论Cl2是否过量，产物均为_FeCl3_。(5)
12、Na在氧气中燃烧，无论氧气是否足量，产物均为_Na2O2_。5掌握3类特殊的反应：(1)既能与酸反应，又能与碱反应的物质可能是Al、Al2O3、Al(OH)3、弱酸的酸式盐(如NaHCO3)、弱酸的铵盐如(NH4)2CO3、氨基酸和蛋白质等。(2)与水接触产生气体的常见物质有Na、K、Na2O2。(3)与水接触既产生气体又产生沉淀的物质有Al2S3、Mg3N2、CaC2等。6混合溶液中Fe3、Fe2的除去方法(1)除去Mg2(或Zn2)中混有Fe3的方法。向混合溶液中加入MgO、MgCO3、Mg(OH)2或ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3中之一，与Fe3水解产生的H反应，促进Fe3的水解，将
13、Fe3转化成Fe(OH)3沉淀过滤除去。(2)除去Cu2中混有的Fe3的方法。向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3四种物质中的其中一种，与Fe3水解产生的H反应，将Fe3转化成Fe(OH)3沉淀过滤除去。(3)除去Mg2(或Zn2)中混有Fe2的方法。先加氧化剂(如H2O2等)将溶液中的Fe2氧化成Fe3，再按(1)的方法除去溶液中的Fe3。(4)除去Cu2中混有的Fe2的方法。先加氧化剂(如H2O2等)将溶液中的Fe2氧化成Fe3，再按(2)的方法除去溶液中的Fe3。B (课后)1(2018潍坊三模)在给定的条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是(
14、C)AAl2O3AlCl3Al(OH)3BNaNa2ONaOHCFeCl3FeCl2FeCl3DMgCO3MgCl2(aq)Mg解析A项，AlCl3与过量氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2，A错误；B项，Na和O2加热反应生成Na2O2，B错误；C项，2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2、2FeCl2Cl2=2FeCl3，C正确；D项，金属镁的冶炼方法是电解熔融的氯化镁，D错误。2(2018武汉考前模拟)下列关于元素及其化合物的说法不正确的是(D)AFe在一定条件下可与浓盐酸、稀硫酸、浓硝酸等剧烈反应BAl、Cl2均能和NaOH溶液发生氧化还原反应，且两单质的作用不相同C在稀硫酸中加入铜粉，
15、铜粉不溶解，若再继续加入KNO3固体，铜粉会溶解D金属单质Na、Mg、Fe在一定条件下与水反应都生成H2和相应的碱解析A项，铁是活泼的金属，在一定条件下可与浓盐酸、稀硫酸、浓硝酸等剧烈反应，A正确；B项，Al、Cl2均能和NaOH溶液发生氧化还原反应，且两单质的作用不相同，铝是还原剂，氯气是氧化剂也是还原剂，B正确；C项，在酸性溶液中硝酸根具有强氧化性，能氧化金属铜，C正确；D项，铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，D错误。3(新题预测)已知下列转化关系中，M、N均为单质，则M可能是(D)MNQQ溶液MNANa BAlCFe DCu解析Na、Al、Fe均为活泼金属，电解相关溶液不能制取其单质；
16、电解铜盐溶液可以生成铜单质，转化关系是CuCl2CuCl2CuCl2CuCl2。4(2018深圳一模节选)小组同学称取13.8 g MgCO3nH2O进行热重分析，并绘制剩余固体质量随温度变化的曲线如图所示，则n_3_。温度为T1时发生反应的化学方程式 MgCO33H2OMgCO3H2O2H2O；温度为T2时所得固体为_MgCO3_。解析由图象可知，该晶体分解过程先逐步失去结晶水，当结晶水全部失去后，碳酸镁分解成氧化镁和二氧化碳，最终氧化镁质量为4.0 g。MgCO3nH2OMgOCO2nH2O8418n 4013.8 g 4.0 g，解得n3。固体减少的质量即为水的质量，T1时质量减少3.6
17、 g，T2时质量又减少1.8 g，可求得T1时所得固体为MgCO3H2O，反应的化学方程式为MgCO33H2OMgCO3H2O2H2O，T2时所得固体为MgCO3。考点二以金属为背景的化工流程Z (课前)1(2017全国节选)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：回答下列问题：(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸，加入硝酸的目的是_将样品中可能存在的Fe2氧化为Fe3_，还可使用_H2O2_代替硝酸。(2)沉淀A的主要成分是_SiO2或H2SiO3_，其
18、不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为 SiO24HF SiF42H2O或(H2SiO34HFSiF43H2O)。(3)加氨水过程中加热的目的是_防止胶体生成，易沉淀分离_。沉淀B的主要成分为_Al(OH)3_、_Fe(OH)3_(填化学式)。解析本题结合实验室测定水泥样品中钙含量的流程考查元素化合物、物质分离提纯等知识的应用。(1)水泥熟料中的CaO和铁、铝、镁等金属的氧化物均能溶于盐酸，加入硝酸能将水泥样品中可能含有的Fe2氧化为Fe3，为了不引入新杂质，还可用H2O2代替硝酸。(2)根据图示流程可知，不溶于盐酸和硝酸的沉淀A为SiO2(或H2SiO3)，SiO2(或H2SiO
19、3)能溶于弱酸氢氟酸，生成SiF4和H2O。(3)加入氨水调节溶液的pH45的过程中加热，能防止胶体生成，易沉淀分离，结合流程图可知，沉淀B的主要成分是Al(OH)3和Fe(OH)3。2(2015全国36)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：回答下列问题：(1)步骤中得到的氧化产物是_CuSO4或Cu2_。溶解温度应控制在6070 ，原因是_温度低溶解速度慢、温度过高铵盐分解_。(2)写出步骤中主要反应的离子
20、方程式 2Cu2SO2ClH2O=2CuClSO2H。(3)步骤包括用pH2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是_硫酸_(写名称)。(4)上述工艺中，步骤不能省略，理由是_醇洗有利加快去除CuCl表面水分，防止其水解氧化_。(5)步骤、都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有_BD_(填字母)。A分馏塔 B离心机C反应釜 D框式压滤机(6)准确称取所制备的氯化亚铜样品m g，将其置于过量的FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用a molL1的K2Cr2O7溶液滴定到终点，消耗K2Cr2O7溶液b mL，反应中Cr2O被还原为Cr3。样品中CuCl的质量分数为_0.597ab
21、/m100%_。解析(1)海绵铜的主要成分是Cu与CuO，溶解所需试剂中有硝酸铵、水、硫酸，则Cu被氧化为铜离子；由后面的流程可回收硫酸铵，可知溶液中的硫酸根离子未被还原，所以得到的氧化产物为CuSO4，而不是硝酸铜；(2)步骤反应后过滤，说明步骤反应中有沉淀产生，则该沉淀为CuCl沉淀，结合硫酸铵的回收，可知步骤发生的离子反应为2Cu2SO2ClH2O=2CuClSO2H；(3)根据步骤发生的离子反应可知，CuCl不溶于硫酸，所以酸洗所需要的酸应是硫酸；(4)CuCl难溶于醇和水，潮湿空气中易水解氧化，而水与醇互溶，所以醇洗不能省略的原因是醇洗有利加快去除CuCl表面水分，防止其水解氧化；(
22、5)用于分离固体和液体的设备与实验室中过滤的原理是相似的。A分馏塔是用于分离互溶的液体的设备，错误；B离心机可利用离心力的作用使液体中的固体沉降，达到固液分离的目的，正确；C反应釜为发生反应的设备，错误；D框式压滤机可以使物料中的水通过挤压而排出，达到固液分离的目的，正确，答案选BD；(6)根据题意，CuCl与K2Cr2O7发生氧化还原反应，K2Cr2O7被还原为Cr3，则a mol/L b mL K2Cr2O7溶液发生反应时，转移电子的物质的量是ab10323 mol6ab103mol，1价Cu会被氧化为Cu2，根据得失电子守恒，则CuCl的物质的量是6ab103mol，则样品中CuCl的质
23、量分数是(6ab103 mol99.5 g/mol)/m g100%0.597ab/m100%。3(2018全国卷26)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子c0(Mn)0.1 molL1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Fe3Fe2Zn2Cd2开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列问题：(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为 ZnSO2ZnOSO2。(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有_PbSO4_；氧化除杂工序中ZnO的作用
24、是_调节溶液的pH_，若不通入氧气，其后果是_无法除去杂质Fe2_。(3)溶液中的Cd2可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为 Cd2Zn=CdZn2。(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为 Zn22e=Zn；沉积锌后的电解液可返回_溶浸_工序继续使用。解析(1)闪锌矿的主要成分是ZnS，所以高温焙烧过程中主要反应的化学方程式为ZnSO2焙烧,ZnOSO2。(2)闪锌矿焙烧后的主要成分变为ZnO，还存在少量SiO2、Fe2O3、CdO、PbO，加稀H2SO4后，发生一系列化学反应：ZnOH2SO4,ZnSO4H2O、Fe2O33H2SO4,Fe2(SO4)33H2O、Cd
25、OH2SO4,CdSO4H2O、PbOH2SO4,PbSO4H2O。其中SiO2和PbSO4不溶于水，以沉淀的形式沉降下来，所以滤渣1的主要成分是SiO2和PbSO4。氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH在2.86.2，使Fe3完全转变为Fe(OH)3沉淀；通入O2的目的是使溶液中的Fe2转化为Fe3，有利于除杂，若不通入O2，无法除去溶液中的杂质Fe2。(3)溶液中的Cd2与加入的Zn粉反应而被除去，反应的离子方程式为ZnCd2,Zn2Cd。(4)电解ZnSO4溶液制备单质Zn时，阴极放电的是Zn2和H。因为溶液中的Zn2浓度较大，所以阴极电极反应式应该是Zn22e,Zn，阳极放电的是
26、OH，电极反应式是4OH4e,2H2OO2。沉积锌后的溶液应该是ZnSO4和稀H2SO4，可返回到溶浸工序循环使用。R (课堂)知能补漏“三抓法”解流程题1抓箭头：主线主产品；支线副产品；回头循环品。2抓设问：矿样的预处理方法：(1)粉碎及目的：增大接触面积；增大反应速率；增大反应物转化率。(2)煅烧及目的：除去有机物杂质或者碳的杂质。使一些具有还原性的物质被空气中氧气氧化。(3)酸溶：与酸反应；碱溶：与碱反应；水溶：溶解于水或者与水反应(一般在无机化工流程中，又叫酸浸、碱浸、水浸)。3抓信息：(1)酸碱性的控制。据题意提供的反应条件作答；从抑制水解、促进水解的角度作答；从题目提供的其他反应物
27、引起的不利副反应角度作答。(2)温度的控制。据题意提供的反应条件，一些反应物或生成物的熔沸点联系反应原理作答(如控制某些物质为固态、液态，另一些物质为液态)；据题目提供的信息，某些物质在某一个温度易分解；从抑制或促进水解的角度作答；从某些反应物或生成物在某个温度下会发生不利于生产流程的副反应角度作答；从运用化学反应速率、化学平衡的理论控制适宜化工生产条件角度作答。B (课后)1(2018山东聊城二模)A、B、C是所学过的三种单质，A、B、C及其他物质之间的反应关系如图所示，其中B、D、E、F的水溶液呈酸性。若DCEF且常温下只有B为气态，则A、B、C分别为(A)AFe、Cl2、Cu BFe、C
28、l2、H2CCu、Cl2、Fe DFe、Cl2、Mg解析B单质水溶液呈酸性，温下为气态，则B为Cl2，结合转化关系可推出，A、B、C、D、E、F分别为Fe、Cl2、Cu、FeCl3、CuCl2、FeCl2。2(2018广东重点中学第二次联考)氯化铜已被广泛用于生产颜料、木材防腐剂等化工产品。某研究小组用粗铜(含杂质Fe)按下述流程制备氯化铜晶体(CuCl22H2O)。试剂X用于调节pH以除去杂质，X可选用下列试剂中的(B)NaOHNH3H2OCuOCu2(OH)2CO3CuSO4A BC D解析溶液1中含有CuCl2和FeCl3，除去CuCl2溶液中的FeCl3时不能加入NaOH和NH3H2O
29、，原因是二者均可与Cu2反应生成沉淀；溶液1中加入CuO、Cu2(OH)2CO3可消耗H，使FeCl3的水解平衡向正反应方向移动，生成的Fe(OH)3沉淀经过滤除去，且未引入新的杂质。3(2018衡水中学三模)随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金的维生素”。为回收利用含钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣)，科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，收率达91.7%以上。部分含钒物质在水中的溶解性如表所示：物质VOSO4V2O5NH4VO3(VO2)2SO4溶解性可溶难溶难溶易溶该工艺的主要流程如下：请回答下列问题：(1)请写出加入Na2SO3溶液发生反应的离子方程式 V2O5SO4H=2VO2SO2H2O。(2)催化氧化所使用的催化剂钒触媒(V2O5)能加快二氧化硫氧化速率，此过程中产生了一连串的中间体(如图)。其中a、c两步的化学方程式可表示为 SO2V2O5 SO3V2O4， 4VOSO4
