届全国新高考化学冲刺复习金属及其化合物.docx
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届全国新高考化学冲刺复习金属及其化合物
2021届全国新高考化学冲刺复习
金属及其化合物
一、知识网络构建
二、专题整合
◇专题1 金属及其化合物之间的相互转化
1.钠及其重要化合物之间的转化关系
2.铝及其重要化合物之间的转化关系
3.铁及其重要化合物之间的转化关系
【例1】 已知X为Fe2O3和CuO的混合物,且氧化性强弱顺序:
Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+。
X样品可发生如图所示的转化关系:
(1)写出步骤③可能发生反应的离子方程式__________________________
_____________________________________________(共有3个)。
(2)若溶液E中只有一种金属离子,则一定是________;
若溶液E中含有两种金属离子,则一定是________。
(3)若D固体是纯净物,该固体是________(填化学式)。
(4)印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成的,可用FeCl3溶液作“腐蚀剂”刻制印刷电路板,该过程发生反应的离子方程式为____________________
_____________________________________________________________。
【答案】
(1)2Fe3++Fe===3Fe2+、Cu2++Fe===Fe2++Cu、2H++Fe===Fe2++H2↑
(2)Fe2+ Fe2+、Cu2+ (3)Cu
(4)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
【解析】
(1)①步中的反应为CuO+2HCl===CuCl2+H2O、Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O,所得溶液为FeCl3、CuCl2及过量的HCl的混合溶液;步骤②得到的固体有铜、铁两种,若B是铜,根据题给的氧化性顺序可知,只有一个反应,不符合3个反应的要求,故B应是铁。
(2)若溶液E中只有一种金属离子,则必然是氧化性最弱的Fe2+;若溶液E中含有两种金属离子,则为Fe2+、Cu2+。
(4)根据氧化性Fe3+>Cu2+可知,腐蚀电路板的反应为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。
◇专题2 常见金属及其化合物推断的“突破口”
1.物质颜色
(1)有色固体:
红色:
Cu;砖红色:
Cu2O;红棕色:
Fe2O3;红褐色:
Fe(OH)3;淡黄色:
S或Na2O2;蓝色:
Cu(OH)2;紫黑色:
KMnO4、I2;黑色:
炭粉、CuO、FeO;白色沉淀:
Fe(OH)2、Mg(OH)2、CaCO3、BaSO4、AgCl、BaSO3;
(2)有色溶液:
Fe2+(浅绿色)、Fe3+(棕黄色)、Cu2+(蓝色)、MnO
(紫红色)、Fe(SCN)3(红色)。
2.特征反应现象
(1)焰色反应:
Na+(黄色)、K+(紫色)。
(2)白色沉淀【Fe(OH)2】
红褐色【Fe(OH)3】(由白色→灰绿色→红褐色)。
(3)单质与碱反应产生气体。
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
3.特殊的转化关系
(1)特征转化
A
B
C
D(酸或碱)
Na(固体)
Na2O
Na2O2
NaOH
(2)三角转化
【例2】 某混合物A中含有KAl(SO4)2、Al2O3和Fe,在一定条件下可实现如图所示的物质之间的转化:
据此判断:
(1)固体B的化学式为________________________________________。
(2)固体E所含物质的化学式为_____________________________________。
(3)写出反应①的化学方程式:
_____________________________________
_______________________________________________________________。
(4)写出反应②的离子方程式:
____________________________________
_______________________________________________________________。
【答案】
(1)Al2O3
(2)K2SO4、(NH4)2SO4
(3)Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O
(4)Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH
【解析】KAl(SO4)2溶于水,Al2O3和Fe均不溶于水,混合物A加水溶解后,溶液中是KAl(SO4)2,沉淀是Al2O3和Fe;向沉淀中加NaOH溶液,Fe不反应,Al2O3可与NaOH溶液反应生成NaAlO2;向溶液中加过量氨水,溶液与过量氨水反应,Al3+被沉淀,得到氢氧化铝沉淀,Al(OH)3受热分解生成Al2O3,溶液中剩余的是K2SO4和(NH4)2SO4,经过蒸发、结晶、得到的是K2SO4和(NH4)2SO4。
◇专题3 有关铝的图像分析及计算
AlCl3、NaAlO2分别与碱和酸反应的现象及图像
向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量
向NaAlO2溶液中加入盐酸至过量
现象
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失
图像
结论
①当0<x<3时,随x增大,沉淀的质量逐渐增大;
②当x=3时,沉淀质量最大;
③当3<x≤4时,随x增大,沉淀质量逐渐减少至0
①当0<x<1时,沉淀的质量随x的增大而增大;
②当x=1时,沉淀质量最大;
③当1<x≤4时,沉淀的质量随x的增大而减少至0
【例3】 将物质X逐渐加入Y溶液中,生成沉淀物质的量n2与所加X的物质的量n1的关系如图
(1)所示。
符合如图所示情况的是( )
图
(1)
A
B
C
D
X
NaOH
AlCl3
HCl
NaAlO2
Y
AlCl3
NaOH
NaAlO2
HCl
【答案】C
【解析】A项中,随着NaOH溶液的加入先后发生以下两个反应:
Al3++3OH-===Al(OH)3↓(沉淀物质的量由0增至最大值);Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O(沉淀物质的量由最大值降为0)。
两个反应中消耗的NaOH物质的量之比为3∶1,图像应为图
(2)甲,与图
(1)不符。
图
(2)
B项中,随着AlCl3溶液的加入先后发生以下两个反应:
Al3++4OH-===AlO
+2H2O(不产生沉淀);Al3++3AlO
+6H2O===4Al(OH)3(沉淀物质的量由0增至最大值)。
两个反应中消耗AlCl3物质的量之比为3∶1,图像应为图
(2)乙,与图
(1)也不符。
C项中,随着盐酸的加入先后发生以下两个反应:
H++AlO
+H2O===Al(OH)3↓(沉淀物质的量由0增至最大值);
3H++Al(OH)3===Al3++3H2O(沉淀物质的量由最大值降为0)。
两个反应中消耗盐酸物质的量之比为1∶3,符合图
(1)。
D项中,随着NaAlO2溶液的加入先发生以下反应:
AlO
+4H+===Al3++2H2O(不产生沉淀);待盐酸耗尽发生Al3++3AlO
+6H2O===4Al(OH)3↓的反应(沉淀物质的量由0增至最大值)。
两个反应消耗NaAlO2物质的量之比为1∶3,图像应为图
(2)丙,与图
(1)也不符。
◇专题4 根据化学方程式计算技巧
1.关系式法
当已知量和未知量之间是靠多个反应来联系时,只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系,即“关系式”。
(1)根据化学方程式确定关系式
写出发生反应的化学方程式,根据量的关系写出关系式。
例如:
把CO还原Fe2O3生成的CO2通入到澄清的石灰水中,求生成沉淀的量。
发生反应的化学方程式:
3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2
CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
则关系式为3CO~3CO2~3CaCO3,即CO~CaCO3。
(2)根据原子守恒确定关系式
上述例子中也可直接根据碳原子守恒得出CO~CaCO3。
2.守恒法
守恒关系
特征
质量守恒
宏观:
反应前后物质的质量守恒
微观:
反应前后元素的原子个数守恒
电子守恒
氧化还原反应中,得失电子守恒
电荷守恒
电解质溶液中,阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数
离子方程式中,反应物所带的电荷总数等于生成物所带的电荷总数,且电性相同
3.差量法
根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化,找出“理论差量”,如反应前后的质量差、物质的量差、气体体积差等。
该差量的大小与反应物的有关量成正比。
差量法就是借助这种比例关系,解决一定量变的计算题的方法。
例如,把一铁棒插入CuSO4溶液后,过一段时间取出,铁棒质量增加了4g,据此可求出参加反应的Fe的质量。
Fe+CuSO4===FeSO4+Cu Δm(增加)
56648
m(Fe)4g
m(Fe)=28g
【例4】 Na2CO3、NaHCO3的混合物与100mL3mol/L盐酸恰好完全反应,产生4.48L(标准状况)能使澄清石灰水变浑浊的气体,请计算混合物中Na2CO3的物质的量。
【答案】0.1mol
【解析】守恒法—C原子守恒
Na2CO3、NaHCO3中的C原子全部转化为CO2中的C原子
溶液电荷守恒
反应后形成NaCl溶液,溶液中正、负电荷守恒→列式计算根据上述两个守恒,列式计算
设Na2CO3的物质的量为x,NaHCO3的物质的量为y。
反应产生的CO2的物质的量为
=0.2mol,所以根据碳原子守恒可知,x+y=0.2mol;又因为反应恰好完成,说明反应后溶液中溶质为NaCl,根据钠离子、氯离子守恒可知,2x+y=0.3mol,联立上述两式可得:
x=y=0.1mol,即混合物中Na2CO3的物质的量为0.1mol。
【巩固提升】
1.有A、B两个完全相同的装置,某学生分别在它们的侧管中装入1.06gNa2CO3和0.84gNaHCO3,A、B中分别装有10mL相同浓度的盐酸,将两个侧管中的物质同时倒入各自的试管中,下列叙述正确的是( )
A.A装置的气球膨胀得快
B.若最终两气球体积相同,则盐酸的浓度一定大于或等于2mol·L-1
C.若最终两气球体积不同,则盐酸的浓度一定小于或等于1mol·L-1
D.最终两试管中Na+、Cl-的物质的量一定相同
2.在由Fe、FeO和Fe2O3组成的混合物中加入100mL2mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,并放出448mL气体(标准状况),此时溶液中无Fe3+,则下列判断正确的是( )
A.混合物里3种物质反应时消耗盐酸的物质的量之比为1∶1∶3
B.反应后所得溶液中的Fe2+与Cl-的物质的量浓度之比为1∶3(不考虑Fe2+水解)
C.混合物里,FeO的物质的量无法确定,但Fe比Fe2O3的物质的量多
D.混合物里,Fe2O3的物质的量无法确定,但Fe比FeO的物质的量多
3.向一定质量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100mL1mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,放出标准状况下的气体224mL,在溶液中加入KSCN溶液无红色出现。
若用足量的CO在高温下还原相同量的此混合物,能得到铁的质量为( )
A.11.2gB.5.6g
C.2.8gD.无法计算
4.将固体X投入过量的Y中,能生成白色沉淀并放出一种无色气体,该气体能燃烧,不易溶于水,则X和Y分别可能是( )
A.钠和氯化铝溶液B.铝和烧碱溶液
C.过氧化钠和氯化亚铁D.锌和稀硫酸
5.有镁铝合金10.2g,将它溶于500mL4mol·L-1的盐酸里,若要使沉淀质量达到最大值,则需加入2mol·L-1氢氧化钠溶液的体积为( )
A.500mLB.900mL
C.1000mLD.1200mL
6.某化学兴趣小组用含A、B两种金属单质的粉末状混合物进行如下实验,其转化关系如下图所示(部分反应物和生成物未列出),其中E为白色沉淀,I为红褐色沉淀。
(此转化关系中所用的试剂都是足量的)
(1)写出下列物质的化学式:
F____________________________________,
G____________________。
(2)将混合物中两种金属分离开的最简单的方法是__________________。
(3)D―→E的转化中,加入过量X可能是________。
A.饱和NaCl溶液B.NaOH溶液
C.氨水D.Ba(OH)2溶液
(4)写出下列转化的化学方程式:
A―→C:
____________________________
_____________________________________________________________;
H―→I:
_________________________________________________。
7.将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应)。
试判断下列情况下,溶液中存在的金属离子和金属单质。
(1)若铁粉有剩余,则容器中不可能有的离子是________;铜单质________(填“一定”或“可能”)存在。
(2)若氯化铜有剩余,则容器中还可能有的离子为________;铜单质________(填“一定”或“可能”)存在。
(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余,则容器中不可能有的单质是____________,Fe2+______________(填“一定”或“可能”)存在。
【参考答案】
1.BNa2CO3和NaHCO3分别与等浓度的盐酸反应,后者反应更剧烈,放出气体的速率更大,故B装置的气球膨胀得快,A错误。
Na2CO3和NaHCO3的物质的量相同,当盐酸足量时,最终两气球体积相同,即盐酸的浓度大于或等于2mol·L-1;当盐酸不足时,A装置气球的体积小于B装置气球的体积,即盐酸的浓度一定小于2mol·L-1,故B正确,C错误。
A装置的试管中Na+的物质的量是B装置的试管中Na+的物质的量2倍,但两试管中Cl-的物质的量相同,D错误。
2.C本题考查Fe及其化合物的性质、混合物组成的判断、简单的化学计算。
混合物恰好完全溶解,且无Fe3+,故溶液中溶质为FeCl2,c(Fe2+)∶c(Cl-)=1∶2,B错误;由反应2Fe3++Fe===3Fe2+可知,还原Fe3+的Fe的物质的量与Fe2O3的物质的量相等,但还有一部分Fe与盐酸反应生成H2,可知Fe比Fe2O3的物质的量多,C正确;FeO的物质的量无法确定,A、D错误。
3.C根据题意可得,恰好反应后溶液中只存在FeCl2,根据元素守恒可建立关系式:
n(Fe)=n(Fe2+)=
n(Cl-)=
n(HCl)=
×0.1L×1mol·L-1=0.05mol,m(Fe)=0.05mol×56g·mol-1=2.8g。
4.AA项中Na与水反应生成NaOH和H2,NaOH与过量的AlCl3溶液反应生成白色沉淀Al(OH)3;B项中2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,无沉淀生成;C项中2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,NaOH与过量FeCl2溶液反应,生成Fe(OH)2白色沉淀,然后迅速变成灰绿色,最终变为红褐色沉淀;D项中Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑,无沉淀生成。
5.C题目中涉及多个化学反应,若是用化学方程式来列式计算,会十分繁琐,而且计算量大。
运用守恒定律,分析题意,不难发现当沉淀达到最大值时,即是镁、铝元素分别与氢氧根离子完全结合生成沉淀时,溶液中的阳离子只能为钠离子,阴离子必为氯离子,且二者的物质的量相等。
n(NaOH)=n(HCl)=0.5L×4mol·L-1=2mol,V【(NaOH)aq】=2mol÷2mol·L-1=1L=1000mL。
6.
(1)Al2O3 FeCl2
(2)用磁铁靠近粉末状混合物,将铁粉吸附在磁铁表面
(3)C
(4)2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
【解析】金属单质既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应的是铝,由此推出C、D、E、F分别为NaAlO2、AlCl3、Al(OH)3、Al2O3。
I为红褐色沉淀得知它为Fe(OH)3,由此逆推出B、G、H分别为Fe、FeCl2、Fe(OH)2。
7.
(1)Fe3+、Cu2+ 一定
(2)Fe3+ 可能
(3)Fe、Cu 一定
【解析】本题通过金属的活动性:
Fe>Cu,离子的氧化性:
Fe3+>Cu2+>Fe2+,考查了物质的共存问题,解答本题应首先弄清物质间发生的反应,凡相互发生反应的物质间不可能大量共存,依据设问可推断出剩余的固体单质及离子情况。
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- 届全国新高考化学冲刺复习 金属及其化合物 全国 新高 化学 冲刺 复习 金属 及其 化合物