高一化学必修一第三单元金属.docx
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高一化学必修一第三单元金属
金属及其化合物
一、考纲要求
1.了解常见金属的活动顺序。
2.了解常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。
3.了解合金的概念及其重要应用。
了解金属与合金在性能上的主要差异。
了解生活中常见合金的组成
二、高考命题规律
近几年该部分内容在天津高考题中考查的知识有:
1.考察金属离子(如Al3+、Mg2+和Ag+)的鉴别
2.考察钠及其化合物的性质
3.考察铁及其化合物的性质
4.考察含Na、Al、Fe、Cu及其重要化合物的化学反应及离子反应方程式的书写
本部分知识的考查经常以离子鉴别、除杂等形式出现;如:
考察离子反应方程式书写;或离子共存。
与元素周期律、化学计算、化学与生活等知识联合考察;虽然单独考察较少但其内容几乎在高考每道题中都含有所体现占分量较大。
三、知识清单
金属元素的原子最外层电子数少(一般不超过个),容易,在化学反应中作,表现出较强的。
且 电子的能力越强,则金属性越强。
1、金属单质
[钠]
(1)金属钠:
色,态,硬度,密度,熔沸点,导电、传热
性。
保存方法:
(2)钠在空气中容易被氧化,生成固体,化学方程式加热时剧烈燃烧,产
生,生成,化学方程式,钠与氯气,硫反应的方程式钠与水反应的现象及产生该现象的原因是。
[铝]
(1)铝条插入硫酸铜溶液中的现象,反应的化学方程
式,铝的氧化膜实验;取两块铝箔,其中一块用砂纸打磨,分别放在酒精灯上加热到熔化,发生的现象,原因是。
(2)铝热反应实验现象化学方程式为工业上冶炼铝的反应方程
式为。
[铁]
铁丝在氧气中燃烧的现象,反应的方程式,铁丝在氯气中燃烧的现象,反应的方程式,铁与盐酸反应方程式高温下还原性铁粉与水蒸气反应的方程式,铁表现出性。
2.金属化合物
[钠的化合物]
(1)钠的氧化物:
Na2O色,Na2O2色。
把水滴入盛有少量Na2O2固体的试管中,立即把带火星的木条放在试管口,现象;用手轻摸试管外壁,感觉,说明反应;向试管中溶液滴入酚酞溶液,现象。
Na2O2和H2O反应的化学方程式:
Na2O2和CO2反应的化学方程式:
(2)区别Na2CO3和NaHCO3的方法有哪些?
[铝的化合物]
(1)氧化铝:
与酸反应方程式:
与碱反应方程式:
(2)氢氧化铝:
实验室用反应制取氢氧化铝。
在试管中加入10mL0.5mol/LAl2(SO4)3溶液,逐滴加入氨水至过量[现象]:
[化学方程式]:
[离子反应方程式]:
而不用NaOH溶液来制备,原因是[用离子反应方程式表示]
氢氧化铝与盐酸反应离子方程式我们将像这样既能和------反应又能和反应生成和的氢氧化合物叫做两性氢氧化物。
氢氧化铝不稳定,受热易分解,化学方程式为
[铁的化合物]
(1)铁的氧化物
纯铁不易生锈,生铁放在潮湿的环境中易生锈,原理是发生电化学腐蚀,铁锈的主要成分为
废铁屑的主要成分;色粉未,俗称,作红色油漆和涂料的为,赤铁矿的主要成分为,它是炼铁的原料。
磁性氧化铁为。
色晶体、;铁在氧气燃烧与铁与水蒸气反应的产物都是。
铁的三种不同价态的氧化物与盐酸反应的离子方程式分别为;
;。
(2)铁的氢氧化物
铁的两种氢氧化物化学式为、,与盐酸反应离子方程式分别为
;氢氧化铁胶体的制备方法是
对应的离子方程式;若向FeCl3溶液中滴加NaOH溶液,现象为,离子方程式为
若向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液现象为,相关离子方程式为。
由此说明,氢氧化铁要相对稳定一些,但在加热条件下受热易分解,化学方程式为。
(3)铁盐和亚铁盐
①Fe2+水溶液颜色Fe3+水溶液颜色;②铁盐的检验方法为一是碱液法,实验现象为相关离子方程式二是先加入KSCN溶液,实验现象为相关离子方程式
③亚铁盐的检验方法为一是碱液法,实验现象为相关离子方程式二是先加入KSCN溶液,实验现象为
相关离子方程式
④在盛有2mLFeCl3溶液的试管中,加入少量铁粉,振荡试管。
充分反应后,滴入几滴KSCN溶液,观察并记录实验现象为。
再加入几滴氯水,又有什么现象?
,相关离子方程式为。
3.焰色反应
(1)很多或它们的在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色,这在化学上叫。
(2)实验步骤:
洗、烧、蘸、烧、观、洗、烧
①将铂丝(或光洁无锈的)放在酒精灯(最好用煤气灯)里灼烧,至与原来的火焰颜色时为止。
②用铂丝蘸取Na2CO3溶液,在外焰上灼烧,观察火焰颜色为色。
③将铂丝(或铁丝)用洗净后,在外焰上灼烧至没有颜色时,再蘸取K2CO3溶液作同样的实验,此时要透过观察。
(3)节日燃放的烟花,就是以及、等金属化合物焰色反应呈现的各种颜色。
钠钾的焰色反应:
钠的焰色:
,钾的焰色:
4.合金的概念
有一种跟其他一种或几种(或和)一起熔合而成的具有的物质;金属材料包括和。
四、重难点突破
(一)重点知识突破方法——对比法
1.常见金属的化学性质比较
金属
化学性质
Na
Al
Fe
与O2反应
常温下氧化成Na2O,点燃生成Na2O2,Na保存在煤油中
常温下氧化生成致密氧化膜,使得铝耐腐蚀,纯氧中可燃
潮湿空气中腐蚀,纯氧中点燃生成Fe3O4
与H2O反应
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
受氧化膜阻碍
3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2
与酸反应
2Al+6H+=2Al3++3H2↑
Fe+2H+=Fe2++H2↑
与盐反应
Fe+Cu2+=Fe2++Cu
与碱反应
与水反应
不反应
金属活泼性
金属活泼性逐渐减弱
2.氧化钠和过氧化钠性质的比较
氧化钠
过氧化钠
颜色状态
白色固体
淡黄色固体
化学式
Na2O
Na2O2
稳定性
不稳定,在空气中可继续化:
2Na2O+O2=2Na2O2
稳定,加热不分解
与水反应
Na2O+H2O=2NaOH
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
与CO2反应
Na2O+CO2=Na2CO3
2Na2O2+2CO2=2NaCO3+O2
是否为碱性氧化物
是
否
氧化性、漂白性
一般不表现出氧化性,也不表现还原性,无漂白性
有强氧化性和一定的还原性,有漂白性,可以杀菌消毒
用途
---------
呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源
3.碳酸钠和碳酸氢钠性质比较
碳酸钠
碳酸氢钠
俗名
苏打、纯碱
小苏打
色态
通常以Na2CO3·10H2O存在,为无色晶体,易风化失水为白色粉未Na2CO3
白色细小晶体
水溶性
两者都能溶于水,溶液成碱性;溶解性:
碳酸钠>碳酸氢钠
热稳定性
稳定,受热不分解
NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑
与盐酸反应
Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
与碱反应
Ca(OH)2+Na2CO3=2NaOH+CaCO3↓
与NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2O
与BaCl2反应
BaCl2+Na2CO3=2NaCl+BaCO3↓
不反应
相互转化
2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3
用途
要的化工原料,用于玻璃、造纸、纺织、洗涤剂等的生产
食品工业,泡沫灭火剂等
4.铁化合物性质比较
二价铁离子
三价铁离子
溶液颜色
浅绿色
黄色
与氢氧化钠
现象:
产生白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。
FeCl2+2NaOH==Fe(OH)2↓+2NaCl
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3
现象:
产生红褐色沉淀
FeCl3+3NaOH==Fe(OH)3↓+3NaCl
与KSCN溶液
无现象
产生血红色
Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3
氧化(还原性)
主要表现还原性,举例:
2FeCl2+Cl2==2FeCl3
表现氧化性,举例:
2FeCl3+Fe==3FeCl2
相互转化
FeCl2FeCl3:
2FeCl2+Cl2==2FeCl3
FeCl3FeCl2:
2FeCl3+Fe==3FeCl2
名称
氢氧化亚铁Fe(OH)2
氢氧化铁Fe(OH)3
颜色、状态
白色固体
红褐色固体
水溶性
难溶于水
难溶于水
与酸反应
Fe(OH)2+2H+==Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+==Fe3++3H2O
氢氧化亚铁露置空气中
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3
(二)难点知识突破
【思维障碍点拨】
1.钠与水反应的实质是钠将弱电解质水电离产生的H+还原为H2,所以说钠具有强还原性,在化学反应中常作还原剂,此性质是由钠原子最外层只有一个电子的原子结构特点决定的。
由此可以推断金属钠或活泼金属与水或酸溶液的反应。
2.Al既可与酸溶液反应产生H2,又可与强碱溶液碱溶液反应产生H2。
那么,铝与碱溶液的反应又是怎么发生的呢?
铝是一种金属元素,但由于氢氧化铝的两性,使铝单质既能和酸反应生成铝盐,又能和碱反应生成偏铝酸盐。
反应过程:
2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑(用NaOH去膜后的Al发生此反应)Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,二式加和得总反应式。
3.掌握有关金属及其化合物的有关计算基本计算方法——代数方程组法、差量法、假设法、分类讨论法、守恒法等。
涉及铁元素及其化合物的计算题很多,解这类题时,建议解题者首先考虑“守恒”原理的应用,具备“守恒意识”是快速准确解答此类题的关键,因为大部分情况下,发生在溶液中的反应均具备上述诸种守恒关系。
4.铁有三种常见价态:
0价的铁只有还原性,+2价的铁既有氧化性又有还原性,+3价的铁只有氧化性。
所以它们之间存在如下转化关系俗称——铁三角
5.由于滴加顺序不同,导致实验现象不同三组反应
(1)稀Na2CO3溶液与稀盐酸间的反应
向Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸,开始时无气体产生,达到一定量后才有气泡冒出,由少到多的过程中依次发生下列反应:
Na2CO3+HCl==NaCl+NaHCO3
NaHCO3+HCl==NaCl+CO2↑+H2O
向稀盐酸中逐滴加入稀Na2CO3溶液立即有气泡冒出,由少到多只发生下列反应:
2HCl+Na2CO3==2NaCl+CO2↑+H2O
(2)稀AlCl3溶液与稀NaOH溶液间的反应
向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量时发生的反应依次为:
Al3++3OH―==Al(OH)3↓Al(OH)3+OH―==AlO2―+2H2O
现象:
白色沉淀逐渐增多,继续加NaOH溶液沉淀逐渐溶解,直至完全消失。
向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量时发生的反应依次为:
Al3++4OH―==AlO2―+2H2OAl3++3AlO2―+6H2O==4Al(OH)3↓
现象:
开始时无沉淀,接着产生沉淀,继续滴加AlCl3溶液,沉淀量不变。
(3)稀NaAlO2溶液与稀盐酸间的反应:
向盐酸溶液中滴加NaAlO2溶液,直至过量时发生的反应依次为:
4H++AlO2―==Al3++2H2OAl3++3AlO2―+6H2O==4Al(OH)3↓
现象:
开始无沉淀,接着产生白色沉淀,逐渐增多至达到最大值,继续加入NaAlO2溶液,沉淀量不变。
向NaAlO2溶液中滴加盐酸直至过量时发生的反应依次为:
AlO2―+H++H2O==Al(OH)3↓Al(OH)3+3H+==Al3++3H2O
现象:
白色沉淀逐渐增多至最大值,继续加盐酸,沉淀逐渐减少,最后完全消失。
【典型例题】
例1金属钠在空气中的如何变化?
将一小块金属钠投入氯化铁溶液中的现象
化学方程式为:
分析金属钠在空气中将发生如下的变化:
(Na)→(Na2O)→(NaOH)→(NaOH潮解)→(Na2CO3·10H2O)→(Na2CO3);由于钠原子最外层只有一个电子,具有强还原性,在遇盐溶液时要先与水发生氧化还原反应,再与盐发生复分解反应。
答案银白色→变暗→变白色固体→成液→结块→粉末
有气泡产生,溶液里有红褐色的沉淀
6Na+2FeCl3+6H2O=2Fe(OH)3+6NaCl+3H2↑
例2有两种金属组成的混合物粉末10g与足量的稀盐酸反应,生成11.2L(标况)H2,则该混合物的组成不可能是()
A.Fe、ZnB.Al、CuC.Al、MgD.Al、Fe
分析当x 它是解答化学计算题常用的思维方法,也是快速解决选择题的绝招。 解: 设金属为二价金属R,其平均分子量为M R+2HCl==RCl2+H2↑ n(R)==n(H2)==11.2/22.4==0.5mol M=10/0.5==20g/mol 答案A 例3有一空气暴露过的NaOH固体,经分析知其含H2O7.65%,含Na2CO34.32%,其余是NaOH。 若将1克该样品放入含有HCl3.65克的盐酸中使其完全反应后,残酸再用50克2%的NaOH溶液恰好中和反应,蒸干溶液,所得固体的质量是多少克? 分析本题数据众多,反应物不纯,过程复杂。 若按常规方法,一步步分析计算,不但费时还易出错,若认真分析就会发现,最后所得固体物质NaCl中全部的Cl全来自于HCl中的Cl 答案所得固体是NaCl,是5.85克 例4(2010全国卷1)能正确表示下列反应的离子方程式是 A.将铜屑加入 溶液中: B.将磁性氧化铁溶于盐酸: C.将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合: D.将铁粉加入稀硫酸中: 分析A正确,符合3个守恒;B错误,电荷不守恒,Fe3O4中Fe有两种价态,正确应该为: Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O;C错误,得失电子不守恒,电荷不守恒;正确的应为: 3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O;D错误,不符合客观实际,反应后铁只能产生Fe2+和H2; 答案A 例5(2011天津,14分)图中X、Y、Z为单质,其他为化学物,它们之间存在如下转化关系(部分产物已略去)。 其中,A俗称磁性氧化铁;E是不溶于水的酸性氧化物,能与氢氟酸反应。 回答下列问题: (1)组成单质Y的元素在周期表中的位置是;M中存在的化学键类型为;R的化学式是。 (2)一定条件下,Z与H2反应生成ZH4,ZH4的电子式为。 (3)已知A与1molAl反应转化为X时(所有物质均为固体)。 放出aKJ热量。 写出该反应的热化学方程式: 。 (4)写出A和D的稀溶液反应生成G的离子方程式: (5)向含4molD的稀溶液中,逐渐加入X粉末至过量。 假设生成的气体只有一种,请在坐标系中画出n(X2+)随n(X)变化的示意图,并标出n(X2+)的最大值。 分析本题属于无机框图题,这种类型的试题关键是关键是找准题眼,即突破点。 A俗称磁性氧化铁,因此A是Fe3O4,在高温下Fe3O4与单质Al发生铝热反应,生成单质铁和Al2O3,而铁在点燃时与氧气化合即生成Fe3O4,所以X、Y分别是铁和氧气;在水中氧气与NO反应生成硝酸,所以D是硝酸;硝酸具有强氧化性与Fe3O4反应,生成Fe(NO3)3、NO和水,因此G是Fe(NO3)3;又因为E是不溶于水的酸性氧化物,且能与氢氟酸反应,所以E只能是SiO2,因此Z单质是硅,SiO2与NaOH溶液反应生成M,所以M是Na2SiO3,Na2SiO3与硝酸反应即生成硅酸胶体,所以R是H2SiO3。 0 Na2SiO3属于离子化合物,一定含有离子键,同时Si和O之间还存在极性键;Si与H2在高温下生成甲硅烷即SiH4,SiH4是由极性键构成的共价化合物,电子式是: ;向稀硝酸溶液中加入铁粉反应的方程式为Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+2H2O+NO↑,当铁粉过量时,铁会继续和Fe(NO3)3反应,生成Fe(NO3)2,方程式为Fe+2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2。 由方程式可知4mol硝酸生成1molFe(NO3)3,1molFe(NO3)3生成1molFe(NO3)2,即n(Fe2+)的最大值是1.5mol。 答案 (1)第二周期第ⅥA族离子键共价键H2SiO3(H4SiO4) (2) (3)8Al(s)+3Fe3O4(s)=9Fe(s)+4Al2O3(s)△H=-8aKJ/mol (4)3Fe3O4+28H++NO3-=9Fe3++14H2O+NO↑ (5) 五、分级训练题 A组(基础训练题组) 一、选择题(只有一个选项正确) 1、下列性质中,不属于大多数金属通性的是: ()。 A、有银白色光泽B、有延展性 C、有良好的导电性和导热性D、有很高的熔点和硬度 2.在烧杯中加一些水,滴入几滴酚酞溶液,然后把一小块钠放入水中,从这个实验过程观察到的反应现象中,不可能得出的结论是( )。 A.钠比较柔软B.钠与水反应生成碱 C.钠与水反应放热D.钠与水反应放出气体 3.下列说法中正确的是()。 A.碱金属单质均应保存在煤油中 B.碱金属都是活泼的金属元素,其盐溶于水 C.做焰色反应最好用铂丝,也可用光洁的铜丝或铁丝 D.在碱金属中,锂的熔点最低 4.下面有关Na2CO3与NaHCO3的叙述错误的是( )。 A.NaHCO3固体受热可生成Na2CO3 B.在水中的溶解度Na2CO3比NaHCO3大 C.与同浓度的盐酸反应时,Na2CO3比NaHCO3反应速度慢 D.NaHCO3能与盐酸反应,而Na2CO3不能 5.不能只用NaOH溶液除去括号中杂质的是()。 A.Mg(Al2O3)B.MgCl2(AlCl3)C.Fe(Al)D.Fe2O3(Al2O3) 6.硫酸亚铁溶液含有杂质硫酸铜和硫酸铁,为除去杂质,提纯硫酸亚铁,应该加哪种物质 A.锌粉B.镁粉 C.铁粉D.铝粉 7.要证明某溶液中不含Fe3+可能含有Fe2+,进行如下实验操作时最佳顺序为()。 ①加入少量氯水②加入少量KMnO4溶液③加入少量NH4SCN溶液 A.①③B.③②C.③①D.①②③ 8.有关合金的叙述正确的是 A.合金的密度比各成分金属小B.合金的抗腐蚀性能都很好 C.合金的导电性能都比各成分金属强D.多数合金比各成分金属熔点低、硬度大 9.下列关于Na2O2的叙述中正确的是( )。 A.Na2O2是淡黄色固体,久置于空气中变成Na2O B.Na2O2与水的反应中,Na2O2只作氧化剂 C.用Na2O2漂白过的织物、麦秆等日久又渐渐变成黄色 D.Na2O2放入饱和NaOH溶液中,放出大量的O2,并有白色固体析出 10、下列关于铝的叙述中,不正确的是: ()。 A.铝是很活波的金属,但抗腐蚀能力很强, B.铝是地壳中含量最多的金属 C.在常温下,铝不能与氧气反应 D.铝既能与酸反应,也能与强碱反应 11、向某溶液中投入铝片后有大量H2放出,则溶液中不可能大量存在的是()。 A.Cl- B.H+ C.OH- D.HCO3- 12.下列反应的离子方程式正确的是 ()。 A.铝粉投入到NaOH溶液中: 2Al +2OH-=2AlO2-+H2↑ B.铁粉加入三氯化铁溶液中: 2Fe+Fe3+=3Fe2+ C.AlCl3溶液中加入足量的氨水: Al3+ +3OH- =Al(OH)3↓ D.FeCl2溶液中加入氯水: Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl- 13.能证明某溶液中含有Fe2+是 () 。 A.该溶液呈浅绿色 B.该溶液中加入NaOH溶液,生成白色沉淀并迅速变成灰绿色,最后变为红褐色 C.向该溶液中加入氯水,再滴入几滴KSCN溶液,呈红色 D.向该溶液中滴入几滴KSCN溶液,不变色,再加入氯水,呈红色 14、用光洁的铂丝蘸取无色溶液,在无色火焰上灼烧时观察到黄色火焰,则下列有关叙述中正确的是()。 A.只含有Na+B.一定含有Na+,也可能含有K+ C.既含有Na+,又含有K+D.可能含有Na+和K+的一种 15、下列物质露置在空气中,质量会减轻的是()。 A.NaOHB.Na2O2CNa2OD.Na2CO3·10H2O 16、在右图支管中,一管装入2.3g金属钠,一管装入HgO,同时加热两部分,Na完全燃烧,若加热后容器里空气成分基本未变,则HgO质量可能是()。 A.21.7gB.24gC.43.4gD.10.85g 二、非选择题 17.钙和氢在一定条件下可以生成一种灰白色的化合物A,该化合物在熔融状态下能导电,取少量的该物质投入水中,剧烈反应放出一种无色无味的气体,并形成一种碱性溶液。 (1)钙与氢气反应的方程式,其中氢气作剂 (2)A与水反应的方程式,其中A作剂 18 .【河南豫南九校2009—2010学年上期9月联考】(共6分)铜合金是人类使用最早的金属材料,铜在化合物中的常见化合价有+l、+2。 已知Cu2O与稀硫酸反应,溶液呈蓝色。 现向Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中,加入1L0.6mol/LHNO3溶液恰好使混合物溶解,同时收集到2240mLNO气体(标准状况)。 请回答下列问题: (1)写出Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式。 (2)若将上述混合物用足量的H2加热还原,所得到固体的质量为。 (3)若混合物中含0.1molCu,将该混合物与稀硫酸充分反应,至少消耗H2SO4的物质的量为。 19.(14分)在常温下,Fe与水并不起反应,但在高温下,Fe与水蒸气可发生置换反应,生成一种可燃性气体。 应用下列装置,在硬质玻璃管中放入还原性粉和石棉绒的混合物加热,并通入水蒸气,就可以完成高温下"Fe与水蒸气反应的实验"。 请回答下列问题 (1)实验前必须对整套装置进行的操是。 (2)圆底烧瓶中盛装的是水,该装置受热后的主要作用是。 (3)干燥管中盛装的物质可以是 , 作用是。 (4)试管中收集到的气体是 ,如果要在A处玻璃管口处点燃该气体,则必须对该气体进行,这一操作的目的是 。 B组 一、选择题(只有一个选项正确) 1、下列关于
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