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1、章末重难点专题突破 章 金属及其化合物 学习目标定位 1.熟知金属单质及其重要化合物的性质。 2.掌握金属与酸反应的计算规律和方法。 内容索引 一、金属的重要化学性质及其应用 二、重要金属化合物的性质及其应用 三、金属与酸反应的计算规律和方法 一、金属的重要化学性质及其应用 例1 对下列实验现象及其解释不正确的有 A.金属钠在Cl2中燃烧产生白烟，这是因为产生的NaCl固体颗粒分散到空气 中所致 B.把烧红的铁丝放在氧气中，发出耀眼白光，产生黑色固体，这是因为该 反应放热多，生成的Fe3O4为黑色 C.单质Mg、Al与O2反应，条件不同，可能产生不同的产物 D.镁带在空气中点燃发出耀眼光芒，并
2、发生三个反应： C(黑色)，Mg常用于照明弹。在这些反应中，Mg都是作还原剂 答案解析理解感悟 解析 NaCl为白色固体，固体小颗粒分散到空气中就形成烟，所以A 项正确； Mg或Al与O2反应，不论加热与否，都是只有一种产物MgO或Al2O3， 所以C项错误； D项中，Mg与O2反应放出大量热，火焰明亮，所以军事上常用它制照 明弹，在这三个反应中，Mg的化合价都是从0价升高到2价，所以 Mg都是作还原剂，D项正确。 理解感悟 理解感悟 金属与氧气反应的多样性 (1)活泼金属(如Na)在常温下即可反应，加热或点燃所得的产物一般更复杂 。 4NaO2=2Na2O(常温) 2NaO2 Na2O2 (
3、2)较活泼的金属在高温下一般都能剧烈反应，常温下一般也能反应，但具 体情况存在差异。 Mg和Al在加热时均能剧烈反应(Al在纯O2中)，常温下因能形成致密氧化 膜而阻止内层金属继续反应，所以Mg、Al虽然较活泼，但常温下在空气中 能够稳定存在。 2MgO2=2MgO 4Al3O2=2Al2O3 铁丝在纯O2中剧烈燃烧生成Fe3O4；铁在空气中缓慢氧化，形成的氧 化膜(生锈)不致密而能持续反应。 3Fe2O2 Fe3O4 4Fe3O2=2Fe2O3 (3)不活泼的金属(如Au、Pt)一般不与O2反应。 解析 由于金属钠很活泼，很容易跟空气中的氧气、水蒸气等物质反应， 因此保存时应隔绝空气，通常保
4、存在煤油中。这是因为钠的密度大于煤油 的密度且钠与煤油不反应，钠在煤油中沉在底部而避免了与空气的接触。 例2 根据你对金属钠性质的了解，回答下列问题。 (1)由于金属钠很容易跟空气中的_、_等物质反应，通常将它 保存在_里，以使它与_、_等隔绝。 答案解析 氧气水蒸气 煤油氧气水蒸气 答案 钠投入Fe2(SO4)3溶液中，首先发生反应：2Na2H2O=2NaOHH2，生成的NaOH能与 Fe2(SO4)3反应：6NaOHFe2(SO4)3=2Fe(OH)3 3Na2SO4，所以会观察到有红褐色沉淀生成。该反应的总反应方程式可以表示为6Na6H2O Fe2(SO4)3=2Fe(OH)33Na2S
5、O43H2。 (2)将金属钠加入Fe2(SO4)3溶液中会产生红褐色沉淀。你能解释这一现象 吗？ 答案解析 解析 金属钠与盐溶液的反应，不可能置换出金属单质，这是因为钠首先 要和溶液中的水反应生成NaOH和H2，生成的NaOH能和Fe2(SO4)3反应生 成红褐色Fe(OH)3沉淀。 二、重要金属化合物的性质及其应用 例3 现有两瓶无标签的无色溶液，分别装有Na2CO3和NaHCO3，用下列 试剂或方法能将两者区分的是 Ca(OH)2 盐酸 CaCl2 NaOH 加热 A. B. C. D. 解析 都是碱，可以使Na2CO3、NaHCO3中都含有 ，结果现象一 样(都有沉淀、都无沉淀)，所以不
6、能区分； 使二者放出CO2的速度不同，可以区分； 使Na2CO3有沉淀，而NaHCO3无沉淀，可以区分； 加热法，因二者都是溶液，加热都不分解，无法区分。 答案解析理解感悟 理解感悟 Na2CO3与NaHCO3的区分方法 方法一：与强酸反应。在两个试管中放入等量的两种固体，同时加入等量 的同一盐酸，放气体快者为NaHCO3。 方法二：加热法。对固体进行加热，把产生的气体通入澄清石灰水，变浑 浊者为NaHCO3。 方法三：沉淀法。在两种溶液中，加入BaCl2(或CaCl2)溶液，有沉淀生成 者为Na2CO3。 答案解析 例4 由单质A与化合物B两种粉末组成的混合物，在一定条件下可按如图 所示发生
7、转化： 请回答： (1)A、B的化学式分别为_、_。Al Fe2O3 解析 由红褐色沉淀知I为Fe(OH)3，H为Fe(OH)2，F为FeCl2，单质D 为Fe。又因溶液E与CO2生成沉淀J，则J为Al(OH)3，Al(OH)3与盐酸反 应生成的溶液K为AlCl3溶液，灼烧后生成的化合物C为Al2O3。固体B 加盐酸后生成溶液G，溶液G又与D(Fe)生成溶液F，则知B为Fe2O3，进 而推知其他物质。 (2)反应的化学方程式：_。 (3)写出反应的离子方程式： _； _。 答案理解感悟 2Fe3+Fe =3Fe2+ 理解感悟 (1)特殊颜色 焰色反应 Na：黄色；K：紫色(透过蓝色钴玻璃) 有
8、色溶液 含有的离子Fe2Fe3Cu2 颜色浅绿色黄色蓝色紫红色 有色固体 红色：Cu、Fe2O3(红棕色) 红褐色：Fe(OH)3 绿色：Cu2(OH)2CO3、FeSO47H2O 蓝色：Cu(OH)2、CuSO45H2O 黑色：FeO、CuO、MnO2、炭黑 浅黄色：Na2O2、AgBr 白色：Fe(OH)2、Mg(OH)2、Al(OH)3、CaCO3、BaSO4、AgCl (2)特殊性质 在一定条件下能漂白有色物质的淡黄色固体只有Na2O2。 遇SCN显红色的只有Fe3。 常见的可溶于NaOH溶液的白色沉淀有Al(OH)3，可溶于NaOH溶液的金 属氧化物有Al2O3。 不溶于水又不溶于稀
9、盐酸或稀硝酸的化合物有BaSO4、AgCl。 (3)特殊反应 既能与强酸又能与强碱溶液反应的物质：金属单质，如Al；两性氧化物 ，如Al2O3等；两性氢氧化物，如Al(OH)3等；弱酸的酸式盐，如NaHCO3 等；弱酸的铵盐，如NH4HCO3、(NH4)2CO3等。 能与水反应放出气体的物质：活泼金属单质，如K、Ca、Na、Mg(加热) 、Fe(高温生成Fe3O4)；金属过氧化物，如Na2O2。 (4)特殊转化关系 三角转化 例5 过去电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷有铜箔的绝缘板，制成 印刷线路板，发生反应的化学方程式为2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2。 (1)检验腐蚀后的溶
10、液中是否含有Fe3应选用的试剂是_ _。 KSCN溶液(或其他 含SCN的盐溶液) 答案解析 解析 Fe3与SCN反应，生成的Fe(SCN)3呈红色。 (2)为了从使用过的废腐蚀液中回收铜，并重新制得纯净的FeCl3溶液，可 采用下列实验步骤，请在各空格内填上适当的物质以使实验达到预期目的 。 Fe 盐酸 Cl2 FeCl2 Fe、Cu Cu 答案解析 解析 先要审清题意，目的有两个：“回收铜，重新制得纯净的FeCl3溶 液。”由题中给出的反应可知，废腐蚀液中含有FeCl3、FeCl2和CuCl2， 回收铜可利用Fe与CuCl2的置换反应来完成，步要加入过量Fe粉，发生 反应：2FeCl3Fe
11、=3FeCl2、FeCuCl2=FeCl2Cu，所以A为FeCl2 ，B为Fe和Cu。除去Cu中的Fe可加盐酸，Cu不溶于盐酸，Fe与盐酸反应 生成FeCl2和H2。、两过程得到的FeCl2汇集在一起被Cl2氧化：2FeCl2 Cl2=2FeCl3。 (3)写出有关化学反应的离子方程式： _； _； _。 答案理解感悟 2Fe3Fe=3Fe2、FeCu2=Fe2Cu Fe2H=Fe2H2 2Fe2Cl2=2Fe32Cl 理解感悟 铁元素及其化合物的推断题的解题关键：一是寻找特征反应 及特征现象，二是正确运用“铁三角”的转化关系，三是注意与其他金 属及其化合物知识的综合。化学框图题综合性强，难度
12、大，解题时常由 于知识的综合性不够，找不到“突破口”而无法下手。 例6 某溶液中可能含有H、Na、 、Mg2、Fe3、Al3、 等离子 ，已知：该溶液的焰色反应没有黄色；当向该溶液中加入某浓度的 NaOH溶液时，发现生成沉淀的物质的量随NaOH溶液的体积变化如图所示 。由此可知： (1)该溶液中肯定含有的离子是_；各离子的物质的 量之比为_。 (2)肯定不含的阳离子是_。 答案解析 Na、Mg2、Fe3 理解感悟 Al(OH)33H=Al33H2O证明H2O比Al(OH)3弱 待溶液中成为Al(OH)3、NH3H2O时，再加入OH，才能溶解Al(OH)3。 这是因为Al(OH)3与弱碱不反应，
13、只有在强碱性时才溶解。 理解感悟 理解感悟 (1)铝盐、氢氧化铝、偏铝酸盐(铝三角)之间的转化 Al33OH=Al(OH)3 (2)铝及其化合物的两性常用于混合物的分离、除杂与鉴别，如Fe3与Al3 的分离，除去Fe2O3中混有的Al2O3，选用一种试剂鉴别NaCl、MgCl2、 AlCl3溶液等。 1.金属与酸反应的定量规律(只考虑生成氢气的情况) (1)金属与酸反应，金属失去电子的物质的量等于酸得到电子的物质的量 。 (2)1 mol a价金属与足量酸反应，可生成 mol氢气。 (3)当参加反应的金属与产生氢气的质量差相等时，则反应后两溶液增加 的质量相等。 (4)相同物质的量的金属与足量
14、的酸反应产生氢气的量之比等于反应后对 应金属呈现的化合价之比。 (5)特别注意，在钠等极活泼金属与酸反应时，金属过量时还会跟水反应 产生氢气。 三、金属与酸反应的计算规律和方法 2.铝分别与酸、碱反应产生氢气量的比较 (1)等量的铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，消耗盐酸和NaOH的 物质的量之比为31。 (2)等量的铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，产生H2的体积比为 11。 (3)足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和NaOH溶液反应， 产生H2的体积比为13。 解析 0.1 mol钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，金属转移的电子数之比 为(0.1 mol1)(0.1 mol2)(0.1 mol3)，所以产生氢气的体积之比为 123。 例7 (1)取w g钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气 的体积之比是_。 答案解析 解析 利用电子守恒，产生氢气的体积之比即为金属转移的电子数之比： (2)取0.1 mol钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的 体积之比是_。 123 (3)若产生相同体积(同温同压)的氢气，所需钠、镁、铝三种金属的物质的 量之比是_；质量之比是_。 (4)若将0.2 mol钠、镁、铝分别投入到10 mL 1 molL1盐酸中，在标准状 况下产生氢气的体积大小顺序
