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1、1专题专题 3 3 从矿物到基础材料从矿物到基础材料本专题重难点突破本专题重难点突破学习目标定位 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。3.熟知硅及其化合物之间的转化关系。4.了解 SiO2、Si、Na2SiO3的特性和用途。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是( )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2B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
2、空气中点燃发出耀眼光芒，并发生三个反应：2MgO22MgO、3MgN2Mg3N2、2MgCO2=点燃=点燃=点燃2MgOC(黑色)，Mg 常用于照明弹。在这些反应中，Mg 都是作还原剂解析 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。答案 C理解感悟 金属与氧气反应的多样性(1)活泼金属(如 Na)
3、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)2NaO2Na2O2=(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=2MgO4Al3O2=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。3Fe2O2Fe3O4=点燃4Fe3O2=2Fe2O3(3)不活泼的金属(如 Au、Pt)一般不与
4、 O2反应。【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。(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？解析 (1)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。3(2)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
5、色 Fe(OH)3沉淀。答案 (1)氧气 水蒸气 煤油 氧气 水蒸气(2)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)33Na2SO4，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 6Na6H2OFe2(SO4)3=2Fe(OH)33Na2SO43H2。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
6、C D解析 都是碱，可以使 Na2CO3、NaHCO3中都含有 CO，结果现象一样(都有沉淀、23都无沉淀)，所以不能区分；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 C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，使澄清石灰水变浑浊者为 NaHCO3。4方法三：沉淀法。在两种溶液中加入 BaCl2(或 CaCl2)溶液，有
7、沉淀生成者为 Na2CO3。【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转化：请回答：(1)A、B 的化学式分别为_、_。(2)反应的化学方程式：_。(3)写出反应的离子方程式：_；_。解析 由红褐色沉淀知为 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
8、推知其他物质。答案 (1)Al Fe2O3 (2)Fe2O32AlAl2O32Fe=高温(3)2Al2OH2H2O=2AlO3H2 2Fe3Fe=3Fe2 2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)有色溶液含有的离子Fe2Fe3Cu2MnO 4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、CuSO45H2O5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(
9、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
10、氧化物，如 Na2O2。(4)特殊转化关系特征转化：ABC(酸或碱)O2O2H2O如：NaNa2ONa2O2NaOHO2O2H2O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)检验腐蚀后的溶液中是否含有 Fe3应选用的试剂是_。(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。(3)写出有关化学反应的离子方程式：_；_；6_。解析 (1)Fe3与 SCN反应，生成的 Fe(SCN)
11、3呈红色。(2)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=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：2FeCl2Cl2=2FeCl3。答案 (1)KSCN 溶液(或其他含 SCN的盐溶液)(2)
12、Fe 盐酸 Cl2A：FeCl2 B：Fe、Cu C：Cu(3)2Fe3Fe=3Fe2、FeCu2=Fe2CuFe2H=Fe2H22Fe2Cl2=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、NH、Mg2、Fe3、Al3、SO等离子，已知： 424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
13、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_。解析 由图可判断出最初 0.2 mol NaOH 是与 H反应，溶液中无 Mg2、Fe3，因为最后无沉淀。从图形的 0.3 mol 碱使其沉淀、0.1 mol 碱使其溶解”可以确定有 Al3。关键是寻找与 OH反应、而又使沉淀量不变化的离子，从题给离子中可以找出是 NH。在 4H、Al3、NH共存时，加入 OH，与 OH反应的前后顺序是 H、Al3、NH。原因是 4 4电解质的强弱是 H2OAl(OH)3NH3H2O，最弱者先形成，三者的强弱可以从下面三个反应来证明：7Al33NH3H2O=Al(OH)33NH 证明 Al(OH)3比氨水弱 4Al(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，只有在强碱性时才溶解。该题还有个陷阱就是易把 SO当作是不能确定的。由于溶液是电中性的，必须有阴离子，24所以 SO一定存在。24n(H)n(NH)n(Al3)n(SO)
