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1、第1讲常见金属元素单质及其重要化合物 考纲解读1了解常见金属的活动顺序。2了解常见金属(钠、镁、铝、铁、铜等)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。4了解金属的通性，金属的冶炼原理。考情探究近五年来，在新课标地区的高考试题中，对金属性质及应用的考查共出现21次，其中，2011年出现5次，例如：2011全国理综27题，2011年山东理综29题。对金属及其化合物的实验题的考查共出现9次，其中，2011年出现3次，例如：2011年福建理综24题。金属性质及应用的考查题型以选择题的形式出现14次，分值一般为46分。综合推断题的形式出现7次，分值一般为815分。高考试题对本专题
2、内容能力点的考查以知识的识记、物质性质的探究及应用为主，试题一般以容易或中档题为主。2012年高考对本讲内容的考查仍将以金属及其化合物的性质、应用为主，题型延续选择题、填空题、综合推断题及实验探究题的形式，分值一般为415分。预测2012年的高考题以生活、生产、实际应用为命题背景，突出化学知识在生活、生产中的应用的命题趋势较大，考生应予以高度关注。真题链接高考真题有灵性，课前饭后碰一碰1(2011山东理综)Al，Fe，Cu都是重要的金属元素。下列说法正确的是()A三者对应的氧化物均为碱性氧化物B三者的单质放置在空气中均只生成氧化物C制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干
3、的方法D电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al答案：C点拨：A项，Al2O3为两性氧化物；B项，Cu在空气中的CO2和H2O(g)的作用下与O2反应生成Cu2(OH)2CO3；C项，三种盐均为强酸弱碱盐，加热时都水解，且生成易挥发的HCl，随着水分和HCl的挥发，蒸干时都得到金属氧化物和其氢氧化物的混合物；D项，电解AlCl3溶液阴极上的产物为H2和Al(OH)3。2(2011山东理综)科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。(1)实验室可用无水乙醇处理少量残留的金属钠，化学反应方程式为_。要清洗附着在试管壁上的硫，可用的试剂是_。(2)下图为钠硫高能电池
4、的结构示意图，该电池的工作温度为320左右，电池反应为2Nax SNa2Sx，正极的电极反应式为_。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是_。与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的_倍。(3)Na2S溶液中离子浓度由大到小的顺序为_，向该溶液中加入少量固体CuSO4，溶液pH_(填“增大”“减小”或“不变”)，Na2S溶液长期放置有硫析出，原因为_ _ _ _(用离子方程式表示)。答案：(1)2CH3CH2OH2Na2CH3CH2ONaH2热的氢氧化钠溶液(或CS2)(2)xS2e=Sx2(或2Na xS2e=Na2Sx)离子导电(导电或电解质)
5、和隔离钠与硫4.5(3)c(Na)c(S2)c(OH)c(HS)c(H)减小2S2O22H2O=2S4OH点拨：本题主要考查的知识点有原电池的工作原理、电极反应式的书写、盐类水解规律及盐溶液中离子浓度的大小等。思维激活名校模拟可借鉴，抽空一定看一看3(2011广东五校二次联考)可用于判定碳酸氢钠粉末中混有碳酸钠的实验方法是()A加热时有无气体放出B滴加盐酸时有气泡放出C溶于水后，滴加稀的氯化镁溶液有白色沉淀生成D溶于水后，滴加澄清石灰水有白色沉淀生成答案：C点拨：NaHCO3受热分解产生CO2不能证明有Na2CO3；NaHCO3、Na2CO3均与盐酸反应产生气体CO2；Na2CO3与MgCl2
6、反应，产生白色沉淀，而NaHCO3不与MgCl2反应，没有明显现象；Na2CO3、NaHCO3溶于水后，滴加澄清石灰水均有白色沉淀产生，综上分析只有C正确。4(2011广东五校二次联考)用下列装置不能达到有关实验目的的是()A用甲图装置电解精炼铝B用乙图装置制备Fe(OH)2C用丙图装置只可制得金属锰D用丁图装置验证NaHCO3和Na2CO3的热稳定性答案：A点拨：AlCl3溶液中阳离子有H、Al3且H的放电能力大于Al3，故A不能达到实验目的；煤油隔绝了空气防止生成的Fe(OH)2被氧化，故B能达到实验目的；Al的活泼性强于Mn，故Al与MnO2可以发生铝热反应，能达到制锰的目的；由图丁可知
7、Na2CO3处的温度一定高于NaHCO3，故可用澄清石灰水是否变浑浊来证明二者的热稳定性。网控全局知识网络优化记忆1钠及其化合物间的转化关系2镁及其化合物间的转化关系3铝及其化合物间的转化关系4铜及其化合物间的转化关系5铁及其化合物间的转化关系2NaOHCO2=Na2CO3H2O。特别指出的是：Na2CO3的形成并非Na2OCO2=Na2CO3反应所致，因Na2O更易与水反应。(2)钠和水反应的实质是钠与水电离出来的氢离子的反应。酸在水中电离出氢离子，所以钠和酸溶液的反应是钠与溶液中H的反应，而不是先和水反应生成氢氧化钠后再和酸中和。(3)活动性很强的金属(如K、Ca、Na)跟盐溶液反应不是金
8、属与盐的置换反应。关键是弄清钠与盐溶液反应的实质，即首先与水作用生成碱，放出氢气，是置换反应；碱再与盐作用生成沉淀等，发生的是复分解反应。(4)由于钠的化学性质非常活泼，密度比煤油大且不与煤油反应，所以要保存在煤油中。(5)钠的氧化物的性质及比较物质物质Na2ONa2O2颜色状态颜色状态白色固体白色固体淡黄色固体淡黄色固体类别类别碱性氧化物碱性氧化物过氧化物过氧化物化合价化合价Na：1价价O：2价价Na：1价价O：1价价电子式电子式物质物质Na2ONa2O2化学键类型化学键类型离子键离子键离子键、共价键离子键、共价键化化学学性性质质与与H2ONa2OH2O =2NaOH2Na2O22H2O=
9、4NaOHO2与与CO2Na2OCO2= Na2CO32Na2O22CO2= 2Na2CO3O2与盐酸与盐酸Na2O2HCl =2NaClH2O2Na2O24HCl=4NaClO22H2O主要用途主要用途制烧碱制烧碱漂白剂、消毒剂、供氧剂漂白剂、消毒剂、供氧剂保存保存密封密封密封、远离易燃物密封、远离易燃物(6)Na2CO3与NaHCO3性质比较物质物质性质性质Na2CO3NaHCO3俗名俗名纯碱，苏打纯碱，苏打小苏打小苏打色态色态白色粉末白色粉末白色晶体白色晶体溶解性溶解性易溶于水易溶于水易溶于水易溶于水(溶解度比溶解度比Na2CO3小小)与盐酸反应与盐酸反应(离子方程式离子方程式)CO32
10、2H=CO2H2OHCO3H=H2OCO2与与NaOH反应反应(离离子方程式子方程式)不反应不反应HCO3OH=CO32H2O物质物质性质性质Na2CO3NaHCO3与与Ca(OH)2反应反应(离子方程式离子方程式)Ca2CO32=CaCO3Ca22OH2HCO3=CaCO3CO322H2OCa(OH)2不足不足或或Ca2OHHCO3=CaCO3H2OCa(OH)2足量足量与与BaCl2反应反应(离离子方程式子方程式)CO32Ba2=BaCO3不反应不反应与与CO2反应反应(离子离子方程式方程式)CO32CO2H2O=2HCO3不反应不反应(7)“钠三角”(Na2O2、NaOH、Na2CO3)
11、的相互转化2Na2O22H2O=4NaOHO22Na2O22CO2=2Na2CO3O22NaOHCO2=Na2CO3H2ONa2CO3Ca(OH)2=CaCO32NaOH2镁铝及其化合物的性质(1)铝单质的物理性质和化学性质金属铝呈银白色，硬度小，密度小，熔点较低，和镁类似；铝的主要用途是制造铝合金，由于铝具有优良的导电性且密度小，因此铝被大量用来制作导线。铝元素位于元素周期表的第三周期第A族，化学性质比较活泼，在反应中多被氧化为Al3，重要的化学反应有：(2)铝的重要化合物氧化铝氧化铝属于离子化合物，室温下，它是一种白色固体，熔点很高，氧化铝是冶炼铝的原料，也是一种较好的耐火材料。氧化铝属于
12、典型的两性氧化物，与强酸、强碱都能反应。氧化铝溶于盐酸：Al2O36HCl=2AlCl33H2O。氢氧化铝可溶性铝盐和氨水反应可制得Al(OH)3，它是一种难溶于水的白色胶状物质，具有较强的吸附能力。Al(OH)3受热易分解，是一种典型的两性氢氧化物。Al(OH)3与盐酸反应：Al(OH)33H=Al33H2OAl(OH)3与NaOH溶液反应：Al(OH)3OH=Al(OH)4或Al(OH)3OH=AlO22H2O(3)“铝三角”及其应用“铝三角”是指Al3、Al(OH)3和AlO2相互转化的三角关系，如图所示：具体反应有：Al(OH)3OH=AlO22H2OAl(OH)33H=Al33H2O
13、Al33OH=Al(OH)3AlO2HH2O=Al(OH)3AlO24H=Al32H2OAl34OH=AlO22H2OAl33AlO26H2O=4Al(OH)3应用(A)制取Al(OH)3Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4AlO2CO22H2O=Al(OH)3HCO3(B)离子共存问题Al3与HS、S2、AlO2、HCO3、CO32等因相互促进水解而不能大量共存；AlO2与NH4、Al3、Fe3等也不能大量共存。(3)铁的氧化物铁的氧化物主要有FeO、Fe2O3、Fe3O4，其中具有磁性的是Fe3O4；红棕色粉末、可用作油漆颜料的是Fe2O3。下面列表比较如下：化学式化学式FeOFe
14、2O3Fe3O4俗名俗名铁红铁红磁性氧化铁磁性氧化铁色态色态黑色粉末黑色粉末红棕色红棕色黑色固体黑色固体与与酸酸反反应应HClFeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2OHNO33FeO10HNO3= 3Fe3NO5H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe2变为变为Fe3HIFeO2H=Fe2H2OFe2O36H2I=2Fe2I23H2OFe3变为变为Fe2(4)铁的氢氧化物Fe(OH)2呈白色，难溶于水，暴露在空气中会发生反应：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。Fe(OH)3呈红褐色，难溶于水，用FeCl3和氨水制Fe(OH)
15、3的离子方程式为：Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH4。(5)Fe2与Fe3的转化Fe2和Fe3在水溶液中的颜色分别是浅绿色和棕黄色。为使Fe2转化为Fe3，可使用氧化剂，常见的有Cl2、Br2、H2O2、KMnO4等。要实现Fe3Fe2，可使用还原剂，常用的物质有Cu、Fe、I等。(6)Fe3的鉴别Fe3加入强碱溶液或氨水生成特有的红褐色沉淀。Fe33OH=Fe(OH)3或Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH4，而Fe2加入强碱先出现白色沉淀，迅速转变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀。Fe3中加入KSCN溶液，生成特有的血红色溶液，而Fe2无明显现象。要弄清两点：一是反应的条件和环
16、境(否则记忆方程式无意义)；二是要从氧化剂、还原剂强弱去考虑反应的进行与否。Fe3具有氧化性，可与I、S2(H2S)、SO32(SO2、H2SO3)等中学常见的还原性微粒反应。Fe2主要表现为还原性，可与HNO3、KMnO4、Cl2等常见的氧化性微粒反应。(8)Fe(OH)2的制备因Fe(OH)2在空气中易被氧化，4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，故Fe(OH)2在水中稳定存在的时间只有几秒钟。在实验室制取Fe(OH)2时，一定要用新制的Fe2和经过加热驱赶O2后的NaOH溶液反应，且滴管末端插入试管内的液面下，再滴加NaOH溶液，也可以在反应液面上滴加植物油或苯等物质进行液封，
17、减少Fe(OH)2与O2的接触。(9)铜及其化合物2CuO2H2OCO2=Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜)方法归纳拓展思维活学活用1碳酸钠和碳酸氢钠与酸的反应规律(1)与酸反应放出CO2的速率快慢的原因分析NaHCO3与HCl反应一步即放出CO2气体，故放出气体速率较快。NaHCO3HCl=NaClCO2H2ONa2CO3与HCl反应时，第一步生成NaHCO3，此时尚无气体放出。Na2CO3HCl=NaHCO3NaCl第二步是生成的NaHCO3与HCl反应放出CO2。故将相同物质的量浓度的盐酸分别滴入到相同物质的量浓度的NaHCO3溶液和Na2CO3溶液中，前者放出气体的速率较快。(2)不
18、用任何试剂区别Na2CO3溶液和盐酸的化学原理Na2CO3溶液与盐酸作用时，滴加方式不同，现象不同，产生CO2的量也不一定相同。以此可作为区别Na2CO3溶液和盐酸的依据。把Na2CO3溶液逐滴加到盐酸中，开始时盐酸相对过量，则发生反应：Na2CO32HCl=2NaClCO2H2O，即开始就有CO2气体放出。把盐酸逐滴加到Na2CO3溶液中，开始时Na2CO3相对过量，则发生反应Na2CO3HCl=NaClNaHCO3，进一步反应才有NaHCO3HCl=NaClCO2H2O，即开始阶段无明显现象，最后才有气体产生。(3)分析Na2CO3和NaHCO3的混合溶液与盐酸反应的先后顺序在Na2CO3
19、和NaHCO3的混合溶液中，逐滴加入盐酸，盐酸先与何种物质反应，取决于CO32和HCO3结合H的难易程度。由于CO32比HCO3更易结合H形成难电离的HCO3，故盐酸应先与Na2CO3溶液反应。只有当CO32完全转化为HCO3时，再滴入的盐酸才与HCO3反应。2Fe3与Fe2的鉴别方法归纳(1)直接观察颜色Fe2溶液呈浅绿色，Fe3溶液呈棕黄色。(2)利用显色反应(形成络离子)3FeCl3变色总结(1)向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液后，溶液呈血红色；(2)FeCl3溶液能使紫色石蕊试液呈红色；(3)FeCl3与NaOH溶液反应，生成红褐色沉淀；(4)向FeCl3溶液中通入H2S气体，生成
20、淡黄色沉淀；(5)向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液，生成淡黄色沉淀，当加入的Na2S溶液过量时，又生成黑色沉淀。例1(2011上海高三六校联考)某学生用NaHCO3和KHCO3组成的某混合物进行实验，测得如下数据(盐酸的物质的量浓度相等)：50 mL盐酸盐酸50 mL盐酸盐酸50 mL盐酸盐酸m(混合物混合物)9.2 g15.7 g27.6 gV(CO2)(标况标况)2.24 L3.36 L3.36 L则下列分析推理中不正确的是()A根据表中数据可以计算出混合物中NaHCO3的质量分数B加入混合物9.2 g时盐酸过量C盐酸的物质的量浓度为3.0 mol/LD15.7 g混合物恰好与盐酸完
21、全反应即15.7 g混合物完全消耗时应产生CO2为(0.10.07) mol0.17 mol，而表中CO2为0.15 mol，则15.7 g混合物一定过量，D错误；设混合物中NaHCO3为x、KHCO3为y，则84x100y9.2 g，xy0.1 mol，可求得x、y，A正确。答案：D答案：答案：A 解析：本题主要考查有关化学反应方程式计算、溶液浓度计算，以及考生对关系式法、守恒法等常用解题方法的掌握情况，旨在考查考生的综合分析能力和计算推理能力。由反应可知下列关系：MgH2Mg(OH)22KOHMgO,2Al3H22Al(OH)36KOHAl2O3，显然，KOH溶液中所含n(KOH)cV/1
22、0002n(H2)b/11.2，可得A正确；由m g合金变成n g沉淀时，增加的质量就是OH的质量，显然，m(OH)17n(OH)，nm17Vc/1000，选项C错误；由m g合金变成p g氧化物时，增加的质量是氧元素的质量，与OH的关系为：2OHH2OO，质量增加为m(O)16n(OH)/216Vc/2000Vc/125，选项B正确；最终得到的氧化物的质量，最大值是全部为Al2O3时的质量，即17m/9 g，最小值为全部为MgO时的质量，即为5m/3g，选项D正确。答案：C例4某兴趣小组利用物质间的互变，设计成一个平面“魔方”，如图所示。已知：A、B、C、D、G含有同种元素。E是通常情况下密
23、度最小的气体；B与硝酸银溶液反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀；在水溶液中B也能将一种氧化物氧化为F，F是含有三种元素的共价化合物，F与A反应生成E和G。物质物质纯纯A(单质单质)B(溶液溶液)C(固体固体)D(固体固体)G(溶液溶液)颜色颜色银白色银白色黄色黄色红褐色红褐色红棕色红棕色浅绿色浅绿色试回答下列问题：(1)写出D的化学式_。(2)G生成C的过程中所出现的现象为_ _。(3)写出下列反应的化学方程式：EA_；AB_。(4)BF的离子方程式为_；G与次氯酸反应的离子方程式为_。解析：由可知A、B、C、D、G都是Fe元素，结合表中的颜色可知G含Fe2，A为铁单质，B含Fe3，C为Fe(OH
24、)3，D为Fe2O3。再由可知E为H2，B为FeCl3，因F是含有三种元素的共价化合物，F与A反应生成E和G，又因为F是由FeCl3在水溶液中将一种氧化物氧化得到的，可推知F为一种含氧酸，结合中学所学知识可推测此氧化物为具有还原性的SO2，F为H2SO4。例5已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用示意图中的装置可以实现该反应。回答下列问题：(1)A中加入的物质是_，发生反应的化学方程式是_。(2)B中加入的物质是_，其作用是_。(3)实验时在C中观察到的现象是_，发生反应的化学方程式是_。(4)实验时在D中观察到的现象是_，D中收集到的物质是_，检验该物质的方法和现象是_。解析：本题以氨气的实验室制法为载体，探究氨气还原氧化铜，并检验其产物。实验装置包括：气体发生装置气体净化装置氨气还原氧化铜装置产物(1)收集装置产物(2)收集装置。
