常见金属元素及其化合物专题

专题复习常见金属元素及其化合物

[高考关键词]单质——氧化物(碱性氧化物)——氢氧化物(碱)——盐(阳离子)。1.钠：活泼、还原性(保存)；过氧化钠：结构特点、与水及CO2反应特点；烧碱。2.铝：还原性、与强碱反应、合金；氧化铝、氢氧化铝：两性；Al3＋：水解、净水、离子共存、铝三角转化。3.铁：腐蚀、变价；Fe2＋：还原性、离子共存、保存、检验；Fe3＋：氧化性、水解、离子共存、检验；Fe2＋、Fe3＋的相互转化。4.铜：不活泼、冶炼；氧化物、Cu2＋：颜色。

1．熟记几种物质的颜色

Na2O2是________；Fe2O3是________；

Al(OH)3、Fe(OH)2均是__________________；

Fe(OH)3是________；CuSO4是________；

FeCl3________。

答案淡黄色红棕色白色红褐色白色棕黄色

2．熟悉4类特殊反应

(1)Fe在Cl2中燃烧，无论Cl2是否过量，产物均为________。

(2)Na在氧气中燃烧，无论O2是否过量，产物均为________。

(3)与水接触产生气体单质的物质有________。

(4)与水接触产生气体化合物的物质有________。

答案(1)FeCl3(2)Na2O2(3)Na、K、Na2O2等

(4)Al2S3、Mg3N2、CaC2

3．典型元素及其化合物的特征性质

(1)Na、Al、Fe、Cu四种元素的单质中：

①能与水剧烈反应的是____________，反应的离子方程式：_______________________；

②能与NaOH溶液反应的是________，反应的离子方程式：_________________________，其中作氧化剂的是________________________________________________________；

③Cu在潮湿的空气中被腐蚀的化学方程式：__________________

________________________________________________________________________；

④与氧气反应条件不同，反应产物不同的是_________________________________。

(2)上述四种金属的氧化物中：

①能用作供氧剂的是________，写出一个化学方程式：

________________________________________________________________________；

②既能溶于酸溶液又能溶于强碱溶液的是_________________________，

离子方程式分别为__________________________________________________，

________________________________________________________________________；

③常温下为黑色固体的是_____________________________________。

(3)上述四种金属的氢氧化物中：

①易在空气中被氧化的是__________，现象____________________________

________________________________________________________________________，

反应的化学方程式为__________________________________；

②具有两性的是________________。

(4)上述四种金属形成的阳离子共有________种，其中既能表现还原性，又能表现氧化性的是________，检验Fe2＋的方法是________________________________；其中氧化性最强的是________，它腐蚀金属铜的离子方程式为______________________________。

答案(1)①Na2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑

②Al2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑H2O

③2Cu＋CO2＋H2O＋O2===Cu2(OH)2CO3

④Na、Fe

(2)①Na2O22Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2(或2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑)

②Al2O3Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O

Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O

③FeO、Fe3O4、CuO

(3)①Fe(OH)2白色沉淀迅速变为灰绿色最后变为红褐色4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

②Al(OH)3

(4)6Fe2＋、Cu＋先加KSCN溶液不显红色，再加H2O2溶液变为红色Fe3＋2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋

高考题型1典型物质的性质及应用

1．(2016高考选项组合题)化学在生活中有着广泛的应用，下列对应关系错误的是() A．利用Al2(SO4)3和小苏打反应，制造泡沫灭火器灭火(2016·全国卷Ⅲ，7A)

B．Fe3＋的氧化性比Cu2＋的强，可用FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板(2016·全国卷Ⅲ，7B) C．Fe2(SO4)3易溶于水，可用作净水剂(2016·江苏，3C)

D．Al2O3熔点高，可用作耐高温材料(2016·江苏，3D)

答案C

解析A项，Al2(SO4)3和小苏打反应生成氢氧化铝和二氧化碳，能灭火；B项，能说明Fe3＋的氧化性比Cu2＋的强；C项，利用Fe3＋水解生成氢氧化铁胶体的吸附作用，不是Fe2(SO4)3的溶解性；D项，Al2O3熔点高，可用作耐高温材料。

2．(2016·上海，12)下列各组混合物，使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是() A．氧化镁中混有氧化铝

B．氯化铝溶液中混有氯化铁

C．氧化铁中混有二氧化硅

D．氯化亚铁溶液中混有氯化铜

答案D

解析A项，MgO是碱性氧化物，与NaOH不能反应，而Al2O3是两性氧化物，可以与NaOH 发生反应产生NaAlO2，过滤后洗涤，就得到纯净的MgO，不符合题意；B项，向溶液中加入过量的NaOH溶液，氯化铁变为Fe(OH)3沉淀，氯化铝变为NaAlO2，过滤，然后向溶液中加入适量的盐酸，当沉淀达到最大值，过滤，得到Al(OH)3，再向沉淀中加入适量的盐酸溶解，就得到氯化铝溶液，除去了杂质，不符合题意；C项，二氧化硅是酸性氧化物，可以与NaOH溶液发生反应，而氧化铁与NaOH溶液不能发生反应，加入过量的NaOH溶液，然后过滤洗涤，就得到纯净的氧化铁，不符合题意；D项，两者都可以与NaOH溶液发生反应，当再向得到的沉淀中加入盐酸时，两者都溶解，不能分离、提纯两者，符合题意。3．(2016·高考选项组合题)下列叙述不正确的是()

A．钾、钠、镁等活泼金属着火时，不能用泡沫灭火器灭火(2016·浙江理综，8A)

B．Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3(2016·上海，21C)

C．Ba2＋浓度较高时危害健康，但BaSO4可服入体内，作为造影剂用于X射线检查肠胃道疾病(2016·浙江理综，7C)

D．钠米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2＋、Cu2＋、Cd2＋、Hg2＋等重金属离子，其本质是铁的还原性(2016·浙江理综，7D改编)

答案B

解析B项，铁离子具有强氧化性，能氧化I－。

1．钠及其重要化合物

(1)钠与酸反应比与纯水反应剧烈，钠与盐溶液反应，先考虑与水反应，再考虑生成的NaOH 能否与盐进一步发生复分解反应。

(2)Na2O2为淡黄色固体，Na＋与O2－2之比为2∶1。

(3)Na2O2的强氧化性常表现为

①加入FeCl2溶液，将Fe2＋氧化，同时生成Fe(OH)3沉淀。

②可将H2S氧化生成单质硫。

③加入Na2SO3溶液中，将SO2－3氧化成SO2－4。

(4)Na2O2与H2O、CO2的反应，属于O2－2的歧化反应，CO2、H2O既不是氧化剂也不是还原剂。2．铝及其重要化合物

(1)Al、Al2O3、Al(OH)3与H＋、OH－都反应，其量的关系如图：

(2)由于Al(OH)3具有两性，决定了它的制备方法：

①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4；

②AlO－2＋CO2(过量)＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3。

(3)离子共存问题：

①Al 3＋与OH －、CO 2－3、HCO －3、SO 2－3、

S 2－、AlO －2不能大量共存，其中OH －是因为直接反应，其余均是“相互促进水解”；

②AlO －2与H ＋、HCO －3、NH ＋4、Al 3＋、Mg 2＋、Cu 2＋不能大量共存，其中AlO －2和H ＋、HCO －3是因为直接反应[如AlO －2＋HCO －3＋H 2O===Al(OH)3↓＋CO 2－3]，其余均是“相互促进水解”。

(4)鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同)：

①AlCl 3溶液中滴加NaOH 溶液现象：先产生白色沉淀，后沉淀溶解；

②NaOH 溶液中滴加AlCl 3溶液现象：开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。

3．铁及其重要化合物

(1)Fe 2＋的还原性常表现为遇HNO 3、H 2O 2、Cl 2、MnO －4(H ＋)时转化为＋3价。

(2)Fe 3＋的氧化性常表现为可氧化Fe 、Cu 、I －、S 2－、SO 2－3。

(3)证明溶液中既有Fe 2＋又有Fe 3＋的方法

①证明Fe 3＋用KSCN 溶液，溶液变红；

②证明Fe 2＋用酸性KMnO 4溶液，溶液紫色褪去。

③证明Fe 2＋也可以用K 3[Fe(CN)6]，生成蓝色沉淀。

4．铜及其重要化合物的几个重要反应分析

(1)Cu 在潮湿空气中生成铜锈(绿色)

2Cu ＋O 2＋CO 2＋H 2O===Cu 2(OH)2CO 3

(2)CuSO 4遇水蒸气变为蓝色晶体(CuSO 4·5H 2O)，可用于检验H 2O 的存在。

(3)Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O

此反应当Cu 足量时，H 2SO 4不能完全反应。同时此反应也不适合用于制备CuSO 4，因为有SO 2的污染且H 2SO 4的利用率低。

考向1 重要反应方程式的书写

1．钠及其化合物间的转化关系

①离子方程式：2Na ＋2H 2O===2Na ＋＋2OH －＋H 2↑；

②化学方程式：2Na ＋O 2=====△Na 2O 2；

③离子方程式：2Na 2O 2＋2H 2O===4Na ＋＋4OH －＋O 2↑；

④化学方程式：2Na 2O 2＋2CO 2===2Na 2CO 3＋O 2；

⑤化学方程式：2NaHCO 3=====△Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O ；

⑥离子方程式：2OH －＋CO 2===CO 2－3＋H 2O ；

⑦离子方程式：CO 2＋OH －===HCO －3；

⑧化学方程式：2NaCl ＋2H 2O=====电解2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑。

2．铝及其化合物间的转化关系

①离子方程式：2Al ＋2OH －＋2H 2O===2AlO －

2＋3H 2↑；

②离子方程式：Al 2O 3＋2OH －===2AlO －2＋H 2O ；

③离子方程式：AlO －2＋CO 2＋2H 2O===Al(OH)3↓＋HCO －3；

④离子方程式：Al 3＋＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH ＋4；

⑤化学方程式：2Al(OH)3=====△Al 2O 3＋3H 2O ；

⑥离子方程式：Al 3＋＋3AlO －

2＋6H 2O===4Al(OH)3↓。

3．铁及其化合物间的转化关系

①化学方程式：Fe ＋S=====△FeS ；

②化学方程式：2Fe ＋3Cl 2=====点燃2FeCl 3；

③化学方程式：Fe 2O 3＋3CO=====高温2Fe ＋3CO 2或Fe 2O 3＋2Al=====高温Al 2O 3＋2Fe ；

④离子方程式：2Fe 2＋＋Cl 2===2Fe 3＋＋2Cl －或2Fe 2＋＋H 2O 2＋2H ＋===2Fe 3＋

＋2H 2O ； ⑤离子方程式：2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋或2Fe 3＋＋Cu===2Fe 2＋＋Cu 2＋；

⑥化学方程式：4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3。

考向2 金属及其化合物的性质和用途

4．判断下列关于金属及其化合物的说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)在酒精灯加热条件下，Na 2CO 3、NaHCO 3固体都能发生分解(×)

解析Na2CO3很稳定，一般加热不会分解。

(2)溶解度：小苏打<苏打(√)

(3)Al2O3和MgO均可与NaOH溶液反应(×)

解析Al2O3属于两性氧化物，能与氢氧化钠溶液反应，MgO属于碱性氧化物，不与NaOH 溶液反应，错误。

(4)制备Al(OH)3悬浊液：向1 mol·L－1AlCl3溶液中加过量的6 mol· L－1NaOH溶液(×)

解析Al(OH)3是两性氢氧化物，可以和过量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠。

(5)将水蒸气通过灼热的铁粉，出现的现象是粉末变红，说明铁与水在高温下发生反应(×)解析铁与水蒸气在高温下反应生成黑色的Fe3O4和H2。

(6)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈(√)

解析明矾溶液中的Al3＋水解呈酸性，能溶解铜锈[Cu2(OH)2CO3]。

(7)明矾净化水和纯碱去油污均利用了它们的氧化性(×)

解析明矾净水是利用Al3＋水解生成Al(OH)3胶体的吸附作用，纯碱去油污是利用CO2－3水解的碱性，均与氧化性无关。

5．下列物质的性质与应用均正确且二者具有对应关系的是()

A．钠钾合金的导热性强，可用作快中子反应堆的热交换剂

B．氧化铁能与酸反应，可用于制作红色涂料

C．Na2CO3溶液显碱性，可用于除去锅垢中的硫酸钙

D．常温下铝与浓硝酸不反应，常用铝罐车运输浓硝酸

答案A

解析A项，钠和钾的合金在常温下呈液态，导热性好，可用作快中子反应堆的热交换剂，正确；B项，氧化铁可与酸反应，也可用于制作红色涂料，但二者之间无直接对应关系，错误；C项，因为CaCO

的K sp比CaSO4的K sp小，所以CaSO4可转化为CaCO3，与Na2CO3溶液显碱性无关，错误；3

D项，铝遇浓硝酸反应形成一层致密的氧化膜，错误。

6．化学知识在生产和生活中有着重要的应用。下列说法中正确的是()

A．Na2O、Na2O2组成元素相同，与CO2反应产物也相同

B．BaCO3、BaSO4都难溶于水，均可用作钡餐

C．Al与Fe2O3能发生铝热反应，曾用于焊接钢轨

D．Na2CO3可以与胃酸反应，可用Na2CO3治疗胃酸过多

答案C

解析A项，Na2O与CO2反应只生成Na2CO3，Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和氧气；B 项，BaCO3不能用作钡餐，BaSO4可用作钡餐；D项，碳酸钠溶液的碱性较强，具有腐蚀性，可用碳酸氢钠、Al(OH)3等治疗胃酸过多。

考向3金属及其化合物的性质实验

7．下列实验中，对应的现象以及结论都正确且二者具有因果关系的是()

A．①②B．③④

C．②③④D．全部错误

答案D

解析①中Cu与浓硫酸在常温下不反应，在加热条件下反应，因此不能根据无明显变化得出Cu与浓硫酸不反应的结论；

②中溶液变红，说明溶液中存在Fe 3＋，但不能确定是否全部被氧化；③中Al(OH)3能溶于盐酸，但不溶于氨水，现象错误；④中热稳定性是指纯物质的热稳定性，结论错误。 考向4 以金属为载体的简单计算

8．拟晶Al 65Cu 23Fe 12具有合金的某些优良物理性能，将相同质量的此拟晶分别与足量的盐酸、烧碱和稀硝酸反应，产生的气体物质的量按由小到大的顺序排列正确的是( )

A ．盐酸、稀硝酸、烧碱

B ．烧碱、盐酸、稀硝酸

C ．烧碱、稀硝酸、盐酸

D ．稀硝酸、烧碱、盐酸

答案 D 解析 将Al 65Cu 23Fe 12看作是由65 mol 铝、23 mol 铜、12 mol 铁组成的混合物，只有铝与烧

碱反应放出氢气，氢气的物质的量是65 mol ×32

＝97.5 mol ；与盐酸反应时，铝与铁都反应，放出氢气的物质的量是65 mol ×32

＋12 mol ＝109.5 mol ；与稀硝酸反应时，三种金属都溶解放出NO 气体，放出NO 的物质的量是65 mol ＋23 mol ×23

＋12 mol ≈92.3 mol 。所以产生的气体物质的量由小到大的顺序为稀硝酸、烧碱、盐酸，D 项正确。

9．(2016·上海，17)某铁的氧化物(Fe x O)1.52 g 溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下112 mL Cl 2，恰好将Fe 2＋

完全氧化。x 值为( )

A ．0.80

B ．0.85

C ．0.90

D ．0.93

答案 A

解析 根据电子守恒可知，Fe x O 被氧化为Fe 3＋转移的电子数和Cl 2被还原为Cl －转移的电子

数相等。标准状况下112 mL Cl 2转移电子数为0.01 mol 。则有 1.5256x ＋16

×(3－2x )×x ＝0.01，解得x ＝0.80。故选A 。

10．向含Na 2CO 3、NaAlO 2的混合溶液中逐滴加入150 mL1 mol·L －1HCl 溶液，测得溶液中的

某几种离子物质的量的变化如图所示。则下列说法不正确的是()

A．a曲线表示的离子方程式为AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓

B．b和c曲线表示的离子反应是相同的

C．M点时，溶液中沉淀的质量为3.9 g

D．原混合溶液中的CO2－3与AlO－2的物质的量之比为1∶2

答案D

解析向Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入1 mol·L－1的盐酸，首先发生反应AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，a曲线表示AlO－2的减少，第二个阶段，CO2－3和盐酸反应生成HCO－3，第三阶段，CO2－3反应完毕，发生反应HCO－3＋H＋===CO2↑＋H2O，此阶段Al(OH)3不参与反应，d曲线表示HCO－3减少，故A正确；b曲线表示碳酸钠和盐酸的反应，c曲线也表示碳酸钠和盐酸的反应，只是b曲线表示碳酸钠的物质的量，c曲线表示碳酸氢钠的物质的量，所以b和c曲线表示的离子反应是相同的，故B正确；加入的盐酸为50 mL时，NaAlO2中铝元素全部转化为氢氧化铝沉淀，再加入100 mL盐酸时，氢氧化铝沉淀不溶解，则M点沉淀的质量和加入50 mL盐酸时沉淀的质量相同，由NaAlO2＋HCl＋H2O===NaCl＋Al(OH)3↓知，n[Al(OH)3]＝

n(NaAlO2)＝n(HCl)＝0.05 mol，m[Al(OH)3]＝0.05 mol×78 g·mol－1＝3.9 g，故C正确；由图像知，Na2CO3、NaAlO2的物质的量相等，都是0.05 mol，故D错误。

高考题型2以金属及其化合物为载体的综合考查