【创新设计】高考化学二轮复习简易通知能提升课件：第10讲　金属元素及其化合物（高考命题视角+考场失分防范+学科素养提升）

【创新设计】高考化学二轮复习简易通知能提升课件：第10讲　金属元素及其化合物（高考命题视角+考场失分防范+学科素养提升）

第10讲　金属元素及其化合物 【考纲点击】 1．常见金属元素(如Na、Al、Fe、Cu等) (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并了解其应用。 (3)了解合金的概念及重要合金的应用。 2．以上各部分知识的综合应用。 【自查自纠】 ①Na　②Fe、Al　③Al2O3　④Al2O3　⑤Al(OH)3　⑥Al(OH)3　 ⑦Fe(OH)2　⑧KSCN　⑨KSCN溶液　⑩NaOH 1．1 mol金属Na被氧化成Na2O和Na2O2时转移的电子数后者多于前者吗？ 答案　金属钠的化合价都由0价变为＋1价，转移的电子数相等。 2．Fe在Cl2中燃烧时，是否是Fe过量生成FeCl2，Cl2过量生成FeCl3? 答案　Fe在氯气中燃烧与氯气过量与否没有关系，只能生成FeCl3 。 3．焰色反应是大多金属元素的性质，属于化学变化。钠元素焰色为黄色， 钾元素的焰色为紫色，这种说法对吗？ 答案　焰色反应是大多金属元素的性质，属于物理变化。钠元素焰色 为黄色，钾元素焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃片观察)。 4．如何检验出某含Fe3＋的溶液中含有Fe2＋？ 答案　向溶液中滴加少量酸性KMnO4溶液，溶液褪色，说明含有Fe2 ＋。 5．Fe(OH)2制备有哪些方法？ 答案　(1)因Fe(OH)2易被氧化，在实验室制取Fe(OH)2时，一定要用 新制的亚铁盐和先加热驱赶O2后的NaOH溶液，且滴管末端插入试管内的液 面下再滴加NaOH溶液。(2)也可以在反应液面上滴加植物油或苯等物质进行 液封，避免Fe(OH)2与O2接触。(3)另外用铁作阳极，石墨作阴极，电解 NaOH溶液或NaCl溶液，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。 知识链接 (1)钠及其化合物之间的转化关系 考点一　钠及其化合物 角度1 钠及其化合物间的转化关系(2010·浙江，25) 角度2 过氧化钠的性质(2011·上海，20) (2)Na2O2的弱氧化性：Na2O2遇KMnO4等强氧化剂时，表现出氧 化性，氧化产物为O2。 (3)有关Na2O2与CO2、H2O的反应 2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2 2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑ 注意：①反应前后的“四种关系”即气体的物质的量关系、气体的 体积关系、电子转移关系、固体质量关系；②一定量的Na2O2与一 定量的CO2和H2O(g)的混合物的反应，可看做Na2O2先与CO2反应， 待CO2反应完全后，Na2O2再与H2O(g)发生反应。 角度发散 Na2O2与(CO)m(H2)n的燃烧产物反应前后的质量变化。 角度3 Na2CO3和NaHCO3鉴别、转化和除杂(2011·北京理 综，11) 3．除杂 角度发散 Na2CO3和NaHCO3溶液与同浓度酸反应的图像分析。 混合物 除杂方法及试剂 Na2CO3固体(NaHCO3) 加热 NaHCO3溶液(Na2CO3) 通入足量CO2气体 Na2CO3溶液(NaHCO3) 加入适量NaOH溶液 [高考印证] 1．(2010·浙江，25)汽车安全气囊是行车安全的重要保障。当车辆发生碰撞 的瞬间，安全装置通电点火使其中的固体粉末分解释放出大量的氮气形成气 囊，从而保护司机及乘客免受伤害。为研究安全气囊工作的化学原理，取安 全装置中的固体粉末进行实验。经组成分析，确定该粉末仅含Na、Fe、N、 O四种元素。水溶性实验表明，固体粉末部分溶解。经检测，可溶物为化合 物甲；不溶物为红棕色固体，可溶于盐酸。 取13.0 g化合物甲，加热使其完全分解，生成氮气和单质乙，生成的氮气折合 成标准状况下的体积为6.72 L。单质乙在高温隔绝空气的条件下与不溶物红棕 色粉末反应生成化合物丙和另一种单质。化合物丙与空气接触可转化为可溶 性盐。 请回答下列问题： (1)甲的化学式为________，丙的电子式为________。 (2)若丙在空气中转化为碳酸氢盐，则反应的化学方程式为 __________________________________________________。 (3)单质乙与红棕色粉末发生反应的化学方程式为 ____________________________，安全气囊中红棕色粉末的作用是 __________________________。 (4)以下物质中，有可能作为安全气囊中红棕色粉末替代品的是________。 A．KCl　 B．KNO3　 C．Na2S　 D．CuO (5)设计一个实验方案，探究化合物丙与空气接触后生成可溶性盐的成分(不考 虑结晶水合物)____________________________ ___________________________________________________________________ _________________________________________。 ①定量分析：准确称取一定量的可溶性盐试样，加热至恒重后，如试样无失 重，则为Na2CO3；如加热后失重，根据失重的量在试样总质量中的比例，即 可推断出试样为NaHCO3，或Na2CO3与NaHCO3的混合物。 ②定性分析：NaHCO3受热后能产生使澄清石灰水变浑浊的无色、无味气体， Na2CO3无此性质。检验出有NaHCO3后，另取少量试样加入CaCl2溶液中，若产 生白色沉淀，则有碳酸钠，而仅有碳酸氢钠则无此现象。 1．(2013·湖州检测 )下列说法错误的是 (　　)。 A．Na2O、Na2O2组成元素相同，与CO2反应产物也相同 B．将一定量的Na2O2和Na2CO3的混合物放在一密闭容器中 充 分加热后，所得固体中一定含有Na2CO3 C．Na2O2与H2O反应中，Na2O2既作氧化剂又作还原剂 D．在一定条件下将10 LCO2和水蒸气的混合气体，通入足 量 的Na2O2充分反应，恢复到原条件，剩余5 L气体 解析　Na2O与CO2反应产物只有Na2CO3，Na2O2与CO2反应产物有 Na2CO3和O2。 答案　A [应用体验] 知识链接 (1)Al、Al2O3、Al(OH)3与H＋、OH－的反应及量的关系： 考点二　镁、铝及其化合物 角度1 Al、Al2O3和Al(OH)3的性质及应用(2013·山东理综，9) 角度2 (2)两个Al(OH)3沉淀图像分析 角度发散 有关Al(OH)3沉淀的计算。 知识链接 (1)镁可以通过电解熔融的氯化镁来制取。(2)镁不仅可置换酸中的氢， 也可与水解呈酸性的盐溶液反应产生H2，如Mg条置于NH4Cl溶液中可产生 H2和NH3。(3)MgO为碱性氧化物，能与水缓慢反应生成Mg(OH)2，能与酸、 NH4Cl溶液反应。(4)Mg(OH)2在较高温度分解成MgO和H2O，能与酸、 NH4Cl溶液反应。(5)由于Ksp[Mg(OH)2]＜Ksp(MgCO3)，故碱性溶液中Mg2 ＋总是转化为Mg(OH)2沉淀。 角度发散 Mg与N2、CO2的反应。 角度3 镁及其化合物的性质[2013·浙江，26(3)] 2．(2013·高考题汇编)镁、铝及其化合物在生产生活中用途广泛。 (1)足量下列物质与等质量的铝反应放出氢气且消耗溶质物质的量最 少的是________。 (2013·山东理综，9) A．NaOH溶液 B．稀H2SO4 C．盐酸 D．稀HNO3 (2)H2SO4溶解Al2O3的离子方程式是________。 [2013·北京理综，27(11)] [高考印证] 2．(2013·宁波模拟)化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法正 确的是 (　　)。 A．明矾水解形成Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于 水 的消毒杀菌 B．铝既能与酸反应，又能与碱反应，因此铝是两性金属 C．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料 D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁 [应用体验] 解析　Al3＋水解生成的Al(OH)3，起净水作用，A项错误；铝虽既与酸又与 碱反应，但铝只体现的它的强还原性，不是两性金属，B项错误；利用MgO 的熔点高制作耐高温材料，C项正确；由于Mg2＋的氧化性小于H＋，电解时 在阴极H＋放电，最终得到的是Mg(OH)2，D项错误。 答案　C 知识链接 “铁三角”中的转化关系 角度发散 Fe(OH)2的制备。 考点三　铁、铜及其化合物 角度1 铁的三角关系(2013·安徽，9C) 知识链接 1．直接观察颜色 Fe2＋溶液呈浅绿色，Fe3＋溶液呈棕黄色。 角度2 Fe2＋与Fe3＋的检验(2013·广东，10B) 2．利用显色反应(形成络离子) 3．利用Fe(OH)3沉淀的颜色 4．利用Fe3＋的氧化性 5．利用Fe2＋的还原性 角度3 铜及其化合物的转化关系(2013·浙江，26) [高考印证] 物质 Cu(OH)2 Fe(OH)3 CuCl CuI Ksp 2.2×10－20 2.6×10－39 1.7×10－7 1.3×10－12 (1)某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3，为得到纯净的CuCl2·2H2O晶体， 加入________，调至pH＝4，使溶液中的Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，此时溶 液中的c(Fe3＋)＝________。过滤后，将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶，可得 到CuCl2·2H2O晶体。 (2)在空气中直接加热CuCl2·2H2O晶体得不到纯的无水CuCl2，原因是 ________________________(用化学方程式表示)。由CuCl2·2H2O晶体得到纯 的无水CuCl2的合理方法是 __________________________________________________。 (3)某学习小组用“间接碘量法”测定含有CuCl2·2H2O晶体的试样(不含能与I －发生反应的氧化性杂质)的纯度，过程如下：取0.36 g试样溶于水，加入过 量KI固体，充分反应，生成白色沉淀。用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液 滴定，到达滴定终点时，消耗Na2S2O3标准溶液20.00 mL。 ①可选用________作滴定指示剂，滴定终点的现象是 __________________________________________________。 ②CuCl2溶液与KI反应的离子方程式为 __________________________________________________。 ③该试样中CuCl2·2H2O的质量百分数为________。 解析 (1)Fe(OH)3、Cu(OH)2 的 Ksp 分别为 2.6×10－39、2.2× 10－20，则 Fe3＋、Cu2＋开始产生沉淀时 c(OH－)分别为 3×10－10 mol·L－1、3.53×10－7 mol·L－1。除去酸性 CuCl2 溶液中的少量 FeCl3，可加入 Cu(OH2)或 Cu2(OH)2CO3 调节溶液的 pH，使 Fe3＋先转化为沉淀析出。pH＝4 时，c(H＋)＝10－4 mol·L－1，则 c(OH－)＝1×10－14 10－4 mol·L－1＝1×10－10 mol·L－1，此时 c(Fe3＋)＝ Ksp[FeOH3] c3OH－ ＝2.6×10－39 1×10－103 mol·L－1＝2.6×10－9 mol·L－1。 ②CuCl2 与 KI 发生氧化还原反应，离子方程式为 2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2。 ③由题给信息可得关系式：2Cu2＋～I2～2S2O2－ 3 ，则有 n(CuCl2·2H2O)＝n(Cu2＋)＝n(S2O2－ 3 )＝0.100 0 mol· L－1×20.00×10－3 L＝2.000 ×10－3 mol，m(CuCl2·2H2O)＝ 2.000×10－3 mol×171 g·mol－1＝0.342 g，试样中 CuCl2·2H2O 的质量分数为0.342 g 0.36 g ×100%＝95%。 3．(2013·金华调研 )向含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.1 mol 的混合溶液中加入0.1 mol铁粉，充分搅拌后，Fe溶解，溶液中不存在Fe3 ＋，同时析出0.1 mol Ag。下列结论错误的是 (　　)。 A．氧化性：Zn2＋>Cu2＋>Fe3＋>Ag＋ B．Fe3＋的氧化性大于Cu2＋ C．溶液中Cu2＋与Fe2＋的物质的量之比为1∶ 2 D．1 mol Fe可还原2 mol Fe3＋ [应用体验] 解析　根据金属活泼性顺序，Ag的还原性较弱，一旦失去电子变成Ag＋，其 氧化性较强。Fe先与Ag＋反应，再与Fe3＋反应，由得失电子守恒知，Ag＋、 Fe3＋完全反应后Fe没有剩余，B、C选项正确。由铁的核心反应Fe＋ 2FeCl3===3FeCl2知D项正确。 答案　A 知识链接 钠与水反应的实质是钠失去的电子转移给水电离出的H＋，从而置换 出H2。由于酸中的H＋浓度大，钠与酸反应的速率更快。钠与碱溶液反应的 实质是钠与水反应，钠与盐溶液的反应是先与溶液中的水反应，生成的 NaOH再与盐中的成分反应。因此，钠与水、酸和盐溶液的反应均是钠失去 的电子转移给水或溶液中的H＋，H＋浓度越大反应速率越快。 防范1 对钠与水、酸、碱和盐溶液反应的实质理解不清 1．将钠投入到下列溶液中，反应的剧烈程度由强到弱的是 (　　)。 ①水　②NaOH　③0.1mol·L－1盐酸　④0.1 mol·L－1 FeCl3溶液　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．④③②① B．④③①② C．③④①② D．①③④② 解析　由于钠与水和溶液反应的实质是钠失去的电子转移给水或溶液 中的H＋，H＋浓度越大反应速率越快。由于Fe3＋水解使溶液呈酸性， NaOH溶液呈碱性，H＋浓度最小。故C项正确。 答案　C [防范演练] 知识链接 (1)熟练掌握“铝三角”的转化关系： 防范2 对铝及其化合物的转化不能灵活应用 2．对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。以下为铝材表面处理 的一种方法： [防范演练] 碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是 __________________(用离子方程式表示)。 为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的 ________。 a．NH3 B．CO2 c．NaOH D．HNO3 化学工艺流程题主要包括物质的制备和提纯两大类型，主要考查：(1)化 工生产条件的控制；(2)化学实验操作及化工流程的设计与评价；(3)金属、非 金属单质和化合物的性质与转化；(4)关于化工生产的相关计算。 化学工艺流程题的解题技巧 1．物质制备类化工生产流程题的解题策略：(1)审题干：明确原始物质及目 标物质，分析题目信息(如原料成分、产品成分、某种新物质的性质、及相关 反应等)，进而分析每个生产环节所发生的反应和操作目的；(2)审流程图： 明确化工生产流程的特点：原料→对原料的预处理→核心化学反应→产品的 提纯分离→目标产物；其中箭头进入的是投料(反应物)，箭头出去的是生成 物(包括主产物和副产物)，返回的箭头一般是被”循环利用“的物质；(3)熟 悉常用的与化工生产相关的操作方法及其作用。 2．提纯类化工生产流程题的解题策略：(1)明确原料中含有的杂质和目标物 质；(2)阅读流程图，明确提纯的流程；(3)明确提纯的方法：水溶法、酸溶法、 碱溶法、氧化或还原法、加热灼烧法、调节溶液的pH法、杂质转化法、吸收 洗涤法、加热升华法等；(4)明确常用的分离方法：过滤、萃取和分液、蒸发 结晶、冷却结晶、蒸馏或分馏、冷却法等；同时还要注意物质分离、提纯的 原则及注意事项等。 (2013·杭州模拟)明矾石的主要成分是K2SO4·Al2(SO4)3·2Al2O3·6H2O， 此外还含有少量Fe2O3杂质。利用明矾石制备氢氧化铝的流程如图所示。 [应用体验] 解析　(1)根据“焙烧”过程中的反应，遵循质量守恒定律，可知另一产物为 SO2，由化合价变化关系可知，Al2(SO4)3为氧化剂。(2)Al2O3是两性氧化物， 加入氢氧化钠能够使其溶解。(3)“调节pH”后过滤、洗涤Al(OH)3沉淀，证明 已洗涤干净的实验操作和现象是取最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液， 若无白色沉淀生成则说明已洗涤干净。(4)母液中有K2SO4和Na2SO4，都可以 回收。