2015高考化学二轮常见金属元素及其化合物学案
最新考纲展示 1.了解常见金属的活动性顺序。2.掌握常见金属元素(Na、Al、Fe、Cu)及其重要化合物的主要性质，了解应用。3.了解合金的概念及其重要应用。
基础回扣
1．典型元素及化合物的特征性质
(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)①Na 2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
②Al 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ H2O
③2Cu＋CO2＋H2O＋O2===Cu2(OH)2CO3
④Na、Fe
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(2)①Na2O2 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2或2NaO2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
②Al2O3 Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
Al2O3＋2OH－===2AlO＋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)6 Fe2＋、Cu＋ 先加KSCN溶液不显红色，再加H2O2溶液变血红色 Fe3＋ 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
2．典型元素及其化合物的转化关系
(1)钠及其化合物间的转化关系
①离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑；
②化学方程式：2Na＋O2Na2O2；
③离子方程式：2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑；
④化学方程式：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2；
⑤化学方程式：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；
⑥离子方程式：2OH－＋CO2===CO＋H2O；
⑦离子方程式：CO2＋OH－===HCO；
⑧化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
(2)铝及其化合物间的转化关系
①离子方程式：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑；
②离子方程式：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O；
③离子方程式：AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO；
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④离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH；
⑤化学方程式：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O；
⑥离子方程式：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓。
(3)铁及其化合物间的转化关系
①化学方程式：Fe＋SFeS；
②化学方程式：2Fe＋3Cl22FeCl3；
③化学方程式：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2或Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe；
④离子方程式：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－或2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；
⑤离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋或2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；
⑥化学方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
题型1 金属及其化合物的性质应用
1．(2014·北京理综，7)下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是( )
A．K B．Na C．Fe D．Al
答案 D
解析 金属铝在空气中表面会形成一层致密的氧化膜保护层，防止内层的金属进一步被氧化，D正确；K、Na、Fe表面形成的氧化膜比较疏松，不能保护内层金属，A、B、C错误。
2．(2014·上海，19)下列反应与Na2O2＋SO2―→Na2SO4相比较，Na2O2的作用相同的是( )
A．2Na2O2＋2CO2―→2Na2CO3＋O2
B．2Na2O2＋2SO3―→2Na2SO4＋O2
C．Na2O2＋H2SO4―→Na2SO4＋H2O2
D．3Na2O2＋Cr2O3―→2Na2CrO4＋Na2O
答案 D
解析 Na2O2＋SO2―→Na2SO4反应中Na2O2的作用是氧化剂，A、B项中Na2O2
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既作氧化剂也作还原剂；C项中Na2O2既不是氧化剂也不是还原剂；D项中只作氧化剂。
3．高考真题选项正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂(√)
(2014·江苏，4B)
解析 Al(OH)3是两性氢氧化物，表现一定的弱碱性，可中和胃酸。
(2)铝罐可久盛食醋(×)
(2014·福建理综，6C)
解析 铝是活泼金属，铝罐表面的氧化膜是两性氧化物，二者均能与醋酸反应
(3)FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作，FeCl3能从含有Cu2＋的溶液中置换出铜(×)
(2014·新课标全国卷Ⅰ，8D)
解析 FeCl3溶液溶解铜的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，Fe3＋将Cu氧化为Cu2＋，不是置换反应。
(4)NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3(×)
(2012·重庆理综，7B)
解析 NaHCO3受热可生成Na2CO3，故NaHCO3的热稳定性小于Na2CO3。
(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(×)
(2013·广东理综，23D)
解析 铁与水蒸气在高温下反应生成黑色的Fe3O4和H2。
(6)明矾能水解生成Al(OH)3胶体，可用作净水剂(√)
(2012·江苏，5A)
解析 明矾水解生成的Al(OH)3胶体中，胶粒带正电，通过电性吸引作用，破坏了水中胶体杂质的稳定性，使胶体杂质聚沉，同时Al(OH)3还能吸附一些悬浮物，所以明矾具有净水作用。
(7)Fe与S混合加热生成FeS2(×)
(2012·重庆理综，7A)
解析 Fe与S混合加热生成FeS，而不生成FeS2。
(8)Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应(×)
(2012·山东理综，12C)
解析 铁与稀硝酸发生的反应不是置换反应。
(9)由于Na2CO3可直接和油污反应，常用热的烧碱溶液洗去油污(×)
(2014·新课标全国卷Ⅰ，8A改编)
解析 Na2CO3是纯碱，水解产生的NaOH(烧碱)能和油脂直接反应。
(10)氧化铁能与酸反应，因而可用于制作红色涂料(×)
(2014·江苏，4D改编)
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解析 氧化铁是红棕色粉末，可用作红色涂料，与能和酸反应没有任何联系。
1．误认为Na在适量氧气中燃烧生成Na2O，在过量氧气中生成Na2O2。
2．误认为Fe在少量氯气中燃烧生成FeCl2，在过量氯气中燃烧生成FeCl3。
3．氧化钠和过氧化钠中阳离子和阴离子数比都是2∶1。
4．简单类比Na2O2与CO2的反应，书写Na2O2与SO2反应的化学方程式。
5．Al2O3，Al(OH)3溶于大部分酸和强碱溶液，而不能溶于氨水或碳酸。
6．误认为Al与所有的金属氧化物都能发生铝热反应。
7．易忽视Fe(NO3)2溶液酸化后，Fe2＋被氧化为Fe3＋，而NO被还原为NO。
8．FeCl3、AlCl3、Fe2(SO4)3、明矾溶液蒸干、灼烧后所得固体产物都是氧化物。
1．下列叙述中正确的是( )
A．氯化铝溶液中加入过量氨水反应的实质是Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
B．存在于污水中的重金属离子，常用投加明矾等电解质的方法进行处理
C．镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液
D．依据铝热反应原理，能发生反应2Al＋3MgO3Mg＋Al2O3
答案 A
解析 B项中明矾只能使污水中的悬浮物沉降，不能除去重金属离子；C项中Mg不能溶于NaOH溶液；D项中Mg的金属性比Al强，故Al与MgO不能发生铝热反应。
2．下列有关铜及其化合物的说法中正确的是( )
A．氧化铜可以作氯酸钾分解的催化剂
B．铜器表面的铜绿可以用稀硝酸洗涤
C．硫酸铜溶液与碳酸钠溶液混合会生成氢氧化铜、硫酸钠、二氧化碳
D．铜像用银底垫比用铁底垫好，银不易与空气中的氧气反应
答案 A
解析 过渡金属氧化物如氧化铜、二氧化锰等可以作氯酸钾分解的催化剂，A选项正确；硝酸能溶解铜，不能用硝酸洗涤铜绿，应用盐酸或稀硫酸洗涤铜绿，B选项错误；硫酸铜溶液与碳酸钠溶液混合会生成碱式碳酸铜沉淀，C选项错误；银没有铜活泼，银与铜在潮湿的空气中构成原电池，铜为负极，银为正极，加快了铜的电化学腐蚀；而铁比铜活泼，铁与铜构成原电池，铁为负极，铜为正极，能保护铜像，D选项错误。
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3．金属离子和硫离子在水溶液中的反应比较复杂，其产物与离子的水解、金属硫化物的溶解度、离子的氧化性或还原性等因素有关。经过查阅资料可知，CuS在水中的溶解度很小，在稀酸溶液中也不溶解；Fe2S3在水中的溶解度更小，但却能溶于稀酸。下列有关说法正确的是( )
A．Cu2＋和S2－在水溶液中反应的产物是CuS
B．NH和S2－在水溶液中发生相互促进的水解反应，所以不存在(NH4)2S的水溶液
C．Fe3＋和S2－在酸性溶液中反应的产物只可能是Fe2＋、S
D．Fe3＋的氧化性比Cu2＋的弱
答案 A
解析 根据题目提供的信息可知CuS在水中的溶解度很小，在稀酸溶液中也不溶解，知Cu2＋和S2－在水溶液中反应生成CuS，所以选项A正确；选项B中由于NH和S2－发生双水解反应，水解得到的一水合氨和硫化氢在水中的溶解度较大，所以存在硫化铵的水溶液；C选项中当S2－过量时还可生成H2S；Fe3＋可以把Cu氧化成Cu2＋，Fe3＋的氧化性比Cu2＋的强，D选项错误。
4．下列说法不正确的是(双选)( )
A．将Na2O2投入NH4Cl溶液中只可能生成一种气体
B．铁分别与稀盐酸和硫反应，产物中铁元素的化合价相同
C．向饱和ZnS溶液中加入Na2S有沉淀析出，但Ksp(ZnS)不变
D．制备AlCl3能采用将溶液直接蒸干的方法
答案 AD
解析 A项中可能产生O2和NH3；B项中Fe与H＋、S、Cu2＋等弱氧化剂均生成＋2价铁；C项中Ksp(ZnS)只与温度有关；D项中AlCl3溶液直接蒸干得到Al(OH)3或Al2O3。
5．部分被氧化的Fe—Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：
下列说法正确的是( )
A．滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋
B．样品中铁元素的质量为2.24 g
C．样品中CuO的质量为4.0 g
D．V＝896 mL
答案 B
解析 根据题意，3.2 g滤渣一定是铜，而铜与Fe3＋不共存，A错误；最后的3.2 g固体为Fe2O3，其中铁元素的质量为2.24 g，B正确；样品中铜元素和氧元素共5.76 g－2.24 g＝3.52 g，C错误；2.24 g铁元素不可能全是单质，故标准状况下生成的H2的体积小于896
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mL，D错误。题型2 金属及其化合物的制备
1．[2013·山东理综，28(1)]由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是( )
a．Fe2O3 b．NaCl c．Cu2S d．Al2O3
答案 bd
解析 Na、K、Mg、Al等活泼金属的冶炼均采用电解法，Fe、Cu的冶炼采用热还原法。
2．[2013·山东理综，30(2)]TiO2既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。
工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含Fe2O3、SiO2等杂质)制备TiO2的有关反应包括：
酸溶 FeTiO3(s)＋2H2SO4(aq)===FeSO4(aq)＋TiOSO4(aq)＋2H2O(l)
水解 TiOSO4(aq)＋2H2O(l)H2TiO3(s)＋H2SO4(aq)
简要工艺流程如下：
①试剂A为________。钛液Ⅰ需冷却至70 ℃左右，若温度过高会导致产品TiO2收率降低，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②取少量酸洗后的H2TiO3，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色，说明H2TiO3中存在的杂质离子是________。这种H2TiO3即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO2也会发黄，发黄的杂质是____________________(填化学式)。
答案 ①Fe 温度过高会导致TiOSO4提前水解，产生H2TiO3沉淀 ②Fe2＋ Fe2O3
解析 ①加入H2SO4，除发生FeTiO3酸溶外，还发生反应Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，为了使Fe3＋转化成Fe2＋，所以应加入Fe粉(A)，钛液中含有FeSO4和TiOSO4，考虑到温度越高，TiOSO4的水解程度越大，造成TiOSO4提前水解生成H2TiO3沉淀，在过滤时，造成钛损失。
②由于Fe2＋不可能全部结晶生成绿矾，造成H2TiO3中含Fe2＋，滴入H2O2发生反应2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O，所以当加入KSCN后，显红色，由于在H2TiO3中含Fe2＋，所以煅烧后会发生反应生成Fe2O3，造成TiO2发黄。
从资源中获取无机物，往往需要富集、除杂、物质间的转化等多步反应才能完成。
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(1)这类试题一般是解析已知的生产过程，重点是分析每一步加入的物质是什么、出来的物质是什么，发生了什么样的变化。
(2)涉及Fe元素的除去步骤一般为
溶液含(Fe2＋、Fe3＋)Fe3＋使铁元素转化为氢氧化铁沉淀，氧化剂可选择H2O2、Cl2等，沉淀剂的选择要考虑不引入新的杂质。
(3)涉及铝元素的分离，需要应用：
Al(OH)3、Al2O3
(4)从溶液中获取晶体时，要充分考虑水解、氧化等因素的影响。
(一)金属冶炼
1．下列制备金属单质的方法或原理正确的是( )
A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质Mg
B．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al
C．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质Na
D．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu
答案 B
2．铝用途广泛，用铝土矿(主要成分为Al2O3·nH2O、少量SiO2和Fe2O3)制取Al有如下途径：
(1)滤液A可用于净水，其净水原理用离子方程式表示为________________________。
(2)灼烧时盛放药品的仪器名称是__________。
(3)步骤Ⅴ中发生反应的化学方程式是____________________________________。
(4)步骤Ⅲ中生成固体C反应的离子方程式为______________________________。
(5)取滤液B 100 mL，加入1 mol·L－1盐酸200 mL，沉淀量达到最大且质量为11.7 g。则滤液B中c(AlO)＝______，c(Na＋)______(填“>”、“＝”或“
3．菱锰矿的主要成分是MnCO3(含有少量FeS2、Al2O3
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)，以菱锰矿为原料制备锰单质的流程如下所示：
浆化溶液1溶液2精制―→电解―→Mn
请回答下列问题：
(1)菱锰矿在浸取前需要粉碎，其目的是______________________________。
(2)用稀硫酸浸取时，主要反应的离子方程式为____________；加入二氧化锰时被氧化的物质是____________(填化学式)。
(3)已知Fe、Al、Mn的氢氧化物开始沉淀及沉淀完全时的pH如表所示，则加氨水沉淀时应控制溶液的pH范围为______________。此时得到的沉淀是____________、__________(填化学式)。
氢氧化物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mn(OH)2
开始沉淀pH
1.8
4.1
8.3
完全沉淀pH
3.2
5.0
9.8
(4)电解硫酸锰溶液时，阴极的电极反应式为____________________。用酸性高锰酸钾溶液检验Mn2＋，产生黑色沉淀，该反应的离子方程式为______________。
答案 (1)增大接触面积，便于浆化，提高浸出率
(2)MnCO3＋2H＋===Mn2＋＋CO2↑＋H2O FeS2
(3)5.0≤pH
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