金属及其化合物
【教学目标】
1.了解金属（如Na、Al、Fe、Cu等）在周期表中的位置及其性质递变的规律。
2.了解常见金属元素及其重要化合物的主要性质及应用。
3.了解合金的概念及其重要应用。
4.以上各部分知识的综合应用。
【知识网络】
知识网络
教学重点、难点
一、金属及其化合物关系图
1.钠及其化合物
2.铝及其化合物
3.铁及其化合物
7
4.铜及其化合物
二、离子检验
离子
试剂
现象
反应化学方程式或离子方程式
Na+
焰色反应
火焰呈黄色
K+
焰色反应
透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色
NH4+
NaOH溶液
加热，生成能使红色石蕊试纸变蓝的气体
NH4++OH—H2O+NH3↑
Fe3+
①KSCN溶液
②NaOH、氨水等碱液
③苯酚溶液
①溶液有黄色变为红色
②生成红褐色沉淀
③溶液有黄色变为紫色
①Fe3++SCN—= [Fe（SCN）] 2+或Fe3++3SCN—= Fe（SCN）3
②Fe3++3OH—=Fe（OH）3↓
Fe2+
①KSCN溶液+氯水或氯气
②NaOH溶液
①加入KSCN无明显现象，再加入氯水或通入氯气，溶液变为红色
②先生成白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色
②Fe2++2OH—=Fe（OH）2↓；4 Fe（OH）2+2HO2+O2= 4Fe（OH）3
Cu2+
NaOH溶液
生成蓝色沉淀
Cu2++2OH—=Cu（OH）2↓
Mg2+
NaOH溶液
生成白色沉淀
Mg2++2OH—=Mg（OH）2↓
Al3+
NaOH溶液
先生成白色沉淀，继续加如NaOH溶液，沉淀又逐渐溶解
Al3++3OH—=Al（OH）2↓
Al（OH）3+OH—=AlO2—+H2O
三、无机框图推断题“突破口”总结
1.同一元素的气态氢化物和气态氧化物反应，生成该元素的单质和水，该元素可能是硫或氮。
2.同一元素的气态氢化物和最高价氧化物对应水化物化合，生成盐的元素一定是氮。
3.两溶液混合后既有气体又有沉淀生成，这两种溶液可能分别是Ba（OH）2和（NH4）2SO4等。
4.在由常见非金属元素组成的无机物中，既能与酸反应，又能与碱反应的物质可能是弱酸的铵盐、弱酸的酸式盐等。
5.既能与强酸反应放出气体又能与强碱反应放出气体的常见物质有：Al、（NH4）2CO3、NH4HCO3等。
6.既能与酸反应，又能与碱反应的物质
（1）单质：Al、Zn、Cl2（与还原性酸如H2SO3、HI、HBr、H2
7
S等发生氧化还原反应）、S（与氧化性酸如浓硫酸、浓硝酸等发生氧化还原反应，与NaOH等强碱在加热条件下发生歧化反应）。
（2）两性氧化物：Al2O3、ZnO等。
（3）两性氢氧化物：Al（OH）3、Zn（OH）2等。
（4）弱酸的铵盐：如（NH4）2CO3、（NH4）2SO3等。
（5）弱酸的酸式盐：如NaHCO3、NaHSO3等。
7.常见的金属单质：Na、Mg、Al、Fe、Cu；常见的非金属单质：H2、O2、N2、Cl2、Br2（或F2、I2）。
8.常见物质的颜色
（1）有颜色的单质：F2、Cl2；
（2）无色气体单质：N2、H2、O2；
（3）有色气态化合物：NO2（红棕色）；
（4）常见固体的颜色：淡黄色固体：S、Na2O2、AgBr；黄色固体：AgI；黑色固体：FeO、Fe3O4、MnO2、CuO；红色固体：Fe（OH）3（红褐色）、Fe2O3（红棕色）、Cu2O（砖红色）、Cu（紫红色）；蓝色固体：CuSO4·5H2O、Cu（OH）2；白色固体：Fe（OH）2、CaCO3、BaSO4、AgCl、BaSO3；不溶于稀酸的白色沉淀：BaSO4、AgCl；不溶于稀酸的黄色沉淀S、AgBr、AgI；常见有色溶液：Fe2+（浅绿色）、Fe3+（棕黄色）、Cu2+（蓝色）、MnO4—（紫红色）、溴水（深红棕色）。
9.特殊实验现象
（1）H2在氯气中燃烧发出苍白色火焰。
（2）遇酚酞溶液变红色的气体是氨气。
（3）在空气中迅速由无色变为红棕色的气体是NO。
（4）将Cl2通入含Br—溶液中，会出现橙色，加入有机溶剂，在有机溶剂层出现橙红色。Cl2通入含I—溶液中，会出现紫色，加入有机溶剂，在有机溶剂层会出现紫红色。
（5）遇BaCl2溶液生成白色沉淀的溶液中可能含有Ag+或SO42—。
（6）遇HCl生成沉淀的溶液中可能含有Ag+。
（7）电解电解质溶液时阳极气态产物一般是Cl2或O2，阴极的气态产物一般是H2。
（8）使品红溶液褪色的气体可能是Cl2或SO2，物质可能是氯水、次氯酸盐、Na2O2等。
（9）白色絮状沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀：Fe2++2OH—→Fe（OH）2→Fe（OH）3
（10）焰色反应：黄色：钠；紫色：钾。
（11）棕黄色烟：①铜在氯气中燃烧（CuCl2）；②铁在氯气中燃烧（FeCl3）。
（12）固体加热不留残渣的是：I2、NH4Cl、（NH4）2CO3、NH4HCO3等。
（13）常温下与水反应生成气体的物质：Na、K、Na2O2等。
（14）与强碱溶液在加热条件下反应生成使红色石蕊试纸变蓝的气体的溶液中含有NH4+
（15）与MnO2相关的反应：H2O2的分解、加热KClO3制备O2、实验室制氯气。
【热点透视】
热点题型
【典例1】下列各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是（ ）
选项
X
Y
Z
A
Na
NaOH
NaHCO3
B
Cu
CuSO3
Cu（OH）2
C
C
CO
CO2
D
Si
SiO2
H2SiO3
解析：NaHCO3不能一步转化为Na，A选项错误；Cu（OH）2不能一步转化为Cu，B项错误；H2SiO3不能一步转化为为Si，D项错误。
7
答案：C
命题意图：本题考查元素化合物，意在考查考生对常见金属和非金属元素及其化合物相互转化的理解和分析能力。
【典例2】有A、B、C、D、E和F六瓶无色溶液，他们是中学化学中常用的无机试剂。纯E为无色油状液体；B、C、D和F是盐溶液，且他们的阴离子均不同。现进行如下实验：
①A有刺激性气味，用蘸有浓盐酸的玻璃棒接近A时产生白色烟雾；
②将A分别加入其它五种溶液中，只有D、F中有沉淀产生；继续加入过量A时，D中沉淀无变化，F中沉淀完全溶解；
③将B分别加入C、D、E、F中，C、D、F中产生沉淀，E中有无色、无味气体逸出；
④将C分别加入D、E、F中，均有沉淀生成，再加入稀HNO3，沉淀均不溶。
根据上述实验信息，请回答下列问题：
（1）能确定的溶液是（写出溶液标号与相应溶质的化学式）： 。
（2）不能确定的溶液，写出其标号、溶质可能的化学式及进一步鉴别的方法： 。
解析：(I)由题干表述可知A和E不是盐，又由纯E为无色油状液体，推知E为硫酸（③步操作进一步确定）；（II）由题干和①步操作可知A为氨水； (III)再由②步操作可知F中阳离子为Ag+发生的反应为：Ag＋＋NH3·H2O=AgOH↓＋NH4＋；AgOH＋2NH3·H2O=[Ag（NH3）2]＋＋OH－＋2H2O；而常见的盐中只有AgNO3可溶于水，故F为AgNO3；（IV）由③步操作可知B中阴离子应为CO32—,由于此无色无味的气体只能是CO2, B、C、D中能生成沉淀说明不能是HCO3—,而阳离子可是常见的K+、Na+、NH4+等待定（V）同样由②步操作D中能与氨水生成沉淀的无色溶液中常见的为阳离子为Mg2+或Al3+，而阴离子需待下步反应再确定；（VI）由④步操作生成的沉淀为可能为AgCl、AgBr、AgI、BaSO4、H2SiO3(不合理)等，但限于题干所述中学常用试剂，则沉淀应为AgCl和BaSO4，才不溶于HNO3，一个是与AgNO3结合生成的沉淀，一个是与硫酸结合形成的沉淀，故C应该同时含有Ba2+和Cl—即，C为BaCl2,进而推出D中阴离子应该为SO42—，因为题干所述盐溶液中阴离子均不同，故D为Al2（SO4）3或MgSO4。其他解析见答案
答案：(1)A NH3·H2O或NH3 ；E H2SO 4 F AgNO3 C BaCl2
若C作为不能确定的溶液，进一步鉴别的方法合理，同样给分
（2）B Na2CO3或K2CO3 用洁净的铂丝蘸取少量B，在酒精灯火焰中灼烧，若焰色呈黄色则B为Na2CO3溶液；若透过蓝色钴玻璃观察焰色呈紫色，则B为K2CO3溶液
D Al2(SO4)3或MgSO4 取少量D，向其中滴加NaOH溶液有沉淀生成，继续滴加过量的NaOH溶液，若沉淀溶解，则D为Al2(SO4)3溶液，若沉淀不溶解，则D为MgSO4溶液
命题意图：考查学生的分析与综合能力，涉及到无机元素及其化合物的性质，离子反应，未知物的推断，物质的检验，常见物质量多与量少的反应不同，现象不同等，此题综合性强，难度大，区分度很好，是一道不可多得的经典好题！
热点预测
【预测1】下列操作能达到实验目的的是（ ）
A.要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+，先加氯水，再加少量的KSCN
B.为防止FeSO4水解而变质，常在溶液中加入少量铁粉
C.将Fe（OH）2露置在空气中加热灼烧可以得到FeO
D.向AlCl3溶液中加入过量氨水后蒸干并灼烧可得到Al2O3
解析：要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+，先加少量KSCN溶液，再加氯水，A错；加铁粉的目的可以与Fe3+反应生成Fe2+，不是抑制水解，B错；将Fe（OH）2露置在空气中加热灼烧，亚铁会被氧化，得不到FeO，C错；向AlCl3溶液中加入过量氨水得到Al（OH）3沉淀，蒸干并灼烧得到Al2O3，D正确。
7
答案：D
预测点评：该题以实验形式考查了常见金属离子的检验，考查了物质的保存方法、物质的制备等知识。
【预测2】下列各组物质中，不是按（“→”表示一步完成）关系相互转化的是（ ）
选项
A
B
C
D
a
Fe
Na
Al（OH）3
Cu
b
FeCl3
NaOH
NaAlO2
CuSO4
c
FeCl2
NaCl
Al2O3
CuCl2
解析：A项，Fe与Cl2反应生成FeCl3，FeCl3与Fe反应生成FeCl2，Zn与FeCl2反应Fe；B项，Na与水反应生成NaOH，NaOH与HCl反应生成NaCl，电解NaCl生成Na；C项中NaAlO2不能一步转变为Al2O3，Al2O3也不能一步转变为Al（OH）3；Cu与浓硫酸反应可生成CuSO4，CuSO4与BaCl2反应生成BaSO4和CuCl2，电解CuCl2溶液可生成单质Cu。
答案：C
预测点评：该题综合考查了铁、钠、铝和铜四种金属及其化合物（氧化物、氢氧化物）的相互转化。
【直击高考】
1.下列反应中，Na2O2只表现强氧化性的是（ ）
A.2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑B.Na2O2+MnO2=Na2MnO4
C.2Na2O2+H2SO4=Na2SO4+H2O+O2↑
D.5Na2O2+2KMnO4+8H2SO4=5Na2SO4+K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O
2.一种溶液中大量存在以下主要离子：NO3—、SO42—、Fe3+、H+、M，这些离子的物质的量之比为n（NO3—）︰n（SO42—）︰n（Fe3+）︰n（H+）︰n（M）=2︰3︰1︰3︰1，则M离子可能是（ ）
A.S2— B.Ca2+ C.Cl— D.Mg2+
3.ag铁粉与含有H2SO4的CuSO4溶液完全反应，得到ag铜，则参加反应的H2SO4与CuSO4物质的量之比为（ ）
A.1︰7 B.7︰1 C.7︰8 D.8︰7
4.下列各离子组合在指定条件下能够常量（浓度大于0.01mol·L—1）共存的是（ ）
溶液外观
制定离子浓度或pH
离子组
A
无色
水电离c（OH—）=1×10—10 mol·L—1
Br—、I—、NO3—、Al3+
B
透明
pH=12
MnO3—、K+、NO3—、Mg2+
C
透明
pH=13，c（NO3—）=1×10—2 mol·L—1
[Ag（NH3）2]+、Na+、OH—、NH4+
D
淡蓝色
水电离c（OH—）=1×10—10 mol·L—1
SO42—、Cu2+、Fe3+、Cl—
5.用足量的CO还原某金属氧化物，得到76.8g
7
金属，将生成的气体通入足量澄清石灰水中，得到60g沉淀，则该氧化物是（ ）
A.FeO B.Fe2O3 C.CuO D.Cu2O
6.向一种溶液中滴加另一种溶液后，溶液的颜色不发生变化的是（ ）
A.苯酚溶液中滴加FeCl3溶液 B.硫酸铁溶液中滴加硫氰化钾
C.淀粉溶液中滴加碘化钾溶液 D.酸性高锰酸钾溶液中加硫酸亚铁溶液
7. 将51．2g Cu完全溶于适量浓硝酸中，收集到氮的氧化物（含NO、N2O4、NO2）的混合物共0．9 mol，这些气体恰好能被500ml、2mol/LNaOH溶液完全吸收，生成含NaNO3和NaNO2的盐溶液，其中NaNO3的物质的量为（ ）
A．0．2mol B．0．4mol C．0．8mol D．0．9mol
8. X、Y、Z是中学化学中常见元素的单质，甲、乙是两种常见的化合物，相互间有如下转化关系，请回答下列问题：
（1）若X为金属单质，Y为固体非金属单质，则甲的化学式为 ，乙的化学式为 。
（2）若X、Y为金属单质，甲为黑色固体，则X与甲反应的化学方程式为 ，其反应类型为 （填四种基本反应类型）。
（3）若X、Y均为非金属单质，常温下甲为无色液体，则X与甲反应的化学方程式为 。
9. 下图中，A、B、C、D、E是单质，G、H、I、F是B、C、D、E分别和A形成的二元化合物。
已知：
①反应能放出大量的热，该反应曾应用于铁轨的焊接；
②I是一种常见的温室气体，它和可以发生反应：2E＋I2F＋D，F中的E元素的质量分数为60%。
回答问题：
(1）①中反应的化学方程式为____________________________________________；
(2）1.6g G 溶于盐酸，得到的溶液与铜粉完全反应，至少所需 g铜粉；
(3）C与过量NaOH溶液反应的离子方程式为___________________________，反应后溶液与过量化合物Ⅰ反应的离子方程式为_______________________________;
(4）E在I中燃烧观察到的现象是__________________________。
答案
1.B 2.D 3.B 4.B 5.B 6.C 7. A
8.（1）CO MgO
7
（2） 置换反应
（3）或2F2+2H2O=4HF+O2
9.（1）（2）0.64g
（3）2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2－＋3H2↑；AlO2－＋CO2＋2H2O=HCO3－＋Al(OH)3↓
（4）镁条剧烈燃烧，生成白色粉末，反应器内壁附着有黑色的碳。
7
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