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專題十二常見金屬元素單質(zhì)及其重要化合物主干知識整合要點熱點探究?探究點一常見金屬及化合物的主要性質(zhì)1.鈉及其化合物(1)等物質(zhì)的量的金屬鈉被氧化成Na2O和Na2O2時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同。(2)鈉與酸反應時,先與酸反應,酸不足再與水反應。(3)鈉與鹽的溶液反應:鈉不能置換出溶液中的金屬,鈉直接與水反應,反應后的堿再與溶液中的其他物質(zhì)反應。(4)Na2O2與CO2或H2O反應時,生成1molO2,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol。例1
[2011·山東卷]Al、Fe、Cu都是重要的金屬元素。下列說法正確的是(
)A.三者對應的氧化物均為堿性氧化物B.三者的單質(zhì)放置在空氣中只生成氧化物C.制備AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用將溶液直接蒸干的方法D.電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液是陰極上依次析出Cu、Fe、Al專題十二
│要點熱點探究C
【解析】鋁的氧化物屬于兩性氧化物,不屬于堿性氧化物,故A錯;銅在空氣中放置,可以生成銅綠Cu2(OH)2CO3],故B錯;因HCl易揮發(fā),三種鹽在加熱條件下,都能徹底水解,故C正確;電解三種鹽溶液的混合物時,首先是Fe3++e-===Fe2+,不能得到金屬單質(zhì);當Fe3+消耗完,Cu2++2e-===Cu;當Cu2+消耗完,2H++2e-===H2,不可能得到鐵單質(zhì)和鋁單質(zhì),故D錯?!军c評】本題依托常見的三種金屬考查了多個重要知識點:氧化物的分類、金屬的性質(zhì)、鹽類水解及物質(zhì)制備、電解時離子放電順序等。變式題1
用類推的方法可能會得出錯誤結(jié)論,因此推出的結(jié)論要經(jīng)過實踐的檢驗才能確定其正確與否。下列推論中正確的是(
)A.Na失火不能用CO2滅火,K失火不能用CO2滅火B(yǎng).工業(yè)上用電解熔融MgCl2的方法制取金屬鎂,也用電解熔融AlCl3的方法制取金屬鋁C.Al與S直接化合可以得到Al2S3,F(xiàn)e與S直接化合也可以得到Fe2S3D.Fe3O4可以寫成FeO·Fe2O3的形式,Pb3O4也可寫成PbO·Pb2O3的形式A
【解析】AlCl3為共價化合物,熔融狀態(tài)不導電,故不能用電解熔融AlCl3的方法制取金屬鋁;Fe與S直接化合只能生成FeS;Pb3O4中鉛的化合價分別為+2和+4,故Pb3O4應寫成2PbO·PbO2的形式。變式題2(1)向沸騰的蒸餾水中滴加A的飽和溶液,可以得到紅褐色液體。A的化學式是____________。(2)將NaOH溶液注入新制備的B溶液,觀察到的現(xiàn)象是________(選填序號)。①生成白色沉淀②生成血紅色沉淀③生成紅褐色沉淀④生成藍色沉淀⑤生成白色沉淀,迅速變成灰綠色沉淀,最后變成紅褐色沉淀(3)C溶液電解的離子方程式是_________________。(4)化合物F中含有組成單質(zhì)N的元素,且該元素的質(zhì)量分數(shù)為70%。化合物F和單質(zhì)Y反應的化學方程式是______________________。(5)組成單質(zhì)N的元素和碳的合金在潮濕的空氣中容易腐蝕。發(fā)生腐蝕時,正極的電極方程式是___________________。例2
[2011·廣東卷]由熔鹽電解法獲得的粗鋁含一定量的金屬鈉和氫氣,這些雜質(zhì)可采用吹氣精煉法除去,產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后可用于鋼材鍍鋁,工藝流程如下:(1)精煉前,需清除坩堝表面的氧化鐵和石英砂,防止精煉時它們分別與鋁發(fā)生置換反應產(chǎn)生新的雜質(zhì),相關(guān)的化學方程式為①__________________和②__________________________。(2)將Cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體,雜質(zhì)隨氣泡上浮除去。氣泡的主要成分除Cl2外還含有________;固態(tài)雜質(zhì)粘附于氣泡上,在熔體表面形成浮渣,浮渣中肯定存在________。(3)在用廢堿液處理氣體A的過程中,所發(fā)生反應的離子方程式為_____________________________。(4)鍍鋁電解池中,金屬鋁為________極,熔融鹽電鍍液中鋁元素和氯元素主要以AlCl和Al2Cl形式存在,鋁電極的主要電極反應式為___________________________________。(5)鋼材鍍鋁后,表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕,其原因是_________________________?!窘馕觥?1)結(jié)合題意,即是Fe2O3、SiO2和金屬Al在高溫下發(fā)生置換反應;(2)雜質(zhì)中還存在H2,與Cl2結(jié)合形成HCl,高溫下Cl2也能與Na和Al反應生成NaCl和AlCl3(700℃時升華形成氣體);(3)冷凝后的氣體Cl2和HCl均能與堿液反應;(4)電鍍時,鍍層金屬作陽極,失電子形成陽離子,即Al失電子形成Al3+,Al3+再與AlCl結(jié)合形成Al2Cl;(5)防止腐蝕的原理包括隔絕金屬與電解質(zhì)溶液的接觸、改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)等?!军c評】以金屬及其化合物的基本知識為命題線索,設(shè)置情境,或者結(jié)合某些新技術(shù)等命題來考查考生綜合運用基本知識來解決實際問題的能力是近幾年高考中的一個新動向,尤其是新課標試驗區(qū)的高考題,頻頻出現(xiàn)。因此在復習過程中既要注重基礎(chǔ)知識復習,更要注重綜合能力的提升。變式題12010年我國鋰離子電池產(chǎn)量為26億只,這對金屬鋰資源的消耗是相當大的,因此鋰離子電池回收具有重要意義,其中需要重點回收的是正極材料,其主要成分為鈷酸鋰(LiCoO2)、導電乙炔黑(一種炭黑)、鋁箔。某回收工藝流程如下:(1)“調(diào)pH”時加入稀硫酸,請寫出發(fā)生反應的離子方程式____________。(2)“堿浸”時主要反應的離子方程式為__________________。(3)已知Li2CO3在水中的溶解度隨著溫度升高而減小,所以最后一步過濾時應該________。(4)“酸浸”時,如果用鹽酸做還原劑也能達到溶解LiCoO2的目的,但相對于H2SO4和H2O2的混合液,使用鹽酸的不利之處是_______________。請在下面的方框中畫出解決這個問題的簡易裝置圖,并注明所用的化學試劑?!敬鸢浮?1)H++OH-===H2OAlO+H++H2O===Al(OH)3↓(2)2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑(3)趁熱過濾(4)HCl揮發(fā),產(chǎn)生Cl2,污染環(huán)境變式題2出土的錫青銅(銅錫合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆蓋在其表面。下列說法不正確的是(
)A.錫青銅的熔點比純銅高B.在自然環(huán)境中,錫青銅中的錫對銅起保護作用C.錫青銅文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比干燥環(huán)境中快D.生成Cu2(OH)3Cl覆蓋物的過程與電化學腐蝕有關(guān)?探究點二常見金屬與其化合物的轉(zhuǎn)化2.三角型轉(zhuǎn)化關(guān)系例3
物質(zhì)A、B、C、D為中學常見單質(zhì),其組成元素的原子序數(shù)依次減小,且其中只有三種是短周期元素,B為黃綠色氣體。試根據(jù)圖12-4中物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系回答下列問題。(1)A的化學式為________。(2)在FG的轉(zhuǎn)化中,A的作用是________;在①~⑥的反應中,不屬于氧化還原反應的是________。(多填或少填無分)(3)寫出A在高溫下與H反應的化學反應方程式并標出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目:_____________________________。(4)寫出反應⑥的化學反應方程式:___________________。(5)已知在101kPa條件下,2molD完全燃燒生成液態(tài)生成物放出571.6kJ熱量;請書寫表示D燃燒熱的熱化學方程式:_________________________________________。專題十二
│要點熱點探究【點評】鐵是中學階段唯一系統(tǒng)學習的變價過渡金屬元素,在推斷題中要注意利用。變式題1
A~I分別表示中學化學中常見的一種物質(zhì),其中A、I為常見金屬,它們之間的相互關(guān)系如圖12-5所示(部分反應物、生成物沒有列出),且已知G為主族元素的固態(tài)氧化物,A、B、C、D、E、F六種物質(zhì)中均含同一種元素。圖12-5請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)A、B、C、D、E、F六種物質(zhì)中所含同一種元素在周期表中的位置是___________________。(2)寫出C物質(zhì)的化學式:________。(3)寫出下列反應的化學方程式或離子方程式:反應①的化學方程式:__________________________;反應④的離子方程式:____________________________;反應⑥的化學方程式:____________________。(4)從能量變化的角度看,反應①②③中,屬于ΔH<0的反應是________。(填序號)變式題2在一定條件下可實現(xiàn)如圖12-6所示物質(zhì)之間的變化:圖12-6請?zhí)顚懸韵驴瞻祝?1)孔雀石的主要成分是CuCO3·Cu(OH)2(堿式碳酸銅),受熱易分解。圖中的F是________。(2)寫出明礬溶液與過量NaOH溶液反應的離子方程式:__________________________________________。(3)圖中所得G和D都為固體,混合后在高溫下可發(fā)生反應,寫出該反應的化學方程式:_________________________。(4)每生成1molD,同時生成________molE。?探究點三金屬及其化合物的實驗探究有關(guān)金屬及其化合物探究實驗的特點:要求考生對文字、圖形、表格數(shù)據(jù)、反應流程中的信息進行提取、分析、猜想和歸類,考查學生基礎(chǔ)知識的綜合應用、基本的實驗方法和基本技能的掌握程度,考查學生對科學探究方法和過程的理解,對實驗的評價。例4鐵不能與冷、熱水反應,但能與水蒸氣反應。資料顯示,在不同溫度下,還原鐵粉與水蒸氣反應的產(chǎn)物是不同的,溫度低于570℃時,生成FeO,高于570℃時,生成Fe3O4。老師用如圖12-7所示實驗裝置,完成還原鐵粉與水蒸氣反應的演示實驗。(1)實驗中使用肥皂液的作用是__________________。(2)甲同學為探究實驗后試管內(nèi)的固體含有哪些物質(zhì),進行了下列實驗:圖12-7實驗編號實驗操作實驗現(xiàn)象①取少量黑色粉末X放入試管1中,加入鹽酸,微熱黑色粉末逐漸溶解,溶液呈綠色;有少量氣泡產(chǎn)生②向試管1中滴加幾滴KSCN溶液,振蕩溶液沒有出現(xiàn)血紅色圖12-8【答案】(1)檢驗反應中生成的H2(2)Fe
Fe3O4溶于鹽酸生成的Fe3+與Fe反應生成了Fe2+(3)①2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2OFe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH②取少量最后一次洗滌液,滴加AgNO3溶液,若無沉淀生成,則沉淀已洗干凈③固體樣品質(zhì)量和紅褐色固體的質(zhì)量(其他合理答案也可)變式題
三草酸合鐵酸鉀晶體K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可有于攝影和藍色印刷。某小組將無水三草酸合鐵酸鉀在一定條件下加熱分解,對所得氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物進行實驗和探究。請利用實驗室常用儀器、用品和以下限選試劑完成驗證和探究過程。限選試劑:濃硫酸、1.0mol·L-1HNO3、1.0mol·L-1鹽酸、1.0mol·L-1NaOH、3%H2O2、0.1mol·L-1KI、0.1mol·L-1CuSO4、20%KSCN、澄清石灰水、氧化銅、蒸餾水。(1)將氣體產(chǎn)物依次通過澄清石灰水(A)、濃硫酸、灼熱氧化銅(B)、澄清石灰水(C),觀察到A、C中澄清石灰水都變渾濁,B中有紅色固體生成,則氣體產(chǎn)物是________。(2)該小組同學查閱資料后推知,固體產(chǎn)物中,鐵元素不可能以三價形式存在,而鹽只有K2CO3。驗證固體產(chǎn)物中鉀元素存在的方法是________,現(xiàn)象是____________________。(3)固體產(chǎn)物中鐵元素存在形式的探究。
①提出合理假設(shè)假設(shè)1:_____________________________;假設(shè)2:____________________________________;假設(shè)3:________________________________。②設(shè)計實驗方案證明你的假設(shè)。③實驗過程根據(jù)②中方案進行實驗。在下表中寫出實驗步驟、預期現(xiàn)象與結(jié)論。實驗步驟預期現(xiàn)象與結(jié)論步驟1 步驟2 步驟3 ……
【答案】(1)CO2和CO(2)焰色反應透過藍色鈷玻璃觀察到紫色火焰(3)①全部為鐵單質(zhì)全部為FeO同時存在鐵單質(zhì)和FeO實驗步驟預期現(xiàn)象和結(jié)論步驟1:取適量固體產(chǎn)物于試管中,加入足量蒸餾水,充分振蕩,分離不溶固體與溶液,用蒸餾水充分洗滌不溶固體固體產(chǎn)物部分溶解步驟2:向試管中加入適量CuSO4溶液,再加入少量上述不溶固體,充
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