高三化學二輪復習 專題11 解決金屬元素及其化合物相關問題精品學案

1、專題11.解決與金屬元素及其化合物相關的問題考試說明中：了解常見金屬（如Na、Al、Fe、Cu等）及其重要化合物的主要性質和重要應用。了解金屬材料在生產和生活中的重要應用。認識化學在海水、金屬礦物等自然資源綜合利用方面的重要作用。高考試卷中：有關金屬元素的考題幾乎出現在每年的高考題中，其中出現較多的是選擇題、非選擇題，試題通常以基礎題、中檔題居多，除在選擇題中直接考查金屬元素及其化合物的性質、制法及相互轉變關系外，更重要的是以金屬元素及其重要化合物結合其他元素及其化合物知識為載體，綜合氧化還原、強弱電解質、平衡移動原理、物質結構等理論知識，以綜合型試題對考生進行考查。答題過程中：解題的關鍵是要

2、能進行適度的程序化的邏輯思維，及時調用所掌握物質結構、元素周期律、氧化還原、化學平衡等理論和金屬元素及其化合物基礎知識對題目中信息加以篩選、類比、遷移、推理和校正，得出正確的結論以及找到最合理簡便的解題方法。一。能力展示1.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.三者的單質放置在空氣中均只生成氧化物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、Al2.某同學通過系列實驗探究Mg及其化合物的性質，操作正確且能達到目的的是A、將水加入濃硫酸中得

3、到稀硫酸，置鎂片于其中探究討Mg的活潑性B、將NaOH溶液緩慢滴入MgSO4溶液中，觀察Mg(OH)2沉淀的生成C、將Mg(OH)2濁液直接倒入已裝好濾紙的漏斗中過濾，洗滌并收集沉淀D、將Mg(OH)2沉淀轉入表面皿中，加足量稀鹽酸，加熱蒸干得無水MgCl2固體3.四氯化鈦（TiCl4）是制取航天航空工業(yè)材料鈦合金的重要原料。由鈦鐵礦（主要成分是FeTiO3）制備TiCl4等產品的一種工藝流程示意如下：回答下列問題：（1）往中加入鐵屑至浸出液顯紫色，此時溶液仍呈強酸性。該過程中有如下反應發(fā)生：2Fe3Fe = 3Fe22TiO2(無色) Fe4H = 2Ti3(紫色) Fe22H2OTi3(紫

4、色) Fe3H2O = TiO2(無色) Fe22H加入鐵屑的作用是_。（2）在工藝中需要控制條件以形成TiO2n H2O溶膠，該分散質顆粒直徑大小在_范圍。（3）若把中制得的固體TiO2n H2O用酸清洗除去其中的Fe (OH)3雜質，還可制得鈦白粉。已知25時，KspFe(OH)32.7910-39,該溫度下反應Fe (OH)33HFe3 H2O的平衡常數K=_。（4）已知：TiO2 (s) 2 Cl2 (g)= TiCl4(l) O2(g) H=+140KJmol-12C(s) O2(g)= 2CO(g) H=221KJmol-1寫出中TiO2和焦炭、氯氣反應生成液態(tài)TiCl4和CO氣體

5、的熱化學方程式：_。（5）上述工藝具有成本低、可用低品位礦物為原料等優(yōu)點。依據綠色化學理念，該工藝流程中存在的不足之處是_（只要求寫出一項）。（6）依據下表信息，要精制含少量SiCl4雜質的TiCl4 ，可采用_方法。TiCl4SiCl4熔點/25.068.8沸點/136.457.6過程分析：1.鋁對應的氧化物Al2O3屬于兩性氧化物，A不正確；鋁屬于活潑金屬其表面易被空氣中氧氣氧化形成一層致密的氧化膜而使鋁不易被腐蝕；鐵放置在空氣可以直接發(fā)生化學腐蝕，例如鐵與氯氣直接反應而被腐蝕；銅放置在空氣中會和空氣中氧氣、二氧化碳和水緩慢的反應生成堿式碳酸銅即銅綠，方程式為2Cu+O2+CO2+H2O=

6、Cu2(OH)2CO3，因此選項B不正確；AlCl3、FeCl3、CuCl2均屬于強酸弱堿鹽，在溶液中會水解生成相應的氫氧化物和HCl，溶液在加熱時會促進水解，同時生成的HCl揮發(fā)，進一步促進水解，當溶液蒸干后將最終將得到相應的氫氧化物，所以選項C正確；鋁屬于活潑的金屬元素，在水溶液中Al3+不會放電生成鋁單質；Fe3+在水溶液會放電但產物是Fe2+，而不是單質鐵；只有Cu2+在陰極上得到電子生成單質銅。所以選項D也不正確。答案：C2.本題考察鎂及其化合物的性質、常見的基本實驗操作。稀釋濃硫酸時，應將濃硫酸沿著器壁慢慢加入水中，并及時攪拌，A是錯誤的；過濾時需要用玻璃棒引流，因此C不正確；蒸發(fā)

7、溶液時應該用蒸發(fā)皿而不是表面皿，由MgCl2水解，所以加熱時必需在HCl的氣氛中加熱才能得到MgCl2固體，所以D不正確。因此只有選項B是正確的。答案：B3.（1）根據題意給出方程式分析鐵屑的作用就是作為還原劑的，即：將Fe3還原為Fe2，另外浸出液顯紫色，說明含有Ti3，防止Ti3被Fe3氧化成TiO2。參考答案中“生成Ti3保護Fe2不被氧化?！庇悬c讓人費解，能不能說成“防止Ti3被Fe3氧化成TiO2”或者說“將TiO2還原成Ti3”。（2）形成TiO2n H2O溶膠，說明得到是膠體，其分散質顆粒直徑大小為109107m（或1nm100nm）；（3）KspFe(OH)3=c(Fe3+)c

8、3(OH)2.791039，25時，c(H+)c(OH)Kw11014；反應Fe (OH)33HFe3 H2O的平衡常數K=2.79103。（4）涉及蓋斯定律計算，比較常規(guī)，按要求寫出方程式相加即可得出答案： TiO2(s) 2C(s)2Cl2 (g)TiCl4(l)2CO(g)H=81KJmol-1（5）依據綠色化學理念，該工藝流程中存在的不足之處產生了廢氣，廢液，廢渣等。（6）下表信息可以看出，SiCl4、TiCl4兩者的沸點相差較大，要精制含少量SiCl4雜質的TiCl4可用蒸餾（或分餾）等方法。答案：（1）使Fe3+還原為Fe2+；生成Ti3+保護Fe2+不被氧化。（2）109m107

9、m（或其他合理答案）；（3）2.79103；（4）TiO2(s) 2C(s)2Cl2 (g)TiCl4(l)2CO(g)H=81KJmol-1；（5）產生三廢（或其他合理答案）；（6）蒸餾（或分餾，或精餾）。精要點評：1.金屬元素及其化合物試題，不但設問內容更為豐富（除設問指向之外，可以包括有機與無機之間的融合、實際應用問題的分析等等）；同時，所涉及元素及化合物的種類也更為豐富，在一個試題中所涉及到的往往不是局限于性質相似或同元素的推理 。2.平時要結合課本內容去關注與金屬相關知識在生活、生產實際中的運用，學會用化學概念、化學原理去解決問題，這樣能學以致用，同時也能在高考中準確、快速答題。二能

10、力培養(yǎng)1.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.三者的單質放置在空氣中均只生成氧化物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分析：鋁對應的氧化物Al2O3屬于兩性氧化物，A不正確；鋁屬于活潑金屬其表面易被空氣中氧氣氧化形成一層致密的氧化膜而使鋁不易被腐蝕；鐵放置在空氣可以直接發(fā)生化學腐蝕，例如鐵與氯氣直接反應而被腐蝕；銅放置在空氣中會和空氣中氧氣、二氧化碳和水緩慢的反應生成堿式碳酸銅即銅綠，方程式為2Cu+O2+CO2+H2O=

11、Cu2(OH)2CO3，因此選項B不正確；AlCl3、FeCl3、CuCl2均屬于強酸弱堿鹽，在溶液中會水解生成相應的氫氧化物和HCl，溶液在加熱時會促進水解，同時生成的HCl揮發(fā)，進一步促進水解，當溶液蒸干后將最終將得到相應的氫氧化物，所以選項C正確；鋁屬于活潑的金屬元素，在水溶液中Al3+不會放電生成鋁單質；Fe3+在水溶液會放電但產物是Fe2+，而不是單質鐵；只有Cu2+在陰極上得到電子生成單質銅。所以選項D也不正確。答案：C2.高鐵酸鉀( K2FeO4)是一種新型的自來水處理劑，它的性質和作用是A有強氧化性，可消毒殺菌，還原產物能吸附水中雜質B有強還原性，可消毒殺菌，氧化產物能吸附水中

12、雜質C有強氧化性，能吸附水中雜質，還原產物能消毒殺菌D有強還原性，能吸附水中雜質，氧化產物能消毒殺菌分析：高鐵酸鉀( K2FeO4)中Fe的化合價是+6價，具有強氧化性，其還原產物Fe3+水解生成氫氧化鐵膠體，能吸附水中雜質。答案：A3.由熔鹽電解法獲得的粗鋁含有一定量的金屬鈉和氫氣，這些雜質可采用吹氣精煉法除去，產生的尾氣經處理后可用鋼材鍍鋁。工藝流程如下：（注：NaCl熔點為801；AlCl3在181升華）（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)生置換反應產生新的雜質，相關的化學方程式為 和 。（2）將Cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質隨氣泡上浮除去。氣泡的

13、主要成分除Cl2外還含有 ；固態(tài)雜質粘附于氣泡上，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，熔融鹽電鍍中鋁元素和氯元素主要以AlCl4 和Al2Cl7形式存在，鋁電鍍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 。分析：本題考察物質的提純、實驗條件的選擇、方程式的書寫、原電池及電解的應用。（1）鋁屬于活潑金屬，在高溫下可置換某些金屬或非金屬，因此有關反應的方程式為2AlFe2O3Al2O32Fe、4Al3SiO22Al2O33Si。（2）在高溫下，氯氣可與氫氣、金

14、屬鈉和鋁反應生成HCl、NaCl和AlCl3，由于溫度是700，所以AlCl3會升化變成氣體，因此氣泡的主要成分除Cl2外還含有HCl和AlCl3；NaCl熔點為801，此時NaCl不會熔化，只能在浮渣中存在，即浮渣中肯定存在NaCl。（3）尾氣經冷凝后分為氣體A和B，由框圖可知A是氯氣和氯化氫的混合氣體，B是AlCl3，因此用廢堿液處理A的過程中，所發(fā)生反應的離子方程式為Cl22OH=ClClOH2O和H+OHH2O。（4）既然是鍍鋁，所以鋁必需作陽極，由于熔融鹽中鋁元素和氯元素主要以AlCl4 和Al2Cl7形式存在，所以陽極的電極反應式為Al +7 AlCl43e4Al2Cl7。（5）鋁

15、在空氣中易形成一層極薄的致密而堅固的氧化膜，它能阻止內部的金屬繼續(xù)被氧化，起到防腐蝕保護作用。答案：（1）2AlFe2O3Al2O32Fe 4Al3SiO22Al2O33Si。（2）H2和AlCl3；NaCl（3）Cl22OH=ClClOH2O。（4）陽極 Al +7 AlCl43e4Al2Cl7。（5）致密的氧化鋁膜能隔絕鋼材與空氣中的O2、CO2和H2O等接觸，使電化學腐蝕和化學腐蝕不能發(fā)生。方法指導：1.要從題目讀取有關信息，并加以歸納處理，能找到關鍵詞，并把它轉換成可操作的概念、原理、定律、化學反應等，把握知識的來龍去脈及其應用，作出準確的推理和判斷，然后完整答題。2.關注陌生化學方程

16、式的書寫，關注金屬元素知識與生產、生活的聯(lián)系，善于從基本概念和反應原理的高度來分析信息中金屬元素知識，善于從質量守恒定律、得失電子守恒的角度分析未知的化學反應。三能力測評1.右圖是一種稀硫對Fe-Gr合金隨Cr含量變化的腐蝕性實驗結果，下列有關說法正確的是A.稀硫酸對Fe-Cr合金的腐蝕性比稀硫酸和稀鹽酸的弱B.稀硝酸和鐵反應的化學方程式是:Fe+6HNO3(稀)Fe(NO3)3+3NO2+3H2OC.Cr含量大于13%時，因為三種酸中硫酸的氫離子濃度最大，所以對Fe-Cr合金的腐蝕性最強D.隨著Cr含量增加，稀硫酸對Fe-Cr合金的腐蝕性減弱2.甲、乙兩燒杯中分別裝有相同體積、相同pH的氨水

17、和NaOH溶液，各加入10mL 0.1 molL-1 AlCl3溶液，兩燒杯中都有沉淀生成。下列判斷正確的是A甲中沉淀一定比乙中的多 B甲中沉淀可能比乙中的多C甲中沉淀一定比乙中的少 D甲中和乙中的沉淀可能一樣多3.碳酸鋰廣泛應用于陶瓷和醫(yī)藥等領域。以-鋰輝石（主要成分為Li2OAl2O34SiO2）為原材料制備Li2CO3的工藝流程如下：已知：Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的PH分別為3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分別為34.2g、12.7g和1.3g（1）步驟前，-鋰輝石要粉碎成細顆粒的目的是

18、_（2）步驟中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42-,另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等雜質，需在攪拌下加入_(填“石灰石”、“氯化鈣”或“稀硫酸”)以調節(jié)溶液的PH到6.06.5，沉淀部分雜質離子，然后分離得到浸出液。（3）步驟中，將適量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的雜質金屬離子有_（4）步驟中，生成沉淀的離子方程式為_（5）從母液中可回收的主要物質是_解題分析：1.A選項應該說鉻的含量大于13%，稀硝酸對合金的腐蝕速率比鹽酸硫酸弱。B應生成NO；C不能解釋鹽酸硝酸氫離子濃度相等，但硝酸腐蝕速度慢。答案：D2.此題考查

19、了元素化合物知識。根據氫氧化鋁的性質，其能溶于氫氧化鈉但不溶于氨水，故此加入時，兩燒杯中生成的都是氫氧化鋁沉淀；相同體積相同pH的兩溶液中的溶質氨水大于氫氧化鈉，當兩者均不足量時，生成的沉淀氨水多；氨水過量，氫氧化鈉不足量時，生成的沉淀氨水多；氨水過量，氫氧化鈉恰好時，生成的沉淀一樣多；氨水和氫氧化鈉都過量時，生成的沉淀氨水多；可知BD正確。答案：BD3.（1）粉碎可以增大接觸面積，加快反應速率（2）要增強溶液的堿性，只能加入石灰石（3）可以氧化為，石灰乳和使得沉淀（4）步驟生成的沉淀是,離子方程式為：（5）母液中的溶質是、，可以回收。答案：（1）加快反應速率（2）石灰石（3）（4）（5）。防

20、錯機制：1.金屬元素化合物知識學習要與基本實驗實驗、化工生產工藝、日常生活等結合起來，做到學以致用，而不是簡單的來回重復和死記硬背。2.在做好會做的題的基礎上，關鍵要處理好半會半不會的試題，盡量爭取多拿分，哪怕只寫一個方程式或公式。對于從來就不會的題或某一小問，果斷舍去。3.答題時要注意規(guī)范細致，另外該類題的問題設計一般沒有遞進性，故答題時可跳躍式解答，千萬不能有所放棄。四能力提升1. 我國南方某些地區(qū)的井水取出久置后，井水由澄清透明變成有少量紅褐色絮狀沉淀積于缸底，水面浮著一層“銹皮”下列有關說法錯誤的是 A南方井水中含有較多的Fe3，可用KSCN溶液加以檢驗B井水中生成的紅褐色絮狀沉淀應是

21、由Fe3水解生成的C水面浮著的“銹皮”主要成分為Fe2O3D可用明礬作凈水劑將井水進行凈化2. 下列敘述正確的是 A將CO2通入BaCl2溶液中至飽和，無沉淀產生；再通入SO2，產生沉淀B在稀硫酸中加入銅粉，銅粉不溶解；再加入Cu(NO3)2固體，銅粉仍不溶解C向AlCl3溶液中滴加氨水，產生白色沉淀；再加入過量NaHSO4溶液，沉淀消失D純鋅與稀硫酸反應產生氫氣的速率較慢；再加入少量CuSO4固體，速率不改變3.下列有關鐵及其化合物的說法中不正確的是 A工業(yè)上在高溫下用CO還原含Fe2O3的鐵礦石煉鐵B鐵在純氧中燃燒或高溫下和水蒸氣反應均能得到Fe3O4C工業(yè)上可用鐵質容器儲存、運輸濃硝酸和

22、濃硫酸D氯化鐵溶液有較強氧化性，故可用作凈水劑4. 鈦和鈦的合金被譽為“21世紀最有發(fā)展前景的金屬材料”，它們具有很多優(yōu)良的性能，如熔點高、密度小、可塑性好、易于加工，尤其是鈦合金與人體器官具有很好的“生物相容性”根據它們的主要性能，下列用途不切合實際的是 A用來做保險絲 B用于制造航天飛機C用來制造人造骨 D用于家庭裝修，做鈦合金裝飾門5.某學生設計了如圖所示的方法，鑒定鹽A的組成成分由此分析，下列結論中正確的是 ()AA中一定有Fe3 BC中一定有Fe3CB為AgI沉淀 DA一定為FeBr2溶液6.美、德兩國成功合成具有化學特性的氫鋁化合物(AlH3)n，關于氫鋁化合物的推測不正確的是 A

23、氫鋁化合物與水反應生成氫氧化鋁和氫氣B氫鋁化合物中鋁顯3價，氫顯1價C鋁與水蒸氣高溫下反應生成氫鋁化合物D氫鋁化合物具有強還原性7.雙羥基鋁碳酸鈉是醫(yī)療上常用的一種抑酸劑，其化學式是NaAl(OH)2CO3.關于該物質的說法正確的是 A該物質屬于兩性氫氧化物 B該物質是Al(OH)3和Na2CO3的混合物C1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗3 mol H D該藥劑不適合于胃潰瘍患者服用8.為使以面粉為原料的面包松軟可口，通常用碳酸氫鈉作發(fā)泡劑，因為它 ()熱穩(wěn)定性差增加甜味產生二氧化碳提供鈉離子ABC D9.0.80gCuSO45H2O樣品受熱脫水過程的熱重曲線（樣品質量隨溫度變化

24、的曲線）如下圖所示。請回答下列問題：（1）試確定200時固體物質的化學式_（要求寫出推斷過程）；（2）取270所得樣品，于570灼燒得到的主要產物是黑色粉末和一種氧化性氣體，該反應的化學方程式為_。把該黑色粉末溶解于稀硫酸中，經濃縮、冷卻，有晶體析出，該晶體的化學式為_，其存在的最高溫度是_；（3）上述氧化性氣體與水反應生成一種化合物，該化合物的濃溶液與Cu在加熱時發(fā)生反應的化學方程式為_；（4）在0.10molL-1硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉稀溶液充分攪拌，有淺藍色氫氧化銅沉淀生成，當溶液的pH=8時，c（Cu2+）=_molL-1（KapCu（OH）2=2.210-20）。若在0.1molL

25、-1硫酸銅溶液中通入過量H2S氣體，使Cu2+完全沉淀為CuS，此時溶液中的H+濃度是_molL-1。10.以富含硫酸亞鐵的工業(yè)廢液為原料生產氧化鐵的工藝如下（部分操作和條件略）；I 從廢液中提純并結晶處。II將溶液與稍過量的溶液混合，得到含的濁液IV 將濁液過濾，用90C熱水洗滌沉淀，干燥后得到固體V煅燒，得到固體已知：在熱水中分解（1）I中，加足量的鐵屑出去廢液中的，該反應的離子方程式是 （2）II中，需加一定量硫酸，運用化學平衡原理簡述硫酸的作用 （3）III中，生成的離子方程式是 。若濁液長時間暴露在空氣中，會有部分固體表面變?yōu)榧t褐色，該變化的化學方程式是 。（4）IV中，通過檢驗來判斷沉淀是否洗滌干凈。檢驗操作是是 。（5）已知煅燒的化學方程式是，現煅燒464.0kg的，得到316.