高考化学专题复习第3单元《金属及其化合物》《金属材料》（鲁科版）

欢迎进入化学课堂 第三单元金属及其化合物金属材料 第三单元 知识框架 1 钠及其重要化合物间的转化关系 第三单元 知识框架 2 铝及其重要化合物间的转化关系架 第三单元 知识框架 3 铁及其重要化合物间的转化关系 第三单元 知识框架 4 铜及其重要化合物间的转化关系 第三单元 使用建议 第三单元 使用建议 内容特点1 金属及其化合物是学生学习中学化学的载体 知识点多而繁琐 需要记忆的较多 在复习本部分知识时 要注意运用对比的方法理解和掌握钠 铝 铁及有关化合物的知识 如Na2O和Na2O2 Na2CO3和NaHCO3 Al OH 3与Fe OH 3 铝的氧化物和铁的氧化物等 从而找出知识的规律性 同时要强化各知识点的纵横联系 构建完整的知识网络 第三单元 使用建议 第三单元 使用建议 内容特点2 本单元涉及的化学反应的基本规律的知识较多 例如单质 氧化物 酸 碱 盐之间的反应规律 氧化还原反应规律 离子反应的规律等 需要注意知识的前后联系 弄清其来龙去脉 利用基本规律理解这些知识 加强记忆 反复迁移运用 同时注意某些物质性质的特殊性和化学反应的复杂性 3 本单元中涉及的化学实验多 要通过实验来加深对知识点的记忆 第三单元 使用建议 第三单元 使用建议 编写思路1 本单元的编写打破了教材原有的顺序 将知识大致分为钠及其化合物 铝及其化合物 铁及其化合物 铜及其化合物进行编排 保证了各部分知识的连续性和整体性 其中铁及其化合物设置了A B两个课时作业 2 钠及其化合物的内容编排时 首先在知识梳理中对钠 钠的氧化物 Na2CO3 NaHCO3的性质进行了比较 归纳和总结 在要点深化中 对高考常考查的两个内容 钠及其化合物的性质又进行深入研究 并且通过例题和变式题进行分析 第三单元 使用建议 第三单元 使用建议 编写思路3 镁 铝及其化合物知识的编排重点放在了镁与铝的性质的比较上 使学生既要了解二者的相同点 又要了解二者的区别 在要点深化中 主要对 铝三角 和相关图象进行了详尽的论述 既介绍了相关知识点 又介绍了解题的思路与解题方法 4 铁及其化合物内容的编排 主要介绍了各种物质的物理性质和化学性质 并且对容易混淆的知识点 铁元素的三种氧化物 两种氢氧化物进行了较为详细的对比 使学生能够准确地把握它们的异同点 对于高考热点 铁三角 的内容不仅仅通过知识梳理来夯实基础 更是利用了 探究点三 中的要点深化进行升华与提高 第三单元 使用建议 第三单元 使用建议 编写思路5 铜及其化合物知识的编排结合了新课标的要求和高考试题的实际 在知识梳理中对铜及其化合物的知识进行了总结归纳整理 对铜 氧化铜 氢氧化铜 硫酸铜等物质的性质进行了详细的介绍 在要点深化中 主要针对铜及其化合物的性质和铜的化合物的制备这两个既是重点又是难点的知识进行了进一步的深入探究 第三单元 使用建议 第三单元 使用建议 教学建议1 本单元以金属的通性作为暗线来展开 前几讲中重点阐述具体的金属 金属化合物的知识 而在第9讲中设置了 用途广泛的金属材料 试图使学生利用归纳整合的方法 实现从具体到一般 从感性到理性的思维跨越 并使学生初步了解化学计算的相关技巧 提高学生综合处理问题的能力 2 在教学中需注意的问题 1 钠及其化合物的教学要注意引导学生掌握 钠与水反应的现象与化学方程式 过氧化钠的性质与用途 碳酸钠 碳酸氢钠性质的异同点等知识 并且通过本讲内容的学习 使学生初步了解研究金属元素的思维顺序 单质 氧化物 对应的碱 对应的盐 第三单元 使用建议 第三单元 使用建议 教学建议 2 铝元素的知识重点应该放在氧化铝 氢氧化铝的两性上 特别是铝 氧化铝 氢氧化铝三者与强碱溶液的反应 学生最易出错 要引导学生找出其异同点后再记忆 这样就比较容易了 3 铁元素的性质重点在不同价态铁元素之间的转化上 要注意启发学生从氧化剂 还原剂的性质和氧化还原反应的规律上去把握 4 铜及其化合物知识的教学要适当联系电化学知识 第三单元 使用建议 第三单元 使用建议 教学建议 5 此部分实验比较多 也比较灵活 在指导学生学习时要注意引导学生重视实验的功能 使其在学习基础知识时起到应有的作用 例如 根据实验的现象比较不同金属与氧气 氯气反应的难易 根据物质露置在空气中发生的变化记忆 理解物质的性质等 而且这些实验本身也是高考命题的采分点和设计问题的载体 因此有必要予以特别的重视 课时安排本单元建议8课时完成 6课时用于在课堂上完成6 9讲 2课时进行测试及讲评 第6讲 钠及其化合物 第6讲钠及其化合物 第6讲 考纲导学 第6讲 要点探究 知识梳理 1 钠的物理性质 1 颜色 熔点 硬度 导电 导热性 2 钠 水与煤油的密度大小为 银白色 低 小 良好 水 钠 煤油 探究点一钠 第6讲 要点探究 2 钠的化学性质 1 主要化学性质 第6讲 要点探究 2 钠与含有酚酞的水溶液反应的实验现象及解释 反应放热 钠的熔点低 产生气体 反应剧烈 生成了碱 第6讲 要点探究 3 钠的保存实验室通常将少量金属钠保存在煤油中 目的是 d 防止钠与空气中的氧气和水发生反应 第6讲 要点探究 要点深化 钠与酸 碱 盐溶液的反应规律1 金属钠与酸溶液反应 Na与H2O反应的实质是Na置换H2O电离出的H 酸溶液中H 主要由酸电离得到 所以Na投入酸溶液中时 首先与酸反应 且比在纯水中反应剧烈 只有当酸反应完后 才与水反应 例如 将钠投入到少量盐酸中发生反应 2Na 2H 2Na H2 当把盐酸全部消耗完 再发生反应 2Na 2H2O 2Na 2OH H2 第6讲 要点探究 2 金属钠与碱溶液反应的实质是与水反应3 钠与盐的反应 1 钠与盐溶液反应 不能置换出盐中的金属 这是因为金属阳离子在水中一般是以水合离子形式存在 即金属离子周围有一定数目的水分子包围着 不能和钠直接接触 而是先与水反应 再考虑生成的碱与盐的反应 例如 钠与氯化铁溶液反应 2Na 2H2O 2NaOH H2 3NaOH FeCl3 Fe OH 3 3NaCl 第6讲 要点探究 2 工业上在850 钠与熔融状态的KCl反应可以制取金属钾 反应发生是因为在反应温度下 体系中只有钾是气体 能从体系中逸出 利于正向反应 即在反应温度下 为熵增反应 该反应不能说明金属钠的还原性强于金属钾 第6讲 要点探究 例1将Na Mg Al各0 3mol分别加入100mL1mol L 1的盐酸中 同温同压下产生的气体体积比是 A 1 2 3B 6 3 2C 3 1 1D 1 1 1 典例精析 第6讲 要点探究 例1C盐酸不足 所以Mg Al产生氢气的体积应以HCl为准计算 其物质的量均为盐酸物质的量的一半 即0 05mol 但过量的Na还可以与水反应 根据电子守恒 Na与盐酸反应产生的氢气以Na为准计算 即0 15mol 第6讲 要点探究 点评 本题为典型的易错题 解答该题时容易忽视Na与水的反应 而错项D 下面的变式题则极易忽视原溶液是否饱和而错选 第6讲 要点探究 2011 龙岩模拟 在一定温度下将一定量的金属钠放入一定物质的量浓度的NaOH溶液中 反应完成后 NaOH溶液的物质的量浓度 A 增大B 不能确定C 减少D 不变 变式题 第6讲 要点探究 B 当原NaOH溶液不饱和时 反应完成后 NaOH溶液的浓度将增大 当原NaOH溶液饱和时 反应完成后 NaOH溶液的浓度不变 变式题 第6讲 要点探究 知识梳理 氧化钠和过氧化钠的比较 Na2O Na2O2 2 1 碱性氧化物 过氧化物 Na2O H2O 2NaOH 2Na2O2 2H2O 4NaOH O2 Na2O CO2 Na2CO3 2Na2O2 2CO2 2Na2CO3 O2 Na2O 2HCl 2NaCl H2O 2Na2O2 4HCl 4NaCl 2H2O O2 探究点二氧化钠与过氧化钠 第6讲 要点探究 要点深化 1 Na2O2的强氧化性 1 Na2O2与SO2反应 Na2O2 SO2 Na2SO4 2 Na2O2投入FeCl2溶液中 可将Fe2 氧化成Fe3 同时生成Fe OH 3沉淀 3 Na2O2投入氢硫酸中 可将H2S氧化成单质硫 溶液变浑浊 4 Na2O2投入Na2SO3溶液 可将SO32 氧化成SO42 5 Na2O2具有漂白性 投入品红溶液中 可使品红溶液褪色 6 Na2O2投入紫色石蕊试液中 溶液先变蓝后褪色 第6讲 要点探究 2 有关Na2O2与CO2 H2O的反应的几个重要关系2CO2 2Na2O2 2Na2CO3 O22H2O 2Na2O2 4NaOH O2 1 物质的量的关系无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物 通过足量的Na2O2时 CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为2 1 第6讲 要点探究 2 气体体积关系若CO2和水蒸气的混合气体 或单一气体 通过足量Na2O2 气体体积的减少量等于原混合气体体积的且等于生成氧气的体积 3 电子转移关系当Na2O2与CO2 H2O反应时 物质的量关系为2Na2O2 O2 2e 第6讲 要点探究 4 固体质量关系相当于固体 Na2O2 只吸收了CO2中的 CO H2O中的 H2 可以看作发生相应的反应 Na2O2 CO Na2CO3 Na2O2 H2 2NaOH 实际上两反应不能发生 凡分子组成符合 CO m H2 n的物质 Wg该物质在O2中完全燃烧 将其产物 CO2和水蒸气 通过足量的Na2O2后 Na2O2固体增重必为Wg 中学阶段常见的符合这一关系的物质有 无机物 H2 CO及H2和CO的混合气体 有机物 CH4O 甲醇 CH2O 甲醛 CH3COOH 乙酸 HCOOCH3 甲酸甲酯 C6H12O6 葡萄糖 等 第6讲 要点探究 5 先后顺序关系一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O g 的混合物的反应 可视作Na2O2先与CO2反应 待CO2反应完成后 Na2O2再与H2O发生反应 需要说明的是 Na2O2与H2O反应的能力要比与CO2反应的能力强 所以当二者同时与其相遇时 应该是H2O先反应 这里如此处理 只是为了解决问题方便 并非其真正的反应原理 第6讲 要点探究 例2下列关于过氧化钠的叙述中 正确的是 A 过氧化钠能与酸反应生成盐和水 所以过氧化钠是碱性氧化物B 将过量Na2O2投入紫色石蕊试液中 溶液变蓝C 过氧化钠与水反应时 过氧化钠既是氧化剂又是还原剂D 过氧化钠的电子式是Na 2 Na 典例精析 第6讲 要点探究 例2C过氧化钠与酸反应生成盐 水和氧气 所以过氧化钠不是碱性氧化物 A项错 将过量Na2O2投入紫色石蕊试液中 溶液先变蓝 但由于Na2O2具有强氧化性 溶液后褪色 B项错 过氧化钠的电子式应是 D项错 第6讲 要点探究 点评 Na2O2的结构及性质的特殊性是高考的重点和热点 同时也是易错点 如Na2O2晶体中阳离子与阴离子的个数比为2 1 而不是1 1 1molNa2O2与CO2 H2O反应转移的电子数为1mol等 本题对过氧化钠的结构与性质做了全面的考查 而变式题主要考查了有关计算 第6讲 要点探究 CO2与H2的混合气体5g在150 时和足量的氧气混合 用电火花充分引燃 在相同状况下再将反应后所得混合气体通入到足量的Na2O2中 测得Na2O2固体增重的质量为3 4g 则原混合气体中CO2的物质的量分数为 A 25 B 75 C 88 D 32 变式题 第6讲 要点探究 A 第6讲 要点探究 知识梳理 1 Na2CO3与NaHCO3 写出相关反应的离子方程式 纯碱 小苏打 白色粉末 白色晶体 探究点三碳酸钠和碳酸氢钠及焰色反应 第6讲 要点探究 2 焰色反应 1 概念某些金属或它们的化合物在灼烧时会使火焰呈现出特殊的颜色 是 填 化学 或 物理 变化 2 在实验操作中 用 洗涤铂丝 物理 稀盐酸 第6讲 要点探究 3 常见金属元素焰色反应的颜色 黄色 紫色 蓝色钴玻璃 第6讲 要点探究 要点深化 1 Na2CO3与NaHCO3的鉴别 第6讲 要点探究 2 Na2CO3 NaHCO3和盐酸的反应Na2CO3溶液和稀盐酸反应可理解为分步反应 Na2CO3 HCl NaHCO3 NaClNaHCO3 HCl NaCl H2O CO2 NaHCO3溶液和稀盐酸反应的化学方程式为 NaHCO3 HCl NaCl H2O CO2 第6讲 要点探究 1 反应速率 NaHCO3快 2 CO2的生成量 等物质的量的Na2CO3 NaHCO3分别与足量的盐酸反应 产生的CO2相等 等质量的Na2CO3 NaHCO3分别与足量的盐酸反应 NaHCO3产生的CO2多 3 Na2CO3溶液与盐酸的互滴鉴别向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸 开始无气泡产生 而向盐酸中滴加Na2CO3溶液 立即有气泡产生 第6讲 要点探究 例3不用任何试剂鉴别以下几种无色溶液 Na2CO3 NaHSO4 Ba NO3 2 KCl 请说出你的方案即可 典例精析 例3采取相互滴加的方法即可鉴别出Na2CO3和NaHSO4 然将Na2CO3分别滴入剩余的两种溶液中 有白色沉淀生成的为Ba NO3 2 剩余的为KCl 解析 分析这四种物质 NaHSO4为多元强酸的酸式盐 相当于强酸 和Na2CO3溶液相互滴加时出现不同的现象 则可鉴别出二者 然后用已鉴别出来的NaHSO4或Na2CO3将Ba NO3 2和KCl鉴别开来 第6讲 要点探究 点评 利用互相滴加的方法解决这类题目 往往有因反应物用量不同 现象不同的一组或多组物质 如碳酸钠溶液和盐酸 把盐酸逐滴加入到碳酸钠溶液中 开始没有现象 当盐酸过量时出现气泡 而把碳酸钠溶液逐滴加入到盐酸中时 一开始就冒出气泡 这样就把两种溶液鉴别开来了 类似的情况还有 氯化铝溶液与氢氧化钠溶液 四羟基合铝酸酸钠溶液与盐酸 或硫酸 碳酸钠溶液与硫酸 或硫酸氢钠 等等 下面的变式题则考查了Na2CO3与NaHCO3的鉴别 第6讲 要点探究 2011 汕头模拟 可以用来断定碳酸氢钠粉末中是否混有碳酸钠的实验方法是 A 加热时有无色气体放出B 滴加盐酸时有无气泡放出C 溶于水后 滴加稀的氯化镁溶液 看有无白色沉淀生成D 溶于水后 滴加澄清石灰水 看有无白色沉淀生成 变式题 第6讲 要点探究 C 无论碳酸氢钠粉末中是否混有碳酸钠 加热或滴加盐酸均有气体放出 A B项错误 碳酸氢钠溶液 碳酸钠溶液均能与澄清石灰水反应产生白色沉淀 D项错误 分别溶于水后 滴加稀的氯化镁溶液只有碳酸钠溶液能与之产生沉淀 即可鉴别 C项正确 第7讲 镁 铝及其化合物 第7讲镁 铝及其化合物 第7讲 考纲导学 第7讲 要点探究 知识梳理 1 镁 铝的化学性质 写出有关的化学方程式 探究点一镁和铝的性质 缓慢 第7讲 要点探究 Mg 2HCl MgCl2 H2 2Al 6HCl 2AlCl3 3H2 2Al 2NaOH 6H2O 2Na Al OH 4 3H2 第7讲 要点探究 2 海水中提取镁 1 流程 第7讲 要点探究 2 上述流程图中 的化学方程式为 第7讲 要点探究 要点深化 1 Al是中学阶段学习的唯一一种既能与酸 非氧化性酸 反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属 该点常常作为推断题的 题眼 第7讲 要点探究 2 与Al反应的碱溶液必须是强碱溶液 如Al不能与氨水反应放出氢气 Al与NaOH等强碱溶液的反应中 NaOH既不做氧化剂 也不做还原剂 其反应的机理为 2Al 6H2O 2Al OH 3 3H2 Al OH 3 NaOH Na Al OH 4 将这两个方程式叠加消去Al OH 3 可得总反应方程式 2Al 2NaOH 6H2O 2Na Al OH 4 3H2 该反应的电子转移方向和数目可表示为 第7讲 要点探究 第7讲 要点探究 第7讲 要点探究 例1根据下面的信息 推断元素及有关物质 按要求回答问题 信息 有X Y Z三种常见元素的单质 其中X Y为金属 Z为非金属单质 三种单质均能在足量的氧气中燃烧 生成的三种氧化物中 有两种能溶于稀硫酸 两种能溶于浓氢氧化钠溶液 氧化物的相对分子质量都大于26 信息 向上述三种元素单质组成的混合物中加入足量盐酸 固体部分溶解 过滤 向滤液中加入过量的烧碱溶液 最终溶液中析出白色沉淀 信息 向上述三种元素单质组成的混合物中加入足量烧碱溶液 固体部分溶解 过滤 向滤液中加入过量的盐酸溶液 最终溶液中析出白色沉淀 典例精析 第7讲 要点探究 1 这三种元素中一定含有的元素为 作出这种判断的原因是 2 中白色沉淀物的化学式为 3 中生成白色沉淀物的离子方程式为 第7讲 要点探究 例1 1 铝因为氧化物中必有一种既能溶于盐酸又能溶于氢氧化钠溶液 解析 1 根据信息 氧化物中必有一种既能溶于盐酸又能溶于氢氧化钠溶液 铝的氧化物为两性氧化物 故必有铝元素 2 单质能溶于盐酸 加入足量氢氧化钠溶液生成的沉淀必为氢氧化镁 3 单质能溶于氢氧化钠溶液 加入足量盐酸生成的沉淀必为硅酸 第7讲 要点探究 点评 本题中的突破点为 三种氧化物中 有两种能溶于稀硫酸 两种能溶于浓氢氧化钠溶液 关键是从这句隐语中总结出 氧化物中必有一种既能溶于盐酸又能溶于氢氧化钠溶液 我们学过的既能与酸反应又能与碱溶液反应的物质有 金属单质 Al 两性氧化物 Al2O3 两性氢氧化物 Al OH 3 弱酸的酸式盐 NaHCO3 KHS NaHSO3等 弱酸的铵盐 NH4 2CO3 CH3COONH4 NH4 2S等 下面的变式题则从量的角度考查了Al与强碱的反应 第7讲 要点探究 等体积 等物质的量浓度的硫酸 氢氧化钠溶液分别放在甲 乙两烧杯中 各加等质量的铝 生成氢气的体积比为5 6 则甲 乙两烧杯中的反应情况可能是 A 甲 乙中都是铝过量B 甲中铝过量 乙中碱过量C 甲中酸过量 乙中铝过量D 甲中酸过量 乙中碱过量 变式题 第7讲 要点探究 B 由2Al 3H2SO4 Al2 SO4 3 3H2 2Al 2NaOH 6H2O 2Na Al OH 4 3H2 可知 等物质的量的铝完全反应生成等量的H2 等物质的量的H2SO4和NaOH与足量铝反应放出H2的体积比为2 3 因本题H2体积比为5 6 只能是一种溶液中Al不足 另一种溶液中Al过量 因一定物质的量的NaOH比H2SO4消耗Al多 因此 只能是碱中Al不足 酸中铝过量 答案为B 第7讲 要点探究 知识梳理 1 氧化铝 1 两性氧化物与HCl反应 写出化学方程式 下同 与NaOH反应 2 用途熔点很高 是一种比较好的 工业上利用 的方法冶炼铝 2Al2O3 6HCl 2AlCl3 3H2O 探究点二铝的重要化合物 Al2O3 2NaOH 3H2O 2Na Al OH 4 耐火材料 电解熔融的氧化铝 第7讲 要点探究 2 氢氧化铝 1 化学性质 两性氢氧化物与HCl反应 与NaOH反应 受热分解 2 制备 向铝盐溶液中加入氨水 离子方程式为 向四羟基合铝酸盐溶液中通入过量的CO2 离子方程式为 Al OH 3 3HCl AlCl3 3H2O Al OH 3 NaOH Na Al OH 4 第7讲 要点探究 3 明矾净水原理明矾的化学式为 其净水原理涉及的离子方程式为 KAl SO4 2 12H2O 第7讲 要点探究 要点深化 1 铝三角 的转化关系及应用 1 铝三角 的转化关系 第7讲 要点探究 2 铝三角 的应用 鉴别 利用滴加顺序不同 现象不同 AlCl3溶液中滴入NaOH溶液现象为 先生成白色沉淀 后沉淀又溶解 NaOH溶液中滴入AlCl3溶液现象为 开始无明显现象 后产生白色沉淀 不溶解 分离提纯利用Al能溶于强碱溶液 分离Al与其他金属的混合物 利用Al2O3能与强碱反应 分离Al2O3与其他金属氧化物 利用Al OH 3的两性 分离Al3 与其他金属离子 第7讲 要点探究 铝盐与强碱溶液作用生成Al OH 3沉淀的量的关系主要反应关系有 Al3 3OH Al OH 3 1 定量分析可溶性铝盐与强碱 如NaOH溶液 反应 Al元素的存在形式 第7讲 要点探究 第7讲 要点探究 3 Al OH 3沉淀的图象的分析 第7讲 要点探究 第7讲 要点探究 例1某实验小组对一含有Al3 的未知溶液进行了定量分析 做出了如下滴入NaOH溶液体积与沉淀物质的量之间关系的图象 典例精析 第7讲 要点探究 试回答下列问题 1 该未知溶液中至少含有 种阳离子 2 滴加的NaOH溶液的物质的量浓度为多少 3 若该未知溶液中只含三种阳离子且一种是二价阳离子 求a的值 第7讲 要点探究 例2 1 三 2 5mol L 1 3 10 第7讲 要点探究 点评 解决有关Al OH 3沉淀的图象题 其突破点往往就是沉淀量减少的一段 该段发生的反应为 Al OH 3 NaOH Na Al OH 4 即沉淀减少的物质的量等于参加该段反应的NaOH的物质的量 下面的变式题则结合其他沉淀后溶解的反应图象进行综合考查 第7讲 要点探究 2011 福州模拟 如图7 3 纵坐标表示沉淀的质量 横坐标表示所加试剂的体积 请选出曲线变化关系与对应选项相符的实验项 变式题 A 往澄清石灰水中逐渐通入SO2气体B 往澄清石灰水中逐渐通入CO2气体C 往AlCl3溶液中逐滴加NaOH溶液D 往Na Al OH 4 溶液中逐滴加盐酸 第7讲 要点探究 B 往澄清石灰水中逐渐通入SO2气体或CO2气体 生成沉淀与沉淀溶解所需SO2或CO2的体积相同 故A项错误 B项正确 向AlCl3溶液中逐滴加NaOH溶液 产生沉淀与沉淀溶解所需NaOH溶液的体积之比应为3 1 C项错误 向Na Al OH 4 溶液中逐滴加盐酸 产生沉淀与沉淀溶解所需盐酸的体积之比为1 3 D项错误 第8讲 铁及其化合物 第8讲铁及其化合物 第8讲 考纲导学 第8讲 要点探究 知识梳理 1 铁的存在铁在周期表中位于第 周期第 族 在地壳中的含量为第 位 在自然界中主要以 存在 主要化合价有 其中 价较为稳定 四 四 化合态 探究点一铁的性质 2和 3 3 第8讲 要点探究 2 铁的化学性质 1 与非金属反应 2 与H2O反应化学方程式为 Fe2O3 2 3 第8讲 要点探究 3 与酸反应 4 与盐溶液反应 与CuSO4溶液 与FeCl3溶液 Fe H2SO4 FeSO4 H2 Fe 4HNO3 Fe NO3 3 2H2O NO 钝化 钝化 Fe CuSO4 FeSO4 Cu Fe 2FeCl3 3FeCl2 第8讲 要点探究 要点深化 有关铁与硝酸反应的计算问题1 硝酸的作用及其量的确定铁与硝酸的反应中 硝酸一部分表现氧化剂作用 一部分表现酸性作用 作为氧化剂的硝酸可以根据氧化还原反应中得失电子守恒的方法确定 作为酸性作用的硝酸可以通过金属铁的物质的量确定 即铁的物质的量与铁的价态之积 第8讲 要点探究 第8讲 要点探究 第8讲 要点探究 例1 典例精析 第8讲 要点探究 第8讲 要点探究 点评 硝酸与金属的反应中 硝酸既作氧化剂又起酸的作用 起酸作用的硝酸的物质的量等于金属失去电子的物质的量 而作氧化剂的硝酸的物质的量等于生成的氮氧化物中所含氮元素的物质的量 或根据电子守恒来求得 下面的变式题则主要从铁具有可变化合价上进行考查 第8讲 要点探究 下列反应后一定有 3价铁生成的是 100 过量的Fe与Cl2反应 Fe与过量稀H2SO4反应后 再向其中加KNO3 Fe NO3 2溶液中加少量盐酸 把Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中A 只有 B 只有 C 只有 D 全部 变式题 第8讲 要点探究 C 第8讲 要点探究 知识梳理 1 铁的氧化物 探究点二铁的氧化物与氢氧化物 铁红 磁性氧化铁 黑 黑 红棕 FeO 2HCl FeCl2 H2O Fe2O3 6HCl 2FeCl3 3H2O Fe3O4 8HCl FeCl2 2FeCl3 4H2O 第8讲 要点探究 2 铁的氢氧化物 白色 红褐色 Fe OH 2 2H Fe2 2H2O Fe OH 3 3H Fe3 3H2O 白色絮状沉淀 灰绿色 红褐色 4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 第8讲 要点探究 要点深化 纯净Fe OH 2的制取1 实验室制备纯净的Fe OH 2的注意事项 有关Fe OH 2的制备方法 实际上只能观察到瞬间的Fe OH 2白色沉淀 几乎分辨不出来 要想较长时间观察到白色沉淀的生成 关键是怎样降低反应体系中氧气的存在量和操作过程中氧气的引入量 常采用的方法有 采用新制备的纯亚铁盐溶液 Fe2 易被空气中的氧气氧化成Fe3 将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸 除去溶解的氧气 将碱直接加到亚铁盐溶液的底部 使Fe OH 2与空气隔离 在亚铁盐溶液液面上加隔氧剂 如加入苯等密度比水小 而又不溶于水的有机溶剂 第8讲 要点探究 2 实验创新方案 装置如图8 1所示 在试管中加入适量的5 FeSO4溶液 并覆盖一层苯 再用长滴管注入不含O2的1mol L 1NaOH溶液 由于苯的液封作用 防止生成的Fe OH 2被氧化 因而可较长时间观察到白色Fe OH 2沉淀 第8讲 要点探究 方案 装置如图8 2所示 实验时 先打开活塞K 再将分液漏斗的旋塞打开 稀H2SO4与铁粉作用 用产生的H2排出装置中的空气 然后关闭K 使生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中 则可较长时间观察到生成的白色Fe OH 2沉淀 若拔去广口瓶上的橡皮塞 则白色沉淀迅速变成灰绿色 最后变成红褐色 第8讲 要点探究 方案 装置如图8 3所示 以铁做阳极 石墨棒做阴极 电解液可以是NaCl溶液 NaOH溶液等 U形管中加入植物油的目的是隔绝空气 电解一段时间后可以看到U形管中有白色Fe OH 2沉淀生成 此时将电源反接 则会看到白色沉淀迅速变为灰绿色 最后变成红褐色 图8 3 第8讲 要点探究 例2根据下述实验装置和操作 回答下列问题 1 按如图8 4所示装置用两种不同操作分别进行实验 观察B试管中的现象 典例精析 第8讲 要点探究 操作1 先夹紧止水夹a 再使A管开始反应 实验中B管中观察到的现象是 B管中发生反应的离子方程式是 操作2 打开止水夹a 使A管开始反应一段时间后再夹紧止水夹a 实验中在B管中观察到的现象是 B管中发生反应的离子方程式是 第8讲 要点探究 例2先出现白色絮状沉淀 然后沉淀迅速变为灰绿色 最后变为红褐色Fe2 2OH Fe OH 2 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3打开止水夹时 溶液中导气管口有气泡冒出 夹紧夹子后出现白色沉淀 短时间内沉淀不变色Fe2 2OH Fe OH 2 第8讲 要点探究 解析 当夹紧a时 A试管便成了一个封闭体系 产生的H2使A试管内压强增大 将生成的FeSO4溶液压入B中 从而发生反应生成Fe OH 2 而NaOH溶液中的O2可将Fe OH 2迅速氧化 最后转变成Fe OH 3 所以看到白色沉淀的时间很短 当用操作2时 产生的H2首先通过导气管通入到B中的NaOH溶液中 将其中的O2赶走 再夹紧a时 溶液压入B中 此时反应所产生的Fe OH 2在一段时间内不变色 第8讲 要点探究 点评 题主要考查同学们的实验创新能力和对知识的应用能力 制取Fe OH 2 并保持较长时间的白色 其关键点就是解决如何隔绝空气 本题通过巧妙的设计 使制取的Fe OH 2处于氢气的保护气氛中 下面的变式题则以铁的氧化物的性质为核心 以铝热反应为突破口考查了对铁及其化合物的推断 第8讲 要点探究 A B C三种化合物均由X Y两种元素组成 均能与某溶液E反应 与同一种单质G在相同的条件下反应均能生成单质Y和化合物H 且此类反应在工业生产中具有重要意义 反应关系如图8 5所示 变式题 第8讲 要点探究 1 A的化学式 2 写出B与E反应的离子方程式 3 写出D到F的离子方程式 4 写出C与G反应的化学方程式 第8讲 要点探究 解析 此题考查了铁及其化合物之间的相互转化 涉及 2价铁与 3价铁的转化及铝热反应等 由A B C三种化合物均由相同的元素组成 则D F中若含相同元素 则D到F的过程必为氧化过程 故可联想铁及其化合物 且A B C与G的反应均为置换反应 经验证 A B C D E F G H Y分别为FeO Fe3O4 Fe2O3 FeCl2 HCl FeCl3 Al Al2O3 Fe 第8讲 要点探究 知识梳理 铁三角 的转化关系 探究点三 铁三角 的转化关系 第8讲 要点探究 第8讲 要点探究 第8讲 要点探究 3 Fe2 Fe 在金属活动性顺序表中排在Fe前的金属 如Zn Al等 可以将Fe2 还原成Fe Zn FeSO4 ZnSO4 Fe 注意 K Ca Na等活泼金属 由于它们在水溶液中不能存在 所以不能作为还原剂来完成Fe2 Fe的转化 第8讲 要点探究 4 Fe3 Fe2 需要较强的还原剂 如Fe Zn H2S S2 KI I Na2SO3 SO 等 Cu虽不是强的还原剂 但因Fe3 具有较强的氧化性 可被Cu还原成Fe2 Cu 2FeCl3 CuCl2 2FeCl2H2S 2FeCl3 2FeCl2 S 2HCl2KI 2FeCl3 2FeCl2 I2 2KCl 第8讲 要点探究 第8讲 要点探究 要点深化 第8讲 要点探究 第8讲 要点探究 例3下列叙述正确的是 A 向某溶液中通入Cl2 然后再加入KSCN溶液变红色 说明原溶液中含有Fe2 B 向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀 又观察到颜色逐渐变为红褐色 说明该溶液中只含Fe2 不含Mg2 C 过量的铁粉投入到一定的稀硝酸中 充分反应后取上层清液于试管中 滴加KSCN溶液 溶液显红色D 检验红砖中的氧化铁成分 向红砖粉末中加入盐酸 充分反应后取上层清液于试管中 滴加NH4SCN溶液2 3滴即可 典例精析 第8讲 要点探究 例3D加入KSCN溶液变红色 说明含Fe3 但Cl2具有氧化性 无法判断原来是Fe2 还是Fe3 A项错误 加入NaOH溶液得白色沉淀后变成红褐色 说明含Fe2 但由于红褐色的掩盖 无法说明是否有Mg2 B项错误 过量的铁粉与稀硝酸反应最终生成的是Fe2 C项错误 D项正确 第8讲 要点探究 点评 检验Fe2 和Fe3 时要结合它们所处的溶液环境选择合适的检验方法 比如在Fe2 和Fe3 共存的溶液中检验Fe2 就选用酸性KMnO4溶液 若KMnO4溶液紫色褪去 则证明含有Fe2 变式题则主要从Fe2 的还原性和Fe3 的氧化性上进行了考查 第8讲 要点探究 能正确表示下列反应的离子方程式是 A 将氧化亚铁溶于稀硝酸 FeO 2H Fe2 H2OB 氢氧化铁溶于过量的氢碘酸 Fe OH 3 3H Fe3 3H2OC 将磁性氧化铁溶于盐酸 Fe3O4 8H Fe2 2Fe3 4H2OD FeCl3溶液与KSCN溶液混合 Fe3 3SCN Fe SCN 3 变式题 第8讲 要点探究 C A项忽视了Fe2 的还原性 正确的离子方程式应为3FeO 10H NO 3Fe3 NO 5H2O B项忽视了Fe3 与I 的氧化还原反应 正确的离子方程式为2Fe OH 3 6H 2I 2Fe2 I2 6H2O D项FeCl3溶液与KSCN溶液反应生成的是红色溶液 而不是沉淀 第9讲 金属材料复合材料 第9讲金属材料复合材料 第9讲 考纲导学 第9讲 要点探究 知识梳理 一 金属元素在自然界中的存在形态金属元素的存在形态有 和 自然界中 除铂 金等极少数金属外 绝大多数金属元素以 存在 在地壳中 含量最高的金属元素是 其次是 探究点一金属的冶炼 游离态 化合态 化合物的形式 铝 铁 第9讲 要点探究 二 金属的冶炼1 金属的冶炼原理 或实质 金属的冶炼是将金属矿石中的金属从其 中 出来 用于生产和制造各种金属材料 也就是说用 的方法 使金属化合物中的金属阳离子得到电子 变成金属原子 化合物 还原 还原 第9讲 要点探究 2 金属冶炼的方法由于金属的活动性不同 它们的离子获得电子的能力也不同 采用的冶炼方法也不同 1 热分解法某些 的离子得电子能力较强 可以直接用加热分解的方法从其化合物中还原出来 例如 加热法冶炼汞 不活泼的金属 第9讲 要点探究 2 热还原法大多数金属的冶炼都是通过在高温下发生的氧化还原反应来完成的 常用的还原剂有 等 也可以用一些活泼金属作还原剂 将相对不活泼的金属从其化合物置换出来 例如 铝热法炼铁 用Na还原熔融的TiCl4 4Na TiCl44NaCl Ti 焦炭 一氧化碳 氢气 第9讲 要点探究 3 电解法对于一些 的金属 如钾 钙 钠 镁 铝等 其还原性很强 都很容易失去电子 采用一般的还原剂很难还原出来 工业上常用电解法冶炼 活泼 第9讲 要点探究 要点深化 金属活动性的应用1 判断金属与金属盐溶液反应的产物 1 除活泼金属 K Ca Na Mg 外 前面金属能将后面的金属从其盐溶液中置换出来 Fe CuSO4 FeSO4 Cu 2 活泼金属不一定能将不活泼金属从其盐溶液中置换出来 2Na CuSO4 2H2O Na2SO4 Cu OH 2 H2 第9讲 要点探究 2 判断金属与H2O是否反应 1 K Ca Na遇冷水迅速放出H2 2 Mg在冷水中反应缓慢 在沸水中反应快 3 Al在冷水中不反应 在沸水中反应微弱 4 Zn Fe Sn Pb能在红热条件下与水蒸气反应 产生H2 5 氢以后的金属不与水反应 第9讲 要点探究 例1下列说法不正确的是 A 有些活泼金属 如铝可作热还原法的还原剂B 工业上在850 下用金属钠与熔融的KCl来制取金属钾发生的是置换反应C 可用氢气或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝D 分别用氢气和金属作还原剂冶炼金属 用氢气作还原剂时所得金属的纯度高 典例精析 第9讲 要点探究 第9讲 要点探究 点评 金属冶炼方法的选择要综合考虑金属的活动顺序 生产成本等因素 金属活动性顺序中 根据金属的活动性 铝及前面的金属常采用电解的方法 处于后面的金属如Hg Ag常用热分解的方法 而中间部分的金属多采用热还原的方法 不同冶炼方法有不同的特点 如用气态物质还原时 气体与矿石充分接触 反应速率快 无残留 得到的金属纯度高 电解冶炼需消耗大量的电能 铝热反应适用于高熔点金属的冶炼 当一种金属可用多种方法冶炼时 工业上一般采用经济效率高的方法 即热分解法优于焦炭还原法 焦炭还原法优于铝热还原法 铝热还原法优于电解法 从环保角度考虑 H2还原法又优于C CO还原法 本题从总体上考查了金属的冶炼方法 下面的变式题则主要考查镁 铝的冶炼 第9讲 要点探究 1 取MgO和Fe2O3的混合物进行铝热反应 反应的化学方程式为 引发铝热反应的实验操作是 2 已知MgO MgCl2的熔点分别是2852 714 工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁 为什么不用电解MgO的方法生成镁 理由是 3 铝的活泼性较强 直到十八世纪人类才开始将Al从它的化合物中冶炼出来 当时铝价格十分昂贵 拿破仑的头盔就是铝制作的 现在还保存在大英博物馆中 已知Al2O3 AlCl3的熔点分别是2072 190 2 5 105Pa 工业上常用电解Al2O3和冰晶石熔融混合物的方法生成铝 为什么不用电解AlCl3的方法生成铝 理由是 变式题 第9讲 要点探究 解析 1 由于Mg的金属性比铝的强 所以MgO和Fe2O3的混合物中只有Fe2O3与铝粉发生铝热反应 2 根据MgO MgCl2熔点数据可知 MgO的熔点远大于MgCl2 若采取电解MgO 必须在2852 以上 浪费大量的能量 3 AlCl3是共价化合物 在熔融状态下不能电离 所以不能采用电解AlCl3的方法 第9讲 要点探究 知识梳理 1 合金 1 概念 由金属与金属或金属与非金属熔合而成的具有金属特性的物质 2 性质 一般来说 与它的各成分金属相比 合金的熔点 硬度 探究点二合金复合材料 低 大 第9讲 要点探究 2 1 金属材料分为 2 黑色金属包括 有色金属包括 3 1 复合材料是将两种或两种以上 不同的材料经特殊加工而制成的 其由两部分组成 一部分称为 在复合材料中起 作用 另一部分称为 在复合材料中起骨架作用 2 玻璃钢是一种以 做增强体 做基体的复合材料 碳纤维复合材料是在 的基体中加入了 做增强体 具有 且 的特点 铁 铬 锰及它们的合金 质轻 黑色金属 有色金属 除黑色金属以外的其他金属材料及其合金 性质 基体 黏结 增强体 玻璃纤维 合成树脂 韧性好 强度高 碳纤维 合成树脂 第9讲 要点探究 要点深化 关于对合金的认识1 合金是混合物 相互融合的金属或者金属与非金属之间没有发生化学反应 均保留各自的化学性质 如将镁铝合金投入NaOH溶液中 其中的Al发生反应 而将其投入盐酸中 其中的镁 铝均能反应 2 合金的许多物理性质都优于其成分金属 日常生活中所使用的金属制品大都是合金 如纯铁的硬度很小 在日常生活中基本没有使用价值 3 一般来说 合金因为其容易形成原电池比纯金属易腐蚀 但不锈钢却正好相反 第9讲 要点探究 例2所谓合金 就是不同种金属 也包括一些非金属 在熔化状态下形成的一种熔合物 根据下列四种金属的熔沸点 典例精析 其中不能形成合金的是 A Cu和NaB Fe与CuC Cu与AlD Al与Na 第9讲 要点探究 例2ACu的熔点高于Na的沸点 即当Cu熔化时 Na已经气化 二者难以形成合金 点评 本题考查学生对信息的接受加工能力和数据分析能力 变式题则主要考查合金的性质 第9讲 要点探究 Al65Cu23Fe12是20世纪发现的几百种拟晶之一 具有合金的某些优良物理性能 有关这种拟晶的说法中一定错误的是 A Al65Cu23Fe12的硬度比金属Al Cu Fe都大B Al65Cu23Fe12中三种金属的化合价均可看做零C Al65Cu23Fe12不可用做长期浸泡在海水中的材料D 1molAl65Cu23Fe12溶于过量的稀盐酸时共失去265mol电子 变式题 第9讲 要点探究 D1molAl65Cu23Fe12溶于过量的稀盐酸时共失去电子的物质的量为n e 65mol 3 12mol 2 219mol 而Cu与稀盐酸不反应 故选D 变式题 第9讲 要点探究 知识梳理 1 铜是有金属光泽的 色金属 密度为8 92g cm 3 熔点为1083 沸点为2595 具有良好的 性 2 碱式碳酸铜的化学式 绿色固体 铜在潮湿的空气中能被氧化成铜锈 反应的化学方程式为 3 胆矾的化学式 蓝色晶体 受热分解失水转化成白色粉末 反应的化学方程式为 探究点三铜及其化合物 紫红 导电 导热 延伸 Cu2 OH 2CO3 2Cu O2 H2O CO2 Cu2 OH 2CO3 CuSO4 5H2O 第9讲 要点探究 要点深化 第9讲 要点探究 2 铜的氧化物 第9讲 要点探究 例3在11 2g铁和铜组成的合金中加入过量的硝酸溶液 合金完全溶解 同时生成气体X 再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液 生成21 4g沉淀 则下列表示X组成合理的是 A 0 3molNO2B 0 3molNO 0 1molNO2C 0 6molNOD 0 3molNO2 0 1molNO 典例精析 第9讲 要点探究 第9讲 要点探究 点评 等价代换 也可应用于非氧化还原反应中 如常见试题 将5 8g金属镁 铝的合金置于1L1 8mol L 1的盐酸中 金属全部溶解 之后加入氢氧化钠溶液至金属离子恰好完全沉淀 求消耗的氢氧化钠的物质的量 其思维过程如下 盐酸过量 金属溶于盐酸生成盐酸盐 加入氢氧化钠溶液后 氢氧根离子代换溶液中的氯离子 故加入氢氧化钠的物质的量等于盐酸的物质的量 也可以这样理解 反应后生成的溶液为氯化钠溶液 依据氯离子和钠离子守恒可知消耗氢氧化钠的物质的量与盐酸的物质的量相等 变式题则是利用电子守恒进行简化计算过程 第9讲 要点探究 将1 92g金属铜置于一定体积的浓硝酸中 将生成的气体通入装满水且倒置与水面的集气瓶中 并同时缓缓通入氧气 反应结束后 金属铜全部溶解 且集气瓶中充满了水 则通入的氧气的物质的量为 变式题 第9讲 要点探究 0 015mol 解析 从整体上看 金属铜被硝酸氧化成了Cu2 而硝酸的还原产物又被氧气氧化为硝酸 故相当于氧气将铜氧化了 根据电子守恒 可得氧气的物质的量为 1 92g 64g mol 1 2 4 0 015mol 变式题 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全