金属及其氧化物.docVIP

专题复习、几种重要的金属重点、难点归纳一、镁和铝的性质金属项目镁（Mg）铝（Al）原子结构示意图282+12x283+13化合价+2+3晶体结构金属晶体金属晶体单质物理性质镁和铝都是密度较小、熔点较低、硬度较小的银白色金属，但镁和铝相比较，铝的硬度比镁的稍大，熔点和沸点都是铝比镁的高抗腐蚀性在空气中都能跟氧气反应，表面覆盖一层致密而坚硬的氧化物薄膜，都具有搞腐蚀性能与O2反应 点燃2Mg+O2 = 2MgO 4Al+3O2 = 2Al2O3与酸反应Mg+2H+=Mg2+H22Al+6H+=Al3+3H2与碱反应不反应2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2与氧化物反应点燃2Mg+CO2 = 2MgO+C 2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe结论镁、铝均为较活泼的金属，但镁的金属性强于铝主要用途镁合金汽车、飞机制造、照明弹等铝合金汽车、船舶、飞机制造、防锈油漆、导线、电缆等1.铝热剂、铝热反应某些金属氧化物粉末，与铝粉混合后在较高温度下剧烈反应生成Al2O3和其它金属并放出大量的热的反应，叫铝热反应。能作铝热剂的不只是Fe2O3,还可以是V2O5、Cr2O3、MnO2等与Al粉形成铝热剂，铝热反应较多的应用于生产上，如：焊接钢轨，熔炼难熔金属V、Cr等。2.镁、铝的存在状态及其应用镁、铝在自然界中均以化合态存在，铝是地壳里存在最多的金属元素。工业上用电解熔融的MgCl2制取Mg,用电解熔融的Al2O3制取Al。 二、镁和铝的重要化合物1 铝及其化合物间的相互转化关系、反应现象及图象分析 向AlCl3溶液中滴加NaOH 溶液直至过量，如图所示。现象：白色沉淀逐渐增多达最大值，继续加NaOH溶液沉淀逐渐溶解，直至完全消失。Al33OH Al(OH)3Al(OH)3OH AlO22H2O向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液直至过量，如下图所示。4n3n4nAl(OH)3 (mol)AlCl3(mol) 现象：开始时无沉淀，接着产生沉淀。达最大值后不增减。Al34OH AlO22H2O3AlO2Al36H2O 4 Al(OH)3向NaAlO2溶液中滴加盐酸直到过量，如图所示。n3n4nHCl(mol)Al(OH)3 (mol)现象：先有白色沉淀后完全消失。AlO2HH2O Al(OH)3Al(OH)33HAl33H2O向盐酸溶液中滴加NaAlO2溶液，直至过量，如图所示。4n3n4nNaAlO2(mol)Al(OH)3 (mol)现象：开始无沉淀，接着产生白色沉淀。AlO24H Al32H2O3AlO2Al36H2O 4 Al(OH)32.MgO与Al2O3的比较MgOAl2O3物理性质均为白色粉末，不溶于水，熔点高（MgOAl2O3），是优良的耐火材料化学性质与热水反应MgO+H2O=Mg(OH)2与水不反应碱性氧化物MgO+2H+=Mg2+H2O两性氧化物Al2O3+6H+=2Al3+3H2OAl2O3+2OH-=2AlO2-+H2O3.Mg(OH)2与Al(OH)3的比较Mg(OH)2Al(OH)3物理性质均为白色固体，不溶于水化学性质不稳定性Mg(OH)2=MgO+ H2O不稳定性2Al(OH)3=Al2O3+3H2O碱性Mg(OH)2+2H+=Mg2+H2O两性Al(OH)3+3H+=Al3+3H2OAl(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O制备Mg2+2OH-= Mg(OH)2Mg2+2NH3H2O =Mg(OH)2+2NH4+Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+不用强碱AlO2-+CO2+2H2O= Al(OH)3+HCO3-不用强酸知识点3.铁及其化合物1.铁在周期表中的位置及结构铁位于第四周期第族，原子结构示意2.铁的性质(1)物理性质银白色光泽、密度大，熔沸点高，延展性、导电、导热性较好、能被磁铁吸引。(2)化学性质铁是较活泼的金属，常显+2、+3价，且Fe3+比Fe2+稳定。铁三角铁及其重要化合物的转化关系Fe2+与Fe3+离子的检验； (1)溶液是浅绿色；Fe2+(2)与KSCN溶液作用不显红色，再滴氯水则变红；(3)加NaOH溶液现象：白色沉淀灰绿色红褐色(1)与无色KSCN溶液作用显红色；Fe3+(2)溶液显黄色或棕黄色；(3)加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀。3.铁的合金一般地说，含碳量在2%4.3%的铁的合金叫做生铁。生铁里除含碳外，还含有硅、锰以及少 量的硫、磷等，它可铸不可煅。根据碳的存在形式可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。一般地说，含碳量在0.03%2%的铁的合金叫做钢。钢坚硬有韧性、弹性，可以锻打、压延，也可以铸造。钢的分类方法很多，如果按化学成分分类、钢可以分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢就是普通的钢，合金钢也叫特种钢，是在碳素钢是适当地加入一种或几种，如锰、铬、镍、钨、铜等合金元素而制成的。合金元素使合金钢具有各种不同的特殊性能。4.炼铁(1)反应原理：利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂(主要是Co)把铁从铁矿石里还原出来。(2)原料、铁矿石、焦炭、石灰石和空气(3)设备：高炉(4)生产过程还原剂的生成C+O2CO2+热 CO2+C 2CO铁矿石还原成铁Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2除脉石、炉渣的形成CaCO3CaO+CO2SiO2+CaOCaSiO35.炼钢(1)设备：氧气顶吹转炉(2)主要原料：炼钢生铁、生石灰、氧气。(3)反应原理：利用氧化还原反应，在高温下，用氧化剂把生铁中过多的碳和其它杂质氧化为气体或炉渣除去。(4)炼钢时的主要反应：氧化剂的生成，热能的来源 2Fe+O22FeO+Q降低碳的含量 C+FeOCO+Fe-Q除去S、P等杂质加硅铁、锰铁、铝除剩余FeO脱氧2FeO+Si2Fe+SiO2四、合金与复盐 1合金的组成成份，可以是不同的金属，也可以是金属和非金属。一般来说，合金的硬度一般比它的各成份金属的大；合金的熔点比它的各成份金属的熔点都低，如做保险丝材料的“伍德合金”，是锡、铋、镉、铅按1：4：1：2质量比组成的合金，熔点仅为67，比水的沸点还低，因此，当电路上电流过大，电线发热到70左右，保除丝即可熔化，自动切断电路，保证电路安全。合金可以分为三种类型：（1）金属固熔体：这是一种金属均匀地分布在另一种金属内形成的复合体，是固态溶液。如黄铜（67Cu、33%Zn），银与金的合金都是金属固溶体。（2）金属互化物：金属与金属之间形成的化合物。其组成有的是固定不变的，如铜化锌（ZnCu）、碳化铁（Fe3C）等，有的是可变的，如铜锡合金就有Cu5Sn、Cu31Sn8、Cu3Sn等多种不同组成。金属互化物不能用通常的化合价来解释。（3）机械混合物：其晶体由两种或两种以上的晶体结构混合而成的，每一小晶体中只有一种金属。同前两类合金不同，机械混合物的组成是非均一的。钢、生铁、青铜等属于这一类合金。2.复盐可以看作是两种简单的盐复合而成的，但复盐属于纯净物，复盐与普通正盐或酸式盐的区别在于复盐电离时，可以电离出两种不同的金属离子（或一种是铵根离子）。例如：KAl(SO4)2=K+Al3+2SO42- (两种金属离子)明矾KAl(SO4)212H2O、光卤石KClMgCl26H2O等均为复盐。3.明矾是一种净水剂，明矾溶于水后Al3+能与水反应：Al3+3H2OAl(OH)3+3H+有胶状Al(OH)3沉淀生成，可以吸附水中悬浮的杂质，而不能除去溶解在水中的物质。矾是一价金属（M+）或铵根离子（NH4+）和三价金属（M3+）硫酸盐的含水复盐的总称。它的种类很多，其通式为（M2SO4M2(SO4)324H2O）,例如：明矾K2SO4Al2(SO4)324H2O,铁铵矾（NH4）2SO4Fe2(SO4)324H2O等。习惯上把某些含有结晶水的硫酸盐也称为矾，如胆矾（CuSO45H2O），绿矾（FeSO47H2O）等，它们不属于真正的矾，是人们的习惯称呼。【典型例题】1.将相同质量的镁条分别在氧气中空气中氮气中二氧化碳中完全燃烧，燃烧后所得固体产物的质量由小到大的顺序是 （ ）A. B.C. D.注意：Mg在二氧化碳中燃烧时，不存在2Mg+CO2 = 2MgO+C的反应，这是因为在空气中的主要成分是N2和O2，只含微量的CO2，O2的氧化性远强于CO2，所以存在过量O2的条件下，不可能发生与CO2的反应（即使假定发生了此反应，生成的C也会继续与O2反应生成CO2，最终结果也相当于没反应）。2 某铁的“氧化物”样品，用5mol/L的盐酸140mL恰好完全溶解，所得溶液还能吸收标准状况下0.56L氯气，使其中Fe2+全部转化为Fe3+。该样品可能的化学式是 （ ）A. Fe2O3 B. Fe3O4 C. Fe4O5 D. Fe5O73下列各组离子在溶液中可以大量共存，且加入氨水后也不产生沉淀的是 （ ）A.Na+ Ba2+ Cl- SO42- B.K+ AlO2- NO3- OH-C.H+ NH4+ Al3+ SO42- D.H+ Cl- CH3COO- NO3-4 下列离子方程式正确的是 （ ）A.稀硫酸与氢氧化钡溶液反应 H+SO42-+Ba2+OH-=BaSO4+H2OB.硫酸铝溶液中滴入氨水 Al3+3OH-=Al(OH)3 C.碳酸氢镁溶液中加入氢氧化钠溶液 Mg2+2HCO3-+4OH-=Mg(OH)2+CO32-+2H2OD.硝酸铝溶液中滴加少量的氢氧化钠溶液 Al3+3OH-=Al(OH)3 5 把铜粉和过量的铁粉加入到热的浓硝酸中，充分反应后，溶液中大量存在的金属阳离子是 （ ）A.只有Fe2+ B.只有Fe3+C.有Fe2+和Cu2+ D.有Fe3+和Cu2+6 由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21：8，则这种混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比是（ ）。A.1：2：1 B. 2：1：1 C. 1：1：1 D. 1：1：37. 某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3+、Cu2+、Au3+等离子。有人设计了图中的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。填写下面空白。(1）图中标号处需加入的相应物质分别是、。（2）写出处发生反应的离子方程式。写出处发生反应的化学方程式。(3）铁红的化学式为；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红；氧化铜。8. （2008年高考化学宁夏卷）为测试一铁片中铁元素的含量，某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验（以下数据为多次平行实验测定结果的平均值）：方案一：将a g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，测得生成氢气的体积为580mL（标准状况）；方案二：将 g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，将反应后得到的溶液用0.02000molL-1的KMnO4溶液滴定，达到终点时消耗了25.00mL KMnO4溶液。请回答下列问题：(1）配平下面的化学方程式（将有关的化学计量数填入答题卡的横线上）：KMnO4+FeSO4+H2SO4=Fe2(SO4)3+MnSO4+K2SO4+H2O(2)在滴定实验中不能选择式滴定管，理由是；(3)根据方案一和方案二测定的结果计算，铁片中铁的质量分数依次为和；（铁的相对原子质量以55.9计）(4）若排除实验仪器和操作的影响因素，试对上述两种方案测定结果的准确性做出判断和分析。方案一(填“准确”“不准确”“不一定准确”），理由是； 案二(填“准确”“不准确”“不一定准确”），理由是。9. （2008年高考化学山东卷）黄铜矿（CuFeS2）是制取铜及其化合物的主要原料之一，还可以制备硫及铁的化合物。冶炼铜的反应为8CuFeS221O28Cu4FeO2Fe2O316SO2若CuFeS2中Fe的化合价为2，反应中被还原的元素是 （填元素符号）。上述冶炼过程产生大量SO2。下列处理方案中合理的是 （填代号）。a高空排放b用于制备硫酸c用纯碱溶液吸收制Na2SO4d用浓硫酸吸收过二硫酸钾（K2S2O8）具有强氧化性，可将I-氧化为I2：S2O82-2I-2SO42-I2通过改变反应途径，Fe3+、Fe2+均可催化上述反应。试用离子方程式表示Fe3+对上述反应催化的过程。 、 （不必配平）利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣（含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3）可制备Fe2O3。方法为用稀盐酸浸取炉渣，过滤。滤液先氧化，再加入过量NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3。a除去Al3+的离子方程式是 。b选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO。提供的试剂：稀盐酸 稀硫酸 KSCN溶液 KMnO4溶液 NaOH溶液 碘水，所选试剂为 。证明炉渣中含有FeO的实验现象为 。10. （2008年高考化学上海卷）明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。具体实验步骤如下图所示：根据上述图示，完成下列天空：明矾石焙烧后用稀氨水浸出。配制500mL稀氨水(每升含有39.20g氨)需要取浓氨水（每升含有250.28g氨） mL，用规格为 mL量筒量取。氨水浸出后得到固液混合体系，过滤，滤液中除K、SO42外，还有大量NH4。检验NH4的方法是_写出沉淀物中所有物质的化学式滤液I的成分是水和 。为测定混合肥料K2SO4、(NH4)2SO4中钾的含量，完善下列步骤：称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量 溶液，产生白色沉淀。 、 、 （依次填写实验操作名称）。冷却、称重。若试样为mg，沉淀的物质的量为nmol，则试样中K2SO4的物质的量为： mol(用含m、n的代数式表示)。【拓展训练】1. 铝在人体内积累可使人慢性中毒，引起老年痴呆症，世界卫生组织已正式将铝确定为“食品污染源之一”而加以控制，铝在下列使用场合一般无需控制的是( )A铝箔电容 B牙膏皮 C制造炊具和餐具 D糖果香烟包装2. 下列溶液能与镁反应生成氢气的是( )A氯化铵溶液 B氢氧化钠溶液 C碳酸钾溶液 D饱和石灰水3. 在一定温度下，一定量氢氧化镁的悬浊液里，有如下溶解平衡：Mg(OH)2(S) Mg2+2OH当向该悬浊液里加入少量MgO粉末时，下列说法不正确的是( )AMg2+的数目减少 BMg2+浓度增大C溶液的pH不变 DMg(OH)2固体质量不变 4. 下列离子方程式错误的是( )A明矾溶液中滴入过量氨水Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+ B偏铝酸钠溶液中加入过量盐酸AlO2+4H+=Al3+2H2OC碳