江苏省高三化学二轮复习 专题11 解决金属元素及其化合物相关问题精品学案.doc

专题11.解决与金属元素及其化合物相关的问题考试说明中：了解常见金属（如na、al、fe、cu等）及其重要化合物的主要性质和重要应用。了解金属材料在生产和生活中的重要应用。认识化学在海水、金属矿物等自然资源综合利用方面的重要作用。高考试卷中：有关金属元素的考题几乎出现在每年的高考题中，其中出现较多的是选择题、非选择题，试题通常以基础题、中档题居多，除在选择题中直接考查金属元素及其化合物的性质、制法及相互转变关系外，更重要的是以金属元素及其重要化合物结合其他元素及其化合物知识为载体，综合氧化还原、强弱电解质、平衡移动原理、物质结构等理论知识，以综合型试题对考生进行考查。答题过程中：解题的关键是要能进行适度的程序化的逻辑思维，及时调用所掌握物质结构、元素周期律、氧化还原、化学平衡等理论和金属元素及其化合物基础知识对题目中信息加以筛选、类比、迁移、推理和校正，得出正确的结论以及找到最合理简便的解题方法。一。能力展示1.al、fe、cu都是重要的金属元素。下列说法正确的是a.三者对应的氧化物均为碱性氧化物b.三者的单质放置在空气中均只生成氧化物c.制备alcl3、fecl3、cucl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法d.电解alcl3、fecl3、cucl2的混合溶液是阴极上依次析出cu、fe、al2.某同学通过系列实验探究mg及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是a、将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探究讨mg的活泼性b、将naoh溶液缓慢滴入mgso4溶液中，观察mg(oh)2沉淀的生成c、将mg(oh)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀d、将mg(oh)2沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水mgcl2固体3.四氯化钛（ticl4）是制取航天航空工业材料钛合金的重要原料。由钛铁矿（主要成分是fetio3）制备ticl4等产品的一种工艺流程示意如下：回答下列问题：（1）往中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：2fe3fe = 3fe22tio2(无色) fe4h = 2ti3(紫色) fe22h2oti3(紫色) fe3h2o = tio2(无色) fe22h加入铁屑的作用是_。（2）在工艺中需要控制条件以形成tio2n h2o溶胶，该分散质颗粒直径大小在_范围。（3）若把中制得的固体tio2n h2o用酸清洗除去其中的fe (oh)3杂质，还可制得钛白粉。已知25时，kspfe(oh)32.7910-39,该温度下反应fe (oh)33hfe3 h2o的平衡常数k=_。（4）已知：tio2 (s) 2 cl2 (g)= ticl4(l) o2(g) h=+140kjmol-12c(s) o2(g)= 2co(g) h=221kjmol-1写出中tio2和焦炭、氯气反应生成液态ticl4和co气体的热化学方程式：_。（5）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是_（只要求写出一项）。（6）依据下表信息，要精制含少量sicl4杂质的ticl4 ，可采用_方法。ticl4sicl4熔点/25.068.8沸点/136.457.6过程分析：1.铝对应的氧化物al2o3属于两性氧化物，a不正确；铝属于活泼金属其表面易被空气中氧气氧化形成一层致密的氧化膜而使铝不易被腐蚀；铁放置在空气可以直接发生化学腐蚀，例如铁与氯气直接反应而被腐蚀；铜放置在空气中会和空气中氧气、二氧化碳和水缓慢的反应生成碱式碳酸铜即铜绿，方程式为2cu+o2+co2+h2o=cu2(oh)2co3，因此选项b不正确；alcl3、fecl3、cucl2均属于强酸弱碱盐，在溶液中会水解生成相应的氢氧化物和hcl，溶液在加热时会促进水解，同时生成的hcl挥发，进一步促进水解，当溶液蒸干后将最终将得到相应的氢氧化物，所以选项c正确；铝属于活泼的金属元素，在水溶液中al3+不会放电生成铝单质；fe3+在水溶液会放电但产物是fe2+，而不是单质铁；只有cu2+在阴极上得到电子生成单质铜。所以选项d也不正确。答案：c2.本题考察镁及其化合物的性质、常见的基本实验操作。稀释浓硫酸时，应将浓硫酸沿着器壁慢慢加入水中，并及时搅拌，a是错误的；过滤时需要用玻璃棒引流，因此c不正确；蒸发溶液时应该用蒸发皿而不是表面皿，由mgcl2水解，所以加热时必需在hcl的气氛中加热才能得到mgcl2固体，所以d不正确。因此只有选项b是正确的。答案：b3.（1）根据题意给出方程式分析铁屑的作用就是作为还原剂的，即：将fe3还原为fe2，另外浸出液显紫色，说明含有ti3，防止ti3被fe3氧化成tio2。参考答案中“生成ti3保护fe2不被氧化。”有点让人费解，能不能说成“防止ti3被fe3氧化成tio2”或者说“将tio2还原成ti3”。（2）形成tio2n h2o溶胶，说明得到是胶体，其分散质颗粒直径大小为109107m（或1nm100nm）；（3）kspfe(oh)3=c(fe3+)c3(oh)2.791039，25时，c(h+)c(oh)kw11014；反应fe (oh)33hfe3 h2o的平衡常数k=2.79103。（4）涉及盖斯定律计算，比较常规，按要求写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）依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处产生了废气，废液，废渣等。（6）下表信息可以看出，sicl4、ticl4两者的沸点相差较大，要精制含少量sicl4杂质的ticl4可用蒸馏（或分馏）等方法。答案：（1）使fe3+还原为fe2+；生成ti3+保护fe2+不被氧化。（2）109m107m（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）产生三废（或其他合理答案）；（6）蒸馏（或分馏，或精馏）。精要点评：1.金属元素及其化合物试题，不但设问内容更为丰富（除设问指向之外，可以包括有机与无机之间的融合、实际应用问题的分析等等）；同时，所涉及元素及化合物的种类也更为丰富，在一个试题中所涉及到的往往不是局限于性质相似或同元素的推理 。2.平时要结合课本内容去关注与金属相关知识在生活、生产实际中的运用，学会用化学概念、化学原理去解决问题，这样能学以致用，同时也能在高考中准确、快速答题。二能力培养1.al、fe、cu都是重要的金属元素。下列说法正确的是a.三者对应的氧化物均为碱性氧化物b.三者的单质放置在空气中均只生成氧化物c.制备alcl3、fecl3、cucl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法d.电解alcl3、fecl3、cucl2的混合溶液是阴极上依次析出cu、fe、al分析：铝对应的氧化物al2o3属于两性氧化物，a不正确；铝属于活泼金属其表面易被空气中氧气氧化形成一层致密的氧化膜而使铝不易被腐蚀；铁放置在空气可以直接发生化学腐蚀，例如铁与氯气直接反应而被腐蚀；铜放置在空气中会和空气中氧气、二氧化碳和水缓慢的反应生成碱式碳酸铜即铜绿，方程式为2cu+o2+co2+h2o=cu2(oh)2co3，因此选项b不正确；alcl3、fecl3、cucl2均属于强酸弱碱盐，在溶液中会水解生成相应的氢氧化物和hcl，溶液在加热时会促进水解，同时生成的hcl挥发，进一步促进水解，当溶液蒸干后将最终将得到相应的氢氧化物，所以选项c正确；铝属于活泼的金属元素，在水溶液中al3+不会放电生成铝单质；fe3+在水溶液会放电但产物是fe2+，而不是单质铁；只有cu2+在阴极上得到电子生成单质铜。所以选项d也不正确。答案：c2.高铁酸钾( k2feo4)是一种新型的自来水处理剂，它的性质和作用是a有强氧化性，可消毒杀菌，还原产物能吸附水中杂质b有强还原性，可消毒杀菌，氧化产物能吸附水中杂质c有强氧化性，能吸附水中杂质，还原产物能消毒杀菌d有强还原性，能吸附水中杂质，氧化产物能消毒杀菌分析：高铁酸钾( k2feo4)中fe的化合价是+6价，具有强氧化性，其还原产物fe3+水解生成氢氧化铁胶体，能吸附水中杂质。答案：a3.由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。工艺流程如下：（注：nacl熔点为801；alcl3在181升华）（1）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为 和 。（2）将cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除cl2外还含有 ；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在 。（3）在用废碱液处理a的过程中，所发生反应的离子方程式为 。（4）镀铝电解池中，金属铝为 极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以alcl4 和al2cl7形式存在，铝电镀的主要电极反应式为 。（5）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是 。分析：本题考察物质的提纯、实验条件的选择、方程式的书写、原电池及电解的应用。（1）铝属于活泼金属，在高温下可置换某些金属或非金属，因此有关反应的方程式为2alfe2o3al2o32fe、4al3sio22al2o33si。（2）在高温下，氯气可与氢气、金属钠和铝反应生成hcl、nacl和alcl3，由于温度是700，所以alcl3会升化变成气体，因此气泡的主要成分除cl2外还含有hcl和alcl3；nacl熔点为801，此时nacl不会熔化，只能在浮渣中存在，即浮渣中肯定存在nacl。（3）尾气经冷凝后分为气体a和b，由框图可知a是氯气和氯化氢的混合气体，b是alcl3，因此用废碱液处理a的过程中，所发生反应的离子方程式为cl22oh=clcloh2o和h+ohh2o。（4）既然是镀铝，所以铝必需作阳极，由于熔融盐中铝元素和氯元素主要以alcl4 和al2cl7形式存在，所以阳极的电极反应式为al +7 alcl43e4al2cl7。（5）铝在空气中易形成一层极薄的致密而坚固的氧化膜，它能阻止内部的金属继续被氧化，起到防腐蚀保护作用。答案：（1）2alfe2o3al2o32fe 4al3sio22al2o33si。（2）h2和alcl3；nacl（3）cl22oh=clcloh2o。（4）阳极 al +7 alcl43e4al2cl7。（5）致密的氧化铝膜能隔绝钢材与空气中的o2、co2和h2o等接触，使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生。方法指导：1.要从题目读取有关信息，并加以归纳处理，能找到关键词，并把它转换成可操作的概念、原理、定律、化学反应等，把握知识的来龙去脉及其应用，作出准确的推理和判断，然后完整答题。2.关注陌生化学方程式的书写，关注金属元素知识与生产、生活的联系，善于从基本概念和反应原理的高度来分析信息中金属元素知识，善于从质量守恒定律、得失电子守恒的角度分析未知的化学反应。三能力测评1.右图是一种稀硫对fe-gr合金随cr含量变化的腐蚀性实验结果，下列有关说法正确的是a.稀硫酸对fe-cr合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸的弱b.稀硝酸和铁反应的化学方程式是:fe+6hno3(稀)fe(no3)3+3no2+3h2oc.cr含量大于13%时，因为三种酸中硫酸的氢离子浓度最大，所以对fe-cr合金的腐蚀性最强d.随着cr含量增加，稀硫酸对fe-cr合金的腐蚀性减弱2.甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同ph的氨水和naoh溶液，各加入10ml 0.1 moll-1 alcl3溶液，两烧杯中都有沉淀生成。下列判断正确的是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样多3.碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以-锂辉石（主要成分为li2oal2o34sio2）为原材料制备li2co3的工艺流程如下：已知：fe3+、al3+、fe2+和mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的ph分别为3.2、5.2、9.7和12.4；li2so4、lioh和li2co3在303k下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g（1）步骤前，-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是_（2）步骤中，酸浸后得到的酸性溶液中含有li+、so42-,另含有al3+、fe3+、fe2+、mg2+、ca2+、na+等杂质，需在搅拌下加入_(填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”)以调节溶液的ph到6.06.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。（3）步骤中，将适量的h2o2溶液、石灰乳和na2co3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有_（4）步骤中，生成沉淀的离子方程式为_（5）从母液中可回收的主要物质是_解题分析：1.a选项应该说铬的含量大于13%，稀硝酸对合金的腐蚀速率比盐酸硫酸弱。b应生成no；c不能解释盐酸硝酸氢离子浓度相等，但硝酸腐蚀速度慢。答案：d2.此题考查了元素化合物知识。根据氢氧化铝的性质，其能溶于氢氧化钠但不溶于氨水，故此加入时，两烧杯中生成的都是氢氧化铝沉淀；相同体积相同ph的两溶液中的溶质氨水大于氢氧化钠，当两者均不足量时，生成的沉淀氨水多；氨水过量，氢氧化钠不足量时，生成的沉淀氨水多；氨水过量，氢氧化钠恰好时，生成的沉淀一样多；氨水和氢氧化钠都过量时，生成的沉淀氨水多；可知bd正确。答案：bd3.（1）粉碎可以增大接触面积，加快反应速率（2）要增强溶液的碱性，只能加入石灰石（3）可以氧化为，石灰乳和使得沉淀（4）步骤生成的沉淀是,离子方程式为：（5）母液中的溶质是、，可以回收。答案：（1）加快反应速率（2）石灰石（3）（4）（5）。防错机制：1.金属元素化合物知识学习要与基本实验实验、化工生产工艺、日常生活等结合起来，做到学以致用，而不是简单的来回重复和死记硬背。2.在做好会做的题的基础上，关键要处理好半会半不会的试题，尽量争取多拿分，哪怕只写一个方程式或公式。对于从来就不会的题或某一小问，果断舍去。3.答题时要注意规范细致，另外该类题的问题设计一般没有递进性，故答题时可跳跃式解答，千万不能有所放弃。四能力提升1. 我国南方某些地区的井水取出久置后，井水由澄清透明变成有少量红褐色絮状沉淀积于缸底，水面浮着一层“锈皮”下列有关说法错误的是 a南方井水中含有较多的fe3，可用kscn溶液加以检验b井水中生成的红褐色絮状沉淀应是由fe3水解生成的c水面浮着的“锈皮”主要成分为fe2o3d可用明矾作净水剂将井水进行净化2. 下列叙述正确的是 a将co2通入bacl2溶液中至饱和，无沉淀产生；再通入so2，产生沉淀b在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解；再加入cu(no3)2固体，铜粉仍不溶解c向alcl3溶液中滴加氨水，产生白色沉淀；再加入过量nahso4溶液，沉淀消失d纯锌与稀硫酸反应产生氢气的速率较慢；再加入少量cuso4固体，速率不改变3.下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是 a工业上在高温下用co还原含fe2o3的铁矿石炼铁b铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到fe3o4c工业上可用铁质容器储存、运输浓硝酸和浓硫酸d氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂4. 钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工，尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是 a用来做保险丝 b用于制造航天飞机c用来制造人造骨 d用于家庭装修，做钛合金装饰门5.某学生设计了如图所示的方法，鉴定盐a的组成成分由此分析，下列结论中正确的是 ()aa中一定有fe3 bc中一定有fe3cb为agi沉淀 da一定为febr2溶液6.美、德两国成功合成具有化学特性的氢铝化合物(alh3)n，关于氢铝化合物的推测不正确的是 a氢铝化合物与水反应生成氢氧化铝和氢气b氢铝化合物中铝显3价，氢显1价c铝与水蒸气高温下反应生成氢铝化合物d氢铝化合物具有强还原性7.双羟基铝碳酸钠是医疗上常用的一种抑酸剂，其化学式是naal(oh)2co3.关于该物质的说法正确的是 a该物质属于两性氢氧化物 b该物质是al(oh)3和na2co3的混合物c1 mol naal(oh)2co3最多可消耗3 mol h d该药剂不适合于胃溃疡患者服用8.为使以面粉为原料的面包松软可口，通常用碳酸氢钠作发泡剂，因为它 ()热稳定性差增加甜味产生二氧化碳提供钠离子abc d9.0.80gcuso45h2o样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如下图所示。请回答下列问题：（1）试确定200时固体物质的化学式_（要求写出推断过程）；（2）取270所得样品，于570灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为_。把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为_，其存在的最高温度是_；（3）上述氧化性气体与水反应生成一种化合物，该化合物的浓溶液与cu在加热时发生反应的化学方程式为_；（4）在0.10moll-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的ph=8时，c（cu2+）=_moll-1（kapcu（oh）2=2.210-20）。若在0.1moll-1硫酸铜溶液中通入过量h2s气体，使cu2+完全沉淀为cus，此时溶液中的h+浓度是_moll-1。10.以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下（部分操作和条件略）；i 从废液中提纯并结晶处。ii将溶液与稍过量的溶液混合，得到含的浊液iv 将浊液过滤，用90c热水洗涤沉淀，干燥后得到固体v煅烧，得到固体已知：在热水中分解（1）i中，加足量的铁屑出去废液中的，该反应的离子方程式是 （2）ii中，需加一定量硫酸，运用化学平衡原理简述硫酸的作用 （3）iii中，生成的离子方程式是 。若浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，该变化的化学方程式是 。（4）iv中，通过检验来判断沉淀是否洗涤干净。检验操作是是 。（5）已知煅烧的化学方程式是，现煅烧464.0kg的，得到316.8