高考化学复习 常见问题剖析专题 第11讲 常见金属元素及其化合物中的常考问题.doc

第十一讲常见金属元素及其化合物中的常考问题1(2011山东理综，12)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的混合溶液时阴极上依次析出cu、fe、al2(2012安徽理综，13)已知室温下，al(oh)3的ksp或溶解度远大于fe(oh)3。向浓度均为0.1 moll1的fe(no3)3和al(no3)3混合溶液中，逐滴加入naoh溶液。下列示意图表示生成al(oh)3的物质的量与加入naoh溶液的体积的关系，合理的是()。3(2012天津理综，9)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70% cu、25% al、4% fe及少量au、pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：请回答下列问题：(1)第步cu与酸反应的离子方程式为_；得到滤渣1的主要成分为_。(2)第步加h2o2的作用是_，使用h2o2的优点是_；调溶液ph的目的是使_生成沉淀。(3)用第步所得cuso45h2o制备无水cuso4的方法是_。(4)由滤渣2制取al2(so4)318h2o，探究小组设计了三种方案：上述三种方案中，_方案不可行。原因是_；从原子利用率角度考虑，_方案更合理。(5)探究小组用滴定法测定cuso45h2o(mr250)含量。取a g试样配成100 ml溶液，每次取20.00 ml，消除干扰离子后，用c moll1 edta(h2y2)标准溶液滴定至终点，平均消耗edta溶液b ml。滴定反应如下：cu2h2y2=cuy22h写出计算cuso45h2o质量分数的表达式w_。下列操作会导致cuso45h2o含量的测定结果偏高的是_。a未干燥锥形瓶b滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡c未除净可与edta反应的干扰离子考查形式选择题、填空题考向曝光本部分命题重点是钠及其化合物(特别是na2o2、na2co3、nahco3)的性质、铝及其化合物的两性、fe2与fe3之间的转化关系、铜的冶炼及cu(oh)2的性质等。估计以后高考试题将会在选择题中以离子共存、离子方程式、氧化还原反应、物质的鉴别与分离等角度考查金属元素及其化合物的性质，也会在非选择题中以金属元素的性质为载体，通过推断题、实验题，考查考生运用金属元素的有关知识分析解决问题的能力。以实验探究的形式考查元素化合物的性质将成为2013年高考命题的新亮点。在二轮复习时应多关注这类题目！1常见金属元素(如na、al、fe、cu等)(1)了解常见金属的活动性顺序。(2)了解常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。(3)了解合金的概念及其重要应用。2以上各部分知识的综合应用。知识必记1金属元素及其化合物间的转化(1)钠及其重要化合物间的转化关系写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式：化学方程式：_；离子方程式：_；化学方程式：_；化学方程式：_；化学方程式：_；化学方程式：_。(2)铝及其重要化合物间的转化关系写出图中标号的化学反应方程式或离子方程式：化学方程式：_；离子方程式：_；化学方程式：_；离子方程式：_；离子方程式：_；离子方程式：_。(3)铁及其重要化合物间的转化关系写出图中标号的化学反应方程式或离子方程式：化学方程式：_；化学方程式：_；离子方程式：_；离子方程式：_；化学方程式：_。(4)铜及其重要化合物间的转化关系写出图中重要转化(标号处)的反应方程式：_；_；_；_；_；_。2金属氧化物、氢氧化物比较(1)金属氧化物(2)金属氢氧化物3.金属阳离子的检验技能必备1有关na2o2与co2、h2o反应的几个重要关系2co22na2o2=2na2co3o2,2h2o2na2o2=4naoho2。(1)物质的量的关系无论是co2和h2o的单一物质还是两者的混合物，通过足量的na2o2时，co2或h2o与放出o2的物质的量之比均为21。(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2na2o2o22e。(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”；可以看做发生相应的反应：na2o2co=na2co3，na2o2h2=2naoh(实际上两反应都不能发生)。(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。2有关含铝化合物的图像问题操作向alcl3溶液中逐滴加入naoh溶液至过量现象及反应的离子方程式开始时产生白色沉淀，后白色沉淀逐渐溶解至消失oa：al33oh=al(oh)3ab：al(oh)3oh=alo2h2o图像操作向naalo2溶液中逐滴加入稀盐酸至过量现象及反应的离子方程式开始时产生白色沉淀，后白色沉淀逐渐溶解至消失oa：alohh2o=al(oh)3ab：al(oh)33h=al33h2o图像3.铝及其化合物计算的技巧(1)根据alcl3与naoh的量计算生成al(oh)3的量(2)根据alcl3和al(oh)3的量计算需要naoh的量naoh的量n(naoh)当naoh不足时n(naoh)3nal(oh)3当naoh过量时n(naoh)3n(al3)n(al3)nal(oh)34n(al3)nal(oh)3(3)根据naalo2与hcl计算生成al(oh)3的量(4)根据al(oh)3和naalo2的量计算需要加入的hcl的量hcl的量n(hcl)当hcl不足时n(hcl)nal(oh)3当hcl过量时n(hcl)n(alo)3n(alo)nal(oh)34n(alo)3nal(oh)3常考问题28金属及其化合物的转化【题型1】 (宁夏高考题改编)下图表示有关物质(均由短周期元素形成)之间的转化关系，其中a为常见的金属单质，b为非金属单质(一般是黑色粉末)，c是常见的无色无味液体，d是淡黄色的固体化合物。(反应条件图中已省略)(1)a、b、c、d代表的物质分别为_、_、_、_(填化学式)；(2)反应中的c、d均过量，该反应的化学方程式是_；(3)反应中，若b与f物质的量之比为43，g、h分别是_、_(填化学式)；(4)反应产物中k的化学式为_；(5)反应的离子方程式为_。破题关键(1)由c是常见无色无味液体，推知为h2o；d是淡黄色固体化合物，推知d为na2o2；c、d反应后生成naoh，并且又能和常见金属单质a反应，可知a为al；由b为黑色非金属单质，猜测为碳。(2)分步书写，减少错误。先写出na2o2与h2o的反应，生成的naoh再与al发生反应。(3)根据c和o2反应的物质的量，两者比值为44时产物为co2，比值为42时产物为co，现在比值为43，所以产物为co2和co的混合物。(4)反应na2o2和co2反应生成na2co3和o2。(5)反应溶液甲的成分为naoh和naalo2，通入co2后，co2可以和naalo2溶液反应生成al(oh)3沉淀，同时co2又和naoh反应生成na2co3，两者相加，即得总反应方程式，然后再拆为离子方程式。答案(1)alch2ona2o2(2)2na2o22h2o=4naoho2；2al2naoh2h2o=2naalo23h2(3)co2co(4)na2co3(5)co2aloohh2o=coal(oh)3“铝三角”及其应用(1)“铝三角”是指al3、al(oh)3和alo相互转化的三角关系，如图所示：具体反应有：al(oh)3oh=alo2h2oal(oh)33h=al33h2oal33oh=al(oh)3alohh2o=al(oh)3alo4h=al32h2oal34oh=alo2h2oal33alo6h2o=4al(oh)3(2)应用制取al(oh)3al33nh3h2o=al(oh)33nhaloco22h2o=al(oh)3hco离子共存问题al3与hs、s2、alo、hco、co等因相互促进水解而不能大量共存；alo与nh、al3、fe3等也不能大量共存。【提升1】 (2012济南模拟)元素x的单质及x与y形成的化合物能按下图所示的关系发生转化：下列说法不正确的是()。ax可能是金属bx可能是非金属cn可以等于2或3dxym与xyn的相互转化是可逆反应常考问题29金属阳离子的检验与判断【题型2】 (2012豫东名校联考)由短周期元素组成的化合物x是某抗酸药的有效成分。甲同学欲探究x的组成。查阅资料：由短周期元素组成的抗酸药的有效成分有碳酸氢钠、碳酸镁、氢氧化铝、硅酸镁铝、磷酸铝、碱式碳酸镁铝。al3在ph5.0时沉淀完全；mg2在ph8.8时开始沉淀，在ph11.4时沉淀完全。实验过程：.向化合物x粉末中加入过量盐酸，产生气体a，得到无色溶液。.用铂丝蘸取少量中所得的溶液，在火焰上灼烧，无黄色火焰。.向中所得的溶液中滴加氨水，调节ph至56，产生白色沉淀b，过滤。.向沉淀b中加过量naoh溶液，沉淀全部溶解。.向中得到的滤液中滴加naoh溶液，调节ph至12，得到白色沉淀c。(1)中气体a可使澄清石灰水变浑浊，a的化学式是_。(2)由、判断x一定不含有的元素是磷、_。(3)中生成b的离子方程式是_。(4)中b溶解的离子方程式是_。(5)沉淀c的化学式是_。(6)若上述n(a)n(b)n(c)113，则x的化学式是_。破题关键实验过程分析：由知，x中的阴离子有co或hco，无sio，因sio2h=h2sio3，而题述是得到无色溶液；由知无na，即x不是nahco3；由知，x中一定有铝元素，但不能确定是否有镁元素，由进一步明确铝元素的存在；由v知x中有镁元素，x是化合物，由此推知x是碱式碳酸镁铝。(6)n(co2)nal(oh)3nmg(oh)2113，根据电荷守恒可知x的组成为mg3al(oh)7co3。答案(1)co2(2)钠、硅(3)al33nh3h2o=al(oh)33nh(4)al(oh)3oh=alo2h2o(5)mg(oh)2(6)mg3al(oh)7co3氢氧化铝的两性在鉴别和提纯中的应用(1)用过量naoh溶液检验al3的存在。(2)用过量naoh溶液鉴别al3和mg2。(3)用互滴法鉴别al3与oh、alo与h。(4)用过量naoh溶液和相应酸溶液分离al3与mg2、fe3等离子或分离mgo、al2o3。【提升2】 (2012江西南昌模拟测试)有一无色溶液，可能含有k、al3、mg2、nh、cl、so、hco、mno中的几种。为确定其成分，做如下实验：取部分溶液，加入适量na2o2固体，产生无色无味的气体和白色沉淀，再加入足量的naoh溶液后白色沉淀部分溶解；另取部分溶液，加入hno3酸化的ba(no3)2溶液，有白色沉淀产生。下列推断正确的是()。a肯定有al3、mg2、nh、clb肯定有al3、mg2、hcoc肯定有k、hco、mnod肯定有al3、mg2、so常考问题30金属元素及其化合物在工 业生产中的应用【题型3】 (2011福建理综，24)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)在工艺过程中需要控制条件以形成tio2nh2o溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在_范围。(3)若把中制得的固体tio2nh2o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)32.791039，该温度下反应fe(oh)33hfe33h2o的平衡常数k_。(4)已知：tio2(s)2cl2(g)=ticl4(l)o2(g)h140 kjmol12c(s)o2(g)=2co(g)h221 kjmol1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破题关键(1)根据题目给出的三个化学方程式分析知，铁屑的作用是作还原剂，即：将fe3还原为fe2，另外浸出液显紫色，说明含有ti3，由于ti3的还原性大于fe2，过量的ti3能防止fe2被氧化。(2)形成tio2nh2o溶胶，说明得到胶体，其分散质颗粒直径大小为109107 m(或1100 nm)。(3)kspfe(oh)3c(fe3)c3(oh)2.791039,25 时，c(h)c(oh)kw11014；反应fe(oh)33hfe33h2o的平衡常数k2.79103。(4)涉及盖斯定律计算，比较常规，按要求写出反应方程式后再相加即可得出答案：tio2(s)2c(s)2cl2(g)=ticl4(l)2co(g)h81 kjmol1。(5)从流程图可明显看出，该过程中产生了“三废”，因而该工艺流程中存在的不足之处是产生了废气、废液、废渣等。(6)依据上表信息可以看出，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)使溶液中的fe3还原为fe2；生成ti3保护fe2不被氧化(2)109107 m(或其他合理答案)(3)2.79103(4)tio2(s)2cl2(g)2c(s)=ticl4(l)2co(g)h81 kjmol1(5)产生三废(或其他合理答案)(6)蒸馏(或分馏或精馏)工艺流程题答题策略要顺利解答化学工艺流程题，除了要掌握物质的性质和化学实验基础知识和基本技能外，最关键的是要读懂流程图，掌握和具备分析工艺生产流程的方法和能力。根据流程图的不同特点，可采用首尾分析、截段分析、交叉分析等不同方法，从整体到局部，或从局部到整体，结合题目设置的问题，联想已有的化学知识分析问题，逐一推敲而得答案。【提升3】 (2012山东理综，30)实验室采用mgcl2、alcl3的混合溶液与过量氨水反应制备mgal2o4，主要流程如下：(1)为使mg2、al3同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入_(填“a”或“b”)，再滴加另一反应物。(2)如图所示，过滤操作中的一处错误是_。(3)判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是_。高温焙烧时，用于盛放固体的仪器名称是_。(4)无水alcl3(183 升华)遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备。装置b中盛放饱和nacl溶液，该装置的主要作用是_。f中试剂的作用是_。用一件仪器装填适当试剂后也可起到f和g的作用，所装填的试剂为_。解答这类试题的起点是会识别流程图箭头进入的是投料(反应物)，箭头出去的是生成物(包括主产物和副产物)，返回的箭头一般是被“循环利用”的物质。关键是会利用题给信息，正确运用原理，一般要思考以下问题：生产目的，设计的原理，生产过程的作用等；化学反应条件控制原理；实验基本操作；资源的回收和利用；“绿色化学”生产，环境保护等。案例导析(2012大连模拟)(1)2h2e=h2(或2h2o2e=h22oh)淀粉、碘化钾(或淀粉碘化钾溶液)(2)ca2co=caco3、mg22oh=mg(oh)2(3)ac(4)bc(5)加热蒸发过滤,审题指导试题“长度”大，阅读耗时长，因此如何审题至关重要。(1)首先要粗读试题，尽量弄懂流程图，对于与解题无关的步骤不必纠缠，应该问什么推什么，“靠船下篙”。(2)其次要带着问题去仔细研究流程图，在粗读试题之后，应该根据问题去研究某一步或某一种物质，弄清哪些问题需要结合流程图来解答，哪些问题又和流程图无关，前后问题有没有“联带关系”。答题指导本题属于化学工艺流程与实验技术的结合，较简单，但得分仍然不高，主要原因是化学用语书写不规范，如把化学试剂写成了试纸、过滤写成过淲、化方程式书写不完整、写错别字等，对于多选题，要注意宁可漏选，也不可错选，没把握的不要选。参考答案第一部分高频考点及重点题型突破第十一讲常见金属元素及其化合 物中的常考问题【细研考题】1cal2o3属于两性氧化物，a错误；由铜绿可知b错误；三种盐均可水解，加热促进水解，且生成具有挥发性的盐酸和氢氧化物沉淀，所以c正确；在阳离子放电顺序中al3排在h后，不得电子，fe3得电子生成fe2，d错误。2c因al(oh)3的溶解度大于fe(oh)3，所以当向浓度均为0.1 moll1的fe(no3)3和al(no3)3混合溶液中逐滴加入naoh溶液时，应先生成fe(oh)3沉淀，再生成al(oh)3沉淀，生成al(oh)3沉淀时发生的反应为al33oh=al(oh)3，继续滴加naoh溶液，发生反应al(oh)3oh=alo2h2o，最终al(oh)3沉淀消失，由化学方程式知，生成al(oh)3沉淀的过程与al(oh)3沉淀消失的过程中，消耗naoh溶液的体积比为31，故c项正确。3解析(1)由于加入的为稀硫酸、浓硝酸，可确定与cu反应的为硝酸，发生的离子反应为cu4h2no=cu22no22h2o或3cu8h2no3cu22no4h2o，au与pt不与酸反应。(2)分析滤液中的离子为cu2、fe2、fe3、al3，与氧化剂h2o2反应的只有fe2，所以加h2o2的目的是氧化fe2为fe3，便于在调节ph时使其沉淀出来，用h2o2的优点为不引入新杂质，对环境无污染；调节ph的目的是使fe3和al3生成沉淀。(3)用cuso45h2o制备cuso4，只需加热脱水即可。(4)因滤渣2中含有fe(oh)3，而甲方案没有除去铁的实验设计，得到的产品中会含有较多的fe2(so4)3，故甲方案不可行，乙方案中涉及的反应有2al(oh)33h2so4=al2(so4)36h2o及副反应；2fe(oh)33h2so4=fe2(so4)36h2o、fe2(so4)32al=al2(so4)32fe，铁含量少且最终也能转化为al2(so4)3；丙方案中涉及的反应有al(oh)3naoh=naalo22h2o、2naalo24h2so4=al2(so4)3na2so44h2o。乙、丙两种方案中生成1 mol al2(so4)3时，乙方案消耗3 mol h2so4。丙方案消耗4 mol h2so4、2 mol naoh，乙的原子利用率高于丙，故乙方案较合理。(5)未干燥的锥形瓶对滴定无影响；滴定终点时，滴定管尖嘴部分有气泡，使消耗的标准液读数变小，结果偏低，可与edta标准液反应的干扰离子的存在消耗更多标准液，结果偏高。答案(1)cu4h2nocu22no22h2o或3cu8h2no3cu22no4h2oau、pt(2)将fe2氧化为fe3不引入杂质，对环境无污染fe3、al3(3)加热脱水(4)甲所得产品中含有fe2(so4)3杂质乙(5)100%c【细研考纲】知识必记1(1)2nao2na2o22na2h2o=2na2ohh22na2o22h2o=4naoho22na2o22co2=2na2co3o2na2co3co2h2o=2nahco32nahco3na2co3co2h2o或nahco3naoh=na2co3h2o(2)2alfe2o3al2o32fe或4al3o22al2o32al2oh2h2o=2alo3h22al2o3(熔融)4al3o2al2o32oh=2aloh2oal(oh)3oh=alo2h2