金属元素规律.doc

一、知识归纳1 金属元素在周期表中的位置和原子结构特征；金属与酸反应的规律判断金属活动性的规律：金属共性：（1）物理通性：1. 常温下多数为固体（Hg除外）2. 有金属光泽，大多数金属呈银白色3. 大多数金属有延展性4. 金属一般是电和热的良导体；（2）化学通性：金属的化学性质主要表现为易失去最外层的电子，显示还原性，这与它们的原子结构有关。常见金属的主要化学性质列于下表：金属活动性顺序K Ca Na Mg Al Mn Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au金属原子失电子能力 依次减小，还原性减弱空气中跟氧气的反应易被氧化常温时能被氧化加热时能被氧化不能被氧化跟水的反应常温可置换出水中的氢加热或与水蒸气反应时能置换出水中的氢不与水反应跟酸的反应能置换出稀酸（如HCl、H2SO4）中的氢不能置换出稀酸中的氢反应剧烈反应程度依次减弱能跟浓硫酸、硝酸反应能跟王水反应跟盐的反应位于金属活动性顺序前面的金属可以将后面的金属从其盐溶液中置换出来跟碱的反应Al、Zn等具有两性的金属可以与碱反应2 金属的制备：（1）碱金属的制取： 金属Li和Na主要是用电解熔融氯化物的方法制取，如： 金属K因为易溶于熔盐不易分离，且电解时有副反应发生，故一般采用热还原法，在850的高温下用Na从熔融KCl中把K置换出来：（2）镁的工业制法 将MgCl2晶体在HCl中加热除去结晶水，即得无水氯化镁，再采用电解熔融的MgCl2的方法。（3）Al的工业制备：（4）Fe的工业制备：CO+Fe2O3 = 2Fe+CO23 金属的共性和不同单质及化合物的差异；（1）碱金属应注意Na2O2与CO2和H2O(g)中单一气体或混合气体反应，反应前后气体体积、质量变化情况；（2）正确理解镁铝及化合物，图示表示意义；（3）正确理解A12O3、Al(OH)3和的两性以及A13+和AlO2-存在的条件；（4）亚铁盐和Fe(OH)2易被氧化；（5）FeCl3、Fe2(SO4)3蒸干所得固体物质不相同。4、金属单质的知识网络构建：（1）金属钠及其化合物：金属钠的物性：银白色、硬度小、比水轻、熔点低、易传热、导电，如上图所示。（2）金属镁及其化合物：（3）金属铝及其化合物：（4）金属铁及其化合物5、金属氧化物的知识构建：（1）碱性氧化物：分子式Na2OMgOCaOFeOFe2O3色态状态白色固体白色粉末白色粉末黑色粉末红棕色粉末稳定性不稳定易氧化为Na2O2稳定稳定不稳定易氧化成Fe3O4稳定与水作用生成NaOH生成Mg(OH)2生成Ca(OH)2不反应不反应与酸作用生成钠盐与水生成镁盐与水生成钙盐与水生成亚铁盐与水生成铁盐与水氧化性通常不能用还原剂还原可用C、CO、Al等还原其他性质与酸性氧化物反应与酸性氧化物反应 还可与NH4Cl反应与酸性氧化物反应与氧化性酸反应生成铁盐制备煅烧菱镁矿：MgCO3 = MgO+CO2煅烧石灰石：CaCO3 = CaO+CO2炼钢炉中过量的铁与氧反应加热2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O（2）两性氧化物 Al2O3 （铝土矿、刚玉 ）白色不溶水的固体、宝石的主要成分与酸反应： Al2O3+6H+=2Al3+3H2O 与碱反应： Al2O3+2OH-=2AlO2- +H2OZnO 白色不溶水的固体与酸反应： ZnO +2H+=Zn2+H2O 与碱反应： ZnO +2OH-=ZnO22-+H2O（3）不成盐的氧化物（Na2O2 、Fe3O4 ）Na2O2：淡黄色固体，强氧化性、漂白性 制法：钠在空气中燃烧与水反应 ：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 与酸反应： 2Na2O2+4HCl=4NaCl+O2+2H2O Fe3O4：黑色晶体，无毒有磁性，不溶于水 制法：铁在氧气中燃烧与非氧化性的酸：Fe3O4 +8H+= Fe2+2Fe3+H2O与氧化性的酸：3Fe3O4+28H+NO3-=9Fe3+14H2O+NO6、其他金属化合物：（1）氢氧化钠：（2）碳酸钠与碳酸氢钠：名称碳酸钠碳酸氢钠俗名纯碱或苏打小苏打主要性质色态白色粉末白色细小晶体水溶性稳定性与H+反应与碱反应Ca(OH)2盐CaCl2Al2(SO4)3与水作用鉴别加热比较不分解分解产生使沉清石灰水变混浊的气体与酸反应速率的比较快慢与酸互滴与滴加顺序有关与滴加顺序无关滴加盐溶液加CaCl2产生白色沉淀加CaCl2无明显现象主要用途玻璃、造纸、制皂、洗涤发酵、医药、灭火器相互转化（3）“铝三角”及其应用有关的离子方程式 Al(OH)3+3H+ = Al3+ +3H2O Al3+3OH- = Al(OH)3 Al(OH)3+OH- =AlO2- +2H2O AlO2- +H+ +H2O = Al(OH)3 Al3+ +4OH- = AlO2- +2H2O AlO2- +4H+= Al3+ +2H2O应用 制取Al(OH)3：A13+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+ 3AlO2- +Al3+6H2O =4Al(OH)3 AlO2-+CO2+2H2O = Al(OH)3+HCO3-离子共存问题：Al3+与OH-、S2-、HS-、AlO2-、CO32-、HCO3-因双水解反应或生成沉淀而不能大量共存；AlO2-与H+、NH4+、Al3+、Fe3+等不能大量共存。*镁、铝氢氧化物沉淀的图象 氢氧化铝沉淀量图象大致可以分为如图六类。图中纵坐标均为Al(OH)3沉淀量，横坐标为加入试剂的体积 (1)图为向AlCl3溶液中滴人NaOH溶液；(2)图为向NaOH溶液中滴入AlCl3溶液；(3)图为向盐酸酸化了的AlCl3溶液中滴入NaOH溶液；(4)图为向盐酸中加入NaAlO2溶液；(5)图为向NaAlO2溶液中加入盐酸；(6)图为向AlCl3溶液中滴入NaAlO2溶液（4）铁三角”铁及其化台物的相互转化规律Fe3+与Fe2+的鉴别方法：(1)观察法 (2)SCN-法(3)碱液法(4)H2S法(5)苯酚法(6)KI一淀粉法(7)KMnO4(溴水)法(8)铜片法Fe3+、Fe2+与其他离子的共存：(1)Fe3+能与可溶性碱发生复分解反应，能与CO32-、HCO3-、AlO2-等发生双水解反应，能与S2-、I-等发生氧化还原反应，故不能与OH-和上述离子共存。 (2)Fe2+除不能与OH-、CO32-、HCO3-、S2-、SO32-等离子共存外，还不能与酸性条件下的氧化性离子NO3-、MnO4-、ClO-等共存。Fe2+盐和Fe3+盐的保存与溶液配制铁与稀硝酸反应规律有关反应为： Fe+4HNO3 = Fe(NO3)3+NO+2H2O；3Fe+8HNO3 = 3Fe(NO3)2+2NO+4H2O(1)当n(Fe)/n(HNO3)1/4时，按反应进行；当n(Fe)/n(HNO3)3/8时，按反应进行；当1/4n(Fe)/n(HNO3)C、DCB可判断出DCB C可判断出ECAD可判断出DBCAE例5等量的Na、Mg、Al三种金属与含有1 molH+的盐酸分别反应时，产生的H2的体积可能会出现下列四种情况：v(Na)v(Mg)=v(Al) v(Na)=v(Mg)=v(Al) v(Mg)=v(Al)v(Na) v(Al)v(Mg)v(Na) 试确定满足上述四种情况时金属的物质的量x的取值范围。例6有镁、铝混合粉末10.2 g，将它溶于1000 mL，2 mol/L的盐酸中，若要使沉淀质量达到最大值，则需加入金属钠的质量为 ( ) A46 g B23 g C4.6 g D69 g练习：1NaH是一种离子化合物，与水反应时生成烧碱和氢气，它也能与乙醇，液氨等反应产生氢气。下列有关NaH的叙述正确的是（ ）（A）跟水反应时，水作氧化剂（B）NaH中阳离子半径大于阴离子半径（C）跟液氨反应时，生成氢气外，还生成铵盐（D）与乙醇反应时，放出氢气的速率比与水反应时更快2为充分利用原料，降低成本，利用现有的浓度为70%的硫酸3.5t和纯度为80%的烧碱2.5t，用足量的废铝与该酸、碱作用，最多可生成氢氧化铝为（杂质不发生反应）（ ）（A）1.3t （B）2.5t （C）3.5t （D）5.2t3用足量的一氧化碳还原14.5g铁的氧化物的混合物。将生成的气体通入足量的澄清石灰水中，生成沉淀25g，则该混合物的组合不可能是（ ）AFe2O3、Fe3O4、FeO BFeO、Fe3O4CFe3O4、Fe2O3 DFeO、Fe2O34往100 mL FeCl3溶液中，通入0.672L标准状况下的硫化氢气体，设气体完全被吸收，再加入过量的铁粉，反应停止后，测得溶液中含有0.12mol金属阳离子，则原氯化铁溶液的物质的量浓度为（ ）A B C D5将洁净的金属片A、B、C、D分别放置在浸有某种盐溶液的滤纸上面并压紧（如图所示）。在每次实验时，记录电压指针的移动方向和电压表的读数如下：金属 电子流动方向电压/VAACu+0.78BCuB0.15CCCu+1.35DDCu+0.30已知，构成两电极的金属其金属活泼性相差越大，电压表的读数越大。请依据记录数据判断，下列有关说法正确的是（ ）A在四种金属中C的还原性最强B金属B能从硫酸铜溶液中置换出铜CA、D若形成原电池时，A为正极DA、B形成合金时，将该合金露置在空气中，A先被腐蚀6氯化铁是工业上常用的净水剂之一。（1）请写出氯化铁净水的原理。（2）为尽可能地降低净水生产费用，应该用廉价的原料来制备氯化铁，最好是三废的综合利用。请提出一些用廉价原料制取氯化铁的方法，写出有关的化学方程式，并对所提各种方法的优缺点加以评述。7完成下列反应的离子方程式：（1）氢氧化铁溶于氢碘酸： （2）苯酚钠溶液中通入CO2气体： （3）氢氧化亚铁溶于稀HNO3： （4）已知H+比Ag+更易与NH3结合，要使Ag(NH3)2+转化为Ag+，应加入的有效试剂是 ，实现此反应的离子方程式为： 。（5） 在淀粉碘化钾溶液中，滴加少量的次氯酸钠溶液，立即会看到溶液变蓝色，这是因为： 。 在碘和淀粉形成的蓝色溶液中，滴加亚硫酸钠溶液，发现蓝色逐渐消失，这是因为： 。 对比和所得的实验结果，将I2、ClO-、SO42-按氧化性强弱顺序排列为： 。8铜与浓硝酸反应和铜与稀硝酸反应，产物不同，实验现象也不同。（1）某课外活动小组为了证明并观察到铜与稀硝酸反应的产物为NO，设计了如图所示的实验装置。请你根据他们的思路，选择下列药品，完成该实验，并叙述实验步骤。药品：稀硝酸、稀盐酸、Zn粒、CaCO3固体。步骤：检查装置的气密性；向试管中加入一定量碳酸钙固体； 将铜丝插入到溶液中；用注射器向广口瓶内推入氧气(或空气)。（2）推入氧气或空气的目的是 。（3）分别将等质量的铜片与等体积均过量的浓硝酸、稀硝酸反应，所得到的溶液前者呈绿色，后者呈蓝色，某同学提出这可能是Cu2+浓度差异的结果，你同意这种看法吗? （填“同意”或“不同意”），原因是 ；另一同学提出溶液呈“绿色”是Cu2+与NO2混合的结果，请你设计一个实验证明之(简述实验方案和实验现象) 。9“铝和氯化铜溶液反应”实验中预料之外现象的研究化学实验中预料之外的现象往往包含我们还没有认识的事物规律。下面是某同学进行“铝和氯化铜溶液反应”实验时观察到的预料之外的现象：铝丝表面附上的铜没有紧密吸附在铝丝的表面而是呈蓬松的海绵状；反应一段时间后有大量气泡逸出，且在一段时间内气泡越来越快，经点燃能发出爆鸣声，证明是氢气。“科学研究还离不开合理的猜想和假设。”该同学先从理论上猜想铝丝表面产生氢气的多种可能原因，再设计实验验证自己的猜想。实验操作及现象记录：取4根去油去锈的铝丝为A组直接和下列溶液反应，4根下半截缠上细铜丝的铝丝为B组和下列溶液反应，再取前面实验中得到的附有海绵状铜的4根铝丝洗净后作为C组和下列溶液反应作比较，实验现象记录如下： 热水硫酸铜溶液（2.0mol/L）氯化铝热溶液（2.0mol/L）饱和氯化钠热溶液A只在开始时有少量气泡气泡较多，但比同浓度的氯化铜溶液少有气泡，比热水多气泡比热水稍多，但比氯化铝溶液少B气泡比相应A多气泡比相应A多气泡比相应A多气泡比相应A多C气泡比相应B多气泡比相应B多气泡比相应B多气泡比相应B多实验现象说明氢气的生成原因是多种因素作用的结果。试推测该同学原来的猜想有哪些（不一定填满，不够也可以自己添加）：(1) 反应生成的铜和铝组成原电池促进铝和水反应；(2) ；(3) ；(4) ；(5) 。10将固体FeC2O42H2O放在一个可称量的容器中加热灼烧，固体质量随温度升高而变化，测得数据如下：温度/25300350400500600900固体质量/g1.0000.8000.8000.4000.4440.4440.430根据计算分析推理，完成下列填空：（1）写出25300时固体发生变化的反应方程式 判断的理由是 。（2）350400发生变化得到的产物是 ，物质的量之比为 。（3）500时产物的含氧质量分数为 。（4）写出600900时发生变化的化学方程式 。11、下列过程，最终能够实现的是 ( )12、工业上常用Na制备钛、钽、铌、锆等。如制钛，常有如下反应 步骤： (1)用90H2SO4溶解钛铁矿(FeTiO3)，反应式为 FeTiO3+3H2SO4 = FeSO4+Ti(SO4)2+3H2O 在除去不溶性杂质后，结晶析出FeSO4TH2O时，为了保持较高的酸度不能加水，其原因可能是( ) A防止Fe2+被氧化B防止Ti(SO4)2水解C减少FeSO4TH2O的溶解 (2)在除去杂质后，又需加入大量的水稀释以降低酸度，同时加热以生成TiO(OH)2沉淀，过滤，将TiO(OH)2热分解即得钛白粉(TiO2)。除杂后加水稀释和加热的目的是 (3)在高温气流中，TiO2可转化为TiCl4，反应方程式为 (4)将TiCl4与Na共溶即可得Ti，反应式为 ，若用TiCl4溶液与Na反应制Ti，不能达到预期目的。原因是 。13、(Tl)与Al为同主族元素，铊剧毒，也是超导材料中的重要元素之一。 (1)铊的最高正价为 ，其最高价氧化物为 ，属于 氧化物(填“酸性”“碱性”“两性”)。 (2)铊的熔点比地壳中含量最多的金属元素单质熔点(填高、低) ；(3)Al的许多化合物有净水作用，如Al2(OH)nClmyH2O是一种无机高分子净水剂，式中的m等于 (用含n的式子表示)，铝的化合物如AlCl3，明矾净水的原因为 。14、根据下列框式图推导填空：(1)C是 ，D是 ，G是 ，E是 (2)写出下列反应的离子方程式：氧化物B+浓HCl ；沉淀H+NaOH溶液 ； 沉淀H+HCl溶液 。 (3)单质C与浓H2SO4共有的现象称之为 。15、根据下图所示关系，确定A、B、C、D、E、F的化学式，并写出有关的化学式。16、Na与S反应可以生成多种产物：Na2S，Na2S2Na2S5。已知Na2S2的电子式为 则S32-的电子式为 。已知Na2S3+2HCl = 2NaCl+H2S+2S，试写出Na2S5与醋酸反应的离子方程式： 。工业上常用电解熔融NaCl制Na，事实上电解许多熔融的钠的化合物也能制备Na，如NaOH、Na2CO3。试写出电解熔融NaOH的反应方程式： ，若电解熔融Na2CO3时有CO2气体产生，则阳极电极反应式为 。17、将过量铁粉放入100 mL，2mol/L的HNO3溶液中，充分反应后，若还原产物只有NO，所能溶解的铁的质量为( A2.8g B4.2g C5.6 g D11.2g18、今有碱金属的两种碳酸盐和第A族金