2019年高中化学暑假培优集训专辑专题06金属及其化合物（含解析）.docx

专题06 金属及其化合物一、考点、热点回顾【知识与技能】1、了解生活中常见金属的物理性质，能区分常见金属和非金属2、认识在金属加热熔合某些金属或非金属可以制得合金，知道生铁和钢等重要合金、以及合金比纯金属具有更广泛的用途。重点：金属的物理性质难点：性质决定用途，但不是唯一因素二、典型例题金属材料1几种重要的金属(1)日常生活中的锄、刀等都是由_金属材料_制成的，金属材料包括_纯金属_和它们的_合金_。(2)金属的物理性质：大多数金属都具有_金属光泽_，密度和硬度较_大_，熔沸点较_高_，具有良好的_延展性_和_导电性_、_导热性_，在室温下除_汞_为液体，其余金属都是固体。(3)物质的性质和物质的用途之间的关系：物质的性质在很大程度上决定了它们的_用途_，当然还需考虑_价格是否便宜_、_资源是否丰富_、_外形是否美观_、_使用是否便利_、_废料是否易于回收_和_对环境的影响_等多种因素。2合金(1)合金是在金属中加热熔合某些_金属_或_非金属_，形成的具有_金属_特征的物质，合金与纯金属相比，性能上发生了改变，说明物质的_组成_改变会使其_性质_发生改变，合金的用途比纯金属的用途广泛。(2)铁合金主要包括_钢_和_生铁_，它们的区别是_含碳量_不同，生铁含碳量为_2%4.3%_，钢的含碳量为_0.03%2%_，钢与生铁相比具有更多的优良性能，易于加工，用途更为广泛。(3)钛和钛合金是21世纪重要的金属材料，有很多优良的性能，如_熔点高_、_密度小_、_可塑性好_、_易于加工_、_机械性能好_等，尤其是钛和钛合金的抗腐蚀性能非常好，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等。金属的化学性质1金属的化学性质(1)金属与氧气的反应(写出化学方程式)，例如：常温下铝与氧气反应：_4Al3O2=2Al2O3_；在点燃或加热条件下镁在空气中燃烧：_2MgO22MgO_；铁在氧气中燃烧：_3Fe2O2Fe3O4_。(2)金属与酸的反应，例如：镁和稀盐酸：_Mg2HCl=MgCl2H2_；铁和稀盐酸：_Fe2HCl=FeCl2H2_。该反应的条件：金属为金属活动性顺序中氢之前的活泼金属；酸为盐酸或稀硫酸等非氧化性酸。(3)金属与盐溶液的反应，例如：铁和硫酸铜：_FeCuSO4=CuFeSO4_。该反应的条件：反应物中金属活动性强于金属(K、Ca、Na除外)；反应物中的盐必须可溶。2._一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应_叫置换反应。H2、C、CO都能与CuO反应，但_H2、C与CuO反应_既是置换反应又是还原反应，_CO与CuO_则只是还原反应，而不是置换反应。金属的活动性顺序1金属活动性顺序为_K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au_。2应用：在金属活动性顺序里：(1)金属的位置越靠_前_，它的活动性就越_强_；(2)位于_氢前面的金属_能置换出盐酸、稀硫酸中的氢(不可用浓硫酸、硝酸)；(3)位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的_盐溶液_中置换出来(除K、Ca、Na)。注意：金属活动性顺序只适用于溶液中的反应；浓硫酸、硝酸具有强氧化性，与金属反应不能得到氢气；金属与盐的反应必须在“盐溶液”中进行，否则不能反应。铁及其化合物 （1） 生铁是含碳量在2%4.3%之间的铁合金。生铁一般可分为白口铁、灰口铁和球墨铸铁。白口铁不宜进行铸造和机械加工；灰口铁具有较好的机械加工和铸造性能，强度较差不能锻轧；球墨铸铁具有很高的机械强度，某些场合可以代替钢。 （2） 钢是含碳量在0.03%2%之间的铁合金。钢较硬，具有良好的延展性和弹性，机械性能好，可进行锻轧和铸造。 （3） 钢铁的生锈是指铁在潮湿的空气中铁跟氧气发生化学反应生成铁锈（主要是氧化铁）的过程。钢铁生锈的条件主要是潮湿的环境和与氧气接触，因此防止生锈的措施便可以从这两方面考虑。例如：保持铁制品表面的洁净和干燥、涂油、刷油漆等。 （4） 铁是化学性质比较活泼的金属，在一定条件下可以和多种非金属及某些化合物发生化学反应。我们应该重点掌握铁跟氧气的反应，铁跟盐酸或稀硫酸的反应，铁跟硫酸铜溶液的反应。对于以上反应，我们应熟记实验现象，再根据实验，记忆化学方程式，以达到事半功倍的效果。 【例1】(2018，株洲)中国南车株洲时代集团生产的油电双动力公交车因省油、环保而在全国推广，双动力公交车制造需要大量使用金属材料。下列有关金属材料的说法正确的是( )A金属材料中一定不含有非金属元素B多数合金的抗腐蚀性能比组成它们的纯金属更好C双动力公交车所有部件都是由金属材料制造D地球上的金属资源是取之不尽、用之不竭的【答案】B【解析】：金属材料包括纯金属和合金，合金是指由一种金属与其他的金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质，所以金属材料中一定不含有非金属元素是错误的，A错误；合金与组成它的纯金属相比硬度增大，熔点降低，抗腐蚀性增强，B正确；公交车并不是所有部件都是由金属材料制造的，如轮胎、玻璃等，C错误；地球上的金属资源是不可再生资源，并不是取之不尽、用之不竭的，D错误。故选B。【例2】(2018，佛山)把X、Y、Z三种金属分别加入稀硫酸中，X、Y表面有气泡产生，Z无变化；把X加入Y的硫酸盐溶液中，X表面析出Y。则三种金属活动顺序为( )AYXZBXYZCZYX DXZY答案B【解析】：X、Y、Z三种金属片分别加入稀硫酸中，X、Y表面有气泡产生，Z无变化，则表明X、Y位于氢之前，Z位于氢之后；把X加入Y的硫酸盐溶液中，X表面析出Y，则表明X位于Y之前，因此三种金属的活动性顺序为XYZ，故选B。【例3】(2018，锦州)(1)铝、铜、铁为日常生活中常见的金属。某化学兴趣小组的同学在探究铝、铜、铁三种金属的有关性质时，进行了如图所示实验。在A实验中发生反应的化学方程式为_。将A实验结束后、试管内的物质倒入烧杯中，发现烧杯内的红色固体明显增多，一段时间后过滤，滤渣中：一定含有的物质是_ ，可能含有的物质是_。为了进一步确定可能有的物质是否存在，同学们向滤渣中滴加稀盐酸，结果没有气泡产生，那么滤液中含有的金属离子可能是_(填写序号)。Al3Al3、Fe2Al3、Fe3Fe2、Cu2Al3、Fe2、Cu2(2)据有关资料报道，世界上每年因腐蚀而报废的金属设备或材料相当于年产量的20%40%。稀盐酸常用于金属表面除锈，写出反应的化学方程式_。保护金属资源，人人有责，请写出一条防止铁制品生锈的方法_。【答案】(1)FeCuSO4=CuFeSO4铜(或Cu)铁(或Fe)(2)Fe2O36HCl=2FeCl33H2O涂油(或搪瓷、刷漆、电镀等)【解析】：(1)因为金属活动性顺序为AlFeCu，铁粉不能与硫酸铝溶液反应，而能与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，据此可写出反应的化学方程式。两试管内的物质混合后充分反应，滤渣中一定含有的物质是铜，可能含有的物质是铁。若向滤渣中加入盐酸无气泡产生，说明滤渣中一定无铁，则滤液中一定有Al3、Fe2，可能含有Cu2，因此应选。(2)铁锈的主要成分是氧化铁，它与稀盐酸反应生成氯化铁和水，据此可写出反应的化学方程式。铁同时接触空气和水容易锈蚀，因此防止铁制品锈蚀主要是隔绝空气或水，常用的方法有涂油、搪瓷、刷漆、电镀等。三、课堂检测1下列有关铁和铁合金的说法错误的是( )A生铁比铁软 B铁有良好的导热性C钢是铁的合金 D铁在潮湿的空气中容易生锈【答案】A【解析】生铁比铁的硬度大，故A说法错误；B.铁的物理性质之一具有良好的导电导热性，说法正确；C。钢是铁的合金，故说法正确；铁在潮湿的空气中容易生锈，说法正确。故选A。2金属R与CuCl2溶液反应的化学方程式为RCuCl2=RCl2Cu，则下列说法错误的是( )A该反应是置换反应 B金属R可能是铝C金属R活动性比Cu强 D该反应前后R的化合价发生了改变【答案】B.【解析】A、根据置换反应的概念进行解答；B、根据金属的活动性的应用进行解答；C、根据金属的活动性顺序的应用进行解答；D、根据化合价的判断方法进行解答即A. 置换反应是单质与化合物生成单质与化合物，该反应符合置换反应的特征，故A正确；B. 该反应是金属R与氯化铜反应生成铜单质,根据金属的活动性顺序的应用可以知道该金属的活动性比铜强,可以是铝,但是铝在形成化合物时表现出的是化合价为+3价,而化学方程式生成的是RCl2,RCl2中R的化合价为+2价，故B错误；C. 根据B的解答可以知道该金属R的活动性比铜强，故C正确；D. 金属R为单质,根据化合价的原则可以知道其化合价为零,而RCl2中R的化合价为+2价，所以该反应前后R的化合价发生了改变，故D正确。3我国第四套人民币硬币从1999年开始发行，一元币为钢芯镀镍(Ni)合金，伍角币为钢芯镀铜合金，一角币为铝合金或不锈钢。(1)铸造以上硬币用到的材料都是_(填“合成材料”或“金属材料”)。(2)选择铸造硬币的材料不需要考虑的因素是_(填序号)。A金属的导电性B金属的耐腐蚀性C金属的硬度D金属价格与硬币面值的吻合度(3)以上硬币中涉及到Fe、Cu、Al、Ni(镍)，已知Ni能够发生如下反应：NiH2SO4=H2NiSO4FeNiCl2=NiFeCl2这两个反应的基本类型都是_。四种金属的活动性由强到弱的顺序为_(用元素符号表示)。【答案】（1）金属材料；（2）A；（3）置换反应；Al、Fe、Ni、Cu。【解析】（1）金属材料包括纯金属和合金，一元币为钢芯镀镍（Ni）合金，五角币为钢芯镀铜合金，一角币为铝合金或不锈钢，故铸造以上硬币用到的材料都是金属材料；（2）选择铸造硬币的材料需要考虑金属的耐腐蚀性、硬度及金属价格与硬币面值的吻合度，而无需考虑导电性，故选A；（2）这两个反应都是一种单质和一种化合物生成另一种单质和化合物，故都是置换反应；根据可以得出Ni的活动性排在氢之前；根据可以得出铁的活动性排在Ni之前，根据所学知识知Al排在铁之前、Cu排在氢之后，故Fe、Cu、Al、Ni的活动性由强到弱的顺序是：Al、Fe、Ni、Cu。4(2018，乌鲁木齐)通过一年的化学学习，我们已经了解了常见金属在溶液中的活动性顺序。铬(Cr)是重要的金属材料，越来越受到人们的关注。某化学兴趣小组对Cr、Al、Cu的金属活动性顺序进行探究，过程如下：【提出假设】(1)对三种金属的活动性顺序提出三种可能的假设：aAlCrCubCrAlCuc.AlCuCr【设计实验】同温下，取大小相同的打磨过的金属薄片，分别投入到等体积等浓度的足量稀盐酸中，观察现象，记录如下：金属CrAlCu与盐酸反应现象气泡产生缓慢，金属逐渐溶解气泡产生剧烈，金属迅速溶解无气泡产生，金属无变化【控制实验条件】(2)打磨三种金属发生的是_变化；上述实验使用等浓度的盐酸溶液的理由是_。【得出结论】(3)原假设中正确的是_(填“a”“b”或“c”)。写出铬(铬与盐酸反应后显2价)与盐酸反应的化学方程式：_。【结论应用】(4)根据探究结果，在CuCl2和AlCl3的混合液中加入一定量的金属铬，充分反应后过滤，向滤出的固体中加入盐酸，无明显现象，则滤液中一定含有的溶质是_。【答案】【提出假设】在金属活动性顺序中铝的活动性比铜强，铬的活动性可能比铝强，也可能比铝弱而比铜强，也可能比铜弱，因此第三种假设是：AlCuCr；故填：AlCuCr；【控制实验条件】打磨金属表面的锈没有产生新的物质，因此发生物理变化；盐酸的浓度不同，会影响反应产生的气体的速率，因此实验使用等浓度的盐酸溶液；故填：物理；盐酸的浓度不同，会影响反应产生的气体的速率；【得出结论】根据实验现象Cr和Al都能与盐酸反应产生气泡,说明二者都排在H的前面,但Al产生的气泡速率比Cr的快,因此Al的活动性比Cr强,而铜不与盐酸反应,排在H的后面,因此三种金属的活动性顺序为：AlCrCu;金属铬和盐酸反应生成氯化铬和氢气,反应的方程式为：Cr+2HClCrCl2+H2；故填：a;Cr+2HClCrCl2+H2；【结论应用】由于铬的活动性比铝弱,因此不能和氯化铝发生反应,故滤液中一定含有氯化铝;铬的活动性比铜强,可以和氯化铜发生反应产生氯化铬,因此滤液中一定含有氯化铬;充分反应后过滤,向滤出的固体中加入盐酸,无明显现象,说明铬没有剩余,可能恰