高三化学几种重要的金属 学案（通用）

第一节 镁和铝一、金属的通论1人类已发现的一百多种元素中，金属元素大约占_，在元素周期表中，金属元素位于每个周期的_，在常温下，除_是液体外，其余金属都是固体。2大多数金属具有延展性，其中以_的延展性最好。金属一般都是热的良导体。其中_和_的传热导电性能最好。二、镁和铝的原子结构1镁、铝分别位于_周期的_族和_族。它们的原子电子层数分别为_和_，它们的原子最外层电子数分别为_和_。在参加化学反应时，容易失去最外层电子成为阳离子。2镁和铝位于同一周期，它们都是比较活泼的金属，但由于镁比铝的原子半径_，最外层电子数_，原子核对最外层电子的引力更)_，因此镁的最外层电子更易失去，镁比铝更活泼。三、镁和铝的物理性质1共性：均为_；均为_；熔点均_；硬度均_都具有金属的通性2差异：镁在密度、熔点、沸点、硬度上均_铝 四、镁和铝的化学性质举例镁铝与非金属反应与O2反应与C12反应与酸反应与盐酸反应与硫酸反应与碱反应与水反应与氧化物反应五、铝的重要化合物1氧化铝(Al2O3)：_色难_，可做_材料，是典型的_。 Al2O3与强酸反应的离子方程式：_。 Al2O3与强碱反应的离子方程式：_。2氢氧化铝Al(OH)3：_色_状物，是典型的_。氢氧化铝的电离方程式：_；当向 Al(OH)3中加入强酸时，平衡向_移动；当向 Al(OH)3中加入强碱时，平衡向_移动。实验室制备 Al(OH)3时，选用铝盐和氨水作用而不选氢氧化钠溶液的原因是_。3十二水合硫酸铝钾俗名明矾，是_色晶体，在水中的电离方程式_；明矾能够净水其离子方程式为_。六、合金合金是_。其特点是：硬度一般比它的各成分金属_；多数合金的熔点一般比它的各成分金属_；合金化学性质与成分金属_；物理、化学和机械性能_各成分金属。2试剂的滴加顺序与实验现象在化学反应中，由于反应物的相互滴加顺序不同，而导致产生不同的实验现象，这种情况在中学化学中是很常见的，下面举与本节有关的两例结合图像加以说明。(1)AlCl3与NaOHa向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量首先发生的反应是Al3+3OH一=Al(OH)3，溶液中产生白色沉淀并逐渐增多，当AlCl3全部转化为 Al(OH)3时，继续加入的NaOH与 Al(OH)3反应，离子方程式是： Al(OH)3+ OH一= A1O2-+H2O，这时白色沉淀逐渐减少，最后全部消失，整个过程可用下图表示。b向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量，滴人的AlCl3先与Na0H反应生成Al(OH)3沉淀，继而马上被溶液中过量的NaOH溶解，当NaOH全部转化为 NaAlO2之后，继续滴加AlCl3，则会发生反应Al3+3A1O2一+6H2O=4Al(OH)3，沉淀量的变化可用下图表示。 (2)NaAlO2与HCla向NaAlO2溶液中滴加盐酸至过量。发生反应依次为：NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3+NaCl， A1(OH3)+3HCl=AlCl3+3H2O沉淀量的变化可用下图表示：b向盐酸滴加NaAlO2溶液至过量。滴入的NaOH先与HCl反应生成Al(OH)3沉淀，继而马上被过量的HCl溶解，反应方程式为：4H+A1O2一=Al3+2H2O继续滴加的NaAlO2则与Al3+发生水解反应，离子方程式为：3 A1O2一十Al3+6H2O=4Al(OH)3沉淀量的变化可用下图表示：【例1】两个烧杯加入同体积的浓度为2molL的H2SO4，置于天平两端，调平天平后分别加入108 g的A1和Mg，则反应完毕后，天平（ ）A可能加Mg一端下倾 B可能加Al一端下倾C可能仍保持天平平衡 D无法判断【例2】向100 mL 2 molL-的AlCl3溶液中，逐滴加入NaOH溶液100 mL时产生沉淀为78 g，则加入NaOH溶液的物质的量浓度是（ ） A1 molL- B15 molL-C3 molL- D7 molL-【例3】向明矾KAl(SO4)212H2O溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至过量 (1)写出可能发生的有关反应的离子方程式(2)在图中，纵坐标表示生成沉淀的物质的量，横坐标表示加入Ba(OH)2的物质的量试在图中画出当溶液中明矾为1 mol时，生成的每一种沉淀的物质的量随Ba(OH)2物质的量变化的曲线(在曲线上标明沉淀的化学式)(3)当向a L物质的量浓度为M molL的明矾溶液中滴加物质的量浓度为n molL的Ba(OH)2溶液b L，用含a，M，N的表达式表示：当b满足_条件时，沉淀的总物质的量为最大值当b满足_条件时，沉淀的质量为最大值铁和铁的化合物一、铁的位置和结构位于元素周期表的第_周期第_族，原子结构示意图为_，最外层电子数为_，在化学反应中不仅可以_，显_价，还可以_，显_价，故通常有_两种化合价，且_比_价稳定： 二、铁的存在和物理性质在地壳中的含量居第_位，在自然界_（有、无）游离态的铁，在_上才有游离态的铁，纯净的铁呈_色，硬度_熔沸点_，在冶金工业上铁属于_，按密度分铁属于_，按常见程度分铁属于_。三、铁的化学性质1铁与非金属的反应3Fe+2O22Fe+3Cl2Fe+S思考：为何Fe与C12、S生成FeCl3、FeS？2铁与水起反应常温下铁与水不起反应，在高温时： 3Fe+4H2O3铁与酸起反应(1)非氧化性酸：铁在金属活动顺序表中位于氢的_，能置换出酸(如稀盐酸、稀硫酸)中的_。 Fe+2H+=(2)氧化性酸：在常温下，铁遇浓硫酸或浓硝酸发生_。加热时发生剧烈反应。思考：在常温下，铁与浓硫酸或浓硝酸反应吗？4铁与盐溶液起反应在溶液中置换出比它活动性_的金属，如 Fe+Cu2+=四、铁的氧化物的性质化学式FeOFe2O3Fe3O4颜色、状态铁的化合价水溶性稳定性与H+作用与CO的反应铝热反应 五、铁的氢氧化物的性质及其相互转化化学式Fe(OH)2Fe(OH)3颜色、状态水溶性稳定性与H+反应转化关系六、Fe2+和Fe3+的检验方法1 Fe3+： Fe3+在溶液中为_色加入NaOH溶液，产生_色沉淀加入KSCN溶液，溶液变成_色2 Fe2+： Fe2+在溶液中为_色加入NaOH溶液，产生_色沉淀，在空气中立即变为_色，最终变为_色。加入KSCN溶液，_现象，然后滴加氯水，溶液变为_色。2“铁三角”的关系 抓住铁三角，掌握铁及其化合物的性质。铁的变价特征是本节知识的重点和难点，在领会Fe3+具有氧化性、Fe2+既有氧化性又有还原性、Fe具有还原性的基础上掌握铁及其化合物的重要性质。FeFe2+：铁与氧化性比较弱的非金属(如S、I2)、非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)、不活泼金属的盐溶液(如CuS04溶液)反应，都会实现这种转化。Fe2+Fe：比较活泼的金属(如Al、Zn)能从亚铁盐溶液中置换出铁。如： FeCl2+Zn=ZnCl2 + FeFeFe3+：铁与强氧化剂(如Cl2、HNO3、浓硫酸)在一定条件下反应都会实现这种转化。Fe3+Fe：铁盐溶液与活泼的金属(K、Na、Ca除外)反应时，铁可被还原。如：2FeCl3 +3Zn(足量)=2Fe+3ZnCl2Fe2+Fe3+：亚铁盐与强氧化剂反应。如：2FeClz +Cl2= 2FeCl3Fe3+Fe2+：铁盐溶液与比较强的还原剂反应。如： Fe+2FeCl3=3FeCl2【例1】有04 g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的CO2全部通入过量的澄清石灰水中，得到075 g固体沉淀物，求这种铁的氧化物的化学式。【例2】用20 mL FeCl3溶液腐蚀32 g Cu片，将Cu片完全腐蚀后，加入铁粉28 g，反应后溶液中存在不溶物16 g(设反应前后溶液体积变化忽略不计)。计算： (1)20 mL这种溶液中的FeCl3与多少mL 5 molL-1的FeCl3溶液中所含FeCl3的物质的量相等? (2)反应后溶液中Fe2+的物质的量浓度为多少?【例3】向一定物质的量的Fe3O4和Fe的混合物中加50 mL 2 molL-1 H2SO4恰好使之完全溶解，并放出448 mL(标况)气体，在所得溶液加入KSCN溶液，不变红色，则用足量的CO在高温下与相同质量的此混合物反应，能得到多少克铁?第三节 金属的冶炼一、金属的存在金属在自然界中的分布很广，金属元素存在于_。_的金属，在自然界中能以游离态存在，如_。_的金属，在自然界中总是以化合态存在。 二、冶炼金属的实质用还原的办法，使金属化合物中的_变成_三、金属冶炼的步骤第一步：_。除去杂质，提高矿石中有用成分含量。第二步：_。利用_反应，在一定条件下，用_把金属矿石中的_还原成_。第三步：_。采用一定方法，提炼纯金属。四、金属的冶炼方法工业上冶炼金属一般用_。1热分解法：_在受热时即可分解生成金属单质。在金属活动性顺序中，位于_的金属(如_等)的氧化物受热就能分解2热还原法：常用还原剂有_3电解法：是最强有力的氧化还原手段，适用于冶炼_的金属。如_对于某些不活泼金属，如铜、银等，也常用电解_的方法进行精炼，但电解法要消耗大量电能，成本较高。五、金属的回收与环境、资源保护回收的废旧金属，大部分可以重新制成金属或它们的化合物再用。例如，废旧钢铁可以用于_，废铁屑等可以用于制_，从电解精炼铜的阳极泥中，可回收_等贵金属，从电影业、照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中，可以提取金属_。1金属的冶炼方法与金属活动性金属的活动性影响该元素在自然界的存在形式。一般活泼的金属在自然界中以化合态存在，而活动性很差的金属则以游离态存在于自然界中，如金以单质形式存在，采用物理方法富集冶炼。在以化合态存在的金属元素中，因活动性不同，采用方法也不同：(1)K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属：一般采用的是电解熔融盐或氧化物的方法冶炼。(2)Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等金属，一般采用还原剂(如CO、H2、 C)等高温还原的方法冶炼，必要时再进一步精炼。(3)Hg、Ag等较不活泼的金属，一般采用高温分解相应的化合物的方法冶炼。由于生产条件的不同，同一种金属也可能有多种冶炼方法。2炼铁中是焦炭直接还原铁的氧化物还是CO作还原剂?焦炭有还原性，在高温条件下，能把铁从它的氧化物中还原出来。但是焦炭是固体，与铁的氧化物的表面接触很有限，难以充分发生反应；而CO是气体，能与铁的氧化物充分接触完全反应。因此炼铁过程中主要是CO作还原剂。焦炭在炼铁过程中的作用有两个：一是制造(或者是提供)了还原剂CO；二是作燃料燃烧放出大量的热量，为高炉提供了高温条件。【例1】将n mol木炭粉和1 mol氧化亚铁在反应器中混合，隔绝空气加强热(1)可能发生的化学反应有： _ (2)若n 4，充分反应后，反应器中的固体物质是_，气体产物是_ (4)若反应的气体产物是混合物。n的取值范围是：_ (5)若反应的气体产物是混合物，且混合物中CO和CO2的物质的量相等，则n的值为_ 【例2】在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化： 请填写以下空白： (1)孔雀石的主要成分是CuCO3Cu(OH)2(碱式碳酸铜)，受热易分解，上图中的F是_。 (2)写出明矾溶液与过量的NaOH溶液反应的离子方程式(3)图中所得G和D都是固体，混合后在高温下可发生反应，写出该反应的化学方程式：_。(4)每生成1 mol D，同时生成_mol E。综合应用创新（学以致用，这可是新高考方向）1（应用题）某地有软锰矿和闪锌矿两座矿山。矿石的主要成分为：软锰矿：MnO2含量65%；Al2O3含量为4%；闪锌矿：ZnS含量80%；FeS、CuS、CdS含量各约占2%。MnO2和Zn是制造干电池的原料，电解法生产MnO2传统的工艺主要流程为：软锰矿加煤还原焙烧，用H2SO4浸出焙烧料，浸出液经净化然后电解，在阳极上析出MnO2。 电解制锌的传统工艺为：闪锌矿高温氧化脱硫再还原得到粗锌。 将用热还原法制得的粗锌溶于H2SO4，再电解ZnSO4溶液可生产纯度为9995%的锌。 20世纪90年代生产MnO2和Zn的新工艺是通过电解的方法来获得MnO2和锌。 试回答下列问题： (1)已知在第步中发生了反应：MnO2+ZnS+2H2SO4=MnSO4+ ZnSO4+2H2O。据此写出第步反应中MnO2和CuS与酸反应的离子方程式_，以及Al203与酸反应的离子方程式_ (2)产品C为_ (3)试从环境保护和能量消耗的角度，评价20世纪90年代新工艺与传统工艺相比较有哪些优点_原电池原理及其应用一、原电池1原电池的装置叫做 。从化学反应来看，原电池的原理是 。其中，电子流出的一极是 极，该极上发生 反应。电子流入的一极是 极，该极上发生 反应。2组成原电池的条件： ； ； 。3原电池正负极的判断方法原电池有 电极，一个是 极，一个是 极，判断正极和负极的方法是：根据 判断：一般是 为负极， 为正极。根据 判断：电流是由 极流向 极；电子流动方向是由 极流向 级。根据 判断：在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是 极，阴离子移向的极是 极。根据 来判断：原电池的负极总是 电子，发生氧化反应，其正极总是 电子发生还原反应。 4原电池的电极反应式和总反应式的书写 正极e- 到e-发生 反应负极e- 到e-发生 反应在