2020高考化学一轮复习 专题55 金属及其化合物学案（无答案）苏教版

金属元素及其化合物知识串联1金属元素在周期表中的位置和原子结构 位置：金属元素分布在元素周期表的左下方，共有85 种金属，分别分布在除零族、卤族以外的各主、副族中。 结构特点：金属元素原子的最外层电子数大部分少于四个电子，但有六种金属元素的原子最外层电子数等于4或大于4(Ge、Sn、Pb原子最外层电子数为4，Sb、Bi原子最外层电子数为5，Po原子最外层电子数为6)，一般表现为易失去电子而显正价。2金属之最 生产、生活中使用最广泛的金属是铁；地壳中含量最多的金属是铝；最活泼的金属是铯(放射性元素除外)；最硬的金属单质是铬；熔点最高的金属单质是钨；熔点最低的金属单质是汞；最重的金属单质是锇；延性最好的金属单质是铂；展性最好的金属单质是金；最稳定的金属单质是金。3非金属性强弱的判断依据及其应用 元素非金属性的本质是元素的原子吸引电子的能力。这种能力的大小取决于原子半径、核电荷数、最外层电子数，常通过以下几方面比较元素的非金属性： (1)元素在周期表中的相对位置。 (2)非金属单质与H2化合的条件及对应氢化物的稳定性。 (3)最高价氧化物对应水化物的酸性。 (4)非金属单质间的置换反应。 (5)非金属单质对应阴离子的还原性。 (6)与变价金属反应时，金属所呈现的化合价。(7)两非金属元素直接形成化合物的化合价的相对高低。 4金属与酸反应 (1)定性规律、 按金属活动性顺序表K、Ca、Na、Mg、A1、Mn、Zn、Cr、 Fe、Ni、Sn、Pb(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au可分五种情况： K到Pb和非氧化性酸发生置换反应产生H2； K到Pb和强氧化性酸发生反应，不产生H2； Al、Fe单质常温下遇强氧化性浓HNO3、浓H2SO4发生钝化，但加热则氧化膜破坏，Al、Fe继续和浓H2SO4、浓HN03反应； Cu到Ag和强氧化性酸发生反应； Pt、Au和王水发生氧化还原反应而溶解。 (2)定量规律 金属与酸反应失去电子的物质的量一产生氢原子的物质的量； 相同物质的量的金属与酸反应产生氢气的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比； 等质量的金属与足量酸反应产生H2的量之比，等于金属失去1 mol电子时质量的倒数比；若产生等量H2，所需金属的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价的倒数比。重点探究一、活动顺序的判断【例1】能说明镁比铝还原性强的事实是( )。 A镁的价电子比铝少 B镁带在空气中和CO2中能燃烧，而铝不能 C镁遇浓硫酸不钝化，而铝钝化D铝的硬度、延展性、熔点比镁大、好、高【解析】金属还原性强弱不以价电子多少为标准。而是以失电子难易为标准。Mg在CO2、空气中能燃烧，Al不能，说明Al不及Mg活泼，即Mg的还原性强，故B选项正确。C中钝化现象不能作为还原性比较的依据。D中物理性质的差异也不能决定还原性的差别。【答案】B二、性质、制备【例2】向稀硫酸中加入铜粉不发生反应，若再加入下列某种盐，则铜粉可以逐渐溶解。符合此条件的盐是( )。 ANaN03 BKCl CZnS04 DFeSO4【解析】稀硫酸中加Cu粉，再加入NaNO3，溶液中有了H+和N03则Cu就可以溶解了。【答案】A三、图象与计算【例3】某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，若向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2+浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如下图所示。则稀溶液中Fe(NO3)2、Cu（NO3)2，HNO3物质的量浓度之比为( )。A1：1：1 B1：3：1 C3：3：8 D1：1：4【解析】 由图可知加入1 mol Fe时，Fe2+浓度为0，则1 mol Fe仅与HN03反应生成Fe(N03)3，由Fe+4HNO3=Fe(N03)3+NO+2H2O知n(HN03)=4 mol。当加入2 mo1 Fe时，Fe2+浓度为3 molL1，即溶液中原有1 mo1 Fe3+，加入3 mol Fe时，Fe2+浓度为4 molL1，即Fe + Cu2+= Cu + Fe2+1 1 1 1mol 1mol 即物质的量浓度之比为1：1：4。【答案】D四、与实验结合的综合题【例4】在实验室里拟用氧化铜、稀硫酸和锌来制取纯净的铜， 甲、乙两位同学分别设计了如下实验方案。 甲：(1)CuO溶于适量稀硫酸中； (2)在(1)的溶液中加入适量锌，充分反应后，过滤、烘干，即得纯净的铜。 乙：(1)锌与稀硫酸反应制得氢气； (2)将氢气通人氧化铜中并加热，充分反应后即得纯净的铜。 问：(1)若要制得相同质量的纯铜，甲乙所耗用的锌和稀硫酸是否相同?为什么? (2)丙同学认为上述两种方案制得的Cu都难以保证其纯度，应对上述方案加以完善。你是否赞同丙?为什么?你认为怎样完善甲、乙方案?【解析】 甲方案为：CuO十H2S04=CuSO4+H2O，而后CuS04+Zn=ZnS04+Cu； 乙方案为：Zn+H2SO4=ZnS04+H2，而后H2+ CuOCu+H20。 理论上消耗原料及生成铜的质量可以相等，但实际过程中，要得到等质量的Cu，两者消耗的原料不同。而且甲、乙方案制得的Cu都带进了杂质，甲方案杂质为Zn，乙方案中杂质为CuO，甲中杂质Zn可用过量H2SO4洗涤除去，乙中杂质CuO也可用过量H2S04洗涤而除去。 【答案】(1)不相同。因为乙方案中氢气除作还原剂外，还需用来排尽装置中的空气和作保护气(以防止还原出的铜被氧化)，所以乙方案中耗用的氢气多，所耗用的锌和稀硫酸就多。 (2)同意丙同学的看法。因为甲方案制得的铜中可能混有锌且过滤后未洗涤。改正方法是：加锌充分反应后再加过量稀硫酸，不断搅拌至不再产生气体为止，静置、过滤并洗涤烘干。乙方案制得的铜中可能混有氧化铜，改正方法是：将所得铜粉加入足量稀硫酸中，不断搅拌，充分反应后静置、过滤并洗涤烘干。五、天平平衡问题【例5】托盘天平两盘内分别放上一个质量相同的烧杯，烧杯里有100mL，1molL1H2SO4，天平平衡，向烧杯中加入下列哪些物质经反应后，天平任保持平衡？（ ）A各10g的Mg和Zn B各1g的Mg和Zn C各0.1mol的Mg和Zn D6.5g的Mg0.1mol的Zn【解析】 天平平衡的准则为两边增加的质量相等， m(金)m(H2)=m(金)一m(H2)。烧杯中HCl的物质的量：0.2(mo1)，由相关反应，消耗Mg、Zn的最大量分别为2.4 g和6.5 g，此时产生等量氢气。A、B、D项中放入金属质量相等，其中A、D项金属过量(或适量)，能产生等量H2；B项产生H2量不等；C项金属质量不等，却产生等量H2，由m(金)一m(H2)=m(金)m(H2)为天平平衡准则得，只有A、D项符合上述原则【答案】A、D高考回眸1.（05上海）下列金属冶炼的反应原理，错误的是（ ）A.2NaCl(熔融)2NaCl2 B.MgOH2MgH2OC.Fe3O4+4CO3Fe+4CO2 D.2HgO2HgO22.（05上海）某500mL溶液中含0.1molFe2、0.2molFe3，加入0.2mol铁粉，待Fe3完全还原后，溶液中Fe2的物质的量浓度为（假设反应前后体积不变）（ ）A. 0.4mol/L B .0.6mol/L C. 0.8mol/L D.1.0mol/L3.（05广东）将钠、镁、铝各0.3mol 分别放入100mL 1 mol/L 的盐酸中，同温同压下产生的气体体积比是（ ） A1:2:3 B6:3:2 C3:1:1 D1:1:14.（05广东）铊（Tl）是某超导材料的组成元素之一，与铝同族，位于第6周期。Tl3+与Ag在酸性介质中发生反应：Tl3+ 2Ag =Tl+ + 2Ag+。下列推断正确的是（ ） ATl+ 的最外层有1个电子 BTl3+ 的氧化性比Al3+弱 CTl能形成+3价和+1的化合物 DTl+ 的还原性比Ag强5.（05天津理综）金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：氧化性Fe2Ni2Cu2）（ ）A.阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni22eNiB.电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C.电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和Zn2D.电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt6.（04江苏）铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH物质的量之比为（ ） A1:1 B2:1 C3:1 D1:37.（04广东）下列有关碱金属铷(Rb)的叙述中，正确的是（ ）A灼烧氯化铷时，火焰有特殊颜色B硝酸铷是离子化合物，易溶于水C在钠、钾、铷三种单质中，铷的熔点最高D氢氧化铷是弱碱8（05春季）下列各组试剂在溶液中反应，当两种试剂的量发生改变时，不能用同一离子方程式表示的是（ ）A氯化镁、氢氧化钠 B硫酸钠、氢氧化钡C氯化铝、氨水 D溴化亚铁、氯水9（05理综）下列各组试剂在溶液中反应，当两种试剂的量发生改变时，不能用同一离子方程式表示的是（ ）A氯化镁、氢氧化钠 B硫酸钠、氢氧化钡 C氯化铝、氨水 D溴化亚铁、氯水10.（05天津理综）根据侯德榜制碱法原理并参考下表的数据，实验室制备纯碱Na2CO3的主要步骤是：将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在3035，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3晶体。用少量蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧2小时，制得Na2CO3固体。四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g水）表温度溶解度盐01020304050NaCl35.735.836.036.336.637.0NH4HCO311.915.821.027.0NaHCO36.98.19.611.112.714.5NH4Cl29.433.337.241.445.850.435NH4HCO3会有分解请回答：（1）反应温度控制在3035，是因为若高于35，则 ，若低于30，则 ；为控制此温度范围，采取的加热方法为 。（2）加料完毕后，继续保温30分钟，目的是 。静置后只析出NaHCO3晶体的原因是 。用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去 杂质（以化学式表示）。（3）过滤所得的母液中含有 （以化学式表示），需加入 ，并作进一步处理，使NaCl溶液循环使用，同时可回收NH4Cl。（4）测试纯碱产品中NaHCO3含量的方法是：准确称取纯碱样品W g，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加12滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为c(mol/L)的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色（指示CO32HHCO3反应的终点），所用HCl溶液体积为V1 mL，再加12滴甲基橙指示剂，继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙，所用HCl溶液总体积为V2 mL。写出纯碱样品中NaHCO3质量分数的计算式：NaHCO3（） 专题训练1下列各组金属混合物的质量相同，它们分别与足量的盐酸反应，在相同状况下产生H2的体积也相同。则其中含铝的质量最少的是( )。AFe和Al BZn和A1 CMg和Al DNa和A12X、Y、Z、M、N代表五种金属。有以下化学反应 水溶液中：X+Y2+=X2+Y Z+2H2O(冷)=Z(OH)2+H2 M、N为电极，与N盐溶液组成原电池，发生的电极反应为：M一2e一=M2+ Y可以溶于稀H2SO4中，M不被稀H2SO4氧化，则五种金属的活动性由弱到强的顺序是( )。AMNYXZ BNMXYZ CNMYXZ DXZNMY3托盘天平两盘内分别放置一个质量相同的烧杯，杯中盛有200 mL 1 molL1的盐酸，调节天平至平衡状态。向两烧杯依次放人下列情况下的镁和锌，充分反应后天平仍然保持平衡的情况是( )。A8 g镁和8 g锌 B1 g镁和l g锌 C0.1 mol镁和0.1 mol锌 D6.5 g镁和0.1 mol锌4将等质量的铜分别放人下列溶液中，加热、充分反应后，在标准状况下有气体生成且质量最小的是( )。A稀HN03 B浓HNO3 C稀盐酸 D浓硫酸5下列叙述中,正确的是A、含金属元素的离子不一定都是阳离子B、在氧化还原反应中,非金属单质一定是氧化剂C、某元素从化合态变为游离态时,该元素一定被还原D、金属阳离子被还原不一定得到金属单质6某金属硝酸盐受热分解生成金属氧化物、二氧化氮和氧气。若生成的二氧化氮与氧气的物质的量之比为8：1，则金属元素的化合价在反应过程中的变化是( )。A不变 B升高 C降低 D无法确定7常见的永久磁铁BaFe12O19。和曾用于雷达微波过滤器的钇铁榴石Y3Fe5O12。(Y为稀土元素钇，常为+3价)均为铁氧体。它们的组成所含铁元素价态正确的是( )。A只有+2价 B只有+3价 C+2，+3价 D+2，+4价8铝与氢氧化钠溶液反应，镁与稀硫酸反应，在相同条件下生成的气体体积相同，则消耗铝与镁的物质的量之比为( )。 A1：1 B2：1 C3：2 D2：39下列实验过程中产生的现象与对应的图像不相符合的是( )。 A在A1Cl3溶液中滴加氨水至过量(A图) B向NaOH溶液中滴加A1Cl3溶液至过量且边滴边振荡(B图) C向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸至过量且边滴边振荡(C图) D向偏铝酸钠溶液中逐渐通入二氧化碳至过量(D图)10将3.5 g Fe、Mg合金投入到一定量的硝酸中，金属与硝酸恰好完全反应，共收集到标准状况下的气体V L(HNO3被还原为NO和NO2)；若向反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，待金属元素全部沉淀后，再将沉淀过滤、洗净、干燥后称得质量为8.6 g，则收集到的气体体积V值可能为( )。 A1.12 B5.34 C7.26 D8.2311 用高铁酸钠Na2FeO4对来自河与湖中的淡水消毒是城市饮水处理的新技术，下列关于Na2FeO4的叙述正确的是( )。 ANa2FeO4写成氧化物的形式为：Na2OFe2O3 B在Na2FeO3中，Fe为+6价，具有强氧化性，能消毒杀菌 C在Fe203+3Na2O22Na2FeO4+Na2O中，Na2FeO4为氧化产物 DNa2FeO4的还原产物是Fe2+，易水解为Fe(OH)2，可使水中悬浮物凝聚沉降12现有四种无色溶液a、b、c、d，分别是Na2CO3、Na2SO4、H2SO4和Ba(NO3)2中的一种。为确定每种溶液，做如下实验：a+d气体+溶液；b+c沉淀+溶液；b+d溶液+沉淀e；a+b沉淀+溶液f；e+f溶液+气体。则a、b、C、d依次为( )。ANa2C03、Ba(N03)2、Na2SO4、H2S04 BNa2S04、Ba(N03)2、Na2C03、H2S04CH2S04、Ba(N03)2、Na2S04、Na2C03 DBa(N03)2、Na2SO4、H2S04、Na2C0313(2020南昌市高三调研测试)短周期元素A、B、C、D原子序数依次递增，A、B、C三种原子最外层电子数之和为10，A与C同主族，B原子最外层电子数等于A原子次外层电子数，而D原子最外层电子数为A原子次外层电子数的3倍。下列叙述不正确的是( )。A原子半径为ADC D三种方案的反应不可以在铁制容器中进行24Na2O2、HCl和Al203在水中反应。若最后所得溶液中只含A102、Na+、C1一，而不含Al3+，且忽略NaAlO2的水解，则Na202、HCl和Al2O3的物质的量之比为( )。A4：6：1 B8：6：1 C3：3：1 D4：6：325一定量的Fe和Fe2O3混合物投入250 mL 2 molL1的HNO3溶液中，反应完全后，无固体剩余，生成1.12 LNO气体(标准状况)，再向反应后溶液中加人1 molL1的NaOH溶液，要使铁元素全部沉淀下来，所加NaOH溶液的体积最少是( )。A450 mL B500 mL C400 mL D无法确定26将铁、铜粉与FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液放在同一容器中，根据下述情况判断哪些阳离子或金属单质能同时存在，哪些不能同时存在。 (1)反应后铁有剩余，则容器中肯定还会有 ，肯定没有 (2)反应后有Cu2+和Cu，则不可能有 ； (3)反应后有Fe3+，则肯定还有 。27某无色透明溶液，与金属铝反应时放出H2，试判断下列离子： Mg2+、Cu2+、Ba2+、H+、Ag+、S042一、S032一、HCO3、OH、NO3。 (1)当生成A13+时可存在 ； (2)生成AlO2时可存在 。28(2020上海) 有三种不同质量比的氧化铜与炭粉的混合物样品、。甲、乙、丙三同学各取一种样品，加强热充分反应，测定各样品中氧化铜的量。 (1)甲取样品强热，若所得固体为金属铜，将其置于足量的稀硝酸中微热，产生1.12 L。气体(标准状况)，则样品中氧化铜的质量为 g。 (2)乙取样品ag强热，生成的气体不能使澄清的石灰水变浑浊。再将反应后的固体与足量的Fe(NO3)2溶液微热，充分反应后，有bg固体剩余，该剩余固体的化学式为 。样品中氧化铜质量为 g(以含a、b的代数式表示)。 (3)丙称量样品强热后剩余的固体，质量比原样品减小了cg，若该固体为金属铜，则样品中氧化铜物质的量(n)的取值范围为 。29准确称取6 g铝土矿样品(含Al2O3、Fe2O3、SiO2)，放人盛有100 mL某浓度的硫酸溶