第5讲：金属及其化合物

1、晨曦教育化学讲义（5）金属及其化合物一、 金属单质及其性质常温下，金属一般为银白色晶体（汞常温下为液体），具有良好的导电性、导热性、延展性。多数金属的化学性质比较活泼，具有较强的还原性，在自然界多数以化合态形式存在。1. 金属与氧气的反应钠与氧气反应：常温：4Na + O2 = 2Na2O加热：2Na + O2 Na2O2;铝与氧气反应：通常与氧气易反应，生成致密的氧化物起保护作用：4Al + 3O2 = 2Al2O3 加热铝箔时，由于外层氧化膜的熔点比铝的熔点高，故熔化的液态铝并不滴落。除去氧化膜的铝箔加热很快生成新的氧化膜，熔化的液态铝并也不滴落。铁与氧气反应：3Fe + 2O2 Fe3O

2、4(Fe2O3·FeO)2. 金属与水的反应钠与水反应:2Na + 2H2O = 2NaOH + H2；实验现象：钠浮在水面上，熔成小球，在水面上游动，有哧哧的声音，最后消失，在反应后的溶液中滴加酚酞，溶液变红。铝与水反应：加热时微弱反应铁与水反应：高温与水蒸气反应3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2。3. 金属与酸的反应钠与酸反应：如2Na + 2HCl = 2NaCl + H2,Na放入稀盐酸中，是先与酸反应，酸不足再与水反应。因此Na放入到酸中Na是不可能过量的。与酸反应：强氧化性酸，如浓硫酸和硝酸能和大多数金属反应（暂不掌握），但无氢气放出；非强氧化性酸反应时放

3、出氢气。4. 某些金属与碱反应和强碱溶液反应：2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2。5. 金属与盐溶液反应钠与盐的溶液反应：钠不能置换出溶液中的金属，钠是直接与水反应。反应后的碱再与溶液中的其他物质反应。如钠投入到硫酸铜溶液的反应式：2Na + CuSO4 + 2H2O = Cu(OH)2 + Na2SO4 + H2 。铝与盐的溶液反应：如能置换出CuSO4、AgNO3等溶液中的金属。铁与某些盐反应：如Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 ,Fe +2FeCl3 = 3FeCl2等。二、 金属化合物的性质1. 氧化物Na2ONa2O2Al2O3Fe2O

4、3性质碱性氧化物非碱性氧化物两性氧化物碱性氧化物颜色状态白色固体淡黄色固体白色固体赤红色固体与水反应Na2O+H2O=2NaOH2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2-与酸溶液Na2O+2HCl=2NaCl+H2O（溶液无色）2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OFe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O（溶液黄色）与碱溶液-Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O-其他Na2O+CO2=Na2CO32Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2-2. 氢氧化物化性NaOHAl(OH)3Fe(OH)2属性碱性氢氧化物两性氢氧化物碱

5、性氢氧化物与酸溶液NaOH+HCl=NaCl+H2OAl(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2OFe(OH)2+2HCl=FeCl2+2H2O与碱溶液-l(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O-稳定性稳定2Al(OH)3 Al2O3+3H2O4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3制备金属钠与水即可铝盐溶液与过量浓氨水亚铁盐溶液与氢氧化钠溶液（液面下）3. 盐FeCl2FeCl3颜色浅绿色黄色与碱溶液FeCl2+2NaOH = Fe(OH)2+2NaClFeCl3+3NaOH= Fe(OH)3+3NaCl相互转化2FeCl2+Cl2 =

6、 2FeCl3 2FeBr2+Br2 = 2FeBr32FeCl3+Fe = 3FeCl2 2FeBr3+Fe = 3FeBr2检验遇KSCN不显血红色，加入氯水后显红色遇KSCN显血红色用途净水剂等印刷线路板等4. 碳酸钠与碳酸氢钠Na2CO3NaHCO3与酸反应迅速Na2CO3+2HCl=2NaCl+2H2O+CO2反应更迅速NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2与碱-NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O稳定性稳定，加热不分解。固体NaHCO3 ：2NaHCO3  Na2CO3+H2O+CO2相

7、互转化Na2CO3溶液中通入大量CO2Na2CO3+H2O+CO2 = 2NaHCO3固体NaHCO3 ：2NaHCO3   Na2CO3+H2O+CO2其他溶液中：Na2CO3+Ca(OH)2 = 2NaOH+CaCO3溶液中：NaHCO3+Ca(OH)2 = NaOH+CaCO3+H2O金属离子检验：焰色反应呈黄色三、 金属及其化合物之间的相互转化1. 铝及其重要化合物之间的转化关系，写出相应的化学反应方程式2. 铁及其重要化合物之间的转化关系，写出相应的化学反应方程式3. 钠及其化合物之间的相互转化，写出相应

8、的化学反应方程式四、 疑难解析1. 关于铝盐与强碱反应量的计算问题：AlCl3+3NaOH=Al(OH)3+3NaCl Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2OAlCl3+4NaOH=NaAlO2+ 3NaCl +2H2O2. 有关Fe3+与金属的反应问题：（1）金属钠投入到FeCl3溶液中：它反应的实质是钠先与水反应生成NaOH, NaOH再与FeCl3发生复分解反应生产Fe(OH)3红褐色沉淀，反应过程如下：2Na+2H2O=2NaOH+H2 3NaOH+ FeCl3= Fe(OH)3+3NaCl再将两式相加得总方程式：6Na+6H2O+2 FeCl3=2 Fe(OH)3+6NaC

9、l +3H2（2）金属铜投入到FeCl3溶液中：实质是Fe3+与金属铜发生氧化还原反应：2Fe3+Cu=2 Fe2+ Cu2+【随堂练习金属单质的性质】1. 下列叙述正确的是（ ）A.碱金属性质相似均为银白色金属B.按原子序数增加则碱金属的密度依次增大C.钠可保存在煤油中而锂不能D.碳酸氢盐的溶解度大于其正盐的溶解度答案：C由于未深入研究个别碱金属的性质，仅按碱金属的相似性和递变性推导而产生错误。碱金属中铯为微具浅黄色的金属，故A不正确；钾的密度为0.86g/cm3，比Na的密度0.97g/cm3小而有特殊性，B也不正确；锂的密度为0.53g/cm3，比煤油密度小，可浮于煤油上，所以锂要用密度

10、更小的石蜡同保存，C对；碳酸氢盐一般比其对应的正盐易溶，但NaHCO3例外，D不正确 2. 下列关于“焰色反应”的理解正确的是 （ ）A只有金属单质才有焰色反应 B只有金属化合物才有焰色反应 C只有某些金属或其化合物才有焰色反应 D只有金属离子才有焰色反应3. 近期美国化学会志报道，中国科学家以二氧化碳为碳源，金属钠为还原剂，在470、80Mpa下合成出了金刚石，具有深远的意义。下列说法错误的是 （ ）A由二氧化碳合成金刚石是氧化还原反应B该反应中二氧化碳完全被还原为金刚石 C钠被氧化最终生成碳酸钠D金刚石是碳的一种同素异形体【随堂练习金属化合物的性质】4. 对氧化铝的分类中正确的是（ ）A酸

11、性氧化物 B碱性氧化物 C两性氧化物 D不成盐氧化物（像CO一样） 5. 氢氧化铝可作为治疗某种胃病的内服药，这是利用了氢氧化铝的哪个性质（ ）A酸性 B碱性 C两性 D氧化性6. 下列物质露置在空气中，质量会减轻的是（ ） ANaOHBNa 2O2C无水CaCl2DNa2CO3·10H2O7. 下列关于碳酸钠和碳酸氢钠的比较中，正确的是 （ ）A .二者在水中的溶解度不同，碳酸氢钠的溶解度大于碳酸钠的溶解度B .二者热稳定性不同，碳酸钠的热稳定性大于碳酸氢钠的热稳定性C.二者都能与盐酸反应放出二氧化碳气体，但产气量和反应快慢不同D .二者在一定的条件下可以相互转化8. 在溶液中加入

12、足量Na2O2后仍能大量共存的离子组是（ ）A、Ba2、BK、CCa2、Mg2、DNa、解析与评价：故只能选B。9. 将氯化钠、氯化铝、氯化亚铁、氯化铁、氯化镁五种溶液，通过一步实验就能加以区别，并只用一种试剂，这种试剂是（ ）A KSCN BBaCl2 C NaOH D HCl 10. wg铁粉和铝粉的混合物，和过量的 NaOH反应，然后过滤，将沉淀完全收集后，放蒸发皿中加热，直至被加热的物质质量不再变化，取出蒸发皿中的物质称量仍为wg。求原混合物中铝粉的质量分数是（ ）A30 B50 C70 D90 11. 和混合气体与足量的充分反应后，立即通入足量的固体中，固体质量增加 ( ) A.2.

13、1g B.3.6 g C.7.2 g D.不可确定解析与评价：本题是有关氧化钠的计算，解决它主要是建立思维模型,和与燃烧的化学方程式为：， 、跟的反应分别为：，。从4个化学方程式可以看出：增加的质量恰好为和混合气体的质量，即答案 ： A12. 微粒检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度，现将w1g样品加热，其质量变为w2g，则该样品的纯度（质量分数）是 A B C D解析与评价：本题考察了碳酸钠与碳酸氢钠的相互转化，属于容易题。碳酸氢钠加热分解方程式如下：2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2, 2*84 62 84*2*(w1-w2) /62 (w1-w2) 纯度=1- 8

14、4*2*(w1-w2) /62w1=答案：A13. 有50mLNaOH溶液，向其中逐渐通入一定量的CO2，随后取此溶液10mL将其稀释到100mL，并向此稀释后的溶液中逐滴加入0.1mol/L的HCl溶液，产生的CO2气体体积（标准状况下）与所加入的HCl的体积之间的关系如图所示：试分析：NaOH在吸收CO2气体后，在甲、乙两种情况下，所得溶液中存在的溶质是甲： 其物质的量之比是： 乙： 其物质的量之比是： 且在两种情况下产生的CO2气体（标准状况）各是甲： mL；乙： mL。原NaOH溶液的物质的量浓度是 ；若以Na2O2固体溶于水配得100mL溶液需Na2O2 g答案：NaOH，Na2CO

15、3；1:1；NaHCO3和Na2CO3；1:1；56mL；112mL；0.75mol/L；2.93g【疑难解析】14. 随着人们生活节奏的加快，方便的小包装食品已被广泛接受。为了延长食品的保质期，防止食品氧化变质，在包装袋中可以放入的化学物质是 （ ）A无水硫酸铜 B硫酸亚铁 C 食盐 D 生石灰15. 下列操作中，溶液的颜色不发生变化的是（ ）A碳酸氢钠溶液中滴加稀盐酸 B硫酸铁溶液中滴加硫氰化钾溶液C碘水中滴加淀粉碘化钾溶液 D氯化铁溶液中加入还原性铁粉16. 硫酸亚铁溶液含有杂质硫酸铜和硫酸铁，为除去杂质，提纯硫酸亚铁，应该加入下列哪种物质 （ ）A锌粉 B镁粉  C铁粉 D

16、铝粉17. 往100L 2mol/L的AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液100mL时，产生沉淀7.8g，求所加NaOH溶液的可能的物质的量浓度。答：所加溶液的可能的物质的量浓度可能为或。18. 将铜片放入.Mol/FeCl3溶液中，反应一定时间取出铜片,溶液中(Fe3+)：(Fe2+）：，侧溶液中Cu2+和Fe3的物质的量之比为：（），：.：19. 将Fe、Cu、Fe2、Fe3和Cu2盛于同一容器中充分反应，如Fe有剩余，则容器中只能有ACu、Fe3BFe2、Fe3CCu、Cu2、FeDCu、Fe2、Fe解析：因为Fe有剩余，则不可能存在Cu2和Fe3，那只可能为Cu、Fe2、Fe20. 将

17、a克Fe2O3、Al2O3样品溶解在过量的200mL Ph=1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH 溶液使Fe3+、Al3+刚好完全沉淀，用去NaOH 溶液100 mL,则NaOH 溶液的浓度为( ) mol.L-1 B.0.2 mol.L-1C.0.4 mol.L-1 D.0.8 mol.L-1解析与评价：本题主要考查学生对铝的重要两性化合物（氧化铝、氢氧化铝）性质的理解和迁移、推理、分析问题的能力。由题意及氧化物、氢氧化铝的两性可知，要使Fe3+、Al3+刚好完全沉淀，则须使溶液中的氢离子和氢氧根离子量相等。由题目中反应式可知，溶解1 mol Fe2O3所消耗的氢离子数与沉淀2 mol F

18、e3+所消耗的氢氧根离子数相等。同理，Al2O3也如此。故只要控制酸中的氢离子数与碱中所含氢氧根离子数相等即可使Fe3+、Al3+刚好完全沉淀答案：B21. （8分）A、B、C、D四种化合物，其中A、C、D焰色反应均为黄色，而B的焰色反应为紫色，A、C和盐酸反应均得到D，将固体C加热可得到A，若在A的溶液中通入一种无色无味气体，又可制得C，若B的溶液滴加到硫酸亚铁溶液会先后出现白色沉淀灰绿色沉淀红褐色沉淀E。试推断A：_ _、B：_ _、C：_ _、D：_ _、E： _ 22. （13分）某混合物A，含有KAl（SO4）2、Al2O3和Fe2O3，在一定条件下可实现下图所示的物质之间的变化：据

19、此回答下列问题：（1）I、II、III、IV四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法是 _ _ _ 。（2）根据上述框图反应关系，写出下列B、C、D、E所含物质的化学式沉淀固体B _ ；C ；沉淀D _ ；溶液E 。（3）写出、四个反应方程式 ； ； ； 。【课后习题】1试管中装有煤油和水的混合物，静置后放入一小块碱金属，可观察到金属块在煤油和水的界面附近上下往复运动。下列说法不正确的是A此碱金属可能为钾或钠 B上下运动是由于该金属与水反应产生气体C反应一段时间煤油会燃烧 D若是金属铷，则上下运动的幅度比钠大2氧化钠、氢氧化钠、过氧化钠、亚硫酸钠。各1摩尔上述固体物质,长期放置于空气中，最后质量增

20、加情况是(不考虑潮解因素)A=>> B>>> C>=> D>>>3实现Al336H2O4Al(OH)3，正确的做法是A向铝盐溶液中不断加入纯碱溶液 B向铝盐溶液中不断加入小苏打溶液C向烧碱溶液中不断滴入铝盐溶液 D向铝盐溶液中不断滴入烧碱溶液4下列各组物质中的两种物质相互反应时，无论哪种物质过量，均可用一个离子方程式表示的是A硫酸与偏铝酸钠溶液 B氯化铜溶液与氨水C苯酚钠溶液与二氧化碳 D硝酸银溶液与烧碱5向含有amol AlCl3溶液中加入含有bmol KOH溶液，生成沉淀的物质的量可能是amol bmol a/3mol b/3mo

21、l 0mol (4ab)molA B C D6由H2SO4、Al2O3、NaOH、Mg、Cl2两两之间进行反应，可制得的正盐有A5种 B6种 C7种 D8种70.001mol金属放入10mL0.1mol/L某酸溶液中，产生22.4mL氢气(标准状况)，下列情况中一定不可能的是A一价金属和一元酸 B二价金属和二元酸 C三价金属和二元酸 D二价金属和一元酸8冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法；水煤气(或氢气，或一氧化碳)法；活泼金属置换法；电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有()火烧孔雀石炼铜；()湿法炼铜；现代有()铝热法炼铬；()从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是A()用 B

22、()用 C()用 D ()用9将含O2和CH4的混合气体充入装有23.4gNa2O2的密闭容器中点燃，反应结束后，容器温度为150，压强为0pa，将残留物溶于水无气体逸出。下列叙述正确的是A原混合气体中O2和CH4的体积比为2:1 B原混合气体中O2和CH4的体积比为1:2C残留固体中有Na2CO3和NaOH D残留固体中只有Na2CO310将5.6 g Fe投入浓硝酸溶液，产生红棕色气体A，把所得溶液减压蒸干，得到20g Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的混合物，将该固体在高温下加热，得到红褐色的Fe2O3和气体B，A、B气体混合通入足量水中，在标准状况下剩余气体的物质的量为A2240mL

23、 B4480mL C3360mL D1120mL11将一定量的NaOH和NaHCO3的混合物A，放在密闭容器中加热，充分反应后生成气体V1L(V10)。将反应后的固体残渣B与过量盐酸反应，又生成CO2V2L。(气体体积在标准状况下测定)(1)B的成分是_。ANa2CO3与NaOH BNa2CO3与NaHCO3 CNa2CO3 DNaOH(2)A中NaOH与NaHCO3共_mol；NaOH与NaHCO3物质的量之比为_。12把一支表面被氧化成10.2g氧化铝的铝条A，放入1L1.5mol/L热氢氧化钠溶液中，过一段时间后取出铝条，溶液质量增加了12.6g，此时的溶液称为甲溶液，体积仍为1L。再把

24、另一支表面也被氧化的一定量的铝条B，放入1L0.9mol/L硫酸溶液中，过一会儿取出，其质量减小了25.8g，溶液的质量增加了25.2g，此时的溶液称为乙溶液，体积仍为1L。回答下列问题：(1)甲溶液的溶质是_（写化学式），其物质的量_。(2)乙溶液的溶质是_（写化学式），其物质的量是_。(3)将甲、乙两溶液反应，若使滴加的量最少，而产生的沉淀最多，应将_溶液_L滴加到_溶液（用“甲”或“乙”填写），产生的沉淀最多是_g。13按下图要求写出下列两个反应的化学方程式，属于离子反应的写出离子方程式。(1)BC+D_；(2)EF_。14将等质量混合的铜、锌、铁三种金属组成的混合物W g 加入到FeC

25、l3和盐酸组成的混合液中，充分反应后：(1)若无固体剩余，则溶液中一定有的金属离子是_，可能有的金属离子是_。(2)若剩余固体W/3g，则溶液中金属离子一定有_，一定没有_。15有Ba(OH)2、NaHSO4、NaHCO3三种溶液，已知其中两种溶液的物质的量浓度相同，且分别为另一种溶液的物质的量浓度的2倍；若先将NaHSO4和NaHCO3溶液各 100 mL混合反应后，再加入Ba(OH)2溶液100mL，充分反应后，将生成的白色沉淀滤出，测得滤液中只含一种NaOH溶质，其物质的量的浓度为0.9mol/L（不考虑溶液混和时引起溶液体积的变化），试回答：(1)通过分析，判断原Ba(OH)2、NaH

26、SO4、NaHCO3三种溶液中哪两种溶液的物质的量的浓度不可能相同？ ，原因是 。(2)Ba(OH)2、NaHSO4、NaHCO3三种溶液可能的物质的量的浓度分别为_、_、_。16已知甲、乙、丙分别代表中学化学中的常见物质，请根据题目要求完成下列问题：(1)甲的化学式为RCl3，其溶液在加热蒸干并灼烧时可发生反应：a.甲+H2O乙+丙 b.乙氧化物+H2O若甲为某用途广泛的金属元素的氯化物，其溶液在上述变化中生成的氧化物为红棕色粉末，则该金属在周期表里的位置是：_。若甲为某短周期金属元素的氯化物，则甲发生a反应的化学方程式为：_。将以上两种金属单质用导线连接，插入NaOH溶液构成原电池，则负极

27、发生的电极反应为：_。(2)若甲、乙、丙均是短周期中同一周期元素形成的单质或化合物，常温下乙为固体单质，甲和丙均为气态化合物，且可发生反应：甲+乙丙。则：甲的结构式为_。写出上述反应的化学方程式：_。写出向200 mL 2 mol·L-1的NaOH溶液中通入6.72 L(标准状况)的气体甲发生完全反应的总离子方程式_。17A、B、C都是由两种元素组成的无机物，它们和单质甲、乙、丙存在如下图所示的转化关系(转化过程都不需要使用催化剂)。完成下列问题：(1)若甲是常见金属，乙是常见非金属固体单质，A、C在常温下均为无色气体，且A、B、C、甲、乙、丙都由短周期元素组成，则B的电子式是_。A

28、与甲反应的化学方程式是_。(2)若上图所示的反应在水溶液中进行，甲在常温下为有色气体，乙在常温下为液体，丙是生活中常见的金属，则：丙在周期表中所处的位置是_。丙与C反应的离子方程式为_。往A溶液中逐滴加入NaOH溶液时可能出现的现象是_。18在化工实验中，要除去某些杂质离子，往往采用在一定条件下使杂质离子以MxAy(DE4)z(OH)12的形式析出浅黄色晶体。M、A、D、E代表四种元素。已知：x+y+z=12(x、y、z均为正整数)；取9.7克该化合物溶于水中，滴加用稀硝酸酸化的硝酸钡溶液，D、E两元素完全转化成白色沉淀。将沉淀过滤、洗涤、干燥称量其质量为9.32克；滤液中A、M以阳离子形式存

29、在(未被硝酸氧化)，用胶头滴管取滤液23滴于白色点滴板上，再加12滴硫氰化钾溶液，滤液变成红色；往滤液中通入足量的H2S气体，使A离子完全被还原后，得到0.96克浅黄色沉淀。试分析：(1)D是_，E是_，理由_。(2)A是_，理由是_。(3)通过计算和推理确定x=_、y=_、z=_。该盐的化学式为_。19某工厂以精辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料冶炼金属铜，在炼铜炉内发生如下反应(在高温条件下进行)：2Cu2S+3O2 = 2Cu2O+2SO2，2Cu2O+Cu2S = 6Cu+SO2若生产38.4t金属铜，需要含杂质20的精辉铜矿多少吨(设杂质不参加反应)?若中产生的二氧化硫用于制硫酸，可生产98的硫酸多少吨(二氧化硫转化成三氧化硫的转化率为92，三氧化硫的吸收率为98)?今将a mol Cu2