高三一轮复习金属及其化合物知识点总结

高三一轮复习金属及其化合物知识点总结高三一轮复习是夯实基础、构建知识网络的关键阶段。金属及其化合物作为无机化学的核心内容，贯穿于元素周期律、化学反应原理、化学实验等多个模块，其知识点繁多、关联性强，也是高考考查的重点与难点。本文旨在梳理金属及其化合物的核心知识，帮助同学们形成系统的认知，提升综合运用能力。一、金属的通性金属元素在周期表中占据了大部分区域，其原子结构的最外层电子数一般少于4个（部分如Sn、Pb、Bi等大于或等于4个，但仍表现金属性），在化学反应中易失去电子，表现出还原性。（一）物理通性常温下，除汞为液态外，其余金属均为固态。金属一般具有金属光泽、良好的导电性、导热性和延展性。这些物理性质与金属晶体中自由电子的存在密切相关。不同金属的密度、熔点、硬度差异较大，如碱金属质地较软、熔点低，而钨则熔点极高。（二）化学通性1.与非金属单质反应：多数金属能与氧气、氯气、硫等非金属单质反应，生成相应的氧化物、氯化物、硫化物等。例如，钠在空气中燃烧生成过氧化钠，铁在氯气中燃烧生成氯化铁。2.与酸反应：*排在金属活动性顺序表（H）前的金属能与非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸）反应生成盐和氢气。*金属与氧化性酸（如浓硫酸、硝酸）反应，一般不生成氢气，而是生成相应的盐、水和气体（如SO₂、NO、NO₂等），反应产物与金属的活泼性及酸的浓度有关。3.与盐溶液反应：活泼金属（K、Ca、Na除外，它们先与水反应）能将不活泼金属从其盐溶液中置换出来，遵循“前换后”的原则。4.与水反应：*非常活泼的金属（如K、Ca、Na）能与冷水剧烈反应生成碱和氢气。*较活泼金属（如Mg、Al）能与热水或沸水反应。*某些金属（如Fe）在高温下能与水蒸气反应。二、钠及其重要化合物钠是典型的碱金属元素，其化合物在日常生活和工业生产中应用广泛。（一）钠单质（Na）1.物理性质：银白色金属，质软（可用小刀切割），密度比水小，熔点低。2.化学性质：*与氧气反应：常温下生成氧化钠（Na₂O，白色），加热或点燃时生成过氧化钠（Na₂O₂，淡黄色）。*与水反应：剧烈反应，放出氢气，溶液呈碱性。现象可概括为“浮、熔、游、响、红”。*与酸反应：直接与酸电离出的H⁺反应，比与水反应更剧烈，若钠过量，先与酸反应，再与水反应。*与盐溶液反应：先与水反应生成NaOH和H₂，然后NaOH再与盐发生复分解反应（若能反应）。3.保存：通常保存在煤油中，以隔绝空气和水。4.用途：制备过氧化钠、钠钾合金（导热剂）、还原某些金属等。（二）钠的重要化合物1.氧化钠（Na₂O）与过氧化钠（Na₂O₂）：*Na₂O是碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性，如与水反应生成NaOH，与CO₂反应生成Na₂CO₃。*Na₂O₂具有强氧化性和漂白性，与水或CO₂反应时均有O₂生成，常用作供氧剂和漂白剂。其与水反应的实质可理解为先生成H₂O₂，H₂O₂再分解为H₂O和O₂。2.氢氧化钠（NaOH）：*俗称烧碱、火碱、苛性钠，强碱性，具有碱的通性。*易潮解，可作干燥剂（但不能干燥CO₂、SO₂、HCl等酸性气体）。*工业制法：电解饱和食盐水（氯碱工业）。3.碳酸钠（Na₂CO₃）与碳酸氢钠（NaHCO₃）：*溶解性：Na₂CO₃>NaHCO₃。*热稳定性：Na₂CO₃稳定，NaHCO₃受热易分解生成Na₂CO₃、H₂O和CO₂。*与酸反应：均能反应产生CO₂，但NaHCO₃与酸反应更剧烈。*与碱反应：Na₂CO₃与Ca(OH)₂、Ba(OH)₂等反应生成沉淀；NaHCO₃与强碱反应生成碳酸盐和水，与Ca(OH)₂、Ba(OH)₂反应时，产物取决于相对用量。*相互转化：Na₂CO₃溶液中通入CO₂可转化为NaHCO₃；NaHCO₃固体加热或与NaOH溶液反应可转化为Na₂CO₃。*用途：Na₂CO₃用于玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业；NaHCO₃用于发酵粉、治疗胃酸过多等。（三）焰色反应钠元素的焰色为黄色，钾元素的焰色为紫色（透过蓝色钴玻璃观察以排除钠的干扰）。焰色反应是元素的物理性质，可用于金属元素的鉴别。三、铝及其重要化合物铝是地壳中含量最多的金属元素，其单质及化合物在材料、医药等领域有重要应用，铝及其化合物的两性是其突出特点。（一）铝单质（Al）1.物理性质：银白色金属，密度小（轻金属），硬度、熔点较高，具有良好的导电性、导热性和延展性。2.化学性质：*与氧气反应：常温下即可与O₂反应生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止内部Al进一步氧化，因此Al具有抗腐蚀性能。*与酸反应：与非氧化性酸反应生成Al³⁺和H₂；常温下遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。*与强碱溶液反应：生成偏铝酸盐（如NaAlO₂）和H₂。这是铝区别于其他多数金属的特性。*与某些金属氧化物反应（铝热反应）：如与Fe₂O₃在高温下反应（铝热反应），可用于焊接钢轨或冶炼某些难熔金属。3.用途：制造铝合金（如飞机、汽车材料）、导线、铝箔等。（二）铝的重要化合物1.氧化铝（Al₂O₃）：*白色难熔固体，不溶于水，是冶炼铝的原料。*典型的两性氧化物，既能与酸反应生成Al³⁺和H₂O，又能与强碱反应生成AlO₂⁻和H₂O。2.氢氧化铝（Al(OH)₃）：*白色胶状沉淀，不溶于水，具有吸附性，可作净水剂。*典型的两性氢氧化物，既能与酸反应生成Al³⁺和H₂O，又能与强碱反应生成AlO₂⁻和H₂O。但不与弱碱（如氨水）反应。*受热易分解生成Al₂O₃和H₂O。*实验室制备：常用可溶性铝盐（如AlCl₃）与氨水反应。3.铝盐与偏铝酸盐：*铝盐（如AlCl₃、Al₂(SO₄)₃）：溶液显酸性（Al³⁺水解）。与强碱反应，碱少量生成Al(OH)₃沉淀，碱过量沉淀溶解生成偏铝酸盐。与偏铝酸盐溶液混合会发生双水解反应生成Al(OH)₃沉淀。*偏铝酸盐（如NaAlO₂）：溶液显碱性（AlO₂⁻水解）。与强酸反应，酸少量生成Al(OH)₃沉淀，酸过量沉淀溶解生成铝盐。与铝盐溶液混合发生双水解。向偏铝酸盐溶液中通入CO₂，无论CO₂过量与否，均生成Al(OH)₃沉淀（因H₂CO₃酸性弱，不能溶解Al(OH)₃），CO₂少量生成碳酸盐，过量生成碳酸氢盐。四、铁及其重要化合物铁是应用最广泛的金属，其化合物的性质多样，尤其是铁元素的变价特征，使其成为化学学习的重点。（一）铁单质（Fe）1.物理性质：银白色金属（铁粉为黑色），有金属光泽，密度较大，熔点较高，具有良好的导电导热性和延展性，能被磁铁吸引。2.化学性质：铁是较活泼的金属，具有还原性，常见化合价为+2价和+3价。*与非金属单质反应：与O₂反应，纯氧中燃烧生成Fe₃O₄；与Cl₂反应生成FeCl₃；与S、I₂反应生成FeS、FeI₂（体现氧化性强弱对产物价态的影响）。*与水反应：常温下不与水反应，高温下与水蒸气反应生成Fe₃O₄和H₂。*与酸反应：与非氧化性酸反应生成Fe²⁺和H₂；与氧化性酸（如稀硝酸）反应，产物与铁的用量有关，铁少量生成Fe³⁺，铁过量生成Fe²⁺。常温下遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。*与盐溶液反应：能与比它不活泼的金属盐溶液发生置换反应（如CuSO₄）；与Fe³⁺盐溶液反应生成Fe²⁺。（二）铁的重要化合物1.铁的氧化物：FeO（氧化亚铁，黑色，不稳定）、Fe₂O₃（氧化铁，红棕色，俗称铁红）、Fe₃O₄（四氧化三铁，黑色晶体，俗称磁性氧化铁）。它们都不溶于水，能与酸反应。FeO和Fe₂O₃是碱性氧化物，Fe₃O₄可看作FeO·Fe₂O₃（或Fe(FeO₂)₂）。2.铁的氢氧化物：*氢氧化亚铁（Fe(OH)₂）：白色絮状沉淀，不稳定，易被空气中的O₂氧化，颜色变化为白色→灰绿色→红褐色，最终生成Fe(OH)₃。实验室制备时需注意隔绝空气（如用煮沸过的蒸馏水配制溶液，加苯覆盖，胶头滴管插入液面下等）。*氢氧化铁（Fe(OH)₃）：红褐色沉淀，受热易分解生成Fe₂O₃和H₂O。*两者均能与酸反应，Fe(OH)₃与HI等还原性酸反应时，Fe³⁺会被I⁻还原为Fe²⁺。3.铁盐与亚铁盐：*Fe²⁺与Fe³⁺的性质及转化：*Fe³⁺：溶液显黄色（或棕黄色），具有氧化性，可被Fe、Cu、I⁻、S²⁻、SO₃²⁻等还原为Fe²⁺。能与KSCN溶液反应显血红色（用于Fe³⁺的检验）。*Fe²⁺：溶液显浅绿色，具有还原性，易被O₂、Cl₂、Br₂、H₂O₂、HNO₃等氧化为Fe³⁺。能与NaOH溶液反应生成白色沉淀，迅速变色。向Fe²⁺溶液中加入KSCN溶液无明显现象，再加入氯水等氧化剂则显血红色（用于Fe²⁺的检验）。*相互转化：Fe²⁺→Fe³⁺（加氧化剂）；Fe³⁺→Fe²⁺（加还原剂）。*铁盐的水解：Fe³⁺水解程度较大，溶液显酸性，可用于净水（如FeCl₃净水原理是Fe³⁺水解生成Fe(OH)₃胶体吸附杂质）。Fe²⁺也水解，但程度较小。（三）“铁三角”转化关系Fe、Fe²⁺、Fe³⁺之间的相互转化是铁及其化合物知识的核心，务必熟练掌握不同条件下的转化方向和所需试剂。五、铜及其重要化合物铜是人类最早使用的金属之一，其单质及化合物在电气、材料、医药等方面有重要用途。（一）铜单质（Cu）1.物理性质：紫红色金属，密度较大，熔点较高，具有良好的导电性、导热性和延展性。2.化学性质：铜是较不活泼的金属，常见化合价为+1价和+2价。*与非金属单质反应：加热时与O₂反应生成黑色的CuO；与Cl₂反应生成棕黄色的CuCl₂；在潮湿空气中可生成铜绿[Cu₂(OH)₂CO₃]。*与酸反应：与非氧化性酸不反应；与氧化性酸（如浓H₂SO₄、HNO₃）反应，生成相应的铜盐、水和气体（SO₂或NO、NO₂）。*与盐溶液反应：能与AgNO₃等比它不活泼的金属盐溶液发生置换反应；与FeCl₃溶液反应生成CuCl₂和FeCl₂。（二）铜的重要化合物1.氧化铜（CuO）与氧化亚铜（Cu₂O）：CuO为黑色，Cu₂O为砖红色。均不溶于水，能与酸反应。CuO具有氧化性，加热时可被H₂、CO、C等还原为Cu。Cu₂O与酸反应（如稀H₂SO₄）会发生歧化反应生成Cu²⁺和Cu。2.氢氧化铜（Cu(OH)₂）：蓝色絮状沉淀，受热易分解生成CuO和H₂O。具有弱氧化性，能与含醛基的物质在加热条件下反应生成砖红色的Cu₂O沉淀（斐林反应）。3.铜盐：*硫酸铜（CuSO₄）：无水CuSO₄为白色粉末，吸水后变蓝（生成CuSO₄·5H₂O），可用于检验水的存在。CuSO₄溶液显蓝色，常用来配制农药（如波尔多液）。*氯化铜（CuCl₂）：棕黄色固体，其浓溶液为绿色，稀溶液为蓝色（与Cu²⁺的配位数有关）。六、其他常见金属简介（一）镁（Mg）1.物理性质：银白色轻金属，质软。2.化学性质：*与O₂反应：常温下即可反应，点燃时剧烈燃烧，发出耀眼白光，生成MgO。*与N₂反应：点燃时生成Mg₃N₂。*与CO₂反应：点燃时生成MgO和C（体现Mg的强还原性）。*与酸反应：与非氧化性酸反应生成Mg²⁺和H₂。3.用途：制造铝合金、照明弹、信号弹等。（二）其他金属如锌（Zn）、银（Ag）、金（Au）、铅（Pb）、汞（Hg）等，了解其单质及常见化合物的性质和用途。例如，Zn具有两性，其氧化物和氢氧化物也具有两性；AgNO₃是重要的可溶性银盐，常用于化学分析和电镀；Hg是常温下唯一的液态金属，有毒。七、金属及其化合物知识的应用与拓展（一）金属的冶炼根据金属的活动性不同，采用不同的冶炼方法：电解法（K-Al）、热还原法（Zn-Cu，常用还原剂有C、CO、H₂、Al等）、热分解法（Hg-Au）。（二）离子的检验与鉴别掌握常见金属阳离子（如Na⁺、K⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺等）的特征反应和检验方法。（三）工业流程与化学实验金属