高考化学练习题：金属及其化合物

高考化学练习题：金属及其化合物金属及其化合物是高考化学的核心内容之一，其知识点贯穿于元素周期律、化学反应原理、化学实验等多个模块。掌握这部分知识，不仅需要扎实的基础概念，更要具备分析问题和解决问题的能力。下面，我们通过一些典型练习题，来梳理和巩固相关知识要点。一、核心知识梳理与巩固在进入习题之前，我们先简要回顾几个关键知识点，这将有助于你更好地理解题目内涵：1.金属的通性：包括金属光泽、导电性、导热性、延展性等物理性质，以及还原性这一核心化学性质。金属的还原性强弱与其在周期表中的位置及原子结构密切相关。2.常见金属的特性：如钠的活泼性（与水、氧气的反应）、铝的两性（既能与酸反应又能与强碱反应）、铁的变价（+2、+3价化合物的相互转化）、铜的颜色变化等。3.金属化合物的性质：重点掌握氧化物（如氧化钠与过氧化钠、氧化铝、氧化铁、氧化铜）、氢氧化物（如氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化铜）以及重要盐类（如碳酸钠与碳酸氢钠、硫酸铝、氯化铁、硫酸铜）的性质、制备和用途。4.金属活动性顺序表：它是判断金属与酸、盐溶液反应能否发生以及金属冶炼方法的重要依据。5.金属及其化合物的转化关系：这是构建知识网络、解决推断题的关键。二、典型例题解析（一）选择题（每小题只有一个选项符合题意）例1：下列关于金属元素及其化合物的说法正确的是（）A.钠在空气中燃烧生成白色的氧化钠B.铝和氢氧化钠溶液反应，水是氧化剂C.铁与水蒸气在高温下反应生成氧化铁和氢气D.铜在潮湿的空气中会被锈蚀生成绿色的氧化铜解析：A项，钠在空气中燃烧应生成淡黄色的过氧化钠，而非白色的氧化钠，A错误。B项，铝和氢氧化钠溶液反应的实质是铝先与水反应生成氢氧化铝和氢气，氢氧化铝再与氢氧化钠反应。在第一步反应中，水是氧化剂，B正确。C项，铁与水蒸气在高温下反应生成的是四氧化三铁和氢气，而非氧化铁，C错误。D项，铜在潮湿空气中锈蚀生成的是碱式碳酸铜（铜绿），其颜色为绿色，而非氧化铜（黑色），D错误。故本题答案为B。例2：下列各组物质相互反应，不能产生气体的是（）A.铝与氢氧化钠溶液B.过氧化钠与水C.铁与稀硝酸（过量）D.铜与浓硫酸（加热）解析：A项，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，有气体产生。B项，过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，有气体产生。C项，铁与过量稀硝酸反应，由于硝酸的强氧化性，铁会被氧化为Fe³⁺，硝酸被还原为NO气体，有气体产生。D项，铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，有气体产生。题目要求“不能产生气体”，但上述选项均有气体产生。此处可能存在题目设置问题或选项遗漏，若严格按选项，本题无正确答案。但通常在考察此类问题时，可能会涉及到铁与浓硝酸常温钝化（无气体）或铜与稀硫酸不反应等情况。请同学们在审题时务必仔细。（二）填空题例3：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转化：（此处假设有一个流程图，大致流程为：A加入水溶解，过滤得到溶液和沉淀；沉淀加入NaOH溶液，过滤得到Fe₂O₃和含偏铝酸钠的溶液；溶液中加入氨水得到沉淀B，沉淀B加热得到Al₂O₃）据此回答下列问题：（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：B________；C________；D________；E________。（3）写出①、②、③反应的离子方程式：①________________________；②________________________；③________________________。解析：（1）分离溶液和沉淀的常用方法是过滤。（2）KAl(SO₄)₂易溶于水，Al₂O₃和Fe₂O₃不溶于水。所以A加水溶解、过滤后，溶液为KAl(SO₄)₂溶液（即E），沉淀为Al₂O₃和Fe₂O₃的混合物（即C）。向沉淀C中加入NaOH溶液，Al₂O₃与NaOH反应生成NaAlO₂溶液（即D），而Fe₂O₃不反应，过滤后得到Fe₂O₃（即B）。向溶液E（KAl(SO₄)₂）中加入氨水，Al³⁺与氨水反应生成Al(OH)₃沉淀，加热Al(OH)₃得到Al₂O₃。故B：Fe₂O₃；C：Al₂O₃、Fe₂O₃；D：NaAlO₂；E：KAl(SO₄)₂。（3）①Al₂O₃与NaOH溶液反应：Al₂O₃+2OH⁻=2AlO₂⁻+H₂O②Al³⁺与氨水反应：Al³⁺+3NH₃·H₂O=Al(OH)₃↓+3NH₄⁺③Al(OH)₃受热分解：2Al(OH)₃=△=Al₂O₃+3H₂O(此为化学方程式，题目若明确要离子方程式则该步不适用，具体需结合流程图细节，此处按常见情况处理)（三）实验题例4：某研究性学习小组设计了如下装置来探究铁与水蒸气的反应，并检验反应产物。（假设装置图：左侧为产生水蒸气的装置，中间为铁粉与水蒸气反应的硬质玻璃管，右侧为收集气体并检验的装置，可能包括干燥、点燃等部分）请回答下列问题：（1）A装置的作用是________，烧瓶底部放碎瓷片的作用是________。（2）写出硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式：________。（3）D装置的作用是________。（4）如何检验反应生成的气体产物？________。解析：（1）A装置通常是水和酒精灯，其作用是提供水蒸气。烧瓶底部放碎瓷片是为了防止暴沸。（2）硬质玻璃管B中是铁粉与水蒸气在高温下反应，化学方程式为：3Fe+4H₂O(g)=高温=Fe₃O₄+4H₂。（3）D装置的作用需要看具体设计，通常可能是干燥生成的氢气或防止空气中的水蒸气进入C装置干扰实验（若C为检验H₂O的装置），或者作为安全瓶。此处假设为干燥氢气，则作用是干燥氢气。（4）反应生成的气体产物是氢气。检验方法是：将D装置导出的气体点燃，若火焰呈淡蓝色，且在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯，烧杯内壁有水雾生成，则证明是氢气。（四）推断题例5：已知A为常见的金属单质，各物质间的转化关系如下图所示：（假设转化关系：A与O₂反应生成B；A与HCl反应生成C；B与HCl反应生成C和D；C与NaOH反应生成E；E在空气中放置生成F；F加热生成B）根据以上转化关系，回答下列问题：（1）写出下列物质的化学式：A________，B________，E________。（2）写出下列反应的化学方程式：①A→C：________________________②E→F：________________________③F→B：________________________解析：由A为常见金属单质，A能与O₂反应生成B（氧化物），A能与HCl反应生成C（氯化物）。B与HCl反应生成C和D，说明B是一种既能与酸反应生成两种盐的氧化物，常见的为Fe₃O₄（它与盐酸反应生成FeCl₂、FeCl₃和水）。假设A为Fe，则B为Fe₃O₄，C可能为FeCl₂或FeCl₃。C与NaOH反应生成E，E在空气中放置生成F，F加热生成B（Fe₃O₄）。若C为FeCl₂，则E为Fe(OH)₂，E在空气中被氧化为F（Fe(OH)₃），Fe(OH)₃加热分解生成Fe₂O₃，不是Fe₃O₄。若C为FeCl₃，则E为Fe(OH)₃，F还是Fe(OH)₃，加热也生成Fe₂O₃。这似乎有矛盾。换个思路，若A为Al，B为Al₂O₃，C为AlCl₃，Al₂O₃与HCl反应只生成AlCl₃和水，不符合“生成C和D”。若A为Cu，B为CuO或Cu₂O，C为CuCl₂，CuO与HCl反应只生成CuCl₂和水。重新考虑B与HCl反应生成C和D，且A生成的C与NaOH反应生成的E能在空气中氧化，F加热生成B。若A为Fe，B为Fe₃O₄，C为FeCl₂（A与HCl反应，若HCl不足或A过量可能生成FeCl₂），则B（Fe₃O₄）与HCl反应生成FeCl₂、FeCl₃（D）和水。C（FeCl₂）与NaOH反应生成E（Fe(OH)₂），E在空气中氧化为F（Fe(OH)₃），F加热分解生成Fe₂O₃，不是B（Fe₃O₄）。若B为Fe₂O₃，则A与O₂反应生成Fe₂O₃，A与HCl反应生成FeCl₃（C），Fe₂O₃与HCl反应只生成FeCl₃和水，无D。难道A是Na？A为Na，B为Na₂O₂或Na₂O，C为NaCl，不符合后续转化。此时可能需要调整假设，若E为Fe(OH)₂，F为Fe(OH)₃，F加热生成Fe₂O₃（B），则A为Fe，B为Fe₂O₃，C为FeCl₂，D可以是H₂（如果A与HCl反应生成C和D）。这样A（Fe）与HCl反应生成C（FeCl₂）和D（H₂），B（Fe₂O₃）与HCl反应生成FeCl₃和水（而非C和D），似乎也不完全吻合。这道题的关键在于“B与HCl反应生成C和D”。若A是Fe，B是Fe₃O₄，C是FeCl₂，D是FeCl₃，则逻辑通顺。Fe₃O₄+8HCl=FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O。然后C（FeCl₂）与NaOH反应生成E（Fe(OH)₂），E氧化为F（Fe(OH)₃），F加热生成Fe₂O₃，不是B（Fe₃O₄）。这可能是题目设定的简化，或者F加热生成的是B的主要成分。在中学阶段，Fe(OH)₃加热分解生成Fe₂O₃是明确的。因此，原题中的B若为Fe₂O₃，则上述矛盾可消除。可能是我最初对B的假设有误。若B为Fe₂O₃，则A（Fe）与O₂在点燃或高温下生成Fe₃O₄，但在空气中缓慢氧化可生成Fe₂O₃。假设A在空气中缓慢氧化生成B（Fe₂O₃）。A（Fe）与HCl反应生成C（FeCl₂）和D（H₂）。B（Fe₂O₃）与HCl反应生成FeCl₃和水（此时D若为H₂O，则与A生成的D重复，不太好）。此题推断过程略复杂，需要学生对常见金属及其化合物的转化非常熟悉。综合考虑，最可能的答案是：（1）A：Fe，B：Fe₂O₃（或Fe₃O₄，视具体转化而定，此处以Fe₂O₃为例），E：Fe(OH)₂。（2）①A→C：Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑②E→F：4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃③F→B：2Fe(OH)₃=△=Fe₂O₃+3H₂O三、总结与备考建议金属及其化合物的知识点繁多且联系紧密，在复习过程中，建议同学们：1.构建知识网络：以某种金属为核心，将其单质、氧化物、氢氧化物、盐等的性质、制法、用途串联起来，形成清晰的知识脉络。例如，“铝三角”（Al³⁺、Al(OH)₃、AlO₂⁻之间的转化）和“铁三角”（Fe、Fe²⁺、Fe³⁺之间的转化）是重中之重。2.注重实验探究：化学是一门以实验为基础的学科。对于金属及其化合物的性质，很多都可以通过实验来验证和理解。要关注实验现象、实验操作、实验原理以及实验安全。3.强化计算能力：涉及金属化合物的计算，如混合