2012届高考化学金属及其化合物专题教案

专题七 金属及其化合物专题
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【直击高考】
1．ⅠA和ⅡA族元素是典型的金属，要从原子的核外电子排布，理解ⅠA和ⅡA族元素（单质、化合物）的相似性和递变性，掌握它们在周期表中的位置及与性质的关系。1999年高考选择题考查了ⅠA和ⅡA族元素性质的比较。
2．掌握Al、Fe单质及其化合物的重要性质。Al的两性、Fe、Fe2＋与Fe3＋ 相互转化及变价元素的氧化性、还原性，是近年高考选择题、无机推断题命题的重要内容。
3．常见金属与人体健康的关系以及重金属盐的污染与环保问题。
4．碱金属元素在电光源、贵重金属冶炼方面的应用，碱金属的氢化物和氮化镁的有关性质及“侯氏制碱法”等也是近年高考无机信息题的出题知识点。
【难点突破】
1．方法与技巧
（1）有关金属单质及其化合物的框图推断，是高考命题中的难点内容。复习过程中，对出题频率较高的四种金属（Na、Mg、Al、Fe）的单质及其化合物的特性、结合金属的活动性顺序要要进行归纳、梳理和比较，并能熟练地加以应用。
（2）铝与镁、铁及其化合物的有关计算（如图像、函数关系等）为过去高考的较难题。要根据它们的性质写出有关的化学方程式，通过图像或函数找出解题的突破口，如图像中的最大值（最高点）、最低点、转折点和水平线等对正确解题往往有重要意义，同样函数的边界条件及定义域对解题也非常重要。
2．解题注意点
要学会分析信息，正确应用基本理论，如周期律的知识、化学键和晶体理论、金属的活动性顺序表等知识来解答有关习题。掌握若干常见金属的活动性顺序是学好中学化学的基础，也是高考必备的基础。
3．命题趋向
金属阳离子的检验和溶液中有关离子的共存，是高考命题的传统“节目”；通过信息给出有关金属、合金等无机新的结构或性质，是前几年的高考热点；通过无机信息给予题考查考生接受信息和处理信息的能力，可能成为今后高考命题的关注点。
专题新例析
【例1】关于IA族和IIA族元素的下列说法中正确的是（ ）
A．在同一周期中，IA族单质的熔点比IIA族的高
B．浓度都是0．01mol．?L-1时，氢氧化钾溶液的pH比氢氧化钡的小
C．氧化钠的熔点比氧化镁的高
D．加热时，碳酸钠比碳酸镁易分解
【解析】对选项A，想一下金属钠与金属镁的熔点即可辨别A是明显错误的。KOH和Ba（OH）2都是强电解质，与KOH不同，每摩Ba（OH）2能电离出2 mol OH? ，OH? 浓度大，溶液的pH大，B选项正确。C选项中联想到氧化镁可作耐火砖的事实可知C选项不正确。对选项D，碳酸镁受热可发生分解，而碳酸钠比较稳定， 选项D也是错误的。
【答案】B
【点评】本题主要考查对典型金属元素单质及其化合物性质的了解。错选A、C或D，表明考生对这些物质的特性还不熟悉，尤其是认为碳酸钠也容易热分解，一直是学生的常见错误。复习过程中，要对这些典型物质的特性进行和整理，并进行适当的强化记忆。
【例2】在含有Fe3＋、Fe2＋、Al3+、NH4＋的稀溶液中，加入足量的Na2O2固体，充分反应后，再加入过量的稀盐酸，完全反应后，离子数目几乎没有变化的是（ ）
A．Fe3＋ B．Al3+ C．NH4＋ D．Fe2＋
【解析】加入固体Na2O2，要考虑它发生两方面的反应：一是与H2O作用生成NaOH，二是能将Fe2＋ 氧化为Fe3＋ 。所以反应后，Fe3＋、Fe2＋ 的数目要发生变化， NH4＋ 与NaOH反应生成NH3，由于Na2O2反应放出热量，使部分NH3挥发，NH4＋的数目也会发生变化。而Al3+
在与NaOH反应后再与稀盐酸反应，离子数目不会变化。
【答案】B
【点评】少数学生误选A和D，忽视了Fe2＋ 遇Na2O2氧化剂时被氧化为Fe3＋ 事实。误选C，忽视了Na2O2 与H2O剧烈反应放热的特点。当Fe3＋、Fe2＋ 与还原剂、氧化剂共存时，尤其要注意可能发生氧化还原反应，而引起溶液中微粒的变化。
【例3】（2001年广东、河南高考题）将等物质的量的两种氧化物溶于100mL硫酸，而后逐渐滴入1．00mol?L－1的氢氧化钠溶液。当加入氢氧化钠的体积V1= 50mL时，开始有沉淀析出，且沉淀量随氢氧化钠加入量逐渐增加。当氢氧化钠的体积V2=650mL时，沉淀量达到最大值，继续滴加氢氧化钠时，沉淀量逐渐减小。当V3=750mL时，沉淀量不再改变。
（1）最初加入的50mL氢氧化钠溶液的作用是什么？
（2）计算所用硫酸的浓度。
（3）试判断两种氧化物各是什么，并计算其物质的量。
【解析】（1）因两种氧化物均溶于H2SO4 ，再加NaOH 至50mL时方产生沉淀 ，故此50mLNaOH的作用是中和过量的H2SO4 。
（2）由相关反应的离子方程式可知，沉淀量达到最大时所用OH—的物质的量与100mL的H2SO4 中H+的物质的量相等n（OH—）== 1．00mol/L×0．650L ==0．650mol，所以，
n（H+）==0．650mol c（H2SO4）==0．650mol/2÷0．100L==3．25mol/L
（3）由题意可知，在“考试说明”规定的范围内，其中一种氧化物为Al2O3。根据Al（OH）3 +OH－ ==AlO2 －+2H2O可知，该反应用去n（NaOH）==1．00mol/L×（0．750－0．650）L ==0．100mol,故Al（OH）3为0．100mol,，Al2O3的物质的量为0．0500mol。
又由Al3+ +3 OH－== Al（OH）3知生成0．100mol Al（OH）3用去0．300mol NaOH,而生成另一种氢氧化物用去NaOH的物质的量为0．650mol－0．300mol－0．05mol==0．300mol，且已知两种氧化物的物质的量相等，故另一种氧化物也是三价金属氧化物，它不溶于过量的强碱溶液，故另一种氧化物为 Fe2O3，其物质的量为0．05mol。
【答案】略
【点评】本题通过化学计算推理两种金属氧化物，考查考生对铝、铁氧化物性质的掌握和化学计算能力。对Al2O3的推断，考生能依据解题经验得到，而在推理另一种氧化物时，一是计算生成另一种氢氧化物消耗NaOH的物质的量时出现差错；二是忽视了两种氧化物“等物质的量”的关系；三是没有能自觉地在“考试说明”范围内去找一种+3价的金属。
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1．下列有关纯铁的描述正确的是（ ）
A．熔点比生铁的低
B．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率比生铁的快
C．在潮湿空气中比生铁容易被腐蚀
D．在冷的浓硫酸中可钝化

2．1998年6月，我国科学家参与研制的阿尔法磁谱仪随美国发现号航天飞机升入太空，开始了探索宇宙中是否存在“反物质”和“暗物质”的研究工作。根据你所学的知识推测制造阿尔法磁谱仪核心部件的是（ ）
A．FeO B．Fe2O3
C．Fe3O4 D．Fe3C
3．下列各组物质的稀溶液发生反应，无论是前者滴入后者，还是后者滴入前者，反应现象都相同的是（ ）
A．NaHSO4和Ba（OH）2B．AlCl3和NaOH
C．NaAlO2 和H2SO4D．Ba（HCO3）2 和Ba（OH）2
4．下列离子方程式书写正确的是（ ）
A．FeCl2溶液中通入Cl2：Fe2＋＋Cl2→Fe3＋＋2Cl－
B．澄清石灰水与少量小苏打溶液混合：Ca2＋十OH－＋HCO3－→CaCO3↓＋H2O 。
C．FeS固体（不溶于水）放人稀硝酸溶液中：FeS＋2H＋→Fe2＋＋H2S↑
D．AlCl3溶液中加入过量氨水：Al3＋＋4OH－→AlO2－＋2H2O
5．钡和钠相似，也能形成含O22-离子的过氧化物，下列叙述不正确的是（ ）
A．过氧化钡的化学式是Ba2O2
B．1 mol过氧化钡或过氯化钠跟足量的水反应都生成0．5 mol氧气

C．O22-离子的电子式为

D．过氧化钡或过氯化钠都是强氧化剂
6．成功合成纳米氮化镓是我国科学家近年来取得的一项重大科研成果。已知镓（Ga）是第ⅢA族元素，则氮化镓的化学式是（ ）
A．Ga3N2 B．Ga2N3 C．GaN D．Ga3N
7．铝在人体中积累可使人慢性中毒，1989年世界卫生组织正式将铝“食品污染源之一”而加以控制。铝在下列使用场合必须加以控制的是（ ）
①制铝锭 ②制易拉罐 ③制电线电缆 ④制牙膏皮
⑤用明矾净水 ⑥制炊具 ⑦用明矾和小苏打作食品膨化剂
⑧用Al（OH）3制成药片治胃病 ⑨制防锈油漆
A．①②④⑤⑥⑦⑧B．②⑤⑥⑦⑨
C．②④⑤⑥⑦⑧D．③④⑤⑥⑦⑧
8．通过下列有关操作或现象，可以确定溶液中一定有Fe3＋ 存在的是（ ）
A．加入足量铁粉后，溶液变成浅绿色
B．滴入KI溶液后，溶液呈黄棕色
C．滴入NaOH溶液后，析出的沉淀由白色逐渐变为灰绿色
D．滴加KSCN溶液后，溶液变为红色
9．下列各组物质相互混合后，既有气体生成又有沉淀生成的是（ ）
①金属钠投入到FeCl3溶液 ②过量NaOH溶液和明矾溶液
③少量电石投入过量NaHCO3溶液 ④Na2O2投入FeCl2溶液
A．① B．③ C．②③ D．①③④
10．将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量稀硫酸反应，生成氢气2．8L（标准状况），原混合物的质量可能是（ ）
A．2g B．4g C．8g D．10g
11．现有12种离子：H＋、Na＋、K＋、Al3＋、Fe3＋、NH4＋、S2?、OH?、NO3?、MnO4?、AlO2?、CO32? 。若将它们分成两组，每组中至少有两种阳离子或两种阴离子，两组离子分别能在溶液中共存。试写出其中一组离子的化学式。
_____________________________________________________________。
12．实验室用久置的绿矾（已部分氧化变质）配制纯净的FeSO4溶液。可选用的试剂有：蒸馏水、铁粉、稀硫酸。试回答下列问题：
（1）写出绿矾中FeSO4变质的化学反应方程式：
__________________________________________________________________。
（2）铁粉、稀硫酸的作用和有关的离子方程式分别是：
铁粉______________________________________________________________；
稀硫酸_____________________________________________________________。
（3）配制过程中试剂的加入顺序是_______________________________________。
13．A、B、C是短周期ⅠA和ⅡA族元素的碳酸盐，它们的质量分别为 mA、mB、mC，与足量盐酸完全反应，消耗盐酸的物质的量分别为nA（HCl）、nB（HCl）、nC（HCl）。
已知：mA＝mB＋mC，nA（HCl）＝nB（HCl）＋ nC（HCl）。请填空：
（1）写出短周期ⅠA和ⅡA族元素形成的所有碳酸盐的名称：____________________。
（2）若以MA、MB和MC分别表示A、B、C的相对分子质量，试写出MA、MB和MC三者的相互关系式 。
（3）A的正确选择有 种，其化学式为： 。
（4）若A和B为ⅡA族元素的碳酸盐，C为ⅠA族元素的碳酸盐，则A、B、C的化学式依次是 ，mB?mC＝1? 。（保留2位小数）
14．某校课外兴趣小组用下图所示过程除去AlCl3中含有的Mg2＋、Ca2＋杂质离子。试根据图中编号确定对应物质的分子式或化学式。


15．已知X为FeO 和CuO的混合物，取两份等质量的X样品进行下列实验：

（1）写出①、②、③步所有反应的化学方程式。

（2）设从③步所得固体D的质量为32g，溶液E中只含有一种金属离子，气体F在标准状况下体积为5．6L，试计算取用的每份X的质量和X中FeO 和CuO的质量比。

16．现有AlCl3和FeCl3的混合溶液，其中Al3+和Fe3+的物质的量之和为0．10mol，在此溶液中加入90 m L 4．0mol/L 的NaOH溶液，使其充分反应，设Al3+物质的量与总物质的量的比值为x。
（1）根据反应的化学方程式计算x ==0．4时，溶液中产生的沉淀是什么物质？物质的量是多少？

（2）计算沉淀中只有Fe（OH）3的x的取值范围，请在下图中画出沉淀总量（mol）随x（0 →1．0）变化的曲线。

（3）若Al3+和Fe3+的物质的量之和为Amol（A为合理值），其它条件不变时，求沉淀中同时有Fe(OH)3、Al（OH）3的x的取值范围和各沉淀的物质的量（用含有A、x的式子表示）。

参考答案

1．D 2．C 3．AD 4．B 5．A 6．C 7．C 8．D 9．D 10．B C
11．H＋ 、NH4＋、Fe3＋、Al3＋、NO3?、MnO4? （其余为另一组）
12．（1） 12FeSO4+3O2 +6H2O==4Fe2（SO4）3 +4Fe（OH）3
（2）将Fe3＋ 转化成Fe2＋ 和除去过量的H2SO4
Fe +2Fe3＋ ==3Fe2＋ Fe+2H＋ ==Fe2＋+H2 ↑
溶解氧化变质生成的Fe（OH）3 Fe（OH）3 +3H＋ ==Fe3＋+3H2O
（3）绿矾、水、稀硫酸、铁粉
13．（1）碳酸锂，碳酸钠，碳酸铍，碳酸镁
（2）mA/MA＝mB/MB＋mC/MC（或MB＜MA＜MC；MC＜MA＜MB 以及其它合理答案）
（3）2种 Li2CO3 MgCO3（4）MgCO3，BeCO3，Na2CO3 1．05
14．（1）过量NaOH
（2）NaAlO2 NaCl Ca（OH）2
（3）Mg（OH）2
（4） 过量的CO2
（5）Ca（HCO3）2 NaCl （6）Al（OH）3 （7） 过量HCl
15．（１）① ＣuO+ 2HCl ==CuCl2 +H2O, FeO + 2HCl ==FeCl2 +H2O
② ＣuO+ＣＯ＝Cu＋ＣＯ２ FeO +ＣＯ＝Fe ＋ＣＯ２
③ Ｆe + CuCl2 == Cu+ FeCl2 Fe+ 2HCl ==FeCl2 +H2↑
（2）∵n（Cu）==32g×0．5/64g ?mol－1 ==0．25mol
∴m（CuO）==0．25mol×80g/mol ==20g
又 n（H2）==5．6L/ 22．4L ?mol－1 ==0．25mol
由于n （Ｆe）== n（H2）＋n（Cu）
∴n （Ｆe）== 0．25mol＋0．25mol＝0．5 mol
m （ＦeO）== 0．5 mol×72g ?mol－1 ==36g
X的质量＝36g＋20g＝56g
ＦeO 和CuO的质量比为36g：20g==9：5
16．（1）Fe（OH）3 0．06mol （2）x == 0．60是转折点，当0＜x≤0．6时，沉淀只有Fe（OH）3，其物质的量为0．10（1－x） mol；当0．6＜x＜1．0时，沉淀为Al（OH）3和Fe（OH）3的混合物，其物质的量为为0．04mol，如右图所示。

（3） 0．36/A－3＜x＜1 n[Fe（OH）3] ==A（1－x）mol
n[Al（OH）3] ==[A（x －3）－0．36]mol


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