专题五 金属及其化合物
（1）钠及其化合物 [来源:学科网ZXXK] （2）镁、铝及其化合物 （3）铁、铜、银及其化合物 [来源:学+科+网] [来源:学,科,网] 【备考策略】在江苏近三年的高考中，第I卷主要考查典型物质的性质及其应用，而第Ⅱ卷则将元素化合物知识的考查分散到多个题型中，结合化学理论、化学实验和计算等进行考
查。元素化合物知识是中学化学的核心，必须打牢基础。高考以识记、理解、综合应用、探究
等各种能力层次呈现，以应用为主，第1卷较简单而第Ⅱ卷中中等难度的题目居多，似乎有将框图题挪于选择题中的趋势。第I卷中涉及的主打金属元素Al、Fe、Cu，第Ⅱ卷中常考查陌生金属如Zn、Ma、Cr、Co等。2013年的备考中，在复习元素化合物知识时，应以化学基本理论为指导，与化学实验相结合，这样不仅能够知其然，还能够知其所以然。就能较好地掌握元素化合物知识。结合化学基本理论复习元素化合物，并以此强化基本理论知识，突出应用。
类型一、金属及其化合物性质 例1．(2012·海南化学卷) 在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下： I：向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液： II：向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，同时鼓入足量的空气。 己知：Ksp[Fe(OH)3]= 4.0×10-38 回答下列问题： (1)FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为 ： (2)过程I 加入铁屑的主要作用是 ，分离得到固体的主要成分是 ，从固体中分离出铜需采用的方法是 ； (3)过程II中发生反应的化学方程式为 ； (4)过程II中调节溶液的pH为5，金属离子浓度为 。(列式计算) 【知识总结】 金属及其化合物的特性 1.金属单质的性质：与水、酸反应，注意铁与水蒸气反应、铝与NaOH溶液反应、铝热反应。 2.金属氧化物的性质：与水、酸反应，注意Na2O2与水反应、Fe3O4与盐酸反应。 3.金属阳离子的性质：与OH－反应，注意Al3+、Fe3+与H2O、OH－/、HCO3－、CO32－、AlO2－的反应，注意Fe3+的氧化性。[来源:Z#xx#k.Com] 【变式训练1】下列实验中，溶液颜色有明显变化的是 A.少量明矾溶液加入到过量NaOH溶液中 B.往FeCl3溶液中滴入KI溶液，再滴入淀粉溶液 C.少量Na2O2固体加入到过量NaHSO3溶液中 D.往酸性高锰酸钾溶液中滴入少量Fe2(SO4)3溶液 类型二、金属及其化
合物的转化 例2．(2012·徐州市三模)铝是一种很重要的金属，可以发生一系列反应制备物质。
下列说法错误的是( )
A.反应①又称铝热反应，曾用于野外焊接铁轨 B.利用②③反应都能产生氢气，产生等量氢气消耗Al的质量也相等且转移电子数也相等 C.常用反应⑥制备Al(OH)3，方法是向Al2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液至恰好完全沉淀 D.工业上常用反应⑦制备金属铝，制备过程中常加入冰晶石以降低Al2O3的熔点 【方法总结】 金属及其化合物的相关“题眼” 1.物理性质及用途：银白色的常见金属Na、Mg、Al,淡黄色的Na2O2，白色胶状沉淀Al(OH)3(还有H4SiO4) 2.特征反应：两性Al2O3、Al(OH)3的反应,铝铁的钝化 、Fe3+与SCN－、苯酚的显色反应，银氨溶液的银镜反应， 3.反应条件：电解氧化铝、氯化镁、氯化钠制单质、用C、Al、CO高温还原制备铁、铜等过渡金属，电解硫酸铜溶液，铜银催化醇氧化等。 4.重要反应：Al+HCl(NaOH/H2O、Fe2O3)、Na2O2+H2O(CO2、SO2)、Mg+(N2、CO2、CH3CH2OH、NH4Cl)、Fe+H2O、Fe2O3+Al、Fe3++SCN－(Fe、Cu、H2S、KI)、Fe3++Cl2(H2O2、HNO3)、RCHO+[Ag(NH3)2OH、Cu(OH)2][来源:学科网ZXXK] 【变式训练2】(2012·江苏高考)下列物质转化在给定条件下能实现的是 ①
②
③
④
⑤
[来源:学+科+网] A.①③⑤ B.②③④ C.②④⑤ D.①④⑤ 类型三、金属及其化合物的制备工艺 例3．(2012·徐州信息)利用制取硫酸产生的矿渣（主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、Al2O3及SiO2等）制备高纯氧化铁(α-Fe2O3)的工艺流程如下： （1）“酸浸”过程中Fe3O4发生反应的离子方程式为 。为提高“酸浸”中铁元素的浸出率，除了采用合适的液固比和循环浸取外，适宜的条件还有 、 。（任举两例） （2）调节pH至5.5的目的是 。 （3）滤液②中加入NH4HCO3时需要控制反应温度不能过高，原因是 。（答一点即可） （4）在空气中煅烧FeCO3制备高纯氧化铁的化学方程式为 。 【总结和方法】 1.金属的冶炼： （1）冶炼方法：①还原法 ②置换法 ③电解法 （2）常见金属的冶炼： 汞：热分解法：2HgO=2Hg+O2 　　铜：置换法：CuSO4+Fe=Cu+FeSO4 （又叫湿法炼铜） 　　铝：电解法：2Al2O3= 4Al+3O2(注意不能用AlCl3,因为AlCl3不是离子化合物） 　　镁：电解法：MgCl2（l）＝ Mg(s)+Cl2(g)↑ 　　钠：电解法：2NaCl＝2Na+Cl2 　　钾：原理是高沸点金属制低沸点金属：Na+KCl==K+NaCl(反应条件是高温，真空。） 　　铁：热还原法：2Fe2O3+3C=2Fe+3CO2↑ 2.流程题中常用的制备方法 (1)酸溶：用硫酸、硝酸、盐酸溶解原料。 (2)调pH：用酸（H+）、碱（OH－）、CuO、Na2CO3等调节 【变式训练3】(2012·南京盐城三模联考) 硝酸铝广泛用于有机合成、印染工业等．工业上以铝灰为原料(主要成分为Al，含少量Al203、Fe203、SiO2、CaO、MgO等)制备硝酸铝的工艺流程如下：
已知：Al(OH)3沉淀和溶解的pH如下表：
回答下列问题： (1)碱溶时，发生主反应的离子方程式为 · (2)工艺流程中第一次加入硝酸调pH=7.0的目的是 · pH=7.0时，溶液中c(Al3+)= (通常条件下，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33) (3)若忽略杂质跟酸、碱的反应，则在碱溶、调pH=7.0、酸溶过程中，理论上消耗碱、酸的物质的最之比，=n1(NaOH)：n2(HNO3)：n3(HNO3)= 。
1. (2012·重庆理综)下列叙述正确的是 A.Fe与S混合加热生成FeS2 B.NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3 C.过量的铜与浓硫酸反应用一氧化氮生成 D.白磷在空气中加热到一定温度能转化成红
磷 2. (2012·扬州三模)下列离子方程式正确的是 A．向40mL、8mol/L的硝酸溶液中加入5.6 g铁粉：Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O B．在海带灰的浸出液（含有I-）中滴加H2O2得到I2：2I- +H2O2 + 2H+ = I2 + 2H2O C．一小块金属钠放入0.1 mol/L醋酸溶液中：2Na+2H+=2Na++H2↑ D．苯酚与碳酸钠溶液反应：C6H5OH+CO32-→C6H5O-+ CO2↑+H2O 3. FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是 (　　) A．加入KSCN溶液一定不变血红色 B．溶液中一定含Fe2＋ C．溶液中一定不含Cu2＋
D．剩余固体中一定含Cu 4
. (2012·南师附中模拟)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：
下列叙述正确的是(　　) A. 试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸 B. 反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁 C. 图中所示转化反应都不是氧化还原反应 D. 反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 5. (1)工业上以粗铜为原料采取如下图所示流程制备硝酸铜晶体：
①在步骤a中，还需要通入氧气和水，其目的是_______________________________ _____________________________
___________________________________________。 ②在保温去铁的过程中，为使Fe3+沉淀完全，可以向溶液中加入CuO，调节溶液的pH，根据下表数据，溶液的pH应保持在　　　　范围。 氢氧化物开始沉淀时的pH 氢氧化物沉淀完全时的pH  Fe3+ Cu2+ 1．9 4．7 3．2[来源:学_科_网Z_X_X_K] 6．7  不用加水的方法调节溶液pH的原因是____________________________________
___ ________________________________________________________________
________。 ③进行蒸发浓缩时，要用硝酸调节溶液的pH=1，其目的是(结合离子方程式说明) _ ________________________________________________________________________。 (2)工业上常利用硝酸铜溶液电镀铜，电镀时阴极的电极反应式是________________。 (3)如图是某小组同学查阅资料所绘出的硝酸铜晶体[Cu(NO3)2·nH2O]的溶解度曲线(温度在30 ℃前后对应不同的晶体)，下列说法正确的是　　　　(填字母)。 a．A点时的溶液为不饱和溶液 b．B点时两种晶体可以共存 c．按上述流程最终得到的晶体是Cu(NO3)2·3H2O[来源:学科网ZXXK] d．若将C点时的溶液降温至30 ℃以下，可以析出Cu(NO3)2·6H2O晶体 专题五　金属及其化合物 【例1】　(1) 2Fe3＋ ＋ Cu === 2Fe2＋ ＋ Cu2＋ (2) 回收铜　Cu和Fe　加入过量的盐酸后过滤 (3) FeCl2＋Ca(OH)2===CaCl2＋Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (4) 4.0×10－11mol·L－1 解析： (1) Fe3＋具有强氧化性，能将Cu氧化，其离子方程式为2Fe3＋ ＋ Cu === 2Fe2＋ ＋ Cu2＋ (2) 废液中含有Fe2＋和Cu2＋，加入过量的铁屑发生的反应为Fe ＋ Cu2＋ === Fe2＋ ＋ Cu，故铁屑的作用是回收铜，分离得到的固体为Cu和Fe的混合物，从中得到铜的方法是先加入过量的盐酸，再过滤。 (3) “向滤液中加入一定量石灰水”发生的反应为FeCl2＋Ca(OH)2===CaCl2＋Fe(OH)2↓；“鼓入足量的空气”发生的反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 (4) 据Ksp[Fe(OH)3]＝ c(Fe3＋)·[c(OH－)]3 ＝ 4.0×10－38 ，pH＝5，则c
(OH－)＝10－9mol·L－1，可知c(Fe3＋)＝4.0×10－11mol·L－1。 【变式训练1】　BD　解析：选项A中有白色沉淀的出现和消失，溶液颜色基本不变；选项B中溶液呈蓝色；选项C中淡黄色的Na2O2固体消失，但溶液颜色基本不变；选项D中酸性高锰酸钾溶液中红棕色溶液褪色，最终溶液呈黄色。 【例
2】　C　解析：铝热反应是铝和某些金属氧化物在高温下的反应，此题中的铝与氧化铁属于铝热反应，选项A的说法正确；铝与强酸强碱反应都产生＋3价铝元素，即转移的电子数相等，生成的氢气也相等，选项B的说法正确；用氨水与铝盐溶液制备氢氧化铝最合适，选项C的说法错误；电解
氧化铝制备铝，由于氧化铝的熔点高，常加入冰晶石降低Al2O3的熔点，选项D的说法正确。 【变式训练2】　A　解析：本题属于元素及其化合物知识的考查范畴。三氧化铝的两性、偏铝酸酸性弱于碳酸、候氏制碱原理 、Fe3＋水解FeCl3溶液蒸干得不到无水FeCl3、氢氧化镁不稳定性。 【例3】　(1) Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O 　合适的酸浓度、连续搅拌、延长酸浸时间等 (任答两点即可) (2) 除去滤液①中的Al3＋ (3) 防止NH4HCO3受热分解或防止Fe2＋水解程度增大 (4) 4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2[来源:Zxxk.Com] 解析：(1) 酸浸可用盐酸或硝酸，由于后续实验中将Fe3＋还原为Fe2＋，而且用硝酸会产生NOx污染物，故用盐酸酸浸。 (2) 从流程看调pH是除去Al3＋的操作。 (3) NH4HCO3受热会分解，而且能促进Fe2＋的水解。 (4) FeCO3能被氧气氧化。 【变式训练3】　(1) 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2 (2) 使Al(OH)3沉淀完全　1.3×10－12 mol·L－1 (3) 1∶1∶3 解析：(1) 铝溶于强碱。 (2) pH＝7.0时，c(OH－)＝10－7mol/L，c(Al3＋)×c3(OH－)＝Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10－33，c(Al3＋)＝1.3×10－12mol/L。 (3) 碱溶反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑；调pH＝7.0，反应：NaAlO2＋HNO3＋H2O===NaNO3＋Al(OH)3↓；酸
溶反应：Al(OH)3＋3HNO3===Al(NO3)3＋3H2O；n1(NaOH)∶n2(HNO3)∶n3(HNO3)＝1∶1∶3。 随堂训练 1. C　解析：Fe与S混合加热生成FeS，故选项 A错误；NaHCO3的热稳定性小于Na2CO3，即NaHCO3能分解生成Na2CO3，选项B错误；浓硝酸变稀，选项C中会出现铜与稀硝酸反应
生成NO的反应，选项C正确；白磷在空气中能自然，选项D错误。 2. A　解析：选项A的离子方程式是Ba2＋＋OH－＋HCO===BaCl3＋2H2O，选项A错误；选项B中的I－先被氧化，选项B错误；选项C中少量Cl2只氧化Fe2＋，选项C错误；选项D中的Fe3＋能氧化I－，选项D错误。 3. B　解析：该固体一定含Cu，可能含Fe；溶液中一定不含Fe3＋，一定含Fe2＋，可能含Cu2＋。 4. D　解析：根据通入Y生成NaHCO3分析，Y是CO2，则试剂X一定是碱，选项A错误；反应①过滤后所得沉淀Fe2O3，选项B错误；电解Al2O3的反应是氧化还原反应，选项C错误。 5. (1) ① 提高原料的利用率，减少污染物的排放　② 3.2～4.7　加水会将溶液稀释，不利于将滤液蒸发浓缩　③ 由于Cu2＋发生水解：Cu2＋＋2H2O
Cu(OH)2＋2H＋，加入硝酸可以抑制硝酸铜的水解 (2) Cu2＋＋2e－===Cu (3) bd 解析：(1) 硝酸溶解金属都产生NOx污染物，用空气中的氧气使之转化为硝酸；调溶液的pH至Fe3＋完全沉淀、Cu2＋不沉淀；酸化可抑制金属阳离子的水解。 (3) 曲线上的点表示饱和溶液，A点表示过饱和溶液，选项a错误；B点表示Cu(NO3)2·6H2O和Cu(NO3)2·3H2O混合饱和溶液，选项b正确；常温析出，主要是Cu(NO3)2·6H2O，选项c错误、选项d正确。

---

【点此下载】