优化方案 2012高考化学二轮专题复习广东专用 专题三 常见无机物及其应用 第2讲常见金属元素及其化

第2讲常见金属元素及其化合物高考点击1.了解常见金属的活动性顺序。2．了解常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。3．了解合金的概念及其重要应用。重点知识整合一、金属活动性顺序表的应用二、常见金属化合物的性质及金属阳离子的检验1．金属氧化物的性质类别性质实物活泼金属氧化物能溶于水而生成碱Na2O、CaO活泼性较差的金属氧化物不溶于水，大多数溶于酸CuO两性氧化物既能与酸反应，又能与强碱反应，生成盐和水Al2O32.氢氧化物的性质3．金属阳离子的检验命题热点演练结合实验考查常见金属化合物的组成与性质例1(2011年高考广东卷)由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：(注：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华)(1)精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为①_________和②_________________。(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有________；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在________。(3)在用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式为______________________________________________________________。(4)镀铝电解池中，金属铝为________极。熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl和Al2Cl形式存在，铝电极的主要电极反应式为______________________________________。(5)钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是____________________________________________________________。【解析】(1)坩埚表面的氧化铁和石英砂分别与铝发生置换反应：Fe2O3＋2Al=====高温2Fe＋Al2O3,3SiO2＋4Al=====高温3Si＋2Al2O3。(2)粗铝中含有H2，则与Cl2反应生成HCl，则气泡中含有HCl，同时Al与Cl2反应生成AlCl3，由于AlCl3在181℃升华，气泡中还含有AlCl3。有Na存在，其与Cl2反应生成NaCl，NaCl熔点高于700℃，存在于浮渣中。(3)尾气经冷凝后气体A含有Cl2和HCl，用碱液吸收的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，OH－＋H＋===H2O。(4)在电镀池中，镀件作阴极，金属铝作阳极，电极反应式为Al＋4Cl－－3e－===AlCl－4，2Al＋7Cl－－6e－===Al2Cl－7。(5)致密的氧化铝膜能防止钢材腐蚀是因为氧化铝膜能隔绝空气，阻止Fe与O2反应。【答案】(1)Fe2O3＋2Al=====高温2Fe＋Al2O33SiO2＋4Al=====高温3Si＋2Al2O3(2)HCl、AlCl3NaCl(3)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，H＋＋OH－===H2O(4)阳Al＋4Cl－－3e－===AlCl－4，2Al＋7Cl－－6e－===Al2Cl－7(5)氧化铝膜能隔绝空气，阻碍钢铁被腐蚀变式训练1某同学用含硫酸亚铁等杂质的工业硫酸铜制取纯净的氧化铜以探究其性质。(1)制备氧化铜①将工业硫酸铜加适量水溶解、搅拌、过滤除去不溶性杂质。简述检验滤液中含有Fe2＋的操作方法：______________________________________________________________________。②向滤液中滴加H2O2溶液，稍加热，当Fe2＋转化完全后，为将Fe3＋全部转化为Fe(OH)3沉淀，而不会将Cu2＋转化为沉淀，需慢慢加入Cu2(OH)2CO3粉末，搅拌，以控制溶液pH＝3.5。加热煮沸后过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH＝1。再从滤液中分离出硫酸铜晶体。Fe2＋转化为Fe3＋的离子方程式是_________________。③从滤液中得到绿矾晶体的实验操作是蒸发、浓缩、________、过滤。④用得到的硫酸铜晶体制氧化铜。(2)探究氧化铜的性质在加热条件下，向如图所示装置中持续通入某纯净物X的蒸气，a处黑色物质变为红色，b处白色粉末变为蓝色，c处有无色液体产生(设各步反应均进行完全)。则X可能是________(填一个化学式即可)，X与CuO反应的化学方程式是________________________________________________________________________。解析：(1)检验Fe2＋的方法是先向所取滤液中加入KSCN溶液，无现象后再加入少量的新制氯水，然后观察到所取滤液变红色就可以了。H2O2在氧化Fe2＋的过程中本身被还原为H2O。从滤液中得到晶体的实验操作是蒸发、浓缩、冷却结晶、过滤。(2)由相关现象知a中反应生成水、单质铜，能还原CuO的无机气体有H2、CO、NH3，但反应不会生成在c中能转化为液体的物质，故X应该是有机物质，通常是乙醇，被氧化后生成乙醛。答案：(1)①取少量滤液于试管中，滴加少量KSCN溶液无现象，再加入少量新制的氯水，滤液呈红色，则证明滤液中含有Fe2＋②2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O③冷却结晶(2)C2H6OCH3CH2OH＋CuOCH3CHO＋H2O＋Cu结合工业生产考查金属元素及其化合物的性质(2011年高考江苏卷)以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺流程如下：例2回答下列问题：(1)在一定条件下，SO2转化为SO3的反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，该反应的平衡常数表达式为K＝________________；过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为_________________________________。(2)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是_____________、_____________。(3)通氯气氧化时，发生的主要反应的离子方程式为___________________________________；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为________(写化学式)。【解析】硫铁矿焙烧后得到的固体的主要成分是Fe2O3，同时还含有少量没有反应的FeS2，酸溶后溶液中含有大量的Fe3＋和少量的Fe2＋，为了得到纯净的FeCl3·6H2O，需要将Fe2＋氧化。因在酸溶时所加的盐酸是过量的，所以尾气中除了Cl2外，还会有HCl。【答案】(1)SO2＋NaOH===NaHSO3(2)提高铁元素的浸出率抑制Fe3＋水解(3)Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋Cl2、HCl变式训练2(2011年高考福建卷)四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：回答下列问题：(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋2TiO2＋(无色)＋Fe＋4H＋===2Ti3＋(紫色)＋Fe2＋＋2H2OTi3＋(紫色)＋Fe3＋＋H2O===TiO2＋(无色)＋Fe2＋＋2H＋加入铁屑的作用是______________________________________________________________。(2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在________范围。(3)若把③中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂质，还可制得钛白粉。已知25℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.79×10－39，该温度下反应Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O的平衡常数K＝________。(4)已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋O2(g)ΔH＝＋140kJ·mol－12C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－221kJ·mol－1写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：_____________________________________________________。(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是________(只要求写出一项)。(6)依据下表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用________方法。TiCl4SiCl4熔点/℃－25.0－68.8沸点/℃136.457.6解析：(1)加入铁屑使溶液中的Fe3＋还原为Fe2＋，保护TiO2＋不被Fe3＋氧化。(2)胶体的分散质微粒的直径大小介于1nm～100nm之间即10－9～10－7m。(3)根据氢氧化铁的平衡常数表达式：Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)，而该反应的平衡常数K的表达式为K＝c(Fe3＋)/c3(H＋)，又由于25℃时水的离子积为KW＝1×10－14，从而推得K＝Ksp[Fe(OH)3]/(KW)3，即K＝2.79×1039/(1×10－14)3＝2.79×103。(4)根据盖斯定律将第一个反应和第二个反应相加即得该热化学反应方程式：TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋2CO(g)ΔH＝－81kJ·mol－1。(5)该工艺流程中产生一些氯气等废气，还有一些废渣、废液等，给环境造成污染。(6)根据表中的数据可知二者的沸点差距较大，因此可以通过分馏的方法把TiCl4除去。答案：(1)使溶液中的Fe3＋还原为Fe2＋，保护TiO2＋不被Fe3＋氧化(2)10－9m～10－7m(或其他合理答案)(3)2.79×103(4)TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)ΔH＝－81kJ·mol－1(5)产生三废(或其他合理答案)(6)蒸馏(或分馏或精馏)知能优化训练专题针对训练本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放