高考化学分类解析(二十)――几种重要的金属

1高考化学分类解析(二十)——几种重要的金属考点阐释1.了解金属的通性，掌握若干常见金属的活动顺序。了解金属冶炼的一般原理，初步了解金属的回收和资源保护。初步了解合金的概念。2.掌握镁、铝、铁的化学性质。以Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)的相互转化为例，了解变价金属元素的氧化性或还原性。了解钢铁的腐蚀和防护。了解铝的重要化合物。命题趋向与应试策略（一）重视基础形成知识规律1.镁及其化合物间的转化关系（1）ⅡA族元素概述ⅡA族包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra诸元素。最外层电子皆为2，易失电子，具有还原性，化合物中皆为+2价，无负价。随着原子序数增加，电子层递增，原子半径增大，还原性增强，对应离子的氧化性减弱。氧化物对应水化物碱性增强。（2）钙和镁的化学性质的相似性①与非金属反应：3Ca+N2Ca3N2②与水反应：Ca+2H2O===Ca(OH)2+H2↑③与酸反应：Ca+2H＋===Ca2＋+H2↑④与盐溶液反应：先与水反应Ca+2NH4Cl===CaCl2+2NH3↑+H2↑(3)钙比镁的金属性更活泼2.铝及其化合物间的转化关系2（1）镁铝化学性质的比较（2）可溶性铝盐与强碱溶液的计算规律。因二者反应产物Al(OH)3能与反应物之一的强碱反应，其计算方法思路类似于CO2与石灰水的反应，规律如下：(1)求产物Al(OH)3的量当n（OH－）≤3n(Al3＋)时，则：n［Al(OH)3］=31n(OH－)当3n(Al3＋)＜n(OH－)＜4n(Al3＋)时n［Al(OH)3］＝4n(Al3＋)－n(OH－)当n(OH－)≥4n(Al3＋)时，n［Al(OH)3］＝0(2)求反应物碱的量当n［Al(OH)3］＝n(Al3＋)时，n(OH－)＝3n(Al3＋)当n［Al(OH)3］＜n(Al3＋)时若碱不足：n(OH－)＝3n［Al(OH)3］若碱过量：n(OH－)＝4n(Al3＋)－n［Al(OH)3］3.铁及其化合物间的转化关系3（1）学习铁及其化合物性质的方法规律①抓价态：从铁元素三种价态的相互转化（铁三角关系）去认识铁及其化合物间的氧化还原反应规律。Fe2＋和Fe3+的性质：a.Fe2＋具有氧化性，主要表现还原性；Fe3+具有较强的氧化性。b.Fe3+是典型的弱碱阳离子，与HCO3、AlO2等离子在溶液中发生双水解反应。亚铁盐、铁盐的存放方法：亚铁盐溶液——加入少量铁屑以防止Fe2＋被氧化，滴入少量相应的酸溶液以防止Fe2＋水解。铁盐溶液——加入少量相应的酸溶液以防止Fe3+水解。②想属类：如铁是一种比较活泼的过渡金属，氧化亚铁、氧化铁为碱性氧化物，氢氧化亚铁、氢氧化铁为不溶性弱碱，氯化铁为强酸弱碱盐，由此去分析理解它们各自所具有的性质。③作比较：列表比较铁的氧化性、铁的氢氧化物和Fe2＋与Fe3+的鉴别方法。（2）Fe2＋和Fe3＋的鉴别反应①Fe2＋的鉴别方法1：在可能含有Fe2＋的溶液中，滴加KSCN溶液，无现象，再导入Cl2，若成血红色溶液，说明有Fe2＋存在。(鉴别中不能先导氯气)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－Fe3＋＋SCN－===［Fe（SCN）］2＋(血红色)方法2：加碱，产生白色沉淀，很快白色沉淀转变成灰绿色→红褐色。证明有Fe2＋的存在。Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）24Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3②Fe3＋的鉴别方法1：加入NaOH等碱溶液，Fe3＋与碱反应生成特有的红褐色沉淀。Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓(红褐色)方法2：加入KSCN溶液，Fe3＋与SCN－生成血红色的溶液。Fe3＋＋SCN－===［Fe（SCN）］2＋(血红色)方法3：滴加苯酚溶液，若有Fe3＋，溶液呈紫色。4.由金属活动顺序表分析金属知识的规律4（1）金属冶炼方法①热分解法：在金属活动性顺序表中位于铜后面的金属的氧化物受热即可分解。如：2HgO2Hg+O2↑2Ag2O4Ag+O2↑②热还原法：在金属活动性顺序表中位于Mg～Cu之间的金属的冶炼一般用焦炭、CO、H2和活泼金属作还原剂即可制得这些金属的单质。如：Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2WO3+3H2高温W+3H2OCr2O3+2Al高温2Cr+Al2O3③电解法：此法适用于冶炼K、Ca、Na、Mg、Al等还原性很强的金属。如：2Al2O3电解4Al+3O2↑2NaCl电解2Na+Cl2↑④金属的回收和资源保护回收废旧金属，将其重新制成金属或它们的化合物，再行使用。例如废旧钢铁可以用于炼钢；废铁屑可用于制铁盐；从电解精炼铜的阳极泥中，可回收金、银等贵金属。（2）铜及其化合物的性质铜元素的有关知识在近几年来的高考试题中也常涉及到，而这部分内容却分散在初中5高中4本教材中，现将铜的有关知识归纳整理如下：铜具有不活泼金属单质的共性（能被强氧化性酸氧化）；氧化铜具有难溶氧化物的共性和氧化性；氢氧化铜具有难溶氢氧化物的共性和弱氧化性；铜盐［如CuSO4、Cu(NO3)2、CuCl2］中的Cu2＋具有弱碱阳离子的共性和氧化性。（二）分析热点把握命题趋向1.对镁及其化合物的命题热点主要有以下几个方面：(1)镁与CO2的反应在推断题中的应用。反应2Mg＋CO2===2MgO＋C的特征有：金属与非金属间的置换反应；固态单质与气态氧化物在高温下的反应；生成白色MgO和黑色碳等等，都是推断题的突破口。(2)Mg3N2的生成和性质：镁在空气中燃烧发生2Mg＋O2点燃2MgO、3Mg+N2点燃Mg3N2、2Mg＋CO2点燃2MgO＋C三个反应，其中产物Mg3N2能水解生成沉淀Mg(OH)2和气体NH3也是推断题的突破口。(3)海水是镁元素的天然资源之一，海水提镁是工业获取镁的重要途径，其原理涉及Mg(OH)2的难溶和难熔性。(4)Mg2＋与Ca2＋共同造成天然水的硬度，如何将天然水变成能饮用的纯净水，对当今和未来都具有十分重要的意义，也是考试的热点。［例1］青藏地区烧水的水壶，内壁往往结有一厚层水垢。经分析，其主要的成分是CaCO3、MgCO3和Mg(OH)2。由此推测该地区天然水中可能含有的物质是。解析：加热可除去水的暂时硬度。即Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2受热分解，Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+H2OMg(HCO3)2MgCO3↓+CO2↑+H2O，因Mg(OH)2的溶解度小于MgCO3的溶解度，大部分的MgCO3又发生了如下反应：MgCO3+H2O===Mg(OH)2↓+CO2↑。所以水垢的主要成分为：CaCO3、MgCO3和Mg(OH)2。答案：碳酸氢钙、碳酸氢镁［Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2］2.对铝元素及其化合物的命题热点主要针对铝元素的两性，即Al、Al2O3、Al(OH)3均既能与酸反应，又能与碱反应，同时，铝的单质和化合物与工农业生产和日常生活有联系的问题如：自铝矾土中提取Al2O3，进一步冶炼金属铝、Al(OH)3悬浊液可以治疗胃酸过多6的原理解释、人身摄入铝元素过多容易引起老年痴呆、Al2（SO4）3与NaHCO3的双水解可用来制泡沫灭火器、Al2O3是高温耐火材料等问题，都是考试的热点，应引起重视。［例2］准确称取6g铝土矿样品（含Al2O3、Fe2O3、SiO2）放入盛100mL某浓度的H2SO4溶液烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入10mol·L－1的NaOH溶液，产生沉淀的质量W与加入NaOH溶液的体积V的关系如图所示。求（1）H2SO4溶液的物质的量浓度是多少？（2）若A=2.3mL，铝土矿中Al2O3的质量百分含量是多少？解析：分析图象时要紧紧抓住起点（A点）、拐点（B点、C点），把隐含因素挖掘出来，使整个过程清晰、连续地展现在眼前。弄清OA、O到35、45时沉淀的组成和质量。OA段意味着H2SO4过量，O到35时的B点沉淀最多，有Al(OH)3↓、Fe(OH)3↓，C点仅剩下Fe(OH)3。加入10mol·L－1NaOH，即把Al(OH)3↓全部AlO2。（1）B点时沉淀最多，溶液为Na2SO4溶液，据电荷守恒，n(Na＋)=2n(SO24)。又据元素守恒，n(Na＋)=n(NaOH)=10mol·L－1×0.035L,n(SO24)=n(H2SO4)=c(H2SO4)×0.1,所以c(H2SO4)=1.75mol·L－1。（2）沉淀Al3+所耗OH－的量，是使Al(OH)3溶解所耗OH－的3倍，即沉淀Al3+所耗NaOH为30mL。n(Al2O3)=61n(NaOH)=61×(10mol·L－1×0.03L)=0.05molm(Al2O3)=0.05mol×102g/mol=5.1gAl2O3%=g6g1.5×100%=85%答案：（1）1.75mol·L－1(2)85%3.由于钢铁在国民经济中的特殊地位，以至钢铁的有关知识从初中一直贯穿整个中学阶段。高考的主要热点是：①铁的三种价态(0、＋2、＋3)之间相互转化的氧化还原反应；②铁的变价性质的应用；③铁的合金及钢铁腐蚀与防护。历届高考常以选择题的形式考查炼铁、炼钢、铁的腐蚀与防护等有关的知识点，在鉴别、分离、制取、分析组成、判断存在等题型中，将铁的变价性质与基本概念、基本理论、其他元素化合物知识、化学实验内容等相结合，进行综合应用。从知识本身的特点和高考发展的趋势分析，今后命题的方向7主要集中在以下两个方面：一是利用“铁三角”关系，综合其他元素化合物的知识进行物质的推断；二是利用化学原理分析解释炼铁炼钢中的一些实际问题及环境保护问题。［例3］Fe是地壳中含量很丰富的元素，也是生物体所必需的元素。自然界中铁矿石主要有赤铁矿和磁铁矿。金属铁是在高炉中冶炼的，高炉炼铁除了加入铁矿石外，还需加入焦炭和石灰石。请填空：①写出磁铁矿主要成分的化学式：。②写出赤铁矿还原成铁的化学方程式：。③写出焦炭．．在高炉中所参与反应的两个化学方程式：。④写出CaCO3所参与反应的两个化学方程式：。解析：本题主要考查炼铁的原料和炼铁高炉中发生的化学反应，解答要注意区分赤铁矿与磁铁矿所含主要成分的不同。我国是钢铁大国，高考题中出现“炼铁”知识点也是近年来“综合测试”特色。答案：①Fe3O4②Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2或Fe2O3+3C高温2Fe+3CO③C+O2高温CO2CO2+C高温2CO④CaCO3高温CaO+CO2↑CaO+SiO2高温CaSiO3试题类编(一)选择题1.随着人们生活节奏的加快，方便的小包装食品已被广泛接受。为了延长食品的保质期，防止食品受潮及富脂食品氧化变质，在包装袋中应放入的化学物质是A.无水硫酸铜、蔗糖B.硅胶、硫酸亚铁C.食盐、硫酸亚铁D.生石灰、食盐2.下列各组物质中，将前者加入后者时，无论前者是否过量，都能用同一个化学方程式表示的是A.稀盐酸，碳酸钠溶液B.稀H2SO4溶液，NaAlO2溶液C.铜，FeCl3溶液D.浓氨水，AgNO3溶液3.两次获得诺贝尔奖，在化学界享有盛名的科学家是A.爱因斯坦B.达尔文C.居里夫人D.欧拉4.等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶6，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是A.甲、乙中都是铝过量B.甲中铝过量、乙中碱过量C.甲中酸过量、乙中铝过量D.甲中酸过量、乙中碱过量5.混合下列各组物质使之充分反应，加热蒸干产物并在300℃灼烧至质量不变，最终8残留固体为纯净物的是A.向CuSO4溶液中加入适量铁粉B.等物质的量浓度、等体积的(NH4)2SO4与BaCl2溶液C.等物质的量的NaHCO3与Na2O2固体D.在NaBr溶液中通入过量氯气6.人体血红蛋白中含有Fe2＋离子，如果误食亚硝酸盐，会使人中毒，因为亚硝酸盐会使Fe2＋离子转变成Fe3+离子，生成高铁血红蛋白而丧失与O2结合的能力。服