2011年高考化学二轮复习课件：专题11_金属元素及其化合物

专题十一金属元素及其化合物考情调研真题回眸(2010·广东理综，32)碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。已知β­锂辉石(主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2)为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下：已知：Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和Mg2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g。(1)步骤Ⅰ前，β­锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是______________。(2)步骤Ⅰ中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li＋、SO2－4，另含有Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋、Na＋等杂质，需在搅拌下加入_________(填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”)以调节溶液的pH到6.0～6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。(3)步骤Ⅱ中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有__________。(4)步骤Ⅲ中，生成沉淀的离子方程式为___________________。(5)从母液中可回收的主要物质是__________。解析(1)固体颗粒越小，化学反应速率越快，同时可使锂元素尽可能多地溶解到酸中。(2)所给三种物质中，只有CaCO3能够降低溶液的酸度，提高溶液的pH到6.0～6.5，可除去Fe3＋、Al3＋。(3)步骤Ⅱ中加入H2O2溶液，可将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后加入石灰乳可除去其中的Fe3＋和Mg2＋，再加入Na2CO3溶液可除去Ca2＋。此时溶液中的离子主要有Li＋、Na＋、SO。(4)步骤Ⅲ加入饱和Na2CO3溶液后，主要使Li＋转化为Li2CO3沉淀。(5)反应后，溶液中的Na2SO4以及加入的过量Na2CO3便留在母液中，可回收的主要物质为Na2SO4。24答案（1）增大固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率（2）（3）Fe2+、Mg2+、Ca2+(4)2Li++COLi2CO3↓(5)Na2SO423命题规律钠、铝、铁、铜及其化合物是日常生活中非常重要的物质，特别是铝、铁在国民经济中占有极其重要的地位。命题的重点将是钠及其化合物(特别是Na2O2、Na2CO3、NaHCO3)的性质、铝及其化合物的两性、Fe2＋与Fe3＋之间的转化关系、铜的冶炼及Cu(OH)2的性质等。估计以后高考试题将会在选择题中以离子共存、离子方程式、氧化还原反应、物质的鉴别与分离等角度考查金属元素及其化合物的性质，也会在非选择题中以金属元素的性质为载体，通过推断题、实验题，考查考生运用金属元素的有关知识分析解决问题的能力。以实验探究的形式考查元素化合物的性质将成为2011年高考命题的新亮点。考点研析考点一金属单质及其化合物间的转化例1A、B、C、D、X均为中学化学常见物质。它们之间存在如下图所示转化关系。(图中反应条件略去)填写下列空白：(1)若A为金属铝，B为氧化铁，写出反应A+B―→C+D的一种用途：。(2)若A、B、C、D都是化合物，其中A为H2O，B、C、D均含有氮元素，则B为色气体。(3)若A为金属单质，B、C、D都是化合物，A与B发生的反应常用于制作印刷电路板，该反应的离子方程式为。(4)若A、B、C为化合物，D、X为单质，A、B、C中肯定含有X元素的是。解析(1)若A为金属铝，B为氧化铁，则此反应为铝热反应，其用途有焊接钢轨等。(2)若A为H2O，B、C、D均含有氮元素，则此反应是：H2O＋3NO2===2HNO3＋NO，NO2气体是红棕色的。(3)若A为金属单质，B、C、D都是化合物，A与B发生的反应常用于制作印刷电路板，可以推断此反应是金属铜和Fe3＋的反应，离子方程式：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。(4)D和X化合生成B，所以B中一定有X；A和B反应生成C和D，D是单质，B中的X只能进入C；A中是否有X无法判断。答案(1)焊接钢轨(或其他合理答案)(2)红棕(3)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋(4)BC名师点拨1.钠及其重要化合物间的转化关系2．铝及其重要化合物间的转化关系3．铁及其重要化合物间的转化关系4．铜及其重要化合物之间的转化关系即时巩固1某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3＋、Cu2＋、Au3＋等离子。有人设计了图中的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。填写下面空白：(1)图中标号处需加入的相应物质分别是①、②、③、④、⑤。(2)写出①处发生反应的离子方程式____________________；写出③处发生反应的化学方程式____________________。(3)铁红的化学式为；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红____________________________；氧化铜_________________________________________。解析(1)本实验的目的是用废铁屑、常用的酸和碱，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。而废水中含有Fe3+、Cu2+、Au3+，因此首先加入废铁屑将Cu和Au都置换出来。Cu和Au的分离可以利用Cu与稀硝酸能反应而Au不能，将其分离，Cu2+和Fe2+分别加入碱使其转化为沉淀，灼烧分别生成它们的氧化物。(2)由于废水显酸性，又含有Cu2+、Au3+、Fe3+，因此加入铁屑发生反应的离子方程式为：Fe+2H+===H2↑+Fe2+；Fe+Cu2+===Cu+Fe2+；3Fe+2Au3+===2Au+3Fe2+；2Fe3++Fe===3Fe2+。(3)铁红的化学式为Fe2O3，铁红常用作红色颜料，氧化铜常用作制造铜盐的原料。答案(1)①铁屑②稀硫酸③稀硝酸④氢氧化钠⑤氢氧化钠(2)Fe+2H+===Fe2++H2↑，2Fe3++Fe===3Fe2+，Cu2++Fe===Cu+Fe2+,2Au3++3Fe===2Au+3Fe2+3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O(3)Fe2O3用作红色涂料用作制造铜盐的原料考点二金属氧化物和氢氧化物例2由短周期元素组成的单质A、B、C和甲、乙、丙、丁、戊五种化合物有如图所示的转换关系，甲是工业上制取A的主要原料。请回答：(1)写出下列物质的化学式：A：，乙：。(2)写出甲物质在工业上的任意两种主要用途。(3)写出下列变化的化学方程式：①A与NaOH溶液反应的化学方程式：；②乙与过量CO2反应的离子方程式：；③戊溶液与乙溶液混合的离子方程式：。解析本题的“突破口”是单质A与NaOH溶液反应，生成单质C，则C为H2，A可能是铝或硅，而A和B的产物甲能与盐酸反应，推知A为Al，B为O2。答案(1)Al〓NaAlO2（2）作耐高温材料；制取铝单质（3）①2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑②AlO+CO2+2H2OAl(OH)3+HCO③Al3++3AlO+6H2O4Al(OH)3↓232名师点拨1.金属氧化物即时巩固2某课外活动小组按下图所示的两种工艺流程从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝：请回答下列问题：(1)Si位于元素周期表中第周期，第族。(2)流程甲加入盐酸后生成Fe3+的离子方程式为________；滤液Z与滤液M反应的离子方程式为_________________。(3)写出检验滤液B中是否含Fe3+的方法_______________。(4)流程乙向滤液Y通过量CO2后，得到滤液Z与固体F所进行的实验操作是，该实验操作用到的玻璃仪器是。(5)某同学在配制流程甲所用2mol/L盐酸溶液，定容时俯视观察，则对所配溶液的物质的量浓度有何影响？(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。答案(1)三ⅣA(2)Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2OAl3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑(3)取少许B溶液于试管中，滴加硫氰化钾溶液，若溶液呈血红色，说明B中含Fe3+(4)过滤烧杯、漏斗、玻璃棒(5)偏高3考点三金属阳离子的检验例3(2010·全国理综Ⅰ，28)有A、B、C、D、E和F六瓶无色溶液，他们都是中学化学中常用的无机试剂。纯E为无色油状液体；B、C、D和F是盐溶液，且它们的阴离子均不同。现进行如下实验：①A有刺激性气味，用沾有浓盐酸的玻璃棒接近A时产生白色烟雾；②将A分别加入其它五种溶液中，只有D、F中有沉淀产生；继续加入过量A时，D中沉淀无变化，F中沉淀完全溶解；③将B分别加入C、D、E、F中，C、D、F中产生沉淀，E中有无色、无味气体逸出；④将C分别加入D、E、F中，均有沉淀生成，再加入稀HNO3，沉淀均不溶。根据上述实验信息，请回答下列问题：(1)能确定的溶液是(写出溶液标号与相应溶质的化学式)：；(2)不能确定的溶液，写出其标号、溶质可能的化学式及进一步鉴别的方法：。解析(I)由题干表述可知A和E不是盐，又由纯E为无色油状液体，推知E为硫酸(③步操作进一步确定)；(II)由题干和①步操作可知A为氨水；(III)再由②步操作可知F中阳离子为Ag＋发生的反应为：Ag＋＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH＋4；AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O；而常见的盐中只有AgNO3可溶于水，故F为AgNO3；(IV)由③步操作可知B中阴离子应为CO2－3,由于此无色无味的气体只能是CO2,B、C、D中能生成沉淀说明不能是HCO－3，而阳离子可是常见的K＋、Na＋、NH＋4等待定；(V)同样由②步操作D中能与氨水生成沉淀的无色溶液中常见的为阳离子为Mg2＋或Al3＋，而阴离子需待下步反应再确定；(VI)由④步操作生成的沉淀可能为AgCl、AgBr、AgI、BaSO4、H2SiO3(不合理)等，但限于题干所述中学常用试剂，则沉淀应为AgCl和BaSO4，才不溶于HNO3，一个是与AgNO3结合生成的沉淀，一个是与硫酸结合形成的沉淀，故C应该同时含有Ba2＋和Cl－，即C为BaCl2，进而推出D中阴离子应该为SO2－4，因为题干所述盐溶液中阴离子均不同，故D为Al2(SO4)3或MgSO4；其他解析见答案。答案(1)A：NH3或NH3·H2O，C：BaCl2，E：H2SO4，F：AgNO3(2)B，Na2CO3或K2CO3：焰色反应实验：用铂丝或铁丝蘸取少量的B，在酒精灯火焰上灼烧，若火焰为黄色，则B为Na2CO3；若透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色，火焰为紫色，则B为K2CO3。D，MgSO4或Al2(SO4)3：取少量D溶液，向其中滴加过量的氢氧化钠溶液，若产生的沉淀没有溶解，证明是MgSO4，若生成的沉淀完全溶解说明是Al2(SO4)3。名师点拨1.金属阳离子的检验2.Fe3＋与Fe2＋的鉴别方法归纳(1)直接观察颜色：Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe3＋的溶液呈棕黄色。(2)利用显色反应(形成络离子)：即时巩固3某固体混合物可能含有MgCO3、Al2(SO4)3、Na2SO4、Ba(NO3)2、AgNO3和CuSO4。将该混合物按顺序进行如下实验，根据所给实验现象完成表格(对于能确定的物质在相应位置写化学式，暂不能确定的物质在相应位置填“无”)。(1)将少许混合物放入水中得到无色溶液和白色沉淀。肯定存在的物质肯定不存在的物质理由(2)取溶液进行焰色反应，火焰呈黄色。肯定存在的物质肯定不存在的物质理由(3)取白色沉淀加入稀盐酸，沉淀完全溶解并放出气体。肯定存在的物质肯定不存在的物质理由(4)通过上述实验仍无法确定的物质是______________。解析(1)根据无色溶液，可判断一定无CuSO4，因为CuSO4溶液为蓝色。(2)根据焰色反应呈黄色，则判断一定有Na2SO4，不能确定其他的物质是否存在。(3)与盐酸反应放出气体，且沉淀完全溶解，因此一定有MgCO3，一定无Ba(NO3)2和AgNO3，若有这两种物质，会生成不溶于盐酸的沉淀。答案(1)无