金屬元素及其化合物易錯點剖析

李長江，張英鋒，郭瑞紅

（秦皇島市第一中學，河北 秦皇島 066006）

金屬元素及其化合物涉及物質主要包括堿金屬（以鈉為主）、鎂、鋁、鐵、銅元素的單質及其化合物?？v觀近年高考試題，涉及重要金屬及其化合物的分數(shù)占有相當大的比例，且常以考查化學基本概念、實驗設計和化學計算等形式出現(xiàn)。學習這部分知識時既要將共性的性質扎實掌握，又應該將特殊性及性質差異牢記，這樣才能在解答這部分知識試題時不失分或少失分。結合近幾年教學情況，將金屬元素及其化合物部分易錯點總結如下：

1.金屬活潑性比較

誤點：金屬A不能從金屬B的鹽溶液中置換出金屬B，則金屬A的活潑性不如金屬B強。

辨析：出現(xiàn)這類錯誤的原因是未考慮某些金屬的特殊性，如活潑金屬鉀、鈣、鈉投入不活潑金屬的鹽溶液中，鉀、鈣、鈉與水反應生成強堿和氫氣，生成的堿再與鹽反應生成新堿和新鹽。

例1.將一小塊鈉放入下列溶液中，既能產生氣體又能生成白色沉淀的是

A.硝酸銅溶液 B.稀硫酸

C.氯化鈉溶液 D.氯化鎂溶液

解析：在考慮鈉與酸、堿、鹽水溶液反應的問題時，注意鈉與水反應的同時，還要考慮生成的NaOH與溶液中溶質的反應。鈉與四種溶液反應都生成氫氣，硝酸銅溶液中會有藍色沉淀生成，只有氯化鎂溶液中可生成白色沉淀。答案：D。

例2（.2011重慶理綜卷）下列敘述正確的是

A.Fe分別與氯氣和稀鹽酸反應所得氯化物相同

B.K、Zn分別與不足量的稀硫酸反應所得溶液均呈中性

C.Li、Na、K的原子半價和密度隨原子序數(shù)的增加而增大

D.C、P、S、Cl的最高價氧化物對應水化物的酸性逐漸增強

解析:鐵屬于變價金屬，與強氧化劑反應生成Fe3+，與弱氧化劑反應生成Fe2+，氯氣屬于強氧化劑，鹽酸屬于非氧化性酸，因此選項A不正確；當硫酸不足時，Zn和K均過量，但過量的K會繼續(xù)和水反應生成KOH而呈堿性，B不正確；同主族元素自上而下，隨著核電荷數(shù)的增加電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，密度也逐漸增大，但Na的密度大于K的密度，C不正確；C、P、S、Cl的非金屬性逐漸增強，所以其最高價氧化物對應水化物的酸性逐漸增強，D正確。答案：D。

2.金屬鋁與NaOH溶液反應本質的理解

誤點:Al與NaOH溶液反應中H2O和NaOH都作氧化劑

辨析:鋁與氫氧化鈉溶液反應的實質是：鋁先與水反應生成Al（OH）3和氫氣，然后Al（OH）3再與NaOH發(fā)生復分解反應，其得失電子情況分析如下：

例3.有關Al與NaOH溶液的反應的說法中，正確的是

A.鋁是還原劑，其氧化產物是A（lOH）3

B.NaOH是氧化劑，其還原產物是H2

C.鋁是還原劑，H2O和NaOH都是氧化劑

D.H2O是氧化劑，Al被氧化

解析：Al和NaOH溶液反應時，Al為還原劑，水為氧化劑，NaOH作為堿參與反應，所以H2為還原產物，A（lOH）3為氧化產物。答案：A、D。

3.金屬與強氧化性酸的反應

誤點：金屬與強氧化性酸反應不會有H2生成。

辨析：金屬與強氧化性酸反應時，條件不同或反應物用量不同，反應產物往往也不同。

例如:

Fe與濃硫酸加熱反應先生成SO2氣體,待濃硫酸變稀后，F(xiàn)e又與硫酸反應生成H2。但Cu與濃硫酸反應僅生成SO2氣體，沒有H2生成。Cu與濃硝酸反應也是先生成NO2氣體，待濃硝酸變稀后又生成NO氣體。Fe、Al遇稀 H2SO4、稀 HNO3發(fā)生氧化還原反應，遇冷的濃H2SO4、濃HNO3發(fā)生鈍化現(xiàn)象,金屬的鈍化屬于化學變化。

例4.將一定量的鋅與100mL 18.5mol/L濃硫酸充分反應，鋅完全溶解，同時生成氣體A 16.8L（標準狀況），將反應后的溶液稀釋到1L，測得溶液的pH=0，則下列敘述中錯誤的是

A.氣體A為二氧化硫和氫氣的混合物

B.氣體A中二氧化硫和氫氣的體積比為4∶1

C.反應中共消耗鋅97.5g

D.反應中共轉移電子1.5mol

解析：鋅和濃硫酸反應先生成SO2，濃硫酸變稀后生成H2。將反應后的溶液稀釋到1L，測得溶液的pH=0，則 c（H+）=1mol/L，n（H+）=1×1=1mol

共含硫酸物質的量=0.1×18.5=1.85mol，剩余硫酸物質的量=1/2=0.5mol，所以消耗硫酸1.35mol，生成氣體16.8/22.4=0.75mol，設生成SO2物質的量為x，氫氣為y：

可得 2x+y=1.35 x+y=0.75，解得 x=0.6mol，y=0.15mol所以 A、B 對；消耗鋅為 65×（x+y）=65×0.75=48.75g，C 錯；轉移電子 2×（x+y）=1.5mol，D 對。

例5（.2012重慶理綜化學卷7）下列敘述正確的是

A.Fe與S混合加熱生成FeS2

B.NaHCO3的熱穩(wěn)定性大于Na2CO3

C.過量的銅與濃硝酸反應有一氧化氮生成

D.白磷在空氣中加熱到一定溫度能轉化成紅磷

解析：S的氧化性比氯氣弱，與鐵反應生成FeS，故A錯；碳酸鹽穩(wěn)定性Na2CO3強于NaHCO3，B不正確；過量的銅與濃硝酸反應隨著硝酸濃度的降低會有一氧化氮生成；白磷轉化為紅磷的條件是隔絕空氣加熱，D錯誤。答案：C。

4.忽視物質的溶解性而造成錯誤

在物質發(fā)生反應時，經常會出現(xiàn)可溶物轉變成難溶物或難溶物轉變成可溶物的情況，即使是可溶物也有一定的溶解度，因此在化學反應過程中，確定物質的各種濃度時，均必須注意物質的溶解情況。部分考生常因忽視物質的溶解性而造成失分。

例6.室溫時，將下列物質各5g，分別投入100g水中,，充分攪拌后，所得溶液中溶質的質量分數(shù)最小的是

A.CaO B.Na2O C.Na D.NaOH

誤點：不少考生錯選D項，其原因是未考慮Ca（OH）2為微溶于水的物質。

解析:選項中的物質各5g，投入水中所得溶質及質量分別為：CaO→Ca（OH）2，生成 Ca（OH）26.6g，由于Ca（OH）2為微溶于水的物質，故所得溶液中溶質的質量小于1 g；Na2O→2NaOH，溶質質量為6.5g；Na→NaOH，溶質質量為8.7g；NaOH→NaOH，溶質質量為5.0g。因鈉與水反應同時有H2放出，故溶液質量小于105g。因此所得溶液中溶質的質量分數(shù)從大到小的順序為C＞B＞D＞A，最小的為 A項。

例7（.2012北京理綜卷）下列解釋實驗現(xiàn)象的反應方程式正確的是

A.切開的金屬Na暴露在空氣中，光亮表面逐漸變暗2Na+O2=Na2O2

B.向AgCl懸濁液中滴加Na2S溶液，白色沉淀變成黑色2AgCl+S2-=Ag2S↓+2Cl-

C.Na2O2在潮濕的空氣中放置一段時間，變成白色粘稠物2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2

D.向NaHCO3溶液中加入過量的澄清石灰水，出現(xiàn)白色沉淀2HCO3-+Ca2++2OH-=CaCO3↓+CO32-+2H2O

解析：金屬鈉露置在空氣中表面變暗是因為生成了 Na2O，鈉加熱會生成 Na2O2；溶解度關系：S（AgCl）＞S（Ag2S），故 B正確；Na2O2在潮濕的空氣中放置，先和水反應生成氫氧化鈉，然后氫氧化鈉再與二氧化碳反應。向NaHCO3溶液中加入過量的澄清石灰水，出現(xiàn)白色沉淀，原理為：HCO3-+Ca2++OH-=CaCO3↓+H2O。答案：B。

5.Fe2+、Fe3+、Cu2+氧化性的判斷

誤點：按照金屬活動性順序表，氧化性：Cu2+＞Fe3+

辨析：按照金屬活動性順序表，對應離子氧化性順序鐵元素對應的是Fe2+，即氧化性順序為：Cu2+＞Fe2+，而 Fe3+＞Cu2+，即三種離子氧化性順序為：Fe3+＞Cu2+＞Fe2+。

例8.將6g純鐵粉加入200mL Fe（2SO4）3和CuSO4的混合溶液中充分反應后得到200mL 0.5mol/L的FeSO4溶液和5.2g固體，求：

（1）反應后生成銅多少克？

（2）加入鐵粉前Fe（2SO4）3物質的量濃度。

解析：在Fe（2SO4）3和CuSO4的混合溶液中投入鐵粉后，F(xiàn)e3+和Cu2+均可與鐵發(fā)生反應，但由于氧化性Fe3+＞Cu2+，所以Fe應首先還原Fe3+，即首先發(fā)生反應：Fe+2Fe3+=3Fe2+，但不可以只發(fā)生此反應，原因有二：第一是若只發(fā)生此反應則說明鐵粉較少，已完全反應無剩余，則不可能有5.2g不溶物；第二，若只發(fā)生此反應可依此反應計算出生成的 FeSO4：（6g÷56g/mol）×3=0.32mol＞0.1mol。通過以上分析，可以看出，F(xiàn)e在把全部的Fe3+還原后，還發(fā)生了還原Cu2+的反應，此時的Fe是否有剩余呢？也就是余5.2g固體中肯定有Cu，是否含F(xiàn)e呢？這就是此題的關鍵所在，需通過計算推導確定。發(fā)生反應的化學方程式為：①Fe+Fe（2SO4）3=3Fe－SO4②Fe+CuSO4=Cu+FeSO4兩個反應共生成FeSO4為：0.2L×0.5mol/L=0.1mol。

觀察兩個反應不難發(fā)現(xiàn)，若生成同樣的FeSO4，②式消耗的鐵更多。假設0.1mol FeSO4全部為②式產生，則此時消耗的鐵將達最大量為a。

a 0.1mol a=0.1mol，即鐵為 5.6g，則5.2g固體中含Cu也含剩余的Fe，設原溶液的Fe（2SO4）3和CuSO4的物質的量分別為x和y。

由題意得 3x+y=0.1mol 6g-56g/mol×（x+y）+64g/mol×y=5.2g

解得：x=0.02moly=0.04mol 則生成銅：0.04mol×64g/mol=2.56g 原Fe2（SO）43和物質的量濃度為0.02mol/0.2L=0.1mol/L

例9（.2010全國卷）能正確表示下列反應的離子方程式是

A.將銅屑加入Fe3+溶液中：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+

B.將磁性氧化鐵溶于鹽酸：Fe3O4+8H+=3Fe3++4H2O

C.將氯化亞鐵溶液和稀硝酸混合：Fe2++4H++NO3-=Fe3++2H2O+NO↑

D.將鐵粉加入稀硫酸中：2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑

解析：A符合氧化性順序，也符合3個守恒；B錯誤，電荷不守恒，F(xiàn)e3O4中Fe有兩種價態(tài)，正確應該為：Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O；C錯誤，得失電子不守恒，電荷不守恒；正確的應為：3Fe2++NO3－+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O；D錯誤，不符合客觀實際，反應后鐵只能產生Fe2+和 H2；答案：A。

6.忽視溶液的酸、堿性而造成錯誤

很多物質之間的反應與溶液的酸、堿性有關，如NO3-只有在酸性條件下才有強氧化性；MnO4-在酸性條件下的還原產物為Mn2+，在堿性條件下的還原產物為MnO2等。

例10.將鋁粉投入某無色澄清溶液中產生H2，則溶液中存在的全部離子的組合中（離子濃度小于1×10-5mol·L-1的離子忽略不計），正確的是

誤點：本題解答錯誤的原因主要有以下兩點：一是題意把握不準而錯選B項，本題指“全部離子組合”，即首先必須是強酸性或強堿性環(huán)境任一情況；二是忽視酸性條件下，當有NO3-存在時，NO3-能將鋁氧化，本身被還原成NO，無H2放出，從而錯選A項。

辨析：該溶液中加入鋁粉產生H2，說明該溶液中含有大量的H+或OH-。A項中由于NO3-的存在,放出的氣體為氮的氧化物；B項中既無大量H+，又無大量OH-；C項中OH-和Al3+不可能大量共存；只有D項符合。此題與普通的離子共存題，既有聯(lián)系。又有區(qū)別。

例11（.2011江蘇卷理綜4）常溫下，下列各組離子在指定溶液中一定能大量共存的是

A.1.0 mol·L－1的 KNO3溶液：H+、Fe2+、Cl－、SO42－

B.甲基橙呈紅色的溶液：NH4+、Ba2+、AlO2－、Cl－

C.pH=12 的溶液：K+、Na+、CH3COO－、Br－

D.與鋁反應產生大量氫氣的溶液：Na+、K+、CO32－、NO3－

解析：A 中 H+、NO3-、Fe2+不能大量共存；甲基橙呈紅色的溶液是酸性溶液，AlO2－不能大量存在，B錯；pH=12的溶液為堿性溶液，C正確；與鋁反應產生大量氫氣的溶液，如溶液呈酸性CO32－不能大量存在。答案：C。

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