常見金屬及其化合物復(fù)習(xí)指南

金屬元素鈉、鋁、鐵、銅及其化合物由于在國民經(jīng)濟(jì)和日常生活中的重要用途，因此一直是高考考查的重點(diǎn)。分析近三年考題，可以發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律，如鎂鋁合金的計(jì)算、鈉與水的反應(yīng)、鐵及其氧化物的計(jì)算等在選擇題出現(xiàn)頻率較高，無機(jī)框圖題經(jīng)常涉及鋁、鐵的性質(zhì)。預(yù)測在2014年的高考，會出現(xiàn)下面幾個(gè)方面的考題：①Na2O2與CO2、H2O的反應(yīng)并與計(jì)算結(jié)合；②鈉、鉀與水、鹽溶液反應(yīng)的現(xiàn)象及產(chǎn)物的判斷；③鐵與氧氣反應(yīng)產(chǎn)物的判斷等。

1.借助網(wǎng)圖 練好書寫

網(wǎng)絡(luò)圖將金屬元素的重點(diǎn)知識整合在一起，借助其轉(zhuǎn)化關(guān)系，同學(xué)們在復(fù)習(xí)時(shí)可練習(xí)有關(guān)方程式的書寫。注意每個(gè)轉(zhuǎn)化關(guān)系可能對應(yīng)多個(gè)反應(yīng)，要多聯(lián)系該反應(yīng)體現(xiàn)的用途、制法、保存方法等知識，進(jìn)行知識之間的相互融合。

2.抓住重點(diǎn) 以點(diǎn)帶面

Mg、Al及其化合物反應(yīng)眾多，也比較復(fù)雜。同學(xué)們在復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)充分利用氧化還原、化學(xué)平衡、電離平衡等理論知識，把相關(guān)知識整合在一起，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系，準(zhǔn)確書寫相關(guān)反應(yīng)方程式或離子方程式，并聯(lián)想相關(guān)反應(yīng)現(xiàn)象，盡可能畫出反應(yīng)量的相關(guān)直角坐標(biāo)圖象，這樣就能把知識學(xué)活學(xué)透，在解答試題時(shí)就能得心應(yīng)手，游刃有余。

3.歸納比較 講究方法

對一種具體的物質(zhì)來說，其知識鏈的基本構(gòu)成如下：結(jié)構(gòu)→性質(zhì)→用途、制法、保存、鑒別、分離、除雜、提純等。在復(fù)習(xí)時(shí)要對這些知識鏈善加歸納，對于相關(guān)物質(zhì)最好進(jìn)行比較，找出相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，從而加深理解。由于物質(zhì)的保存、鑒別、分離等都與物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)戚戚相關(guān)，所以同學(xué)們還要學(xué)會以物質(zhì)的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，以物質(zhì)的性質(zhì)為中心的化學(xué)思維方法，這也是學(xué)習(xí)元素化合物的基本方法。

4.重視實(shí)驗(yàn) 學(xué)會創(chuàng)新

本章實(shí)驗(yàn)內(nèi)容很多，學(xué)習(xí)時(shí)，要格外重視。最好能走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，自己動(dòng)手操作，對各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行全面、細(xì)致的觀察，并對觀察的結(jié)果及時(shí)、如實(shí)地做記錄，把各種觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象聯(lián)系起來進(jìn)行思考分析，做到看與想相結(jié)合，培養(yǎng)良好的觀察能力和分析能力。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是創(chuàng)新試題的基點(diǎn)，同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中，盡可能結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理，自己設(shè)計(jì)出一些實(shí)驗(yàn)裝置，并仔細(xì)分析評價(jià)自己所設(shè)計(jì)的裝置優(yōu)缺點(diǎn)，這樣同學(xué)們一定會受益匪淺。

例1 （2013·四川卷）1.52 g銅鎂合金完全溶解于50 mL密度為1.40 g/mL、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63%的濃硝酸中，得到NO2和N2O4的混合氣體1120 mL （標(biāo)準(zhǔn)狀況），向反應(yīng)后的溶液中加入1.0 mol/LNaOH溶液，當(dāng)金屬離子全部沉淀時(shí)，得到2.54 g沉淀，下列說法不正確的是 （ ）

A.該合金中銅與鎂的物質(zhì)的量之比是2︰1

B.該濃硝酸中HNO3的物質(zhì)的量濃度是14.0 mol/L

C. NO2和N2O4的混合氣體中，NO2的體積分?jǐn)?shù)是80%

D.得到2.54 g沉淀時(shí)，加入NaOH溶液的體積是600 mL

【思路點(diǎn)撥】從轉(zhuǎn)化過程可知，最終固體的質(zhì)量為Cu2+、Mg2+和OH-的質(zhì)量和。設(shè)銅、鎂的物質(zhì)的量分別為x、y，則有如下關(guān)系：

解得x=0.02 mol，y=0.01 mol。

設(shè)N2O4、NO2的物質(zhì)的量分別為a、b，結(jié)合電

子守恒：，解得 a=0.01 mol，b=0.04 mol，

A、C項(xiàng)正確；c（HNO3）=mol/L=

14.0 mol/L，C項(xiàng)正確；沉淀達(dá)到最大值時(shí)，溶液中溶質(zhì)只有NaNO3，故n（NaOH）=n（HNO3）=0.7 mol，則NaOH溶液的體積為：V（NaOH）== 0.7 L= 700 mL，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

【參考答案】D

【精彩點(diǎn)評】試題通過銅鎂合金與濃硝酸反應(yīng)，涉及了多個(gè)化學(xué)反應(yīng)，需要學(xué)生具有提取知識、應(yīng)用知識的能力，同時(shí)還考查了計(jì)算能力和分析問題能力。對于這類有關(guān)化學(xué)計(jì)算的題型，同學(xué)們首先要弄清楚反應(yīng)前后的物質(zhì)，再充分運(yùn)用三大守恒定律（質(zhì)量守恒，電荷守恒，物料守恒）聯(lián)立方程式輕松解題。

例2 （2013·浙江卷）氫能源是一種重要清潔能源。現(xiàn)有兩種可產(chǎn)生H2的化合物甲和乙。將6.00 g甲加熱至完全分解，只得到一種短周期元素的金屬單質(zhì)和6.72 L的H2（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）。甲與水反應(yīng)也能放出H2，同時(shí)還產(chǎn)生一種白色沉淀物，該白色沉淀可溶于NaOH溶液?；衔镆以诖呋瘎┐嬖谙驴煞纸獾玫紿2和另一種單質(zhì)氣體丙，丙在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為1.25 g/L。請回答下列問題：

（1）甲的化學(xué)式是 ；乙的電子式是 。

（2）甲與水反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。

（3）氣體丙與金屬鎂反應(yīng)的產(chǎn)物是 （用化學(xué)式表示）。

（5）甲與乙之間 （填“可能”或“不可能”）發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生H2，判斷理由是 。

【思路點(diǎn)撥】（1）甲加熱只得到一種金屬單質(zhì)和H2，則甲只含有兩種元素，又甲與水反應(yīng)生成H2和一種能溶于堿的白色沉淀（即Al（OH）3），由此可推斷甲中含有鋁和氫兩種元素，再由鋁和氫的質(zhì)量比易得出甲的化學(xué)式為AlH3。丙的相對分子質(zhì)量為1.25 g/L×22.4 L/mol=28 g/mol，則單質(zhì)氣體丙為N2，又因乙分解只得H2和丙，由此推知乙為NH3。（2）AlH3中H為-1價(jià)，H2O中H為+1價(jià)，兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成H2，鋁元素轉(zhuǎn)化為Al（OH）3沉淀。（3）N2與Mg反應(yīng)生成Mg3N2。（4）NH3還原CuO，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒可配平。由題中信息知，Cu2O能溶于H+，生成藍(lán)色的Cu2+。由Cu不能溶于入非氧化性酸，故可用稀H2SO4來檢驗(yàn)Cu2O的存在。（5）AlH3中H為-1價(jià)，而NH3中H為+1價(jià)，所以兩者可發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成0價(jià)的H2。

取樣后加稀H2SO4，如果溶液變藍(lán)，說明產(chǎn)物中含有Cu2O，反之則無Cu2O。

（5）可能；AlH3中的H為-1價(jià)，NH3中的H為+1價(jià)，有可能發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氫氣。

【精彩點(diǎn)評】試題立意高遠(yuǎn)，取材新穎，以實(shí)際的化學(xué)現(xiàn)象為問題情境，強(qiáng)調(diào)化學(xué)在生產(chǎn)、生活中的實(shí)際應(yīng)用。試題立足于化學(xué)學(xué)科的主干與核心知識，以儲氫材料為背景，選取Al、Cu、N等元素的重要化合物的性質(zhì)，以定性與定量相結(jié)合推斷物質(zhì) ，重點(diǎn)考查學(xué)生分析問題與解決問題的能力。

例3（2013·天津卷）FeCl3在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)流程制備無水FeCl3，再用副產(chǎn)品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。

Ⅰ.經(jīng)查閱資料得知：無水FeCl3在空氣中易潮解，加熱易升華。他們設(shè)計(jì)了制備無水FeCl3的實(shí)驗(yàn)方案，裝置示意圖（加熱及夾持裝置略去）及操作步驟如下：

①檢驗(yàn)裝置的氣密性；

②通入干燥的Cl2，趕盡裝置中的空氣；

③用酒精燈在鐵屑下方加熱至反應(yīng)完成；

④……

⑤體系冷卻后，停止通入Cl2，并用干燥的N2趕盡Cl2，將收集器密封。

請回答下列問題：

（1）裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

（2）第③步加熱后，生成的煙狀FeCl3大部分進(jìn)入收集器，少量沉積在反應(yīng)管A右端。要使沉積的FeCl3進(jìn)入收集器，第④步操作是 。

（3）操作步驟中，為防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步驟序號） 。

（4）裝置B中冷水浴的作用為 ；裝置C的名稱為 ；裝置D中FeCl2全部反應(yīng)后，因失去吸收Cl2的作用而失效，寫出檢驗(yàn)FeCl2是否失效的試劑： 。

（5）在虛線框中畫出尾氣吸收裝置E并注明試劑。

Ⅱ.該組同學(xué)用裝置D中的副產(chǎn)品FeCl3溶液吸收H2S，得到單質(zhì)硫；過濾后，再以石墨為電極，在一定條件下電解濾液。

（6）FeCl3與H2S反應(yīng)的離子方程式為 。

（7）電解池中H+在陰極放電產(chǎn)生H2，陽極的電極反應(yīng)式為 。

（8）綜合分析實(shí)驗(yàn)Ⅱ的兩個(gè)反應(yīng)，可知該實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)：

①H2S的原子利用率為100%；

② 。

【思路點(diǎn)撥】（1）裝置A中進(jìn)行的是Fe與Cl2制取FeCl3的反應(yīng)，此題簡單，但注意不要漏寫加熱符號。（2）由于FeCl3沉積在反應(yīng)管A右端，時(shí)間長了會堵塞，所以應(yīng)在此處進(jìn)一步加熱使FeCl3再次升華進(jìn)入收集裝置。（3）通入干燥氯氣可排出空氣以及其中所含的水蒸氣，反應(yīng)完畢后將多余Cl2趕出，將收集器密封以防吸收空氣中的水蒸氣從而避免了FeCl3的潮解。（4）通過冷水浴將升華的FeCl3冷卻收集；Fe2+的檢驗(yàn)可通過與赤鐵鹽（K3[Fe（CN）6]）生成藍(lán)色沉淀（滕氏藍(lán)）的方法來完成。（5）氯氣的吸收用NaOH溶液，不用采取防倒吸裝置。（6）Fe3+與H2S的氧化還原反應(yīng)的離子方程式的書寫應(yīng)注意得失電子守恒與電荷守恒。（7）因?yàn)殛枠O材料為石墨，故陽極是溶液中的Fe2+放電：Fe2+-e-==Fe3+。（8）實(shí)驗(yàn)Ⅱ的顯著優(yōu)點(diǎn)是①H2S的利用率高，②根據(jù)（7）電解FeCl2溶液時(shí)陽極反應(yīng)：Fe2+-e-===Fe3+知，溶液中FeCl3可以循環(huán)利用。

【精彩點(diǎn)評】本題借助FeCl3的性質(zhì)，設(shè)計(jì)FeCl3制備實(shí)驗(yàn)，還設(shè)計(jì)考查電解知識，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評價(jià)。從而將實(shí)驗(yàn)、電解、評價(jià)有機(jī)結(jié)合在一起，綜合考查了考生的分析問題、解決問題的能力。