高中化學(xué)人教版第三章金屬及其化合物單元測試 優(yōu)秀作品

第3章金屬及其化合物本章重難點專題突破一金屬的重要反應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用1.金屬與非金屬的反應(yīng)規(guī)律O2、Cl2、S等活潑非金屬均可把金屬氧化，得到金屬氧化物、氯化物、硫化物等。其中對于變價元素Fe、Cu，當(dāng)氧化劑為Cl2時，生成相應(yīng)的高價化合物；當(dāng)氧化劑為S時，生成相應(yīng)的低價化合物。如2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2FeCl3，Cu＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))CuCl2，F(xiàn)e＋Seq\o(=,\s\up7(△))FeS,2Cu＋Seq\o(=,\s\up7(△))Cu2S。2.金屬與氧氣反應(yīng)的多樣性(1)活潑金屬(如Na)在常溫下即可反應(yīng)，加熱或點燃所得的產(chǎn)物一般更復(fù)雜。4Na＋O2=2Na2O(常溫)2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2(2)較活潑的金屬在高溫下一般都能劇烈反應(yīng)，常溫下一般也能反應(yīng)，但具體情況存在差異。①Mg和Al在加熱時均能劇烈反應(yīng)(Al在純O2中)，常溫下因能形成致密氧化膜而阻止內(nèi)層金屬繼續(xù)反應(yīng)，所以Mg、Al雖然較活潑，但常溫下在空氣中能夠穩(wěn)定存在。2Mg＋O2=2MgO4Al＋3O2=2Al2O3②鐵絲在純O2中劇烈燃燒生成Fe3O4；鐵在空氣中緩慢氧化，形成的氧化膜(生銹)不致密而能持續(xù)反應(yīng)。3Fe＋2O2eq\o(=,\s\up7(點燃))Fe3O44Fe＋3O2=2Fe2O3(3)不活潑的金屬(如Au、Pt)一般不與O2反應(yīng)。3.金屬的置換反應(yīng)規(guī)律(1)金屬與水反應(yīng)在金屬活動性順序表中，鈉及鈉之前的金屬能與冷水劇烈反應(yīng)，生成強堿和氫氣；鎂、鋁能與沸水反應(yīng)；而鋁之后、氫之前的金屬在高溫下能與水蒸氣反應(yīng)，生成不溶性氧化物和氫氣；氫之后的金屬不能與水反應(yīng)。(2)金屬與酸的反應(yīng)在金屬活動性順序表中，排在H之前的金屬能夠與酸反應(yīng)，置換出H2，排在H之后的金屬與酸不反應(yīng)。金屬的位置越靠前，其活動性越強，與酸反應(yīng)越容易，反應(yīng)越劇烈。如與等濃度的鹽酸反應(yīng)且金屬顆粒大小相同時，劇烈程度Mg＞Al＞Fe。(3)金屬與鹽的反應(yīng)在金屬活動性順序表中，位于前面的金屬能夠把位于后面的金屬從它們的鹽溶液中置換出來，如Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu。但是能與水發(fā)生反應(yīng)的金屬(如Na)在與鹽溶液反應(yīng)時，不能置換出相應(yīng)的金屬單質(zhì)，應(yīng)先考慮與水的反應(yīng)，再考慮生成的NaOH能否與鹽發(fā)生反應(yīng)。4.金屬的化學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用【典例1】對下列實驗現(xiàn)象及其解釋不正確的有()A.金屬鈉在Cl2中燃燒產(chǎn)生白煙，這是因為產(chǎn)生的NaCl固體顆粒分散到空氣中所致B.把燒紅的鐵絲放在氧氣中，發(fā)出耀眼白光，產(chǎn)生黑色固體，這是因為該反應(yīng)放熱多，生成的Fe3O4為黑色C.單質(zhì)Mg、Al與O2反應(yīng)，條件不同，可能產(chǎn)生不同的產(chǎn)物D.鎂帶在空氣中點燃發(fā)出耀眼光芒，并發(fā)生三個反應(yīng)：2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2MgO、3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(點燃))Mg3N2、2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(點燃))2MgO＋C(黑色)，Mg常用于照明彈。在這些反應(yīng)中，Mg都是作還原劑解析NaCl為白色固體，固體小顆粒分散到空氣中就是煙，A對；Mg或Al與O2反應(yīng)，不論加熱與否，都是只有一種產(chǎn)物MgO或Al2O3，C錯；Mg與O2反應(yīng)放出大量熱，火焰明亮，所以軍事上常用它制照明彈；在這三個反應(yīng)中，Mg的化合價都是從0→＋2，所以Mg都是作還原劑，D對。答案C二重要金屬化合物的性質(zhì)及其應(yīng)用1.重要的金屬化合物與NaHCO3的區(qū)別方法方法一：與強酸反應(yīng)。在兩個試管中放入等量的兩種固體，同時加入等量的同一鹽酸溶液，放氣體快者為NaHCO3。方法二：加熱法。對固體進(jìn)行加熱，把產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水，變渾濁者為NaHCO3。方法三：沉淀法。在兩種溶液中，加入BaCl2(或CaCl2)溶液，有沉淀生成者為Na2CO3?！镜淅?】現(xiàn)有兩瓶無標(biāo)簽的無色溶液，分別裝有Na2CO3和NaHCO3，用下列試劑或方法能將兩者區(qū)分的是()①Ca(OH)2②鹽酸③CaCl2④NaOH⑤加熱A.①③ B.①④C.②③ D.②⑤解析①④都是堿，可以使Na2CO3、NaHCO3中都含有COeq\o\al(2－,3)，結(jié)果現(xiàn)象一樣(①都有沉淀、④都無沉淀)，所以①④不能區(qū)分。②使二者放出CO2的速率不同，可以區(qū)分。③使Na2CO3有沉淀，而NaHCO3無沉淀，可以區(qū)分。⑤加熱法，因二者都是溶液，加熱都不分解，無法區(qū)分。答案C＋、Al(OH)3、AlOeq\o\al(－,2)的轉(zhuǎn)化及其圖像(1)Al3＋→Al(OH)3①可溶性鋁鹽與少量NaOH溶液反應(yīng)：Al3＋＋3OH－(少量)=Al(OH)3↓②可溶性鋁鹽與氨水反應(yīng)：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)(2)Al(OH)3→Al3＋Al(OH)3溶于強酸溶液：Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O(3)Al3＋→AlOeq\o\al(－,2)可溶性鋁鹽與過量的強堿反應(yīng)：Al3＋＋4OH－(過量)=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O(4)AlOeq\o\al(－,2)→Al3＋偏鋁酸鹽溶液與足量的鹽酸反應(yīng)：AlOeq\o\al(－,2)＋4H＋=Al3＋＋2H2O(5)AlOeq\o\al(－,2)→Al(OH)3①偏鋁酸鹽溶液中加入少量鹽酸：AlOeq\o\al(－,2)＋H＋(少量)＋H2O=Al(OH)3↓②偏鋁酸鹽溶液中通入CO2：AlOeq\o\al(－,2)＋CO2(過量)＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)(6)Al(OH)3→AlOeq\o\al(－,2)Al(OH)3溶于強堿溶液：Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O4.氫氧化鋁圖像解析方法(1)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至過量發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為OA段：Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓AB段：Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O從圖中不難看出，向氯化鋁溶液中滴加氫氧化鈉溶液，若達(dá)不到最大沉淀量時，對應(yīng)的氫氧化鈉溶液的體積有兩種情況：一是氯化鋁過量即加入的氫氧化鈉不足；二是加入的氫氧化鈉將生成的氫氧化鋁溶解了一部分。(2)向鋁鹽溶液中滴入氨水或向氨水中滴加鋁鹽溶液由于氫氧化鋁只能與酸或強堿反應(yīng)，氨水是一種弱堿，所以氫氧化鋁不會溶解在氨水中，則向鋁鹽溶液中滴入氨水或向氨水中滴加鋁鹽溶液，反應(yīng)現(xiàn)象是相同的。若向鋁鹽中滴加氨水，離子反應(yīng)方程式為3NH3·H2O＋Al3＋=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。當(dāng)氨水增加到n(Al3＋)∶n(NH3·H2O)＝1∶3時，產(chǎn)生最大沉淀量。(3)向偏鋁酸鹽溶液中滴入強酸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為OA段：AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓AB段：Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O當(dāng)n(AlOeq\o\al(－,2))∶n(H＋)＝1∶1時，產(chǎn)生最大沉淀量，繼續(xù)滴入強酸，沉淀逐漸溶解。(4)向NaAlO2溶液中通入CO2由于碳酸的酸性大于氫氧化鋁，所以偏鋁酸鈉能與二氧化碳反應(yīng)，生成氫氧化鋁，產(chǎn)生的Al(OH)3沉淀不溶解在碳酸中，所以產(chǎn)生的沉淀不消失。(5)向AlCl3、MgCl2的酸性溶液中滴加NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式依次為H＋＋OH－=H2OMg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓AlCl3＋3OH－=Al(OH)3↓Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O出現(xiàn)的現(xiàn)象是先產(chǎn)生沉淀，到沉淀最大值，繼續(xù)滴加NaOH，沉淀部分溶解，最后剩余的為氫氧化鎂沉淀，消失的是氫氧化鋁沉淀?！镜淅?】某溶液中可能含有H＋、Na＋、NHeq\o\al(＋,4)、Mg2＋、Fe3＋、Al3＋、SOeq\o\al(2－,4)等離子，已知①該溶液的焰色反應(yīng)沒有黃色；②當(dāng)向該溶液中加入某濃度的NaOH溶液時，發(fā)現(xiàn)生成沉淀的物質(zhì)的量隨NaOH溶液的體積變化如圖所示。由此可知：(1)該溶液中肯定含有的離子是_______________________________________；各離子的物質(zhì)的量之比為_____________________________________________。(2)肯定不含的陽離子是_________________________________________________。解析由圖可判斷出最初兩份NaOH是與H＋反應(yīng)，溶液中無Mg2＋、Fe3＋，因為最后無沉淀。從圖形的“先三份堿使其沉淀、后一份堿使其溶解”可以確定有Al3＋。關(guān)鍵是尋找與OH－反應(yīng)、而又使沉淀量不變化的離子，從題給離子中可以找出是NHeq\o\al(＋,4)。在H＋、Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)共存時，加入OH－，與OH－反應(yīng)的前后順序是H＋、Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)。原因是電解質(zhì)的強弱是H2O＜Al(OH)3＜NH3·H2O，最弱者先形成，三者的強弱可以從下面三個反應(yīng)來證明：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)[證明Al(OH)3比氨水弱]Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O[證明H2O比Al(OH)3弱]待溶液中成為Al(OH)3、NH3·H2O時，再加入OH－，才能溶解Al(OH)3。這是因為Al(OH)3與弱堿不反應(yīng)，只有在強堿性時才溶解。該題還有個陷阱就是易把SOeq\o\al(2－,4)當(dāng)作是不能確定的。由于溶液是電中性的，必須有陰離子，所以SOeq\o\al(2－,4)一定存在。n(H＋)∶n(NHeq\o\al(＋,4))∶n(Al3＋)∶n(SOeq\o\al(2－,4))＝2∶3∶1∶n(SOeq\o\al(2－,4))，再利用電荷守恒：n(H＋)＋n(NHeq\o\al(＋,4))＋3n(Al3＋)＝2n(SOeq\o\al(2－,4))即：2＋3＋3×1＝2n(SOeq\o\al(2－,4))，得n(SOeq\o\al(2－,4))＝4。答案(1)H＋、NHeq\o\al(＋,4)、Al3＋、SOeq\o\al(2－,4)n(H＋)∶n(NHeq\o\al(＋,4))∶n(Al3＋)∶n(SOeq\o\al(2－,4))＝2∶3∶1∶4(2)Na＋、Mg2＋、Fe3＋5.鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化——“鐵三角”從Fe、Fe2＋和Fe3＋的結(jié)構(gòu)可知：Fe只有還原性，F(xiàn)e3＋通常只有氧化性，F(xiàn)e2＋既具有氧化性又具有還原性。上述微粒通過跟一定的氧化劑或還原劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，才能實現(xiàn)不同價態(tài)鐵的相互轉(zhuǎn)化，我們把這個相互轉(zhuǎn)化設(shè)計成三角形，常稱為鐵三角。(1)Fe、Fe2＋、Fe3＋之間的轉(zhuǎn)化①Fe3＋的形成由于Fe3＋的氧化性較強，要想生成Fe3＋，得需要強氧化劑，通常有：Cl2、Br2、HNO3、濃H2SO4、KMnO4(H＋)。與Cl2反應(yīng)：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2FeCl3與KMnO4反應(yīng)：5Fe2＋＋MnOeq\o\al(－,4)＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O②eq\o(F,\s\up6(0))e的形成單質(zhì)Fe的還原性較強，要想生成單質(zhì)Fe，得需強還原劑，通常有：Al、Zn、CO、H2。Fe2＋＋Zn=Fe＋Zn2＋FeO＋Al(CO、H2)eq\o(→,\s\up7(高溫))Fe＋Al2O3(CO2、H2O)Fe2O3＋Al(CO、H2)eq\o(→,\s\up7(高溫))Fe＋Al2O3(CO2、H2O)③Fe2＋的形成Fe2＋的氧化性、還原性都不強，所以，從Fe→Fe2＋，弱氧化劑即可，通常有：S、H＋、Cu2＋、Fe3＋；從Fe3＋→Fe2＋，能被Fe3＋氧化的還原劑有：Fe、Cu、I－、S2－、HS－、SO2、SOeq\o\al(2－,3)。\o(F,\s\up6(0))e→Fe2＋Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu(濕法煉銅)Fe＋Seq\o(=,\s\up7(△))FeS＋→Fe2＋：2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋(據(jù)此反應(yīng)，用Fe可除去Fe2＋溶液中的Fe3＋；在FeSO4溶液中，常放少量鐵粉，就是為了防止FeSO4被氧化)2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋(據(jù)此反應(yīng)，可用FeCl3溶液腐蝕Cu來制線路板：把一銅板粘在塑料板上，用油漆畫出線路圖，然后浸在FeCl3溶液中，Cu被FeCl3腐蝕，而用漆畫過的線條留了下來，這就成了線路)(2)Fe3＋、Fe2＋的檢驗Fe2＋Fe3＋(1)觀察法淺綠色棕黃色(2)加堿法(NaOH)①現(xiàn)象：白色沉淀eq\o(→,\s\up7(迅速))灰綠色eq\o(→,\s\up7(最終))紅褐色沉淀②反應(yīng)：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓(白色)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3(紅褐色)①現(xiàn)象：紅褐色沉淀②反應(yīng)：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓(紅褐色)(3)加鹽法(SCN－)①現(xiàn)象：加入KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，再滴入氯水變成紅色溶液②反應(yīng)：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3(紅色)①現(xiàn)象：加入KSCN溶液，溶液變?yōu)榧t色②反應(yīng)：Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3(紅色)【典例4】過去電子工業(yè)常用30%的FeCl3溶液腐蝕敷有銅箔的絕緣板，制成印刷線路板，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2。(1)檢驗腐蝕后的溶液中是否含有Fe3＋應(yīng)選用的試劑是________。(2)為了從使用過的廢腐蝕液中回收銅，并重新制得純凈的FeCl3溶液，可采用下列實驗步驟，請在各空格內(nèi)填上適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)以使實驗達(dá)到預(yù)期目的。(3)寫出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的離子方程式：①________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________；⑤________________________________________________________________________。解析(1)Fe3＋與SCN－反應(yīng)，生成的Fe(SCN)3呈紅色。(2)先要審清題意，目的有兩個：“回收銅，并重新制得純凈的FeCl3溶液”。由題中給出的反應(yīng)可知，廢腐蝕液中含有FeCl3、FeCl2和CuCl2，回收銅可利用Fe與CuCl2的置換反應(yīng)來完成，①步要加入過量Fe粉，發(fā)生反應(yīng)：2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋、Fe＋CuCl2=FeCl2＋Cu，所以A為FeCl2，B為Fe和Cu。除去Cu中的Fe可加鹽酸，Cu不溶于鹽酸，F(xiàn)e與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2和H2。Ⅰ、Ⅱ兩過程得到的FeCl2匯集在一起被Cl2氧化：2FeCl2＋Cl2=2FeCl3。答案(1)KSCN溶液(或其他含SCN－的鹽溶液)(2)①Fe③鹽酸⑤Cl2、Cu(3)①2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋、Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu③Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑⑤2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－理解感悟鐵元素及其化合物的推斷題的解題關(guān)鍵：一是尋找特征反應(yīng)及特征現(xiàn)象，二是正確運用“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系，三是注意與其他金屬及其化合物知識的綜合?；瘜W(xué)框圖題綜合性強，難度大，解題時常由于知識的綜合性不夠，找不到“突破口”而無法下手。三金屬與酸反應(yīng)的計算規(guī)律和方法1.金屬與酸反應(yīng)的定量規(guī)律(只考慮生成氫氣的情況)(1)金屬與酸反應(yīng)，金屬失去電子的物質(zhì)的量等于酸得到電子的物質(zhì)的量。(2)1mola價金屬與足量酸反應(yīng)，可生成eq\f(a,2)mol氫氣。(3)當(dāng)參加反應(yīng)的金屬與產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量差相等時，則反應(yīng)后兩溶液增加的質(zhì)量相等。(4)相同物質(zhì)的量的金屬與足量的酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的量之比等于反應(yīng)后對應(yīng)金屬呈現(xiàn)的化合價之比。(5)特別注意，在鈉等極活潑金屬與酸反應(yīng)時，金屬過量時還會跟水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。2.鋁分別與酸、堿反應(yīng)產(chǎn)生氫氣量的比較(1)等量的鋁分別與足量的鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)，消耗鹽酸和NaOH的物質(zhì)的量之比為3∶1。(2)等量的鋁分別與足量的鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)，產(chǎn)生H2的體積比為1∶1。(3)足量的鋁分別與等物質(zhì)的量濃度、等體積的鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)，產(chǎn)生H2的體積比為1∶3。3.摩爾電子質(zhì)量和平均摩爾電子質(zhì)量(1)摩爾電子質(zhì)量：某物質(zhì)在反應(yīng)中轉(zhuǎn)移1mol電子時該物質(zhì)的質(zhì)量，如Mg的摩爾電子質(zhì)量為eq\f(24,2)g·mol－1＝12g·mol－1，Al的摩爾電子質(zhì)量為eq\f(27,3)g·mol－1＝9g·mol－1。(2)平均摩爾電子質(zhì)量：兩種或兩種以上物質(zhì)的混合物在反應(yīng)中轉(zhuǎn)移1mol電子時混合物的質(zhì)量，如2g金屬混合物生成LH2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則平均摩爾電子質(zhì)量為eq\f(2g,×2mol)＝10g·mol－1?！镜淅?】(1)取wg鈉、鎂、鋁分別與足量鹽酸反應(yīng)，在相同條件下產(chǎn)生氫氣的體積之比是____________。(2)取mol鈉、鎂、鋁分別與足量鹽酸反應(yīng)，在相同條件下產(chǎn)生氫氣的