金屬及其化合物教案

金屬及其化合物適用學(xué)科高中化學(xué)適用年級高中三年級適用區(qū)域新課標(biāo)課時時長（分鐘）60知識點鈉及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系鋁及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化鐵和銅的化學(xué)性質(zhì)生成氫氧化物沉淀的圖像分析化學(xué)計算教學(xué)目標(biāo)知識與技能：突出重點物質(zhì)，以典型物質(zhì)為信息源聯(lián)系金屬元素、基本概念和基本理論，聯(lián)系無機化工生產(chǎn)和實驗，提高知識應(yīng)用能力。過程與方法：通過綜合練習(xí)，掌握綜合分析問題，處理信息的能力。情感態(tài)度與價值觀：建立事物是普遍聯(lián)系和抓主要矛盾的觀點。教學(xué)重點鈉、鐵、鋁、鎂、銅等金屬及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用教學(xué)難點綜合分析和圖像計算題教學(xué)過程一、復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)通過“線”將重點知識串聯(lián)起來，主要抓住四條線：（1）典型物質(zhì)線。堿金屬抓住鈉、氫氧化鈉、過氧化鈉、碳酸鹽等；鋁元素及其化合物主要抓住鋁、鋁鹽、偏鋁酸鹽、氧化鋁和氫氧化鋁。鐵及其化合物重點抓住鐵、鐵的氧化物（以氧化鐵為主，了解氧化亞鐵，四氧化三鐵）、鐵的氫氧化物、鐵鹽和亞鐵鹽等。鎂及其化合物主要掌握鎂的性質(zhì)。銅及其化合物中，氧化銅、氧化亞銅、氫氧化銅等出現(xiàn)頻率高；（2）物質(zhì)之間轉(zhuǎn)化線。同一條轉(zhuǎn)化線可以通過多種方法實現(xiàn)，訓(xùn)練發(fā)散思維，同時，聯(lián)系化學(xué)反應(yīng)類型、氧化還原反應(yīng)概念、離子方程形式書寫等。例如，鐵、鐵鹽、亞鐵鹽之間轉(zhuǎn)化，鋁鹽、氫氧化鋁、偏鋁酸鹽之間轉(zhuǎn)化都是高考命題熱點；（3）制備線。工業(yè)上常以金屬冶煉為線聯(lián)系晶體性質(zhì)、環(huán)境保護以及化學(xué)計算等。電解法冶煉鈉、鎂、鋁，還原法冶煉鐵和銅，工業(yè)冶煉銅原理可以與硫酸工業(yè)聯(lián)系起來，而冶鐵原理是教材介紹了重要化工生產(chǎn)范例。氫氧化亞鐵、氫氧化鋁、硫酸鋁、氧化鋁、氧化鐵、氯化鐵、硫酸亞鐵等典型物質(zhì)制備一直是高考關(guān)注的熱點；（4）實驗線。研究近十年高考化學(xué)實驗命題，不難發(fā)現(xiàn)高考以金屬及其化合物為載體命題實驗題成為高考重點，其中近三年發(fā)展新題型值得關(guān)注：①猜想式命題，連續(xù)三年廣東化學(xué)都以鐵及其化合物為載體探究其價態(tài)；②定量分析命題，如寧夏等高考以金屬純度測定為線，評價實驗方案與實結(jié)果的關(guān)系，開放性、探究性是新高考實驗命題新趨勢。二、知識講解考點1反應(yīng)條件理解金屬及其化合物要以反應(yīng)條件為突破口，其中重點掌握以下條件：①鋁熱反應(yīng)條件：只有比鋁活潑性差的金屬氧化物才能被鋁還原，如氧化鈉、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋇等活潑金屬與鋁不能發(fā)生置換反應(yīng)；②鎂與二氧化碳、二氧化硫、二氧化硅反應(yīng)，其中產(chǎn)物硫、硅繼續(xù)與鎂反應(yīng)生成硫化鎂、硅化鎂；③鐵的價態(tài)與氧化劑、反應(yīng)條件有關(guān)，鐵在電化學(xué)中發(fā)生氧化反應(yīng)、與硫，碘，H+，不活潑的金屬陽離子反應(yīng)都只生成+2價鐵的化合物；鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕最終產(chǎn)物是氧化鐵，而鐵絲氧氣中燃燒生成四氧化三鐵；④氫氧化鋁溶于強酸強堿，不溶于氨水，碳酸等。⑤銅與硫反應(yīng)只生成硫化亞鐵，而與濃硫酸、硝酸、氯氣、氧氣等反應(yīng)生成+2價銅的化合物?？键c2反應(yīng)圖像圖象中難點是鋁鹽和偏鋁酸鹽的圖像。例如，鋁三角之間的轉(zhuǎn)換及其圖象在Al3+、Al（OH）3、AlO2-之間的相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)中，都有特定的數(shù)量關(guān)系，現(xiàn)概括如下：⑴在適量的可溶性鋁鹽溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量：現(xiàn)象：立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多〔n（NaOH）∶n（Al3+）=3∶1〕→漸少→消失〔n（NaOH）∶n（Al3+）=4∶1〕，見下圖⑴。⑵在適量的偏鋁酸鹽溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量：現(xiàn)象：立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多〔n（H+）∶n（AlO2-）=1∶1〕→漸少→消失〔n（H+）∶n（AlO2-）=4∶1〕，見下圖⑵。⑶在適量的偏鋁酸鹽溶液中緩慢通入CO2至過量：現(xiàn)象：立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多〔n（CO2）∶n（AlO2-）=1∶2〕→沉淀不消失。見下圖⑶。⑷在適量強堿性溶液中逐滴加入鋁鹽溶液至過量：3∶1〕→不消失。見下圖⑷。⑸在適量強酸性溶液中逐滴加入偏鋁酸鹽溶液至過量現(xiàn)象：⑸?？键c3盲點警示①忽視反應(yīng)本質(zhì)有一些化學(xué)反應(yīng)會出現(xiàn)生成物與生成物之間反應(yīng)（如濃硝酸與銅反應(yīng)，生成物二氧化氮可部分轉(zhuǎn)化為N2O4等），反應(yīng)物與生成物反應(yīng)（多步反應(yīng)）（如鋁鹽與強堿，偏鋁酸鹽與強酸，鐵與硝酸反應(yīng)等）。②忽視物質(zhì)溶解性例如，氫氧化鈣、碳酸鎂、硫酸銀、硫酸鈣等是微溶。澄清石灰水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)很小。③忽視金屬離子水解程度陰、陽離子水解程度與價態(tài)有關(guān)，+3價的鐵、鋁離子與CO32-、HCO3-，S2-等能發(fā)生雙水解，而+2價的亞鐵離子、銅離子與CO32-主要生成沉淀，在《部分物質(zhì)溶解性表》中，有碳酸銅、碳酸亞鐵物質(zhì)存在（難溶）。④忽視溶液的酸、堿性許多物質(zhì)之間的反應(yīng)與溶液的酸、堿性有關(guān)，如NO3-只有在酸性條件下才有強氧化性，高錳酸鉀在酸性條件下還原產(chǎn)物為Mn2+，在堿性條件下還原產(chǎn)物為MnO2等，Al3+和AlO2-在酸性、堿性、中性溶液中都不能大量共存。要求：體現(xiàn)出知識點和考點之間的關(guān)系或本知識點的易錯點三、例題精析【例題1】【題干】下表中，對陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及兩者間是否具有因果關(guān)系的判斷都正確的是()選項陳述Ⅰ陳述Ⅱ判斷A小蘇打可用于治療胃病NaHCO3可與鹽酸反應(yīng)Ⅰ對，Ⅱ?qū)?，有B向Na2O2的水溶液中滴入酚酞變紅色Na2O2與水反應(yīng)生成氫氧化鈉Ⅰ對，Ⅱ錯，無C金屬鈉具有強還原性高壓鈉燈發(fā)出透霧性強的黃光Ⅰ對，Ⅱ?qū)?，有D過氧化鈉可用作航天員的供氧劑Na2O2能和CO2、H2O反應(yīng)生成O2Ⅰ對，Ⅱ?qū)?，有【答案】AD【解析】B項向過氧化鈉水溶液中滴入酚酞，先變紅，后馬上褪色，陳述Ⅰ錯，陳述Ⅱ正確；C項高壓鈉燈發(fā)黃光是物理變化，與金屬鈉具有還原性沒有因果關(guān)系?！纠}2】【題干】鋅與100mL18.5mol·L－1的濃硫酸充分反應(yīng)后，鋅完全溶解，同時生成氣體甲33.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。將反應(yīng)后的溶液稀釋至1L，測得溶液的pH＝1，下列敘述不正確的是()A．反應(yīng)中共消耗1.8molH2SO4B．氣體甲中SO2與H2的體積比為41C．反應(yīng)中共消耗97.5gZnD．反應(yīng)中共轉(zhuǎn)移3mol電子【答案】B【解析】反應(yīng)前n(H2SO4)＝1.85mol，反應(yīng)后剩余H2SO4為0.05mol，推知氣體甲應(yīng)該是Zn與濃H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生的SO2及Zn與稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生的H2的混合氣體。設(shè)生成SO2、H2的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則有：x＋y＝1.5，根據(jù)反應(yīng)：Zn＋2H2SO4(濃)=ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，Zn＋H2SO4(稀)=ZnSO4＋H2↑，得2x＋y＝1.8，解得x＝0.3，y＝1.2。n(SO2)/n(H2)＝0.3mol/1.2mol＝1/4。反應(yīng)中消耗Zn的質(zhì)量＝1.5mol×65g/mol＝97.5g。反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量＝2×1.5mol＝3mol。綜合上述知選項B錯誤。【例題3】【題干】右圖中橫坐標(biāo)為加入反應(yīng)物的物質(zhì)的量，縱坐標(biāo)為產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量。下列選項編號對應(yīng)的曲線編號錯誤的是()A．向NaAlO2溶液中逐滴加入鹽酸至過量B．向澄清石灰水中通入CO2至過量C．向含有鹽酸的AlCl3溶液中滴入NaOH溶液至過量D．向含有等物質(zhì)的量的Ca(OH)2、KOH的混合溶液中通入CO2至過量【答案】D【解析】根據(jù)AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O，A對；根據(jù)Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O、CaCO3＋CO2＋H2O=Ca(HCO3)2，B對；根據(jù)H＋＋OH－=H2O、Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，C對；D項中產(chǎn)生沉淀和沉淀的量不變時消耗的CO2相等，D錯?！纠}4】【題干】鐵單質(zhì)及其化合物在生活、生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。請回答下列問題：(1)鋼鐵在空氣中發(fā)生吸氧腐蝕時，正極的電極反應(yīng)式為__________________________________。(2)由于氧化性Fe3＋>Cu2＋，氯化鐵溶液常用作印刷電路銅板腐蝕劑，反應(yīng)的離子方程式是______________。(3)硫酸鐵可作絮凝劑，常用于凈水，其原理是__________________________(用離子方程式表示)。在使用時發(fā)現(xiàn)硫酸鐵不能使酸性廢水中的懸浮物沉降而除去，其原因是____________________________________。(4)磁鐵礦是工業(yè)上冶煉鐵的原料之一，其原理是Fe3O4＋4COeq\o(=,\s\up7(高溫))3Fe＋4CO2，若有1.5molFe3O4參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是________。(5)下表中，對陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及其有無因果關(guān)系的判斷都正確的是________(填字母)。選項陳述Ⅰ陳述Ⅱ陳述ⅢA鐵是地殼中含量最高的金屬元素鐵是人類最早使用的金屬材料Ⅰ對；Ⅱ?qū)?；有B常溫下鐵與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣高溫下氫氣能還原氧化鐵得到鐵Ⅰ對；Ⅱ?qū)?；無C鐵屬于過渡元素鐵和鐵的某些化合物可用作催化劑Ⅰ錯；Ⅱ?qū)Γ粺oD在空氣中鐵的表面能形成致密的氧化膜鐵不能與氧氣反應(yīng)Ⅰ對；Ⅱ?qū)Γ挥小敬鸢浮?1)O2＋2H2O＋4e－=4OH－(2)2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋(3)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3H＋酸性環(huán)境中，H＋抑制了鐵離子的水解，無法生成氫氧化鐵膠體(4)12mol(5)B【解析】(4)1molFe3O4參與反應(yīng)時，需4molCO，根據(jù)4molCO可得轉(zhuǎn)移8mol電子，所以1.5molFe3O4參加反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1.5×8mol＝12mol。(5)選項A，地殼中含量最高的金屬元素是Al元素，而不是Fe元素，由于鐵是活潑金屬，需通過冶煉方法獲得，所以Fe不是人類最早使用的金屬材料，陳述Ⅰ、Ⅱ錯誤，且二者沒有因果關(guān)系。選項B，F(xiàn)e能與稀H2SO4發(fā)生置換反應(yīng)而產(chǎn)生H2，但在高溫條件下，H2還原性很強，又能還原Fe2O3而得Fe，所以Ⅰ、Ⅱ均正確，二者無因果關(guān)系。選項C，鐵是過渡元素的說法正確。選項D，鐵在空氣中不能形成致密的氧化膜，且Fe可與純凈的O2反應(yīng)生成Fe3O4。四、課堂運用【基礎(chǔ)】1．紅珊瑚棲息于200～2000米的海域，產(chǎn)于臺灣海峽、南中國海，它與琥珀、珍珠被統(tǒng)稱為有機寶石．在中國，珊瑚是吉祥富有的象征，一直用來制做珍貴的工藝品．紅珊瑚是無數(shù)珊瑚蟲分泌的石灰質(zhì)大量堆積形成的干支狀物，其紅色是因為在海底長期積淀某種元素，該元素是(A．NaB．FeC．SiD．Cu【答案】B【解析】紅珊瑚是無數(shù)珊瑚蟲分泌的石灰質(zhì)大量堆積形成的干支狀物，而Fe(OH)3是紅褐色物質(zhì)，NaOH是易溶于水的，Cu(OH)2是藍色的，硅酸鹽也不是紅色的，故只有B正確．2.向100mL0.250mol·L－1的AlCl3溶液中加入金屬鈉完全反應(yīng)，恰好生成只含NaCl和NaAlO2的澄清溶液，則加入金屬鈉的質(zhì)量是()A．3.45g B．2.30gC．1.15g D．0.575g【答案】B【解析】根據(jù)原子守恒，加入金屬鈉的物質(zhì)的量等于氯元素和鋁元素物質(zhì)的量之和，即為0.1L×0.250mol·L－1×4＝0.1mol，其質(zhì)量為2.30g。3.下列各組中兩種濃溶液相混合時既無沉淀析出又無氣體放出的是()A．Ba(HCO3)2、NaHSO4B．NaHCO3、Al2(SO4)3C．Mg(HCO3)2、CaCl2D．Na2SiO3、HCl【答案】C【解析】A項中反應(yīng)為Ba(HCO3)2＋2NaHSO4=Na2SO4＋BaSO4↓＋2H2O＋2CO2↑，既有沉淀產(chǎn)生，又有氣體放出；B項中反應(yīng)為Al3＋＋3HCOeq\o\al(－,3)=Al(OH)3↓＋3CO2↑，既有沉淀產(chǎn)生，又有氣體放出；D項中SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓，有沉淀產(chǎn)生。4.俄羅斯西伯利亞研究人員開發(fā)出一種生物活性吸附劑，可以吸附水中的幾乎全部微生物和噬菌體．據(jù)俄《科學(xué)信息》雜志報道，這種新的吸附劑由成本低廉、環(huán)保性能好的棉纖維素和主要成分為氫氧化鋁的勃姆石制造而成.下列有關(guān)說法中不正確的是()A．Al(OH)3既能夠與鹽酸反應(yīng)又能夠與NaOH溶液反應(yīng)B．纖維素和淀粉不是同分異構(gòu)體C．纖維素能夠與醋酸發(fā)生酯化反應(yīng)D．實驗室中Al(OH)3可以由偏鋁酸鹽和氨水制備【答案】D【解析】Al(OH)3具有兩性，可與酸或強堿反應(yīng)；其實驗室制備方法是用鋁鹽與弱堿氨水反應(yīng)(氫氧化鋁不溶于氨水)；纖維素與淀粉都是高分子化合物，可用[(C6H10O5)n]表示，但其聚合度(n)不同，所以不是同分異構(gòu)體；纖維素中分子中存在醇羥基，所以可以發(fā)生酯化反應(yīng)．【鞏固】1.將一定量的鎂和銅組成的混合物加入到稀硝酸中，金屬完全溶解(假設(shè)反應(yīng)中還原產(chǎn)物只有NO)。向反應(yīng)后的溶液中加入3mol/LNaOH溶液至沉淀完全，測得生成沉淀的質(zhì)量比原合金的質(zhì)量增加5.1g。則下列敘述中不正確的是()A．當(dāng)生成的沉淀量達到最大時，消耗NaOH溶液的體積V≥100mLB．當(dāng)金屬全部溶解時收集到NO氣體的體積一定為2.24LC．參加反應(yīng)的金屬的總質(zhì)量為9.6g>m>3.6gD．當(dāng)金屬全部溶解時，參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量一定是0.4mol【答案】B【解析】沉淀增加的質(zhì)量為OH－的質(zhì)量，則n(OH－)＝eq\f(5.1g,17g/mol)＝0.3mol，因此當(dāng)沉淀量達到最大時，消耗NaOH溶液的體積最少為eq\f(0.3mol,3mol/L)＝0.1L，A對；根據(jù)Cu(OH)2、Mg(OH)2，則n(Cu)＋n(Mg)＝eq\f(1,2)n(OH－)＝0.15mol，根據(jù)得失電子守恒，有2n(Cu)＋2n(Mg)＝3n(NO)，則n(NO)＝0.15mol×2×eq\f(1,3)＝0.1mol，則收集到NO的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為2.24L，B錯；假設(shè)混合物全部為Mg，則金屬總質(zhì)量為0.15mol×24g·mol－1＝3.6g，假設(shè)混合物全部為Cu，則金屬總質(zhì)量為0.15mol×64g·mol－1＝9.6g，故參加反應(yīng)的金屬的總質(zhì)量為9.6g>m>3.6g，C對；Mg和Cu與稀硝酸的反應(yīng)可以寫為3M＋8HNO3=3M(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，參加反應(yīng)的n(HNO3)＝4n(NO)＝0.4mol，D對。2.現(xiàn)有由等質(zhì)量的NaHCO3和KHCO3組成的混合物ag與100mL鹽酸反應(yīng)。(題中涉及的氣體體積均以標(biāo)準(zhǔn)狀況計，填空時可用帶字母的式子表示，可不化簡)(1)該混合物中NaHCO3和KHCO3的物質(zhì)的量之比為________。(2)如果碳酸氫鹽與鹽酸恰好完全反應(yīng)，則鹽酸中的HCl的物質(zhì)的量為________mol。(3)如果鹽酸過量，生成CO2的體積是________L。(4)如果反應(yīng)后碳酸氫鹽有剩余，鹽酸不足量，要計算生成CO2的體積，還需要知道__________________。【答案】(1)100：84(或25：21)(2)a/168＋a/200(或23a(3)22.4×(a/168＋a/200)(或22.4×23a(4)鹽酸的物質(zhì)的量濃度【解析】(1)該混合物中NaHCO3和KHCO3的物質(zhì)的量之比為eq\f(a/2,84)：eq\f(a/2,100)＝100：84＝25：21。(2)如果碳酸氫鹽與鹽酸恰好完全反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式，則n(HCl)＝n(NaHCO3)＋n(KHCO3)＝(eq\f(a,168)＋eq\f(a,200))mol。(3)如果鹽酸過量，則n(CO2)＝n(NaHCO3)＋n(KHCO3)，故V(CO2)＝(eq\f(a,168)＋eq\f(a,200))×22.4L。(4)如果反應(yīng)后碳酸氫鹽剩余，則n(CO2)＝n(HCl)，要計算CO2的體積，還需要知道鹽酸的物質(zhì)的量濃度。3.下列各選項均有X、Y兩種物質(zhì)，將X緩緩滴入(通入)Y溶液中，無論X是否過量，均能用同一離子方程式表示的是()XYA稀鹽酸碳酸鈉溶液B偏鋁酸鈉溶液硫酸溶液C硫化鈉溶液氯化鐵溶液D二氧化碳苯酚鈉溶液【答案】D【解析】A項中X不足時，反應(yīng)為COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；X過量時，反應(yīng)為COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=CO2↑＋H2O.B項中，X不足時，反應(yīng)為AlOeq\o\al(－,2)＋4H＋=Al3＋＋2H2O；X過量時，反應(yīng)為AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓.C項中，X不足時，反應(yīng)為2Fe3＋＋S2－=2Fe2＋＋S↓；X過量時，反應(yīng)為2Fe3＋＋3S2－=2FeS↓＋S↓.D項中無論CO2過量與否，反應(yīng)均為CO2＋+4.一定體積CO2和O2的混合氣體通過足量的Na2O2后，所得氣體體積變?yōu)樵瓉淼?/4，則CO2在原混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)為()A．25% B．40% C．50% D．75%【答案】C【解析】設(shè)原有混合氣體共4體積，則反應(yīng)后氣體減少1體積．由2CO2＋2Na2O2=2Na2CO3＋O2ΔV211V(CO2)1所以V(CO2)＝2φ(CO2)＝2/4×100%＝50%5.將5.4gAl投入到200.0mL2.0mol/L的某溶液中有氫氣產(chǎn)生，充分反應(yīng)后有金屬剩余．該溶液可能為()A．HNO3溶液 B．Ba(OH)2溶液C．H2SO4溶液 D．HCl溶液【答案】D【解析】n(Al)＝eq\f(5.4g,27g/mol)＝0.2mol，n(H2SO4)＝0.4mol，n(HCl)＝0.4mol，但H2SO4是二元酸，而HCl是一元酸，和0.2molAl反應(yīng)，H2SO4過量，HCl不足，n[Ba(OH)2]＝0.4mol，可知與Al反應(yīng)時，Ba(OH)2過量不會有金屬剩余．A中Al與HNO3反應(yīng)無氫氣產(chǎn)生，B中Ba(OH)2過量，2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑，C中H2SO4過量，所以選D.【拔高】1.鐵氧體(Fe3O4)法是處理含鉻廢水的常用方法．其原理是：用FeSO4把廢水中Cr2Oeq\o\al(2－,7)還原為Cr3＋，并通過調(diào)節(jié)廢水的pH，使生成物組成符合類似于鐵氧體(Fe3O4或Fe2O3·FeO)的復(fù)合氧化物(eq\o(Crx,\s\up6(＋3))eq\o(Fe,\s\up6(＋3))2－xO3·eq\o(Fe,\s\up6(＋2))O).處理含1molCr2Oeq\o\al(2－,7)廢水至少需要加入amolFeSO4·7H2O.下列結(jié)論正確的是()A．x＝1，a＝5 B．x＝0.5，a＝8C．x＝2，a＝10 D．x＝0.5，a＝10【答案】D【解析】據(jù)Cr原子守恒，復(fù)合氧化物(eq\o(Crx,\s\up6(＋3))eq\o(Fe,\s\up6(＋3))2－xO3·eq\o(Fe,\s\up6(＋2))O)的物質(zhì)的量為eq\f(2,x)mol，由Fe原子守恒有eq\f(2,x)×(3－x)＝a，再根據(jù)電子守恒得eq\f(2,x)×(2－x)＝1×6，聯(lián)立解得x＝0.5，a＝10，故選D.2.中學(xué)化學(xué)中幾種常見物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示：將D溶液滴入沸水中可得到以F為分散質(zhì)的紅褐色膠體．請回答下列問題：(1)紅褐色膠體中F粒子直徑大小的范圍：________.(2)A、B、H的化學(xué)式：A__________、B__________、H________.(3)①H2O2分子的電子式為______________．②寫出C的酸性溶液與雙氧水反應(yīng)的離子方程式：__________________________________.(4)寫出鑒定E中陽離子的實驗方法和現(xiàn)象：________________________________.(5)在C溶液中加入與C等物質(zhì)的量的Na2O2，恰好使C轉(zhuǎn)化為F，寫出該反應(yīng)的離子方程式：____________________________.【答案】(1)1～100nm(2)FeFeSH2SO4(稀)(3)①Heq\o\al(·,×)eq\o(O,\s\up6(¨),\s\do4(¨))∶eq\o(O,\s\up6(¨),\s\do4(¨))eq\o\al(·,×)H②2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O(4)取少量E于試管中，用膠頭滴管滴入NaOH溶液，加熱試管，在試管口放一濕潤的紅色石蕊試紙，觀察到紅色石蕊試紙變藍，證明E中有NHeq\o\al(＋,4)存在(5)4Fe2＋＋4Na2O2＋6H2O=4Fe(OH)3↓＋O2↑＋8Na＋【解析】以紅褐色膠體F是Fe(OH)3為突破口，再根據(jù)Fe(OH)3的生成和性質(zhì)可推知：A為Fe，B為FeS，C為FeSO4，D為Fe2(SO4)3，E為(NH4)2SO4，H為稀H2SO4.3.國務(wù)院強調(diào)“南水北調(diào)”工程必須堅持“三先三后”的原則．在調(diào)水工程中，沿途工業(yè)污水的任意排放是造成水質(zhì)惡化的最大隱患．檢測某工廠廢液中，含有大量的Mg2＋、Al3＋、Cu2＋、Ag＋.試分析回答下列問題：(1)該廢液中可能大量存在的一種陰離子是________(選填序號)．A．SOeq\o\al(2－,4)B．NOeq\o\al(－,3)C．Cl－D．COeq\o\al(2－,3)(2)檢驗廢液中鋁元素的含量，需將其從廢水樣品中分離出來，所用的試劑可以是________，鋁元素發(fā)生變化的離子方程式是______________________．(3)為了回收廢液中的金屬銀，某同學(xué)設(shè)計了如下方案：若依該方案獲得銀108g，為保證不污染環(huán)境和氯氣的循環(huán)利用，理論上應(yīng)提供標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣________L.【答案】(1)B(2)NaOH溶液Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O(3)11.2【解析】(1)SOeq\o\al(2－,4)、Cl－與Ag＋不共存；COeq\o\al(2－,3)與Cu2＋、Ag＋、Mg2＋、Al3＋都不共存．(2)利用Al(OH)3的兩性將Al元素從廢水樣品中分離出來．(3)根據(jù)題中轉(zhuǎn)化關(guān)系圖，2Ag～Cl2～H2即n(H2)＝eq\f(1,2)n(Ag)＝eq\f(1,2)×eq\f(108g,108g/mol)＝0.5molV(H2)＝0.5mol×22.4L/mol＝11.2L課程小結(jié)重視實驗學(xué)會創(chuàng)新實驗內(nèi)容是創(chuàng)新試題的基點，同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中，盡可能聯(lián)想實驗原理，自己設(shè)計出一些實驗裝置來，并仔細分析評價自己所設(shè)計的裝置優(yōu)缺點，這樣同學(xué)們會受益匪淺。有關(guān)Na、Mg、Al、Fe、Cu的知識的試題在近五年的高考試題中出現(xiàn)次數(shù)很多，它們在離子共存、離子方程式、物資鑒別、制備、推斷、計算等題型中大量出現(xiàn)。這部分內(nèi)容與化學(xué)理論知識、基本概念、實驗有廣泛聯(lián)系，實際應(yīng)用也很廣泛，因此在試題中能以多種題型出現(xiàn)。高點主要集中在：鐵三角、Al3＋與Al(OH)3及AlO2―的相互轉(zhuǎn)化、Fe3＋和Al3＋及AlO2―的雙水解、Mg、Al、Fe與酸反應(yīng)等方面，這些知識與其他元素化合物知識相結(jié)合，以各種面孔出現(xiàn)在試題中。課后作業(yè)【基礎(chǔ)】1.美國科學(xué)家在《Science》上發(fā)表論文，宣布發(fā)現(xiàn)了鋁的“超級原子”結(jié)構(gòu)——Al13和Al14.已知這類“超級原子”最外層電子數(shù)之和為40個時處于相對穩(wěn)定狀態(tài)．下列說法中，正確的是()A．Al13、Al14互為同位素B．Al13超原子中Al原子間通過離子鍵結(jié)合C．Al14最外層電子數(shù)之和為42，與第ⅡA族元素原子的性質(zhì)相似D．Al13和Al14都具有較強的還原性，容易失去電子生成陽離子【答案】C【解析】Al13和Al14都是由多個Al原子構(gòu)成的超原子，不是Al的同位素；Al13超原子中鋁原子間是通過金屬鍵結(jié)合的，不是離子鍵；Al14最外層電子數(shù)之和為3×14＝42個價電子，比穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(40個最外層電子)多2個電子，應(yīng)與ⅡA族元素性質(zhì)相似；Al13具有3×13＝39個最外層電子，比穩(wěn)定結(jié)構(gòu)少1個電子，容易得到1個電子，應(yīng)與鹵素性質(zhì)相似，具有較強的氧化性．2.如圖所示裝置，試管中盛有水，氣球a盛有干燥的固體過氧化鈉顆粒，U形管中注有淺紅色的水已知，過氧化鈉與水反應(yīng)是放熱的．將氣球用橡皮筋緊縛在試管口，實驗時將氣球中的固體顆粒抖落到試管b的水中，將發(fā)生的現(xiàn)象是()A．U形管內(nèi)紅色褪去 B．試管內(nèi)溶液變紅C．氣球a被吹大 D．U形管水位d<c【答案】C【解析】2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，因該反應(yīng)生成O2且放出熱量，故氣球變大，U形管內(nèi)液面c端下降，d端上升，故C正確，D錯誤；該反應(yīng)是在試管內(nèi)發(fā)生的且無酚酞，故A、B均錯誤．3.下列各組離子一定能大量共存的是()A．在含大量Fe3＋的溶液中：NHeq\o\al(＋,4)、Na＋、Cl－、SCN－B．在強堿性溶液中：Na＋、K＋、AlOeq\o\al(－,2)、COeq\o\al(2－,3)C．在c(H＋)＝10－13mol/L的溶液中：NHeq\o\al(＋,4)、Al3＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)D．在pH＝1的溶液中：K＋、Fe2＋、Cl－、NOeq\o\al(－,3)【答案】B【解析】A項中Fe3＋與SCN－反應(yīng)；B項中在有OH－時該組離子能共存；C項中溶液中OH－與NHeq\o\al(＋,4)作用生成NH3·H2O；D項中溶液中有H＋時NOeq\o\al(－,3)會將Fe2＋氧化，故只有B符合題意．4.托盤天平的兩盤中各放一只盛有等體積、等物質(zhì)的量濃度鹽酸的小燒杯，調(diào)整天平平衡后向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的Fe粉和Zn粉，下列現(xiàn)象不可能出現(xiàn)的是()A．開始天平加鋅的一端上升B．最終天平加鋅的一端上升C．最終天平仍平衡D．最終加鐵的一端上升【答案】B【解析】本題考查金屬的化學(xué)性質(zhì)，較難題．如果酸過量，由于鋅的活動性大于鐵，開始時鋅產(chǎn)生氫氣的速度快，加鋅的一端上升，A對；但最終加鋅的一端的增重大于加鐵的一端的增重，最終加鐵的一端上升，D對；如果金屬過量，則加鋅的一端和加鐵的一端增重相同，最終天平仍平衡，C對．5.有a、b、c、d、e5種金屬．已知：①e的氧化產(chǎn)物比d的氧化產(chǎn)物氧化能力強；②a投入e的鹽溶液可得e的單質(zhì)，而c投入e的鹽溶液卻不能獲得e的單質(zhì)；③在以a、d為極板形成的原電池中，d極上發(fā)生還原反應(yīng)；④e投入b的鹽溶液中，在e的表面有b析出；⑤c的碳酸鹽的溶解度大于它的酸式碳酸鹽．由此可推知五種金屬的活動性由強到弱的順序為()A．a(chǎn)dbecB．cadebC．a(chǎn)edbcD．cabed【答案】B【解析】金屬的活動性：①e<d，②a>e，③a>d，④e>b，而據(jù)⑤判斷c應(yīng)為堿金屬元素，故c最活潑，綜合分析比較得出：c>a>d>e>b，故選B.【鞏固】1.按下圖裝置通入X氣體，并在管P處點燃，實驗結(jié)果是澄清石灰水變渾濁，則X、Y可能是()A．H2和Fe2O3 B．CO和CuOC．H2和Na2CO3 D．CO和Na2CO3【答案】B【解析】能使澄清石灰水變渾濁的氣體應(yīng)為CO2，可以是CO與CuO在加熱條件下反應(yīng)產(chǎn)生的．2.下列各組溶液，不另加其他試劑就可以將它們分別開的是()A．NaCl，HCl，NaAlO2，NaHCO3B．Na2SO4，KNO3，(NH4)2SO4，MgCl2C．FeCl3，NaOH，AlCl3，HNO3D．AgNO3，NaCl，Na2SO4，NaI【答案】C【解析】不另加試劑鑒別多種物質(zhì)有兩種主要方法，其一是利用物理性質(zhì)(主要是顏色)鑒別出其中的一種或幾種，再以這種物質(zhì)作為試劑，看能否區(qū)別出余下的物質(zhì)；其二是假設(shè)其中的一種為已知，并以它作為試劑，看能否鑒別余下的物質(zhì)．本題C中FeCl3呈棕黃色，將其加入其余三種物質(zhì)中有紅褐色沉淀產(chǎn)生的是NaOH，再將NaOH加入其他兩種溶液中，有白色沉淀生成的是AlCl3，無變化的是HNO3.3.KHCO3溶液中含溶質(zhì)20g，加入一定質(zhì)量的單質(zhì)或化合物X，恰好使溶液中溶質(zhì)只有K2CO3，請你填寫出X可能的化學(xué)式和質(zhì)量．(1)______________________________(2)______________________________(3)______________________________(4)______________________________【答案】(1)K7.8g(2)K2O211g(3)K2O9.4g(4)KOH11.2g(若考慮KO2也正確)【解析】要讓KHCO3轉(zhuǎn)化為K2CO3，則應(yīng)加入堿或能生成堿的物質(zhì)，再考慮不引入新的雜質(zhì)，則應(yīng)加入K或K的化合物.故可加入K、K2O、KOH、K2O2或KO2等物質(zhì)．4.下列實驗操作正確的是()A．向過量稀硫酸中加入除去油污的廢鐵屑，是制備硫酸亞鐵的可行方案B．向碳酸鈉粉末中加入乙二酸溶液，生成大量氣泡，說明乙二酸的酸性比碳酸強C．向鋁屑與硫酸反應(yīng)后的溶液中加入氫氧化鈉溶液，是制備氫氧化鋁的最佳方案D．在測定硫酸銅晶體中結(jié)晶水含量時，將CuSO4晶體加熱至晶體完全變白色后，在空氣中冷卻后稱量【答案】B【解析】過量稀硫酸與廢鐵屑(含氧化鐵)反應(yīng)生成的硫酸亞鐵中混有硫酸鐵，產(chǎn)品不純，應(yīng)加入過量鐵屑，A錯；根據(jù)強酸制弱酸原理知，乙二酸與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸，碳酸分解產(chǎn)生二氧化碳和水，B正確；硫酸與鋁反應(yīng)生成硫酸鋁，再與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁，因為氫氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液，不易控制加入氫氧化鈉溶液的量，C錯；硫酸銅在空氣中冷卻時吸收空氣中水分，使測定硫酸銅晶體中結(jié)晶水含量偏低，D錯．5.有兩瓶失去標(biāo)簽的物質(zhì)的量濃度相同的Na2CO3和NaHCO3稀溶液．下列鑒別方法和所得到的結(jié)論不正確的是()A．取少量未知溶液，分別滴加Ba(NO3)2溶液，有沉淀生成的為Na2CO3溶液B．取少量未知溶液，分別滴加CaCl2溶液，有沉淀生成的為Na2CO3溶液C．分別滴加酚酞試液，紅色較深的是Na2CO3溶液D．用pH試紙測定兩溶液的pH，pH較小的為Na2CO3溶液【答案】D【解析】Ba(NO3)2、CaCl2均能與Na2CO3反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀，而均不能與NaHCO3反應(yīng)，故A、B正確；Na2CO3的堿性比NaHCO3的堿性強，pH大，故C正確，D錯誤．【拔高】1.鐵是人類必需的微量元素，治療缺鐵性貧血的常見方法是服用補鐵藥物，又已知：氧化性Cl2>Fe3＋>(SCN)2.“速力菲”主要成分：琥珀酸亞鐵，呈暗黃色)是市場上一種常見的補鐵藥物．該藥品不溶于水但能溶于人體中的胃酸．某同學(xué)為了檢測“速力菲”藥片中Fe2＋的存在，設(shè)計并進行如下實驗：(1)試劑1是________，試劑2是________，加入新制氯水后溶液中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式是______________________________；(2)加入試劑2后溶液中顏色由淡黃色轉(zhuǎn)變?yōu)榈t色的原因為_____________________．(3)該同學(xué)猜想紅色溶液變?yōu)闊o色溶液的原因是溶液中的Fe3＋被還原為Fe2＋，你認(rèn)為該同學(xué)的猜想合理嗎？______________________________________.若你認(rèn)為合理，請說明理由(若你認(rèn)為不合理，該空不用作答)______________________________________.若你認(rèn)為不合理請?zhí)岢瞿愕牟孪朐O(shè)計一個簡單的實驗加以驗證(若你認(rèn)為合理，該空不用作答)______________________________．【答案】(1)稀鹽酸KSCN溶液2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3(2)少量的Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，加入KSCN后顯紅色(3)不合理，我的猜想是Fe(SCN)3中的SCN－被過量氯水氧化設(shè)計的實驗為在褪色后的溶液中加入FeCl3溶液，仍不變紅色(或在褪色后的溶液中加入KSCN溶液，變紅色)【解析】本題考查Fe2＋的還原性及Fe3＋的鑒別．Fe2＋的溶液為淺綠色，由于Fe2＋極易被O2、Cl2等氧化而變?yōu)辄S色的Fe3＋溶液，F(xiàn)e3＋通常由SCN－來檢驗：Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3(紅色溶液)．由題給信息氧化性Cl2>Fe3＋>(SCN)2知：當(dāng)向含F(xiàn)e2＋及SCN－的溶液中通Cl2時，2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－，若Cl2過量：2SCN－＋Cl2=2Cl－＋(SCN)2.2．黃銅礦(CuFeS2)是制取銅及其化合物的主要原料之一，還可制備硫及鐵的化合物．(1)冶煉銅的反應(yīng)為：8CuFeS2＋21O2eq\o(=,\s\up7(高溫))8Cu＋4FeO＋2Fe2O3＋16SO2若CuFeS2中Fe的化合價為＋2，反應(yīng)中被還原的元素是________(填元素符號)．(2)上述冶煉過程產(chǎn)生大量SO2.下列處理方案中合理的是________(填代號)．a(chǎn)．高空排放b．用于制備硫酸c．用純堿溶液吸收制Na2SO3d．用濃硫酸吸收(3)過二硫酸鉀(K2S2O8)具有強氧化性，可將I－氧化為I2：S2Oeq\o\al(2－,8)＋2I－=2SOeq\o\al(2－,4)＋I2通過改變反應(yīng)途徑，F(xiàn)e3＋、Fe2