高考化学专题复习-- 金属元素及其化合物

专题金属元素及其化合物一、大纲要求了解元素原子核外电子排布的周期性与元素性质的递变关系，重点掌握典型金属在周期表中的位置及其性质关系，了解其他常见金属单质及其化合物。

1．IA和ⅡA族元素——典型的金属：了解金属钠的物理性质，掌握钠和镁的化学性质；从原子的核外电子排布，理解IA和ⅡA族元素(单质、化合物)的相似性和递变性；以氢氧化钠为例，了解重要的碱的性质和用途；了解钠的重要化合物。

2．其他常见的金属(如Fe、Al)：了解金属的通性，金属冶炼的一般原理；初步了解金属的回收和资源保护；掌握Fe和Al的化学性质；掌握常见的金属活动顺序；以Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化性还原性；了解铝的重要化合物；初步了解合金的概念。

二、高考热点碱金属的考查主要侧重于钠及其化合物的性质推断、碱金属元素性质的比较、有关钠及其化合物的计算。

有关Mg、Al、Fe的知识的试题在近几年中出现次数很多，它们在离子共存、离子方程式、物质鉴别、制取、推断、计算等题型中大量出现，其中Mg与CO2反应、Mg3N2跟水反应、Mg(OH)2比MgCO3难溶在推断题中的应用，Al3+、Al(OH)3、AlO2－间的转化是考试的热点；铁的变价、Fe(OH)2和Fe(OH)3、炼铁的反应多与实验、推断、计算相结合进行应用。

一、金属元素在周期表中的位置和原子结构特征(1)金属元素分布在周期表的左下方，目前己知的112种元素中，共有90种金属元素。

⑫金属元素原子结构特征①原子最外层电子：一般≤3个。

②价电子：主族——最外层电子；副族——最外层+次外层电子。

③半径：同一周期原子r金属＞r非金属；同一元素的原子和阳离子r原子＞r阳离子二、金属的晶体结构、分类和物理性质1、金属的晶体结构⑪金属元素形成的金属单质，在固态时全是金属晶体。

在金属晶体中，金属原子好像硬球，一层一层地紧密堆积着。

即一个挨一个地堆积在一起，使一定体积的晶体内有最多数目的原子。

但由于金属原子的价电子较少，容易失去电子成为金属离子，而释出的价电子并不专属于某个特定的金属离子，它们在整个晶体里自由地运动着，称为自由电子。

金属晶体就是依靠金属阳离子和自由电子间的较强作用形成的。

⑫金属晶体熔沸点与金属键的强弱有关，金属键的强弱与和有关；随着增强，金属键依次增强，金属晶体的熔沸点依次。

2.金属的分类(1)按常见价态(2)冶金工业上(3)按密度分(4)按存在丰度分3．金属的物理性质(1)通性①状态：通常情况下，除Hg外其他金属都是固态。

②金属光泽：多数金属具有光泽。

但除Mg、Al、Cu、Au在粉末状态有光泽外，其他金属在块状时才表现出来。

③易导电、导热：由于金属晶体中自由电子的运动，使金属易导电、导热。

④延展性：可以压成薄片，也可以抽成细丝。

⑤熔点及硬度：由金属晶体中金属离子跟自由电子间的作用强弱决定。

(2)特性①颜色：绝大多数金属都是银白色，有少数金属具有其他颜色，如：Au为金黄色，Cu 为紫红色，Cs为银白色略带金色。

②密度：与原子半径、相对原子质量、晶体质点排列的紧密程度有关。

密度最大的金属为锇(Os22.57g·cm-3)、铂(Pt 21.45g·cm-3)，密度最小的金属为锂(Li 0.534g·cm-3)。

③熔点：最高的为钨(W 3413℃)，最低的为汞(Hg－39℃)。

④硬度：最硬的金属为铬(硬度为9)，最软的金属为钾(K)、钠(Na)、铯(Cs)等，可用小刀切割。

⑤导电性：导电性能强的金属为银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)等。

导电性能较差的金属为汞(Hg)。

⑥延展性：延性最好的是铂(Pt)，展性最好的为金(Au)。

4．合金(1)合金：两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。

属于混合物。

(2)特点：一般说熔点比其各成分金属的都低；强度、硬度比成分金属大；有的抗腐蚀能力强(如不锈钢)；导电性比成分金属差……(3)常见合金：铝硅合金、硬铝、镁合金、钾钠合金、炼钢生铁、铸造生铁、球墨铸铁、合金生铁、碳素钢(高、中、低)、合金钢、硅钢(含Si 14％、15％)等。

三、金属的化学性质金属原子易失去价电子成为阳离子，因而表现出较强的还原性。

由于不同的金属原子练习：下图表示物质之间的相互转化关系：（1）若单质甲为金属，单质乙为非金属，指出它们的物质名称，并写出有关反应的化学方程式。

（2）若单质甲为非金属，单质乙为金属，指出它们的物质名称，并写出有关反应的化学方程式。

分析、讨论：①X+甲→Y+丙，是置换反应。

②X与Z都是含Z、丙两种元素的化合物，则：X+丙→Z，为相同元素的不同价态的转化，可以考虑下列化合物转化的有：CO2CO；FeBr2FeBr3；FeCl2FeCl3；FeCl3FeCl2；SO2SO3；NO NO2等。

③若甲为金属，乙为非金属，能形成X与甲置换关系的可能有：由于单质丙的不一致性，后者可以删去，答案只有前者。

④若甲为非金属，乙为金属，能形成X与甲置换关系的只有：答案：（1）X：二氧化碳；Z：一氧化碳；Y：氧化镁甲：镁；乙：氧气；丙：碳（化学方程式从略）。

（2）X：溴化铁；Y：氯化亚铁；Z：溴化铁；甲：氯气；乙：铁；丙：溴。

（化学方程式从略）四、金属的冶炼将金属化合物或矿石通过还原反应的方法使金属阳离子还原成金属单质的过程。

K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb（H）Cu、Hg、Ag、Pt、Au、熔融电解法高温还原剂法加热法根据金属离子得电子能力不同而采用不同的方法。

①电解法：(熔融)：活泼金属(K～Al)的冶炼常采用电解它的熔盐或氧化物的方法。

②还原剂法(高温)：金属活动性顺序表中Zn～Cu之间的金属冶炼常采用此法。

常用的还原剂有H2(CuO→Cu)、C(ZnO→Zn)、Na(TiCl4→Ti)、Al(Cr2O3→Cr)、CO(Fe2O3→Fe)等。

③加热法：用于冶炼不活泼金属Hg、Ag2HgO2Hg＋O2↑，HgS＋O2Hg＋SO2，Ag2S＋O22Ag＋SO2④湿法：Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu↓⑤物理法：Au、Pt在自然界中主要以游离态存在，利用密度。

五、金属的氧化物1、物理性质白色固体：Na2O、MgO、Al2O3、ZnO淡黄色粉末：Na2O红色固体：Fe2O3、Cu2O、HgO黑色粉末：FeO、Fe3O4、CuO、Ag2O2.化学性质（1）热稳定性2Ag2O 4Ag+O2↑2HgO 2Hg+O2↑4Cu 2Cu2O+O2↑规律：只有HgO、Ag2O、CuO等不活泼的金属氧化物加热易分解。

（2）与水反应Na2O+H2O=2NaOH MgO+H2O Mg（OH）22Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑规律：只有活泼金属（ⅠA、ⅡA）氧化物能与水反应。

（3）与酸反应MgO+2H+=Mg2++H2OAl2O3+6H+=2Al3++3H2OCuO+2H+=Cu2++H2O规律：碱性氧化物或两性氧化物能与酸溶液反应生成盐和水。

（4）与强碱溶液反应Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2OZnO+2OH-=ZnO22-+H2O规律：只有两性氧化物能与强碱反应生成盐和水。

（5）与氨水反应Ag2O+4NH3·H2O=2Ag（NH3）2++2OH-+3H2OZnO+4NH3·H2O=Zn（NH3）42++2OH-+3H2O规律：易形成氨合离子的金属氧化物能与氨水反应。

（6）与还原剂的反应CuO+H2Cu+H2OFe2O3+3CO 2Fe+3CO2ZnO+C Zn+CO↑规律：“Al”以后的金属的氧化物能与H2、C、CO等还原剂高温下发生氧化还原反应。

六、金属氢氧化物1、物理性质⑪颜色状态白色：NaOH、Mg（OH）2、Al（OH）3Zn（OH）2、Fe（OH）2、AgOH红褐色：Fe（OH）3蓝色：Cu（OH）2⑫水溶性ⅠA和部分ⅡA金属氢氧化物都易溶于水，如NaOH，KOH，Ba（OH）2。

Ca（OH）是微溶性的。

其它的都是难溶性的，如Mg（OH）2、Fe（OH）3、Cu（OH）222.化学性质（1）热稳定性2AgOH Ag2O+H2OCu（OH）2CuO+H2O2Fe（OH）3Fe2O3+3H2O规律：①金属活动顺序“Mg”以前的金属氢氧化物稳定性好，难分解。

②“AgOH”常温下易分解。

③“Mg—Hg”的氢氧化物常温下难分解，受热或灼烧易分解。

（2）与强酸（H+）的反应Mg（OH）2+2H+=Mg2++2H2OAl（OH）3+3H+=Al3++3H2O（3）与强碱（OH-）反应Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O规律：只有两性氢氧化物才能与强碱溶液反应。

（4）与氨水作用AgOH+2NH3·H2O=Ag（NH3）2OH+2H2O*Cu（OH）2+4NH3·H2O=Cu（NH3）4（OH）2+4H2O* Zn（OH）2+4NH3·H2O=Zn（NH3）4（OH）2+4H2O规律：易形成氨络合物的金属氢氧化物能与氨水反应。

（5）与氧化剂反应4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3规律：低价金属氧化物具有还原性。

七、常见金属元素及其化合物１、碱金属及其化合物⑪常温下碱金属很容易被空气里氧气氧化，也易与水蒸气反应，故除锂外碱金属都必须保存在煤油中，以隔绝空气和水(Li的密度小于煤油，只能保存在密度更小的石蜡油或者封存于石蜡中)。

⑫碱金属与足量氧气反应能生成过氧化物或超氧化物，但Li与O2反应，只能生成氧化锂(Li2O)且熔点高，在水中溶解度较小。

⑬金属钠置于空气中会发生一系列的变化：①先发暗：4Na+O2 = 2Na2O；②表面形成溶液：Na2O + H2O = 2NaOH，NaOH易潮解；③溶液久置变成白色晶体：2NaOH + CO2= Na2CO3+ H2O，Na2CO3+ 10H2O = Na2CO3·10H2O(晶体)；④最后白色颗粒变成白色粉末：Na2CO3·10H2O = Na2CO3 + 10H2O(风化)⑭在碱金属中，随原子序数的递增，其密度呈增大的趋势，但K的密度0.862 g·cm-3反比钠0.97 g·cm-3小。

出现这一反常现象是由于从钠到钾相对原子质量增大的作用小于原子体积增大的作用。

(5)若正盐易溶，则正盐的溶解度一般大于酸式盐，例：Na2CO3>NaHCO3．若正盐难溶则，正盐的溶解度一般小于酸式盐，例Ca3(PO4)2＜CaHPO4＜Ca(H2PO4)2(6)碱金属元素在化合物中只有+1价，但Li在一定条件下，三个电子都能失去，故有+3价(如Li2O3)。

(7)通常情况下氧呈-2价，氢呈+1价，但Na2O2、H2O2中氧呈-1价，在金属氢化物中(如NaH、NH4H)氢呈-1价。