第15课时 金属元素及其化合物

23
9.在人类社会的发展进程中金属起着重要的作用。 从五千年前使用青铜器，三千年前进入铁器时代， 直至20世纪铝合金成为仅次于铁的金属材料。几千 年来，人类一直在努力探究金属的冶炼技术，并在 广泛应用着金属材料。 (1)铝是地壳中含量最多的金属元素，它占地壳总质 量的7.51%，比铁几乎多1倍，是铜的近千倍。但人 类 发 现 和 利 用 铝 却 比 较 迟 ， 其 原 因 是 ______________________________________________ Al是比较活泼的金属，冶炼困难 。
3
解析：粗读题目的信息和框图，知本题有两条线 索可展开分析。 一是A的浓溶液和单质B必须在加热时才能作用， 而A的稀溶液在不需加热时就能与B作用，这与 “钝化”的金属和强氧化性酸作用的情况相符，且 强氧化性酸在浓度不同时与同一种金属作用生成的 盐中金属离子的价态可能不同，酸的还原产物也可 能不同； 二是金属离子价态不同的两种盐分别和NaOH 作 用 时 形 成 氢 氧 化 物 的 转 化 关 系 L K 与 Fe(OH)2 Fe(OH)3 相符。综合以上两条线索，即可得出结论。 4
。
(3)某盐由A、B、D、E四种元素组成，其相对分 子质量为82。该盐水溶液呈 _______ 性，其原因是 碱 ( 用 离 子 方 程 式 表 示 ) CH3COO－＋H2O CH3COOH＋OH－ _____________________________________________ 。 (4)汽车尾气中含有B、C的氧化物，它们均为有害 气体。在钯(Pd)等过渡金属的催化下，这两种气体 可以相互反应转化为无害气体。请写出该转化反应 的化学方程式：
解析：A项主要从硬度方面考虑，该合金硬度大于 铁，适合制门窗框； B项从熔点方面考虑，该合金熔点大于铁，适合制 炉具； C项从导电性方面考虑，该合金的导电性能不如铁， 不适合制导线； D项从密度方面考虑，该合金的密度小于铁，适合 制飞机外壳。综上分析，本题答案为C。
21
8.现有五种短周期元素A、B、C、D、E，其原子序数 依次增大。A、E同主族，A元素原子半径最小。B元素 原子的最外层电子数是内层电子数的2倍。C元素最高 价氧化物对应水化物X与其氢化物Y反应生成一种盐。 A、B、C、E四种元素都能与D元素形成原子个数比不 相同的常见化合物。试回答下列问题： (1)写出D、E两元素形成的原子个数比为1∶2的化合 物的电子式______________。 (2)写出Y与氯化铁溶液反应的离子方程式： Fe3＋＋3NH3· 2O H Fe(OH)3↓＋3NH ______________________________________________
答案： (1)白色沉淀→灰绿色→红褐色沉淀 (2)3Fe＋2NO ＋8H＋ 3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O (3)由③2HNO3(浓)＋NO 3NO2＋H2O知，在浓 HNO3中不可能生成NO 点评：本题为铁元素及其化合物的推断题，其解题 关键：一是寻找特征反应及现象；二是正确运用 “铁三角”的转化关系；三是依据题给信息挖掘解 题依据。
8
【变式练习】(1)100 mL 1 mol · －1的AlCl3溶液 L 与60 mL 6 mol · －1的KOH溶液混合后，生成沉淀 L 3.12 的质量是 _______g。 (2)若在200 mL 0.5 mol · －1的Al2(SO4)3溶液中加 L 入2 mol · －1的NaOH溶液，可得到7.8 g Al(OH)3沉 L 150或350 淀，则NaOH溶液的体积为__________mL。
5
考点二 以数形结合形式考查金属及其化合物的重要性质
【例2】向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2 溶液，沉淀的 物质的量随Ba(OH)2物质的量的变化曲线图(如图)，请指 出A、B两点的意义，OA与AB段发生反应的离子方程式。
6
解析：题要求能够在熟练掌握Al3＋ 与OH － 反应的 基础上，对化学反应的本质有清楚的认识。明矾 KAl(SO4)2· 2O在水溶液中存在下面的电离方式： 12H KAl(SO4)2 K＋＋Al3＋＋2SO ，加入Ba(OH)2后， Ba2＋要和SO 生成BaSO4沉淀，Al3＋要和OH－先生成 沉淀Al(OH)3，随着Ba(OH)2的加入，Al(OH)3又要和 OH－生成AlO 而溶解，所以要全面考虑本题中所给 的各离子之间的关系，在开始加入Ba(OH)2 时BaSO4 和Al(OH)3同时沉淀，当Al3＋全部沉淀时， 还没 2 SO 4 有完全沉淀，而当 全部沉淀时，Al3＋转变成 SO 2 4 AlO2了 。 7
4.(2010· 浙江杭州期末考)在硫酸铁溶液中加入a g铜，完 全溶解后，再加入b g铁，充分反应后得到c g残余固体， 且a＞c，则下列说法正确的是(A ) A．残余的固体全部是铜 B．残余固体可能为铁和铜的混合物 C．残余固体是铁，溶液中一定不含Cu2＋ D．最后得到的溶液可能含Fe3＋ 解析：因为a g Cu完全溶解到Fe2(SO4)3溶液中，所以 再加b g Fe时，若Fe过量的话，CuSO4中的Cu全部被置 换出来，势必会使残余固体的质量c＞a，这与题意不 符合，所以加入的b g Fe是少量的，即残余的固体应全 部是铜，不可能有铁。
1
考点一 以框图形式考查金属及其化合物的重要性质
【例1】有关物质间有下图所示的转化关系。其中： A的浓溶液与单质B在加热时才发生反应①；A的稀溶 液与足量B发生反应②。据此回答：
2
(1)反应④的现象是 ________________________________________。 (2)写出反应②的离子方程式： _______________________________________。 (3)根据题示信息判断，A的浓溶液和单质B加热 时能否产生G，说明理由(写出化学方程式)： ________________________________________。
2mol L1
12
1.将甲、乙两种金属的性质相比较，已知：①甲跟H2O 反应比乙与H2O反应剧烈；②甲单质能从乙的盐溶液中置 换出单质乙；③甲的最高价氧化物的水化物碱性比乙的最 高价氧化物的水化物碱性强；④与某金属反应时甲原子得 电子数目比乙的多；⑤甲单质的熔、沸点比乙的低。能说 明甲的金属性比乙强的是( C ) A．①④ B．③⑤ C．①②③ D．①②③④⑤ 解析：金属与水反应的剧烈程度、金属间的相互置换、 金属最高价氧化物对应水化物的碱性强弱等通常可作为判 断金属性强弱的标准。
16
5.钢铁“发蓝”是将钢铁制品浸到某些氧化性的溶 液中，在钢铁的表面形成一层四氧化三铁的技术过 程。其中一种办法是将钢铁制品浸到亚硝酸钠和浓 氢氧化钠的混合溶液中加热到130 ℃反应。其过程 可以用如下化学方程式表示： ①3Fe＋NaNO2＋5NaOH 3Na2FeO2＋H2O ＋NH3↑； ②6Na2FeO2＋NaNO2＋5H2O 3Na2Fe2O4＋ NH3↑＋7NaOH； ③Na2FeO2＋Na2Fe2O4＋2H2O Fe3O4＋ 4NaOH。 17
答案：A点表示生成的全部Al(OH)3 和部分BaSO4 沉 淀，B点表示此时的沉淀全部为BaSO4 。OA段的离 子方程式为：Al3＋＋3OH－ Al(OH)3↓， Ba2＋＋SO 2 BaSO4↓，AB段的离子方为 4 Al(OH)3＋OH－ AlO2 ＋2H2， Ba2＋＋ SO 2 BaSO4↓。 4 点评： 解决“数形结合题”，解题的方法是很重要 的。首先与量有关的化学反应的反应过程要清楚， 其次要正确理解坐标图中各线段所代表的意义，把 化学反应式与各线段联系起来，是解题的关键。
下列说法不正确的是( D ) A．该生产过程会产生污染 B．反应②中的氧化剂是NaNO2 C．整个反应过程中每有16.8 g Fe参加反应转移 0.8 mol 电子 D．反应①②③均是氧化还原反应 解析：要能正确判断③中铁元素化合价。
6.1.92 g Cu投入到一定量的浓HNO3中，Cu完全溶解， 生成气体颜色越来越浅，共收集到标准状况下672 mL 气体，将盛有此气体的容器倒扣在水槽中，通入标准 状况下一定体积的O2 ，恰好使气体完全溶于水，则通 入O2的体积为( ) B A．504 mL B．336 mL C．224 mL D．168 mL 解析：铜失电子给了硝酸，而使硝酸变成了气体(NO、 NO2)，气体(NO、NO2)与O2 及水反应过程中将电子给 了O2 且最终又变成硝酸，所以总的来说相当于铜失电 子给了O2，用电子守恒法解之。 19
7.(2010· 浙江温州模拟)某合金与铁的物理性质的比 较如下表所示：
某合金 铁 熔点 3200℃ 1535℃ 密度 3.20g/cm3 7.86g/cm3 硬度 7.5 4.5 导电性 3.5 17
(注：硬度以金刚石为10作标准，导电性以银的导电 性100为标准) 已知该合金耐腐蚀、强度大，从性能看，该合金不 适合制( C ) A．门窗框 B．炉具 20 C．电源线 D．飞机外壳
11
所以当NaOH溶液刚滴入Al2(SO4)3 中，立即生成沉淀， n(OH － ) ＝ 3n(Al3 ＋ ) ＝ 0.6 mol 时 ， 沉 淀 量 最 大 ， n[Al(OH)3]＝0.2 mol ；随着NaOH溶液继续滴加，溶液 中无Al3＋ ，Al(OH)3 与过量NaOH生成NaAlO2 而溶解 由图可知：当n[Al(OH)3]＝0.1 mol 时，对应2个NaOH 值。 a＝0.3 mol (NaOH不足) 0.3mol n V(NaOH)＝ ＝ 2mol L ＝0.15 L＝150 mL c 1 b＝0.7 mol (NaOH过量) 0.7mol V(NaOH)＝ ＝0.35 L＝350 mL
9
(1)n(Al3＋)＝0.1 L×1 mol ·L－1＝0.1 mol n(OH－)＝0.06 L×6 mol ·L－1＝0.36 mol
所以n[Al(OH)3]＝0.1 mol －0.06 mol ＝0.04 mol 所以m[Al(OH)3]＝78 g/mol×0.04 mol ＝3.12 g