2021年高考化学二轮复习专题十一金属元素及其化合物学案

专题十一金属元素及其化合物1．(2020·全国卷Ⅱ)北宋沈括《梦溪笔谈》中记载：“信州铅山有苦泉，流以为涧。

挹其水熬之则成胆矾，烹胆矾则成铜。

熬胆矾铁釜，久之亦化为铜。

”下列有关叙述错误的是( )A．胆矾的化学式为CuSO4B．胆矾可作为湿法冶铜的原料C．“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程D．“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”是发生了置换反应解析：A项，胆矾为硫酸铜晶体，化学式为CuSO4·5H2O，错误；B项，湿法冶铜是用铁与硫酸铜溶液发生置换反应制取铜，正确；C项，加热浓缩硫酸铜溶液可析出胆矾，故“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程，正确；D项，铁与硫酸铜溶液发生置换反应生成铜，正确。

答案：A2．(2020·天津卷)在全国人民众志成城抗击新冠病毒期间，使用的“84消毒液”的主要有效成分是( )A．NaOH B．NaClC．NaClO D．Na2CO3解析：工业上用Cl2与NaOH溶液反应制取“84消毒液”，反应原理为Cl2＋2NaOH===NaCl ＋NaClO＋H2O，NaClO具有强氧化性，能用于杀菌消毒，故“84消毒液”的主要有效成分是NaClO。

答案：C3．(2020·江苏卷)下列有关化学反应的叙述正确的是( )A．室温下，Na在空气中反应生成Na2O2B．室温下，Al与4.0 mol·L－1NaOH溶液反应生成NaAlO2C．室温下，Cu与浓HNO3反应放出NO气体D．室温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4解析：A项，室温下，钠与空气中氧气反应生成氧化钠，错误；B项，室温下，铝与NaOH 溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，正确；C项，室温下，铜与浓硝酸反应生成二氧化氮气体，错误；D项，室温下，铁在浓硫酸中发生钝化，错误。

答案：B金属及其化合物的知识是高中化学的主干知识，是高考化学的必考内容。

钠、铝、铁、铜及其化合物是日常生活中非常重要的物质，特别是铝、铁在国民经济中占有极其重要的地位。

这部分内容，单独出题考查的方式很少，在选择题中经常以离子共存、离子方程式、氧化还原反应、物质的检验、分离与提纯、气体的制取和性质实验、物质推断、计算等题型融合出现，在非选择题中以金属元素的性质为载体，通过工业生产为背景的工艺流程、实验探究，考查考生运用金属元素的有关知识分析解决问题的能力。

近几年的高考加强了元素及其化合物知识与基本概念、基本理论的结合，该部分知识在高考中的考查要求逐渐提高。

高考题型多为选择题和填空题，侧重考查学生分析问题、解决问题的能力，命题的重点将是钠及其化合物(特别是Na 2O 2、Na 2CO 3、NaHCO 3)的性质、铝及其化合物的两性、Fe 2＋与Fe 3＋之间的转化关系、铜的冶炼及Cu(OH)2的性质等基础知识，但非选择题常常以不常见的过渡元素考查基础知识的理解能力和迁移能力，一般较难。

考点一 钠及其化合物1．钠及其化合物之间的转化关系(1)2Na ＋2H 2O===2NaOH ＋H 2↑(2)2Na ＋2H 2O ＋CuSO 4===Na 2SO 4＋Cu(OH)2↓＋H 2↑(3)4Na ＋O 2===2Na 2O(空气中缓慢氧化)(4)2Na ＋O 2=====△Na 2O 2(5)2Na 2O 2＋2H 2O===4NaOH ＋O 2↑(6)2Na 2O 2＋2CO 2===2Na 2CO 3＋O 2(7)Na 2CO 3＋2HCl(过量)===2NaCl ＋CO 2↑＋H 2O(8)Na 2CO 3＋HCl(不足)===NaCl ＋NaHCO 3(9)Na 2CO 3＋CO 2＋H 2O===2NaHCO 3(10)Na 2CO 3＋Ca(OH)2===CaCO 3↓＋2NaOH(11)NaHCO 3＋HCl===NaCl ＋CO 2↑＋H 2O(12)NaHCO 3＋NaOH===Na 2CO 3＋H 2O(13)2NaHCO 3＋Ca(OH)2(不足)===Na 2CO 3＋CaCO 3↓＋2H 2O(14)NaHCO 3＋Ca(OH)2(过量)===CaCO 3↓＋NaOH ＋H 2O(15)CO 2＋2NaOH(过量)===Na 2CO 3＋H 2O(16)CO 2(过量)＋NaOH===NaHCO 32．钠及其化合物的重要性质(1)钠与酸反应时，先与酸反应，酸不足再与水反应。

钠不能置换出溶液中的金属，钠直接与水反应，反应后的碱再与溶液中的其他物质反应。

(2)金属钠在空气中无论生成单一的Na 2O 或Na 2O 2，还是生成二者的混合物，1 mol Na 只能转移1 mol 电子(此点在N A 的判断考题中常有考查)。

常考查过氧化钠电子式的书写或化学键的类型。

过氧化钠的电子式为，其中含有离子键和非极性键。

过氧化钠中阴离子为O 2－2，故Na 2O 2中阳离子和阴离子的物质的量之比为2∶1。

Na 2O 2不是碱性氧化物，有强氧化性、漂白性，遇到湿润的石蕊试纸时，先使试纸变蓝，后使其褪色。

(3)Na 2CO 3与盐酸反应时，二者相对用量或滴加顺序不同，产生的现象和得到的产物不同。

(4)不能用Ca(OH)2鉴别Na 2CO 3和NaHCO 3溶液，应选用CaCl 2或BaCl 2溶液。

(5)除去CO 2中的HCl 气体，应选用饱和NaHCO 3溶液。

(6)向饱和的Na 2CO 3溶液中通入过量CO 2有晶体析出，发生反应Na 2CO 3＋CO 2＋H 2O===2NaHCO 3↓。

(7)鉴别钠元素、钾元素一般利用焰色反应，焰色反应利用的是物质(或元素)的物理性质。

(8)将NaHCO 3溶液与NaAlO 2溶液混合得到Al(OH)3沉淀，发生反应NaHCO 3＋NaAlO 2＋H 2O===Al(OH)3↓＋Na 2CO 3，此反应并非水解反应。

(9)二氧化碳气体通入NaClO 溶液中，无论二氧化碳少量还是过量，都发生反应CO 2＋NaClO ＋H 2O===HClO ＋NaHCO 3，而不会生成碳酸钠，因酸性：H 2CO 3＞HClO ＞HCO －3。

(10)向Na 2CO 3溶液中逐滴滴入盐酸，反应是分步进行的。

反应的离子方程式依次为CO 2－3＋H ＋===HCO －3、HCO －3＋H ＋===H 2O ＋CO 2↑。

(11)Na 2O 2投入FeCl 2溶液中，可将Fe 2＋氧化成Fe 3＋，同时生成Fe(OH)3沉淀；Na 2O 2投入氢硫酸中，可将H 2S 氧化成单质硫，溶液变浑浊；Na 2O 2投入Na 2SO 3溶液，可将SO 2－3氧化成SO 2－4；Na 2O 2具有漂白性，投入品红溶液中，可使品红溶液褪色。

(12)Li 和O 2反应只生成Li 2O ：4Li ＋O 2=====点燃2Li 2O ，NaH 是离子化合物，是一种强还原剂。

NaK 合金常温下呈液态，是原子反应堆的导热剂。

(2020·宁波五校适应性考试)钠是很活泼的金属，在空气中燃烧的产物是Na 2O 2。

Na 2O 的制取可以通过钠与硝酸钠共热反应完成：Na ＋NaNO 3―→Na 2O ＋N 2↑(未配平)。

请回答下列问题：(1)上述反应的氧化剂是__________(写化学式)。

制取Na 2O 时，若金属钠与NaNO 3按质量比23∶17投料，充分反应后收集到的气体体积为1.12 m 3(标准状况下)，则制得的Na 2O 的质量为________kg 。

(2)制取Na 2O 时由于设备密封性不好而进入了少量空气，导致制得的Na 2O 产品中含有Na 2O 2杂质。

现有Na 2O 产品m g(假设只含有Na 2O 2杂质)，请从下面选用合适的仪器和试剂，设计一种可选用的实验仪器组合，以完成样品中Na 2O 含量的测定。

可选用的试剂：a.浓硫酸 b ．水 c ．盐酸标准溶液d ．NaOH 标准溶液e ．酚酞f ．碱石灰g ．稀盐酸实验过程中发生反应的化学方程式 实验所需仪器(用字母表示) 实验所需试剂(用字母表示) 实验需直接测定的有关物理量(用文字说明)2据如下，该Na 2O 产品中Na 2O 的质量分数为________。

7.75 g Na 2O 产品――→在氧气中充分灼烧固体――→冷却称量得固体9.35 g解析：(1)由N 元素的化合价降低可知，NaNO 3是氧化剂。

配平化学方程式：10Na ＋2NaNO 3=====△6Na 2O ＋N 2↑，收集到1.12 m 3(标准状况下)N 2，n (N 2)＝50 mol ，那么n (Na 2O)＝300mol ，故m (Na 2O)＝300 mol ×62 g· mol －1＝1.86×104g ＝18.6 kg 。

(2)要测定样品中氧化钠的含量有多种方法，可通过测生成O 2的体积来计算Na 2O 2的量；也可测反应后锥形瓶和溶液的总质量与反应前锥形瓶、样品和水的总质量之差，还可以通过滴定法测锥形瓶中生成NaOH 的量来计算。

(3)设试样中Na 2O 的物质的量为x mol ，Na 2O 2的物质的量为y mol ，则有：62x ＋78y ＝7.75 g ，78(x ＋y )＝9.35 g ，解得：x ＝0.1 mol ，那么Na 2O 的质量分数为0.1 mol ×62 g· mol －17.75 g×100%＝80%。

答案：(1)NaNO 3 18.6(2)(以下三种方法任选一种，其他合理方法亦可)Ⅰ2Na 2O 2＋2H 2O===4NaOH ＋O 2↑，Na 2O ＋H 2O===2NaOH A 、D b ①反应前锥形瓶、样品和水的总质量；②反应后锥形瓶和溶液的总质量Ⅱ 2Na 2O 2＋2H 2O===4NaOH ＋O 2↑，Na 2O ＋H 2O===2NaOHG 、C b 量筒中收集到的气体的体积 Ⅲ 2Na 2O 2＋2H 2O===4NaOH ＋O 2↑，Na 2O ＋H 2O===2NaOH ，NaOH ＋HCl===NaCl ＋H 2OD 、H b 、c 、e 中和锥形瓶中样品与水反应后所得溶液使用的盐酸标准溶液的体积考点二 铝、镁及其重要化合物1．铝及其化合物之间的转化关系(1)4Al ＋3O 2=====△2Al 2O 3(2)2Al ＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2↑(3)2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑(4)2Al ＋Fe 2O 3=====高温2Fe ＋Al 2O 3(5)Al 2O 3＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2O(6)Al 2O 3＋2NaOH===2NaAlO 2＋H 2O(7)Al(OH)3＋3HCl===AlCl 3＋3H 2O(8)Al(OH)3＋NaOH===NaAlO 2＋2H 2O(9)Al 3＋＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH ＋4(10)AlCl 3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl(NaOH 适量)(11)AlCl 3＋4NaOH===NaAlO 2＋3NaCl ＋2H 2O(NaOH 过量)(12)NaAlO 2＋HCl ＋H 2O===Al(OH)3↓＋NaCl(少量盐酸)(13)NaAlO 2＋4HCl===AlCl 3＋NaCl ＋2H 2O(足量盐酸)(14)2AlO －2＋CO 2＋3H 2O===2Al(OH)3↓＋CO 2－3(少量CO 2)(15)AlO －2＋CO 2＋2H 2O===Al(OH)3↓＋HCO －3(足量CO 2)(16)Al 3＋＋3AlO －2＋6H 2O===4Al(OH)3↓(铝盐和偏铝酸盐在溶液中相互促进水解)2．铝、镁及其化合物的重要性质(1)铝是活泼金属，但铝抗腐蚀性相当强，因为铝表面生成一层致密的氧化物薄膜。