2019-2020年高中化學 專題十 金屬元素及其化合物教案.doc

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2019-2020年高中化學 專題十 金屬元素及其化合物教案 【專題要點】 金屬元素及其化合物的性質是高考中的重點內(nèi)容.在高考題中主要以金屬及其化合物的性質設計的實驗、推斷、計算的形式出現(xiàn).在解這類題目時,除了掌握必要的有關金屬元素及其化合物的性質和轉化關系的知識外,還要具備一定的推理、實驗和分析能力。涉及到的考點有： 1.金屬在元素周期表中的位置及其性質遞變的規(guī)律 2.鈉為代表的堿金屬化合物性質及應用 3.鎂鋁及其化合物的性質和應用 4.鐵銅及其化合物的性質和應用 5.金屬活動性關系與氧化還原知識和離子反應知識的聯(lián)系應用 6.常見的金屬的性質與電解質溶液.電解理論的綜合應用 7.以金屬元素及其化合物的性質為背景的綜合計算 8.以金屬元素及其化合物的性質為背景的實驗試題 【考綱要求】 1.常見金屬元素（如Na、Al、Fe、Cu等） ⑴了解常見金屬的活動順序。 ⑵了解常見金屬及其重要化合物的主要性質及其應用。 ⑶了解合金的概念及其重要應用。 2.了解海水資源開發(fā)和利用的前景及化學在其中可以發(fā)揮的作用。了解從海水中提取鎂的反應原理及有關化學反應 3.以上各部分知識的綜合應用 ⑴能依據(jù)所提供的資料或信息，獲取并歸納元素化合物的性質。 ⑵能夠設計簡單的實驗，具備研究元素化合物性質的基本思路。 ⑶嘗試利用氧化還原反應等原理研究元素化合物性質 【教法指引】 1． 利用原子守恒、得失電子守恒和電荷守恒來解決涉及金屬知識的習題，深入理解金屬單質（或原子）的還原性，金屬陽離子的氧化性，注意從氧化還原的角度掌握金屬知識主線 2． 理解聯(lián)系元素周期表和元素周期律，利用電解質溶液相關知識解決金屬離子的有關知識，包括相關的計算、分析、歸納是高考的基礎考查點。 3． 金屬與酸的相關計算，以及涉及金屬及其化合物知識的混合計算是高考經(jīng)?？荚嚨闹攸c，尤其是聯(lián)系新科技、新發(fā)現(xiàn)和社會相關的知識，注意解題方法的總結歸納。 【知識網(wǎng)絡】 一、金屬元素的通性 1、金屬元素的原子結構特點和在周期表中的位置： ⑴結構特點：金屬元素原子的最外層電子數(shù)____，原子的半徑（與同周期元素相比）___。 ⑵位置：金屬元素集中于元素周期表的______方，分布于______族和所有的_____族中，_____族是完全由金屬元素構成的族。 2、金屬性強弱的判斷規(guī)律： ⑴跟水（或非氧化性酸）反應的劇烈程度；⑵金屬最高價氧化物對應水化物堿性的強弱； ⑶置換反應；⑷原電池的正、負極；⑸電解時金屬陽離子的放電順序（金屬陽離子的氧化性）。 3、金屬單質的性質： ⑴金屬單質的化學性質： ①金屬在化學反應中都較容易失去電子被氧化： M-ne—=Mn+?？梢愿鶕?jù)___________判斷金屬單質還原性的強弱。 ②金屬單質跟酸反應的規(guī)律：按金屬活動性順序表______________________________ A、與非氧化性酸（如鹽酸、稀硫酸等）反應：________________________能與非氧化性酸發(fā)生置換反應，實質是： M+nH+= Mn++H2↑ 等物質的量的金屬與足量的酸反應，生成H2物質的量多少決定于什么？___________________。 等質量的金屬跟足量的酸反應生成H2的多少應如何判斷？__________________。 B、與強氧化性酸的反應： Fe和Al遇冷的濃硫酸、濃硝酸發(fā)生鈍化反應 強氧化性酸跟金屬反應不能生成H2，為什么？寫出幾個典型的反應： _____________________________________________________ 4、金屬氧化物：金屬氧化物可分為__________、__________、___________三類。 ⑴堿性氧化物，如Na2O、FeO、CuO、Fe2O3等，其性質是：_______________________。 ⑵兩性氧化物，如Al2O3，其性質是____________________ ⑶過氧化物，如Na2O2、BaO2等，其晶體中存在的陽離子是_____，陰離子是___；過氧化物典型的化學性質是 ，原因是 ，為什么H2O2也存在此典型性質？ 。 5、金屬氫氧化物：NaOH、Ca（OH）2、Mg（OH）2、Al（OH）3、Fe（OH）3、Cu（OH）2 ①屬于強堿的是________________②難溶于水的是_________________③受熱易分解的是________________④易被氧化的是_______________⑤能經(jīng)水解反應生成的是________________⑥和HI反應不能生成對應價態(tài)金屬鹽的是_________。 實驗室中如何制備Al（OH）3和Fe（OH）3？為什么？ 6、金屬的冶煉： ⑴原理：_______________________________________ ⑵方法：根據(jù)金屬活動性強弱，常用以下三種方法： 電解法，如:__________________________________； 熱還原法，如:__________________________________； 熱分解法，如：___________________________________。 7、金屬活動性順序表應用小結 二、重點金屬元素化合物 1、鎂鋁及其化合物 (1)鎂是活潑金屬，雖不跟堿性溶液反應，但能置換出酸中的氫，也能與水解呈酸性的鹽溶液反應產(chǎn)生H2。 (2)注意對Al2O3、Al(OH)3兩性的理解，以及對Al3+、存在條件的認識。 Al2O3、Al(OH)3僅能溶于強酸和強堿溶液中（如在氨水和碳酸中均不溶），Al3+、只能分別存在于酸性與堿性溶液中Al3+與下列離子不能大量共存：、、、、、，其中是因為直接反應，其余均是“雙水解”；與下列離子不能大量共存：H+、、NH4+、Al3+、Mg2+、Cu2+。其中H+和是因為直接反應（+ +H2O=Al(OH)3↓+），其余也是“雙水解”。 (3)注意正確理解圖象的涵義 圖示中每個曲線或每條曲線的轉折點（拐點），都反映了特定的反應，若沒有找對，或對生成沉淀和沉淀溶解所需加入（或通入）溶液（或氣體）的量之比沒搞清，易導致錯誤。 注意研究以下幾個實驗現(xiàn)象及產(chǎn)生沉淀的量與加入物質的量的數(shù)量關系的圖象： ①向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過量；②向AlCl3和MgCl2混合中逐滴加入NaOH溶液直至過量；④向HCl、MgCl2、AlCl3混合液中逐滴加入NaOH溶液直至過量；③向NaAlO2溶液中逐滴加入HCl溶液直至過量；⑤向HCl溶液中逐滴加入NaAlO2溶液直至過量。 這些是以化學知識為載體考查學生的綜合能力的重要的命題內(nèi)容，認真研究一定會有益處 (4)Mg(OH)2的溶解度小于MgCO3。所以在堿性溶液中Mg2+總是轉化為Mg(OH)2沉淀，產(chǎn)生的MgCO3也會在加熱的條件下逐漸轉化為Mg(OH)2[MgCO3+H2O(沸水)=Mg(OH)2+CO2↑]。 三、堿金屬元素化合物 (1)注意鈉及其化合物溶于水所得溶液濃度的計算中，Na及Na2O2溶于水均會產(chǎn)生氣態(tài)物質，所得溶液的質量應是原混合物質的質量總和減去產(chǎn)生氣體的質量。 (2)注意Na2O2跟CO2和水蒸氣組成的混合氣體反應時的先后順序。若先發(fā)生反應：2 Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，必還發(fā)生2NaOH+ CO2=Na2CO3+H2O，即應先考慮Na2O2跟CO2的反應 (3)正確理解“焰色反應”： ①它是元素的一種物質性質。無論是金屬離子或金屬原子均能發(fā)生焰色反應。它屬物理變化過程。 ②不是所有元素都有特征的焰色。只有堿金屬元素以及鈣、鍶、鋇、銅等少數(shù)金屬元素才能呈現(xiàn)焰色反應 ③焰色反應的顯色過程與氣體物質燃燒時產(chǎn)生各色火焰的過程有著本質的區(qū)別。焰色反應并非金屬及其化合物自身發(fā)生燃燒反應而產(chǎn)生各種顏色火焰的過程，而是它們的原子或離子的外圍電子被激發(fā)而產(chǎn)生的各種顏色的光的過程。 四、過渡元素化合物 （1）與Fe2+在酸性條件下，不能共存。 （2）過量的Fe與硝酸作用，或在Fe和Fe2O3的混合物中加入鹽酸，要注意產(chǎn)生的Fe3+還可以氧化單質Fe這一隱含反應：Fe+2Fe3+=3Fe2+。 （3）注意FeCl3、Fe2(SO4)3的水溶液蒸干所得剩余固體的區(qū)別。FeCl3溶液加熱濃縮時，因Fe3+水解和HCl的揮發(fā)，得到的固體為Fe(OH)3，如灼燒后得到紅色的Fe2O3固體。但Fe2(SO4)3溶液蒸干時，因硫酸是難揮發(fā)性酸，將不能得到Fe(OH)3固體 （4）注意亞鐵鹽及Fe(OH)2易被空氣中氧氣氧化成三價鐵的化合物。如某溶液中加入堿溶液后，最終得到紅褐色沉淀，并不能斷定該溶液中一定含有Fe3+，而也可能含有Fe2+。 （5）注意鐵單質與強氧化性物質反應時，也有生成二價鐵化合物的可能性。反應中若鐵為足量，最終鐵元素將以二價鐵形式存在，因為2Fe3++Fe=3Fe2+21世 專題十 金屬元素及其化合物 1． a g鐵粉與含有H2SO4的CuSO4溶液完全反應后，得到a g銅，則參與反應的CuSO4與H2SO4的物質的量之比為（ ） A．1 ：7 B．7 ：1 C．7 ：8 D．8 ：7 2．鋼鐵在潮濕的空氣中會被腐蝕，發(fā)生的原電池反應為：2Fe＋2H2O＋O2 2Fe2＋＋4OH－。以下說法正確的是（ ） A．負極發(fā)生的反應為：Fe－2e－ Fe2＋ B．正極發(fā)生的反應為：2H2O＋O2＋2e－ 4OH－ C．原電池是將電能轉變?yōu)榛瘜W能的裝置 D．鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕 3．由海水制備無水氯化鎂，主要有以下步驟：①在一定條件下脫水干燥；②加熟石灰；③加鹽酸；④過濾；⑤濃縮結晶。其先后順序正確的是（ ） A．②④⑤③① B．③②④①⑤ C．③④②⑤① D．②④③⑤① 4．（09廣東理科基礎23）下列有關金屬及其合金的說法不正確的是（ ） A．目前我國流通的硬幣是由合金材料制造的 B．生鐵、普通鋼和不銹鋼中的碳含量依次增加 C．鎂在空氣中燃燒發(fā)出耀眼的白光，可用于制作照明彈 D．日用鋁制品表面覆蓋著氧化膜，對內(nèi)部金屬起保護作用 5．（09廣東理科基礎28）下列說法正確的是（ ） A．MgSO4晶體中只存在離子鍵 B．含Ca2+、Mg2+的水都是硬水 C．霧是氣溶膠，在陽光下可觀察到丁達爾效應 D．玻璃是氧化物，成分可表示為 6．(廣東省揭陽市09測試)下列關于鈉的敘述錯誤的是（ ） A．鈉在常溫下就容易被氧化 B．鈉在空氣中燃燒生成Na2O C．鈉燃燒時發(fā)出黃色的火焰 D．鈉的密度比水小，熔點低于100℃ 7．(廣東省揭陽市09測試)不能用來鑒別Na2CO3和NaHCO3兩種白色固體的實驗操作是（ ） A．分別在這兩種物質的溶液中，加入少量澄清石灰水 B．分別加熱這兩種固體，并將生成的氣體通入澄清石灰水中 C．分別在這兩種物質的溶液中，加入少量氯化鈣溶液 D．分別在這兩種物質的等濃度的溶液中，加入等量的稀鹽酸 8．稱取兩份鋁粉，第一份加入足量的鹽酸，第二份加入足量的燒堿溶液。若生成的氫氣的質量相同，則兩份鋁粉的質量比為（ ） A．1 : 1 B．2 : 3 C．3 : 2 D．1 : 6 9 （湛江師院附中xx學年高三級第三次月考）某學生測定CuSO4H2O晶體的值，數(shù)據(jù)如下(已知的理論值為5)： 坩堝的質量 坩堝的質量+晶體的質量 失水后坩堝的質量+固體的質量 11.7克 14.2克 13.2克 導致上述結果可能的原因（ ） A．晶體中含有不分解的雜質 B．沒有放在干燥器中冷卻 C．實驗前，晶體表面吸附水 D．沒有進行恒重操作 10. 某CuSO4、Fe2(SO4)3、H2SO4的混合溶液100mL，已知溶液中陽離子的濃度相同(不考慮水解)，且的物質的量濃度為6molL－1，則此溶液最多溶解鐵粉的質量為（ ） A．5.6 g B．11.2g C．22.4g D．33.6g 11．（09廣東化學21） 三草酸合鐵酸鉀晶體K3 [Fe(C2O4 )3]3H2O可用于攝影和藍色印刷。某小組將無水三草酸合鐵酸鉀在一定條件下加熱分解，對所得氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物進行實驗和探究。請利用實驗室常用儀器、用品和以下限選試劑完成驗證和探究過程。 限選試劑：濃硫酸、1.0 molL-1HNO3、1.0 molL-1鹽酸、1.0 molL-1 NaOH、3% H2O2 、0.1molL-1KI、0.1 molL-1CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化銅、蒸餾水。 （1）將氣體產(chǎn)物依次通過澄清石灰水（A）、濃硫酸、灼熱氧化銅（B）、澄清石灰水（C），觀察到A、C中澄清石灰水都變渾濁，B中有紅色固體生成，則氣體產(chǎn)物是 。 （2）該小組同學查閱資料后推知，固體產(chǎn)物中，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K2CO3。驗證固體產(chǎn)物中鉀元素存在的方法是 ，現(xiàn)象是 。 （3）固體產(chǎn)物中鐵元素存在形式的探究。 ①提出合理假設 假設1： ； 假設2： ； 假設3： 。 ②設計實驗方案證明你的假設（不要在答題卡上作答） ③實驗過程 根據(jù)②中方案進行實驗。在答題卡上按下表的格式寫出實驗步驟、預期現(xiàn)象與結論 。 實驗步驟 預期現(xiàn)象與結論 步驟1： 步驟2： 步驟3： …… 12．（09北京卷26） 以富含硫酸亞鐵的工業(yè)廢液為原料生產(chǎn)氧化鐵的工藝如下（部分操作和條件略）； I 從廢液中提純并結晶處。 II將溶液與稍過量的溶液混合，得到含的濁液 IV 將濁液過濾，用90C熱水洗滌沉淀，干燥后得到固體 V煅燒，得到固體 已知：在熱水中分解 （1） I中，加足量的鐵屑出去廢液中的，該反應的離子方程式是 （2） II中，需加一定量硫酸，運用化學平衡原理簡述硫酸的作用 （3） III中，生成的離子方程式是 。若濁液長時間暴露在空氣中，會有部分固體表面變?yōu)榧t褐色，該變化的化學方程式是 。 （4） IV中，通過檢驗來判斷沉淀是否洗滌干凈。檢驗操作是是 。 （5） 已知煅燒的化學方程式是，現(xiàn)煅燒464.0kg的，得到316.8kg產(chǎn)品，若產(chǎn)品中雜質只有，則該產(chǎn)品中的質量是 kg（摩爾質量/g；） 13．（09上海卷25） 鐵和鋁是兩種重要的金屬，它們的單質及化合物有著各自的性質。 (1)在一定溫度下，氧化鐵可以與一氧化碳發(fā)生下列反應： ①該反應的平衡常數(shù)表達式為：K= ②該溫度下，在2L盛有粉末的密閉容器中通入CO氣體，10min后，生成了單質鐵11．2g。則10min內(nèi)CO的平均反應速率為 (2)請用上述反應中某種氣體的有關物理量來說明該反應已達到平衡狀態(tài)： ① ② (3)某些金屬氧化物粉末和Al粉在鎂條的引燃下可以發(fā)生鋁熱反應。下列反應速率(v)和溫度(T)的關系示意圖中與鋁熱反應最接近的是 。 (4)寫出氫氧化鋁在水中發(fā)生酸式電離的電離方程式： 欲使上述體系中濃度增加，可加入的物質是 。 14．（09寧夏卷26）堿式碳酸銅可表示為：xCuCO3yCu(OH) 2zH2O,測定堿式碳酸銅組成的方法有多種。 （1）現(xiàn)采用氫氣還原法，請回答如下問題： ①寫出xCuCO3yCu(OH) 2zH2O與氫氣反應的化學方程式 ； ②試驗裝置用下列所有儀器連接而成，按氫氣流方向的連接順序是（填入儀器接口字母編號）： （a）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（l） ③稱取23.9g某堿式碳酸銅樣品，充分反應后得到12.7g殘留物，生成4.4g二氧化碳和7.2g水。該樣品的結晶水質量為 g，化學式為 ； （2）某同學以氮氣代替氫氣，并用上述全部或部分儀器來測定堿式碳酸銅的組成，你認為是否可行？請說明理由。 。 參考答案 1. B 2.A 3. D 4.B 5C 6.B 7.A 8.A 9 C 10C 11．（1）CO2、CO （2）焰色反應 透過藍色鈷玻璃，觀察到紫色的火焰 （3）①FeO FeO、Fe Fe 實驗步驟 預期現(xiàn)象與結論 步驟1：取適量固體產(chǎn)物與試管中，加入足量蒸餾水，充分振蕩使碳酸鉀完全溶解。分離不容固體與溶液，用蒸餾水充分洗滌不溶固體 固體產(chǎn)物部分溶解 步驟2：向試管中加入適量硫酸銅溶液，再加入少量不溶固體，充分振蕩 （1） 若藍色溶液顏色及加入的不溶固體無明顯變化，則假設2成立。 （2） 若藍色溶液顏色明顯改變，且有暗紅色固體生成，則證明有鐵單質存在 步驟3：繼續(xù)步驟2中的（2）,進行固液分離，用蒸餾水洗滌固體至洗滌液無色。取少量固體與試管中，滴加過量HCl，靜置，取上層清液，滴加適量H2O2 ,充分振蕩后滴加KSCN 結合步驟2中的（2）： （1） 若溶液基本無色，則假設（1）成立 （2） 若溶液呈血紅色，則假設（3）成立 ③步驟1：將固體產(chǎn)物加入1.0 molL-1鹽酸中 觀察有無氣體 若有氣泡產(chǎn)生、說明固體產(chǎn)物中含有單質鐵，反之，則不含單質鐵 步驟2：將固體產(chǎn)物加入足量的0.1 molL-1CuSO4中充分反應后過濾、洗滌后，將沉淀物溶于1.0 molL-1鹽酸，再加入20% KSCN，最后加入3% H2O2，若最終溶液顯紅色，說明固體產(chǎn)物中含有FeO，若不出現(xiàn)紅色、說明不含有FeO 12． (1)Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+ (2)加入硫酸，H+濃度增大，使Fe2+ + 2H2OFe(OH)2 + 2H+的平衡向逆反應方向移動，從而抑制FeSO4的水解 （3）Fe2+ + 2HCO3- = FeCO3↓+ CO2 ↑ + H2O 4FeCO3 + 6H2O + O2 = 4Fe(OH)3 ↓+ 4CO2 （4）取少量洗滌后的濾液放入試管中，滴加酸化的BaCl2溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則沉淀洗滌干凈 （5）288.0 13．（1） （2）①CO或（CO2）的生成速率與消耗速率相等；②CO（或CO2）的質量不再改變 （合理即給分） （3） b （4） 鹽酸 （合理即給分） 14． (1)①xCuCO3yCu(OH)2zH2O+(x+y)H 2 = (x+y)Cu+ xCO2+(x+2y+z)H2O ②a→k,j→gf(hi)→de(ed)→hi(gf)→bc(cb)→l ③1.8 CuCO3Cu(OH) 2H2O (2)可行 根據(jù)反應xCuCO3yCu(OH) 2zH2O=(x+y)CuO+ xCO2↑+(y+z)H2O↑,依據(jù)堿式碳酸銅、CuO、CO2和H2O質量（或其中任意三個量），即可計算出其組成。