高中化学学业水平测试专题考点复习讲义专题九 常见金属元素.docx

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高中化学学业水平测试专题考点复习讲义专题九常见金属元素

考纲原文

考情分析

常见金属元素（如Na、Al、Fe、Cu等）

1.了解常见金属的活动顺序。

重点考查的知识点有：

常见金属及其重要化合物的主要性质，合金的特性，Fe3＋的检验等。

2.理解常见金属及其重要化合物的主要性质，了解其应用。

3.了解合金的概念及其重要应用。

考点1　金属的活动性顺序

1．（2019·广东学业水平测试改编）某旧电器的金属部件中有Mg、Zn、Fe、Cu等金属单质，与足量稀盐酸反应后过滤，剩余固体中一定含有（　　）

A．FeB．Zn

C．CuD．Mg

2．（2018·广东1月学业水平测试T22）1939年河南安阳出土的商代后期制作的司母戊鼎属于青铜制品，含Cu84.8%、Sn1.6%、Pb2.8%，下列说法正确的是（　　）

A．青铜是合金

B．青铜中的金属均可与盐酸反应产生H2

C．青铜中的金属均可与硝酸反应产生H2

D．三种金属的活动性由强到弱的顺序是Pb、Sn、Cu

3．（2015·广东1月学业水平测试T36）将铜币置于盛有20mL0.1mol·L－1AgNO3溶液的烧杯中，可观察到（　　）

A．溶液变红

B．溶液颜色不变

C．铜币表面变色

D．有大量气泡逸出

1．由金属活动性顺序分析金属性质的规律

金属活动性顺序

KCaNa

MgAlZn

FeSnPb

CuHgAg

PtAu

金属原子失去电子的能力（还原性）

强―→弱

与氧气化合

常温下易被氧化

常温下缓慢氧化

加热被氧化

不能被氧化

置换水中H＋

常温下能置换

加热时能置换

不能置换

不能置换

置换酸中H＋

能置换

不能置换

不能置换

与盐溶液反应

先与水反应

排在前面的金属置换

排在后面的金属

元素在自然界存在的形式

化合态

化合态和游离态

游离态

2.判断金属活动性强弱的规律

（1）单质与水或酸反应的难易程度：

反应越剧烈，该金属越活泼。

（2）最高价氧化物对应水化物的碱性强弱：

碱性越强，该金属越活泼。

（3）金属间的置换反应：

若A能置换B，则A的活动性比B的强。

（4）简单阳离子氧化性的强弱：

氧化性越强，该金属的活动性越弱。

（5）两金属构成原电池（电解质溶液为盐酸）时，作负极（或电子流出或电流流入或发生氧化反应等）的金属比作正极（或电子流入或电流流出或发生还原反应等）的金属活泼。

[温馨提示]　常温下，铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。

下列关于金属的叙述中正确的是（　　）

A．所有的金属都是固态的

B．金属具有导电性、导热性和延展性

C．所有金属都能与酸反应

D．金属元素在自然界中都是以化合态存在的

[解析]　汞在常温下呈液态。

金属活动性顺序中，排在氢之前的金属都可与酸反应，但排在氢之后的金属难以与酸反应，如铜不与盐酸或稀硫酸反应。

金属元素在自然界中除金、铂外大多数以化合态形式存在。

[答案]　B

下列事实中，能说明铁的金属活动性比铜强的是（　　）

A．铁的年产量比铜高

B．铁桶不能用来盛装农药波尔多液（CuSO4）

C．铁的硬度比铜大

D．相同条件下，铁比铜更易被腐蚀

[解析]　金属的年产量和硬度大小不能说明金属活动性强弱。

铁的活动性顺序在铜之前，能与CuSO4发生置换反应。

活泼金属不一定容易生锈，如铝比铁活泼，但比铁更耐腐蚀，因为铝表面有一层致密保护膜Al2O3。

[答案]　B

考点2　金属的冶炼

1．热分解法

对于不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来。

适用于金属活动性顺序中排在铜后面的金属，其氧化物分解可生成金属单质。

例如：

2HgO

2Hg＋O2↑；2Ag2O

4Ag＋O2↑。

2．热还原法

在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属（Zn～Cu），通常是用还原剂（C、CO、H2、Al等）将金属从其化合物中还原出来。

例如：

Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2↑；ZnO＋C

Zn＋CO↑。

3．电解法

通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属。

例如：

2NaCl（熔融）

2Na＋Cl2↑；MgCl2（熔融）

Mg＋Cl2↑；2Al2O3

4Al＋3O2↑。

电解法还可以用来精炼Cu、Ag等不活泼金属。

4．铝热法

铝能用于冶炼难熔的金属（如Fe、Cr、V、Mn等）。

例如：

Fe2O3＋2Al

2Fe＋Al2O3（铝热反应）。

Al和金属氧化物的混合物叫作铝热剂。

[温馨提示]　金属铝的冶炼只能电解熔融的氧化铝，不能电解熔融的氯化铝；而金属镁的冶炼则是电解熔融的氯化镁。

下列金属冶炼的反应原理，不正确的是（　　）

A．2NaCl（熔融）

2Na＋Cl2↑

B．Al2O3＋3H2

2Al＋3H2O

C．Fe3O4＋4CO

3Fe＋4CO2↑

D．2HgO

2Hg＋O2↑

[解析]　根据金属的活动性顺序，选择冶炼金属的方法。

可用表格表示：

金属

KCaNaMgAl

ZnFeSnPb（H）Cu

HgAg

冶炼方法

活泼金属用电解法

较活泼金属用热还原法

不活泼金属用热分解法

[答案]　B

考点3　钠及其重要化合物的主要性质

1．（2019·广东学业水平测试T19）焙制糕点时，常用到小苏打。

小苏打的化学式为（　　）

A．NaNO3B．Na2CO3

C．NaHCO3D．Na2SO4

2．（2017·广东学业水平测试T19）Na呈银白色，质软而有延展性。

关于Na的说法正确的是（　　）

A．化学性质活泼B．可保存于水中

C．可保存于空气中D．非金属性很强

1．钠

（1）物理性质：

银白色、硬度小（可用小刀切割）、密度小、熔点低。

（2）化学性质

①与非金属反应

2Na＋Cl2

2NaCl；

4Na＋O2===2Na2O（常温），现象：

银白色表面变暗；

2Na＋O2

Na2O2，现象：

黄色火焰，生成淡黄色固体。

②与水反应

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，现象：

浮（密度比水小）、熔（熔点低）、游、嘶（响声）、红（反应前向水中加入酚酞，反应生成NaOH，使溶液变红）。

（3）保存

实验室中钠保存在石蜡油或煤油中。

2．钠的化合物

（1）钠的氧化物

名称与化学式

氧化钠（Na2O）

过氧化钠（Na2O2）

氧的化合价

－2

－1

颜色、状态

白色、固体

淡黄色、固体

生成条件

常温

加热

物质类别

碱性氧化物

过氧化物

化学反应

与水反应

Na2O＋H2O===2NaOH

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

与CO2反应

Na2O＋CO2===Na2CO3

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

用途

干燥剂

供氧剂、漂白剂

（2）碳酸钠与碳酸氢钠

名称与化学式

碳酸钠（Na2CO3）

碳酸氢钠（NaHCO3）

俗名

苏打、纯碱

小苏打

物理性质（溶解性）

易溶

可溶

加酚酞试剂变红

加酚酞试剂变浅红

化学性质

与盐酸反应的离子方程式，反应剧烈程度

CO

＋2H＋===H2O＋CO2↑，反应快

HCO

＋H＋===H2O＋CO2↑，

比碳酸钠反应更快

溶液与CO2反应的离子方程式

CO

＋H2O＋CO2===2HCO

与NaOH反应的离子方程式

HCO

＋OH－===H2O＋CO

热稳定性

热稳定性好

2NaHCO3

Na2CO3＋H2O＋CO2↑

用途

用于制玻璃、肥皂；用于造纸、纺织工业；作为洗涤剂等

发酵粉、灭火剂、医用

鉴别

①固体：

加热产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3；②与同浓度的盐酸反应，反应更剧烈的是NaHCO3；③滴加CaCl2或BaCl2溶液，有沉淀生成的是Na2CO3

3.焰色反应

（1）定义

许多金属或它们的化合物在灼烧时都能使火焰呈现特殊的颜色。

焰色反应是物理变化。

（2）基本步骤

烧（将铂丝在火焰上灼烧至原火焰颜色）——蘸[蘸取溶液（或固体）在火焰上灼烧，观察火焰颜色]——洗（用盐酸洗铂丝）。

（3）常见元素的焰色

钠元素焰色反应为黄色；钾元素焰色反应为紫色，但要透过蓝色钴玻璃观察。

[温馨提示]　

（1）Na2O2不是碱性氧化物，因为其与水反应除了生成碱外，还有氧气；

（2）焰色反应是元素的性质，只要物质里面含有这种元素，在灼烧时都能使火焰呈现这种元素的特殊颜色。

溶于水后溶液呈碱性的物质是（　　）

A．NO2B．HCl

C．SO2D．Na2O2

[解析]　A中3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，C中SO2＋H2OH2SO3，HNO3、H2SO3、HCl的水溶液均显酸性；而D中2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，NaOH溶液显碱性。

[答案]　D

某实验小组的同学为探究碳酸钠、碳酸氢钠的性质，进行了如下实验。

请按要求回答下列问题：

（1）配制100mL0.5mol/L的Na2CO3溶液。

使用托盘天平称量Na2CO3固体的质量为________g。

在配制时要用到的仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒外，还必须使用的一种玻璃仪器是____________________________________________________________。

（2）已知Na2CO3俗称纯碱。

用试管取少量所配溶液，向溶液中滴加几滴酚酞试液，观察到的现象是___________________________________________________________

______________________________。

（3）利用如图所示的装置进行NaHCO3的受热分解实验。

①加热一段时间后，烧杯中观察到的实验现象是______________________________

________________________________________________________________________。

②实验结束时的正确操作是________（填字母序号）。

A．先将导管从液体中移出，再熄灭酒精灯

B．先熄灭酒精灯，再将导管从液体中移出

[答案]　

（1）5.3　100mL容量瓶　

（2）溶液变红

（3）①澄清石灰水变浑浊　②A

考点4　铝及其重要化合物的主要性质

1．（2019·广东学业水平测试T41）既能与稀硫酸反应，又能与NaOH溶液反应的是（　　）

A．MgB．Fe

C．AlD．Cu

2．（2017·广东学业水平测试T40）往下列溶液中加入足量NaOH溶液，充分反应后，不会出现沉淀的是（　　）

A．MgCl2溶液

B．AlCl3溶液

C．CaCl2溶液

D．FeCl3溶液

3．（2015·广东学业水平测试T41）既能与酸又能与碱反应是两性化合物的特征。

下列物质属于两性化合物的是（　　）

A．AlB．Na2CO3

C．Al（OH）3D．（NH4）2SO4

1．铝

（1）物理性质：

银白色，有良好的导电性、导热性、延展性。

（2）化学性质

①常温下，与氧气反应生成致密的氧化膜，使其有较强的耐腐蚀性：

4Al＋3O2===2Al2O3。

铝灼烧的现象：

铝箔在灯焰上灼烧表面变暗，熔而不落。

②既能与强酸反应产生氢气，又能与强碱反应产生氢气：

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。

但铝在冷的浓硫酸或浓硝酸中发生钝化。

2．氧化铝

两性氧化物，用于冶炼铝及耐火材料。

Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O；Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O。

3．氢氧化铝

（1）性质：

两性氢氧化物，可治疗胃酸过多。

Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O。

（2）制取

铝盐与氨水反应：

AlCl3＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH4Cl，现象：

白色絮状沉淀。

4．明矾

化学式：

KAl（SO4）2·12H2O。

用途：

净水剂。

净水原理：

明矾溶于水生成有很强吸附性的氢氧化铝胶体，吸附水中悬浮物而沉淀。

[温馨提示]　

（1）氧化铝和氢氧化铝只能和强酸或者强碱反应；

（2）明矾只能净水，不能杀毒、消菌。

将一小块铝箔在酒精灯上加热至熔化，下列实验现象描述正确的是（　　）

A．铝箔熔化，失去光泽

B．铝箔燃烧，发出耀眼的白光

C．铝箔熔化，火星四射

D．铝箔燃烧，有黄色火焰

[解析]　在酒精灯上加热铝箔，铝箔熔化，失去金属光泽，不会发生燃烧，没有耀眼的白光、火星四射、黄色火焰等现象。

[答案]　A

[特别提醒]　铝在空气中，表面生成致密的保护膜Al2O3，所以铝不容易生锈。

（2016·广东学业水平测试）铝土矿为自然界中铝的重要存在形式，通常含有50%左右的Al2O3，以及SiO2、Fe2O3和MgO等成分。

上述4种氧化物中，属于两性氧化物的是（　　）

A．Al2O3B．SiO2

C．Fe2O3D．MgO

[解析]　Al2O3是两性氧化物，既能与酸反应生成盐和水，也能与强碱反应生成盐和水。

[答案]　A

考点5　铁及其重要化合物的主要性质

1．（2019·广东学业水平测试T43）铁元素在地壳中含量丰富。

下列有关说法不正确的是（　　）

A．不锈钢属于铁合金

B．用KSCN溶液可检验溶液中的Fe3＋

C．铁制品腐蚀过程中铁被还原

D．铁矿石炼铁过程中涉及化学变化

2．（2018·广东学业水平测试T20）打印机使用的碳粉中含有磁性氧化物，下列物质有磁性的是（　　）

A．CuOB．Fe3O4

C．Fe2O3D．MnO2

3．（2018·广东学业水平测试T22）电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔，制作印刷电路板。

下列说法正确的是（　　）

A．该反应为置换反应

B．用KSCN溶液可检验废液中的Fe2＋

C．可用置换法回收废液中的铜

D．Fe3＋能溶解Cu说明Cu比Fe金属性强

4．（2017·广东学业水平测试T21）铁是目前世界上用量最大的金属材料，有关铁及其化合物说法正确的是（　　）

A．磁铁矿的成分是Fe2O3

B．Fe2＋遇KSCN溶液显红色

C．Fe可被冷的浓HNO3钝化

D．Fe2＋可被还原剂还原为Fe3＋

1．铁的化学性质

铁在干燥空气中很难跟氧气反应，但在潮湿空气中很容易被腐蚀，若在酸性气体氛围中腐蚀更快。

铁能与水蒸气在高温条件下反应：

3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2。

在冷的浓硝酸或浓硫酸中，铁的表面形成一层致密的氧化物薄膜而发生钝化。

铁与氯气在加热时反应剧烈，生成铁的氯化物，铁显＋3价。

2．铁的氧化物

名称

氧化亚铁

四氧化三铁

氧化铁

俗名

—

磁性氧化铁

铁红

化学式

FeO

Fe3O4

Fe2O3

颜色、状态

黑色、粉末

黑色、晶体

红棕色、粉末

与稀H2SO4反应的离子方程式

FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O

Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋4H2O＋2Fe3＋

Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O

用途

—

磁铁

颜料

3.铁的氢氧化物

化学式

Fe（OH）2

Fe（OH）3

颜色、状态

白色、絮状固体

红褐色、固体

形成

现象

白色沉淀→灰绿色→红褐色

红褐色沉淀

化学方程式

FeCl2＋2NaOH===Fe（OH）2↓＋2NaCl；

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3

FeCl3＋3NaOH===Fe（OH）3↓＋3NaCl

离子方程式

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓

Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓

热稳定性

Fe（OH）2

FeO＋H2O（隔绝空气）

2Fe（OH）3

Fe2O3＋3H2O

与稀H2SO4反应的离子方程式

Fe（OH）2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O

2Fe（OH）3＋6H＋===2Fe3＋＋6H2O

4.Fe2＋和Fe3＋的检验

（1）颜色：

Fe2＋溶液颜色为浅绿色，Fe3＋溶液颜色为黄（棕黄）色。

（2）用KSCN溶液

滴入KSCN溶液

FeCl3溶液

现象：

溶液变红色

FeCl2溶液

现象：

无明显现象；

再滴入氯水，溶液变红色

（3）用NaOH溶液

滴入NaOH溶液

FeCl3溶液

现象：

产生红褐色沉淀

FeCl2溶液

现象：

首先生成白色沉淀，然后很快

变成灰绿色，最后变成红褐色

[温馨提示]　

（1）铁和铝在冷的浓硝酸或浓硫酸中发生钝化，但在加热条件下则可以持续反应；

（2）除杂方法（括号中为杂质）：

FeCl2（FeCl3）：

加铁粉；FeCl3（FeCl2）：

通氯气或加氯水。

（2018·广东1月学业水平测试）下列溶液能溶解铁且无新的固体产生的是（　　）

A．CuSO4溶液B．FeCl3溶液

C．FeCl2溶液D．Na2SO4溶液

[解析]　铁放入CuSO4溶液中发生反应CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu，有固体铜产生，故A错误；铁放入FeCl3溶液中发生反应2FeCl3＋Fe===3FeCl2，铁溶解，没有固体产生，故B正确；铁不溶于FeCl2溶液和Na2SO4溶液，故C、D错误。

[答案]　B

为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了下列实验。

已知：

3Fe（s）＋4H2O（g）

Fe3O4（s）＋4H2（g）

请回答：

（1）虚线框处宜选择的装置是________（填“甲”或“乙”）；实验时应先将螺旋状铜丝加热，变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中，观察到的实验现象是__________________。

（2）实验后，取硬质玻璃管中适量的固体，用一定浓度的盐酸溶解，滴加KSCN溶液，没有出现红色，说明该固体中没有＋3价的铁。

判断结论是否正确并说明理由：

________________________________________________________________________。

[解析]　

（1）高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，H2密度比空气小，故虚线框处宜选择装置乙收集H2；铜丝加热生成黑色的CuO，H2将CuO还原生成红色的Cu。

（2）固体中的Fe3O4溶于盐酸得到Fe3＋、Fe2＋，铁过量时发生反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，则溶液中不含Fe3＋，故滴入KSCN溶液后不变红色，所以结论不正确。

[答案]　

（1）乙　铜丝由黑变红

（2）不正确；因为铁过量时，发生Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋

考点6　合金的概念及其重要应用

1．（2018·广东学业水平测试T42）合金在生活与生产中具有广泛的应用，属于合金的是（　　）

A．水泥B．氧化铝

C．石墨D．不锈钢

2．（2017·广东学业水平测试T61改编）春秋战国时期青铜器的制作达到鼎盛，问鼎、晋爵和炉火纯青等词汇的出现均与青铜器的发展息息相关。

同时，冶铁术也开始发展，传说中的雌雄名剑“干将”和“莫邪”就是当时的一对铸剑夫妇用生铁等铸成。

青铜鼎和雌雄双剑均为（　　）

A．合金B．金属

C．化合物D．纯净物

3．（2015·广东1月学业水平测试T53）下列物品之材料不属于合金的是（　　）

A．陶瓷杯B．青铜剑

C．1元硬币D．不锈钢饭勺

1．定义：

指两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。

2．物理性质

（1）一般来说，合金的熔点比各组成成分低，硬度比各组成成分大，如生铁的熔点比纯铁的低；硬铝（含Cu、Mg、Mn、Si等）的强度和硬度都比纯铝大。

（2）一般来说，合金的性质并不是各组成成分的性质的总和，合金具有良好的物理、化学和机械性能。

（3）合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。

3．常见的合金及其重要用途

（1）铜合金

铜合金

成分金属

性能及用途

青铜

Cu、Sn、Pb

硬而脆，强度大，古人用来制刀具、祭器、酒具等

黄铜

Cu、Zn（少量Sn、Pb、Al等）

硬度较青铜差，耐磨、耐腐蚀，可塑性强，主要用作饰品、制耐压设备等

白铜

Cu、Ni、Zn、少量的Mn

常用作酒具、饰品等

（2）铁合金

铁合金

生铁

钢

碳素钢

合金钢（不锈钢）

含碳量

2%～4.3%

0.03%～2%

主要成分

铁、碳

铁、碳

在碳素钢中加入其他元素，如镍、铬等

性能

生铁硬度大、抗压、质脆，可铸不可锻

有良好的延展性，机械性能好，可铸可锻

含碳量高，硬度大；含碳量低，韧性较强

在空气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力

（3）铝合金

成分元素

主要特性

主要用途

Al、Mg、Cu、Si等

密度小，强度小

用于制造汽车、飞机、火箭、船舶

[温馨提示]　合金是混合物，不是化合物。

（2016·广东学业水平测试）下列物质属于合金的是（　　）

A．硬铝B．水银

C．黄金D．金刚石

[解析]　合金是两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合在一起而形成的具有金属特性的物质。

硬铝是由Al、Cu、Mg、Mn、Si形成的合金。

水银是金属汞；黄金是金属金；金刚石不是金属。

[答案]　A

[特别提醒]　只要牢记并理解合金的概念，了解一些常见合金的组成，并能准确再现就可轻松作答。

最近，科学家冶炼出纯度高达99.999%的铝，你估计它具有的性质是（　　）

A．熔点比铁铝合金低

B．在冷浓HNO3中可以钝化

C．在空气中放置容易生锈，进而被腐蚀

D．当它与铁的粉碎粒度相同时，与4mol/L盐酸反应速率比纯铁慢

[解析]　合金的熔点比其组成成分的熔点都要低，纯度高达99.999%的铝可看作是纯净物，熔点比铁铝合金高，且耐腐蚀；铝在浓硝酸中钝化是铝的化学性质之一。

[答案]　B

[特别提醒]　合金的信息题目，关键在分析其各项性能，如熔点、硬度、导电性、密度等，因为性质决定用途。

一、选择题

1．（2016·广东学业水平测试）常温常压下，下列物质为液态的是（　　）

A．白银　　　　　　　　　　B．白磷

C．乙烯D．水银

2．（2018·广东学业水平测试）我国海水制盐具有悠久的历史，所得“盐”的主要成分是（　　）

A．NaClB．KCl

C．Na2SO4D．NaNO3

3．（2015·广东学业水平测试）科学家发明的透明坚硬镁铝氧化物新型材料，可以用作显示器和手机屏幕。

下列有关镁和铝的说法正确的是（　　）

A．镁的金属性比铝弱

B．镁和铝的氧化物都可以与盐酸反应

C．镁和铝原子的最外层电子数都为3

D．镁和铝的氧化物都可以与氢氧化钠溶液反应

4．（2015·广东1月学业水平测试）铝广泛应用于电气工业、飞机制造等行业。

铝在空气中能稳定存在的原因是（　　）

A．化学性质稳定

B．还原性很强

C．不与O2反应

D．易与O2形成致密的氧化膜

5．（2017·广东学业水平测试）物质俗名与对应化学式相匹配的一组是（　　）

A．烧碱——Na2CO3B．纯碱——NaHCO3

C．熟石灰—