学年高一化学讲义第3章 金属及其化合物 本章重难点专题突破人教版必修1.docx

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学年高一化学讲义第3章金属及其化合物本章重难点专题突破人教版必修1

本章重难点专题突破

一金属的重要反应规律及其应用

1.金属与非金属的反应规律

O2、Cl2、S等活泼非金属均可把金属氧化，得到金属氧化物、氯化物、硫化物等。

其中对于变价元素Fe、Cu，当氧化剂为Cl2时，生成相对应的高价化合物；当氧化剂为S时，生成相对应的低价化合物。

如2Fe＋3Cl22FeCl3，Cu＋Cl2CuCl2，Fe＋SFeS,2Cu＋SCu2S。

2.金属与氧气反应的多样性

（1）活泼金属（如Na）在常温下即可反应，加热或点燃所得的产物一般更复杂。

4Na＋O2===2Na2O（常温）

2Na＋O2Na2O2

（2）较活泼的金属在高温下一般都能剧烈反应，常温下一般也能反应，但具体情况存有差异。

①Mg和Al在加热时均能剧烈反应（Al在纯O2中），常温下因能形成致密氧化膜而阻止内层金属继续反应，所以Mg、Al虽然较活泼，但常温下在空气中能够稳定存有。

2Mg＋O2===2MgO

4Al＋3O2===2Al2O3

②铁丝在纯O2中剧烈燃烧生成Fe3O4；铁在空气中缓慢氧化，形成的氧化膜（生锈）不致密而能持续反应。

3Fe＋2O2Fe3O4

4Fe＋3O2===2Fe2O3

（3）不活泼的金属（如Au、Pt）一般不与O2反应。

3.金属的置换反应规律

（1）金属与水反应

在金属活动性顺序表中，钠及钠之前的金属能与冷水剧烈反应，生成强碱和氢气；镁、铝能与沸水反应；而铝之后、氢之前的金属在高温下能与水蒸气反应，生成不溶性氧化物和氢气；氢之后的金属不能与水反应。

（2）金属与酸的反应

在金属活动性顺序表中，排在H之前的金属能够与酸反应，置换出H2，排在H之后的金属与酸不反应。

金属的位置越靠前，其活动性越强，与酸反应越容易，反应越剧烈。

如与等浓度的盐酸反应且金属颗粒大小相同时，剧烈水准Mg＞Al＞Fe。

（3）金属与盐的反应

在金属活动性顺序表中，位于前面的金属能够把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来，如Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。

但是能与水发生反应的金属（如Na）在与盐溶液反应时，不能置换出相对应的金属单质，应先考虑与水的反应，再考虑生成的NaOH能否与盐发生反应。

4.金属的化学性质及其应用

【典例1】对下列实验现象及其解释不准确的有（）

A.金属钠在Cl2中燃烧产生白烟，这是因为产生的NaCl固体颗粒分散到空气中所致

B.把烧红的铁丝放在氧气中，发出耀眼白光，产生黑色固体，这是因为该反应放热多，生成的Fe3O4为黑色

C.单质Mg、Al与O2反应，条件不同，可能产生不同的产物

D.镁带在空气中点燃发出耀眼光芒，并发生三个反应：

2Mg＋O22MgO、3Mg＋N2Mg3N2、2Mg＋CO22MgO＋C（黑色），Mg常用于照明弹。

在这些反应中，Mg都是作还原剂

解析NaCl为白色固体，固体小颗粒分散到空气中就是烟，A对；Mg或Al与O2反应，不论加热与否，都是只有一种产物MgO或Al2O3，C错；Mg与O2反应放出大量热，火焰明亮，所以军事上常用它制照明弹；在这三个反应中，Mg的化合价都是从0→＋2，所以Mg都是作还原剂，D对。

答案C

二重要金属化合物的性质及其应用

1.重要的金属化合物

2.Na2CO3与NaHCO3的区别方法

方法一：

与强酸反应。

在两个试管中放入等量的两种固体，同时加入等量的同一盐酸溶液，放气体快者为NaHCO3。

方法二：

加热法。

对固体进行加热，把产生的气体通入澄清石灰水，变浑浊者为NaHCO3。

方法三：

沉淀法。

在两种溶液中，加入BaCl2（或CaCl2）溶液，有沉淀生成者为Na2CO3。

【典例2】现有两瓶无标签的无色溶液，分别装有Na2CO3和NaHCO3，用下列试剂或方法能将两者区分的是（）

①Ca（OH）2②盐酸③CaCl2④NaOH⑤加热

A.①③B.①④

C.②③D.②⑤

解析①④都是碱，可以使Na2CO3、NaHCO3中都含有CO，结果现象一样（①都有沉淀、④都无沉淀），所以①④不能区分。

②使二者放出CO2的速率不同，可以区分。

③使Na2CO3有沉淀，而NaHCO3无沉淀，可以区分。

⑤加热法，因二者都是溶液，加热都不分解，无法区分。

答案C

3.Al3＋、Al（OH）3、AlO的转化及其图像

（1）Al3＋―→Al（OH）3

①可溶性铝盐与少量NaOH溶液反应：

Al3＋＋3OH－（少量）===Al（OH）3↓

②可溶性铝盐与氨水反应：

Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

（2）Al（OH）3―→Al3＋

Al（OH）3溶于强酸溶液：

Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

（3）Al3＋―→AlO

可溶性铝盐与过量的强碱反应：

Al3＋＋4OH－（过量）===AlO＋2H2O

（4）AlO―→Al3＋

偏铝酸盐溶液与足量的盐酸反应：

AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O

（5）AlO―→Al（OH）3

①偏铝酸盐溶液中加入少量盐酸：

AlO＋H＋（少量）＋H2O===Al（OH）3↓

②偏铝酸盐溶液中通入CO2：

AlO＋CO2（过量）＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

（6）Al（OH）3―→AlO

Al（OH）3溶于强碱溶液：

Al（OH）3＋OH－===AlO＋2H2O

4.氢氧化铝图像解析方法

（1）向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量

发生反应的离子方程式为

OA段：

Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓

AB段：

Al（OH）3＋OH－===AlO＋2H2O

从图中不难看出，向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，若达不到最大沉淀量时，对应的氢氧化钠溶液的体积有两种情况：

一是氯化铝过量即加入的氢氧化钠不足；二是加入的氢氧化钠将生成的氢氧化铝溶解了一部分。

（2）向铝盐溶液中滴入氨水或向氨水中滴加铝盐溶液

因为氢氧化铝只能与酸或强碱反应，氨水是一种弱碱，所以氢氧化铝不会溶解在氨水中，则向铝盐溶液中滴入氨水或向氨水中滴加铝盐溶液，反应现象是相同的。

若向铝盐中滴加氨水，离子反应方程式为3NH3·H2O＋Al3＋===Al（OH）3↓＋3NH。

当氨水增加到n（Al3＋）∶n（NH3·H2O）＝1∶3时，产生最大沉淀量。

（3）向偏铝酸盐溶液中滴入强酸发生反应的离子方程式为

OA段：

AlO＋H＋＋H2O===

Al（OH）3↓

AB段：

Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

当n（AlO）∶n（H＋）＝1∶1时，产生最大沉淀量，继续滴入强酸，沉淀逐渐溶解。

（4）向NaAlO2溶液中通入CO2

因为碳酸的酸性大于氢氧化铝，所以偏铝酸钠能与二氧化碳反应，生成氢氧化铝，产生的Al（OH）3沉淀不溶解在碳酸中，所以产生的沉淀不消失。

（5）向AlCl3、MgCl2的酸性溶液中滴加NaOH溶液

反应的离子方程式依次为

H＋＋OH－===H2O

Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓

AlCl3＋3OH－===Al（OH）3↓

Al（OH）3＋OH－===AlO＋2H2O

出现的现象是先产生沉淀，到沉淀最大值，继续滴加NaOH，沉淀部分溶解，最后剩余的为氢氧化镁沉淀，消失的是氢氧化铝沉淀。

【典例3】某溶液中可能含有H＋、Na＋、NH、Mg2＋、Fe3＋、Al3＋、SO等离子，已知①该溶液的焰色反应没有黄色；②当向该溶液中加入某浓度的NaOH溶液时，发现生成沉淀的物质的量随NaOH溶液的体积变化如图所示。

由此可知：

（1）该溶液中肯定含有的离子是_______________________________________；

各离子的物质的量之比为_____________________________________________。

（2）肯定不含的阳离子是_________________________________________________。

解析由图可判断出最初两份NaOH是与H＋反应，溶液中无Mg2＋、Fe3＋，因为最后无沉淀。

从图形的“先三份碱使其沉淀、后一份碱使其溶解”可以确定有Al3＋。

关键是寻找与OH－反应、而又使沉淀量不变化的离子，从题给离子中可以找出是NH。

在H＋、Al3＋、NH共存时，加入OH－，与OH－反应的前后顺序是H＋、Al3＋、NH。

原因是电解质的强弱是H2O＜Al（OH）3＜NH3·H2O，最弱者先形成，三者的强弱可以从下面三个反应来证明：

Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH[证明Al（OH）3比氨水弱]

Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O[证明H2O比Al（OH）3弱]

待溶液中成为Al（OH）3、NH3·H2O时，再加入OH－，才能溶解Al（OH）3。

这是因为Al（OH）3与弱碱不反应，只有在强碱性时才溶解。

该题还有个陷阱就是易把SO当作是不能确定的。

因为溶液是电中性的，必须有阴离子，所以SO一定存有。

n（H＋）∶n（NH）∶n（Al3＋）∶n（SO）＝2∶3∶1∶n（SO），再利用电荷守恒：

n（H＋）＋n（NH）＋3n（Al3＋）＝2n（SO）

即：

2＋3＋3×1＝2n（SO），得n（SO）＝4。

答案

（1）H＋、NH、Al3＋、SOn（H＋）∶n（NH）∶n（Al3＋）∶n（SO）＝2∶3∶1∶4

（2）Na＋、Mg2＋、Fe3＋

5.铁及其化合物之间的转化——“铁三角”

从Fe、Fe2＋和Fe3＋的结构可知：

Fe只有还原性，Fe3＋通常只有氧化性，Fe2＋既具有氧化性又具有还原性。

上述微粒通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，才能实现不同价态铁的相互转化，我们把这个相互转化设计成三角形，常称为铁三角。

（1）Fe、Fe2＋、Fe3＋之间的转化

①Fe3＋的形成

因为Fe3＋的氧化性较强，要想生成Fe3＋，得需要强氧化剂，通常有：

Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4、KMnO4（H＋）。

与Cl2反应：

2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

2Fe＋3Cl22FeCl3

与KMnO4反应：

5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O

②e的形成

单质Fe的还原性较强，要想生成单质Fe，得需强还原剂，通常有：

Al、Zn、CO、H2。

Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋

FeO＋Al（CO、H2）Fe＋Al2O3（CO2、H2O）

Fe2O3＋Al（CO、H2）Fe＋Al2O3（CO2、H2O）

③Fe2＋的形成

Fe2＋的氧化性、还原性都不强，所以，从Fe→Fe2＋，弱氧化剂即可，通常有：

S、H＋、Cu2＋、Fe3＋；从Fe3＋→Fe2＋，能被Fe3＋氧化的还原剂有：

Fe、Cu、I－、S2－、HS－、SO2、SO。

A.e→Fe2＋

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu（湿法炼铜）

Fe＋SFeS

B.Fe3＋→Fe2＋：

2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋（据此反应，用Fe可除去Fe2＋溶液中的Fe3＋；在FeSO4溶液中，常放少量铁粉，就是为了防止FeSO4被氧化）

2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋（据此反应，可用FeCl3溶液腐蚀Cu来制线路板：

把一铜板粘在塑料板上，用油漆画出线路图，然后浸在FeCl3溶液中，Cu被FeCl3腐蚀，而用漆画过的线条留了下来，这就成了线路）

（2）Fe3＋、Fe2＋的检验

Fe2＋

Fe3＋

（1）观察法

浅绿色

棕黄色

（2）加碱法（NaOH）

①现象：

白色沉淀灰绿色红褐色沉淀

②反应：

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓（白色）4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4