1、專題十四金屬及其化合物化學(xué) 山東省專用考點(diǎn)清單考點(diǎn)一鈉及其化合物一、鈉二、NaOH1.物理性質(zhì)俗名燒堿、火堿、苛性鈉,是一種白色固體,易吸收空氣中的水分而潮解,易溶于水并放熱,水溶液有澀味。2.化學(xué)性質(zhì)NaOH來源廣泛,是一種最常用的一元強(qiáng)堿,有強(qiáng)腐蝕性,具有堿的通性。 氧化鈉(Na2O)過氧化鈉(Na2O2)顏色、狀態(tài)白色固體淡黃色固體類別堿性氧化物過氧化物化合價(jià)電子式Na+2-Na+Na+2-Na+制取的化學(xué)方程式4Na+O2 2Na2O2Na+O2Na2O2化學(xué)鍵類型只有離子鍵有離子鍵和共價(jià)鍵與水反應(yīng)的化學(xué)方程式Na2O+H2O 2NaOH2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2三、鈉的

2、氧化物與CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式Na2O+CO2 Na2CO32Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式Na2O+2HCl 2NaCl+H2O2Na2O2+4HCl 4NaCl+2H2O+O2主要用途可制燒堿漂白劑、消毒劑、供氧劑保存密封密封、遠(yuǎn)離易燃物 氧化鈉(Na2O)過氧化鈉(Na2O2)四、Na2CO3與NaHCO3 碳酸鈉碳酸氫鈉化學(xué)式Na2CO3NaHCO3俗名純堿、蘇打小蘇打水溶液的酸堿性堿性堿性類別離子化合物離子化合物顏色、狀態(tài)白色固體白色固體水溶性易溶于水可溶于水與鹽酸反應(yīng)及速率Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2NaHCO3+HCl Na

3、Cl+H2O+CO2與同濃度的鹽酸反應(yīng)的速率:兩者等濃度時(shí)NaHCO3比Na2CO3快熱穩(wěn)定性受熱難分解2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2用途化工原料、洗滌劑食品發(fā)酵、治療胃酸過多、泡沫滅火器相互轉(zhuǎn)化Na2CO3NaHCO3 碳酸鈉碳酸氫鈉五、焰色反應(yīng)1.定義許多金屬或它們的化合物在灼燒時(shí)會(huì)使火焰呈現(xiàn)出特殊的顏色,這在化學(xué)上叫做焰色反應(yīng)。2.實(shí)驗(yàn)步驟(1)一點(diǎn):點(diǎn)燃酒精燈。(2)二洗燒:將鉑絲放入稀鹽酸中清洗,再放到火焰上灼燒,直至火焰呈現(xiàn)原來的顏色。(3)三蘸燒:用鉑絲蘸取固體或液體待測(cè)物,灼燒并觀察火焰顏色若是鉀元素,應(yīng)透過藍(lán)色的鈷玻璃(可濾去遮蓋紫色的黃光)觀察。(4)四洗燒:

4、鉑絲用稀鹽酸洗凈,放在火焰上燒至原色,放回原處。說明a.焰色反應(yīng)不是化學(xué)變化,而是一種物理現(xiàn)象,主要用于鈉、鉀等堿金屬或堿土金屬元素的檢驗(yàn)。焰色反應(yīng)是元素的性質(zhì),不因元素的存在形式改變而改變。b.用稀鹽酸清洗的原因:生成金屬氯化物,而金屬氯化物在高溫時(shí)可揮發(fā)。c.焰色反應(yīng)中所用的火焰部分應(yīng)是無色或淺色的。d.灼燒鉑絲時(shí)應(yīng)一直燒至火焰恢復(fù)到原來的無色或淺色?？键c(diǎn)二鐵及其化合物一、鐵及其化合物1.鐵元素位于元素周期表中第四周期,第族,是一種應(yīng)用最廣泛的過渡金屬;鐵元素是一種變價(jià)金屬元素,通常顯+2價(jià)和+3價(jià);其原子結(jié)構(gòu)示意圖為。2.常溫下,鐵單質(zhì)比較活潑,具有較強(qiáng)的還原性,遇一般的氧化劑(如S、H

5、Cl、FeCl3、CuSO4、I2等)易被氧化為+2價(jià);遇強(qiáng)氧化劑(如Cl2、Br2、HNO3等)被氧化為+3價(jià)。但在常溫下遇濃H2SO4和濃HNO3發(fā)生鈍化。3.鐵和O2在不同的條件下反應(yīng),所生成的氧化物不同,通常有FeO、Fe2O3、Fe3O4三種。其中氧化亞鐵是黑色粉末;氧化鐵是紅棕色粉末;四氧化三鐵是具有磁性的黑色晶體,它是一種結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的氧化物,可以看作FeOFe2O3,其中有1/3的鐵元素顯+2價(jià),有2/3的鐵元素顯+3價(jià)。4.Fe(OH)2是白色絮狀物,易被空氣中的氧氣氧化生成Fe(OH)3,該過程中顏色由白色變?yōu)榛揖G色,最后全部變?yōu)榧t褐色。所以在制取Fe(OH)2時(shí)應(yīng)首先將Fe

6、3+(Fe2+被水溶液中的O2氧化所致)用Fe粉還原為Fe2+,然后需將吸有堿液的滴管末端插入溶液內(nèi)制取。5.Fe2+在水溶液中較易水解,使溶液變渾濁,Fe2+又易被氧化,生成Fe3+,所以在保存含F(xiàn)e2+的溶液時(shí),應(yīng)先在水溶液中放入少量相應(yīng)的酸和鐵屑,以防止Fe2+水解和被氧化。(1)FeO+H2 Fe+H2OFe+2HCl FeCl2+H22FeCl2+Cl2 2FeCl32FeCl3+Fe 3FeCl2Fe2O3+3CO2Fe+3CO22Fe+3Cl2 2FeCl3二、“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系及舉例要弄清兩點(diǎn):一是反應(yīng)的條件和環(huán)境(否則記憶化學(xué)方程式無意義),二是要從氧化性、還原性強(qiáng)弱方面考

7、慮反應(yīng)能否進(jìn)行。(2)Fe3+具有氧化性,可與I-、S2-、S等中學(xué)常見的還原性微粒反應(yīng)。Fe2+主要表現(xiàn)還原性,可與HNO3、KMnO4、Cl2等常見的氧化性微粒反應(yīng)。三、Fe3+與Fe2+的鑒別方法(1)直接觀察顏色Fe2+溶液呈淺綠色,Fe3+溶液呈棕黃色。(2)利用顯色反應(yīng)(形成配合物)(3)利用Fe(OH)3沉淀的顏色(4)利用Fe3+的氧化性(5)利用Fe2+的還原性考點(diǎn)三金屬冶煉金屬材料1.金屬的冶煉(1)金屬冶煉的一般步驟(2)金屬活動(dòng)性與冶煉方法的關(guān)系熱分解法:適用于不活潑的金屬,如Hg和Ag。2HgO 2Hg+O22Ag2O 4Ag+O2熱還原法:用還原劑(C、CO、H2、

8、Al等)還原金屬氧化物,適合較活潑的金屬。Fe2O3+3CO 2Fe+3CO22Al+Cr2O3 2Cr+Al2O3電解法:適合冶煉金屬活動(dòng)性很強(qiáng)的金屬。2NaCl(熔融) 2Na+Cl22Al2O3(熔融) 4Al+3O2MgCl2(熔融) Mg+Cl22.合金(1)概念:合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。(2)性能:合金具有不同于各成分金屬的物理、化學(xué)性能或機(jī)械性能。熔點(diǎn):一般比它的各成分金屬的低;硬度和強(qiáng)度:一般比它的各成分金屬的大。3.常見金屬材料(1)重要的黑色金屬材料鋼鋼是用量最大、用途最廣的合金。鋼(2)幾種有色金屬材料鋁及鋁鋁及鋁合金銅

9、及銅合金4.鋁及其化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系(1)知識(shí)主線Al Al2O3 Al(OH)3(2)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建2Al+2OH-+2H2O 2Al+3H2;Al2O3+2OH- 2Al+H2O;Al+CO2+2H2O Al(OH)3+HC;Al3+3NH3H2O Al(OH)3+3N;2Al(OH)3 Al2O3+3H2O;Al3+3Al+6H2O 4Al(OH)3。5.銅及其化合物(1)銅在空氣中加熱:2Cu+O22CuO。(2)銅絲在硫蒸氣中反應(yīng):2Cu+SCu2S。 (3)藍(lán)色的硫酸銅晶體受熱分解為白色的無水硫酸銅粉末,化學(xué)方程式為CuSO45H2O CuSO4+5H2O。(4)磚紅色的Cu2O與稀硫酸

10、反應(yīng),溶液變藍(lán),同時(shí)生成紅色的單質(zhì)銅,離子方程式為Cu2O+2H+ Cu+Cu2+H2O。(5)常溫下,銅在干燥的空氣中性質(zhì)穩(wěn)定,但在潮濕的空氣里則會(huì)被銹蝕,在其表面逐漸形成一層綠色的銅銹。有關(guān)化學(xué)方程式:2Cu+O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3。Cu2(OH)2CO3的名稱為堿式碳酸銅,是銅綠、孔雀石的主要成分,受熱分解可生成黑色的氧化銅,化學(xué)方程式:Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2+H2O,可溶于稀硫酸,離子方程式:Cu2(OH)2CO3+4H+ 2Cu2+CO2+3H2O。知能拓展無機(jī)工藝流程解題方法化學(xué)工藝流程題將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來,并根據(jù)生產(chǎn)流程

11、中有關(guān)的化學(xué)知識(shí)步步設(shè)問,是無機(jī)框圖的創(chuàng)新。它以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為基礎(chǔ),與化工生產(chǎn)、產(chǎn)品提純、環(huán)境保護(hù)等相融合,考查物質(zhì)的制備、檢驗(yàn)、分離、提純等基本實(shí)驗(yàn)原理在化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用,要求考生依據(jù)流程圖分析原理,緊扣信息,抓住關(guān)鍵,準(zhǔn)確答題。這類試題具有較強(qiáng)的實(shí)用性和綜合性,思維主線為:規(guī)律:主線產(chǎn)品,分支副產(chǎn)品,回頭為循環(huán)。1.讀流程圖(1)箭頭:箭頭進(jìn)入的是投料(反應(yīng)物)、出去的是主產(chǎn)物或副產(chǎn)物(生成物)。(2)三線:出線和進(jìn)線均表示物料流向或操作流程,可逆線表示物質(zhì)循環(huán)。2.解題要點(diǎn)(1)審題要點(diǎn):了解生產(chǎn)目的、原料及產(chǎn)品;了解題目提供的信息;分析各步的反應(yīng)條件、原理及物質(zhì)成分;理解物質(zhì)分離、

12、提純、條件控制等操作的目的及要點(diǎn)。(2)答題切入點(diǎn):原料及產(chǎn)品的分離提純,生產(chǎn)目的及反應(yīng)原理,生產(chǎn)要求及反應(yīng)條件,有關(guān)產(chǎn)率、產(chǎn)量及組成的計(jì)算,綠色化學(xué)。3.化工流程中反應(yīng)條件控制的作用(1)改變溫度降低溫度:降低反應(yīng)速率,防止物質(zhì)高溫分解,減少(增加)固體物質(zhì)的溶解量升高溫度:加快反應(yīng)速率,減少氣體的溶解量促進(jìn)或抑制平衡移動(dòng)在某溫度下,催化劑的催化能力最強(qiáng)(2)改變壓強(qiáng)減壓蒸餾降低溫度防止物質(zhì)分解促進(jìn)或抑制平衡移動(dòng)真空防氧氣氧化(3)調(diào)節(jié)溶液的pH調(diào)節(jié)溶液的酸堿性使其中某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。例如:已知下列物質(zhì)開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH如下表所示:若要除去Mn2+溶液中含有的Fe2+,應(yīng)

13、先用氧化劑把Fe2+氧化為Fe3+,再調(diào)物質(zhì)開始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8溶液的pH到3.7。調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)要求:能與H+反應(yīng),使溶液pH增大;不引入新雜質(zhì)。例如:若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH。例(2018曲阜期中,17)孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3,還含少量FeCO3及Si的化合物。實(shí)驗(yàn)室以孔雀石為原料制備硫酸銅晶體的步驟如下:(1)步驟中涉及的主要反應(yīng)用離子方程式表示為。(2)步驟中試劑是(填代號(hào))。a.KMnO4

14、b.H2O2c.Fe粉d.KSCN(3)步驟加入CuO的目的是。(4)步驟獲得硫酸銅晶體,需要經(jīng)過、冷卻結(jié)晶、過濾等操作。(5)測(cè)定硫酸銅晶體(CuSO4xH2O)中結(jié)晶水的x值:稱取2.41 g 硫酸銅晶體,在(填實(shí)驗(yàn)儀器名稱)中加熱至質(zhì)量不再改變時(shí),粉末的質(zhì)量為1.6 g,則計(jì)算得x=(計(jì)算結(jié)果精確到0.1)。解析(1)步驟 中涉及的主要反應(yīng)是孔雀石與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化碳和水,用離子方程式表示為Cu2(OH)2CO3+4H+ 2Cu2+CO2+3H2O。(2)FeCO3和稀硫酸反應(yīng)生成Fe2+,試劑將Fe2+氧化為Fe3+,再以Fe(OH)3的形式除去鐵元素,為不引入雜質(zhì),應(yīng)選用

15、過氧化氫。(5)在坩堝中加熱硫酸銅晶體至質(zhì)量不再改變時(shí),所得粉末為CuSO4,其物質(zhì)的量為n(CuSO4)=0.01 mol,而減少的水的質(zhì)量m(H2O)=2.41 g-1.6 g=0.81 g,n(H2O)=0.045 mol,CuSO4xH2O CuSO4+xH2O1x0.01 mol0.045 mol=,解得x=4.5。答案(1)Cu2(OH)2CO3+4H+ 2Cu2+CO2+3H2O(2)b(3)消耗酸使溶液pH升高(或調(diào)節(jié)溶液pH),便于Fe3+(水解)形成沉淀除去(4)加熱濃縮(或蒸發(fā)濃縮)(5)坩堝4.5實(shí)踐探究綜合元素化合物知識(shí),利用三大守恒思想,結(jié)合流程圖的解題技巧,分析陌

16、生物質(zhì)的制備。例(2017課標(biāo),27,14分)Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料,可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來制備。工藝流程如下:回答下列問題:(1)“酸浸”實(shí)驗(yàn)中,鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知,當(dāng)鐵的浸出率為70%時(shí),所采用的實(shí)驗(yàn)條件為。(2)“酸浸”后,鈦主要以TiOC形式存在,寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式。(3)TiO2xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40 min所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示:溫度/3035404550TiO2xH2O轉(zhuǎn)化率/%9295979388分析40 時(shí)TiO2xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因 。(4)Li2T

17、i5O15中Ti的化合價(jià)為+4,其中過氧鍵的數(shù)目為 。(5)若“濾液”中c(Mg2+)=0.02 molL-1,加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.010-5 molL-1,此時(shí)是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?(列式計(jì)算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.310-22、1.010-24。(6)寫出“高溫煅燒”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式。解析(1)由圖可知,當(dāng)鐵的浸出率為70%時(shí),所采用的實(shí)驗(yàn)條件為100 、2 h或90 、5 h。(2)“酸浸”后,鈦主要以形式存在,反應(yīng)的離子方程式為FeTiO3+ 4H+

18、 4Cl- Fe2+ + TiOCl2- 4+ 2H2O。(3)TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率受溫度、反應(yīng)物濃度等因素的影響。低于40 ,TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加;超過40 ,雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降。(4)Li2Ti5O15中Ti為+4價(jià),Li為+1價(jià),設(shè)過氧鍵的數(shù)目為x,則12+45=2(15-2x)+2x,x=4。(6)高溫下FePO4與Li2CO3和H2C2O4反應(yīng)制備LiFePO4,根據(jù)得失電子守恒和原子守恒可得化學(xué)方程式:2FePO4 +Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+H2O+3CO2。答案(1)100 、2 h,90

19、、5 h(2)FeTiO3+4H+4Cl- Fe2+TiOC+2H2O(3)低于40 ,TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加;超過40 ,雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降(4)4(5)Fe3+恰好沉淀完全時(shí),c(P)= molL-1=1.310-17molL-1,c3(Mg2+)c2(P)值為0.013(1.310-17)2=1.710-40KspMg3(PO4)2,因此不會(huì)生成Mg3(PO4)2沉淀(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 2LiFePO4+3CO2+H2O題目價(jià)值結(jié)合已學(xué)的知識(shí),充分提取流程圖中的信息,運(yùn)用知識(shí)的整合、遷移、應(yīng)用能力解決

20、信息型工業(yè)流程圖題。使學(xué)生深刻體驗(yàn)化學(xué)科學(xué)與技術(shù),提高利用化學(xué)知識(shí)和原理題解決實(shí)際的問題的能力。1.首尾分析法對(duì)一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為“一條龍”的生產(chǎn)工序)題,首先對(duì)比分析流程圖中第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品),從對(duì)比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系,弄清生產(chǎn)過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和分離、提純產(chǎn)品的化工工藝,然后結(jié)合題設(shè)的問題、逐一推敲解答。2.截段分析法對(duì)于用同樣的原材料生產(chǎn)兩種或兩種以上產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)的工藝流程題,用截段分析法更容易找到解題的切入點(diǎn)。用截段分析法解工藝流程題關(guān)鍵在于看清主、副產(chǎn)品是如何分開的,以此確定如何截段,截幾段更合適,一般截段以產(chǎn)品為準(zhǔn)

21、點(diǎn)。解題方法無機(jī)物制備工藝流程題的破解方法創(chuàng)新思維1.從物質(zhì)成分角度理解物質(zhì)分離和提純實(shí)際生產(chǎn)所運(yùn)用的礦物一般都是含有伴生礦,即含有其他礦產(chǎn)的礦藏。因此在工業(yè)中對(duì)于較有價(jià)值的伴生礦會(huì)加以開采分離,對(duì)于價(jià)值不高的伴生礦除雜即可,但不管何種情況,在工業(yè)流程分析中應(yīng)充分考慮礦物所含成分發(fā)生的變化,如:氧化還原反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)等,甚至由于礦物成分性質(zhì)的差異而發(fā)生部分氧化還原反應(yīng)等。另外還需關(guān)注的是礦物的分離過程中常通過形成沉淀進(jìn)行分離提純,常見的方法如:形成硫化物沉淀、形成氫氧化物沉淀、形成較特殊的難溶性鹽(CaF2等),還有一種分離方法是利用過飽和溶液結(jié)合沉淀溶解平衡使溶解度較大的溶質(zhì)也能沉淀析出。

22、例(2017課標(biāo),27,15分)重鉻酸鉀是一種重要的化工原料,一般由鉻鐵礦制備,鉻鐵礦的主要成分為FeOCr2O3,還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示:回答下列問題:(1)步驟的主要反應(yīng)為:FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2上述反應(yīng)配平后FeOCr2O3與NaNO3的系數(shù)比為。該步驟不能使用陶瓷容器,原因是 。(2)濾渣1中含量最多的金屬元素是,濾渣2的主要成分是及含硅雜質(zhì)。(3)步驟調(diào)濾液2的pH使之變(填“大”或“小”),原因是(用離子方程式表示)。(4)有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl,蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過

23、濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到(填標(biāo)號(hào))得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。a.80 b.60 c.40 d.10 步驟的反應(yīng)類型是。(5)某工廠用m1 kg鉻鐵礦粉(含Cr2O3 40%)制備K2Cr2O7,最終得到產(chǎn)品m2 kg,產(chǎn)率為。解析由題中所給反應(yīng)可知濾渣1為Fe2O3,濾液1中含有Al、Si,調(diào)節(jié)pH=7,則濾渣2中含Al(OH)3及含硅雜質(zhì),濾液2中含有Cr、Na+,此時(shí)調(diào)節(jié)pH促使平衡2Cr+2H+ Cr2+H2O正向移動(dòng),再加入KCl得到K2Cr2O7。(1)利用得失電子守恒方法配平:2FeOCr2O3+4Na2CO3+7NaNO3 4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2+7NaNO2,則FeOCr2O3與NaNO3的系數(shù)比為27。陶瓷中含有SiO2,在高溫下