2025年高一上學期化學“化學金屬”中的化學知識考查一、金屬的化學通性金屬的化學性質(zhì)是高一化學“化學金屬”章節(jié)的基礎(chǔ)內(nèi)容，其核心圍繞金屬原子的結(jié)構(gòu)特點展開。由于金屬原子最外層電子數(shù)較少（通常為1-3個），在化學反應(yīng)中容易失去電子，表現(xiàn)出還原性。這種結(jié)構(gòu)特征決定了金屬的三大通性：與非金屬單質(zhì)反應(yīng)、與酸反應(yīng)、與某些鹽溶液反應(yīng)。金屬與氧氣的反應(yīng)是最常見的氧化過程，但反應(yīng)條件和產(chǎn)物受金屬活動性影響顯著。例如，鈉在常溫下即可與氧氣反應(yīng)生成氧化鈉（4Na+O?=2Na?O），加熱時則生成過氧化鈉（2Na+O?$\xlongequal{\triangle}$Na?O?）；鐵在純氧中燃燒生成四氧化三鐵（3Fe+2O?$\xlongequal{\text{點燃}}$Fe?O?），而在潮濕空氣中則發(fā)生電化學腐蝕生成氧化鐵水合物（鐵銹）。鋁與氧氣反應(yīng)的特殊性在于，常溫下即可形成一層致密的氧化鋁薄膜（4Al+3O?=2Al?O?），這層薄膜能阻止內(nèi)部鋁進一步氧化，因此鋁制品具有良好的抗腐蝕性。金屬與酸的反應(yīng)遵循金屬活動性順序表：排在氫前的金屬（如K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe等）能與非氧化性酸（如鹽酸、稀硫酸）反應(yīng)生成鹽和氫氣，反應(yīng)的實質(zhì)是金屬單質(zhì)與酸中的H?發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。例如，鋅與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為Zn+2H?=Zn2?+H?↑。需要注意的是，鐵與非氧化性酸反應(yīng)生成Fe2?而非Fe3?，這是因為H?的氧化性較弱，只能將Fe氧化為+2價。而金屬與氧化性酸（如濃硫酸、硝酸）反應(yīng)時，不產(chǎn)生氫氣，而是生成相應(yīng)的鹽、水和還原產(chǎn)物（如SO?、NO等），例如銅與濃硝酸反應(yīng)：Cu+4HNO?(濃)=Cu(NO?)?+2NO?↑+2H?O。金屬與鹽溶液的反應(yīng)遵循“強制弱”規(guī)律，即活動性較強的金屬能將活動性較弱的金屬從其鹽溶液中置換出來。典型反應(yīng)如鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)（Fe+CuSO?=FeSO?+Cu），這一反應(yīng)也被稱為“濕法煉銅”的基礎(chǔ)。但需注意特殊情況：K、Ca、Na等極活潑金屬投入鹽溶液時，會先與水反應(yīng)生成堿和氫氣，堿再與鹽發(fā)生復分解反應(yīng)。例如，鈉投入硫酸銅溶液中，先發(fā)生2Na+2H?O=2NaOH+H?↑，再發(fā)生2NaOH+CuSO?=Cu(OH)?↓+Na?SO?，不會直接置換出銅單質(zhì)。二、鐵及其化合物的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化鐵及其化合物是高一化學的重點內(nèi)容，其核心在于鐵元素的變價特性（0價、+2價、+3價）及相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。這部分知識不僅涉及氧化還原反應(yīng)原理的應(yīng)用，還包含豐富的實驗現(xiàn)象和計算問題。（一）鐵單質(zhì)的性質(zhì)鐵是一種銀白色金屬，具有良好的導電性、導熱性和延展性，密度為7.86g/cm3，熔點1538℃。在化學反應(yīng)中，鐵既能失去2個電子生成Fe2?，也能失去3個電子生成Fe3?，因此鐵既有+2價也有+3價化合物。鐵與非金屬單質(zhì)反應(yīng)時，產(chǎn)物的價態(tài)取決于非金屬的氧化性強弱：與氯氣（強氧化性）反應(yīng)生成FeCl?（2Fe+3Cl?$\xlongequal{\text{點燃}}$2FeCl?），與硫（弱氧化性）反應(yīng)生成FeS（Fe+S$\xlongequal{\triangle}$FeS）。鐵與水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣（3Fe+4H?O(g)$\xlongequal{\text{高溫}}$Fe?O?+4H?），這一反應(yīng)體現(xiàn)了鐵的還原性和與水的特殊反應(yīng)條件。（二）鐵的氧化物與氫氧化物鐵的氧化物主要有三種：氧化亞鐵（FeO，黑色粉末）、氧化鐵（Fe?O?，紅棕色粉末，俗稱鐵紅）、四氧化三鐵（Fe?O?，黑色晶體，俗稱磁性氧化鐵）。其中Fe?O?可以看作是FeO·Fe?O?的復合氧化物，含有Fe2?和Fe3?兩種價態(tài)。這三種氧化物均能與酸反應(yīng)：FeO+2H?=Fe2?+H?O，F(xiàn)e?O?+6H?=2Fe3?+3H?O，F(xiàn)e?O?+8H?=Fe2?+2Fe3?+4H?O。氧化鐵常用作紅色顏料和煉鐵原料，例如工業(yè)煉鐵的主要反應(yīng)為Fe?O?+3CO$\xlongequal{\text{高溫}}$2Fe+3CO?。鐵的氫氧化物有兩種：氫氧化亞鐵（Fe(OH)?）和氫氧化鐵（Fe(OH)?）。兩者均為不溶性堿，可通過相應(yīng)鹽溶液與堿溶液反應(yīng)制得。Fe(OH)?是白色絮狀沉淀，但極易被氧化，在空氣中迅速變?yōu)榛揖G色，最終生成紅褐色的Fe(OH)?（4Fe(OH)?+O?+2H?O=4Fe(OH)?）。因此，制備Fe(OH)?時需創(chuàng)造無氧環(huán)境，例如向FeSO?溶液中滴加NaOH溶液時，應(yīng)將膠頭滴管插入液面以下，并可在溶液表面覆蓋煤油隔絕空氣。Fe(OH)?受熱易分解：2Fe(OH)?$\xlongequal{\triangle}$Fe?O?+3H?O。（三）Fe2?與Fe3?的轉(zhuǎn)化與檢驗Fe2?與Fe3?的相互轉(zhuǎn)化是鐵元素知識的核心，體現(xiàn)了氧化還原反應(yīng)的基本規(guī)律。Fe2?具有還原性，易被氧化劑（如O?、Cl?、H?O?、酸性KMnO?等）氧化為Fe3?。例如，向FeCl?溶液中通入Cl?，離子方程式為2Fe2?+Cl?=2Fe3?+2Cl?；Fe2?在酸性條件下與H?O?反應(yīng)：2Fe2?+H?O?+2H?=2Fe3?+2H?O。Fe3?具有氧化性，能被還原劑（如Fe、Cu、I?、SO?等）還原為Fe2?。例如，F(xiàn)eCl?溶液與鐵粉反應(yīng)（2Fe3?+Fe=3Fe2?），常用于FeCl?溶液的提純；FeCl?溶液與銅反應(yīng)（2Fe3?+Cu=2Fe2?+Cu2?），可用于印刷電路板的制作。Fe2?與Fe3?的檢驗是實驗考查的重點，常用方法有：觀察顏色：Fe2?溶液呈淺綠色，F(xiàn)e3?溶液呈黃色（濃度較高時為棕黃色）。加堿溶液：Fe2?與堿反應(yīng)生成白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最終呈紅褐色；Fe3?與堿反應(yīng)直接生成紅褐色沉淀。加KSCN溶液：Fe3?與SCN?反應(yīng)生成血紅色的Fe(SCN)?（離子方程式：Fe3?+3SCN?=Fe(SCN)?），而Fe2?與SCN?不反應(yīng)（若先加氯水，F(xiàn)e2?被氧化為Fe3?，溶液也會變?yōu)檠t色）。加苯酚溶液：Fe3?與苯酚反應(yīng)生成紫色絡(luò)合物，F(xiàn)e2?無此現(xiàn)象。三、鋁及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用鋁是地殼中含量最多的金屬元素，其單質(zhì)及化合物的性質(zhì)具有鮮明的特殊性，尤其是鋁和氧化鋁的兩性（既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)），是考查的重點和難點。（一）鋁單質(zhì)的性質(zhì)鋁是銀白色輕金屬，密度2.70g/cm3，具有良好的延展性和導電性，常用于制造導線和鋁合金材料。鋁的化學性質(zhì)活潑，但由于表面氧化膜的保護，常溫下在空氣中穩(wěn)定。鋁與酸反應(yīng)的實質(zhì)是與H?反應(yīng)：2Al+6H?=2Al3?+3H?↑，與稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)均生成氫氣。鋁與堿溶液的反應(yīng)是其特性，反應(yīng)分兩步進行：首先鋁與水反應(yīng)生成氫氧化鋁和氫氣（2Al+6H?O=2Al(OH)?+3H?↑），然后氫氧化鋁與強堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽和水（Al(OH)?+NaOH=NaAlO?+2H?O），總反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH?+2H?O=2AlO??+3H?↑。這一反應(yīng)中，水是氧化劑，堿是促進反應(yīng)進行的物質(zhì)，因此1mol鋁與足量堿反應(yīng)生成1.5mol氫氣，與足量酸反應(yīng)也生成1.5mol氫氣（等量鋁與足量酸堿反應(yīng)生成H?的量相等）。鋁熱反應(yīng)是鋁的重要應(yīng)用之一，鋁與某些金屬氧化物（如Fe?O?、Cr?O?、MnO?等）在高溫下發(fā)生置換反應(yīng)，放出大量熱（2Al+Fe?O?$\xlongequal{\text{高溫}}$Al?O?+2Fe）。該反應(yīng)可用于焊接鋼軌、冶煉高熔點金屬，體現(xiàn)了鋁的強還原性。（二）鋁的重要化合物氧化鋁（Al?O?）是典型的兩性氧化物，既能與酸反應(yīng)生成鋁鹽和水（Al?O?+6H?=2Al3?+3H?O），也能與堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽和水（Al?O?+2OH?=2AlO??+H?O）。氧化鋁熔點高（2072℃），可用作耐火材料（如耐火坩堝、耐火管）。氫氧化鋁（Al(OH)?）是兩性氫氧化物，在水中存在酸式電離（Al(OH)??H?+AlO??+H?O）和堿式電離（Al(OH)??Al3?+3OH?），因此既能與酸反應(yīng)（Al(OH)?+3H?=Al3?+3H?O），也能與堿反應(yīng)（Al(OH)?+OH?=AlO??+2H?O）。氫氧化鋁的制備通常采用鋁鹽與氨水反應(yīng)（Al3?+3NH?·H?O=Al(OH)?↓+3NH??），而不用強堿，因為過量強堿會溶解生成的Al(OH)?。氫氧化鋁是醫(yī)用胃酸中和劑的主要成分，利用其弱堿性中和過多胃酸（Al(OH)?+3HCl=AlCl?+3H?O）。鋁鹽與偏鋁酸鹽的轉(zhuǎn)化也是考查重點：Al3?與AlO??在溶液中會發(fā)生雙水解反應(yīng)生成Al(OH)?沉淀（Al3?+3AlO??+6H?O=4Al(OH)?↓）；Al3?與過量OH?反應(yīng)生成AlO??（Al3?+4OH?=AlO??+2H?O）；AlO??與過量H?反應(yīng)生成Al3?（AlO??+4H?=Al3?+2H?O）。這些轉(zhuǎn)化關(guān)系可通過“鋁三角”模型進行系統(tǒng)梳理，體現(xiàn)了“量變引起質(zhì)變”的化學反應(yīng)規(guī)律。四、合金及金屬材料的應(yīng)用合金是由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)，屬于混合物。其性能與純金屬相比有顯著差異，主要體現(xiàn)在硬度、熔點和機械性能等方面：合金的硬度一般大于各成分金屬（如黃銅的硬度大于銅和鋅），熔點一般低于各成分金屬（如焊錫的熔點低于鉛和錫）。這種性能差異的微觀解釋是：純金屬原子排列規(guī)整，原子層間易滑動；加入其他元素原子后，原子層排列被打亂，滑動阻力增大，導致硬度增加、熔點降低。鐵合金是最常用的金屬材料，根據(jù)含碳量不同分為生鐵（含碳2%~4.3%）和鋼（含碳0.03%~2%）。生鐵硬度大、性脆，可鑄不可鍛，用于制造鐵鍋、機床底座等；鋼具有良好的延展性和機械性能，可鍛可軋，廣泛用于制造機械零件、交通工具等。鋼的分類進一步細化：碳素鋼（按含碳量分為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼）和合金鋼（在碳素鋼中加入Cr、Ni、Mn等合金元素）。不銹鋼是最常見的合金鋼，含Cr（12%~20%）和Ni（8%~14%），具有很強的抗腐蝕性，用于醫(yī)療器材、廚房用具等；超級鋼（含Mn、C、Al、V等元素）強度極高，可實現(xiàn)材料輕薄化，用于航空航天領(lǐng)域。鋁合金是輕金屬材料的代表，鋁的密度?。?.7g/cm3），鋁合金的密度僅為鋼的1/3左右，但強度接近鋼，具有“輕質(zhì)高強”的特點。鋁合金的性能可通過調(diào)整合金元素（如Cu、Mg、Si、Mn等）進行優(yōu)化，例如硬鋁（含Cu4%、Mg0.5%、Mn0.5%、Si0.7%）強度高、硬度大，用于制造飛機機身、門窗框架；鋁鋰合金密度更小、強度更高，是航天航空的理想材料。鋁合金表面的氧化膜不僅抗腐蝕，還可通過陽極氧化工藝加厚，賦予其裝飾性和功能性（如著色、絕緣）。金屬材料的應(yīng)用需綜合考慮性能、成本和環(huán)境因素。例如，選擇輸油管道材料時，需權(quán)衡鋼的高強度與耐腐蝕需求（可采用鍍鋅或涂防腐涂層）；醫(yī)療器械需兼顧不銹鋼的耐腐蝕性和鈦合金的生物相容性。隨著科技發(fā)展，新型金屬材料不斷涌現(xiàn)，如儲氫合金（能大量吸收H?并可逆釋放，用于氫能源存儲）、形狀記憶合金（如Ni-Ti合金，變形后加熱恢復原狀，用于牙齒矯正、航天器天線），這些材料拓展了金屬材料的應(yīng)用邊界，體現(xiàn)了“結(jié)構(gòu)-性質(zhì)-用途”的化學學科思想。五、化學計算與實驗探究金屬章節(jié)的化學計算主要涉及物質(zhì)的量在化學方程式中的應(yīng)用，核心是“比例關(guān)系”和“守恒思想”。例如，鋁與酸、堿反應(yīng)的計算中，需明確2Al~3H?的定量關(guān)系：等量鋁與足量酸堿反應(yīng)生成H?的量相等；足量鋁與等物質(zhì)的量HCl和NaOH反應(yīng)，生成H?的量之比為1:3。復雜計算中常用守恒法：質(zhì)量守恒（反應(yīng)前后元素質(zhì)量不變）、電荷守恒（溶液中陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負電荷總數(shù)）、電子守恒（氧化還原反應(yīng)中氧化劑得電子總數(shù)等于還原劑失電子總數(shù)）。例如，向FeCl?和CuCl?混合溶液中加入鐵粉，反應(yīng)后溶液中無Fe3?，此時電子守恒表現(xiàn)為：n(Fe)×2=n(Fe3?)×1+n(Cu2?)×2（Fe失去電子，F(xiàn)e3?和Cu2?得到電子）。實驗探究是金屬知識考查的重要形式，典型實驗包括：氫氧化亞鐵的制備：關(guān)鍵是隔絕空氣，可采用“液封法”（將NaOH溶液滴入FeSO?溶液液面下）或“還原性氣氛法”（通入N?或H?排盡空氣），觀察白色沉淀→灰綠色→紅褐色的轉(zhuǎn)化過程。Fe2?與Fe3?的轉(zhuǎn)化實驗：設(shè)計對比實驗（如向FeCl?溶液中滴加氯水，觀察溶液顏色變化并檢驗Fe3?），分析氧化劑/還原劑的選擇及反應(yīng)條件。合金成分測定：通過與酸反應(yīng)生成H?的體積計算合金中各金屬的含量（如Zn-Al合金與足量稀鹽酸反應(yīng)，