【备战2013】高考化学考前30天冲刺押题系列第二部分专题11常见金属元素及其化合物钠、铝、铁、铜及其化合物是日常生活中非常重要的物质，特别是铝、铁在国民经济中占有极其重要的地位。命题的重点将是钠及其化合物(特别是Na2O2、Na2CO3、NaHCO3)的性质、铝及其化合物的两性、Fe2＋与Fe3＋之间的转化关系、铜的冶炼及Cu(OH)2的性质等。估计以后高考试题将会在选择题中以离子共存、离子方程式、氧化还原反应、物质的鉴别与分离等角度考查金属元素及其化合物的性质，也会在非选择题中以金属元素的性质为载体，通过推断题、实验题，考查考生运用金属元素的有关知识分析解决问题的能力。以实验探究的形式考查元素化合物的性质将成为2013年高考命题的新亮点。1.钠及其重要化合物间的转化关系2．铝及其重要化合物间的转化关系3．铁及其重要化合物间的转化关系14\n4．铜及其重要化合物之间的转化关系【高频考点】考点一 钠及其化合物主要以Na2O、Na2O2与CO2和H2O的反应为载体考查氧化还原反应、离子浓度及有关计算等问题。【例1】(2012·北京，7)下列解释实验现象的反应方程式正确的是( )。A．切开的金属Na暴露在空气中，光亮表面逐渐变暗2Na＋O2===Na2O2B．向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液，白色沉淀变成黑色2AgCl＋S2－===Ag2S＋2Cl－C．Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间，变成白色粘稠物2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2D．向NaHCO3溶液中加入过量的澄清石灰水，出现白色沉淀2HCO＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋CO＋2H2O【解析】切开的金属Na暴露在空气中，光亮表面逐渐变暗的原因是钠被氧化生成Na2O,4Na＋O2===2Na2O，A项错误；由于Ag2S溶解度比AgCl的溶解度小，故向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液，能实现沉淀的转化，白色沉淀变成黑色，B项正确；Na2O2放置在潮湿的空气中反应有2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2和2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O214\n↑，C项错误；由于澄清石灰水过量，与NaHCO3溶液反应的离子方程式为HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O，D项错误。【答案】B【变式】下列几种溶液中的指定离子，①NaHCO3溶液中的HCO；②Na2SO3溶液中的SO；③NaHCO3和Na2CO3混合溶液中的CO；④CH3COONa溶液中CH3COO－；⑤饱和Ca(OH)2溶液中的Ca2＋，向其中加入足量的Na2O2固体后，忽略体积变化，恢复到原温度，离子浓度基本保持不变的是( )。 A．②和③B．③和④C．④和⑤D．①和③【特别提醒】1．钠露置于空气中的变化及反应分析钠的变化过程为Na2CO3溶液→Na2CO3·10H2O晶体→Na2CO3粉末(风化)，最终得到白色粉末。特别指出：Na2CO3的形成并非Na2O＋CO2===Na2CO3反应所致，因Na2O更易与水反应。2．过氧化钠的强氧化性过氧化钠，淡黄色固体，Na＋与O之比为2∶1，能与CO2、H2O反应生成O2，反应化学方程式为：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2,2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。(1)Na2O2与SO2反应：Na2O2＋SO2===Na2SO4。(2)Na2O2投入FeCl2溶液中，可将Fe2＋氧化成Fe3＋，同时生成Fe(OH)3沉淀。(3)Na2O2投入氢硫酸中，可将H2S氧化成单质硫，溶液变浑浊。(4)Na2O2投入Na2SO3溶液中，可将SO氧化成SO。(5)Na2O2投入品红溶液中，因其有强氧化性，所以有漂白性，可使品红溶液褪色。考点二 镁、铝及其化合物主要从Al2O3和Al(OH)3的两性、镁的提取和冶炼以及MgO和Mg(OH)2的难溶性来命题，并常涉及生产、生活中的一些应用，有时也考查Al的还原性及Mg与氮气、二氧化碳的反应等。14\n【变式】化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是( )。A．明矾水解形成Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化B．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀C．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁【特别提醒】1．Al2O3、Al(OH)3仅能溶于强酸和强碱溶液中(如在氨水和碳酸中均不溶)，Al3＋、AlO只能分别存在于强酸性与强碱性溶液中。2．(1)Al3＋与OH－、CO、HCO、SO、S2－、AlO、SiO等不能大量共存，其中OH－是因为直接反应不能大量共存，其余均是因为发生“水解相互促进”反应不能大量共存。(2)AlO与H＋、HCO、NH、Al3＋、Mg2＋、Cu2＋不能大量共存，其中AlO和HCO、H14\n＋是因为直接反应(AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO、AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓)不能大量共存，其余是因为发生“水解相互促进”反应不能大量共存。3．Al、Al2O3、Al(OH)3与H＋、OH－的反应及其量的关系：4．镁不仅可置换酸中的氢，也可与水解呈酸性的盐溶液反应产生H2，如Mg条置于NH4Cl溶液中可产生H2和NH3；由于Ksp[Mg(OH)2]＜Ksp(MgCO3)，故在碳酸盐或碳酸氢盐溶液中Mg2＋总是转化为Mg(OH)2沉淀，如Mg(HCO3)2与Ca(OH)2溶液混合，容易写成生成MgCO3、CaCO3，正确的是：Mg2＋＋2HCO＋2Ca2＋＋4OH－===2CaCO3↓＋Mg(OH)2↓＋2H2O。考点三 铁、铜及其化合物铁和铜均是重要的变价金属，高考常围绕铁和铜的单质和化合物的性质、转化和用途，并结合氧化还原反应进行命题，以化学生产工艺为背景考查铁和铜的单质和化合物的性质及转化也是一个重要的命题趋势。【例3】下列有关叙述正确的是( )。A．Fe与S混合加热生成FeS2B．Fe3＋有氧化性，因此FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜C．Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3D．Fe2＋、Al3＋、ClO－、Cl－在水溶液中一定能大量共存【变式】部分氧化的FeCu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76g，经如下处理：下列说法正确的是( )。A．滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋B．样品中Fe元素的质量为2.24g14\nC．样品中CuO的质量为4.0gD．V＝896mL【特别提醒】1．注意铁单质与强氧化性的氯气反应时只生成FeCl3，与强氧化性的硝酸反应时，也有生成二价铁化合物的可能性，这是由于过量的铁与Fe3＋反应的结果。2．Fe(NO3)2溶液酸化后，易忽略NO遇H＋后有强氧化性。3．Fe(OH)3溶于HI溶液中除了发生酸碱中和反应外，还发生氧化还原反应。其反应为2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋6H2O。4．SO2通入FeCl3和BaCl2的混合溶液中，易忽略SO2被Fe3＋氧化，其反应为2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋4H＋＋SO，SO＋Ba2＋===BaSO4↓。5．FeCl2也可由化合反应生成，Fe＋2FeCl3===3FeCl2。6．FeCl3、Fe2(SO4)3的水溶液蒸干所得固体不同：FeCl3溶液加热蒸干得Fe(OH)3，灼烧得Fe2O3；Fe2(SO4)3溶液蒸干仍为Fe2(SO4)3。7．无水CuSO4白色粉末可用于检验水的存在，不能用作吸水剂。8．CuSO4和CuSO4·5H2O相互转化属于化学变化。【专家预测】1．下列反应中，改变反应物的用量或浓度，不会改变反应产物种类的是( )。A．碳粉在氧气中燃烧B．CO2通入氢氧化钠溶液C．铁在氯气中燃烧D．铜和硝酸反应14\n3．中学化学中很多“规律”都有其使用范围，据有关“规律”下列结论合理的是( )。A．根据较强酸可以制取较弱酸的规律，推出CO2通入NaClO溶液中能生成HClOB．金属镁可以通过电解MgCl2制得，推出金属铝可以通过电解AlCl3制得C．金属钠在纯氧中燃烧生成Na2O2，推出金属锂在纯氧中燃烧生成Li2O2D．CaCO3与稀硝酸反应生成CO2，推出CaSO3也能与稀硝酸反应生成SO24．已知室温下，Al(OH)3的Ksp或溶解度远大于Fe(OH)3。向浓度均为0.1mol·L－1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列示意图表示生成Al(OH)3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系，合理的是( )。14\n5．25℃、101kPa下：①2Na(s)＋O2(g)===Na2O(s) ΔH1＝－414kJ·mol－1；②2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s) ΔH2＝－511kJ·mol－1。下列说法正确的是( )。A．①和②生成等物质的量的产物，转移的电子数相同B．Na与足量O2反应生成Na2O，随温度升高生成Na2O的速率逐渐加快C．25℃、101kPa下，Na2O2(s)＋2Na(s)===2Na2O(s) ΔH1＝＋317kJ·mol－1D．①和②产物中的阴阳离子个数比均为1∶16．已知A、B、D、E均为中学化学常见单质或化合物，它们之间的关系如图所示[部分产物略去，Fe能与足量稀HNO3反应生成Fe(NO3)3]。下列说法错误的是( )。A．A、B、D可能是钠及其化合物B．A、B、D可能是铁及其化合物C．A、B、D可能是铝及其化合物D．A、B、D不可能是非金属及其化合物14\n7．常温下，将1.92g铜加入到100mLH2SO4和HNO3的混合液中，Cu全部溶解，放出无色气体，再向溶液中加入足量铁粉，充分反应，此时收集到气体为448mL(标准状况)的氢气。下列有关结论不正确的是( )。A．溶解的铁粉为2.8gB．原溶液中c(SO)＝0.5mol·L－1C．原混合溶液中c(H＋)＝1.2mol·L－1D．原溶液中n(NO)＝0.08mol8．科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。(1)实验室可用无水乙醇处理少量残留的金属钠，化学反应方程式为________________________。要清洗附着在试管壁上的硫，可用的试剂是________。(2)下图为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320℃左右，电池反应为2Na＋xS===Na2Sx，正极的电极反应式为__________________________。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是____________________________。(3)Na2S溶液中离子浓度由大到小的顺序为________，向该溶液中加入少量固体CuSO4，溶液pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。14\n9．下列转化关系中，X、Y是生活中用途广泛的两种金属单质，A、B是氧化物，A呈红棕色，C、D、E是中学常见的三种化合物。分析转化关系回答问题：(1)请写出反应①的化学方程式____________________________________。(2)检验D溶液中Fe3＋离子的方法是_____________________。(3)若试剂a是NaOH溶液，写出单质X与NaOH溶液反应的离子方程式___________。(4)若试剂b是H2SO4，工业上用E、H2SO4和NaNO2为原料制取高效净水剂Y(OH)SO4，已知还原产物为NO，则该反应的化学方程式是__________________。(5)工业上电解熔融的B制取X时，若阳极产生的气体在标准状况下的体积为33.6m3，则阴极产物的质量为________kg。14\n10．四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料，由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：回答下列问题：(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋2TiO2＋(无色)＋Fe＋4H＋===2Ti3＋(紫色)＋Fe2＋＋2H2OTi3＋(紫色)＋Fe3＋＋H2O===TiO2＋(无色)＋Fe2＋＋2H＋加入铁屑的作用是___________________。(2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在________范围。(3)若把③中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂质，还可制得钛白粉。已知25℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.79×10－39，该温度下反应Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O的平衡常数K＝________。(4)已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋O2(g)14\nΔH＝＋140kJ·mol－12C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221kJ·mol－1写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是________(只要求写出一项)。11．铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题：(1)黄铁矿(FeS2)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料。其中一个反应为3FeS2＋8O26SO2＋Fe3O4，有3molFeS2参加反应，转移________mol电子。(2)氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂，反应的离子方程式为_____________；从腐蚀废液回收得到金属铜，还需要的试剂是________。(3)与明矾相似，硫酸铁也可用作净水剂，在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中的悬浮物沉降除去，其原因是__________________________________________。14\n(4)钢铁的电化学腐蚀简单示意图如下，将该图稍作修改即可成为钢铁电化学防护的简单示意图，请在下图虚线框内作出修改，并用箭头标出电子流动方向。12.碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域，以β锂辉石(主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2)为原料制备Li2CO3的工艺流程如下：已知：Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和Mg2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g。(1)步骤Ⅰ前，β锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是________________________________。(2)步骤Ⅰ中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li＋、SO，另含有Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋、Na＋等杂质，需在搅拌下加入________(填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”)以调节溶液的pH到6.0～6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。(3)步骤Ⅱ中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO314\n溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有________。(4)步骤Ⅲ中，生成沉淀的离子方程式为_________________________________。(5)从母液中可回收的主要物质是______________________。14
