专题十一 常见金属元素
1.了解常见金属（如Na、Al、Fe、Cu等）的活动顺序。2.了解常见金属及其重要化合物的主要性质并了解其应用。3.了解合金的概念及重要合金的应用。
[考纲要求]
考点一　钠及其重要化合物
1.理清知识主线
Na→Na2O→Na2O2→NaOH→Na2CO3→NaHCO3
2.注意网络构建
3.扫除知识盲点
(1)钠和盐溶液反应，不能置换出盐中的金属，与熔融的盐反应才能置换出盐中的金属。
(2)无论Na与O2反应生成Na2O还是Na2O2，只要参与反应的Na的质量相等，则转移电子的物质的量一定相等，但得到Na2O2的质量大于Na2O的。
(3)注意Na及其化合物发生焰色反应时火焰颜色均为黄色。
(4)Li和O2反应只生成Li2O：4Li＋O2 2Li2O。
(5)1 mol Na2O2参与反应转移电子的物质的量不一定为1 mol，如Na2O2与SO2的反应转移电子数应为2 mol。
(6)不用试剂也可鉴别Na2CO3和盐酸。
(7)不能用Ca(OH)2鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液，应选用CaCl2或BaCl2溶液。
(8)除去CO2中的HCl气体，应选用饱和NaHCO3溶液。
(9)Na—K合金常温下呈液态，是原子反应堆的导热剂。
(10)鉴别Na、K利用焰色反应。
(11)碱金属的密度呈现增大的趋势，但K反常。
(12)向饱和的Na2CO3溶液中通入过量CO2，有晶体析出。
题组一　重要反应必练
1.按要求书写方程式。
(1)Na与CuSO4溶液反应的离子方程式
。
(2)Na在空气中缓慢氧化
。
(3)Na2O2和H2O反应的离子方程式
。
2Na＋2H2O＋Cu2＋===2Na＋＋Cu(OH)2↓＋H2↑
4Na＋O2===2Na2O
2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑
(4)Na2O2和SO2的反应
。
(5)Na2CO3转化成NaOH的化学方程式
。
(6)向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2气体的离子方程式
。
(7)NaHCO3与过量Ca(OH)2溶液反应的离子方程式
。
Na2O2＋SO2===Na2SO4
Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH
(8)NaHCO3与少量Ca(OH)2溶液反应的离子方程式
。
(9)向NaOH溶液中通入少量CO2气体反应的离子方程式
。
(10)向NaClO溶液中通入过量CO2气体反应的离子方程式
。
(11)用惰性电极电解饱和的食盐水的化学方程式
。
(12)NaHCO3溶液转化成Na2CO3溶液的化学方程式
。
NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O
题组二　准确判断物质性质
2.正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)用热的烧碱溶液洗去油污，是因为Na2CO3可直接与油污
反应 ( )
(2014·新课标全国卷Ⅰ，8A)
(2)用热碱水清除炊具上残留的油污发生了化学变化 ( )
(2014·新课标全国卷Ⅱ，7B)
(3)二氧化碳通过Na2O2粉末反应后固体物质增重 ( )
(2014·新课标全国卷Ⅱ，9B)
×
√
√
(4) ( )

(2014·新课标全国卷Ⅱ，10B)
(5)除去Na2CO3固体中的NaHCO3固体可用灼烧的方法 ( )
(2014·大纲全国卷，10D)
×
√
(6)①中为NaHCO3固体受热分解，②中为澄清石灰水变浑浊，由②中现象，能证实①中发生的反应 ( )
(2014·北京理综，11C)

(7)小苏打是面包发酵粉的主要成分之一 ( )
(2014·福建理综，6D)
(8)用酚酞试液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液 ( )
(2013·安徽理综，12D)
√
√
√
(9)用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，该溶液一定是钠盐溶液 ( )
(2013·江苏，13B)
(10)食盐可作调味剂，也可作食品防腐剂 ( )
(2013·天津理综，2A)
(11)侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异 ( )
(2013·新课标全国卷Ⅰ，7A)
(12)用加热分解的方法区分碳酸钠和碳酸氢钠两种固体 ( )
(2013·福建理综，10B)
×
√
√
√
题组三　典型实验探究
3.已知某纯碱样品中含有少量NaCl杂质，为测定该样品中纯碱的质量分数，可用如图所示的装置进行实验。
主要实验步骤如下：
①按如图所示装置来组装仪器，并检查装置的气密性；
②将a g纯碱样品放入锥形瓶中，加入适量蒸馏水溶解，得到纯碱样品溶液；
③称量盛有碱石灰的U形管的质量为b g；
④通过分液漏斗滴入6 mol·L－1的硫酸，直到不再产生气体为止；
⑤从导管A处缓缓鼓入一定量的空气；
⑥再次称量盛有碱石灰的U形管的质量为c g；
⑦重复步骤⑤和⑥的操作，直到U形管的质量基本不变，为d g。
请回答下列问题：
(1)在用托盘天平称量样品时，如果天平的指针向左偏转，说明________。
(2)装置中干燥管B的作用是________________。
(3)如果将分液漏斗中的硫酸换成物质的量浓度相同的盐酸，测量结果将________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
(4)步骤⑤的目的是__________。
(5)步骤⑦的目的是__________。
(6)该样品中纯碱的质量分数的计算式为____________。
(7)还可以用其他实验方法测定该样品中纯碱的质量分数。请简述一种不同的实验方法。
解析　题目所提供的装置图根据功能不同划分为五个部分：
①净化(洗气)装置——除去空气中的CO2；②气体发生装置——Na2CO3与硫酸反应产生CO2；③干燥(洗气)装置——除去CO2中的水蒸气；④气体吸收装置——用碱石灰吸收CO2；
⑤尾气处理装置——防止空气中的CO2与水蒸气进入U形管。
答案　(1)样品质量较大　
(2)防止空气中的CO2与水蒸气进入U形管　
(3)偏高　
(4)将反应产生的CO2全部赶入U形管中
(5)保证产生的CO2被充分吸收、减小误差　
(6)×100%　
(7)向一定量的纯碱样品溶液中加入足量BaCl2溶液，经过滤、洗涤、烘干、称量沉淀质量的方法测定样品中纯碱的质量分数。(其他合理答案均可)

一般来说，根据高考对中学化学实验考查的具体要求及各个实验装置的功能不同，常把中学化学实验装置分为以下“模块装置”：气体发生装置、洗气装置、干燥装置、化学反应装置、集气装置、易溶气体吸收装置、尾气处理装置、量气装置和安全吸收装置等。
反思归纳
考点二　铝及其重要化合物
1.理清知识主线
2.注意网络构建
3.扫除知识盲点
(1)铝是活泼金属，但铝抗腐蚀性相当强，因为铝表面生成一层致密的氧化物薄膜。
(2)铝热反应不仅仅是单质铝与Fe2O3反应，还包含制取其他难熔金属的反应，由于铝热剂是混合物，故铝热反应不能用于工业上冶炼铁。注意铝热反应是中学化学中唯一一类金属单质与金属氧化物在高温条件下的置换反应。
(3)引发铝热反应的操作是高考实验考查的热点，具体操作是先铺一层KClO3，然后插上镁条，最后点燃镁条。
(4)并不是Al与所有金属氧化物均能组成铝热剂，该金属氧化物对应的金属活泼性应比铝弱。
(5)Al2O3、Al(OH)3与NaOH溶液的反应常用于物质的分离提纯。Al(OH)3不溶于氨水，所以实验室常用铝盐和氨水来制备Al(OH)3。
(6)利用偏铝酸盐制备Al(OH)3，一般不用强酸，因为强酸的量控制不当会使制得的Al(OH)3溶解。若向偏铝酸盐溶液中通入CO2，生成的Al(OH)3不溶于碳酸，CO2过量时另一产物是HCO ，不过
量时另一产物是CO ，书写离子反应方程式时要特别注意。
(7)Al(OH)3可用作抗酸药。
(8)泡沫灭火器所用试剂为Al2(SO4)3溶液和NaHCO3溶液。
题组一　重要反应必练
1.按要求书写方程式。
(1)Al与盐酸、NaOH溶液反应的离子方程式
、
。
(2)Al和Fe3O4的反应
。
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
(3)Al2O3与盐酸、NaOH溶液反应的离子方程式
、
。
(4)Al(OH)3与盐酸、NaOH溶液反应的离子方程式
、
。
(5)AlCl3与过量NH3·H2O、NaOH溶液反应的离子方程式
、
。
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(6)NaAlO2与少量盐酸或过量盐酸反应的离子方程式
、
。
(7)向NaAlO2溶液中通入少量或过量CO2反应的离子方程式
、
。
(8)Al2(SO4)3溶液与NaHCO3溶液反应的离子方程式
。
(9)AlCl3溶液与NaAlO2溶液反应的离子方程式
。
(10)用离子方程式表示NaAlO2与NaHCO3不能共存的原因
。
题组二　准确判断物质性质
2.正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)铝与Fe2O3发生铝热反应，反应后固体质量增加 ( )
(2014·新课标全国卷Ⅱ，9C)
(2)明矾用作净水剂，涉及化学变化 ( )
(2014·重庆理综，1A)
(3)氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂 ( )
(2014·江苏，4B)
(4)铝罐可久盛食醋 ( )
(2014·福建理综，6C)
×
√
√
×
(5)只滴加氨水鉴别NaCl、AlCl3、MgCl2、Na2SO4四种溶液( )
(2014·福建理综，8A)
(6)明矾溶于水产生Al(OH)3胶体：Al3＋＋3H2O===Al(OH)3↓＋3H＋ ( )
(2013·江苏，8B)
(7)硫酸铝溶液中加入过量氨水Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓( )
(2012·大纲全国卷，7A)
×
×
×
(8)AlCl3溶液与浓氨水反应有白色沉淀生成 ( )
(2012·北京理综，10C)
(9)明矾能水解生成Al(OH)3胶体，可用作净水剂 ( )
(2012·江苏，5A)
√
√
题组三　定量计算与图像分析
3.(2012·安徽理综，13)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0.1 mol·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(　　)
解析　解答本题时应特别注意，难溶物的Ksp越大，在溶液中越难形成沉淀；Al(OH)3能溶于过量的NaOH溶液。由于Al(OH)3的Ksp比Fe(OH)3的Ksp大，故在混合液中加入NaOH溶液时，先生成Fe(OH)3沉淀，而不生成Al(OH)3沉淀，当Fe(NO3)3反应完全后再生成Al(OH)3沉淀，继续加入NaOH溶液，Al(OH)3沉淀又溶解，故只有C图像符合题意。
答案　C
4.(2012·山东理综，9)足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是(　　)
A.氢氧化钠溶液 B.稀硫酸
C.盐酸 D.稀硝酸
解析　A项，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
1 mol Al消耗1 mol NaOH；
B项，2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑
1 mol Al消耗1.5mol H2SO4；
C项，2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
1 mol Al消耗3 mol HCl；
D项，Al和稀硝酸反应不放H2，综上所述，符合题意的是A项。
答案　A
考点三　铁及其重要化合物
1.理清知识主线
2.注意网络构建
3.扫除知识盲点
(1)Fe与O2、H2O(g)反应的产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。Fe与Cl2反应时生成FeCl3，与S反应时生成FeS，说明Cl2的氧化能力大于S的。常温下，Fe、Al在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，但加热后继续反应。Fe在Cl2中燃烧，无论Cl2过量还是不足均生成FeCl3。
(2)向含Fe2＋的溶液中加入硝酸、KMnO4溶液、氯水等具有氧化性的物质时，溶液会出现浅绿色―→棕色的颜色变化，该现象可用于Fe2＋的检验。
(3)制备Fe(OH)2的方法很多，原则有两点：一是溶液中的溶解氧必须提前除去；二是反应过程中必须与O2隔绝。
(4)Fe3＋的检验方法较多，如观察溶液颜色法(棕黄色)、NaOH溶液法(生成红褐色沉淀)、KSCN溶液法(生成血红色溶液)，前面两种方法需溶液中Fe3＋浓度较大时才适用，最好也最灵敏的方法是KSCN溶液法。Fe2＋的检验可采用先加入KSCN溶液后再加入氧化剂的方法；也可用铁氰化钾检验Fe2＋，现象是生成蓝色沉淀(Fe3[Fe(CN)6]2)。
(5)生成FeCl2除了用Fe和HCl的置换反应外，还可用化合反应：2FeCl3＋Fe===3FeCl2；生成Fe(OH)3除了用Fe3＋与碱的复分解反应外，还可用化合反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(6)配制FeCl2溶液既要防氧化(加入Fe粉)，又要防水解(加入盐酸)；配制FeCl3溶液要加入浓盐酸防止水解。
(7)Fe3＋必须在酸性条件下才能大量存在，当pH＝7时，Fe3＋几乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。
(8)除去酸性溶液ZnCl2中的FeCl2，应先通入Cl2或加入H2O2，再加入ZnO，使Fe3＋水解生成沉淀过滤除去。
1.按要求书写方程式。
(1)Fe在少量Cl2中燃烧
。
(2)Fe和S混合加热
。
(3)Fe和H2O(g)高温下反应
。
题组一　重要反应必练
(4)稀HNO3和过量Fe粉或少量Fe粉反应的离子方程式
、
。
(5)FeO与盐酸、稀HNO3反应的离子方程式
、
。
(6)Fe2O3与稀HNO3反应的化学方程式
。
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6HNO3===2Fe(NO3)3＋3H2O
(7)Fe3O4与稀盐酸、稀HNO3反应的离子方程式
、
。
(8)Fe(OH)2与稀盐酸、稀HNO3反应的离子方程式
、
。
(9)Fe(OH)3与稀盐酸、氢碘酸反应的离子方程式
、
。
Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O、
2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋6H2O
(10)Fe(OH)2露置于空气中
。
(11)制备Fe(OH)3胶体
。
(12)铁发生吸氧腐蚀生成铁锈的过程
负极： ，
正极： ，
，
，
。
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2Fe－4e－===2Fe2＋
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3＋nH2O===Fe2O3·nH2O＋3H2
2.正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)①中为铁粉与水蒸气加热，②中为肥皂水冒泡，
由②中现象能证实①中发生了反应 ( )
(2014·北京理综，11A)
(2)铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性 ( )
(2014·天津理综，1A)
(3)氧化铁能与酸反应，所以可用于制作红色颜料 ( )
(2014·江苏，4D)
题组二　准确判断物质性质
×
√
×
(4)向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2：3Mg(OH)2＋2Fe3＋===2Fe(OH)3＋3Mg2＋ ( )
(2013·新课标全国卷Ⅱ，10D)
(5)生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 ( )
(2012·海南，10A)
(6)Fe与S混合加热生成FeS2 ( )
(2012·重庆理综，7A)
(7)因为Fe3＋有强氧化性，所以FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜 ( )
(2012·广东理综，12D)
√
√
×
√
(8)Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应 ( )
(2012·山东理综，12C)
(9)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3 ( )
(2012·天津理综，2D)
(10)稀硫酸中加入铁粉2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑ ( )
(2012·大纲全国卷，7D)
×
×
×
3.下列图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的有__________。
题组三　Fe(OH)2制备装置集锦
解析　Fe(OH)2是一种白色沉淀，在空气中或含有氧气的水溶液中很容易被氧化变色，因此难以观察到它的本来颜色。要制备纯净稳定的Fe(OH)2，需要隔绝空气：图中装置Ⅰ中油脂的作用是防止空气中的O2进入硫酸亚铁溶液中。装置Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ：其原理都是利用铁和稀硫酸现制FeSO4，并用产生的H2赶走试管
和溶液中的氧气，但其装置的设计却有区别。装置Ⅲ：阳极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，
H＋来源于水的电离，因此总反应为Fe＋2H2O Fe(OH)2＋
H2↑，产生的H2有利于赶走溶液中的氧气，液面上的汽油使溶液与空气隔开。
答案　Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ
成功制备Fe(OH)2的关键
由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。
制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
成功关键：①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质。
②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。
反思归纳
4.[2014·福建理综，24(2)(3)]铁及其化合物与生产、生活关系密切。
(2)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下：
题组四　铁及其化合物性质的综合应用
①步骤Ⅰ若温度过高，将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为______________________。
②步骤Ⅱ中发生反应：4Fe(NO3)2＋O2＋(2n＋4)H2O===
2Fe2O3·nH2O＋8HNO3，反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2，该反应的化学方程式为
_____________________________________________________。
③上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是______(任写一项)。
(3)已知t ℃时，反应FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)的平衡常数K＝0.25。
①t ℃时，反应达到平衡时n(CO)∶n(CO2)＝______。
②若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s)，并通入x mol CO，t ℃时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%，则x＝________。
解析　(2)①硝酸分解生成NO2、H2O和O2。
②根据图示可知Fe和HNO3反应生成Fe(NO3)2和NH4NO3，结合得失电子守恒可写出化学方程式。
③因为HNO3的还原产物主要是NH4NO3,1 mol HNO3作氧化剂转移8 mol电子，故产生的氮氧化物较少，节约原料。
(3)①根据该反应的K＝ ＝0.25，可知反应达到平衡时n(CO)∶n(CO2)＝4∶1。
②根据反应： FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋ CO2(g)
初始物质的量/mol 0.02 x 0 0
变化物质的量/mol 0.01 0.01 0.01 0.01
平衡物质的量/mol 0.01 x－0.01 0.01 0.01
根据化学平衡常数可知：K＝ ＝0.25，解得x＝0.05。
答案　(2)①4HNO3 4NO2↑＋O2↑＋2H2O
②4Fe＋10HNO3===4Fe(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O
③氮氧化物排放少(或其他合理答案)
(3)①4∶1　②0.05
1.理清知识主线
考点四　铜及其重要化合物
2.注意网络构建
3.扫除知识盲点
(1)铜在潮湿的空气中最终不是生成CuO，而是铜绿[Cu2(OH)2CO3]。
(2)常用灼热的铜粉除去N2中的O2，灼热的CuO除去CO2中的CO。
(3)新制Cu(OH)2悬浊液常用来检验醛基。
(4)Cu和一定量的浓HNO3反应，产生的是NO2和NO的混合气体，当Cu有剩余，再加入稀H2SO4，Cu继续溶解。
(5)Cu：紫红色；CuO：黑色；Cu2S：黑色；CuS：黑色；Cu2O：砖红色。
(6)铜的焰色反应为绿色。
(7)冶炼铜的方法有①热还原法；②湿法炼铜；③电解精炼铜。
1.按要求书写方程式。
(1)Cu和浓H2SO4、稀HNO3的反应的化学方程式
、
。
(2)铜绿的生成
。
(3)FeCl3溶液腐蚀铜板的离子方程式
。
题组一　重要反应必练
2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(4)Cu和S混合加热、Cu在Cl2中燃烧
、
。
(5)用惰性电极电解CuSO4溶液
。
(6)用Cu作电极电解H2SO4溶液
。
2.正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作，是因为FeCl3能从含Cu2＋的溶液中置换出铜 ( )
(2014·新课标全国卷Ⅰ，8D)
(2)氢气通过灼热的CuO粉末固体质量减少 ( )
(2014·新课标全国卷Ⅱ，9A)
(3)将锌粒投入Cu(NO3)2溶液中，反应后固体质量增加 ( )
(2014·新课标全国卷Ⅱ，9D)
题组二　准确判断物质性质
×
√
×
(4)制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈钢是合金 ( )
(2014·广东理综，7A)
(5)向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是H2 ( )
[2013·山东理综，28(2)改编]
(6)用铜作电极电解CuSO4溶液：2Cu2＋＋2H2O 2Cu＋O2↑＋
4H＋ ( )
(2013·四川理