5.2 重要的金属化合物（三大题型）-【举一反三】2024-2025学年高一化学同步讲与练（沪科版2020必修第二册）

专题02 重要的金属化合物 题型01 铁及其化合物 题型02 铝及其化合物 题型03 钠及其化合物 题型01 知识积累 铁及其化合物 1、铁的化学性质 (1)铁在一定条件下能跟非金属反应： 铁与氧化性不同的物质反应，生成铁的价态也不同。如与C12反应生成+3价铁的化合物FeCl3，与S反应生+2价铁的化合物FeS。 (2)与盐酸、稀硫酸的置换=H2↑ (3)与强氧化性酸反应 ①铁的钝化：铁在冷的浓H2SO4、浓HNO3中，表面会形成一层致密的氧化膜，发生钝化现象。 ②Fe与稀HNO3的反应： Fe+4HNO3(稀) =Fe(NO3)3+NO↑+2H2O 3Fe+8HNO3(稀) =3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O (4)与水反应： 3Fe+4H2O Fe3O4+4H2↑ 【注意】铁在热的浓硫酸、浓硝酸中不钝化=Fe2+（铁过量），Fe3+ (铁少量) (5)与盐溶液反应=置换活动顺序排在后面的金属 【例3】下列物质中，能使铁溶解，但无沉淀和气体生成的是 ( ) (A)稀硫酸 (B)硫酸铁溶液 (C)硫酸铜溶液 (D)浓硝酸 答案：B。 2、铁的重要化合物 （1）铁的氧化物（该表格的要点为：其俗名、色态、铁的化合价，与还原剂反应的原理及稳定性） 【注意】铁是变价金属。铁能失去最外层2个电子，也能失去次外层1个电子。因此铁通常显+2价和+3价，且+3价更稳定。 3、铁的氢氧化物 【注意】制备Fe(OH)2时，需注意以下问题： ①Fe2+必须是新制的并放入铁粉以防Fe2+被氧化成Fe3+； ②除去溶液中溶解的O2，其方法是加热NaOH溶液； ③滴管末端插入试管内的液面以下； ④必要时可在液面上加植物油或苯进行液封。 4、铁盐和亚铁盐 (1) Fe2+和 Fe3+比较 (2) “铁三角”的转化关系（由学生书写方程式。） ①FeO+H2Fe+H2O ②Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ ③2FeCl2+C12=2FeCl3 ④2FeCl3+Fe=3FeCl2 ⑤3Zn+2FeCl3=3ZnCl2+2Fe ⑥2Fe+3C122FeCl3 (3) Fe2+和 Fe3+的检验 ▲Fe3+的检验 ①滴加KSCN(或NH4SCN)无色溶液，溶液变成红色。 Fe3++3SCN-=Fe (SCN)3 ②滴加NaOH溶液，产生红褐色沉淀。 Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓(红褐色) ▲Fe2+的检验 ①先滴加KSCN溶液，无明显现象，再加入新制氯水，溶液立即变成红色。 2 Fe2++C12—2 Fe3++2C1- Fe3++3SCN-=Fe (SCN)3 ②滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，随后沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。 Fe2++20H-=Fe(OH)2↓(白色) 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(红褐色) 【例1】如图为铁元素的“价—类”二维图，箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是 A．将光洁的铁片加热至红热状，然后浸入水中的防腐措施俗称烤蓝，其中涉及的原理为转化① B．转化⑦的现象是绿色沉淀转化为红褐色沉淀 C．Fe(OH)3通过加热实现转化⑥，通过加水实现转化③ D．由图可预测具有强氧化性，可用于饮用水的净化与消毒 【答案】D 【解析】A．将光洁的铁片加热至红热状，然后浸入水中，发生反应产生Fe3O4、H2，而反应①是Fe与O2在加热时反应产生Fe2O3，因此烤蓝中涉及的原理不是转化①，A错误； B．转化⑦的反应是4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，发生反应时，Fe(OH)2是白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最后转化为红褐色沉淀，B错误； C．Fe(OH)3通过加热，发生分解反应产生Fe2O3、H2O，反应⑥是Fe2O3反应转化为Fe(OH)3；Fe(OH)3难溶于水，不能通过向其中加入水，反应产生Fe3+，C错误； D．在中Fe元素为+6价，是Fe元素的高价态，具有强氧化性，能够使水中细菌、病毒的蛋白质氧化变性而失去其生理活性，因此能够杀菌消毒；得到电子被 为Fe3+，Fe3+与水反应产生的Fe(OH)3胶体又具有净水作用，故由于具有强氧化性，而用于饮用水的净化与消毒，D正确； 故合理选项是D。 【变式1-1】现有由、、和组成的固体混合物，将该固体混合物全部加入稀盐酸中，恰好完全溶解，滴入溶液时，溶液未变红色；将此固体混合物用充分还原，则得到的铁的质量为 A． B． C． D．5.6 【答案】B 【解析】由题意可知，固体混合物与盐酸恰好反应得到氯化亚铁溶液，由电荷守恒可知，溶液中亚铁离子的物质的量为2mol/L×0.15L×=0.15mol，由铁原子个数守恒可知，固体混合物用氢气充分还原得到的铁的质量为0.15mol×56g/mol=8.4g，故选B。 【变式1-2】部分含铁物质的分类与相应化合价关系如下图甲所示。下列推断不合理的是 A．N在空气中不稳定，利用图乙装置制取N并可减缓其被氧化 B．X在高温下可与反应生成Z C．可存在的循环转化关系 D．若P为盐酸盐，滴到淀粉碘化钾试纸上，会出现蓝色现象 【答案】B 【解析】A．N为氢氧化亚铁，制备氢氧化铁应在无氧条件下，图乙装置通过将导管伸入液体下部，避免氧气进入，故A正确； B．X为单质铁，Z为三氧化铁，单质铁在高温下可与反应生成四氧化三铁和氢气，故B错误； C．P为Fe3+，M为Fe(OH)3，Z为Fe2O3，P加NaOH得到M，加热M得到Z，Z加盐酸得到P，故C正确； D．FeCl3与KI反应生成I2，使淀粉碘化钾试纸出现蓝色现象，故D正确； 故答案为B。 【变式1-3】铁是人类较早使用的金属之一，运用铁及其化合物的知识，完成下列问题。 (1)电子工业常用30%的溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔来制造印刷电路板。写出溶液与铜发生反应的离子方程式： 。 (2)一种从腐蚀废液回收金属铜并获得氯化铁晶体的工艺流程如下(提示：为充分除去杂质，所加试剂均过量)。请根据流程，回答下列问题。 ①腐蚀废液中加入过量的试剂a后，发生反应的离子方程式为 。 ②b所代表的物质是 (用化学式表示)。 ③若取滤液加入试管中，然后滴加氢氧化钠溶液，实验现象为 ，此过程涉及氧化还原反应的化学方程式为 。 ④试剂c是时，则发生反应的离子方程式为 。 (3)市售某种补铁口服液的主要成分是葡萄糖酸亚铁。根据名称认为该糖浆中含有，设计方案进行验证。 方案 试剂 方案ⅰ 酸性溶液 方案ⅱ 依次加入5滴KSCN溶液、1mL氯水 ①方案ⅰ中预期现象与实验现象相同，但并不能证明该补铁口服液中一定含有，猜想理由是 。 ②方案ⅱ中预期现象是 ；若方案ⅱ实际操作中自始至终无明显现象，说明符合方案i的猜想理由。 【答案】(1) (2) 、 生成白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色 (3) 溶液褪色说明其被还原，则口服液中含还原性物质，但不一定是 加入溶液后无明显线性，再加入氯水后溶液变红色 【分析】腐蚀废液中含有：Cu2+、Fe2+，可能含有Fe3+，该流程的目的是从使用过的腐蚀废液中回收铜，并获得氯化铁晶体。腐蚀废液中先加入过量的试剂a，得到滤渣Y和滤液X，加入的试剂a为Fe，滤渣Y为Fe、Cu，滤液X为FeCl2溶液，向滤渣Y中加入试剂b，试剂b是稀盐酸，滤液Z为溶液和过量的稀盐酸，滤液X和滤液Z混合后加入试剂c，应该加入氯水或H2O2，将FeCl2氧化为FeCl3，最后将溶液W蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到氯化铁晶体。 【解析】（1）氯化铁溶液与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应的离子方程式为； （2）①腐蚀废液中加入过量的试剂a为Fe粉后，发生反应的离子方程式为：、； ②由分析可知，试剂b为稀盐酸，化学式为HCl； ③滤液为FeCl2溶液，加入试管中，然后滴加氢氧化钠溶液生成Fe(OH)2沉淀，在空气中放置被氧化为Fe(OH)3沉淀，实验现象为生成白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，此过程涉及氧化还原反应的化学方程式为：； ④试剂c是时，将Fe2+氧化为Fe3+，则发生反应的离子方程式为：； （3）①方案i中加入高锰酸钾后，高锰酸钾溶液褪色，只能说明该补铁口服液中含有还原性物质，但是不一定含有亚铁离子，可能是其他具有还原性的物质使高锰酸钾溶液褪色； ②亚铁离子不与KSCN反应，加入氯水后亚铁离子被氧化为铁离子，溶液变红色，方案ii中预期现象为：加入KSCN溶液后无明显现象，再加入氯水后溶液变为红色。 题型02 知识积累 铝及其化合物 1、铝的化学性质 （1）铝的氧化反应 ▲A1与O2反应，发出耀眼的白光，生成Al2O3：4Al+3O22Al2O3 ▲铝的钝化：铝在冷的浓硝酸和浓硫酸中发生钝化现象。 （2）铝与其他非金属单质反应 （5）铝热反应：2Al+Fe2O3Al2O3 +2Fe；Al+Cr2O32Cr+Al2O3 【归纳】(1)铝粉与氧化铁的混合物叫做铝热剂。 (2)V2O5、Cr203、Mn02能发生与氧化铁相似的铝热反应。 (3)工业上常利用铝热反应冶炼某些难熔的金属。 （6）铝与热水反应：2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑ 白色胶状沉淀 （7）铝与盐酸、稀硫酸反应=H2↑ （8）铝与碱反应： 2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl[OH]4+3H2↑ 3、Al(OH)3的弱酸性和弱碱性 （1）Al(OH)3能跟强酸和强碱溶液反应，具有两性。 Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O （2）Al(OH)3溶于强酸强碱，而不溶于弱酸弱碱，所以在反应中可把Al(0H)3认为是一元弱酸或三元弱碱。 【归纳】A12O3也具有两性，既能和强酸、强碱反应，但不能和弱酸、弱碱反应。具体反应如下： Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O 【例2】足量的两份铝分别投入等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，相间条件下产生的体积之比是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】铝与盐酸反应生成氯化铝和氢气，反应的化学方程式为2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑，铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，反应的化学方程式为2Al＋2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4] ＋3H2↑，由方程式可知，足量的两份铝分别投入等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，相间条件下产生氢气的体积之比：=1：3，故选C。 【变式2-1】化学与人类的生活、生产息息相关，下列说法正确的是 A．可用于文物鉴定，与互为同素异形体 B．铝比铁活泼，故铝比铁更易被腐蚀 C．储氢合金与氢气结合过程中发生了物理变化 D．“天舟六号”为空间站送去电推进氙气瓶，与互为同位素 【答案】D 【解析】A．质子数相同而中子数不同的原子互为同位素，与互为同位素，故A错误； B．铝的表面易形成致密氧化膜，铝比铁耐腐蚀，故B错误； C．储氢合金是一类能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物的材料，发生了化学变化，故C错误； D．质子数相同而中子数不同的原子互为同位素，与互为同位素，故D正确； 故选D。 【变式2-2】用砂纸仔细打磨铝片后，称取质量均为2.7 g的两块铝片，将其中一铝片迅速放入120 mL2 mol/LNaOH溶液中，另一铝片在空气中放置一段时间后，再放入等浓度等体积的NaOH溶液中。下列说法不正确的是 A．均有氧化还原反应发生 B．均有气体生成，同温同压条件下，产生气体的体积相同 C．消耗NaOH的物质的量相同 D．均有Na[Al(OH)4]生成，且质量相等 【答案】B 【分析】2.7 gAl的物质的量是n(Al)==0.1 mol；120 mL2 mol/LNaOH溶液中含有溶质的物质的量n(NaOH)=2 mol/L×0.12 L=0.24 mol。Al与NaOH溶液发生反应产生Na[Al(OH)4]、H2，反应方程式为：2Al+2NaOH+6H2O=Na[Al(OH)4]+3H2↑，Al在空气中放置，表面的金属Al会与O2反应产生Al2O3，再加到NaOH溶液中，Al2O3与NaOH溶液反应产生Na[Al(OH)4]，反应方程式为Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4]，铝片表面的Al2O3消耗完全，金属Al裸露出来，又发生反应：2Al+2NaOH+6H2O=Na[Al(OH)4]+3H2↑，根据元素化合价是否变化，判断是否属于氧化还原反应，并根据元素守恒判断反应消耗的NaOH及生成Na[Al(OH)4]的量。 【解析】A．将一铝片迅速放入120 mL2 mol/LNaOH溶液中，会发生反应产生Na[Al(OH)4]、H2，反应方程式为：2Al+2NaOH+6H2O=Na[Al(OH)4]+3H2↑，由于Al、H元素化合价发生了变化，因此该反应为氧化还原反应；将另一铝片在空气中放置一段时间后，先发生反应：4Al+3O2=2Al2O3，Al、O元素化合价发生了变化，因此该反应为氧化还原反应，再放入等浓度等体积的NaOH溶液中时，又发生了反应Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4]，故两种情况都发生了氧化还原反应，A正确； B．2.7 gAl的物质的量是0.1 mol，120 mL2 mol/LNaOH溶液中含有溶质NaOH的物质的量是0.24 mol，根据反应方程式2Al+2NaOH+6H2O=Na[Al(OH)4]+3H2↑可知：Al不足量，NaOH溶液过量，反应产生的H2以不足量的Al为标准计算；若将Al片在空气中放置一段时间后，再放入等浓度等体积的NaOH溶液中，由于一部分Al被空气中的O2氧化为Al2O3而消耗，则最后将该铝片放入NaOH溶液时，Al反应产生的H2的物质的量就会减少，故二者产生的同温同压条件下，产生气体的体积不相同，B错误； C．在两种情况下，Al最后都转化为Na[Al(OH)4]，由于两份Al片质量相等，因此根据Al、Na元素守恒，可知消耗的NaOH的物质的量相同，C正确； D．由于n(NaOH)＞n(Al)，二者以等物质的量的关系消耗，所以Al不足量，完全反应，Al最后反应后变为Na[Al(OH)4]，则根据两份铝片Al元素质量相等，因此它们两种情况均有Na[Al(OH)4]生成，且生成的该物质质量相等，D正确； 故合理选项是B。 【变式2-3】在下列给定条件的溶液中，一定能大量共存的离子组是 A．强酸性溶液中：、、、 B．无色溶液中：、、、 C．含有大量的溶液中：、、、 D．加入金属铝能放出氢气的溶液中：、、、 【答案】A 【解析】A．强酸性溶液中：、、、各离子不反应，一定大量共存，A符合题意； B．无色溶液中，为浅绿色离子且与反应生成沉淀不能共存，B不符合题意； C．含有大量的溶液中，与生成血红色溶液不能共存，C不符合题意； D．加入金属铝能放出氢气的溶液，可能为碱性溶液也可能为非氧化性酸性溶液。酸性溶液该组离子可以共存，碱性溶液时，、与氢氧根离子生成沉淀不能共存，D不符合题意； 故选A。 题型03 钠及其化合物 知识积累 一、钠与水的反应及钠的使用注意事项 （1）与水的反应 离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。 与滴加酚酞的水反应的现象及解释 （2）钠使用时的注意事项 a.钠易与水蒸气反应生成NaOH，NaOH有强烈的腐蚀性，取用金属钠时要用镊子，不能用手直接拿取。 b.实验时切取钠不宜太多，一般有黄豆粒大小即可。 c.切完剩余的钠要放回原瓶，不得随意乱丢。 二、钠与碱、盐水溶液反应的规律 (1)钠跟碱溶液的反应：实质是钠跟水反应。如钠与NaOH溶液反应时的现象与钠与水反应的现象相同。 (2)钠跟盐溶液的反应 ①NaCl、KCl等溶液：实质是钠与水的反应，与NaCl、KCl等溶质无关。 ②CuSO4溶液：钠先与水反应，生成的NaOH再与CuSO4反应。反应的化学方程式为： 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑， 2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4。 三、过氧化钠 (1)Na2O2与H2O(或CO2)反应时既作氧化剂，又作还原剂，且每生成1分子O2转移2个e－。 (2)过氧化钠和其他物质反应时不一定有氧气产生，如与有强还原性的SO2，能被Na2O2氧化成Na2SO4：SO2＋Na2O2===Na2SO4。 (3)过氧化钠虽然能够和盐酸反应生成盐和水，但同时也有氧气产生，所以它不属于碱性氧化物。 四、过氧化钠的定量计算 氢气或一氧化碳及其混合气体完全燃烧后的产物通过足量的过氧化钠，固体增加的质量等于上述物质的质量。 五、CO32-与HCO3-的检验 (1)CO32-的检验：向某溶液中滴加BaCl2溶液，若有白色沉淀，再加入稀盐酸，放出无色无味、使澄清石灰水变浑浊的气体，则该溶液中含有CO32-。 (2)HCO3-检验：向某溶液中滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀，再加入稀盐酸，放出无色无味、使澄清石灰水变浑浊的气体，则该溶液中含有HCO3-。 六、鉴别碳酸钠与碳酸氢钠的方法 【例3】下列有关Na2CO3和NaHCO3的性质比较正确的是 A．热稳定性较好的是NaHCO3 B．相同温度下，等物质的量浓度的溶液中分别滴入酚酞，红色较深的是NaHCO3 C．1 g 碳酸钠和1 g 碳酸氢钠固体中分别加入几滴水后，测得温度较高的是Na2CO3 D．相同条件下，等质量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量盐酸反应产生CO2量较多的是Na2CO3 【答案】C 【解析】A．Na2CO3受热难分解，而NaHCO3受热易分解，所以稳定性较好的是Na2CO3，A不正确； B．相同温度下，等物质的量浓度的Na2CO3溶液的碱性比NaHCO3溶液强，分别滴入酚酞，红色较深的是Na2CO3，B不正确； C．Na2CO3溶于水放热，而NaHCO3溶于水吸热，所以1g碳酸钠和1g碳酸氢钠固体中分别加入几滴水后，温度较高的是Na2CO3，C正确； D．相同条件下，等质量的碳酸钠和碳酸氢钠，碳酸氢钠的含碳量高，所以分别与足量盐酸反应，产生CO2量较多的是NaHCO3，D不正确； 故选C。 【变式3-1】（2020·荆州市沙市第四中学高一期中）下列叙述中正确的是 A．向含有沉淀的水中通入足量的，沉淀不会溶解 B．向溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，生成的与原的物质的量之比为1：1 C．与充分反应产生，转移电子2mol D．分别向溶液和溶液中加入溶液，只有溶液产生沉淀 【答案】C 【解析】A．含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，生成Ca(HCO3)2，而不是沉淀不会溶解，故A错误； B．根据化学方程式：Na2CO3+HCl＝NaCl+NaHCO3可知，当碳酸钠和盐酸物质的量相等时，不会产生二氧化碳，故B错误； C．Na2O2与CO2反应方程式为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，反应中Na2O2中一半氧原子化合价升高，一半氧原子化合价降低，因此生成1mol O2时，转移电子2mol，故C正确； D．分别向NaHCO3溶液和Na2CO3溶液中加入Ca(OH)2溶液，两者都反应产生碳酸钙，而不是只有Na2CO3溶液产生沉淀，故D错误； 综上所述，叙述中正确的是C项，故答案为C。 【变式3-2】向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体后，在所得溶液中逐滴加入盐酸至过量，并将溶液加热，产生的气体与加入盐酸的物质的量的关系如图： 则下列分析都正确的组合是（） 溶质的成分 对应图象 溶液中离子浓度关系 A NaHCO3、Na2CO3 Ⅱ c（CO）＜c（HCO） B NaOH、Na2CO3 Ⅲ c（OH－）＞c（CO） C Na2CO3 Ⅳ c（Na＋）=c（CO）+c（HCO）+c（H2CO3） D NaHCO3 I c（Na＋）=c（HCO） A．A B．B C．C D．D 【答案】A向一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体，可能发生反应：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，CO2+NaOH=NaHCO3，则当n（CO2）：n（NaOH）＜1：2时，溶液中溶质为NaOH、Na2CO3，当n（CO2）：n（NaOH）=1：2时，溶液中溶质为Na2CO3，当1：2＜n（CO2）：n（NaOH）＜1：1时，溶液中溶质为NaHCO3、Na2CO3，当n（CO2）：n（NaOH）≥1：1时，溶液中溶质为NaHCO3，假设反应后的溶液中只有Na2CO3，再逐滴加入盐酸，开始发生反应：Na2CO3+2HCl=NaCl+NaHCO3，然后发生反应：NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，开始没有气体生成，而后有气体生成，前后两阶段消耗盐酸体积相等。 【解析】A．图象Ⅱ中产生气体消耗盐酸体积多，故溶液中溶质为NaHCO3、Na2CO3，前后消耗盐酸体积之比为1：2，故NaHCO3、Na2CO3物质的量之比为1：1，碳酸根的水解程度较大，故c（CO）＜c（HCO），故A正确； B．图象Ⅲ中产生前后两阶段消耗盐酸相等，故溶液中溶质为Na2CO3，故B错误； C．图象Ⅳ中产生气体消耗盐酸体积较少，故溶液中溶质为NaOH、Na2CO3，故C错误； D．图象Ⅰ中加入盐酸立即产生气体，溶液中溶质为NaHCO3，溶液中HCO水解，故c（Na＋）＞c（HCO），故D错误； 故答案选A。 【变式3-3】向NaOH和Ca(OH)2的混合溶液中缓缓通入CO2，生成的沉淀质量m与通入CO2的体积V关系如图所示。下列说法正确的是 A．当V≤V1时，发生反应的离子方程式为Ca2++4OH-+2CO2=CaCO3↓++2H2O B．当V>V3时，发生的总反应离子方程式为OH-+CO2= C．当V=时，溶液中的阴离子为和OH-，且两者的物质的量浓度之比为1:2 D．图中各点通入CO2的体积一定满足V1:V2:V3=1:2:3 【答案】B 【解析】向NaOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中通入CO2，二氧化碳先和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，当氢氧化钙消耗完时，继续通入二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠，当氢氧化钠完全反应后，继续通入二氧化碳，二氧化碳和碳酸钠、水反应生成碳酸氢钠，当碳酸钠反应后，继续通入二氧化碳，二氧化碳和和碳酸钙、水反应生成可溶性的碳酸氢钙，以此解答。 A. 由分析可知，向NaOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中通入CO2，二氧化碳先和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，当V≤V1时，发生反应的离子方程式为Ca2++2OH-+CO2=CaCO3↓+H2O，故A错误； B. 当V>V3时， 溶液中的OH-都转化为，总反应相当于CO2和OH-反应生成碳酸根，总反应离子方程式为OH-+CO2=，故B正确； C. V1-V2时发生的反应为：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3，当V= 时，NaOH刚好完全反应，溶液中的阴离子为，故C错误； D. 0-V1发生反应：Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O；V1-V2时发生的反应为：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3；V2-V3时发生反应：CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2；则V1=V3-V2，由于NaOH和Ca(OH)2的比例未知，无法比较V1和V2的关系，故D错误； 故选B。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 5.2 重要的金属化合物 题型01 铁及其化合物 题型02 铝及其化合物 题型03 钠及其化合物 题型01 知识积累 铁及其化合物 1、铁的化学性质 (1)铁在一定条件下能跟非金属反应： 铁与氧化性不同的物质反应，生成铁的价态也不同。如与C12反应生成价铁的化合物，与S反应生价铁的化合物。 (2)与盐酸、稀硫酸的置换=H2↑ (3)与强氧化性酸反应 ①铁的钝化：铁在浓H2SO4、浓HNO3中，表面会形成一层致密的氧化膜，发生钝化现象。 ②Fe与稀HNO3的反应： Fe+4HNO3(稀) =3Fe+8HNO3(稀) =(4)与水反应： 3Fe+4H2O【注意】铁在浓硫酸、浓硝酸中不钝化=（铁过量），(铁少量) (5)与盐溶液反应=置换活动顺序的金属 【例3】下列物质中，能使铁溶解，但无沉淀和气体生成的是 ( ) (A)稀硫酸 (B)硫酸铁溶液 (C)硫酸铜溶液 (D)浓硝酸 2、铁的重要化合物 （1）铁的氧化物 【注意】铁是变价金属。铁能失去最外层2个电子，也能失去次外层1个电子。因此铁通常显+2价和+3价，且更稳定。 3、铁的氢氧化物 【注意】制备Fe(OH)2时，需注意以下问题： ①Fe2+必须是新制的并放入铁粉以防Fe2+被氧化成Fe3+； ②除去溶液中溶解的O2，其方法是加热NaOH溶液； ③滴管末端插入试管内的液面以下； ④必要时可在液面上加植物油或苯进行液封。 4、铁盐和亚铁盐 (1) Fe2+和 Fe3+比较 (2) “铁三角”的转化关系 (3) Fe2+和 Fe3+的检验 ▲Fe3+的检验 ①滴加KSCN(或NH4SCN)无色溶液，溶液变成。 Fe3++3SCN-=Fe (SCN)3 ②滴加NaOH溶液，产生。 Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓(红褐色) ▲Fe2+的检验 ①先滴加，现象，再加入，溶液立即变成。 2 Fe2++C12—2 Fe3++2C1- Fe3++3SCN-=Fe (SCN)3 ②滴加NaOH溶液，先产生沉淀，随后沉淀迅速变为，最后变为。 Fe2++20H-=Fe(OH)2↓(白色) 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(红褐色) 【例1】如图为铁元素的“价—类”二维图，箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是 A．将光洁的铁片加热至红热状，然后浸入水中的防腐措施俗称烤蓝，其中涉及的原理为转化① B．转化⑦的现象是绿色沉淀转化为红褐色沉淀 C．Fe(OH)3通过加热实现转化⑥，通过加水实现转化③ D．由图可预测具有强氧化性，可用于饮用水的净化与消毒 【变式1-1】现有由、、和组成的固体混合物，将该固体混合物全部加入稀盐酸中，恰好完全溶解，滴入溶液时，溶液未变红色；将此固体混合物用充分还原，则得到的铁的质量为 A． B． C． D．5.6 【变式1-2】部分含铁物质的分类与相应化合价关系如下图甲所示。下列推断不合理的是 A．N在空气中不稳定，利用图乙装置制取N并可减缓其被氧化 B．X在高温下可与反应生成Z C．可存在的循环转化关系 D．若P为盐酸盐，滴到淀粉碘化钾试纸上，会出现蓝色现象 【变式1-3】铁是人类较早使用的金属之一，运用铁及其化合物的知识，完成下列问题。 (1)电子工业常用30%的溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔来制造印刷电路板。写出溶液与铜发生反应的离子方程式： 。 (2)一种从腐蚀废液回收金属铜并获得氯化铁晶体的工艺流程如下(提示：为充分除去杂质，所加试剂均过量)。请根据流程，回答下列问题。 ①腐蚀废液中加入过量的试剂a后，发生反应的离子方程式为 。 ②b所代表的物质是 (用化学式表示)。 ③若取滤液加入试管中，然后滴加氢氧化钠溶液，实验现象为 ，此过程涉及氧化还原反应的化学方程式为 。 ④试剂c是时，则发生反应的离子方程式为 。 (3)市售某种补铁口服液的主要成分是葡萄糖酸亚铁。根据名称认为该糖浆中含有，设计方案进行验证。 方案 试剂 方案ⅰ 酸性溶液 方案ⅱ 依次加入5滴KSCN溶液、1mL氯水 ①方案ⅰ中预期现象与实验现象相同，但并不能证明该补铁口服液中一定含有，猜想理由是 。 ②方案ⅱ中预期现象是 ；若方案ⅱ实际操作中自始至终无明显现象，说明符合方案i的猜想理由。 题型02 知识积累 铝及其化合物 1、铝的化学性质 （1）铝的氧化反应 ▲A1与O2反应，发出耀眼的白光，生成Al2O3：4Al+3O22Al2O3 ▲铝的钝化：铝在中发生钝化现象。 （2）铝与其他非金属单质反应 （5）铝热反应：2Al+Fe2O3；Al+Cr2O3【归纳】(1)铝粉与氧化铁的混合物叫做铝热剂。 (2)V2O5、Cr203、Mn02能发生与氧化铁相似的铝热反应。 (3)工业上常利用铝热反应冶炼某些的金属。 （6）铝与热水反应：2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑ 沉淀 （7）铝与盐酸、稀硫酸反应=H2↑ （8）铝与碱反应： 2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl[OH]4+3H2↑ 3、Al(OH)3的弱酸性和弱碱性 （1）Al(OH)3能跟强酸和强碱溶液反应，具有两性。 Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O （2）Al(OH)3溶于强酸强碱，而不溶于弱酸弱碱，所以在反应中可把Al(0H)3认为是一元弱酸或三元弱碱。 【归纳】A12O3也具有两性，既能和强酸、强碱反应，但不能和弱酸、弱碱反应。具体反应如下： Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O 【例2】足量的两份铝分别投入等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，相间条件下产生的体积之比是 A． B． C． D． 【变式2-1】化学与人类的生活、生产息息相关，下列说法正确的是 A．可用于文物鉴定，与互为同素异形体 B．铝比铁活泼，故铝比铁更易被腐蚀 C．储氢合金与氢气结合过程中发生了物理变化 D．“天舟六号”为空间站送去电推进氙气瓶，与互为同位素 【变式2-2】用砂纸仔细打磨铝片后，称取质量均为2.7 g的两块铝片，将其中一铝片迅速放入120 mL2 mol/LNaOH溶液中，另一铝片在空气中放置一段时间后，再放入等浓度等体积的NaOH溶液中。下列说法不正确的是 A．均有氧化还原反应发生 B．均有气体生成，同温同压条件下，产生气体的体积相同 C．消耗NaOH的物质的量相同 D．均有Na[Al(OH)4]生成，且质量相等 【变式2-3】在下列给定条件的溶液中，一定能大量共存的离子组是 A．强酸性溶液中：、、、 B．无色溶液中：、、、 C．含有大量的溶液中：、、、 D．加入金属铝能放出氢气的溶液中：、、、 题型03 钠及其化合物 知识积累 一、钠与水的反应及钠的使用注意事项 （1）与水的反应 离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。 与滴加酚酞的水反应的现象及解释 （2）钠使用时的注意事项 a.钠易与水蒸气反应生成NaOH，NaOH有强烈的腐蚀性，取用金属钠时要用镊子，不能用手直接拿取。 b.实验时切取钠不宜太多，一般有黄豆粒大小即可。 c.切完剩余的钠要放回原瓶，不得随意乱丢。 二、钠与碱、盐水溶液反应的规律 (1)钠跟碱溶液的反应：实质是钠跟水反应。如钠与NaOH溶液反应时的现象与钠与水反应的现象相同。 (2)钠跟盐溶液的反应 ①NaCl、KCl等溶液：实质是钠与水的反应，与NaCl、KCl等溶质无关。 ②CuSO4溶液：钠先与水反应，生成的NaOH再与CuSO4反应。反应的化学方程式为： 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑， 2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4。 三、过氧化钠 (1)Na2O2与H2O(或CO2)反应时既作氧化剂，又作还原剂，且每生成1分子O2转移2个e－。 (2)过氧化钠和其他物质反应时不一定有氧气产生，如与有强还原性的SO2，能被Na2O2氧化成Na2SO4：SO2＋Na2O2===Na2SO4。 (3)过氧化钠虽然能够和盐酸反应生成盐和水，但同时也有氧气产生，所以它不属于碱性氧化物。 四、过氧化钠的定量计算 氢气或一氧化碳及其混合气体完全燃烧后的产物通过足量的过氧化钠，固体增加的质量等于上述物质的质量。 五、CO32-与HCO3-的检验 (1)CO32-的检验：向某溶液中滴加BaCl2溶液，若有白色沉淀，再加入稀盐酸，放出无色无味、使澄清石灰水变浑浊的气体，则该溶液中含有CO32-。 (2)HCO3-检验：向某溶液中滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀，再加入稀盐酸，放出无色无味、使澄清石灰水变浑浊的气体，则该溶液中含有HCO3-。 六、鉴别碳酸钠与碳酸氢钠的方法 【例3】下列有关Na2CO3和NaHCO3的性质比较正确的是 A．热稳定性较好的是NaHCO3 B．相同温度下，等物质的量浓度的溶液中分别滴入酚酞，红色较深的是NaHCO3 C．1 g 碳酸钠和1 g 碳酸氢钠固体中分别加入几滴水后，测得温度较高的是Na2CO3 D．相同条件下，等质量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量盐酸反应产生CO2量较多的是Na2CO3 【变式3-1】（2020·荆州市沙市第四中学高一期中）下列叙述中正确的是 A．向含有沉淀的水中通入足量的，沉淀不会溶解 B．向溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，生成的与原的物质的量之比为1：1 C．与充分反应产生，转移电子2mol D．分别向溶液和溶液中加入溶液，只有溶液产生沉淀 【变式3-2】向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体后，在所得溶液中逐滴加入盐酸至过量，并将溶液加热，产生的气体与加入盐酸的物质的量的关系如图： 则下列分析都正确的组合是（） 溶质的成分 对应图象 溶液中离子浓度关系 A NaHCO3、Na2CO3 Ⅱ c（CO）＜c（HCO） B NaOH、Na2CO3 Ⅲ c（OH－）＞c（CO） C Na2CO3 Ⅳ c（Na＋）=c（CO）+c（HCO）+c（H2CO3） D NaHCO3 I c（Na＋）=c（HCO） A．A B．B C．C D．D 【变式3-3】向NaOH和Ca(OH)2的混合溶液中缓缓通入CO2，生成的沉淀质量m与通入CO2的体积V关系如图所示。下列说法正确的是 A．当V≤V1时，发生反应的离子方程式为Ca2++4OH-+2CO2=CaCO3↓++2H2O B．当V>V3时，发生的总反应离子方程式为OH-+CO2= C．当V=时，溶液中的阴离子为和OH-，且两者的物质的量浓度之比为1:2 D．图中各点通入CO2的体积一定满足V1:V2:V3=1:2:3 1 学科网（北京）股份有限公司 $$