18第12讲　金属及其化合物的综合应用-【优化指导】2026年化学一轮复习高中总复习·第1轮（云南专版）

高考总复习 化学 第三章　金属及其化合物 第12讲　金属及其化合 物的综合应用 复习目标 1.基于金属及其化合物的性质与转化关系，解决相关物质的制备流程或实验探究问题。 2.结合质量守恒定律，了解热重分析法的原理及其应用；能用热重法计算，判断金属化合物的组成。 1．钠及其重要化合物的转化关系 考点一 金属及其化合物的制备与转化 (1)写出下列反应的离子方程式。 ①Na与水的反应：_________________________________。 2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ 考点一 金属及其化合物的制备与转化 (2)写出下列反应的化学方程式。 ①Na2O2与水的反应：__________________________________。 ②Na2O2与CO2反应：__________________________________。 ③联合制碱法：___________________________________________。 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl 考点一 金属及其化合物的制备与转化 2．铁及其重要化合物的转化关系 考点一 金属及其化合物的制备与转化 写出下列反应的离子方程式。 ①用FeCl3溶液蚀刻铜质印刷电路板：__________________________。 ②向FeCl2溶液中滴加酸性H2O2溶液：___________________________________。 ③Fe(OH)3与氢碘酸(HI)反应：________________________________ ________。 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 ＋6H2O 考点一 金属及其化合物的制备与转化 ④Fe(OH)2与稀硝酸反应：________________________________ _______________。 ⑤在水溶液中，FeBr2和Cl2等物质的量反应：_______________________________________。 2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2===2Fe3＋＋Br2＋4Cl－ 考点一 金属及其化合物的制备与转化 C 考点一 金属及其化合物的制备与转化 A．装置a中分液漏斗中的溶液为浓氨水 B．实验开始时应先点燃c处酒精灯，再点燃e处酒精灯 C．装置d的作用只是干燥N2 D．取反应后装置e所得固体少许，滴入蒸馏水，可检验是否有Mg3N2 考点一 金属及其化合物的制备与转化 解析：该实验主要是N2与Mg在加热时反应生成Mg3N2。a中分液漏斗中装的是浓氨水，浓氨水进入烧瓶中遇生石灰释放NH3，b中碱石灰吸收NH3中的水。在装置c中NH3与CuO在加热情况下反应生成N2，d中浓硫酸吸收N2中的水和NH3后，N2进入e中与Mg反应。装置f可以防止空气中的CO2、H2O等进入装置与Mg及Mg3N2反应。装置a中分液漏斗中的溶液是浓氨水，流入烧瓶中与CaO接触会产生NH3；实验进行时应先点燃c处的酒精灯，等产生的较纯的N2进入e中时再点燃e处酒精灯；装置d中浓硫酸吸收的是N2中的水蒸气和氨，不只是干燥氮气的作用；取反应 考点一 金属及其化合物的制备与转化 后装置e所得固体少许，向其中滴入蒸馏水，若有Mg3N2，则Mg3N2会与水反应生成氢氧化镁和氨，能闻到刺激性气味。 考点一 金属及其化合物的制备与转化 　“四步法”突破金属及其化合物制备的微实验 考点一 金属及其化合物的制备与转化 考点一 金属及其化合物的制备与转化 考向2　金属及其化合物的制备微流程 【例2】 氧化锆是一种高级耐火材料，氧化钇主要用作制造微波用磁性材料。一种利用玻璃窑炉替换下的锆废砖(主要成分为ZrO2、Y2O3、CaO等)提纯氧化锆和氧化钇的工艺流程如下图所示。 考点一 金属及其化合物的制备与转化 下列说法不正确的是 (　　) A．“酸化”是锆废砖粉和硫酸在硫酸铵催化作用下进行的焙烧反应，硫酸适宜用盐酸代替 A 考点一 金属及其化合物的制备与转化 解析：锆废砖(主要成分为ZrO2、Y2O3、CaO等)与硫酸和硫酸铵混合后反应，得到硫酸钙沉淀，调节溶液pH在4～5.5范围沉淀锆离子，滤渣2为Zr(OH)4；继续加入氨水调节溶液pH在6～8得Y(OH)3，过滤、水洗、煅烧得到Y2O3粉末。若用盐酸代替硫酸，则反应过程中会有氯化铵形成，而氯化铵受热分解，不能起催化作用；滤液2为硫酸铵和氨水，酸化后可以返回“酸化”步骤使用，实现循环利用。 考点一 金属及其化合物的制备与转化 　“六看法”突破金属及其化合物制备的微流程 考点一 金属及其化合物的制备与转化 考点一 金属及其化合物的制备与转化 1．钌(Ru)是一种硬而脆、呈浅灰色的多价稀有金属，性质很稳定，且耐腐蚀性很强。实验室用H2还原RuO2来制备金属钌的装置如下页图所示。下列说法不正确的是 (　　) D 考点一 金属及其化合物的制备与转化 A．加热试管前，应先收集气体并点燃，通过爆鸣声判断气体的纯度 B．洗气瓶中盛装的可能是NaOH溶液，用于除去HCl C．结束反应时，先停止加热，再关闭弹簧夹K D．启普发生器也可以用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气 考点一 金属及其化合物的制备与转化 解析：可燃性气体在点燃或加热前必须验纯，故加热试管前，应先收集气体并点燃，通过爆鸣声来判断气体的纯度，以免实验时发生爆炸；洗气瓶中盛装的可能是NaOH溶液，用于除去氢气中的HCl，避免制得的Ru含有杂质；结束反应时，先停止加热，再关闭弹簧夹K，用氢气冷却Ru，以免生成的Ru在高温时又被空气中的氧气氧化；用二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气时需要加热，而启普发生器不能加热。 考点一 金属及其化合物的制备与转化 2．某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和较多的Cu2+。某兴趣小组的同学模拟工业流程从该废水中回收金属铜，并制备Fe(OH)SO4，如下图所示。 考点一 金属及其化合物的制备与转化 下列说法不正确的是 (　　) A．操作1和操作2均为过滤 B．甲为铁粉，乙为稀硫酸 C．往溶液1和溶液2中加入NaNO2，反应生成NO。欲制备1.5 mol Fe(OH)SO4，理论上至少需要1.5 mol NaNO2 D．取少量产品Fe(OH)SO4溶于盐酸，滴入酸性KMnO4溶液，若紫色褪去，则产品中含Fe2+ D 考点一 金属及其化合物的制备与转化 解析：操作1和操作2后均分离得到固体和溶液，故均为过滤；从废水中回收金属铜并制备Fe(OH)SO4时，先加入足量铁粉，将Cu2+置换出Cu，则固体1是Cu和Fe的混合物，再加入稀硫酸溶解Fe生成FeSO4；NaNO3作氧化剂，被还原为NO，根据得失电子守恒可得，1.5 mol×(3－2)＝n(NaNO2)×(3－2)，解得n(NaNO2)＝1.5 mol；取少量Fe(OH)SO4溶于盐酸，溶解液中含有Cl－，滴入酸性KMnO4溶液，Cl－可将MnO还原为Mn2+，紫色褪去，不能判断产品中是否含有Fe2+。 考点一 金属及其化合物的制备与转化 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 考向　热重分析法的原理及应用 【例】 将5.00 g胆矾(不含其他杂质)置于氮气氛围中，然后对其进行加热，逐渐升高温度使其分解，分解过程中的热重曲线如图所示。下列说法错误的是(　　) C 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 A．a点对应的物质中，氧元素的质量分数约为52.3% B．c点对应的固体物质只有CuSO4 C．将c→d产生的气体全部通入BaCl2溶液中，无沉淀产生 D．d→e的过程中，生成的某种物质可使带火星的小木条复燃 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 [思路剖析] 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 用热重分析法确定物质组成的思维流程 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 8.34 g 绿矾晶体(FeSO4·7H2O)样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示。下列说法正确的是(　　) D 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 角度 金属及其化合物的制备微实验 1.(2021·江苏卷)下列由废铜屑制取CuSO4·5H2O的实验原理与装置，不能达到实验目的的是(　　) D 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 A．用装置甲除去废铜屑表面的油污 B．用装置乙在加热的条件下溶解废铜屑 C．用装置丙过滤得到CuSO4溶液 D．用装置丁蒸干溶液获得CuSO4·5H2O 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 解析：碳酸钠溶液显碱性，在加热条件下可以除去铜屑表面的油污；在酸性条件下，铜与H2O2发生氧化还原反应得到硫酸铜；装置丙为过滤装置，过滤可以除去难溶杂质，得到硫酸铜溶液；用装置丁蒸干溶液得到的是硫酸铜固体，而不是CuSO4·5H2O。 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 (2020·江苏卷)实验室以CaCO3为原料，制备CO2并获得CaCl2·6H2O晶体。下列图示装置和原理不能达到实验目的的是 (　　) D 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 解析：HCl与CaCO3反应可生成CO2；CO2的密度比空气大，故从长导管处进气来收集CO2；CaCO3为难溶物，可通过过滤除去；CaCl2·6H2O在蒸发时易失去结晶水，应采用冷却结晶的方法。 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 角度 金属及其化合物的制备微流程 2.(2023·辽宁卷)某工厂采用右栏上图所示工艺制备Cr(OH)3，已知焙烧后Cr以＋6价的形式存在，下列说法错误的是(　　) B 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 (1)(2024·湖南卷)中和法生产Na2HPO4·12H2O的工艺流程如下： 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 已知：①H3PO4的电离常数：K1＝6.9×10-3，K2＝6.2×10-8，K3＝4.8×10-13 ②Na2HPO4·12H2O易风化。 下列说法错误的是(　　) A．“中和”工序若在铁质容器中进行，应先加入Na2CO3溶液 B．“调pH”工序中X为NaOH或H3PO4 C．“结晶”工序中溶液显酸性 D．“干燥”工序需在低温下进行 C 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 (2)(2022·河北卷)LiBr溶液可作为替代氟利昂的绿色制冷剂。合成LiBr的工艺流程如下页图所示。 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 下列说法错误的是 (　　) A．“还原”工序中逸出的Br2可用NaOH溶液吸收，吸收液直接返回“还原”工序 B．“除杂”工序中产生的滤渣可用煤油进行组分分离 C．“中和”工序中的化学反应为Li2CO3＋2HBr===2LiBr＋CO2↑＋H2O D．参与反应的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)为1∶1∶1 A 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 解析：Br2用NaOH溶液吸收时，发生反应Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O，若吸收液直接返回“还原”工序，则产品中会掺杂一定量的溴化钠，导致产品的纯度降低；滤渣为BaSO4和S，S可溶于煤油，BaSO4则不能，可用煤油进行组分分离；根据得失电子守恒可知，Br2和BaS反应时物质的量之比为1∶1；根据BaSO4的化学组成及钡原子守恒可知，n(BaS)∶n(H2SO4)为1∶1，故参与反应的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)为1∶1∶1。 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 角度 热重分析法的原理及应用 3.(2022·全国乙卷)化合物YW4X5Z8·4W2Z可用于电信器材、高级玻璃的制造。W、X、Y、Z为短周期元素，原子序数依次增加，且加和为21。YZ2分子的总电子数为奇数，常温下为气体。该化合物的热重曲线如下图所示，在200 ℃以下热分解时无刺激性气体逸出。下列叙述正确的是(　　) D 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 A．W、X、Y、Z的单质常温下均为气体 B．最高价氧化物的水化物酸性强弱：Y＜X C．100～200 ℃阶段热分解失去4个W2Z D．500 ℃热分解后生成固体化合物X2Z3 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 [思路剖析] 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 (2023·山东卷，节选)三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8 ℃，熔点为－126.5 ℃，易水解。 (1)采用如下方法测定溶有少量HCl的SiHCl3纯度。 取m1 g样品，经水解、干燥等预处理后得到硅酸水合物，再进行如下实验操作：①__________、②____________(填操作名称)、③称量等。最后测得所得固体氧化物的质量为m2 g。从下列仪器中选出①、②操作使用到的仪器，依次为______(填标号)。 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 (2)测得样品的纯度为________________(用含m1、m2的代数式表示)。 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 考点二 利用热重分析法确定金属化合物的组成 请完成：跟踪练（12） 温馨提示 谢谢观看！ ②向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2：2Na＋＋CO＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓。 3Fe(OH)2＋10H＋＋NO===3Fe3＋ ＋NO↑＋8H2O 考向1　金属及其化合物的制备微实验 【例1】 Mg3N2常用于制备其他超硬、耐高温的氮化物，实验室通过CuO氧化NH3制得N2，然后与镁反应得到Mg3N2。已知Mg＋2NH3Mg(NH2)2＋H2，Mg3N2是一种浅黄色粉末，易水解。下列说法错误的是(　　) B．“中和1”发生反应的离子方程式为Zr4+ ＋4NH3·H2O===Zr(OH)4 ↓＋4NH C．实验室模拟“焙烧”时使用的硅酸盐仪器只有坩埚和酒精灯 D．滤液2可以处理后返回“酸化”使用，实现循环 1．热重曲线的基本图示 一般以横坐标为温度，纵坐标为固体质量(或质量分数等)建立平面直角坐标。例如，固体物质A受热分解：A(s)B(s)＋C(g)，固体A热分解反应的热重曲线如图所示。 假设试样初始质量为m0，失重后试样质量为m1，温度由T1升高到T2的过程中，失重质量为Δm＝m0－m1，则失重质量百分数为×100%。 2．热重分析的一般方法和规律 (1)设晶体为1 mol，其质量为m。 (2)失重一般是先失水，再失非金属氧化物。 (3)计算每步固体剩余的质量(m余)：×100%＝固体残留率。 (4)晶体中金属质量不再减少，仍在m余中。 (5)失重最后得到的一般为金属氧化物，由元素守恒得m氧，由n金属∶n氧，即可求出失重后物质的化学式。 ① 胆矾受热分解：CuSO4·5H2OCuSO4·xH2OCuSO4CuOCu2O ② 酸性强弱：HCl＞H2SO3SO2不与BaCl2溶液反应；O2具有助燃性能使带火星的小木条复燃 解析：a点时胆矾失去部分结晶水，对应的物质的化学式为CuSO4·xH2O，则有5.00×＝4.28，解得x＝3，故氧元素的质量分数约为×100%≈52.3%；5.00 g胆矾为0.02 mol，加热完全失去结晶水，得到0.02 mol CuSO4，其质量为3.20 g，故c点对应物质是CuSO4；c→d时CuSO4分解为CuO，产生的气体可能全部为SO3，或SO2和O2，或SO3、SO2和O2的混合气体，将该气体通入BaCl2溶液 中，会有BaSO4沉淀生成；d→e的过程中发生反应的化学方程式为4CuO2Cu2O＋O2↑，有氧气生成，氧气可使带火星的小木条复燃。 A.温度为78 ℃时固体物质M的化学式为FeSO4·5H2O B.温度为159 ℃时固体物质N的化学式为FeSO4·2H2O C.在隔绝空气的条件下，由N得到P的化学方程式为FeSO4·2H2OFeSO4＋2H2O D.取适量380 ℃时所得的样品P，隔绝空气加热至650 ℃得到一种固体物质Q，同时有两种无色气体生成，Q的化学式为Fe2O3 解析：8.34 g FeSO4·7H2O样品的物质的量为n(FeSO4·7H2O2)＝＝0.03 mol。温度为78 ℃时，固体质量为6.72 g，其中m(FeSO4)＝0.03 mol×152 g/mol＝4.56 g，m(H2O)＝6.72 g－4.56 g＝2.16 g，n(H2O)＝0.12 mol，则n(H2O)∶n(FeSO4)＝0.12 mol ∶0.03 mol ＝4∶1，则其化学式为FeSO4·4H2O，故78 ℃时，M的化学式为FeSO4·4H2O；温度为159 ℃时，固体质量为5.10 g，其中m(FeSO4)＝0.03 mol×152 g/mol＝4.56 g，m(H2O)＝5.10 g－4.56 g＝0.54 g，n(H2O)＝0.03 mol，则n(H2O)∶n(FeSO4)＝0.03 mol∶0.03 mol＝1∶1，则其化学式为FeSO4·H2O；N的化学式为FeSO4·H2O，P的化学式为FeSO4，在隔绝空气条件下由N得到P的化学方程式为FeSO4·H2OFeSO4＋H2O；P的化学式为FeSO4，Q的化学式为Fe2O3，P→Q的过程中Fe的化合价升高，必有S的化合价降低，即有二氧化硫生成，设SO2、SO3的物质的量分别为x mol、y mol，则有，解得x＝y＝0.015，则反应的化学方程式为2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑，Q的化学式为Fe2O3。 n(H2O)∶n(FeSO4)＝0.03 mol∶0.03 mol＝1∶1，则其化学式为FeSO4·H2O；N的化学式为FeSO4·H2O，P的化学式为FeSO4，在隔绝空气条件下由N得到P的化学方程式为FeSO4·H2OFeSO4＋H2O；P的化学式为FeSO4，Q的化学式为Fe2O3，P→Q的过程中Fe的化合价升高，必有S的化合价降低，即有二氧化硫生成，设SO2、SO3的物质的量分别为x mol、y mol，则有，解得x＝y ＝0.015，则反应的化学方程式为2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑，Q的化学式为Fe2O3。 A．“焙烧”中产生CO2 B．滤渣的主要成分为Fe(OH)2 C．滤液①中Cr的主要存在形式为CrO D．淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用 解析：焙烧过程中有氧气参与，能将Cr2O3、FeO分别氧化为CrO和Fe3＋，并放出CO2；水浸后滤渣的主要成分为Fe(OH)3；滤液①中Cr的主要存在形式为CrO；CrO―→Cr(OH)3的转化过程中发生还原反应，故淀粉水解液中葡萄糖起还原作用。 解析：铁是较活泼金属，可与H3PO4反应生成氢气，故“中和”工序若在铁质容器中进行，应先加入Na2CO3溶液，A正确；若“中和”工序加入Na2CO3溶液过量，则需要加入酸性物质来调节pH，为了不引入新杂质，可加入H3PO4；若“中和”工序加入H3PO4过量，则需要加入碱性物质来调节pH，为了不引入新杂质，可加入NaOH，“调pH”工序中X为NaOH或H3PO4，B正确；“结晶”工序中的溶液为饱和Na2HPO4溶液，由已知可知H3PO4的K2＝6.2×10-8，K3＝4.8×10-13，则HPO的水解常数Kh＝＝≈1.6×10-7，由于Kh>K3，则Na2HPO4的水解程度大于电离程度，溶液显碱性，C错误；由于Na2HPO4·12H2O易风化失去结晶水，故“干燥”工序需要在低温下进行，D正确。 HPO的水解常数Kh＝＝≈1.6×10-7，由于Kh>K3，则Na2HPO4的水解程度大于电离程度，溶液显碱性，C错误；由于Na2HPO4·12H2O易风化失去结晶水，故“干燥”工序需要在低温下进行，D正确。 ① W、X、Y、Z为短周期元素，原子序数依次增加，且加和为21 ② 在200 ℃以下热分解时无刺激性气体逸出失去的是水W为H，Z为O ③ YZ2分子的总电子数为奇数，常温下为气体Y为N ④ W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且加和为21X为B 解析：由题意知，W是H，X为B，Y为N，Z为O。X(B)的单质常温下为固体；根据非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，可知最高价氧化物的水化物酸性强弱为X(H3BO3)＜Y(HNO3)；200 ℃以下热分解时无刺激性气体逸出，说明失去的是水，若100～200 ℃阶段热分解失去4个H2O，则质量分数为×100%≈73.6%，说明不是失去4个H2O；假设NH4B5O8·4H2O在500 ℃分解后生成固体化合物X2Z3(B2O3)，根据硼原子守恒，可得到关系式：2NH4B5O8·4H2O～5B2O3，则固体化合物B2O3的质量分数为×100%≈64.1%，假设正确。 根据硼原子守恒，可得到关系式：2NH4B5O8·4H2O～5B2O3，则固体化合物B2O3的质量分数为×100%≈64.1%，假设正确。 答案：(1)灼烧　干燥　A、C (2)×100% 解析：(1)样品经水解、干燥等预处理后得到硅酸水合物，再将硅酸水合物置于坩埚中灼烧，转化为SiO2，然后将坩埚放入干燥器中干燥，反复2～3次后称量，m2 g即为所得固体氧化物SiO2的质量。依据上述分析，实验操作①为灼烧，②为干燥，①、②中需使用的仪器为A、C。(2)SiHCl3纯度测定过程中有以下关系式：SiHCl3～H2SiO3～SiO2，可知n(SiHCl3)＝n(SiO2)＝ mol，故样品纯度为×100%＝ ×100%。 $$