元素及其化合物

一、金屬元素及其化合物

知識梳理

（一）金屬活動順序

金屬原子的最外層電子數較少，在化學反應中都容易失去電子，具有還原性。金屬的還原性強弱不同，在性質上會有差異，這個差異的規律可通過金屬活動順序歸納如下:

（二）重要金屬單質的性質

1． 鈉

鈉是一種活潑性很強的金屬，主要性質有：

（1）與氧氣反應

常溫下生成氧化鈉：4Na＋O2 = 2Na2O

（2）與冷水反應放出H2

2Na+2H2O = 2NaOH+H2↑

2． 鋁

（1）與氧氣反應：常溫下，在空氣中鋁的表面易生成一層很穩定的致密氧化膜，這層膜起著保護內層金屬的作用。

4Al＋3O2 = 2Al2O3

（2）與酸反應生成鋁鹽和氫氣：

2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 2Al+6H+=2Al3++3H2↑

（3）與強堿反應生成偏鋁酸鹽和氫氣：

2Al+2NaOH+2H2O = 2NaAlO2+3H2↑

2Al+2OH-+2H2O = 2AlO2-+3H2↑

3． 鐵

（1）Fe與O2反應，隨著外界條件和兩者量的相對多少不同，生成的產物不同。

（三）重要金屬化合物

1. 鈉的重要化合物

（1）過氧化鈉

2Na2O2+2H2O2 = 4NaOH+O2 ↑

2Na2O2+2CO2 = 2Na2CO3+O2 ↑

（2）碳酸鈉和碳酸氫鈉

Na2CO3+2HCl = 2NaCl+H2O+CO2 ↑

NaHCO3+HCl = NaCl+H2O+CO2↑

NaHCO3+NaOH = Na2CO3+H2O

2． 鋁的重要化合物

（1）氧化鋁

Al2O3＋6HCl ＝ AlCl3＋3H2O

Al2O3＋6H+ = 2Al3+ +3H2O

Al2O3＋2NaOH ＝ 2NaAlO2＋H2O

Al2O3＋2OH- ＝ 2AlO2-＋H2O

（2）氫氧化鋁

Al（OH）3＋3HCl ＝ AlCl3＋3H2O

Al（OH）3+3H+ = Al3+ +3H2O

Al（OH）3＋NaOH ＝ NaAlO2＋2H2O

Al（OH）3+OH- ＝ AlO2-＋2H2O

3． 鐵的重要化合物

（1）鐵的氫氧化物

Fe（OH)2+2H+ = Fe2++2H2O

4Fe（OH)2 +2H2O+O2 = 4Fe（OH）3

Fe（OH)3+3H+ = Fe3+ +3H2O

（2）鐵鹽

Fe2+（淡綠色）＋2OH- ＝ Fe（OH）2↓

Fe3+（棕黃色） +3OH- = Fe（OH）3↓

Fe3+與KSCN反應呈紅色

2FeCl2 +Cl2 ＝ 2FeCl3

2FeCl3+Fe ＝ 3FeCl2

（四）合金

合金是由兩種或兩種以上的金屬或金屬跟非金屬熔合而成的，具有金屬特性的一類物質。合金具有許多優良的物理性質和機械性能，合金的熔點一般比它的各成分金屬的熔點都低，合金的硬度一般比純金屬大。

命題預測

高考試題中將會重點考核兩個問題。一是常見金屬元素及其重要化合物的化學性質，鈉與水、酸、鹽溶液的反應，特別注意與鹽溶液的反應。鋁、氧化鋁、氫氧化鋁的兩性，Fe2+與Fe3+的相互轉化等。

二是與社會、生活問題聯系的金屬材料的生產原理及主要用途。

例題精析

[例1]下列關于金屬的敘述中正確的是（）

A． 所有金屬在常溫下都是固態的

B． 活潑的金屬、或較活潑的金屬能與酸反應，但不能與堿反應

C． 金屬單質具有導電性、導熱性和延展性

D． 金屬元素在自然界中都是以化合態存在的

[解析]金屬汞在常溫下是液態，鋁能與強堿反應，金、鉑等金屬在自然界中以游離態存在。

[答案] C

[例2] 把一質量為2.3g的鈉用一鋁箔（上面用針刺有許多小孔）包好，一起放入到足量水中，理論上可收集到氫氣（標況下）（）

A． 1.12 LB． 略大于1.12 L

C． 2.24L D． 略小于1.12 L

[解析]2.3 g鈉的物質的量為0.1 mol，根據化學反應2Na+2H2O = 2NaOH+H2↑可計算出0.1 mol鈉與足量水反應，生成的氫氣為0.05 mol，即產生的氫氣為1.12 L。而生成的氫氧化鈉溶液又會繼續與鋁箔反應，并生成氫氣，所以得到氫氣的量應該大于1.12 L。

[答案] B

[例3]只用一種試劑可區別NaCl、MgCl2、FeCl2、AlCl3、NH4Cl五種溶液， 這種試劑是（）

A． Na2CO3B． H2SO4

C． AgNO3D． NaOH

[解析]NaOH 與NaCl不反應，NaOH與MgCl2反應生成白色沉淀，NaOH與FeCl2反應先生成白色沉淀，白色沉淀很快變成灰綠色，最終變成紅褐色；NaOH與AlCl3反應先生成白色沉淀，繼續加NaOH沉淀會溶解，NaOH與NH4Cl反應會有刺激性氣體產生。

[答案] D

模擬操練

1． 關于下列物質的用途，下列說法不正確的是（ ）

A． 氫氧化鋁可用于中和胃酸

B． 氧化鋁是較好的耐火材料

C． 氧化鐵常用于制造紅色油漆

D． 鋁制餐具可長時間存放酸性、堿性或咸的食物

2． 在做鈉和水（滴有酚酞）反應的整個實驗過程中，能得到下列哪些正確的信息（ ）

①鈉的金屬性強；②具有銀白色金屬光澤；③密度較小；④熔點較低；⑤硬度較小；⑥有氣體和堿生成；⑦反應放出熱量；⑧良好的導電性。

A． ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ B． ① ② ③ ④ ⑦ ⑧

C． ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ D． 全部

3． 用鐵酸鈉（Na2FeO4）對來自河湖的淡水消毒，凈化是城市飲用水處理新技術，下列對用于飲用水凈化處理的分析正確的是（）

A． Na2FeO4溶液顯強堿性，能消毒殺菌

B． 在Na2FeO4中Fe為＋6價，具有強還原性，能消毒殺菌

C． Na2FeO4的還原產物Fe3＋易水解為Fe（OH)3 膠體，可使水中懸浮物凝聚沉降

D． Na2FeO4的還原產物Fe2+易水解為Fe（OH)2 膠體，可使水中懸浮物凝聚沉降

4． 用鋁鍋、鋁壺燒開水，水浸到的地方發暗變黑，可能原因是自來水中溶有的那種離子通過反應造成的（）

A． Na+B． Fe3+C． Mg2+D． Ca2+

5． 下列各組中的兩種物質作用時，反應條件（溫度、反應物用量）改變，不會引起產物種類改變的是 （）

A． Fe和O2B． Na2O2和CO2

C． NaOH和CO2D. Na和O2

6． 下列物質中既能跟強酸反應， 又能跟強堿反應的是（）

①Al②Al2O3③Al（OH)3 ④NaHCO3

A． ③④ B． ②③④C． ①③④ D． 全部

7． 將鐵粉放入由鹽酸、MgCl2溶液、FeCl3溶液、CuCl2溶液組成的混合液中，充分反應后，鐵粉有剩余，則溶液含有大量的陽離子是（ ）

A． Fe2+和Mg2+ B． H+和Cu2+

C． Fe3+和Fe2+D． Cu2+和Fe2+

8． 在某無色溶液中緩慢滴入NaOH溶液直至過量，產生沉淀的質量與加入的NaOH溶液體積的關系如右圖所示，由此確定，原溶液中含有的陽離子是（ ）

A． Mg2+、Al3+、Fe2+

B． H+、Mg2+、Al3+

C． H+、Ba2+、Al3+

D． 只有Mg2+、Al3+

答案點撥

1． D（鋁制品與酸、堿均能反應，在食鹽存在時容易發生電化學腐蝕）

2． C（鈉與水反應劇烈，并可觀察到鈉浮在水面上，熔成小球，有氣體生成，發光，變紅等現象）

3． C（從處理飲用水的信息可知，鐵酸鈉不可能為強堿性，從化合價看，鐵酸鈉具有強氧化性，氫氧化亞鐵不穩定）

4． B（只有鐵離子的氧化物可能為黑色）

5． B（Fe 和O2可生成氧化鐵或四氧化三鐵，NaOH和CO2可生成碳酸鈉或碳酸氫鈉，Na和O2可生成氧化鈉或過氧化鈉）

6． D（這四種物質既與強酸反應，又能與強堿反應。有關離子反應方程式如下：2Al+6H+=2Al3++3H2↑；2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；Al2O3 + 2OH-= 2AlO2-+H2O； Al（OH)3 +3H+=Al3++3H2O；Al（OH)3 + OH-= AlO2-+2H2O；HCO3-+ H+= CO2↑+H2O ； HCO3-+ OH- =CO32-+H2O。）

7． A（根據金屬活潑性可知，鐵與Fe3+和Cu2+能發生反應，不能與Mg2+反應）

8． B（NaOH先與H+反應，再與Mg2+、Al3+反應生成沉淀，最后與氫氧化鋁反應）。

二、非金屬元素及其化合物

知識梳理

（一）硅及其化合物

1． 單質硅

常溫下化學性質穩定，在高溫下能與氧氣反應。

2． 二氧化硅

SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O

4HF+SiO2 = SiF4↑+2H2O

3． 硅酸

硅酸是一種比碳酸還要弱的酸，難溶于水。

Na2SiO3+2HCl= H2SiO3↓+2NaCl

4． 硅酸鈉

易溶于水，其水溶液俗稱水玻璃，是無色粘稠液體，常用作肥皂填料、木材防火劑及黏膠劑。

（二）氯氣

1． 與金屬反應：

4． 與堿反應

Cl2+2NaOH = NaCl +NaClO+ H2O

2Cl2+2Ca（OH)2 = CaCl2 + Ca（ClO)2+2H2O

（三）硫的重要化合物

1． 二氧化硫

硫單質或含硫物質在空氣中燃燒時，生成二氧化硫，它是大氣的主要污染物。

（3）王水

濃硝酸和濃鹽酸的混合物（體積比為1∶3），能使不溶于硝酸的Pt、Au溶解。

命題預測

非金屬元素及其化合物是文理基礎考試的重點內容，主要考查非金屬元素及其化合物的主要性質，常見離子的檢驗。

例題精析

[例1]下列物質均有漂白作用，其漂白原理相同的是（）

①過氧化鈉 ②次氯酸 ③二氧化硫 ④活性炭 ⑤臭氧

A． ①②⑤B． ①③⑤C． ③④D． ①②③

[解析] 過氧化鈉、次氯酸和臭氧都是由于強氧化性具有漂白作用，二氧化硫是由于和某些有色物質結合具有漂白性，活性炭是由于具有吸附能力而具有漂白性。

[答案] A

[例2]下列說法不正確的是（）

A． 雷雨時，可增加土壤中硝酸鹽類氮肥的含量

B． 許多領域中用液氮獲得低溫環境

C． 造成光化學煙霧的主要因素是SO2

D． 含磷的污水排到自然水體中能引起澡類增殖，使水變質

[解析]雷雨時氮氣會與氧氣反應，液氮氣化時可吸收熱量使環境降溫，SO2是造成酸雨的主要因素，造成光化學煙霧的主要因素是碳氫化合物和氮氧化物。

[答案]C

[例3] NH4HCO3在試管中加熱，使放出的氣體依次通過盛有足量過氧化鈉的干燥管、足量的濃硫酸的洗氣瓶，最后得到的氣體（）

A． NH3 B． O2 C． H2O D． CO2

[解析]NH4HCO3加熱會分解，其反應方程式為：

生成的CO2 和H2O分別能與過氧化鈉反應生成O2，而分解的NH3能被濃硫酸吸收，所以最終得到的氣體為O2。

[答案]B

模擬操練

1． 下列做法會導致食品對人體有害的是（）

①用小蘇打做發酵粉制面包；②香腸中加過量亞硝酸鈉以保持肉類新鮮；③用無煙煤直接燒烤雞、鴨；④用“瘦肉精”喂養生豬。

A． ①②③④ B． ②④

C． ②③④D． ②③

2． 用人工方法在舞臺上制造云霧繚繞的幻境的方法是（）

A． 燃燒白磷 B． 燃燒鎂粉

C． 濃鹽酸濃氨水同時噴曬 D． 施放干冰

3． 下表是某加碘鹽包裝袋上的部分文字說明。

根據這一說明作出的判斷正確的是（）

A． 此食鹽是純凈物

B．“加碘食鹽”中的“碘”是指碘單質

C． 1kg此食鹽中含碘酸鉀（35±15）mg

D．“菜未燒熟不宜加入加碘鹽”的原因可能是碘酸鉀受熱不穩定

4． 能正確表示下列反應的離子方程式是

A． 將Cl2通入溴化亞鐵溶液：

Fe2++Cl2 = Fe3++2Cl-

B． AlCl3溶液中通入過量的氨水：

Al3++3NH3 ·H2O = Al（OH）3↓+3NH4+

C． 碳酸氫鈉和稀硫酸反應：

CO32-+2H+ = CO2↑+H2O

D． 氯氣通入水中：

Cl2 + H2O = 2H+ + Cl- + ClO-

5． 下列物質的用途錯誤的是（）

A． 石墨可用來做絕緣材料的常用材料

B． 二氧化硅是制造光導纖維的材料

C． 水玻璃可用作木材防火劑

D． 硅可制造太陽能電池

6． 檢驗溶液中是否含有某種離子，下列操作方法正確的是（）

A． 加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成，證明含有Cl－

B． 加濃NaOH溶液后加熱，產生使濕潤的紅色石蕊試紙變藍色的氣體，證明有NH4+

C． 加入BaCl2溶液，產生白色沉淀，證明有SO42-

D． 加入鹽酸，放出能使澄清的石灰水變渾濁的氣體，證明有CO32-

7． 化學知識在生產和生產中應用很廣，下列說法不正確的是（）

A． 可用濕毛巾捂嘴可防氨氣泄露事故的毒害

B． 用天然氣代替含硫的煤作民用燃料可控制溫室效應

C． 用密閉的鋁制容器可以盛放濃硫酸

D． 用密閉的鋁制容器可以盛液氯

8． 下圖是一種氣體制取的簡易裝置， 這個裝置可用于下列那種氣體的制取（）

A． 加熱KMnO4制取O2

B． 用Cu與稀HNO3反應制取NO

C． 用NH4Cl與濃NaOH溶液反應制取NH3

D． 用大理石與稀鹽酸反應制取CO2

9． 向稀硫酸中加入銅粉不發生反應，若再加入某種鹽，則銅粉可以逐漸溶解，符合此條件的鹽是（ ）

A． NaNO3B． KClC． ZnSO4D． FeSO4

10． 把aL含硫酸銨、硝酸銨的混合溶液分成兩等份，一份用bmol燒堿剛好把NH3全部趕出，另一份與氯化鋇溶液完全反應消耗cmolBaCl2，則原溶液中c（NO3-）為（ ）

答案點撥

1． C（小蘇打對人體無害）

2． D（干冰不會對環境產生污染）

3． D（加碘鹽至少有兩種物質，“加碘食鹽”中的“碘”是指碘元素，含碘量不等于碘酸鉀的量）

4． B（A選項得失電子不守恒，C選項的碳酸氫根離子不能拆成碳酸根離子，D選項的次氯酸是弱酸，不能寫成離子形式）

5． A（石墨可能導電）

6． B（A選項中可能含碳酸根離子，C選項中可能含有銀離子，D選項中可能含有亞硫酸根離子）

7． B（氨氣易溶于水，溫室效應的氣體是二氧化碳，濃硫酸與鋁有鈍化現象，常溫下鐵與液氯不反應）

8． D（制氣裝置不能用于加熱，收集裝置不能收集NO和NH3）

9． A（硝酸鈉中加入硫酸后，溶液具有硝酸的性質）

10． B[（NH4）2SO4和NH4NO3混合溶液中，只有（NH4）2SO4與BaCl2反應，且反應的物質的量之比為1∶1，即（NH4）2SO4為cmol；根據銨根與氫氧化鈉反應的關系，可知為銨根bmol；由此可得出NO3-的物質的量為b-2c，進一步可求得其濃度。） ]

責任編校 李平安

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”