![2022届高三化学一轮复习讲义:常见金属及其化合物的综合应用第1页](http://img-preview.51jiaoxi.com/3/7/12940773/0/0.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
![2022届高三化学一轮复习讲义:常见金属及其化合物的综合应用第2页](http://img-preview.51jiaoxi.com/3/7/12940773/0/1.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
![2022届高三化学一轮复习讲义:常见金属及其化合物的综合应用第3页](http://img-preview.51jiaoxi.com/3/7/12940773/0/2.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
2022届高三化学一轮复习讲义:常见金属及其化合物的综合应用
展开常见金属及其化合物的综合应用复习目标 1.掌握常见金属元素知识网络构建及重要方程式的书写。2.了解硼及其化合物的性质。一、知识网络构建及方程式再书写1.钠及其重要化合物(1)知识网络构建(2)重要反应必练写出下列反应的化学方程式,是离子反应的写出离子方程式。①Na和H2O的反应2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑;②Na在空气中燃烧2Na+O2Na2O2;③Na2O2和H2O的反应2Na2O2+2H2O===4Na++4OH-+O2↑;④Na2O2和CO2的反应2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2;⑤向NaOH溶液中通入过量CO2OH-+CO2===HCO;⑥将Na2CO3溶液与石灰乳混合CO+Ca(OH)2===CaCO3+2OH-;⑦向Na2CO3稀溶液中通入过量CO2CO+CO2+H2O===2HCO;⑧将NaHCO3溶液和NaOH溶液等物质的量混合HCO+OH-===CO+H2O;⑨将NaHCO3溶液与澄清石灰水等物质的量混合HCO+Ca2++OH-===CaCO3↓+H2O;⑩将NaHCO3溶液与少量澄清石灰水混合2HCO+Ca2++2OH-===CaCO3↓+CO+2H2O。2.铝及其重要化合物(1)知识网络构建(2)重要反应必练写出下列反应的离子方程式。①Al和NaOH溶液的反应2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑;②Al(OH)3和NaOH溶液的反应Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O;③Al(OH)3和盐酸的反应Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O;④Al2O3和NaOH的反应Al2O3+2OH-===2AlO+H2O;⑤Al2O3和盐酸的反应Al2O3+6H+===2Al3++3H2O;⑥NaAlO2和过量盐酸的反应AlO+4H+===Al3++2H2O;⑦向NaAlO2溶液中通入过量CO2气体AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO;⑧将NaAlO2溶液与NaHCO3溶液混合AlO+HCO+H2O===Al(OH)3↓+CO;⑨将NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合3AlO+Al3++6H2O===4Al(OH)3↓;⑩将AlCl3溶液与NaHCO3溶液混合Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑。 3.铁及其化合物(1)知识网络构建(2)重要反应必练写出下列反应的化学方程式,是离子反应的写离子方程式。①Fe和过量稀HNO3的反应Fe+4H++NO===Fe3++NO↑+2H2O;②Fe高温下和水蒸气的反应3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2;③铝与氧化铁的铝热反应Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3;④用赤铁矿冶炼铁的原理Fe2O3+3CO2Fe+3CO2;⑤Fe(OH)2长时间露置于空气中4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3;⑥FeO和稀HNO3的反应3FeO+10H++NO===3Fe3++NO↑+5H2O;⑦Fe(OH)3和HI的反应2Fe(OH)3+6H++2I-===2Fe2++I2+6H2O;⑧FeBr2溶液和少量Cl2的反应2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;⑨FeBr2溶液和等物质的量的Cl2反应2Fe2++2Br-+2Cl2===2Fe3++Br2+4Cl-;⑩FeBr2溶液和过量Cl2的反应2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++2Br2+6Cl-。 4.铜及其化合物(1)知识网络构建(2)重要反应必练写出下列反应的化学方程式,是离子反应的写离子方程式。①用两个化学方程式表示Cl2的氧化性大于Sa:Cu+Cl2CuCl2;b:2Cu+SCu2S。②铜在潮湿的空气中生锈2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3。③将Cu和浓H2SO4混合加热Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。④Cu与浓HNO3的反应Cu+2NO+4H+===Cu2++2NO2↑+2H2O。⑤Cu与稀HNO3反应3Cu+2NO+8H+===3Cu2++2NO↑+4H2O。⑥FeCl3溶液腐蚀铜板Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+。⑦将氨水逐滴滴入CuSO4溶液过程中所发生的反应Cu2++2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+2NH;Cu(OH)2+4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O。⑧用惰性电极电解CuSO4溶液2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+。⑨用Cu作电极电解H2SO4溶液Cu+2H+Cu2++H2↑。⑩胆矾加热分解CuSO4·5H2OCuSO4+5H2O。二、知识拓展专题 硼及其化合物的性质1.硼硼单质有晶体硼和无定形硼两种,晶体硼相当稳定,无定形硼比较活泼,能发生如下反应:(1)高温下,与N2、S、X2等单质反应,如2B+N22BN。(2)高温下同金属反应生成金属硼化物。(3)赤热下,与水蒸气反应,2B+6H2O(g)2B(OH)3+3H2。(4)与热的浓硫酸或浓硝酸反应,2B+3H2SO4(浓)2H3BO3+3SO2↑,B+3HNO3(浓)H3BO3+3NO2↑。2.硼酸(H3BO3)(1)一元弱酸,H3BO3+H2OH++[B(OH)4]-。(2)H3BO3受热时会逐渐脱水,首先生成偏硼酸(HBO2),继续升温可进一步脱水生成四硼酸(H2B4O7),更高温度时则转变为硼酸的酸酐(B2O3)。3.硼氢化钠(NaBH4)硼氢化钠中的氢元素为-1价,具有还原性,故其可用作醛类、酮类和酰氯类的还原剂:。4.硼砂(Na2B4O7·10H2O)(1)制备:将偏硼酸钠溶于水形成较浓溶液,然后通入CO2调节pH,浓缩结晶分离出硼砂:4NaBO2+CO2+10H2O===Na2B4O7·10H2O+Na2CO3。(2)将硼砂溶于水,用硫酸溶液调节pH,可析出溶解度小的硼酸晶体:Na2B4O7+H2SO4+5H2O===4H3BO3↓+Na2SO4。1.NaBH4与FeCl3反应可制取纳米铁:2FeCl3+6NaBH4+18H2O===2Fe+6NaCl+6H3BO3+21H2↑,下列说法正确的是( )A.该反应中氧化剂只有FeCl3B.NaBH4的电子式为C.NaBH4不能与水发生反应D.该反应中每生成1 mol Fe转移电子3 mol答案 B解析 反应2FeCl3+6NaBH4+18H2O===2Fe+6NaCl+6H3BO3+21H2↑中,FeCl3中的Fe由+3价降低到0价,水中部分H由+1价降低到0价,所以该反应中氧化剂为FeCl3和H2O,A项错误;NaBH4由钠离子与BH构成,为离子化合物,则其电子式为,B项正确;NaBH4中H为-1价,水中H为+1价,两者发生归中反应可生成氢气,C项错误;题述氧化还原反应中,化合价升高的只有NaBH4中的H,由-1价升高到0价,可据此判断电子转移数目,每生成1 mol Fe,消耗3 mol NaBH4,转移电子12 mol,D项错误。2.按要求回答问题(1)[2019·全国卷Ⅰ,26(3)]根据H3BO3的解离反应:H3BO3+H2OH++B(OH),Ka=5.81×10-10,可判断H3BO3是________酸。(2)[2015·全国卷Ⅰ, 27(1)(6)]写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式:_____________________________________________________________________________。单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程:_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)[2015·安徽理综,27(2)]请配平化学方程式:______NaBO2+______SiO2+______Na+______H2===____NaBH4+______Na2SiO3。(4)[2014·重庆理综,11(2)]NaBH4是一种重要的储氢载体,能与水反应得到NaBO2,且反应前后B的化合价不变,该反应的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)一元弱 (2)Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3 2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg2B+3MgO (3)1 2 4 2 1 2(4)NaBH4+2H2O===NaBO2+4H2↑3.硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5·H2O,硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。一种利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程如图所示:(1)写出硼元素在元素周期表中的位置:________________________________。(2)将硼砂溶于水后,用硫酸调节溶液的pH≈3.5以制取硼酸(H3BO3),该反应的离子方程式为___________________________________________________________________________。(3)由MgCl2·6H2O制备MgCl2时,一定条件是_____________________________________。(4)制得的粗硼在一定条件下反应生成BI3,BI3在一定条件下受热分解可以得到纯净的单质硼。0.200 0 g粗硼制成的BI3完全分解,将生成的I2配制成100 mL碘水,量取10.00 mL碘水于锥形瓶中,向其中滴加几滴淀粉溶液,用0.300 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。(提示:I2+2S2O===2I-+S4O)滴定终点的现象为_________________________________________________________,该粗硼样品的纯度为________%。(5)H3BO3[也可写成B(OH)3]可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备。工作原理如图所示。①b膜为__________(填“阴离子”或“阳离子”)交换膜,写出产品室发生反应的离子方程式:___________________________________________________________________________,理论上每生成1 mol H3BO3,N室可生成________L(标准状况)气体。②N室中,进口和出口的溶液浓度大小关系为a%______(填“>”或“<”)b%。答案 (1)第二周期ⅢA族 (2)B4O+2H++5H2O===4H3BO3↓ (3)在HCl氛围中加热 (4)滴加最后一滴Na2S2O3溶液,锥形瓶中溶液蓝色褪去,且半分钟内不恢复原色 99 (5)①阴离子 H++B(OH)===H3BO3+H2O 11.2 ②<解析 (3)因MgCl2在蒸干灼烧时会发生水解,其水解的化学方程式为MgCl2+2H2OMg(OH)2+2HCl,所以为了防止氯化镁水解生成氢氧化镁,需要在HCl氛围中加热。(4)消耗的Na2S2O3的物质的量为0.300 0 mol·L-1×0.018 L=0.005 4 mol,根据关系式:B~BI3~I2~3S2O得,n(B)=n(S2O)=0.001 8 mol,则该粗硼样品中B的物质的量=0.001 8 mol×=0.018 mol,则硼的质量为11 g·mol-1×0.018 mol=0.198 g,该粗硼样品中硼的质量分数为×100%=99%。(5)①产品室可得到H3BO3的原因是M室的H+穿过阳离子交换膜扩散至产品室,原料室的B(OH)穿过阴离子交换膜扩散至产品室,二者反应生成H3BO3,其离子方程式为H++B(OH)===H3BO3+H2O,所以b膜应为阴离子交换膜。阴极的电解液为氢氧化钠溶液,所以N室的电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,生成1 mol H3BO3时,需要M室和原料室分别转入1 mol H+、1 mol B(OH),则需转移1 mol e-,所以N室可生成0.5 mol氢气,其体积在标准状况下为11.2 L。②N室溶液中氢氧根离子浓度增大,Na+从原料室通过阳离子交换膜进入N室,故N室进口溶液浓度比出口的小,即a%<b%。4.[2019·全国卷Ⅰ,26(1)(2)(4)]硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:回答下列问题:(1)在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉,产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(2)“滤渣1”的主要成分有________________________________________________。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子,可选用的化学试剂是________。(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为__________________________,母液经加热后可返回________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是________。答案 (1)NH4HCO3+NH3===(NH4)2CO3(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3 KSCN溶液(4)2Mg2++3CO+2H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓+2HCO[或2Mg2++2CO+H2O=== Mg(OH)2·MgCO3↓+CO2↑] 溶浸 高温焙烧解析 (1)由流程图加入物质可知,“溶浸”时产生的气体只能是NH3,NH3与NH4HCO3反应生成用于“沉镁”的物质只能是(NH4)2CO3。(2)由流程图可知,在过滤获取H3BO3之前没有除Fe3+、Al3+的步骤,推知氧化铁、氧化铝在“溶浸”时没有溶解,而二氧化硅不溶于硫酸铵溶液,因而滤渣1的主要成分是二氧化硅、氧化铁、氧化铝。检验Fe3+的试剂可选用KSCN溶液。(4)“沉镁”中,结合反应物有Mg2+、CO,生成物为Mg(OH)2·MgCO3,依据离子方程式书写要求,即可写出方程式。母液含硫酸铵,可以将母液返回“溶浸”工序循环使用,体现绿色化学理念和环境保护思想。碱式碳酸镁转化成轻质氧化镁,联系碳酸镁、氢氧化镁受热都能分解生成氧化镁。