5.2.2 重要的金属化合物（第2课时）-2023-2024学年度高一化学同步精品讲义（沪科版必修第二册）

5.2.2  重要的金属化合物

知识点01  氢氧化钠的性质

1．氢氧化钠

氢氧化钠是 白 色固体，容易潮解，易溶于水并产生大量的热，属于强碱。

2．氢氧化钠与铝的反应

氢氧化钠与铝的反应的化学方程式  2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 。

【即学即练1】用铝箔包住0.1 mol金属钠，用针扎出些小孔，放入水中，完全反应，用排水法收集产生的气体，则收集到的气体为（标准状况下）

A．H2和O2的混合气         B．1.12升H2

C．大于1.12升H2            D．小于1.12升H2

【答案】C

【解析】0.1 mol金属钠与水反应生成0.05 mol氢气和0.1 mol NaOH，NaOH继续与铝箔反应产生氢气，所以生成的氢气大于0.05 mol。答案为C。

知识点02  铁的氢氧化物

【即学即练2】 有关铁的氢氧化物的说法中,错误的是

A．Fe(OH)2是一种黑色固体,不稳定,在空气中易被氧化转变为红褐色固体

B．Fe(OH)2具有还原性，在空气中易被氧化为Fe(OH)3

C．Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性，受热能分解

D．Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明,能产生丁达尔现象

【答案】A

【解析】选项A，Fe(OH)2是白色固体,“黑色固体”是错误的。答案为A。

知识点03  氢氧化亚铁的制备

用亚铁盐与碱反应，可制得Fe(OH)2：Fe2++2OH-=Fe(OH)2。由于Fe(OH)2易被氧气所氧化，所以整个制备过程尽量隔绝氧气。

【即学即练3】某同学在研究制取Fe(OH)2的方法时，设计了一个较好的方案：

①在一支大的硬质试管中加入2 mL ~ 3 mL煤油。②再缓缓加入4 mL ~ 5 mL FeSO4溶液。③往试管中投入绿豆大小的金属钠。

回答下列问题：

（1）写出实验时，发生反应的离子方程式                        、                      ，煤油的作用是                                          。

（2）实验结束后，如果用胶头滴管将煤油吸去，可观察到的现象是                         。

【答案】（1）2Na+2H2O = 2Na++2OH-+H2↑，Fe2++2OH- = Fe(OH)2↓；隔绝空气以防生成的Fe(OH)2被氧化。

（2）出现白色沉淀，然后沉淀转化为灰绿色，最后变为红褐色。

【解析】煤油的密度小于水，浮于FeSO4溶液的上方，投入金属钠后，金属钠位于溶液与煤油的交界处，与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠再与FeSO4反应生成Fe(OH)2，上层的煤油起到隔绝空气的作用。一旦把煤油吸去，Fe(OH)2就被氧气氧化了。

常见考法一  氢氧化钠与铝的反应

【例1】关于铝与氢氧化钠溶液反应的说法不正确的是

A．铝是还原剂

B．氧化剂是氢氧化钠和水

C．只有水是氧化剂

D．氢气是还原产物

【答案】B

【解析】见下面必杀技的分析。

必杀技 

铝跟氢氧化钠溶液的反应是分步进行的：

a．2Al+6H2O===2Al(OH)3+3H2↑；

b．Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O；

总反应为2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑，Al是还原剂，H2O是氧化剂。

要标出该反应的电子转移情况，需在反应前后加上4 H2O，即：

【同步练习1】铝既能与硫酸溶液反应，又能与烧碱溶液反应，下列说法不正确的是

A．两个反应都是氧化还原反应

B．铝与硫酸反应时，硫酸作氧化剂

C．铝与烧碱溶液反应时，氢氧化钠作氧化剂

D．两个反应都有气体生成

【答案】C

【解析】在铝与烧碱溶液反应中，氧化剂是水。答案为C。

常见考法二  氢氧化亚铁的制备

【例2】如图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验药品：铁屑、稀H2SO4溶液和NaOH溶液。

填写下列空白：

(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是_______。

(2)实验开始时应先将弹簧夹E_______(填打开"或“关闭")，其目的是_______________________。

(3)反应结束后拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，写出有关反应的化学方程式：___________。

【答案】（1）铁屑

（2）打开    让生成的氢气排走装置和溶液中的空气   

（3）4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

【解析】实验时，先打开E，利用反应产生的氢气赶走装置内的空气；然后关闭E，反应继续产生的氢气把A中刚刚生成的FeSO4压入B中。

必杀技

要制得比较纯的白色氢氧化亚铁必须注意防氧化，主要措施有：

①配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去溶液中溶解的O2；

②赶尽空气以在惰性或还原性气体的气氛下反应（如N2、CO2、H2等）；

③隔绝空气如用苯、汽油、煤油覆盖在液面。

【同步练习2】下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是

A．①②③ B．①②④ C．①②③④ D．②③④

【答案】B

【解析】①②④的共同特点是把FeSO4溶液与空气隔绝开来，但③没有隔绝空气，生成的Fe(OH)2会立刻被氧气氧化。

题组A  基础过关练

1．下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是

A．盛放食醋                    B．烧煮开水

C．用金属丝擦洗表面的污垢      D．用碱水洗涤

【答案】B

【解析】铝制品表面有氧化铝保护层，氧化铝与水不反应，但会与酸、碱反应，所以选项B合理，A、D不合理。选项C，如果用金属丝擦洗铝制品的表面，氧化铝保护层将会被破坏，加热时单质铝与水也会反应，所以选项C也不合理。答案为B。

2．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．盐酸   B．稀硫酸

C．氢氧化钠溶液   D．氯化钠溶液

【答案】C

【解析】铝与氯化钠溶液是不反应的，排除选项D。由2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑知，1 mol铝可消耗1 mol氢氧化钠，若与盐酸或稀硫酸反应，消耗的酸都大于1 mol，所以答案为C。

3．将Na2O2投入FeCl2溶液中，可观察到的现象是

A．生成白色沉淀及气泡 B．生成红褐色沉淀及气泡

C．仅有气泡产生 D．无变化

【答案】B

【解析】Na2O2先与溶液中的水反应：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，生成的NaOH再与FeCl2反应，生成的Fe(OH)2立刻被氧气氧化为红褐色的Fe(OH)3。答案为B。

4．将Fe(OH)2露置在空气中一段时间后，再加热灼烧，所得的产物为

A．FeO B．Fe2O3 

C．Fe3O4 D．Fe(OH)3

【答案】B

【解析】Fe(OH)2露置在空气中一段时间后，转化为Fe(OH)3，灼烧时，Fe(OH)3分解生成Fe2O3。

5．将铝条插入NaOH溶液中，开始没有H2生成的原因是

A．铝与NaOH溶液不反应　

B．铝条表面钝化生成Al2O3

C．铝条不纯含有杂质Mg

D．NaOH溶液中含有NaAlO2

【答案】B

【解析】铝很活泼，在铝条的表面有一层氧化铝保护层。答案为B。

6．除去镁粉中的少量铝粉，可选用的是

A．稀硫酸   B．氢氧化钠溶液

C．水   D．稀盐酸

【答案】B

【解析】氢氧化钠溶液可溶解铝，而与镁不反应。答案为B。

7．某无色溶液放入铝片后有氢气产生，则在该溶液中下列离子一定可以大量存在的是

A．Na＋   B．Mg2＋

C．H＋   D．CO

【答案】A

【解析】与铝片反应产生氢气的溶液可能是强酸，也可能是强碱。在强酸性溶液中，CO不能大量存在；在强碱性溶液中，Mg2＋和H＋不能大量存在。答案为A。

8．铁屑溶于过量的稀硝酸中，再加入过量的氨水，有红褐色沉淀生成。过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。上述沉淀和残渣分别为

    A．Fe(OH)3；Fe2O3             B．Fe(OH)2；FeO

    C．Fe(OH)2、Fe(OH)3 ；Fe3O4    D．Fe2O3 ；Fe(OH)3

【答案】A

【解析】铁屑溶于过量的稀硝酸生成Fe3+，加入过量的氨水，Fe3+转化为Fe(OH)3，加热后，Fe(OH)3分解为Fe2O3。答案为A。

题组B  能力提升练

9．下列有关试剂保存的说法中，错误的是

A．金属钠保存在煤油中 B．保存氯化亚铁溶液时加入少量铁粉

C．氯水放在棕色细口瓶中 D．过氧化钠不需密封保存

【答案】D

【解析】过氧化钠会与空气中的二氧化碳、水反应。答案为D。

10．足量的铝粉分别与下列4种溶液充分反应,放出氢气最多的是

A．1 L 1 mol/L H2SO4溶液         B．1 L 4 mol/L HNO3溶液

C．1 L 1 mol/L HCl溶液           D．1 L 1 mol/L NaOH溶液

【答案】D

【解析】铝与硝酸反应不产生氢气，排除B。根据化学方程式，1 mol NaOH与铝反应可产生1.5 mol氢气，而与1 mol H2SO4或HCl与铝反应可产生的氢气分别为1 mol和0.5 mol。答案为D。

11．在500 mL氢氧化钠溶液中加入足量铝粉，反应完全后共收集到标准状况下的气体33.6 L，该氢氧化钠溶液的浓度为

A．1 mol·L－1   B．2 mol·L－1        C．1.5 mol·L－1      D．3 mol·L－1

【答案】B

【解析】要产生标准状况下的33.6 L氢气，需氢氧化钠1 mol，而溶液的体积为0.5 L，所以该氢氧化钠溶液的浓度为2 mol·L－1。

12．某溶液中有NH4+、Fe2+、Fe3+、Al3+四种离子，若向其中加入过量的氢氧化钠溶液，微热并搅拌，再加入过量盐酸，溶液中离子的物质的量几乎不变的是

A．NH4+      B．Fe2+      C．Fe3+      D．Al3+

【答案】D

【解析】向溶液中加入过量的氢氧化钠溶液，微热后，NH4+大部分转化为NH3而逸出，Fe2+先变成Fe(OH)2，进而又转化为Fe(OH)3，最后加过量盐酸，溶液中Fe2+减少而Fe3+增多。Al3+虽然也经历先沉淀、再溶解的过程，但它的物质的量不变。答案为D。

13．实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2,为了使产物不容易被氧化,下列说法不正确的是

A．配制FeCl2和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸

B．可在FeCl2溶液的上面加一层苯,以隔绝空气

C．向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,胶头滴管尖嘴不能伸入溶液中

D．产生Fe(OH)2沉淀后,不能振荡试管

【答案】C

【解析】为防止Fe(OH)2被氧化，在实验过程中要尽量减少与氧气的接触，选项C的做法是错误的，答案为C。

14．钾、钠、镁、铁均能与水发生置换H2的反应。

(1)其中反应最剧烈的是____。

(2)其中铁与水的反应比较特殊。其特殊性在于：

①_________________________________；②产物为氧化物而非氢氧化物。你对②和①的关联性作何解释？______________________________________

【答案】(1)钾 

(2)反应需在高温条件下进行  即使是铁的氢氧化物，在高温条件下也会分解。

【解析】金属与水反应的本质是与水电离的H+的反应，反应后水中将剩余OH-，再与金属正离子结合为金属氢氧化物。所以可以认为，金属与水反应都是先生成金属氢氧化物，然后氢氧化物再发生可能的其它反应。

题组C  培优拔尖练

15．某溶液中可能存在Mg2+、Fe2+、Fe3+,加入NaOH溶液,开始时有白色絮状沉淀生成,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,下列结论正确的是

A．一定有Fe2+,一定没有Fe3+、Mg2+

B．一定有Fe3+,一定没有Fe2+、Mg2+

C．一定有Fe3+,可能有Fe2+,一定没有Mg2+

D．一定有Fe2+,可能有Mg2+,一定没有Fe3+

【答案】D

【解析】由“开始时有白色絮状沉淀生成”得知溶液中不含Fe3+；由沉淀的颜色变化得知溶液中一定有Fe2+，Mg2+是可能存在的。答案为D。

16．将a mol钠和a mol铝一同投入V L足量的水中，所得溶液的物质的量浓度为（假设反应前后溶液体积不变）

A． mol·L－1       B． mol·L－1        C． mol·L－1     D． mol·L－1

【答案】A

【解析】将a mol钠和a mol铝一同投入V L足量的水中，最终生成a mol的NaAlO2，答案为A。

17．下图为Fe(OH)2制备实验的改进装置,使用该装置将能在较长时间内观察到白色絮状沉淀。关于此实验,下列说法正确的是

A．装入药品后应关闭弹簧夹,等反应完成后再打开弹簧夹

B．此装置是通过H2的排出使A中压强减小,从而将B中的烧碱吸入A中产生Fe(OH)2

C．H2的作用是排尽装置内的空气和将A中溶液压入B中

D．在药品用量上硫酸应过量,使铁粉能充分反应完

【答案】C

【解析】实验时，先打开弹簧夹，利用反应产生的氢气赶走装置内的空气；然后关闭弹簧夹，反应继续产生的氢气把A中刚刚生成的FeSO4压入B中。

18．用下面几种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。

方法一：用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。

（1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时，还需加入少量铁屑，原因是              。

（2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用             的方法。

（3）生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是                                。

方法二：在右图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。

（4）在试管I里加入的试剂是                。

（5）在试管II里加入的试剂是                      。

（6）为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管I和II中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是                                 。

（7）这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是                    。

【答案】（1）防止Fe2+被氧化

（2）煮沸

（3）避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2

（4）稀H2SO4、铁屑

（5）NaOH溶液

（6）检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度，当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹

（7）试管I中生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入

【解析】由于Fe(OH)2易被氧气所氧化，所以整个制备过程尽量隔绝氧气。

19．取1.39 g纯净的绿矾[FeSO4·7H2O]和一枚小铁钉装入试管，加入已除增溶解氧的蒸馏水配成5 mL溶液，再向试管中滴入3 mL苯。取吸净煤油后的钠切下绿豆大小一粒，放入试管内，并立即用一圆形蜡纸片（与试管内径一样大）盖在苯的液面上，待钠粒消失后，立即用胶塞塞住试管（把蜡纸压在塞子下）。

（1）向试管中加入钠粒后看到的现象是                                            

该实验的目的是（    ）

A．试验钠与水及苯的反应情况        B．试验使绿矾溶液不变质

C．制取保存时间较长的氢氧化亚铁    D．制取较纯净的H2

（2）实验中使用苯的作用是                                                     

可以代替苯的试剂是（    ）

A．四氯化碳    B．酒精      C．汽油      D．液氨

（3）使蒸馏水除去氧的方法是（    ）

A．向蒸馏水中加脱氧剂镁

B．把蒸馏水煮沸后放在烧杯中冷却

C．向蒸馏水中吹入氮气驱出氧气

D．把蒸馏水加热煮沸后密封冷却

（4）硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]称为莫尔盐，其中的亚铁离子较稳定。配制5 mL亚铁离子浓度与上述实验相同的溶液，应称取莫尔盐        g。用莫尔盐代替绿矾进行上述实验，优点是                                     ，缺点是                       。

【答案】（1）钠粒落到两层液体的界面处上下游动，在上层液体中有气泡；下层液体中出现白色沉淀；蜡纸在试管中逐步上升    C

（2）苯能把FeSO4溶液与空气隔绝开来，防止生成的Fe(OH)2被氧化    C

（3）D

（4）1.96 g；莫尔盐中Fe2+较稳定，可使制得的Fe(OH)2更纯；反应过程中，可能有少量的氨逸出。

【解析】（1）苯的密度小于水，浮于FeSO4溶液的上方，投入金属钠后，钠位于溶液与苯的交界处，与水反应生成氢氧化钠和氢气，会出现“上下跳动”的现象，氢氧化钠再与FeSO4反应生成Fe(OH)2。

（2）上层的苯起到隔绝空气的作用，汽油比水轻，可以代替苯。四氯化碳比钠的密度大，钠会浮在上面，起不到隔绝空气的作用。

（3）加热煮沸，可以降低氧气在水中的溶解度，从而赶走溶解在水中的氧气。

（4）1.39 g纯净的绿矾的物质的量为5×10-3 mol，根据铁元素的守恒，则[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]的物质的量也是为5×10-3 mol，其质量为1.96 g。