学案 常见的金属及其化合物要点一 钠及其化合物 【例1】 某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢 钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如 图所示。（1）只根据图、图所示实验，能够达到实验目的的是 （填装置序号）。（2）图、图所示实验均能鉴别这两种物质，其 反应的化学方程式为 . ；与实验 相比，实验的优点是 （填选项序号）。2NaHCO3 Na2CO3+H2O +CO2、CO2+Ca(OH)2 CaCO3+H2O DA.比复杂B.比安全C.比操作简便D.可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而不行(3)若用实验验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是 （填化学式）。(4)将碳酸氢钠溶液与澄清石灰水混合并充分反应。当石灰水过量时，其离子方程式为 .；当碳酸氢钠与氢氧化钙的物质的量之比为21时，NaHCO3Ca2+OH-+HCO3- CaCO3+H2O所得溶液中溶质的化学为 。请设计实验检验所得溶液中溶质的阴离子： 。取少量上层清液（或过滤后的滤液或所得溶液）于洁净（若无“洁净”也可）的试管中，加入适量氯化钙溶液，振荡，若有白色沉淀生成，则证明溶液中含有 Na2CO3变式训练1 设计下列实验方案鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色粉末，不能达到预期目的是（）A.分别向等量的白色粉末中加等体积、等浓度的稀盐酸，比较生成气体的快慢B.分别向等量的白色粉末中加等体积适量的水，比较固体溶解量的多少C.分别将等量的白色粉末配成溶液，然后加入澄清石灰水，比较是否有沉淀生成D.分别将等量的白色粉末用如上图所示装置进行实验，比较澄清石灰水是否变浑浊 解析 本题通过多种鉴别方法，考查比较碳酸钠、碳酸氢钠在水中的溶解性、热稳定性、与酸的反应的区别。其中，向两种溶液中加入澄清石灰水，都有沉淀产生，不能达到区分的目的。 关于碳酸钠、碳酸氢钠的鉴别方法总结如下： （1）两种固体的鉴别。方法一：分别取少量固体加入两支试管中并加热，能产生使澄清石灰水变浑浊的气体的为 NaHCO3固体，无明显现象的为Na2CO3固体。方法二：分别取等质量的固体，加入等体积、等浓度的盐酸，生成 CO2较快较多的为NaHCO3，另一种则为Na2CO3。（2）两种溶液的鉴别。方法一:取两种溶液各少量分别置于两支试管中，再分别滴加BaCl2溶液，振荡，产生白色沉淀的为Na2CO3溶液，无现象的为NaHCO3溶液（该方法必须取稀溶液）。方法二：测同温度下两种等物质的量 浓度的稀溶液（如0.1 mol/L）的pH，pH大的为Na2CO3溶液，pH小的为NaHCO3溶液。答案 C要点二 镁、铝及其化合物 【例2】把一块镁铝合金投入到1 mol/L HCl溶液里， 待合金完全溶解后，往溶液里加入1 mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液体积 变化的关系如图所示：下列说法中不正确的是 （） 图A 图B图C解析 由图A知，沉淀Al3+和溶解Al(OH)3所需NaOH溶液总体积为(90-80) mL4=40 mL，则沉淀Mg2+和中和可能剩余的H+所需NaOH溶液的体积为50 mL，即a的取值范围为0a50；由图A知，n(Al)=nAl(OH)3=n( )=1 mol/L(90-80)10-3 L=0.01 mol。要求n（Mg）/n(Al)的最大值，实际上就是求n(Mg)的最大值，即a=0时，n(Mg)最大且为1 mol/L5010-3 L/2=A.若关系图按图A所示，则a的取值范围为0a50B.若关系图按图A所示，则 的最大值为2.5C.若关系图按图B所示，则a的取值范围为80a90D.若关系图按图C所示，则a的取值范围为75a902.510-2 mol，不难求出n(Mg)/n(Al)=2.510-2 mol/0.01 mol=2.5；由图B知，沉淀Al3+、溶解Al(OH)3需NaOH溶液总体积为4(a-80) mL，使Mg2+、Al3+沉淀及Al(OH)3溶解需NaOH溶液总体积为(a-30) mL。即a-304(a-80)，a290/3,故80a290/3；由图C知，沉淀Al3+和溶解Al(OH)3需NaOH溶液总体积为4(90-a) mL，而用于沉淀Mg2+、Al3+和溶解沉淀Al(OH)3需NaOH溶液总体积为(90-30) mL，即(90-30)4(90-a)，a75，故75a90。 答案 C变式训练2 将一定质量的Mg和Al的混合物投入到500 mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。则下列说法正确的是（）A.Mg和Al的总质量为8 gB.硫酸的物质的量浓度为5 mol/LC.NaOH溶液的物质的量浓度为5 mol/LD.生成的H2在标准状况下的体积为11.2 L解析 分析图可以看出：(1)沉淀中Mg(OH)2的物质的量为0.15 mol，则原金属混合物中Mg的物质的量为0.15 mol,生成Mg(OH)2需要的NaOH的物质的量为0.3 mol，溶解Mg需要的H2SO4为0.15 mol; (2)Al(OH)3的物质的量为(0.35-0.15) mol=0.2 mol，原金属混合物中的Al的物质的量为0.2 mol,使Al(OH)3沉淀的NaOH的物质的量为0.6 mol,使Al(OH)3沉淀溶解的NaOH的物质的量为0.2 mol、体积为(240-200) mL=40 mL;(3)H2SO4过量。根据上述信息,原金属混合物的质量为0.15 mol24 g/mol+27 g/mol0.2 mol=9 g;c(NaOH)=0.2 mol0.040 L=5 mol/L,沉淀最多时溶液中的溶质为Na2SO4，根据Na+与 的比为21的关系,5 mol/L0.2 L=20.5 Lc(H2SO4)，解得c(H2SO4)=1 mol/L。生成的H2在标准状况下的体积为(0.15+0.21.5) mol22.4 L/mol=10.08 L。答案 C【例3】 AJ分别表示中学化学中常见的一种物质，它们之间相互转化关系如下图所示（部分反应物、生成物没有列出）： 要点三 铁及其化合物 已知：A、B、C、D、E、F六种物质中均含有同一种元素；G为主族元素的固态化合物。（1）写出下列物质的化学式：E： ，F： ，J： 。（2）写出下列反应的化学方程式： ; ; 。Fe(OH)2Fe(OH)3NaAlO23Fe3O4+8Al 9Fe+4Al2O3Fe3O4+8HCl FeCl2+2FeCl3+4H2O2Al2O3（熔融） 4Al+3O2（3）生成32 g H 需要转移 mol电子。 4解析 C与NaOH溶液反应得E，且E在空气中转变为F，结合学过的知识，如Fe(OH)2在空气中易被氧化为Fe(OH)3，推测E为Fe(OH)2，F为Fe (OH)3；又因A、B、C、D、E、F六种物质中均含有同种元素，故C为FeCl2，D为FeCl3；B中含铁元素，且B中既有+2价铁，又有+3价铁，又因为A在氧气中燃烧生成B，所以B为Fe3O4，A为Fe；G为主族元素的固态化合物，能电解，且与NaOH反应生成J，所以G为Al2O3，反应为铝热反应；将以上推测物质代入框图验证，知推测正确。 变式训练 3 下图表示各物质之间的转化关系。已知：A、D、F、H均为单质，X常温下为无色液体，B为淡黄色固体，J溶于酸得到黄色溶液。 请按要求填空：（1）写出B的电子式： 。（2）写出生成E的电极反应式： ，反应的现象是 .。（3）反应的化学方程式是 .，在实验室中引发反应的操作是 .。（4）反应中若转移1 mol电子，则被还原的X是mol。 白色沉淀迅速转变为灰绿色最终变为红褐色Na+ 2-Na+3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2加入少量KClO3，在KClO3上插上镁条并将其点燃1Fe+2OH-2e- Fe(OH)2解析 由题意可设X为H2O，B为Na2O2，J溶于酸得黄色溶液，可知J中含有Fe3+。再由框图中转化关系：反应B(Na2O2)+X(H2O) G+F知G为NaOH、,F为O2；据反应和反应A+X(H2O) C+D,可推知A可能为Fe,C为Fe3O4。由反应C(Fe3O4)+H A+I,可能是铝热反应，则H为Al；结合电解反应Fe作阳极必溶解：Fe-2e- Fe2+,Fe2+2OH- Fe(OH)2。反应为2Al+2NaOH+6H2O 2NaAlO2+3H2+4H2O,6mol H2O被还原，转移电子物质的量为6 mol。最后验证各物质，符合题意。1.用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下列操作步骤中恰当的组合是()加盐酸溶解 加烧碱溶液溶解 过滤 通入 过量的二氧化碳 加过量的烧碱溶液 加过量的盐酸A.B.C.D. 解析答案 B2.在前一种分散系中慢慢滴加后一种试剂，能观察到 先生成沉淀后变澄清的是（）氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液 偏铝酸钠溶 液中加盐酸 氢氧化钠溶液中滴加氯化铝溶液蛋白质溶液中滴入硫酸铜溶液 氯化铝溶液中滴加氨水 硝酸银溶液中滴加氨水 氢氧化铁胶体中滴加硫酸 解析 先生成Al(OH)3沉淀，再生成可溶性 ；先生成Al(OH)3沉淀，再生成可溶性的Al3+;先生成 ，再生成Al(OH)3沉淀，即一段时间后观察到沉淀出现；蛋白质的变性，观察到有沉淀出现；立即观察到沉淀出现；先生成AgOH沉淀，再生成可溶性的Ag(NH3)2+；胶体的凝聚现象，先出现Fe(OH)3沉淀，再发生酸碱中和反应，生成Fe3+。答案 AA.B.C.D.装有铜片的孔穴中溶液呈蓝色 装有胆矾的孔穴中固体的颜色变浅 装有铁片的孔穴中溶液呈浅绿色 装有铁片的孔穴中溶液呈浅黄色 装有蛋清溶液的孔穴中