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本章整合一二一、从物质分类(单质、氧化物、酸、碱、盐)及转化角度认识铁、铝及其化合物1.铁及其化合物2.铝及其化合物一二二、从分类和应用的角度认识金属材料突破一突破二金属及其化合物推断题常见的突破口典例1已知A为常见的金属单质,根据下图所示的关系:(1)确定A、B、C、D、E、F的化学式,A为,B为,C为,D为,E为,F为。(2)写出④⑤的离子方程式,⑧的化学方程式。④,⑤,⑧。突破一突破二答案(1)FeFe3O4FeCl2FeCl3Fe(OH)2Fe(OH)3(2)2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-Fe+2Fe3+=3Fe2+4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3解析本题的“突破口”是“红褐色固体F”,故F是Fe(OH)3。从而得出A为Fe,“黑色晶体B”为Fe3O4,进而推出C为FeCl2,D为FeCl3,E为Fe(OH)2。反应①:Fe+2HClFeCl2+H2↑反应②:2Fe+3Cl22FeCl3反应③:Fe3O4+8HClFeCl2+2FeCl3+4H2O反应④:2FeCl2+Cl22FeCl3反应⑤:Fe+2FeCl33FeCl2反应⑥:Fe2++2OH-Fe(OH)2↓反应⑦:Fe3++3OH-Fe(OH)3↓反应⑧:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3突破一突破二金属及其化合物推断题中常见的突破点(1)特殊颜色①焰色反应:Na+(黄色)、K+(紫色)。②有色溶液。含有的离子Fe2+Fe3+Cu2+MnO4-颜色浅绿色棕黄色蓝色紫红色③有色固体。红色:Cu、Fe2O3(红棕色)红褐色:Fe(OH)3绿色:Cu2(OH)2CO3、FeSO4·7H2O蓝色:Cu(OH)2、CuSO4·5H2O黑色:CuO、FeO、MnO2、炭黑、Fe3O4浅黄色:Na2O2、AgBr、S白色:Fe(OH)2、CaCO3、BaSO4、AgCl、Al(OH)3、Mg(OH)2突破一突破二(2)特殊性质①遇SCN-显红色的只有Fe3+。②常见的可溶于强碱溶液的白色沉淀有Al(OH)3,可与强碱溶液反应的金属氧化物有Al2O3。③不溶于水又不溶于稀盐酸或稀硝酸的白色沉淀有BaSO4、AgCl。突破一突破二(3)特征反应①能与强酸反应产生气体的物质:活泼的金属,如Na、Al、Zn等;部分弱酸盐,如碳酸盐、碳酸氢盐等。②能与强碱反应产生气体的物质:单质,如Al等;盐类,如铵盐等。③既能与强酸又能与强碱溶液反应的物质:金属单质,如Al等;两性氧化物,如Al2O3等;两性氢氧化物,如Al(OH)3等;弱酸的铵盐,如NH4HCO3、(NH4)2CO3等;弱酸的酸式盐,如NaHCO3等。④能与水反应产生气体的物质:活泼的金属单质,如Na、K、Mg(加热)、Fe(红热的铁与水蒸气在高温条件下发生反应生成Fe3O4)等;金属过氧化物,如Na2O2等。突破一突破二(4)特殊的转换关系①特征转换:ABC酸(或碱)如NaNa2ONa2O2NaOH②三角转换:突破一突破二对点训练1-1在含有1molFeSO4的溶液中投入一小块金属钠,反应完全后,滤出沉淀并洗涤,然后在空气中灼烧沉淀得到的固体物质是()A.FeB.FeOC.Fe(OH)3D.Fe2O3答案D解析钠与水反应生成NaOH,NaOH与FeSO4溶液反应生成Fe(OH)2,Fe(OH)2易被氧气氧化为Fe(OH)3,灼烧后得到的固体物质是Fe2O3。突破一突破二对点训练1-2下列图示中,A为一种常见的单质,B、C、D、E是含A元素的常见化合物,它们的焰色均为黄色。填写下列空白:(1)写出化学式:A,B,D。(2)以上反应中属于氧化还原反应的有(填序号)。(3)写出反应⑤的离子方程式:。写出反应⑥的化学方程式:。突破一突破二答案(1)NaNa2O2Na2CO3(2)①②③④(3)OH-+CO2HCO3-2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O解析A单质及A的化合物焰色均为黄色,则A为钠单质,结合图中信息可知B为Na2O2,C为NaOH,D为Na2CO3,E为NaHCO3。突破一突破二极值法和差量法在化学计算中的应用典例2两种金属混合物共15g,投入足量的盐酸中,充分反应得11.2LH2(标准状况),则原混合物组成中肯定不能为下列的()A.Mg、AgB.Zn、CuC.Al、ZnD.Mg、Zn答案B解析此题可用平均摩尔电子质量(提供1mole-所需的质量)法求解。15g金属混合物可提供1mole-,其平均摩尔电子质量为15g·mol-1。选项中金属Zn的摩尔电子质量为32.5g·mol-1。若有不能和盐酸反应的金属,则其摩尔电子质量可以看作无穷大。11.2L=22g·mol-1突破一突破二对点训练2-1某合金粉末11g,加入到足量的稀硫酸中,在标准状况下产生的气体体积为11.2L,此合金可能是()A.Mg-Al合金B.Cu-Zn合金C.Zn-Fe合金D.Mg-Zn合金答案A解析设混合物的平均摩尔质量为,化合价为+2价,则:M+2H+=M2++H2↑1mol22.4L𝑀11g𝑀则+2价金属的摩尔质量:Mg—24g·mol-1、Al—23×27g·mol-1、Zn—65g·mol-1、Fe—56g·mol-1,Cu不反应,其摩尔质量可以看作无穷大。只有假设的+2价Al的摩尔质量小于22g·mol-1。𝑀突破一突破二对点训练2-2已知由两种气体组成的混合气体的平均摩尔质量与一氧化碳的摩尔质量相等,则该混合气体的组成一定不能是()A.N2与C2H4(气体)B.O2与H2C.CO2与O2D.CO2与CH4(气体)答案C解析CO的摩尔质量等于28g·mol-1。两种气体组成的混合气体的平均摩尔质量等于28g·mol-1,则其组合可能为①两气体的摩尔质量都等于28g·mol-1;②一种气体的摩尔质量大于28g·mol-1,另一气体的摩尔质量小于28g·mol-1。C项,CO2的摩尔质量为44g·mol-1,O2的摩尔质量为32g·mol-1,都大于28g·mol-1,故C项组合不符合混合气体的组成要求。突破一突破二典例3O2、CO、CO2的混合气体共18mL,点燃爆炸后恢复到原来温度,体积减少了2mL,再通过足量石灰水,气体体积又减少了10mL。则原混合气体中O2、CO、CO2的体积比可能为多少?解根据混合气体间发生的反应分析反应前后的体积之差。本题要对反应物过量问题进行分析讨论。设参加反应的CO、O2和生成的CO2的体积分别为a、b、c。2CO+O22CO2体积减少量ΔV212(2+1)-2=1abc2mLa=4mL,b=2mL,c=4mL。突破一突破二因为石灰水只与CO2反应,所以CO2总共10mL,除去反应生成的4mL,原有CO2的体积为(10-4)mL=6mL,原CO、O2共(18-6)mL=12mL,比参加反应的CO、O2总体积(4+2)mL多,说明CO、O2中必有一种气体剩余,剩余气体体积为(12-6)mL=6mL。讨论:COO2CO2CO剩余(4+6)mL=10mL2mL6mLO2剩余4mL(2+6)mL=8mL6mL答:O2、CO、CO2的体积比为1∶5∶3或4∶2∶3。突破一突破二1.极值法(平均值法)极值法就是先将思路引向极端状况,使问题简化以顺利得出结论,常用来判断混合物的组成。实际计算时常根据题目给出的条件求出混合物中某个物理量的平均值。混合物的两个成分中肯定有一个大于平均值,一个小于平均值,才能符合条件,从而可判断出混合物的可能组成。2.差量法不考虑变化过程,利用最终态(生成物)与最初态(反应物)的量的变化来求解的方法叫差量法。因无须考虑变化的过程,所以可使问题简化。但应注意,只有当差值与始态量或终态量存在比例关系,且化学计量的差值必须是同一物理量时,才能用差量法。其关键是分析出引起差量的原因。突破一突破二(1)差量法是根据题中的相关量或对应量的差量求解的方法。(2)差量法是把化学变化过程中引起的一些物理量的增量或减量放在化学方程式的右端,作为已知量或未知量,利用各对应量成正比求解。(3)差量可以是物质的量的差,对固体、液体而言,差量可以是质量差、粒子个数差;对气体,差量还可以是同温、同压下的体积差。例如对CuO+H2Cu+H2O化学反应中的固体物质作定量研究会发现,每80gCuO发生反应,同时就有64gCu生成,反应前后固体的质量差为16g,对此质量关系可表示为CuO+H2Cu+H2O固体质量差(Δm)80g64g16g突破一突破二这个固体质量差(Δm)我们称之为“差量”。若取任意量的CuO与H2发生化学反应,参加反应的固体与生成的固体在量的方面有定量关系𝑚(CuO)80=𝑚(Cu)64=𝑚(CuO)-𝑚(Cu)16。因此这个差量(Δm)可作为一种量应用于根据化学方程式的计算中。差量法给许多化学计算提供了很大的方便,甚至有的化学计算必须用差量法才能解决。差量法是高考化学计算中的热点之一。突破一突破二对点训练3-1把足量的铁粉投入到硫酸和硫酸铜的混合溶液中,充分反应后,剩余金属粉末的质量与原加入铁粉的质量相等,则原溶液中H+与S的物质的量浓度之比为()A.1∶4B.2∶7C.1∶2D.3∶8答案AO42-突破一突破二解析设原溶液中H2SO4和CuSO4的物质的量分别为x、y。Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑Δm(固体质量减少)56g1mol56gx56xFe+CuSO4=FeSO4+CuΔm(固体质量增加)56g1mol64g8gy8y因为固体在反应前后质量相等,所以Δm(减)=Δm(增)56x=8y,𝑛(H2𝑆O4)𝑛(CuSO4)=𝑥𝑦=856=17,则𝑐(H+)𝑐(SO42-)=1×21+7=14。突破一突破二对点训练3-2为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度,现将w1g样品加热,其质量变为w2g,则该样品的纯度(质量分数)是()A.84𝑤2-53𝑤131𝑤1B.84(𝑤1-𝑤2)31𝑤1C.73𝑤2-42𝑤131𝑤1D.115𝑤2-84𝑤131𝑤1答案A突破一突破二解析由题意知(w1-w2)g应为NaHCO3分解生成的CO2和H2O的质量,设样品中NaHCO3质量为x,由此可得如下关系:则x=84(𝑤1-𝑤2)31,故样品纯度为𝑚(Na2𝐶O3)𝑚(样品)=𝑤1-𝑥𝑤1=84𝑤2-53𝑤131𝑤1。