1、第第 18 讲讲常见金属及其化合物的综合应用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。 Na 和 H2O 的反应 2Na2H2O=2Na 2OHH2； Na 在空气中燃烧 2NaO2= 点燃 Na2O2； Na2O2和 H2O 的反应 2Na2O22H2O=4Na 4OHO2； Na2O2和 CO2的反应 2Na2O22CO2=2Na2CO3
2、O2； 向 NaOH 溶液中通入过量 CO2 OH CO2=HCO 3； 将 Na2CO3溶液与石灰乳混合 CO2 3Ca(OH)2=CaCO32OH ； 向 Na2CO3稀溶液中通入过量 CO2 CO2 3CO2H2O=2HCO 3； 将 NaHCO3溶液和 NaOH 溶液等物质的量混合 HCO 3OH =CO2 3H2O； 将 NaHCO3溶液与澄清石灰水等物质的量混合 HCO 3Ca2 OH=CaCO3H2O； 将 NaHCO3溶液与少量澄清石灰水混合 2HCO 3Ca2 2OH=CaCO3CO2 32H2O。 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
3、子方程式。 Al 和 NaOH 溶液的反应 2Al2OH 2H2O=2AlO 23H2； Al(OH)3和 NaOH 溶液的反应 Al(OH)3OH =AlO 22H2O； Al(OH)3和盐酸的反应 Al(OH)33H =Al33H2O； Al2O3和 NaOH 的反应 Al2O32OH =2AlO 2H2O； Al2O3和盐酸的反应 Al2O36H =2Al33H2O； NaAlO2和过量盐酸的反应 AlO 24H =Al32H2O； 向 NaAlO2溶液中通入过量 CO2气体 AlO 2CO22H2O=Al(OH)3HCO 3； 将 NaAlO2溶液与 NaHCO3溶液混合 AlO 2H
4、CO 3H2O=Al(OH)3CO2 3； 将 NaAlO2溶液与 AlCl3溶液混合 3AlO 2Al3 6H2O=4Al(OH)3； 将 AlCl3溶液与 NaHCO3溶液混合 Al3 3HCO 3=Al(OH)33CO2。 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。 Fe 和过量稀 HNO3的反应 Fe4H NO 3=Fe3 NO2H2O； Fe 高温下和水蒸气的反应 3Fe4H2O(g)= 高温 Fe3O44H2； 铝与氧化铁的铝热反应 Fe2O32Al= 高温 2FeAl2O3； 用赤铁矿冶炼铁的原理 Fe2O33CO
5、= 高温 2Fe3CO2； Fe(OH)2长时间露置于空气中 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3； FeO 和稀 HNO3的反应 3FeO10H NO 3=3Fe3 NO5H2O； Fe(OH)3和 HI 的反应 2Fe(OH)36H 2I=2Fe2I26H2O； FeBr2溶液和少量 Cl2的反应 2Fe2 Cl2=2Fe32Cl； FeBr2溶液和等物质的量的 Cl2反应 2Fe2 2Br2Cl2=2Fe3Br24Cl； FeBr2溶液和过量 Cl2的反应 2Fe2 4Br3Cl2=2Fe32Br26Cl。 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
6、化学方程式，是离子反应的写离子方程式。 用两个化学方程式表示 Cl2的氧化性大于 S a：CuCl2= 点燃 CuCl2； b：2CuS= Cu2S。 铜在潮湿的空气中生锈 2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3。 将 Cu 和浓 H2SO4混合加热 Cu2H2SO4(浓)= CuSO4SO22H2O。 Cu 与浓 HNO3的反应 Cu2NO 34H =Cu22NO22H2O。 Cu 与稀 HNO3反应 3Cu2NO 38H =3Cu22NO4H2O。 FeCl3溶液腐蚀铜板 Cu2Fe3 =2Fe2Cu2。 将氨水逐滴滴入 CuSO4溶液过程中所发生的反应 Cu2 2NH3H2O=C
7、u(OH)22NH 4； Cu(OH)24NH3H2O=Cu(NH3)42 2OH4H2O。 用惰性电极电解 CuSO4溶液 2Cu2 2H2O= 电解 2CuO24H 。 用 Cu 作电极电解 H2SO4溶液 Cu2H = 电解 Cu2 H2。 胆矾加热分解 CuSO45H2O= CuSO45H2O。 二、知识拓展专题二、知识拓展专题硼及其化合物的性质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 2BN2= 高温 2BN。 (2)高温下同金属反应生成金属硼化物。 (3)赤热下，与水蒸
8、气反应，2B6H2O(g)= 2B(OH)33H2。 (4) 与 热 的 浓 硫 酸 或 浓 硝 酸 反 应 ， 2B 3H2SO4( 浓 ) = 2H3BO3 3SO2 ， B 3HNO3(浓)= H3BO33NO2。 2硼酸(H3BO3) (1)一元弱酸，H3BO3H2OH 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： NaBH4 。 4硼砂(Na2B4O710
9、H2O) (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： 4NaBO2CO210H2O=Na2B4O710H2ONa2CO3。 (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：Na2B4O7H2SO4 5H2O=4H3BO3Na2SO4。 1NaBH4与 FeCl3反应可制取纳米铁：2FeCl36NaBH418H2O=2Fe6NaCl6H3BO3 21H2，下列说法正确的是() A该反应中氧化剂只有 FeCl3 BNaBH4的电子式为 CNaBH4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
10、解析反应 2FeCl36NaBH418H2O=2Fe6NaCl6H3BO321H2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 4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
11、误。 2按要求回答问题 (1)2019全国卷，26(3)根据 H3BO3的解离反应：H3BO3H2OH B(OH) 4，Ka 5.8110 10，可判断 H3BO3是_酸。 (2)2015 全 国 卷 ，27(1)(6) 写 出 Mg2B2O5H2O 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
12、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)Mg2B2O5H2O2H2SO4= 2MgSO42H3BO32H3BO3= B2O3 3H2O、B2O33Mg= 2B3MgO(3)124212 (4)NaBH42H2O=NaBO24H2 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 Mg2B2O5H2O， 硼砂的化学式为 Na2B4O710H2O。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 pH3.5 以制取硼酸(
13、H3BO3)，该反应的离子方程式 为_。 (3)由 MgCl26H2O 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 molL 1 Na2S2O3溶液滴定至终点，消 耗 Na2S2O3溶液 18.00 mL。(提示：I22S2O2 3=2I S4O2 6)滴定终点的现象为_ _，该粗硼样品的纯度为_%。 (5)H3BO3也可写成 B(O
14、H)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。 b 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。 N 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A 族(2)B4O2 72H 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)阴 离子H B(OH) 4=H3BO3H2O11.2 解 析(3) 因 MgCl2在 蒸 干 灼 烧
15、时 会 发 生 水 解 ， 其 水 解 的 化 学 方 程 式 为 MgCl2 2H2OMg(OH)22HCl， 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 molL 10.018 L0.005 4 mol，根据关系式：B BI33 2I 23S2O 2 3得， n(B)1 3n(S 2O2 3)0.001 8 mol， 则该粗硼样品中 B 的物质的量0.001 8 mol 100 mL 10.00 mL0.018 mol，则硼的质量为 11 gmol 10.018 mol0.198 g，该粗硼样品中硼的 质量分
16、数为 0.198 g 0.200 0 g100%99%。(5)产品室可得到 H 3BO3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) 4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) 4=H3BO3H2O，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 2H2O2e =H22OH， 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) 4，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
17、11.2 L。 N 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%BaSO4 D实验中说明 H2O2具有还原性 答案B 解析中的反应机理可以认为过氧化钠与水反应生成过氧化氢与氢氧化钠，过氧化氢分解 生成水和氧气，发生复分解反应和氧化还原反应，中过氧化钡与稀硫酸反应生成过氧化氢 和硫酸钡沉淀，过氧化氢分解生成水和氧气，因此两个试管中均发生了氧化还原反应和复分 解反应，A 项正确；中过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，不能说明存在 H2O2，B 项 错误；中过氧化钡与硫酸反应生成过氧化氢和硫酸钡沉淀，证明酸性：硫酸过氧化氢， 不
18、能说明溶解性：BaO2BaSO4，C 项正确；中产生的气体为氧气，氧元素化合价升高， H2O2作还原剂，说明 H2O2具有还原性，D 项正确。 11草酸亚铁，在形成晶体时会结晶一定量的水；在工农业生产中具有重要用途，如照相的 显影剂，生产磷酸铁锂电池的原料等。 已知：草酸亚铁不溶于水，可溶于酸；Fe(SCN)3 63C2O2 4=Fe(C2O4)3 36SCN 。 回答下列问题： .甲同学检查药品发现该晶体显浅黄色，认为晶体不纯，可能是因为部分的铁被氧化。为验 证自己的猜想，进行实验验证。取少量的晶体样品溶于稀硫酸，滴加 KSCN 溶液，溶液无明 显变化。由此认为晶体中不存在3 价的铁。你认为
19、_(填“正确”或“不正确”)，理 由是_。 .乙同学为测定草酸亚铁晶体 FeC2O4xH2O 中的结晶水含量，利用如下装置： (1)做实验前首先要：_。 (2)称取一定质量的晶体，装好药品，开始实验。接下来的实验步骤依次为_，重复 实验直至 B 中恒重。 a点燃酒精灯，加热b熄灭酒精灯c关闭 Kd打开 K，缓缓通入氮气e冷却至 室温f称量 .丙同学用滴定的方法也可以测定草酸亚铁晶体中结晶水的含量。取 a g 草酸亚铁晶体溶于 稀硫酸，再把所得溶液稀释成 500 mL，取出 50 mL 放入锥形瓶，向其中逐滴滴入未知浓度 的酸性 KMnO4溶液，振荡，发现溶液颜色逐渐变为棕黄色，且有气泡冒出，当
20、溶液颜色突 变成浅紫色，停止滴加。接着向溶液中加入稍过量的 KI 溶液和几滴淀粉溶液，然后再用 c molL 1 的 Na2S2O3溶液滴至终点。几次实验平均耗用 Na2S2O3溶液 V mL。(2Na2S2O3 I2=Na2S4O62NaI) (1)写出向溶液中滴加酸性 KMnO4溶液发生反应的离子方程式：_。 (2)上述试验中稀释草酸亚铁溶液时除烧杯和玻璃棒外，还必需的玻璃仪器有_。 (3)x_。 (4)若实验中滴入 KMnO4溶液过多，则所得 x 值_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 答案.不正确根据题给信息可知， C2O 2 4比 SCN 更易与 Fe3结合 .(1)检查装置气密
21、性(2)dabecf .(1)3MnO 45Fe2 5H2C2O414H=3Mn25Fe312H2O10CO2 (2)500 mL 容 量瓶、胶头滴管(3)50a72cV 9cV (4)偏小 解析.根据题给信息可知，C2O 2 4比 SCN 更易与 Fe3结合，所以取少量的晶体样品溶于 稀硫酸，滴加 KSCN 溶液，溶液无明显变化，不能判定晶体中不存在3 价的铁。 .(2)称取一定质量的晶体，装好药品，开始实验。接下来的实验步骤：由于草酸亚铁晶体中 亚铁离子易被氧气氧化，所以要排净装置内的空气，打开 K，缓缓通入氮气(d)，然后点燃酒 精灯，加热(a)，反应发生，结束后，熄灭酒精灯(b)，冷却
22、至室温(e)，关闭 K (c)，进行称量(f)， 重复实验直至 B 中恒重；正确的操作步骤：dabecf。 .(1)草酸亚铁晶体中含有 Fe2 和 C2O2 4，在酸性条件下，均能被 KMnO4溶液氧化为 Fe3 和 CO2， 而 MnO 4被还原为 Mn2 ， 根据电子守恒、 电荷守恒及原子守恒写出离子方程式：3MnO 4 5Fe2 5H2C2O414H=3Mn25Fe312H2O10CO2。(2)把草酸亚铁溶液稀释成 500 mL 溶液时，除烧杯和玻璃棒外，还必需的玻璃仪器有 500 mL 容量瓶、胶头滴管。 (3)根据反应 3MnO 45Fe2 5H2C2O414H=3Mn25Fe312
23、H2O10CO2可知，反 应产生的 Fe3 把碘离子氧化为碘单质， 反应为2Fe32I=2Fe2I2； 生成的碘又被 Na2S2O3 还原为 I ，反应为 2Na2S2O3I2=Na2S4O62NaI；根据上述反应关系可知：n(FeC2O4xH2O) n(FeC2O4)n(Fe2 )n(Fe3)1 2n(I 2)n(Na2S2O3)，n(Na2S2O3)(V10 3c)mol，所以 50 mL 溶液中 n(FeC2O4xH2O)(V10 3c)mol，又原溶液为 500 mL，所以 n(FeC2O4xH2O) (V10 3c)500 50 mol10(V10 3c)mol；草酸亚铁晶体为 a g，所以 a 14418x10(V 10 3c)，解得 x50a72cV 9cV 。 (4)若实验中滴入 KMnO4溶液过多，碘离子被氧化的量增多，消耗的 n(Na2S2O3)cV 增多， 根据 x50a72cV 9cV 关系可知，则所得 x 值偏小。
