資源簡介

幾種重要的金屬
一、金屬的通性
1.金屬元素在周期表中的位置：
元素周期表中除左上方的氫及右上方的非屬外，其余都是金屬元屬，所以金屬元素集中在表的左下方，共85種元素，表括部分主族元素、所有副族和Ⅷ族元素。
2. 金屬的物理性質(zhì)：
常溫下汞是液體，其余都是固體；
大多數(shù)金屬呈銀白色，不透明，有金屬光澤；
大多數(shù)金屬有延展性；
金屬一般是電和熱的良導體；
3.金屬的化學性質(zhì)：
多數(shù)金屬的化學性質(zhì)比較活潑，具有較強的還原性，在自然界多數(shù)以化合態(tài)形式存在。
二、鎂和鋁
1 鎂單質(zhì)（從金屬單質(zhì)通性角度學習）
Mg 分別與（O2、Cl2、 N2 、H+、 CO2）反應的方程式
2Mg+O22MgO 現(xiàn)象：
Mg + Cl2MgCl2 現(xiàn)象：
2Mg +CO22MgO+C 現(xiàn)象：
Mg + H2SO4 ＝ MgSO4 + H2↑ Mg + 2H2O（沸水）= 2Mg(OH)2↓ + H2↑
2 鋁單質(zhì)（從金屬單質(zhì)通性角度學習）
a Al分別 與（O2、S、Cl2、）反應
Al+3O22Al2O3(純氧) 2Al+3SAl2S3 2Al+3Cl22AlCl3
b 鋁與非氧化性酸反應生成氫氣 2Al+3H2SO4＝Al2(SO4)3+3H2↑
c 鋁與濃氫氧化鈉溶液反應的離子方程式 2NaOH+2Al+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑
離子方程式：2Na+ +2OH-+2Al+2H2O＝2Na++2AlO2-+3H2↑
相同質(zhì)量的鋁分別和足量的氫氧化鈉、鹽酸反應，放出的氣體在相同條件下體積相等
d 鋁熱反應（放熱反應）： 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe 4Al+3MnO22Al2O3+3Mn
3 氧化鋁 （兩性氧化物角度）
a 與酸反應 Al2O3 + 6H+ == 2Al3+ + 3H2O
b 與強堿反應 2NaOH+Al2O3＝2NaAlO2+H2O
離子方程式： 2OH-+ Al2O3＝2AlO2-+ H2O
4 氫氧化鋁（偏鋁酸）（兩性氫氧化物角度）
a 與強酸反應 Al(OH)3 + 3H+ == Al3+ + 2H2O
b 與強堿反應 Al(OH)3 + OH－ == AlO2－ + 2H2O
氫氧化鋁不與弱酸弱堿反應
c.氫氧化鋁的制備
（1）用AlCl3選用的堿是氨水，離子反應方程式是Al3+ + 3NH3·H2O == Al(OH)3↓+ 3NH4+
可否選作KOH 、NaOH，原因是堿過量將生成偏鋁酸鹽
（2）用NaAlO2 選用的試劑是二氧化碳，離子方程式AlO2－ + CO2 + 2H2O == Al(OH)3↓+ HCO3－。
（3）用Al（閱讀高三化學P77）
5 鋁 鹽 （從鹽的通性角度學習）
（1）氯化鋁
a與堿的反應 Al3+ + 3OH－ == Al(OH)3↓
Al3+ + 4OH－== AlO2－ + 2H2O
Al3+ + 3NH3·H2O == Al(OH)3↓+ 3NH4+
3Al3+ + 10OH－ == 2Al(OH)3↓ + AlO2－+ 2H2O {當n(AlCl3)/n(NaOH)= 3 ：10時}
b水解 （強酸弱堿鹽）
Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+ 2Al3+ + 3CO32－+ 3H2O == 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑
Al3+ + 3HCO3－ == Al(OH)3↓ + 3CO2↑ 2Al3+ + 3S2－ + 6H2O == 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑
Al3+ + 3HS－ + 3H2O == Al(OH)3↓ + 3H2S↑ Al3+ + 3AlO2－ + 6H2O== 4Al(OH)3↓
3Na2CO3+2AlCl3+3H2O＝2Al(OH)3↓+3CO2↑+6NaCl 3NaHCO3+AlCl3＝Al(OH)3↓+3CO2↑
3Na2CO3+2FeCl3+3H2O＝2Fe(OH)3↓+3CO2↑+6NaCl 3NaHCO3+FeCl3＝Fe(OH)3↓+3CO2↑
（2）加熱氯化鋁溶液，最終得到的固體是氧化鋁，原因水解生成的氫氧化鋁受熱生成氧化鋁。
（2）偏鋁酸鈉（從鹽的通性角度學習）
a 與酸的反應 AlO2－+ H+ + H2O == Al(OH)3↓ AlO2－+ 4H+ == Al3+ + 2H2O
9AlO2－ + 30 H+ == 2Al(OH)3↓ + 7Al3+ + 12H2O（當n(NaAlO2)/n(HCl)= 3 ：10時） 2NaAlO2+CO2+3H2O＝2Al(OH)3↓+Na2CO3 NaAlO2 + CO2 + 2H2O == Al(OH)3↓+NaHCO3
2AlO2－ + CO2 + 3H2O ==2 Al(OH)3↓+ CO32－ AlO2－ + CO2 + 2H2O == Al(OH)3↓+ HCO3－
b水解（強堿弱酸鹽） 3NaAlO2+AlCl3+6H2O＝4Al(OH)3↓
（3）硫酸鋁鉀[KAl(SO4)2] 硫酸鋁鉀是由兩種金屬陽離子和一種酸根離子組成的化合物，這類化合物叫做復鹽。KAl(SO4)2·12H2O俗名明礬，是一種無色晶體，易溶于水，其水溶液顯酸性，能作
凈水劑。2KAl(SO4)2 + 6NaOH = K2SO4 +3Na2SO4 + 2Al(OH)3↓
2KAl(SO4)2 + 3Ba(OH)2 = K2SO4 + 3BaSO4↓+ 2Al(OH)3↓
KAl(SO4)2 + 2Ba(OH)2 = KAlO2 +2BaSO4↓
6．用圖像表示實驗過程
①鋁鹽溶液與強堿溶液(或Na、Na2O、Na2O2)反應
(1) 當0＜≤3時，產(chǎn)生Al(OH)3沉淀。反應為：Al3+＋3OH―＝Al(OH)3(
溶液中有Al3+，無，還有Al(OH)3。n[Al(OH)3]＝n(OH－)
當＝3時，生成的Al(OH)3沉淀最多。
(2) 3＜＜4時，生成的Al(OH)3沉淀部分溶解。反應為：Al(OH)3＋OH－＝＋2H2O
溶液中有，無Al3+，還有Al(OH)3(。n [Al(OH)3] ＝ 4n (Al3+)－n (OH－)
(3) 當≥4時，生成的Al(OH)3沉淀全部溶解。 Al3+＋4OH－ ＝＋2H2O
溶液中只有，無Al3+，無Al(OH)3(。
有關的反應圖象與滴加溶液順序有關：
在一定量的鋁鹽溶液中，逐滴加入強堿溶液， 在一定量的強堿溶液中逐滴加入鋁鹽溶液，相關的圖象如下： 相關的圖象如下：

②鋁鹽溶液和氨水的反應
原理：Al3+ + 3NH3·H2O == Al(OH)3↓+ 3NH4+
③偏鋁酸鹽溶液與強酸溶液反應
(1) 當0＜≤1時，產(chǎn)生Al(OH)3沉淀。反應為：＋H+＋H2O＝Al(OH)3(
溶液中有，無Al3+，還有Al(OH)3。n[Al(OH)3]＝n(H+)
當＝1時，生成的Al(OH)3沉淀最多。
(2) 1＜＜4時，生成的Al(OH)3沉淀部分溶解。反應為：Al(OH)3＋H+＝3Al3+＋3H2O
溶液中有Al3+，無，還有Al(OH)3。n[Al(OH)3]＝[4n ()－n (H+)]
(3) 當≥4時，生成的Al(OH)3沉淀全部溶解。＋4H+ ＝ Al3+＋2H2O
溶液中只有Al3+，無，無Al(OH)3。
有關的反應圖象與滴加溶液順序有關：
在一定量的偏鋁酸鹽溶液中，逐滴加入強酸溶液， 在一定量的酸溶液中，逐滴加入偏鋁酸鹽，
相關的圖象如下： 相關的圖象如下：

④將CO2通入NaAlO2溶液中，至過量。 ⑤向氯化鎂和氯化鋁的混合溶液中加
反應原理：2AlO2－ + CO2 + 3H2O ==2 Al(OH)3↓+ CO32－ 足量的氫氧化鈉
AlO2－ + CO2 + 2H2O == Al(OH)3↓+ HCO3－。 原理：氫氧化鈉先與氯化鎂和氯化鋁反
應，生成氫氧化鎂和氫氧化鋁沉淀，然后
氫氧化鋁溶解，但氫氧化鎂不溶。
例題1 ：（1996年上海高考）0.1 mol 鎂粉分別在足量的O2、CO2、N2中燃燒, 生成固體的質(zhì)量依次為W1、W2、W3。下列關系式正確的是 ( )
A．W2>W1>W3 B．W1=W2>W3 C．W1=W2=W3 D．W3>W2>W1
方法： 將方程式比較后分析。
捷徑：反應式依次為2Mg+O2 2MgO，2Mg+2CO2 2MgO+C，3Mg+N2
Mg3N2，根據(jù)計算式可求出答案為A。
總結： W2中還有碳生成，是固體。如果疏忽這一點就誤選B。
例題2 ：（2000年全國高考）某些化學試劑可用于凈水。水處理中使用的一種無機高分子混凝劑的化學式可表示為[Al2(OH)nClm·yH2O]，式中m等于 （ ）　　A．3-n 　　　 　B．6-n　　　 　 C．6+n 　 　 　　D．3+n　　方法：電荷守恒(化合價代數(shù)和為0)。
捷徑：根據(jù)化合價的代數(shù)等于0得，2×3=n+m，所以m＝６—ｎ。答案為B。
總結：此題為一易題，如不能運用電荷守恒，也很難獲解。
例題3 ：（1996年上海高考）將等物質(zhì)的量的鎂和鋁相混合, 取等質(zhì)量該混合物四份, 分別加到足量的下列溶液中, 充分反應后, 放出氫氣最多的是 ( )
A．3 mol·L—1 HCl B．4 mol·L—1 HNO3
C．8 mol·L—1 NaOH D．18 mol·L—1 H2SO4
方法：從反應判斷。
捷徑：在鎂、鋁混合物中加入HNO3和濃H2SO4都不能產(chǎn)生H2，加入NaOH溶液只有Al與NaOH溶液反應生成H2，而鎂不反應。而加入HCl，鎂與鋁都與鹽酸反應生成H2，所以H2量最多。選A。
總結： 該題中溶液的濃度不是計算的數(shù)據(jù)，而是判斷溶液屬于：“濃”或是“稀”。8mol· L—1以上的HCl、H2SO4、HNO3通常認為是濃酸。
例題4 ：（1998年全國高考）由鋅、鐵、鋁、鎂四種金屬中的兩種組成的混和物10 g ，與足量的鹽酸反應產(chǎn)生的氫氣在標準狀況下為11.2 L，則混和物中一定含有的金屬是( )
A．鋅 B．鐵 C．鋁 D．鎂
方法：等量轉換法 (將Al的價態(tài)轉換成+2價分析)。
捷徑：設四種金屬的化合價均為+2價，則它們的平均原子量為10÷m=11.2÷22.4 ，所以m=20，其中至少有一種金屬的原子量小于20，因為鋅、鐵、鎂原子量均大于20，當鋁作為+2價時，原子量可算作27×2/3=18。所以選C。
總結：類似的問題都作這樣轉換，即先認為化合價為+2價，這樣可計算出平均原子量，然后調(diào)整不是+2價原子的原子量，如鋁為18，鈉為46等，這樣轉換后題目就變得很簡單了。
例題5 ：（1995年全國高考）在一定條件下可實現(xiàn)下圖所示物質(zhì)之間的變化：
請?zhí)顚懸韵驴瞻祝?br/>(1)孔雀石的主要成分是CuCO3·Cu(OH)2(堿式碳酸銅), 受熱易分解。上圖中的F是 。
(2)寫出明礬溶液與過量NaOH溶液反應的離子方程式: .
(3)圖中所得G和D都為固體,混和后在高溫下可發(fā)生反應,寫出該反應的化學方程式: .
(4)每生成1 mol D,同時生成 mol E。
方法：試探法 ( 從已知的物質(zhì)著手，試探其它物質(zhì) ) 。
捷徑：試探分析，A是NaAlO2，反應式Al3++4OH—=AlO2—+2H2O?？兹甘軣岱纸獾姆磻紺uCO3·Cu（OH）2 2CuO+CO2+H2O，因能與NaAlO2反應，得F是CO2，G是CuO。A、F發(fā)生的反應式是：CO2+AlO2—+2H2O = Al（OH）3↓+HCO3—，沉淀是Al（OH）3，受熱分解后生成Al2O3（B）和水。Al和CuO的反應，類似于鋁熱反應。
第四問可根據(jù)2Al2O3 4Al+3O2↑計算得0.75mol。
總結：如果框圖中的物質(zhì)均沒有給出，這時便要通過關系或一些現(xiàn)象先尋找突破口，再推斷出其它物質(zhì)。
例題6 ：（1999年全國高考）取一根鎂條置于坩堝內(nèi)點燃，得到氧化鎂和氮化鎂混合物的總質(zhì)量為0.470 g冷卻后加入足量水，將反應產(chǎn)物加熱蒸于并灼燒，得到的氧化鎂質(zhì)量為0．486 g。　　(1)寫出氮化鎂與水反應生成氫氧化鎂和氨的化學方程式。　　(2)計算燃燒所得混合物中氮化鎂的質(zhì)量分數(shù)?！?br/>方法：通過守恒法或差量法求解。
捷徑：（1）化學方程式為：Mg3N2+6H2O=2NH3↑+3Mg(OH)2 。　（2）解法一：設原混合物中Mg3N2的質(zhì)量為x，由Mg3N2和水反應生成的MgO的質(zhì)量為y?！「鶕?jù)Mg原子個數(shù)守恒得：Mg3N2→3MgO ， y= x 。
以此，(0.470g-x)+ x=0.486g ，x=0.080g ， =17%解法二：根據(jù)差量關系可得：
m(Mg3N2) = 0.080g ，　　 =17% 。
總結：解法一思路清晰，不必再述。解法二是利用Mg3N2 → 3MgO質(zhì)量差的方法解出。當一題有多種解法時，則盡可能用守恒法求解。
例題7 ：已知MgCl2的熔點較MgO低，則從海水中提取鎂的主要流程應為 （ ）
A．海水 → Mg（OH）2 → MgCl2 → Mg
B．海水 → MgCl2 → Mg
C．海水 → Mg（OH）2 → Mg
D．海水 → MgCl2 → Mg
方法： 流程分析法。
捷徑：選項A中的石灰乳原料來自CaCO3分解產(chǎn)物CaO加水反應的產(chǎn)物，此原料易得且成本低，Mg（OH）2易從混合體系中分離，MgCl2的熔點較MgO低，所以選項A最合理。答案為A。
總結：該題易誤選C。因NaOH成本高，Mg（OH）2高溫分解成MgO，且MgO熔點高，不能選C。B、D不能將MgCl2從海水中分離出來。
例題8 ：鋁粉投入某無色澄清溶液中產(chǎn)生H2，則下列離子組合中，正確的是 （ ）
A．H+、Mg2+、Al3+、NO3— B．Na+、Al3+、Cl—、Ba2+
C．OH—、Al3+、Cl—、NO3— D．OH—、Ba2+、Cl—、NO3—
方法： 依據(jù)題設條件，逐項分析。
捷徑：該溶液中加入鋁粉產(chǎn)生H2 ，說明該溶液可能含有大量的H+或OH—。選項A中由于NO3—的存在，可能放出的氣體主要為氮的化合物；選項B中既無H+又無OH—；選項C中OH—和Al3+不可能大量共存。只有選項D符合。
總結：本題解答錯誤主要有以下兩點：一是忽略堿性環(huán)境中Al也能放出H2，二是題意把握不準，本題意指可能共存，也就是酸性、堿性環(huán)境任一情況均可以。其解答的關鍵在于明確與Al反應放出H2的溶液有可能是強酸性環(huán)境，也有可能是強堿環(huán)境。
例題9 ：由Na，Mg，Al，F(xiàn)e中兩種元素組成的合金13g，與足量稀H2SO4反應，收集到H2 0.5g，則該合金中一定含有的金屬是（ ）
A．Na B．Mg C．Al D．Fe
方法：此類習題若均為二價金屬，如Mg，F(xiàn)e，Zn或Cu，可考慮用平均組成法解題為佳。但此處Na為一價金屬，Al為三價金屬，直接用平均值法則不很恰當。解答該題也可通過設一法，即將四種金屬轉換成一價量，與稀硫酸反應，各金屬的一價量分別為：Na——23、Mg——12、Al——9、Fe——28。
捷徑：合金與足量稀H2SO4反應生成H2 0.5g(即0.25mol)，而1mol一價金屬與鹽酸反應生成的H2 0.5mol，故此合金相當于一價金屬0.5mol?，F(xiàn)金屬質(zhì)量為13g，得一價量為26，以此要求合金中兩種金屬的一價量，一種大于26，一種小于26。而Na、Mg、Al三種金屬的一價量均小于26，一價量大于26的只有Fe，故該合金中一定含有的金屬是Fe。答案為D。
總結：判斷合金中含有某種金屬的方法較多，但以一價量法方便快速。
例題10 ：稱取由Al(OH)3、NaHCO3、CaCO3三者混合而成的固體混合物5 g ，溶于0.2 L 1 mol/ L 的鹽酸中，完全溶解后，放出CO2 0.784L（標準狀況），把CO2完全驅出溶液后，再加入1.2 mol /L 氨水0.15L，待完全沉淀后，過濾并洗滌沉淀，洗液和濾液混合，用0.75 mol/L 鹽酸滴定，消耗了40ml才將剩余堿中和，求原固體混合物各物質(zhì)的質(zhì)量百分含量。
方法：整個過程有下列反應：
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O ，NaHCO3 + HCl = NaCl+ H2O + CO2↑
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 +H2O + CO2↑，3NH3?H2O + AlCl3 = Al(OH)3↓+ 3NH4Cl
NH3?H2O + HCl = NH4Cl + H2O
此題既可根據(jù)整體關系，又可利用原子守恒求解。
捷徑：思路一：分析上述反應，確定整體關系如下：
總耗HCl物質(zhì)的量= Al(OH)3消耗HCl量 + NaHCO3消耗HCl量 + CaCO3消耗HCl量 + 剩余NH3?H2O消耗HCl量。
設Al(OH)3為x mol，NaHCO3為y mol，CaCO3為z mol具體找出：
Al(OH)3 ∽ 3HCl ∽ AlCl3 ∽ 3 NH3?H2O
X mol 3x 3x mol
CaCO3 ∽ 2HCl ∽ CO2 ， NaHCO3 ∽ HCl ∽ CO2
Z mol 2z mol z mol y mol y mol y mol
列方程
78x + 84y + 100z = 5 ┉┉┉①
z + y = 0.784 / 22.4 ┉┉┉②
0.2×1+0.75×40×10—3= 3x+2z+y+(0.15×1.2—3x) ┉┉┉③
解之得 x = 0.023，y = 0.02，z = 0.015。
再根據(jù)摩爾質(zhì)量求得各物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為Al(OH)3 36.4% ，NaHCO3 33.6% ，CaCO3 30% 。
思路二：分析上述反應可知最后溶液中為NH4Cl和CaCl2及NaCl 。
其中NH4+共1.2 × 0.15 mol，Cl—共（0.2+0.75×0.04）mol
若所設x、y、z同思路一中，根據(jù)溶液電中性原則，結合原子守恒可列出如下關系：
1.2 × 0.15 + y + 2z = 0.2 + 0.75 ×0.04
↑ ↑ ↑
（NH4+結合Cl—量） （Na+結合Cl—量） （Ca2+結合Cl—量）
y + z = 0.784 /22.4
↑ ↑ ↑
（NaHCO3中C的量） （CaCO3中C的量） （CO2中C的量）
再與思路一中方程①聯(lián)立求解即可。
總結：思路有簡有繁，解題時若能抓住物質(zhì)的來龍去脈，全面分析各個數(shù)據(jù)和物質(zhì)，充分利用整體思維和守恒，便可準確獲得答案。
例題11 ：工業(yè)上制取鋁的流程如下：


在用此法制取氧化鋁時，分析鋁土礦和赤泥（提取Al2O3之后的殘渣）所得數(shù)據(jù)如下：
Al2O3
Fe2O3
Na2O
鋁土礦
55%
16%
0%
赤泥
15%
48%
8%
試求制取1 t Al2O3所需鋁土礦和苛性鈉的量。
方法：從流程圖分析可知A為NaOH，它使Al2O3變?yōu)镹aAlO2，然后通入CO2又轉變?yōu)锳l（OH）3。Fe2O3不與NaOH反應，NaOH將Fe2O3從鋁土礦中全部轉移到赤泥中去。從Fe2O3在鋁土礦中的含量及在赤泥中的含量可知赤泥的質(zhì)量為鋁土礦的1/3。
捷徑：設需鋁土礦x t，則：x·55% — 1/3 x·15% = 1
解得x=2，即需鋁土礦2 t。
需要NaOH的量：因NaOH循環(huán)使用，因此需要補充NaOH的量即為留在赤泥中的NaOH的量。1/3 × 2t × 8% × 80/62 = 0.069 t
總結：（1）考生往往沒有認識到Fe2O3在鋁土礦中的質(zhì)量與在赤泥中的質(zhì)量是不變的。Fe2O3的含量有鋁土礦中的16%變成赤泥中的48%，增加了三倍，則赤泥的質(zhì)量就為鋁土礦質(zhì)量的1/3。（2）因NaOH循環(huán)使用，故實際耗NaOH應為留在赤泥中的NaOH的量。不能把與Al2O3反應消耗的NaOH算入，因為該部分NaOH可以再生。
這是一道解決實際問題的題目，其難點在于識圖、對表中數(shù)據(jù)的理性分析。Fe2O3由于沒反應，從鋁土礦中轉移到赤泥中，應該守恒，因而從Fe2O3在鋁土礦中含量及在赤泥中含量，得到赤泥質(zhì)量為鋁土礦質(zhì)量的1/3。
例題12 ：在100 mL0.6 mol/L的HCl中，加入1.08 g鋁粉，在反應后再加入0.5 mol/L的NaOH溶液多少毫升才能使鋁粉剛好完全溶解，且得澄清溶液。
方法：從反應前后的元素分析，可知其中所含Na元素全部來源于NaOH，Cl元素全部來源于HCl，而鋁元素全部來源于金屬鋁，以此由NaOH、NaAlO2的化學組成中的關系即可分析得到量量關系。
捷徑：鋁粉剛好完全溶解，說明此時溶液中存在NaCl和NaAlO2。
設需NaOH溶液xmL，根據(jù)：NaOH的物質(zhì)的量 = HCl的物質(zhì)的量 + Al的物質(zhì)的量得：
0.5mol/L× L = 0.6mol/L × 0.1L +
解得：x = 200mL，故需NaOH溶液200 mL。
總結：此題如果根據(jù)反應方程式進行計算，則運算比較復雜，但如果從NaOH與HCl、Al反應后的生成物NaNO2和NaCl進行分析，則變得簡單明了。
例題7 ：托盤天平兩托盤分別放有等質(zhì)量的燒杯和等質(zhì)量的n mol鹽酸，天平平衡。向兩托盤分別放入ag金屬鈉、bg 金屬鎂，反應后（設無液體濺出）天平仍平衡。
（1）若鹽酸均過量時，a與b的關系是
（2）若鹽酸均不足量，a,b與n的關系是 。
方法：根據(jù)題意反應后天平仍平衡，應符合，投入質(zhì)量一逸出質(zhì)量 = 投入質(zhì)量一逸出質(zhì)量，以此為思路，討論計算a,b,n的關系。
捷徑：（1）酸均過量，逸出的氫氣均應由酸提供。不必再考慮鈉與水的反應，agNa應逸出 gH2，bgMg應逸出 g H2。巧解時可由同物質(zhì)的量的Na或Mg與過量酸反應時，剩余的溶液質(zhì)量相等考慮。（即23g鈉逸1g，24gMg逸2g，余溶液等重）。即得Na與Mg的物質(zhì)的量相等。a：b = 23：24。
（2）酸不足時，還要考慮過量的Na與水的反應。由Mg提供的氫氣只能由不足量鹽酸提供，以此可得恒等式為：ag － ｇ = bg － 0.5ｎ。
總結：此類試題若不涉及與水反應的Na、K等，則酸不足量時，投入的金屬均為質(zhì)量相同。（活潑性比氫強的金屬）因為放出的H2均由等量的酸提供。
三、鐵及其的重要化合物
㈠鐵
原子結構：最外層一般為2個電子，次外層有 個電子。為第四周期，VIII族。
物理性質(zhì)：①金屬的通性：銀白色、有金屬光澤、質(zhì)軟；有良好的延展性；電和熱的良導體；密度較大；熔點較高。②特性：鐵磁性
化學性質(zhì)： ⑴與O2反應：
⑵與Cl2 、Br2反應：
⑶與S、I2反應：
⑷與H2O反應：3Fe + 4H2O(水蒸氣) = 4H2 + Fe3O4
⑸與某些酸反應：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
濃硫酸和鐵接觸無明顯變化，這是因為在常溫下能使鐵表面生成致密的保護膜，可阻止金屬和濃硫酸的繼續(xù)反應。但在加熱的情況下，鐵可以和濃硫酸發(fā)生如下反應： 2Fe+6H2SO4（濃）=Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O
濃硝酸與鐵的反應與濃硫酸類似：常溫下生成氧化物保護膜，使鐵“鈍化”，而在加熱時反應如下： Fe+6HNO3（濃）=Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O
但鐵與稀硝酸常溫下即可反應，但并不能置換出氫氣，而是發(fā)生如下氧化還原反應。
酸過量：Fe+4HNO3（?。?Fe(NO3)3+NO↑+2H2O 鐵過量：3Fe+8HNO3（?。?3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O　
⑹與某些鹽發(fā)生置換
㈡鐵的化合物
1.鐵的氧化物
2.鐵的氫氧化物
㈤Fe2+與Fe3+的轉化與檢驗
1.+3價鐵離子只具有氧化性，遇較強還原劑時會被還原成亞鐵化合物。
2. 亞鐵化合物既具有氧化性又具有還原性
檢驗：
１、Fe2+：①加KSCN溶液，無紅色，滴加氯水，出現(xiàn)紅色溶液；
②加NaOH溶液，出現(xiàn)白色絮狀沉淀，迅速變?yōu)榫G色，最后變成紅褐色。
２、Fe3+：①加KSCN溶液，出現(xiàn)血紅色溶液，方程式為Fe3++3SCN-= Fe（SCN）3（難溶物，非沉淀）
②加NaOH溶液，出現(xiàn)紅褐色沉淀。
㈥鐵、銅及其化合物的某些特性
１、K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Sn、Pb等在自然界均以化合態(tài)存在，而Fe 在隕石中有游離態(tài)鐵。
2、鐵的金屬性比銅強，但氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+；2FeCl3＋Cu＝2FeCl2＋CuCl2
3、鐵制容器可用來存在放濃H2SO4， 濃HNO3， 液氯， 這是因為鐵發(fā)生鈍化，生成致密氧化膜，而不是沒有發(fā)生化學反應。但不能存在稀H2SO4、 稀HNO3、氯水。
4、Fe(OH)2在空氣中加熱能得到Fe2O3而得不到FeO
７、實驗室制取Fe(OH)2時，膠頭滴管的尖嘴要插入到液面以下才滴加NaOH溶液。
８、保存在亞鐵鹽溶液，要加煤油或其他可以隔絕空氣的液體封液面。
９、CuO的熱穩(wěn)定性較Cu2O差，4CuO＝2Cu2O＋O2↑
10、Cu(OH)2溶于氨水生成深藍色溶液：Cu(OH)2＋4NH3·H2O＝[Cu(NH3)4](OH)2+2H2O
例題1 ：（1993年全國高考） .a、b、c、d、e分別是Cu、Ag、Fe、Al、Mg5種金屬中的一種。已知：(1)a、c均能與稀硫酸反應放出氣體；(2)b與d的硝酸鹽反應,　置換出單質(zhì)d；(3)c與強堿反應放出氣體；(4)c、e在冷濃硫酸中發(fā)生鈍化。由此可判斷a、b、c、d、e依次為 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ( )
A．Fe Cu Al Ag Mg 　　　　　　B．Al Cu Mg Ag Fe
C．Mg Cu Al Ag Fe 　　　　　　D．Mg Ag Al Cu Fe
方法： 尋找突破囗，并從突破囗推出其它金屬。
捷徑： 以c、e金屬鈍化為突破口，由（1）（3）（4）知c為Al，再由（4）知e為Fe。有上述結果和（1）知a為Mg，最后由（2）知b為Cu、d為Ag。解此題的關鍵是確定c，然后很容易判斷出e、a。得答案為C。
總結：判斷出c為Al，e為Fe，就可舍去選項A、B，由（2）確定b和d的活潑性。這樣判斷可簡捷些。
例題2 ：（1995年上海高考）等質(zhì)量的銅片，在酒精燈上加熱后，分別插入下列溶液中，放置片刻，銅片質(zhì)量增加的是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （ ）
A．硝酸 　　　　B．無水乙醇 　　　C．石灰水 　　　　　 D．鹽酸
方法：從反應過程進行分析。
捷徑：當銅片在酒精燈上加熱后，表面生成氧化銅，造成銅片質(zhì)量增加。當該銅片插入硝酸中，表面的氧化銅及未被氧化的銅均能被硝酸溶解。插入無水乙醇中發(fā)生反應CH3CH2OH+CuO 　　CH3CHO+Cu+H2O，銅片又恢復到原來的質(zhì)量。若插入鹽酸中，表面的CuO溶于鹽酸中，質(zhì)量減少。只有插入石灰水中，銅片不發(fā)生反應，表面的氧化銅仍附著在銅片上，質(zhì)量增加。以此得答案為C。
總結：在插入溶液之前，Cｕ片質(zhì)量就己增加。部分考生未能理解這一點而造成錯選。
例題3 ：（1998年上海高考）下列反應，其產(chǎn)物的顏色按紅、紅褐、淡黃、藍色順序排列的是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。? ）
①金屬鈉在純氧中燃燒 ②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，并在空氣中放置一段時間 ③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液 ④無水硫酸銅放入醫(yī)用酒精中
A．②③①④ 　　B．③②①④ 　　　　C．③①②④ 　　 D．①②③④
方法：從反應后物質(zhì)的顏色比較獲得結果。
捷徑：鈉在純氧中燃燒生成淡黃色的Na2O2，F(xiàn)eSO4溶液中加入NaOH最終生成紅褐色的Fe（OH）3，F(xiàn)e3+與SCN—生成紅色的Fe（SCN）2+，醫(yī)用酒精是75%的酒精溶液，無水CuSO4與水形成藍色硫酸銅溶液。故知答案為B。
總結：中學化學課本中有關物質(zhì)的顏色及固體與溶液的顏色作為識記內(nèi)容，要牢牢記住。
例題 4 ：（1996年上海高考）六價鉻對人體有毒,含鉻廢水要經(jīng)化學處理后才能排放,方法是用綠礬(FeSO4·7H2O)把廢水中的六價鉻還原為三價鉻離子,再加入過量的石灰水,使鉻離子轉變?yōu)闅溲趸tCr(OH)3沉淀.其主要反應的化學方程式如下：H2Cr2O7+6FeSO4+6H2SO4=3Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+7H2O。
現(xiàn)用上法處理1×104 L含鉻(+6價)78 mg/L的廢水(Cr相對原子質(zhì)量52),試回答：
(1)處理后,沉淀物中除Cr(OH)3外,還有 、 (用化學式表示).
(2)需用綠礬多少千克?
方法：過程分析及方程式分析。
捷徑：.(1) H2Cr2O7與FeSO4發(fā)生氧化還原反應生成Cr3+及Fe3+。再加入Ca（OH）2后Cr3+、Fe3+均轉化為Cr（OH）3、Fe（OH）3。Ca2+又與大量的SO42—形成CaSO4沉淀。因此處理后, 沉淀物中除Cr(OH)3外, 還有Fe(OH)3 和 CaSO4 。
(2) 廢水中含鉻的物質(zhì)的量為：n ( Cr ) =　　　　　　　　　　　　　?。?5mol
需綠礬的質(zhì)量為： m (FeSO4·7H2O) = 278g/mol×15mol×3 = 12510g = 12.51kg 。
總結：H2Cr2O7中有兩個六價鉻。部分考生未考慮兩個，而出現(xiàn)FeSO4·7H2O的物質(zhì)的量為H2Cr2O7的六倍的錯誤。
例題 5 ：（1991年三南高考）金屬錫(Sn)的純度可以通過下述方法分析：
將試樣溶于鹽酸, 反應的化學方程式為：Sn+2HCl=SnCl2+H2↑，再加入過量FeCl3溶液, 發(fā)生如下反應：SnCl2+2FeCl3=SnCl4+2FeCl2 ，最后用已知濃度的K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2+離子,反應的化學方程式為：6FeCl2+K2Cr2O7+14HCl=6FeCl3+2KCl+2CrCl3+7H2O。
現(xiàn)有金屬錫試樣0.613g，經(jīng)上述各步反應后, 共用去0.100mol/LK2Cr2O7溶液16.0mL。求試樣中錫的百分含量(假定雜質(zhì)不參加反應)。
方法：根據(jù)反應方程式分析計算。
捷徑：反應中消耗的K2Cr2O7的物質(zhì)的量為0.100mol/L×0.0160L=1.60×10－3 mol。
根據(jù)反應有FeCl2物質(zhì)的量＝6×K2Cr2O7物質(zhì)的量=2×SnCl2物質(zhì)的量,　得：
Sn的質(zhì)量為：4.8×10-3 mol×119g/mol = 0.571g
總結：此題也可應用反應關系，通過一步進行計算。
例題6 ：為了除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+，可在加熱攪拌的條件下加入一種試劑，過濾后，再加入適量的鹽酸，這種試劑是 （ ）
A．NH3·H2O B．NaOH C．MgSO4 D．MgCO3
方法：從提高pH使Fe3+水解，又不引入新的雜質(zhì)去分析選項。
捷徑：要除去溶液中的Fe3+，現(xiàn)分析溶液中的離子組成為Mg2+、Cl—、Fe3+、H+。首先應考慮除雜質(zhì)時，不能引入新的雜質(zhì)。當加入NH3·H2O、NaOH、MgSO4時，分別引入了NH4+、Na+、SO42—，故不符合題意，這樣用排除法即可選出答案D。那么為什么加入MgCO3可除去Fe3+呢？MgCO3與Fe3+間并沒有反應發(fā)生，而是利用了Fe3+的水解，即Fe3++3H2O Fe（OH）3+3H+。原酸性條件下，F(xiàn)e3+水解受到抑制。當加入MgCO3后，由于MgCO3+2H+=Mg2++H2O+CO2↑的發(fā)生，從而破壞了Fe3+的水解平衡，使之向生成Fe（OH）3的方向移動，生成的Fe（OH）3在加熱攪拌條件下發(fā)生凝聚，最后可將Fe3+除去。答案為D 。
總結：常有同學會誤選A、B兩選項，原因是忽略了除雜質(zhì)的前提是不能引入新雜質(zhì)。
例題7 ：下列鐵的化合物中含鐵量最高的是（ ）
A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．FeO D．FeS2
方法：選項中鐵的化合物化學式各不相同，為了便于比較，可將化學式中的鐵離子設為一，并將化學式改寫成FeOx的形式，然后進行比較。
捷徑：分析各物質(zhì)化學式中的原子個數(shù)比，A選項 Fe:O = 2:3，B選項 Fe:O=3:4， C選項 Fe:O=1:1，D選項將Fe:S=1:2，轉換成Fe:O=1:4（硫的原子量是氧的2倍），以此得改寫后的化學式分別為：FeO1.5、FeO1.33、FeO、FeO4，含鐵量最高，也即含氧量最低，因此可得正確答案為C。
總結：通過一價轉換，避免了過分復雜的計算，使得解題變得方便，一目了然。
例題8在由Fe、FeO和Fe2O3組成的混合物中加入100mL2mol/L的鹽酸，恰好使混合物完全溶解，并放出448mL氣體（標準狀況），此時溶液中無Fe3+離子。則下列判斷正確的是(不考慮鹽類水解引起的離子濃度的改變) （ ）
混合物里三種物質(zhì)反應時消耗鹽酸的物質(zhì)的量之比為1︰1︰3
反應后所得溶液中的Fe2+離子與Cl—離子的物質(zhì)的量之比為1︰2
混合物里，F(xiàn)eO的物質(zhì)的量無法確定，但Fe比Fe2O3的物質(zhì)的量多
D．混合物里，F(xiàn)e2O3的物質(zhì)的量無法確定，但Fe比FeO的物質(zhì)的量多
方法：方程式合并分析。
捷徑： 本題涉及的反應有：①Fe+2HCl = FeCl2+H2↑，②FeO+2HCl = FeCl2+H2O，③Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，④Fe +2FeCl3=3FeCl2 。合并③④反應得：⑤Fe+Fe2O3+6HCl = 3FeCl2+3H2O。從產(chǎn)生H2448mL知反應①消耗的HCl為0.04molHCl，又整個反應共消耗HCl0.2mol。反應②③共耗0.16molHCl，因反應②耗鹽酸未知，故A選項錯。因最終所得溶液為FeCl2溶液，故反應后所得溶液中的Fe2+離子與Cl—離子的物質(zhì)的量之比為1︰2，B選項正確。從合并后的反應⑤知Fe比Fe2O3的物質(zhì)的量多，C選項正確。又因Fe與FeO的物質(zhì)的量無法確定，故D選項也錯。所以答案為B、C。
總結：在相同條件下于同一容器中發(fā)生的“連續(xù)”反應可以相加，如本題：
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
2FeCl3+Fe=3FeCl2
例題9 ：有鐵粉、三氧化二鐵和氧化銅組成的混合物，投入到110mL 4mol/L的鹽酸中，充分作用后得很淺的綠色溶液，產(chǎn)生標準狀況下的氣體896mL，并留下固體1.28 g 。過濾并將濾液稀釋到200 mL ，經(jīng)測定其中含有過量鹽酸為0.4 mol/L 。試求原混合物中三種物質(zhì)的質(zhì)量。
方法：分析該題，反應后溶液為淺綠色，證明溶液中無Cu2+，又鹽酸過量，知留下的固體中無鐵粉，以此可通過得失電子守恒和Cl-守恒列出兩個方程求解。
捷徑：根據(jù)題意，可把題中文字和數(shù)字的信息改組成如下框示信息：
Fe：xｍol H2：896ml（S、T、P）
Fe2O3：ｙｍol FeCl2：（x+2y）mol
HCl：0.4×0.2 mol
CuO：ｚmol Cu：1.28/64 mol = 0.02 mol
根據(jù)Cl—守恒，原鹽酸中的Cl—的物質(zhì)的量應等于生成物FeCl2中Cl—的物質(zhì)的量與過量鹽酸中的Cl—的物質(zhì)的量之和，即：
（x+2y）×2 + 0.2 × 0.4 = 0.11 × 4 ┉┉┉①
又氧化劑 Fe2O3 → 2Fe2+、CuO → Cu、2H+ → H2 ↑
還原劑 Fe → Fe2+
根據(jù)氧化劑得電子總數(shù)等于還原劑失電子總數(shù)，得
2y + (1.28/64)×2 + (896/22400)× 2 = 2x ┉┉┉②
解方程組①與②得：x = 0.1 （mol） ，y = 0.04（ mol） 。
即原混合物中，F(xiàn)e粉為5.6 g ，F(xiàn)e2O3為6.4 g ，CuO為1.6 g 。
總結：試題的分析要從整體思考，并化歸到具體的方法，該題屬整體思維的運用。
例題10 ：根據(jù)下圖所示一氧化碳還原鐵的氧化物的實驗裝置，回答下列問題。
（1）判斷硬質(zhì)玻璃管中已開始發(fā)生反應的方法是 。
（2）反應過程中發(fā)生的現(xiàn)象是 。
（3）在A處點燃可見淺藍色火焰的原因是 。
（4）實驗結束時應注意的操作是 （從下列選項中選擇）。
①先停止通入CO ②先熄滅酒精燈，并繼續(xù)通入CO ③熄滅酒精燈，同時停止通入CO ④先熄滅酒精燈，繼續(xù)通入CO，并點燃排出的CO氣體
方法：還原劑CO只要與Fe2O3反應，就會產(chǎn)生CO2，就會使澄清石灰水變渾濁。由于CO氣體有毒，不能直接排入大氣中，所以應點燃以消除污染，反應結束時還原出的鐵單質(zhì)高溫下還可以與O2反應，所以應使Fe在CO的還原性氣氛中慢慢冷卻，才能防止再被氧化。解答時可通過性質(zhì)分析現(xiàn)象。
捷徑：（1）從B試管中石灰水變渾濁，可以判斷硬質(zhì)玻璃管中已開始發(fā)生反應。（2）在反應過程中發(fā)生的現(xiàn)象有兩個，一個是玻璃管里粉末有紅色逐漸變黑，另一個是B中溶液出現(xiàn)渾濁。（3）從A逸出的尾氣中有未反應完的CO氣體，而CO氣體點燃時火焰呈淺藍色 （4）實驗結束時，為防止倒吸，應注意的操作是先熄滅酒精燈，繼續(xù)通入CO直至溫度降至常溫，并點燃排出的CO氣體，選④。
總結：本題考查了學生對金屬冶煉原理的理解程度，也考查了學生的實驗能力，注重對實驗現(xiàn)象的觀察。此題在解答時，有較多同學認為還原出的鐵粉是銀白色而出現(xiàn)錯誤。
例題11 ：試樣X由氧化亞鐵和氧化銅組成。取質(zhì)量相等的兩份試樣按下圖所示進行實驗：
（1）請寫出步驟③中所發(fā)生的全部反應的離子方程式。
（2）若全部的溶液Y和全部的粉末Z充分反應后，生成的不溶物W的質(zhì)量是m，則每份試樣X中氧化銅的質(zhì)量為 。（用m表示）
方法：利用守恒法求解。
捷徑：題給變化過程應是：
可見步驟③中所發(fā)生的全部反應的離子方程式有：
Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu
Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
根據(jù)Cu守恒可知兩份試樣中共含有的CuO質(zhì)量為m/64×80=5m/4，所以每份試樣中CuO的質(zhì)量為5m/8。
總結：本題必須先定性分析出各步反應的產(chǎn)物，再定量計算。用Cu守恒去定量計算也是一種整體方法。
例題12 ：過量的鐵粉放入氯化銅、氯化鐵混合液中，充分攪拌反應后過濾，不溶物濾渣經(jīng)干燥后稱得其質(zhì)量與加入的鐵粉質(zhì)量相同，求原混合物中兩種溶質(zhì)的物質(zhì)的量之比。
方法：根據(jù)題意不溶物濾渣為銅和過量的鐵粉，以此可通過溶解的鐵的質(zhì)量等于生成的銅的質(zhì)量，列出恒等式求解。
捷徑：設FeCl3的物質(zhì)的量為xmol，CuCl2的物質(zhì)的量為ymol，根據(jù)化學反應方程式：Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2 及 Fe + CuCl2 = FeCl2 + Cu ，通過m (Fe)溶解 = m (Cu)生成 得，56(0.5x + y) = 64y，解得y/x = 7：2，即n（CuCl2）:n（FeCl3）=7:2 。
總結：從“不溶物濾渣質(zhì)量與加入的鐵粉質(zhì)量相同”推得生成的銅的質(zhì)量等于溶解的鐵的質(zhì)量，是解答該題的關鍵所在。
例題13：金屬銅能被氯化鐵濃溶液腐蝕，其化學反應是：Cu＋2FeCl3==CuCl2＋2FeCl2?，F(xiàn)將有銅的印刷線路板浸入120mL氯化鐵濃溶液中，有9.6g銅被腐蝕掉。取出印刷線路板，向溶液中加入8.4g鐵粉，經(jīng)充分反應，溶液中還存在4.8g不溶解的物質(zhì)。試證明溶液中存在哪種金屬離子，并求出離子濃度。(設溶液體積不變，且不考慮金屬離子水解)。
方法：過量分析后，再利用方程式求解。
捷徑：溶液中加鐵，可能發(fā)生如下反應：
Fe＋2FeCl3==3FeCl2 ， Fe＋CuCl2==FeCl2＋Cu
如果鐵過量，不溶解的物質(zhì)應為鐵銅混和物，此時Cu2(完全析出，不溶解的物質(zhì)應大于9.6g，但題目中給出不溶解物質(zhì)質(zhì)量是4.8g，所以，固體不溶物中不存在Fe，而只有Cu。
又由化學方程式Cu＋2FeCl3 = CuCl2＋2FeCl2知，氧化性Fe3(〉Cu2(，因為有Cu析出，所以溶液中不存在Fe3(。則溶液中存在的金屬離子為：Cu2(和Fe2(。
溶液中剩余Cu2(的物質(zhì)的量為=0.075(mol)
c(Cu2()==0.625(mol/L)
Fe2+由三個方面的反應產(chǎn)生，分別為：
Cu＋2FeCl3 = CuCl2＋2FeCl2 ，產(chǎn)生Fe2+：
Fe＋CuCl2= FeCl2＋Cu ，產(chǎn)生Fe2+：0.075mol
Fe ＋2FeCl3 = 3FeCl2 ，產(chǎn)生Fe2+：(－0.075)mol×3 = 0.225mol
Fe2(物質(zhì)的量濃度為：c(Fe2() ==5(mol/L)
總結：理清4.8g不溶物質(zhì)為什么物質(zhì)，是解答此題的關鍵。
四、合金：由兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔和而成的具有金屬特性物質(zhì).
性質(zhì)特點：
①合金的熔點一般比它的各成分金屬的低；
②合金的硬度一般比它的各成分金屬的大；
五、金屬的冶煉方法
1.熱分解法：
等不活潑金屬的冶煉，可用加熱其氧化物或鍛燒其硫化物的方法。如：

2.熱還原法：金屬活動順序表中金屬的冶煉。
（1）用作還原劑 （優(yōu)點：得到的金屬較純，污染小，但價格較貴）
（2）用C（焦炭、木炭）、CO作還原劑。(火法冶金）（缺點：易混入雜質(zhì)，污染大） 如：
（3）作還原劑（鋁熱劑）冶煉難熔的金屬

（4）用等活潑金屬為還原劑冶煉Ti等現(xiàn)代的有色金屬。
（熔融） （熔融）
（5）用一氧化碳作還原劑（缺點：有污染）
3.電解法：金屬活動順序表中金屬的冶煉如：
（熔融） （熔融）

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