文档内容
第 18 讲 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
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。
①Na和HO的反应
2
2Na＋2HO===2Na＋＋2OH－＋H↑；
2 2
②Na在空气中燃烧
2Na＋O=====NaO；
2 2 2
③NaO 和HO的反应
2 2 2
2NaO＋2HO===4Na＋＋4OH－＋O↑；
2 2 2 2
④NaO 和CO 的反应
2 2 2
2NaO＋2CO===2NaCO＋O；
2 2 2 2 3 2
⑤向NaOH溶液中通入过量CO
2
OH－＋CO===HCO；
2
⑥将NaCO 溶液与石灰乳混合
2 3
CO＋Ca(OH) ===CaCO ＋2OH－；
2 3
⑦向NaCO 稀溶液中通入过量CO
2 3 2
CO＋CO＋HO===2HCO；
2 2
⑧将NaHCO 溶液和NaOH溶液等物质的量混合
3
HCO＋OH－===CO＋HO；
2
⑨将NaHCO 溶液与澄清石灰水等物质的量混合
3
HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO ↓＋HO；
3 2⑩将NaHCO 溶液与少量澄清石灰水混合
3
2HCO＋Ca2＋＋2OH－===CaCO ↓＋CO＋2HO。
3 2
2．铝及其重要化合物
(1)知识网络构建
(2)重要反应必练
写出下列反应的离子方程式。
①Al和NaOH溶液的反应
2Al＋2OH－＋2HO===2AlO＋3H↑；
2 2
②Al(OH) 和NaOH溶液的反应
3
Al(OH) ＋OH－===AlO＋2HO；
3 2
③Al(OH) 和盐酸的反应
3
Al(OH) ＋3H＋===Al3＋＋3HO；
3 2
④Al O 和NaOH的反应
2 3
Al O＋2OH－===2AlO＋HO；
2 3 2
⑤Al O 和盐酸的反应
2 3
Al O＋6H＋===2Al3＋＋3HO；
2 3 2
⑥NaAlO 和过量盐酸的反应
2
AlO＋4H＋===Al3＋＋2HO；
2
⑦向NaAlO 溶液中通入过量CO 气体
2 2
AlO＋CO＋2HO===Al(OH) ↓＋HCO；
2 2 3
⑧将NaAlO 溶液与NaHCO 溶液混合
2 3
AlO＋HCO＋HO===Al(OH) ↓＋CO；
2 3
⑨将NaAlO 溶液与AlCl 溶液混合
2 3
3AlO＋Al3＋＋6HO===4Al(OH) ↓；
2 3
⑩将AlCl 溶液与NaHCO 溶液混合
3 3
Al3＋＋3HCO===Al(OH) ↓＋3CO↑。
3 2
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。
①Fe和过量稀HNO 的反应
3
Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2HO；
2
②Fe高温下和水蒸气的反应
3Fe＋4HO(g)=====Fe O＋4H；
2 3 4 2
③铝与氧化铁的铝热反应
Fe O＋2Al=====2Fe＋Al O；
2 3 2 3
④用赤铁矿冶炼铁的原理
Fe O＋3CO=====2Fe＋3CO；
2 3 2
⑤Fe(OH) 长时间露置于空气中
2
4Fe(OH) ＋O＋2HO===4Fe(OH) ；
2 2 2 3
⑥FeO和稀HNO 的反应
3
3FeO＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋5HO；
2
⑦Fe(OH) 和HI的反应
3
2Fe(OH) ＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I＋6HO；
3 2 2
⑧FeBr 溶液和少量Cl 的反应
2 2
2Fe2＋＋Cl===2Fe3＋＋2Cl－；
2
⑨FeBr 溶液和等物质的量的Cl 反应
2 2
2Fe2＋＋2Br－＋2Cl===2Fe3＋＋Br ＋4Cl－；
2 2
⑩FeBr 溶液和过量Cl 的反应
2 2
2Fe2＋＋4Br－＋3Cl===2Fe3＋＋2Br ＋6Cl－。
2 2
4．铜及其化合物
(1)知识网络构建(2)重要反应必练
写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写离子方程式。
①用两个化学方程式表示Cl 的氧化性大于S
2
a：Cu＋Cl=====CuCl ；
2 2
b：2Cu＋S=====Cu S。
2
②铜在潮湿的空气中生锈
2Cu＋O＋CO＋HO===Cu (OH) CO。
2 2 2 2 2 3
③将Cu和浓HSO 混合加热
2 4
Cu＋2HSO (浓)=====CuSO ＋SO ↑＋2HO。
2 4 4 2 2
④Cu与浓HNO 的反应
3
Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO ↑＋2HO。
2 2
⑤Cu与稀HNO 反应
3
3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4HO。
2
⑥FeCl 溶液腐蚀铜板
3
Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。
⑦将氨水逐滴滴入CuSO 溶液过程中所发生的反应
4
Cu2＋＋2NH ·H O===Cu(OH) ↓＋2NH；
3 2 2
Cu(OH) ＋4NH ·H O===[Cu(NH )]2＋＋2OH－＋4HO。
2 3 2 3 4 2
⑧用惰性电极电解CuSO 溶液
4
2Cu2＋＋2HO=====2Cu＋O↑＋4H＋。
2 2
⑨用Cu作电极电解HSO 溶液
2 4
Cu＋2H＋=====Cu2＋＋H↑。
2
⑩胆矾加热分解
CuSO ·5H O=====CuSO ＋5HO。
4 2 4 2
二、知识拓展专题 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N、S、X 等单质反应，如2B＋N=====2BN。
2 2 2
(2)高温下同金属反应生成金属硼化物。
(3)赤热下，与水蒸气反应，2B＋6HO(g)=====2B(OH) ＋3H。
2 3 2
(4)与热的浓硫酸或浓硝酸反应， 2B＋3HSO (浓)=====2HBO ＋3SO ↑，B＋
2 4 3 3 2
3HNO(浓)=====HBO＋3NO ↑。
3 3 3 2
2．硼酸(H BO)
3 3
(1)一元弱酸，HBO＋HOH＋＋[B(OH) ]－。
3 3 2 4
(2)H BO 受热时会逐渐脱水，首先生成偏硼酸(HBO )，继续升温可进一步脱水生成四硼酸
3 3 2
(H B O)，更高温度时则转变为硼酸的酸酐(B O)。
2 4 7 2 3
3．硼氢化钠(NaBH )
4
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：
―――→ 。
4．硼砂(Na B O·10H O)
2 4 7 2
(1)制备：将偏硼酸钠溶于水形成较浓溶液，然后通入CO 调节pH，浓缩结晶分离出硼砂：
2
4NaBO ＋CO＋10HO===NaB O·10H O＋NaCO。
2 2 2 2 4 7 2 2 3
(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：NaB O ＋HSO ＋
2 4 7 2 4
5HO===4HBO↓＋NaSO 。
2 3 3 2 4
1．NaBH 与FeCl 反应可制取纳米铁：2FeCl ＋6NaBH ＋18HO===2Fe＋6NaCl＋6HBO ＋
4 3 3 4 2 3 3
21H↑，下列说法正确的是( )
2
A．该反应中氧化剂只有FeCl
3
B．NaBH 的电子式为
4
C．NaBH 不能与水发生反应
4
D．该反应中每生成1 mol Fe转移电子3 mol
答案 B
解析 反应2FeCl ＋6NaBH ＋18HO===2Fe＋6NaCl＋6HBO ＋21H↑中，FeCl 中的Fe由
3 4 2 3 3 2 3
＋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FeCl 和HO，
3 2
A 项 错 误 ； NaBH 由 钠 离 子 与 BH 构 成 ， 为 离 子 化 合 物 ， 则 其 电 子 式 为
4，B项正确；NaBH 中H为－1价，水中H为＋1价，两者发生归中
4
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NaBH 中的H，由－
4
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 NaBH ，转移电子
4
12 mol，D项错误。
2．按要求回答问题
(1)[2019·全国卷Ⅰ，26(3)]根据 HBO 的解离反应：HBO ＋HOH＋＋B(OH)，K ＝
3 3 3 3 2 a
5.81×10－10，可判断HBO 是________酸。
3 3
(2)[2015· 全 国 卷 Ⅰ ， 27(1)(6)] 写 出 MgB O·H O 与 硫 酸 反 应 的 化 学 方 程 式 ：
2 2 5 2
_____________________________________________________________________________。
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：______NaBO ＋______SiO ＋______Na＋
2 2
______H===____NaBH ＋______NaSiO。
2 4 2 3
(4)[2014·重庆理综，11(2)]NaBH 是一种重要的储氢载体，能与水反应得到NaBO ，且反应
4 2
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)Mg B O·H O＋2HSO =====2MgSO ＋2HBO 2HBO=====B O ＋
2 2 5 2 2 4 4 3 3 3 3 2 3
3HO、B O＋3Mg=====2B＋3MgO (3)1 2 4 2 1 2
2 2 3
(4)NaBH ＋2HO===NaBO ＋4H↑
4 2 2 2
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 MgB O·H O，
2 2 5 2
硼砂的化学式为NaB O·10H O。一种利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程如图所示：
2 4 7 2
(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pH≈3.5以制取硼酸(H BO)，该反应的离子方程式
3 3
为___________________________________________________________________________。
(3)由MgCl ·6H O制备MgCl 时，一定条件是_____________________________________。
2 2 2
(4)制得的粗硼在一定条件下反应生成BI ，BI 在一定条件下受热分解可以得到纯净的单质
3 3硼。0.200 0 g粗硼制成的BI 完全分解，将生成的I 配制成100 mL碘水，量取10.00 mL碘
3 2
水于锥形瓶中，向其中滴加几滴淀粉溶液，用0.300 0 mol·L－1 Na SO 溶液滴定至终点，消
2 2 3
耗NaSO 溶液18.00 mL。(提示：I＋2SO===2I－＋SO)滴定终点的现象为_________
2 2 3 2 2 4
________________________________________________，该粗硼样品的纯度为________%。
(5)H BO[也可写成B(OH) ]可以通过电解NaB(OH) 溶液的方法制备。工作原理如图所示。
3 3 3 4
①b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 H BO，N室可生成________L(标准状况)气体。
3 3
②N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ⅢA族 (2)B O＋2H＋＋5HO===4HBO↓ (3)在HCl氛围中加热 (4)
4 2 3 3
滴加最后一滴NaSO 溶液，锥形瓶中溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复原色 99 (5)①阴
2 2 3
离子 H＋＋B(OH)===HBO＋HO 11.2 ②<
3 3 2
解析 (3)因 MgCl 在蒸干灼烧时会发生水解，其水解的化学方程式为 MgCl ＋
2 2
2HOMg(OH) ＋2HCl，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。
2 2
(4)消耗的NaSO 的物质的量为0.300 0 mol·L－1×0.018 L＝0.005 4 mol，根据关系式：B～
2 2 3
BI～I～3SO得，n(B)＝n(S O)＝0.001 8 mol，则该粗硼样品中B的物质的量＝0.001 8 mol
3 2 2 2
×＝0.018 mol，则硼的质量为11 g·mol－1×0.018 mol＝0.198 g，该粗硼样品中硼的质量分数
为×100%＝99%。(5)①产品室可得到HBO 的原因是M室的H＋穿过阳离子交换膜扩散至
3 3
产品室，原料室的B(OH)穿过阴离子交换膜扩散至产品室，二者反应生成 HBO，其离子方
3 3
程式为H＋＋B(OH)===HBO ＋HO，所以b膜应为阴离子交换膜。阴极的电解液为氢氧化
3 3 2
钠溶液，所以N室的电极反应式为2HO＋2e－===H↑＋2OH－，生成1 mol H BO 时，需要
2 2 3 3
M室和原料室分别转入1 mol H＋、1 mol B(OH)，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11.2 L。②N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%BaSO
2 4
D．⑤实验中说明HO 具有还原性
2 2
答案 B
解析 ①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，④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；①中过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，不能说明存在HO，B项
2 2
错误；④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，
不能说明溶解性：BaO ＞BaSO ，C项正确；⑤中产生的气体为氧气，氧元素化合价升高，
2 4
HO 作还原剂，说明HO 具有还原性，D项正确。
2 2 2 2
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：①草酸亚铁不溶于水，可溶于酸；②Fe(SCN)＋3C O===Fe(C O)＋6SCN－。
2 2 4
回答下列问题：
Ⅰ.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________(填“正确”或“不正
确 ” ) ， 理 由 是
________________________________________________________________________。
Ⅱ.乙同学为测定草酸亚铁晶体FeC O·xHO中的结晶水含量，利用如下装置：
2 4 2
(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K d．打开K，缓缓通入氮气 e．冷却
至室温 f．称量
Ⅲ.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KMnO 溶液，振荡，发现溶液颜色逐渐变为棕黄色，且有气泡冒出，当溶液颜色
4
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 mol·L－1的NaSO 溶液滴至终点。几次实验平均耗用 NaSO 溶液V mL。(2Na SO ＋
2 2 3 2 2 3 2 2 3
I===NaSO＋2NaI)
2 2 4 6
(1)写出向溶液中滴加酸性KMnO 溶液发生反应的离子方程式：_______________________。
4
(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KMnO 溶液过多，则所得x值______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
4答案 Ⅰ.不正确 根据题给信息可知，C O比SCN－更易与Fe3＋结合 Ⅱ.(1)检查装置气密
2
性 (2)dabecf
Ⅲ.(1)3MnO＋5Fe2＋＋5HC O ＋14H＋===3Mn2＋＋5Fe3＋＋12HO＋10CO↑ (2)500 mL容量
2 2 4 2 2
瓶、胶头滴管 (3) (4)偏小
解析 Ⅰ.根据题给信息可知，C O比SCN－更易与Fe3＋结合，所以取少量的晶体样品溶于稀
2
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。
Ⅱ.(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。
Ⅲ.(1)草酸亚铁晶体中含有Fe2＋和C O，在酸性条件下，均能被KMnO 溶液氧化为Fe3＋和
2 4
CO ，而MnO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：
2
3MnO ＋5Fe2＋＋5HC O ＋14H＋===3Mn2＋＋5Fe3＋＋12HO＋10CO↑。(2)把草酸亚铁溶液
2 2 4 2 2
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＋5Fe2＋＋5HC O ＋14H＋===3Mn2＋＋5Fe3＋＋12HO＋10CO↑可知，反
2 2 4 2 2
应产生的Fe3＋把碘离子氧化为碘单质，反应为 2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I ；生成的碘又被
2
NaSO 还原为 I－，反应为 2NaSO ＋I===NaSO ＋2NaI；根据上述反应关系可知：
2 2 3 2 2 3 2 2 4 6
n(FeC O·xHO)＝n(FeC O)＝n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)＝n(I)＝n(NaSO)，n(NaSO)＝(V×10－3
2 4 2 2 4 2 2 2 3 2 2 3
×c)mol，所以50 mL溶液中n(FeC O·xHO)＝(V×10－3×c)mol，又原溶液为500 mL，所以
2 4 2
n(FeC O·xHO)＝(V×10－3×c)× mol＝10(V×10－3×c)mol；草酸亚铁晶体为a g，所以＝
2 4 2
10(V×
10－3×c)，解得x＝。
(4)若实验中滴入KMnO 溶液过多，碘离子被氧化的量增多，消耗的n(Na SO)＝cV增多，
4 2 2 3
根据x＝关系可知，则所得x值偏小。
