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。 一一、知识网络构建及方程式再书写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 2OHH 2； Na 在空气中燃烧 2NaO2= 点燃 Na2O2； Na2O2和 H2O 的反应 2Na2O22H2O=4Na 4OHO 2； Na2O2和 CO2的反应 2Na2O22CO2=2Na2
2、CO3O2； 向 NaOH 溶液中通入过量 CO2 OH CO 2=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 3Ca 2OH=CaCO 3H2O； 将 NaHCO3溶液与少量澄清石灰水混合 2HCO 3Ca 22OH=CaCO 3CO 2 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
3、出下列反应的离子方程式。 Al 和 NaOH 溶液的反应 2Al2OH 2H 2O=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 =Al33H 2O； Al2O3和 NaOH 的反应 Al2O32OH =2AlO 2H2O； Al2O3和盐酸的反应 Al2O36H =2Al33H 2O； NaAlO2和过量盐酸的反应 AlO 24H =Al32H 2O； 向 NaAlO2溶液中通入过量 CO2气体 AlO 2CO22H2O=Al(OH)3HCO 3； 将 NaAlO2溶液与 NaHCO3
4、溶液混合 AlO 2HCO 3H2O=Al(OH)3CO 2 3； 将 NaAlO2溶液与 AlCl3溶液混合 3AlO 2Al 36H 2O=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=Fe 3NO2H 2O； 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
5、炼铁的原理 Fe2O33CO= 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=3Fe 3NO5H 2O； Fe(OH)3和 HI 的反应 2Fe(OH)36H 2I=2Fe2I 26H2O； FeBr2溶液和少量 Cl2的反应 2Fe2 Cl 2=2Fe 32Cl； FeBr2溶液和等物质的量的 Cl2反应 2Fe2 2Br2Cl 2=2Fe 3Br 24Cl ； FeBr2溶液和过量 Cl2的反应 2Fe2 4Br3Cl 2=2Fe 32Br 26Cl 。 4铜及其化合物 (
6、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。 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 =Cu22NO 22H2O。 Cu 与稀 HNO3反应 3Cu2NO 38H =3Cu22NO4H 2O。 FeCl3溶液腐蚀铜板 Cu2Fe3 =2Fe2Cu2。 将氨水逐滴滴入 Cu
7、SO4溶液过程中所发生的反应 Cu2 2NH 3 H2O=Cu(OH)22NH 4； Cu(OH)24NH3 H2O=Cu(NH3)42 2OH4H 2O。 用惰性电极电解 CuSO4溶液 2Cu2 2H 2O= 电解 2CuO24H 。 用 Cu 作电极电解 H2SO4溶液 Cu2H = 电解 Cu2 H 2。 胆矾加热分解 CuSO4 5H2O= CuSO45H2O。 二二、知识拓展专题知识拓展专题 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
8、2BN。 (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，2B6H2O(g)= 2B(OH)33H2。 (4)与热的浓硫酸或浓硝酸反应， 2B3H2SO4(浓)= 2H3BO33SO2， B3HNO3(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： NaBH
9、4 。 4硼砂(Na2B4O7 10H2O) (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=Na2B4O7 10H2ONa2CO3。 (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 mo
10、l Fe 转移电子 3 mol 答案 B 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
11、 NaBH4，转移电子 12 mol，D 项错误。 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 H 3BO3是_酸。 (2)2015全 国 卷 ， 27(1)(6) 写 出 Mg2B2O5 H2O 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
12、)2014 重庆理综，11(2)NaBH4是一种重要的储氢载体，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)Mg2B2O5 H2O2H2SO4= 2MgSO42H3BO3 2H3BO3= B2O3 3H2O、B2O33Mg= 2B3MgO (3)1 2 4 2 1 2 (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 Mg2B2O5 H2O， 硼砂的化学式为 Na2B4O7 10H2O。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
13、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(H3BO3)，该反应的离子方程式 为_。 (3)由 MgCl2 6H2O 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 mol L 1 Na 2S2O3溶液滴定至终点，消 耗 Na2S2O3溶液 18.00 mL。(提示：I22S2O2 3=2I S 4O
14、2 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(OH)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 5H 2O=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
15、子 H B(OH) 4=H3BO3H2O 11.2 解析 (3)因 MgCl2在蒸干灼烧时会发生水解，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 mol L 10.018 L0.005 4 mol，根据关系式：B BI33 2I23S2O 2 3得， n(B)1 3n(S2O 2 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 g mol 10
16、.018 mol0.198 g，该粗硼样品中硼的 质量分数为 0.198 g 0.200 0 g100%99%。(5)产品室可得到 H3BO3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 =H 22OH ， 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
17、 室可生成 0.5 mol 氢气， 其体积在标准状况下为 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
18、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：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 63C2O 2 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 KSC
19、N 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_。 .乙同学为测定草酸亚铁晶体 FeC2O4 xH2O 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 K d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
20、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 mol L 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
21、题给信息可知，C2O2 4比 SCN 更易与 Fe3结合 .(1)检查装置气密 性 (2)dabecf .(1)3MnO 45Fe 25H 2C2O414H =3Mn25Fe312H 2O10CO2 (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，C2O2 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，
22、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。 .(1)草酸亚铁晶体中含有 Fe2 和 C 2O 2 4，在酸性条件下，均能被 KMnO4溶液氧化为 Fe 3和 CO2， 而 MnO 4被还原为 Mn 2， 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 5H 2C2O414H =3Mn25Fe312H 2O10CO2。(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
23、 容量瓶、胶头滴管。 (3)根据反应 3MnO 45Fe 25H 2C2O414H =3Mn25Fe312H 2O10CO2可知，反 应产生的Fe3 把碘离子氧化为碘单质， 反应为2Fe32I=2Fe2I 2； 生成的碘又被Na2S2O3 还原为 I ， 反应为 2Na 2S2O3I2=Na2S4O62NaI； 根据上述反应关系可知： n(FeC2O4 xH2O) n(FeC2O4)n(Fe2 )n(Fe3)1 2n(I2)n(Na2S2O3)，n(Na2S2O3)(V10 3 c)mol，所以50 mL 溶液中 n(FeC2O4 xH2O)(V10 3c)mol，又原溶液为 500 mL，所以 n(FeC 2O4 xH2O) (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。