2021届高考化学金属与非金属元素知识综述

1、 1 / 17 高中化学金属与高中化学金属与非金属元素知识综述非金属元素知识综述 一、一、金属元素知识综述金属元素知识综述 1金属氧化物 化学式 Na2O Na2O2 Al2O3 FeO Fe2O3 CuO 分类 碱性 氧化物 过氧 化物 两性 氧化物 碱性 氧化物 碱性 氧化物 碱性 氧化物 颜色 状态 白色 固体 淡黄色 固体 白色 固体 黑色 粉末 红棕色 粉末 黑色 固体 与水 作用 反应 生成 NaOH 反应生成 NaOH 和 O2 不溶于水，也 不与水反应 与酸 作用 反应生 成钠盐 和水 反应生成钠 盐、 水和氧气 反应生 成铝盐 和水 反应生 成亚铁 盐和水 反应生 成铁盐 和

2、水 反应生 成铜盐 和水 氧化性 除 Na2O2外，氧化性很弱，通常不能用还原剂还原 可用 C、CO、Al、H2 等还原，生成单质 铁、铜 其他 反应 与 CO2 反应 生成 Na2CO3 与 CO2 反应 生成 Na2CO3 和 O2 与强碱 反应生 成偏铝 酸盐 与氧化 性酸反 应生成 铁盐 2.金属氢氧化物 2 / 17 化学式 NaOH Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cu(OH)2 颜色 状态 白色 固体 白色胶 状沉淀 红褐色 沉淀 白色 沉淀 蓝色 沉淀 稳定性 稳定， 加热 不分解 加热分解 成 Al2O3 和 H2O 加热分解 成 Fe2O3 和 H2O 不稳

3、定，易 被氧化成 Fe(OH)3 易分解成 CuO 和 H2O 与酸 反应 均易与酸反应生成对应的盐，若为氧化性酸，则 Fe(OH)2还要被氧化 其他 反应 与某些 盐、Cl2、 Al、Si、 Al(OH)3 反应 与强碱溶 液反应 具有 还原性 新制 Cu(OH)2 悬浊液被 醛基还原 3.常考金属 物质一 “活泼”金属代表钠 思维线索思维线索 三维考查三维考查 3 / 17 认知拓展认知拓展 钾及其重要化合物 钾的活泼性超过钠，钾与 O2反应除生成 K2O2外，还生成 KO2(超氧化钾)。KO2的阴离子为 O 2，有极强的氧化 性，与 H2O、CO2的反应分别为 4KO22H2O=4KOH

4、3O2、 4KO22CO2=2K2CO33O2。 钙及其重要化合物 钙 a与水反应生成 H2：Ca2H2O=Ca(OH)2H2。 b在空气中燃烧： CaO2= 点燃CaO 2、3CaN2= 点燃Ca 3N2。 CaO2 a溶于酸生成 H2O2：CaO22H =Ca2H 2O2。 b与水反应：2CaO22H2O=2Ca(OH)2O2。 c在碱性条件下，CaCl2与 H2O2反应可制得 CaO2。 草酸钙(CaC2O4) CaC2O4难溶于水，但溶于盐酸： CaC2O42H =Ca2COCO 2H2O。 物质二 “两性”金属的代表铝 “三角三角”转化转化 4 / 17 拓展反应拓展反应 NaAlO

5、2与少量盐酸或过量盐酸反应的离子方程式： AlO 2H H 2O=Al(OH)3、 AlO 24H =Al32H 2O。 向 NaAlO2 溶液中通入少量或过量 CO2 反应的离子方程式： 2AlO 2CO23H2O=2Al(OH)3CO 2 3、 AlO 2CO22H2O=Al(OH)3HCO 3。 Al2(SO4)3 溶液与 NaHCO3 溶液反应的离子方程式： Al 33HCO 3=Al(OH)33CO2。 用离子方程式表示 NaAlO2 与 NaHCO3 不能共存的原因： AlO 2H2OHCO 3=Al(OH)3CO 2 3。 认知拓展认知拓展 锌及其化合物 Zn 与盐酸反应：Zn2

6、H =Zn2H 2； 与 NaOH 溶液反应：Zn2OH =ZnO2 2H2。 ZnO两性氧化物 ZnO2H =Zn2H 2O； ZnO2OH =ZnO2 2H2O。 Zn(OH)2两性氢氧化物 Zn(OH)22H =Zn22H 2O； Zn(OH)22OH =ZnO2 22H2O。 铬的氧化物与氢氧化物 5 / 17 Cr2O3两性氧化物 Cr2O36H =2Cr33H 2O； Cr2O32OH =2CrO 2H2O。 Cr(OH)3两性氢氧化物 Cr(OH)33H =Cr33H 2O； Cr(OH)3OH =CrO 22H2O。 物质三 变价金属的代表铁 三维考查三维考查 经典反应经典反应

7、 (1)Fe 在少量 Cl2 中燃烧：_。 (2)Fe 和 S 混合加热： _。 (3)Fe 和 H2O(g)高温下反应：_。 (4)稀 HNO3和过量 Fe 粉或少量 Fe 粉反应的离子方程式： _。 (5)FeO 与盐酸、稀 HNO3反应的离子方程式： _ _。 (6)Fe2O3与稀 HNO3反应的化学方程式： _ _。 (7)Fe3O4与稀盐酸、稀 HNO3反应的离子方程式： _ _。 (8)Fe(OH)2与稀盐酸、稀 HNO3反应的离子方程式：_ _。 6 / 17 (9)Fe(OH)3与稀盐酸、氢碘酸反应的离子方程式：_ _。 (10)Fe(OH)2露置于空气中：_。 (11)制备

8、Fe(OH)3胶体：_。 (12)铁发生吸氧腐蚀生成铁锈的过程 负极：_； 正极：_； 总反应式：_。 参考参考答案答案 (1)2Fe3Cl2= 点燃2FeCl 3 (2)FeS= FeS (3)4H2O(g)3Fe= 高温Fe 3O44H2 (4)3Fe8H 2NO 3=3Fe 22NO4H 2O(铁过量)、Fe4H NO 3=Fe 3NO2H 2O(铁少量) (5)FeO2H =Fe2H 2O、3FeO10H NO 3=3Fe 3NO5H 2O (6)Fe2O36HNO3=2Fe(NO3)33H2O (7)Fe3O48H =2Fe3Fe24H 2O、3Fe3O428H NO 3=9Fe 3

9、NO14H 2O (8)Fe(OH)22H =Fe22H 2O、3Fe(OH)210H NO 3=3Fe 3NO8H 2O (9)Fe(OH)33H =Fe33H 2O、2Fe(OH)36H 2I=2Fe2I 26H2O (10)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3 (11)FeCl33H2O= Fe(OH)3(胶体)3HCl (12)2Fe4e =2Fe2 O 24e 2H 2O=4OH 2FeO 22H2O=2Fe(OH)2、4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3、 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O(3n)H2O 认知拓展认知拓展 (1)(1)钴钴(Co)(Co)、镍

10、、镍(Ni)(Ni)及其化合物及其化合物 Co、Ni 在化合物中的价态与铁类似，主要为2 价和3 价，其中3 价表现为氧化性。如 Co(OH)3、Ni(OH)3 在 H2SO3溶液中被还原： 2Co(OH)3SO 2 34H =2Co2SO2 45H2O； 2Ni(OH)3SO 2 34H =2Ni2SO2 45H2O。 7 / 17 Co 2、Ni2在酸性溶液中主要表现为还原性。如 Co2、Ni2能被酸性 KMnO 4溶液氧化： 5Co 2MnO 48H =Mn25Co34H 2O； 5Ni 2MnO 48H =Mn25Ni34H 2O。 (2)(2)铬的重要化合物铬的重要化合物 K2Cr2

11、O7及 K2CrO4均为6 价铬的化合物，具有强氧化性，在酸性条件下的还原产物均为 Cr 3。如 K 2Cr2O7 和 K2CrO4均能将 SO 2 3氧化成 SO 2 4： Cr2O 2 73SO 2 38H =2Cr33SO2 44H2O； 2CrO 2 43SO 2 310H =2Cr33SO2 45H2O。 铬酸盐(CrO 2 4)与重铬酸盐(Cr2O 2 7)在一定条件下能相互转化： 在酸性条件下，主要以 Cr2O 2 7形式存在，在碱性条件下，上述平衡逆向移动，主要以 CrO 2 4形式存在。 物质四 “过渡”元素的代表铜 1 1一条分解线一条分解线 受热分解：Cu(OH)2(蓝色

12、) CuO(黑色) Cu2O(红色) Cu(紫红) 从左到右，分解温度越来越高，Cu(OH)2在常温下就能缓慢分解，而 CuO 需要在高温下才能分解。 2 2两种检验方法两种检验方法 (1)无水硫酸铜(白色)遇水变成硫酸铜晶体(蓝色)。用此反应检验水的存在。 (2)用新制 Cu(OH)2悬浊液来检验醛基。 3 3三种制备方法三种制备方法 (1)热还原法：H2CuO= CuH2O。 (2)湿法炼铜：FeCuSO4=CuFeSO4。 (3)电解精炼铜：粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4溶液作电解质溶液。 4 4四个知识盲区四个知识盲区 (1)铜是紫红色金属，它在潮湿的空气中最终不是生成 CuO，而

13、是铜绿Cu2(OH)2CO3。 (2)较强的氧化剂，如氧气、氯气、液溴、双氧水、硝酸、浓硫酸等，在一定条件下，能将铜从 0 价氧化为 2 价；较弱的氧化剂，如硫黄、单质碘等，在一定条件下，只能将铜从 0 价氧化到1 价。 (3)Cu和Cu2O均为红色固体， Cu与稀H2SO4不反应， 而Cu2O能与稀H2SO4反应： Cu2OH2SO4=CuSO4CuH2O(溶 液变蓝)，利用此性质可以区分 Cu 和 Cu2O。 8 / 17 (4)常用灼热的铜网除去 N2中的 O2；用灼热的 CuO 可除去 CO2中的 CO。 5经典反应 (1)Cu 和浓 H2SO4、稀 HNO3的反应的化学方程式： _、

14、 _。 (2)铜绿的生成：_。 (3)FeCl3溶液腐蚀铜板的离子方程式：_。 (4)Cu 和 S 混合加热、Cu 在 Cl2中燃烧： _、_。 (5)用惰性电极电解 CuSO4溶液： _。 (6)用 Cu 作电极电解 H2SO4溶液：_。 参考答案 (1)Cu2H2SO4(浓)= CuSO4SO22H2O 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O (2)2CuO2H2OCO2=Cu2(OH)2CO3 (3)2Fe 3Cu=2Fe2Cu2 (4)2CuS= Cu2S CuCl2= 点燃CuCl 2 (5)2CuSO42H2O= 电解2CuO 22H2SO4 (6)Cu2H =

15、电解Cu2H 2 二、二、非金属元素知识综述非金属元素知识综述 1非金属单质 (1)(1)物理性质物理性质 状态 气态：H2、N2、O2、F2、Cl2、稀有气体 液态：Br2 固态：C、Si、P、S、I2等 颜色 无色：O2、N2、H2、金刚石、白磷 9 / 17 有色：F2(淡黄绿)、Cl2(黄绿)、Br2(深红棕)、O3(淡蓝)、I2(紫黑)、 硫(淡黄)、红磷(暗红)、石墨(黑)、硅(灰黑) 溶解 水：F2与水置换，Cl2、Br2与水歧化，其他难溶 有机溶剂：Br2、I2易溶于有机溶剂，S、P4易溶于 CS2 (2)(2)制备方法制备方法 氧化法 MnO24HCl(浓)= MnCl2Cl

16、22H2O 还原法 ZnH2SO4=ZnSO4H2 SiO22C= 高温Si2CO 分解法 2KClO3= MnO2 2KCl3O2 2H2O2= MnO2 2H2OO2 电解法 2NaCl2H2O= 电解2NaOHH 2Cl2 物理法 分离液态空气制 N2和 O2 2.氢化物 (1)(1)稳定性稳定性 (2)(2)常见的气态氢化物常见的气态氢化物 CH4 NH3 H2S HCl 物理性质 无味、 极难溶 刺激性气 味、极易溶 臭鸡蛋气 味、可溶 刺激性气 味、极易溶 热稳定性 较稳定 较稳定 不稳定 稳定 可燃性 可燃 纯氧可燃 可燃 不燃 酸碱性(aq) 弱碱性 弱酸性 强酸性 还原性 较

17、弱 较弱 较强 很弱 10 / 17 3.氧化物 SiO2 NO2 SO2 ClO2 物质 类别 酸性氧化 物(酸酐) 非金属 氧化物 酸性氧化物 (酸酐) 非金属 氧化物 物理 性质 无色晶 体、难溶 红棕色、易溶 无色、易溶 黄绿色、 极易溶 与水 反应 生成 HNO3 NO 生成 H2SO3 与 OH 反应 生成 SiO 2 3 H2O 生成 NO 3 NO 2H2O 生成 SO 2 3 H2O(生成 HSO 3) 氧化性、 还原性 弱氧化性 强氧化性 强还原性、 弱氧化性 强氧 化性 注意：不成盐氧化物(如 CO、NO)不与酸、碱反应 4.尾气处理 有毒气体 处理试剂或方法 反应原理

18、Cl2 NaOH 溶液 Cl22NaOH=NaClNaClOH2O SO2 NaOH 溶液 SO22NaOH=Na2SO3H2O NO2 NaOH 溶液 2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O NO O2(或空气) 和 NaOH 溶液 4NO3O24NaOH=4NaNO32H2O CO 点燃 2COO2= 点燃2CO 2 5.含氧酸 (1)常见含氧酸的性质比较 H2SiO3 HNO3 H2SO3 HClO 11 / 17 物理 性质 白色固体、 难溶 无色液体、 易溶 无色液体、 易溶 可溶 酸性 弱酸 强酸 中强酸 弱酸 稳定性 生成 SiO2H2O 生成 NO2O2 H2O 生成

19、SO2H2O 生成 HClO2 氧化性、 还原性 强氧化性 强还原性、 弱氧化性 强氧化性 (2)HClO、HClO2、HClO3、HClO4的性质比较 酸性 HClOHClO2HClO3HClO4 氧化性 HClOHClO2HClO3HClO4 6.6.常考非金属常考非金属 物质五物质五 材料元素材料元素硅硅 1 1特殊性质特殊性质 (1)Si 的还原性大于 C，但 C 在高温下能还原出 Si：SiO22C= 高温Si2CO。 (2)非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与碱溶液反应只作还原剂，且放 出氢气：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。 (3)非金属单

20、质一般不与非氧化性酸反应，但硅能与 HF 反应：Si4HF=SiF42H2。 (4)SiO2是酸性氧化物却能与非氧化性酸反应：SiO24HF=SiF42H2O。 (5)H2CO3的酸性强于 H2SiO3，所以 Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3，但高温下 Na2CO3SiO2= 高温Na 2SiO3 CO2也能发生。 (6)一般情况下， 金属(Na、 K)能置换出水中的氢， C 在高温下也能置换出 H2O 中的氢： CH2O(g)= 高温H 2CO。 2 2认知拓展认知拓展 (1)Pb 常温时 Pb 在空气中稳定存在，但表面易形成 PbO 和 Pb2(OH)2CO3保护膜而不

21、易被腐蚀。 Pb 在 O2存在时可与醋酸反应： 2PbO24CH3COOH=2(CH3COO)2Pb2H2O。 12 / 17 Pb 在加热条件下与浓盐酸反应： Pb4HCl(浓)= H2PbCl4H2。 (2)铅的氧化物PbO、PbO2、Pb3O4 PbO2HCl=PbCl2H2O； PbO24HCl=PbCl2Cl22H2O； Pb3O48HCl=3PbCl2Cl24H2O； PbO2具有氧化性： PbO2H2O22H =Pb2O 22H2O。 (3)(CH3COO)2Pb 实验室里用醋酸铅试纸检验 H2S： H2S(CH3COO)2Pb=PbS(黑色)2CH3COOH。 物质六物质六 海

22、水元素海水元素卤素卤素 1 1一种气体制备一种气体制备 (1)KClO3与浓盐酸反应：KClO36HCl(浓)=KCl3Cl23H2O (2)PbO2与浓盐酸混合加热：PbO24HCl(浓)= PbCl2Cl22H2O (3)KMnO4与浓盐酸反应： 2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O (4)Ca(ClO)2与浓盐酸混合加热： Ca(ClO)24HCl(浓)= CaCl22Cl22H2O 2 2两大性质两大性质 (1)ClO 不论在酸性环境中还是在碱性环境中均能体现强氧化性， 如 ClO与 SO2 3、 I 、 Fe2均不能大量共存； 向 Ca(ClO)2溶液中

23、通入 SO2气体生成 CaSO4而不是 CaSO3， 其离子方程式为 Ca 23ClOSO 2H2O=CaSO4 Cl 2HClO(少量 SO 2)； Ca 22ClO2SO 22H2O=CaSO42Cl SO2 44H (过量 SO 2)。 (2)ClO 体现水解性，因 HClO 酸性很弱，ClO水解显碱性，如 Fe 33ClO3H 2O=Fe(OH)33HClO，所以 ClO 与 Fe2、Al3均不能大量共存。 3 3认知拓展认知拓展 (1)ClO2的性质 常温下，ClO2是一种黄绿色到橙黄色的气体，沸点：11 ，可作消毒剂、漂白剂，与热水反应生成 HClO、 13 / 17 Cl2、O2

24、，见光易分解。 氧化性 氧化性 ClO2能将2价 Mn 氧化成4价 Mn， 使之形成不溶于水的 MnO2： 2ClO2 5Mn 26H 2O=5MnO212H 2Cl； 在溶液的 pH 为 59 时，ClO2能将 S 2氧化成 SO2 4：8ClO25S 2 4H2O=5SO 2 48Cl 8H； ClO2可将 CN 氧化成无毒的 N 2和 CO2： 2ClO22CN =2CO 2N22Cl 氧化能力 ClO2氧化能力与 Cl2氧化能力的比较 相同条件下，等体积的 ClO2的氧化能力是 Cl2的 2.5 倍； 等质量的 ClO2的氧化能力是 Cl2的 2.63 倍 1 67.55 1 712

25、2.63 (2)ClO2的制备方法 氯酸钠与盐酸反应： 2NaClO34HCl=2NaClCl22ClO22H2O。 亚氯酸钠与氯气反应： 2NaClO2Cl2=2NaCl2ClO2。 草酸还原法：H2C2O42NaClO3H2SO4=Na2SO42CO22ClO22H2O。 亚氯酸钠与盐酸反应： 5NaClO24HCl=5NaCl4ClO22H2O。 将 NaClO3和 Na2SO3用硫酸酸化，加热制备 ClO2： 2NaClO3Na2SO3H2SO4= 2ClO22Na2SO4H2O。 物质七物质七 自然界循环元素自然界循环元素硫硫 1 1思维主线思维主线 14 / 17 2.2.三维三维

26、考查考查 3 3认知拓展认知拓展 (1)H2O2的性质 弱酸性 H2O2在水中可发生分步电离： H2O2H HO 2，HO 2H O2 2。 H2O2可与碱反应： H2O2Ba(OH)2=BaO22H2O。 不稳定性 H2O2在较低温度下比较稳定，但受热可分解： 2H2O2= 2H2OO2。 H2O2在一些金属离子(如 Fe 3、Mn2、Cu2等)的催化作用下能加快分解，浓缩 H 2O2的方法是减压蒸发。 强氧化性 H2O2能氧化 I 、SO2 3、Fe 2等还原性离子： H2O22I 2H=I 22H2O； H2O2H2SO3=SO 2 42H H 2O； 15 / 17 H2O22Fe 2

27、2H=2Fe32H 2O。 还原性 H2O2能使酸性 KMnO4溶液褪色： 2MnO 45H2O26H =2Mn25O 28H2O。 (2)Na2S2O3的制备与性质 Na2S2O3的制备 方法一：硫化钠中和法 将 Na2S 和 Na2CO3以物质的量之比 21 配制溶液，然后通入 SO2，发生反应： 2Na2SNa2CO34SO2=3Na2S2O3CO2。 方法二：亚硫酸钠法 在沸腾状态下使 Na2SO3溶液与硫粉反应： Na2SO3S= Na2S2O3。 Na2S2O3的性质 a碘可将 Na2S2O3氧化成连四硫酸钠(Na2S4O6)，该反应可用来定量测定碘：I22S2O 2 3=2I S

28、 4O 2 6。 b较强氧化剂(如 Cl2、Br2等)可将 S2O 2 3氧化成 SO 2 4： S2O 2 34Cl25H2O=2SO 2 48Cl 10H。 物质八物质八 自然界循环元素自然界循环元素氮氮 1 1三维考查三维考查 (1)氨气 16 / 17 (2)硝酸 2认知拓展：砷及其化合物 (1)砷的硫化物As2S3(雌黄) 在空气中煅烧 As2S3： 2As2S39O2= 2As2O36SO2。 在浆状 As2S3中通入 O2氧化，生成单质硫和 H3AsO4：2As2S35O26H2O=4H3AsO46S。 (2)砷的氢化物AsH3 室温下，AsH3在空气中自燃： 2AsH33O2=

29、As2O33H2O。 在缺氧条件下受热分解为单质： 2AsH3= 500 K2As3H 2。 鉴定砷的方法：2AsH312AgNO33H2O=As2O312HNO312Ag。 还原性： 2AsH3Cr2O 2 78H =2As2Cr37H 2O。 (3)砷的氧化物As2O3(砒霜) 与碱反应生成亚砷酸盐： As2O32OH =2AsO 2H2O。 具有还原性，在碱性条件下被 I2氧化成砷酸根离子： As2O32I210OH =2AsO3 44I 5H 2O。 (4)砷的含氧酸砷酸(H3AsO4)与亚砷酸(H3AsO3) H3AsO3具有还原性，能被强氧化剂氧化成砷酸： 17 / 17 Cl2H3AsO3H2O=H3AsO42HCl。 H3AsO4在酸性条件下表现出氧化性，能将 I 氧化成 I 2：H3AsO42HI=H3AsO3I2H2O。 砷酸与 I 反应时，随介质酸碱性的改变，会引起反应方向的改变。如在酸性介质中，砷酸能将 I氧化成 I2；在碱性介质中，I2能将亚砷酸根离子氧化成砷酸根。