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3.2 几种重要的金属化合物 第4课时 金属化合物性质的典型应用 学案(人教版必修1)


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3.2 几种重要的金属化合物 第 4 课时 金属化合物性质的典 型应用 学案(人教版必修 1)
[学习目标定位] 建立金属化合物性质的结构模型,形成正确理解应用金属化合物性质 的思维方法程序,探究典型题目的解题方法规律。

[知识结构模型]

>[思维方法程序] 1.依属类,据价态,定性质。学习理解金属化合物的性质,一是依据化合物的类别所 具有的共性,分析理解它们各自的性质。如 Na2O 为可溶性碱性氧化物,能与水反应生成碱 ——氢氧化钠,能与酸反应生成盐和水;Fe2O3 为不溶性碱性氧化物,不能与水反应,能与 酸反应生成盐和水;Al(OH)3 为两性氢氧化物,既能与酸反应生成盐和水,又能与碱反应生 + 成盐和水。二是由元素的化合价,判断金属化合物的氧化性或还原性,如 Fe3 只具有氧化 2+ 性,F 既有氧化性,又有还原性。 2.用比较,找特征,抓关键。掌握应用金属化合物的性质,关键是,通过比较找出各 金属化合物的特征性质。金属化合物的特征性质,往往是分析解答许多题目的突破口。如溶 液中加入 KSCN 溶液变红色;若加入 NaOH 溶液产生白色沉淀,立即变为灰绿色,最后变 为红褐色是判断确定铁及其化合物问题的切入点。若加入 NaOH 溶液,产生白色沉淀,加
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过量 NaOH 溶液沉淀溶解,则可能为铝的化合物。某固体溶于水,有气体产生,溶液呈碱 性且具有漂白作用,可判断为 Na2O2,是分析钠及其化合物转化关系的突破口等。 3.抓转化,明关系,会应用。金属及其化合物之间的相互转化关系是本部分知识应用 的重点,特别是“铝三角”、“铁三角”等尤为重要。一是要定性理解,灵活应用。如利用 转化关系进行推断,选择试剂完成转化反应,描述反应现象,书写反应方程式等。二是要定 量理解, 深层应用。 Na2O2 与 H2O(或 CO2)反应时, 如 固体质量的变化规律; 2CO3、 Na NaHCO3 - 与酸反应产生 CO2 的比较;铝盐与碱反应,产生 Al(OH)3 沉淀与加入 OH 之间的数量关系 及金属化合物的典型计算等。

题型一 金属化合物的推断 1.如图所示,各项变化的未知物焰色反应均呈黄色,E 为淡黄色粉末。据此回答下列 问题:

(1)写出 A→B 的化学方程式,标出电子转移的方向和数目: ________________________________________________________________________。 (2)写出 C→D 的离子方程式: ________________________________________________________________________。 (3)在 B→C 的变化中, 所得 C 的溶液往往不纯, 其中的杂质(不包括水)可能是________, 主要原因是________________; 还可能是________________, 主要原因是________________。 规律方法 无机物推断题既可以综合考查元素化合物方面的基础知识, 还可以联系到化 学基础理论、 化学基本计算、 化学实验现象等, 是考查化学知识的重要题型, 主要分为三类: 选择型推断题、 文字叙述型推断题、 框图型推断题。 此类题目的解题思路:①抓突破口, 如: 特殊性质、特殊现象、特殊转化关系等,这是解题的关键;②猜想验证:假设思维模式是由 题设条件和转化关系图找出题目突破口, 并对有关内容建立假设, 然后将假设结果代入题中 验证分析,由此可使问题得以解决。假设模式的思维途径可表示为 审题 假设 验证 得出结论 寻找 ― → ― ― → ― → ?模糊性? 突破口 ?意向性? 分析 ?确认性? 2.已知 A~L 分别表示中学化学中常见的一种物质,其中 A、B、C、D、E、F 六种物 质中均含有同一种元素,L 为白色胶状沉淀。它们之间相互转化关系如下:

(1)写出物质的化学式:E________,F________,J________。 (2)写出下列反应的化学方程式: ①________________________________________________________________________; ②________________________________________________________________________; ③________________________________________________________________________。 规律方法 解决本题的关键是熟练掌握铁的三种价态之间的相互转化关系。 铁及其化合 物的特征信息非常丰富,如 Fe2O3、Fe(OH)3、Fe(SCN)3 的特征颜色,Fe(OH)2― →Fe(OH)3、 ―
空气中

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Fe2
+ +

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Fe3 等转化的特征现象(颜色变化)等。 题型二 金属化合物的典型计算

3.在 1 L 1 mol· 1 的 AlCl3 溶液中,加入 1 mol· 1 的 NaOH 溶液产生了 39 g 沉淀,则 L L 加入 NaOH 溶液的体积为( ) ①1.5 L ②3 L ③3.5 L ④4 L A.①② B.②③ C.①③ D.②④ + - 规律方法 Al3 与 OH 混合,可能发生的反应有: + - Al3 +3OH ===Al(OH)3↓ - - Al(OH)3+OH ===AlO2 +2H2O + - 设 Al3 、OH 物质的量分别为 a,b,沉淀物质的量为 n,质量为 m,则: b b + ①b≤3a 时,Al3 过量,n= ,m=78× ; 3 3 ②3a<b<4a 时,n=(4a-b),m=78(4a-b); - ③b≥4a 时,OH 过量,n=0,m=0。 4. 加热 4.54 g Na2CO3 和 NaHCO3 的混合物至质量不再变化, 剩余固体的质量为 3.30 g。 原混合物中 Na2CO3 的质量分数是________。 规律方法 差量法是利用化学反应前后物质间所出现的差量关系解决化学问题的方法。 差量的大小跟参与反应的物质的有关量成正比, 差量就是借助这种比例关系来解题。 差量法 常分为三类:质量差、气体体积差、物质的量差。解题的方法思路是:根据题意确定“理论 差量”,再由题目的已知条件找出“实际差量”,列出比例式,进行求解。 题型三 金属化合物性质的综合实验设计 5.某校化学小组学生利用如图所示装置进行“铁与水反应”的实验,并利用产物进一 步制取 FeCl3· 2O 晶体。 6H





(1)装置 B 中发生反应的化学方程式是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)装置 E 中的现象是 ________________________________________________________________________。 (3)停止反应,待 B 管冷却后,取其中的固体,加入过量稀盐酸充分反应,过滤。简述 + 检验滤液中 Fe3 的操作方法: ________________________________________________________________________。 (4)该小组学生利用上述滤液制取 FeCl3· 2O 晶体,设计流程如下 6H

①步骤Ⅰ中加入新制氯水的作用是 ________________________________________________________________________。 ②步骤Ⅱ从 FeCl3 稀溶液中得到 FeCl3· 2O 晶体的主要操作包括 6H ________________________________________________________________________。
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6.在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选择适当的化学试剂和实验用 品,用下图中的实验装置进行试验,证明过氧化钠可作供氧剂。

(1)A 是制取 CO2 的装置。写出 A 中发生反应的化学方程式: ________________________________________________________________________。 (2)填写表中空格: 仪器 加入试剂 加入该试剂的目的 B 饱和 NaHCO3 溶液 C D (3)写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式: ________________________________________________________________________。 (4)试管 F 中收集满气体后,下一步实验操作是:________________________________。 规律方法 元素化合物的性质和化学实验密切相关, 由性质设计实验、 在实验中理解并 记忆性质对于学习和掌握元素化合物知识是必要而有益的。 许多题目将物质性质的验证、 实 验现象的描述、实验基本操作、实验仪器的选择、实验方案的评价结合在一起,设计为综合 实验题。解答此类题目的方法思路是:首先要认真审题,清楚实验原理,明确实验目的、要 求和步骤; 其次要弄明白所给装置的作用和药品的用途; 然后根据实验目的和步骤选择合理 的仪器和药品,进行连接和组装;最后仔细观察实验现象,认真记录实验数据并深入分析实 验现象和有关的数据,得出正确结论。

参考答案 课前准备区 从左→右,从上→下:白色固体 易溶 碱性氧化物 能与 H2O、CO2、酸等反应 淡 黄色固体 易溶 过氧化物 能与 H2O、CO2 反应,有 O2 产生 白色固体 不溶 两性氧 化物 既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水 黑色粉末 不溶 碱性氧化物 能与强酸 反应生成亚铁盐和水 红棕色粉末 不溶 碱性氧化物 能与酸反应生成铁盐和水, 具有氧 化性 白色固体 易溶 强碱 具有碱的通性 白色固体 不溶 两性氢氧化物 热不稳 定,能与强酸、强碱反应生成盐和水 红褐色固体 不溶 碱 热不稳定,能与酸反应生成 铁盐和水 白色固体 不溶 碱 热不稳定, 空气中极易被氧化, 能与酸反应生成亚铁盐和 水 白色粉末 易溶 正盐 能与盐酸、Ca(OH)2、CaCl2 反应 白色晶体 易溶,溶液呈 碱性 酸式盐 能与盐酸、Ca(OH)2、NaOH 等反应,受热易分解 棕黄色溶液 能与碱反 应,具有氧化性 能与碱反应,既有氧化性又有还原性 课堂活动区 1.

(2)CO2 +2H ===CO2↑+H2O 3 (3)NaOH 通入 CO2 的量不足 NaHCO3 通入的 CO2 过量 解析 由于物质的焰色反应均呈黄色,从而确定各物质中均含有钠元素。又由于 E 为
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淡黄色粉末从而确定 E 为 Na2O2。然后再根据框图关系,确定 A 为 Na,B 为 NaOH,C 为 Na2CO3,D 为 NaCl,F 为 NaHCO3。 2.(1)Fe(OH)2 Fe(OH)3 NaAlO2 (2)①Fe3O4+8HCl=====FeCl2+2FeCl3+4H2O;②4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3; ③AlCl3+3NH3· 2O===Al(OH)3↓+3NH4Cl H 解析 C 与 NaOH 溶液反应得 E, E 在空气中转变为 F。 且 结合学过的 Fe(OH)2 到 Fe(OH)3 的转化,推测 E 为 Fe(OH)2,F 为 Fe(OH)3。又因 A、B、C、D、E、F 六种物质中均含有同 + + 一种元素,故 C 为 FeCl2,D 为 FeCl3。B 中含铁元素,且 B 中既有 Fe2 又有 Fe3 ,所以 B 为 Fe3O4,A 为 Fe。L 为白色胶状沉淀,能与 NaOH 溶液反应,与过量氨水不反应,可知 L 为 Al(OH)3,J 为 NaAlO2,H 为 AlCl3。G 能与盐酸反应且与 Fe3O4 反应生成 Fe,G 则具有 还原性,为 Al。 3.C [本题容易在解题过程中造成漏解,即在解题过程中,设加入 NaOH 溶液的体积 为 x,根据化学方程式: AlCl3+3NaOH===Al(OH)3+3NaCl 3 78 - 1 mol· 1×x 39 g L 解得:x=1.5 L。


错误的原因是简单地根据化学方程式运算,只考虑了在将 AlCl3 溶液中,加入 NaOH 溶 液中生成 Al(OH)3 的反应,而忽视了 Al(OH)3 的两性,漏解了当生成的 Al(OH)3 部分溶解时 的一种情况。如果在解题过程中,作出沉淀随 NaOH 溶液加入量的变化图象,如上图,寻 找相应沉淀量的横坐标即为 NaOH 的物质的量,进而求得 NaOH 溶液的体积,从图象上可 + 直观地观察到加入 NaOH 溶液时的两种情况,这样就可有效地防止漏解。所以在解决 Al3 与 NaOH 溶液反应的相关计算时一般都采用作图的方法。] 4.26% [根据 2NaHCO3=====Na2CO3+H2O+CO2↑,可知当 2 mol NaHCO3 (168 g) 分解,失去的质量为水和二氧化碳,质量减少 62 g,为理论差量。由题目已知条件求出实际 - 1.24 g×2×84 g· mol 1 差量为 4.54 g-3.30 g=1.24 g, m(NaHCO3)= 则 =3.36 g, m(Na2CO3) 则 -1 62 g· mol 1.18g =4.54 g-3.36 g=1.18 g,所以 Na2CO3 的质量分数为 ×100%=26%。] 4.54 g 5.(1)3Fe+4H2O(g)=====Fe3O4+4H2 (2)黑色固体变红,右端管壁有水珠生成 (3)取 + + 少量滤液,滴入几滴 KSCN 溶液,观察溶液是否变红色 (4)①将 Fe2 氧化成 Fe3 ②加热 浓缩、冷却结晶、过滤 解析 本题源于教材 Fe 与水蒸气的反应,但又高于教材,不仅需要掌握 Fe 和 H2O(g) + 的反应原理,还要掌握 H2 和 CuO 的反应、Fe3 的检验及 FeCl3· 2O 的制备。装置中各部分 6H 的作用及可能发生的反应:A 装置中产生水蒸气,碎瓷片起防止暴沸的作用;B 装置中水蒸 气在高温下与 Fe 反应,3Fe+4H2O(g)=====Fe3O4+4H2;C 装置起缓冲、冷却气流的作用, 使气体中的 H2O 部分冷凝;D 装置干燥生成的 H2;E 装置中 H2 在加热条件下还原 CuO, H2+CuO=====Cu+H2O。Fe3O4 溶于盐酸:Fe3O4+8HCl===2FeCl3+FeCl2+4H2O,其中 Fe3 + - + - 能和 SCN 反应,生成红色溶液:Fe3 +3SCN ===Fe(SCN)3。在滤液中加入新制氯水能使 2+ 3+ Fe 转变成 Fe 。 6.(1)CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O (2) 仪器 加入试剂 加入该试剂的目的 除去 CO2 气体中混 B 饱和 NaHCO3 溶液 有的 HCl C 过氧化钠 产生 O2
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D

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NaOH 溶液

吸收未反应的 CO2 气体 (注:C 中实际加入的是过氧化钠和石棉绒的混合物,这里只要求填写化学试剂) (3)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 (4)把 E 中导管移出水面,关闭分液漏斗活塞,用拇指堵住试管口,取出试管并倒转, 立即把带火星的木条伸入试管,木条复燃,证明试管中收集的气体是氧气。 解析 因 A 是制取 CO2 的装置, A 中反应为 2HCl+CaCO3===CO2↑+CaCl2+H2O, 故 通过 B 装置,在饱和碳酸氢钠溶液中,CO2 的溶解度很小,因此 B 装置为洗气瓶,CO2 中 的杂质气体为 HCl,则不难得出 B 是为了除去 CO2 中混有的氯化氢气体。C、D 中有一装置 肯定是用来作 CO2、H2O 与 Na2O2 反应制 O2 的反应器,因这种情况下固体与气体的反应不 可能完全进行,肯定会有一部分气体没有完全反应即制得的 O2 中混有 CO2 气体,因此在检 验 O2 之前必须除去 CO2,故 C 为 O2 的发生装置,D 为除去 CO2 的洗气瓶。当 F 收集满 O2 后,将 E 中导管移出水面,关闭分液漏斗的活塞,用拇指堵住试管口,取出试管并倒转, 立即把带火星的木条伸入试管,木条复燃,则证明试管中收集的气体为 O2,进而证明 Na2O2 是供氧剂。

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