1、考点 26.1 金属及其化合物的性质综合实验是高考必考题，题型有：组装完整的综合实验、需要连接装置的综合实验、物质含量测定实验、物质性质探究实验。一、高考题再现：1 （2018 课标）醋酸亚铬(CH 3COO)2CrH2O为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示，回答下列问题：（1）实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是_，仪器 a 的名称是_。（2）将过量锌粒和氯化铬固体置于 c 中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置，打开 K1、K2 ，
2、关闭K3。c 中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为_。同时 c 中有气体产生，该气体的作用是_。（3）打开 K3，关闭 K1 和 K2。c 中亮蓝色溶液流入 d，其原因是_；d 中析出砖红色沉淀，为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是_、_、洗涤、干燥。（4）指出装置 d 可能存在的缺点_。【答案】 去除水中溶解氧 分液（或滴液）漏斗 Zn+2Cr3 Zn 2 +2Cr2 排除 c 中空气 c 中产生 H2 使压强大于大气压 （冰浴）冷却 过滤 敞开 体系，可能使醋酸亚铬与空气接触（4）由于 d 装置是敞开体系，因此装置的缺点是可能使醋酸亚铬与空气接触被氧化而使产品不纯。 2 （2
3、018 课标）K 3Fe(C2O4)33H2O（三草酸合铁酸钾）为亮绿色晶体，可用于晒制蓝图。回答下列问题： （1）晒制蓝图时，用 K3Fe(C2O4)33H2O 作感光剂，以 K3Fe(CN)6溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为：2K 3Fe(C2O4)3 2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2；显色反应的化学方程式为_。（2）某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物，按下图所示装置进行实验。通入氮气的目的是_。实验中观察到装置 B、F 中澄清石灰水均变浑浊，装置 E 中固体变为红色，由此判断热分解产物中一定含有_、_。为防止倒吸，停止实验时应进行的操作是_。样品完全分解后，装置 A 中
4、的残留物含有 FeO 和 Fe2O3，检验 Fe2O3 存在的方法是：_。（3）测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。称量 m g 样品于锥形瓶中，溶解后加稀 H2SO4 酸化，用 c molL-1 KMnO4 溶液滴定至终点。滴定终点的现象是_。向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后，过滤、洗涤，将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀H2SO4 酸化，用 c molL-1 KMnO4 溶液滴定至终点，消耗 KMnO4 溶液 V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为_。【答案】3FeC 2O4+2K3Fe(CN)6 Fe 3Fe(CN)62+3K2C2O4 隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置 C
5、O2 CO 先熄灭装置 A、E 的酒精灯，冷却后停止通入氮气 取少许固体粉末于试管中，加稀硫酸溶解，滴入 12 滴 KSCN 溶液，溶液变红色，证明含有 Fe2O3 粉红色出现 【解析】 （1）光解反应的化学方程式为 2K3Fe(C2O4)3 2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2，反应后有草酸亚铁产生，所以显色反应的化学方程式为 3FeC2O4+2K3Fe(CN)6Fe 3Fe(CN)62+3K2C2O4。二、应试对策： 金属项目 镁（ Mg） 铝（Al）原子结构 原子最外层 2 个电子 原子最外层 3 个电子原子半径 1.601010 m 1.431010 m化合价 +2 +3物 理性
6、质镁和铝都是密度较小、熔点较低、硬度较小的银白色金属，但镁和铝相比较，铝的硬度比镁的稍大，熔点和沸点都是铝比镁的高活泼性 较活泼： 较活泼：抗 腐蚀 性在空气中都能跟氧气反应，表面覆盖一层致密而坚硬的氧化物薄膜，都具有搞腐蚀性能与 O2 反应 2Mg+ O2 = 2MgO 4Al + 3O2 =2Al2O3与卤素单质、硫等反应Mg+ Cl2 MgCl2 Mg+ S MgS2Al+ 3Cl2 2AlCl3 2Al+ 3S Al2S3 与 酸反 应Mg + 2 H+ = Mg2+ + H2 2Al + 6 H+ = 2Al3+ + 3H2 与水反应 Mg +2H2O Mg（OH） 2+H2 不反应
7、与碱反应 不反应 2Al+2NaOH +2H2O=2NaAlO2 + 3H2 与氧化物反应 2Mg + CO2 2MgO +C2Al + Fe2O3 2Fe + Al2O3结 论 镁、铝均为较活泼的金属，但镁的金属性强于铝解 释 核电荷数镁小于铝，而原子半径镁大于铝，故核对最外层的电子引力镁小于铝，即Al 比 Mg 难失电子，金属性弱于 Mg单质性质主要用途镁合金汽车、飞机制造、照明弹等铝 合金汽车、船舶、飞机制造、防锈油漆、导线、电缆等2. MgO 与 Al2O3 的比较MgO Al2O3物 理性 质均为白色粉末，不溶于水，熔点高（MgOAl 2O3） ，是优良的耐火材料化学性质与热水反应M
8、gO +H2O Mg（OH） 2与水不反应碱性氧化物MgO +H+ = Mg2+ + H2O两性氧化物Al2O3 + 6H+= 2Al3+ +3H2O Al2O3 + 2OH- = 2AlO2- + H2O3. Mg(OH)2 与 Al(OH)3 的比较Mg(OH)2 Al(OH)3物理性质 均为白色固体，不溶于水不稳定性 不稳定性化学性质碱性 两性制备Mg2+2OH-= Mg(OH)2Mg2+2NH3H2O =Mg(OH)2+2NH4+Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+ 不用强碱AlO2-+CO2+2H2O= Al(OH)3+HCO3-不用强酸铁1. 铁原子结构和性质：铁是过
9、渡元素，原子结构示意图： ，位于第四周期，第族，主要化合价：+2、+3。物理性质：银白色光泽、密度大，熔沸点高，延展性、导电、导热性较好、能被磁铁吸引。化学性质性 质 铁与非金属反应2Fe+3Cl2 点 燃 2FeCl3 Fe+ S FeS3Fe+2O2 点 燃 Fe3O4 Fe+I2= FeI2与盐酸反应Fe+2HCl=FeCl2+H2遇冷浓硝酸、浓硫酸钝化；与氧化性酸反应不产生 H2，且氧化性酸过量时生成 Fe3+与盐溶液反应 Fe+CuSO4=CuSO4+FeFe + 2Fe3+ = 3Fe2+2. 铁的氧化物物 质 FeO Fe2O3(铁红) Fe3O4(磁性氧化铁 )化合价 +2 +
10、2 +2、+3色、态 黑色粉未 红棕色粉未 黑色晶体水溶性 均不溶于水和 H+反应 FeO + 2H+ = Fe2+ + H2O Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O Fe3O4 + 8H+ = 2Fe3+ + Fe2+ + 4H2O与 CO的反应FexOy+yCO x Fe + yCO2稳定性 在空气中氧化为 Fe3O4 空气中稳定 在空气中稳定制 备高温熔融，过量的铁与O2 反应：2Fe+O 2 2FeO氢氧化铁加热分解2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O铁在氧气中燃烧3Fe + 2O2 Fe3O4Fe3O4 中有 1/3 的 Fe 是+2 价，有 2/3 的 Fe 是+
11、3 价，可写成 FeOFe2O3，但不能认为 Fe3O4 是 FeO 和 Fe2O3的混合物，实际上是纯净物。3. 铁的氢氧化物物 质 氢氧化亚铁(Fe(OH) 2) 氢氧化铁 Fe(OH)3色 态 白色固体 红褐色固体水溶性 难溶于水与酸反应 Fe(OH)2 + 2H+ = Fe2+ + 2H2O Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O与强氧化酸反应3Fe(OH)2 + 10HNO3 = 3Fe(NO3)3 + NO+8H2OFe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O稳定性不稳定，易被空气中的氧气氧化，颜色变化：白色灰绿色红褐色4Fe(OH)2 + O2 + 2H
12、2O = 4Fe(OH)3较稳定空气中久置会部分失水成铁锈受热易分解实 煮沸蒸馏水，赶走溶解的氧气煮沸 铁盐与可溶性碱反应与水反应 3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2验室制备NaOH 溶液，赶走溶解的氧气配制FeSO4 溶液，加少量的还原铁粉用长滴管将 NaOH 溶液送入 FeSO4 溶液液面以下Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)34. Fe2+、 Fe3+离子的检验方法方 法 Fe2+ Fe3+观察溶液颜色 浅绿色 黄色加碱溶液先产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色产生红褐色沉淀加 SCN溶液 无现象 变红加苯酚溶液 无
13、现象 变为紫色Fe2+、Fe 3+离子的应用： 共存 问题 Fe 2+在酸性条件下不能与强氧化性离子共存，如：NO 3、MnO 4、ClO 等。不能 发生复分解和双水解反应的离子共存，如：OH 、CO 32、HCO 3、S 2、SO 32等。 Fe3+：不能与还原性离子共存，如：I 、S 2、SO 32 等。不能与发生复分解和双水解反应的离子共存，如：OH 、CO 32、HCO 3、AlO 2等；不能与 SCN共存；不能与苯酚共存。 分离与提纯 FeCl 2（杂质 FeCl3） ，加入铁钉或铁粉后过滤。 FeCl3（杂质 FeCl2） ，通入 Cl2 或滴加氯水或加入“绿色”氧化剂 H2O2：
14、离子方程式: 2Fe2+H2O2+2H+2 Fe3+2H2O例 1 某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是 NO 气体，设计了如下实验。实验装置如图所示：(1)设计装置 A 的目的是_ _，为达此目的应进行的操作是_；A 中反应的化学方程式是_ _ _。(2)在(1)中的操作后将装置 B 中铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置 B 中的现象是_ _ _；B 中反应的离子方程式是_。(3)装置 E 和 F 的作用是_；为实现此目的，操作方法是_。(4)D 装置的作用是 _。【答案】 利用生成的 CO2 将整套装置内的空气赶尽 ，以排除对 Cu 与稀 HNO3 反应生成的气体产物观察的干扰
15、 打开 K，当装置 C 中产生白色沉淀时，关闭 K CaCO32HNO 3=Ca(NO3)2CO 2H 2O 铜丝上产生气泡，稀硝酸液面上气体仍为无色，溶液变为蓝色 3Cu8H 2NO 3-=3Cu2 2NO 4H 2O 验证无色气体为 NO 将注射器 F 中的空气推入 E 中 吸收 NO2、CO 2 等尾气，防止污染大气例 2 甲、乙两化学小组拟根据氨气还原氧化铜反应的原理测定某铜粉样品（混有 CuO 粉未）中金属铜的含量。(1)甲小组利用下图装置(可以重复选用） ，通过测定反应生成水的质量来达到实验目的。按气流方向连接各仪器接口，顺序为_( 填小写字母序号） 。装置 B 中固体试剂的名称为
16、 _。装置 A 的作用为_ 。下列两步操作应该先进行的是_( 填序号）：i.加热反应管 ii.向锥形瓶中逐滴滴加浓氨水，原因为_。(2)乙小组利用上述装置通过测定反应前后装置 C 中固体的质量变化来达到实验目的。按气流方向连接各装置，顺序为_( 填大写字母序号） 。称取 m1 g 铜粉样品，测得反应前装置 C 的质量为 m2 g,充分反应后装置 C 的质量为 m3g。写出样品中金属铜的质量分数表达式_。(3)从稀盐酸、浓硝酸、蒸馏水、双氧水中选用合适的试剂，重新设计一个测定样品中金属铜含量的实验方案( 写出主要步骤，不必描述操作过程的细节 )_ _。【答案】c g f d e(或 ed) gf
17、 b a 氢氧化钠（或氧化钙、碱石灰等）吸收未反应的氨气；防止外界空气进入后面的装置 D 中 ii 若先加热反应管，铜粉会被空气中的氧气氧化，造成测定误差 BDCA取一定质量的铜粉样品；加入过量的稀盐酸充分溶解反应 过滤、洗涤 干燥、称量、计算例 3 FeCl3 在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水 FeCl3，再用副产品FeCl3 溶液吸收有毒的 H2S。.经查阅资料得知：无水 FeCl3 在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水 FeCl3 的实验方案，装置示意图(加热及夹持装置略去 )及操作步骤如下：检验装置的气密性；通入干燥的 Cl2，赶尽装置中的空
18、气；用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；体系冷却后，停止通入 Cl2，并用干燥的 N2 赶尽 Cl2，将收集器密封。请回答下列问题：(1)装置 A 中反应的化学方程式为_。(2)第步加热后，生成的烟状 FeCl3 大部分进入收集器，少量沉积在反应管 A 右端。要使沉积的FeCl3 进入收集器，第步操作是_。(3)操作步骤中，为防止 FeCl3 潮解所采取的措施有(填步骤序号)_ 。(4)装置 B 中冷水浴的作用为_；装置 C 的名称为_；装置 D 中 FeCl2 全部反应后，因失去吸收 Cl2 的作用而失效，写出检验FeCl2 是否失效的试剂：_。.该组同学用装置 D 中的副产品 FeCl3 溶液吸收 H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。(5)FeCl3 与 H2S 反应的离子方程式为_。(6)电解池中 H 在阴极放电产生 H2，阳极的电极反应式为_。(7)综合分析实验的两个反应，可知该实验有两个显著优点：H 2S 的原子利用率为 100%；_。【答案】2Fe3Cl 2 2FeCl3 在沉积的 FeCl3 固体下方加热冷却，使 FeCl3 沉积，便于收集产品干燥管 K3Fe(CN)6溶液 2Fe3 H2S=2Fe2 S2H Fe2 e =Fe3 FeCl3 得到循环利用
