易错专题05金属元素及其化合物聚焦易错点：►易错点一金属元素及其化合物的性质►易错点二金属元素及其化合物的转化典例精讲易错点一金属元素及其化合物的性质【易错典例】例1为探究铜与稀硝酸反应的产物及影响反应速率的主要因素，进行如下实验。【实验一】探究铜和稀硝酸反应的产物。实验装置如图所示，气密性已检查。已知：FeSO4＋NO===[Fe(NO)]SO4该反应较慢，待生成一定量[Fe(NO)]2＋时，突显明显棕色。(1)实验开始时先将Y形试管向盛有碳酸钙的支管倾斜，然后向其中缓慢滴入稀硝酸，该实验操作的目的是________________________________。(2)铜片和稀硝酸反应的化学方程式为_________________________________。(3)若Y形试管中产生的气体有NO2，B中的实验现象为________________；若Y形试管中产生的气体只有NO，B中的实验现象是____________________。【实验二】 探究铜和稀硝酸反应速率先慢后快的原因。经过实验一，测得硝酸的浓度小于6mol·L－1时，只有NO生成。当铜片与5mol·L－1硝酸反应，开始时反应非常缓慢，一段时间后反应速率明显加快。为探究此反应的反应速率先慢后快的原因，进行如下探究。探究一：研究反应过程中温度变化对反应速率的影响，实验所得现象记录如表所示。时间/min现象0～15铜表面出现气泡，但速度很慢25溶液有很浅的蓝色，气泡生成速度加快30气泡生成速度较快，均匀冒出45洗气瓶中可见少量淡棕色的物质50溶液中蓝色明显变深，洗气瓶中突显明显棕色关注公众号《全元高考》微信公众号《全元高考》2024届高三押题群享各大主流机构押题，王h雄/天xing获取微信：Neko-2324各大地区专版群内共享扫码添加微信进群铜和稀硝酸的反应温度与时间的关系曲线(4)分析上述图表信息可得到的结论是_______________________。探究二：研究化学反应产物对反应速率的影响某同学设计了如下实验，利用实验一的装置测定溶液突显明显棕色的时间。序号温度/℃铜片/g硝酸/mL硝酸铜/g125①②③2255200.53255201.0(5)请将表中的实验条件填写完整：①________；②________；③________。(6)通过实验发现实验1、2、3的反应速率并无明显变化，为达到实验目的还需要继续进行的实验是______________________________________________。【答案】(1)利用生成的CO2将整个装置内的空气赶尽，避免NO和O2反应生成NO2对气体产物的观察产生干扰(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(3)溶液显红色 溶液显棕色(4)反应溶液温度升高不是使反应速率加快的主要因素 (5)5 20 0 (6)研究NO对反应速率的影响【解析】(1)实验开始时先将Y形试管向盛有碳酸钙的支管倾斜，然后向其中缓慢滴入稀硝酸，碳酸钙与稀硝酸反应生成CO2，将整个装置内的空气赶尽，避免NO和O2反应生成NO2，对气体产物的观察产生干扰。(2)在常温下，铜片和稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。(3)若Y形试管中产生的气体有NO2，NO2溶于水生成硝酸，把Fe2＋氧化成Fe3＋，B中溶液显红色；若Y形试管中只有NO生成，FeSO4＋NO===[Fe(NO)]SO4，该反应较缓慢，待生成一定量[Fe(NO)]2＋时，突显明显棕色。(4)由图表信息可知，反应25～30min时，反应速率明显增大，但温度几乎不变；且反应30min时，反应速率已经较快了，再升高温度，反应速率增大有限，可知反应溶液温度升高不是使反应速率加快的主要因素。(5)研究化学反应产物硝酸铜对反应速率的影响，实验1作为对照试验，故实验1中铜片的质量、硝酸的体积应该与实验2、3中完全一样，硝酸铜的质量是0。(6)实验1、2、3的反应速率并无明显变化，说明硝酸铜没有催化作用；就需要研究另一种产物NO对反应速率是否有影响。【解题必备】钠及其化合物1．钠和盐溶液反应，不能置换出盐中的金属，而是先与H2O反应生成NaOH，然后生成的NaOH溶液再与盐溶液反应，钠与H2O、酸反应的实质都是与H＋反应，所以钠与酸溶液反应更为剧烈。钠与熔融的盐反应才可能置换出盐中的金属。2．无论Na与O2反应生成Na2O或Na2O2，只要参与反应的Na质量相等，则转移电子的物质的量一定相等。Li和O2反应只生成Li2O。3．Na及其化合物发生焰色反应时火焰颜色均为黄色，鉴别Na、K利用焰色反应。焰色反应是大多金属元素的性质，属于物理变化。4．Na2O2具有强氧化性，能将具有还原性的物质氧化，每摩Na2O2得2mol电子，1molNa2O2参与反应转移电子的物质的量为1mol。铝及其化合物1．铝是活泼金属，但铝抗腐性相当强，因为铝表面生成一层致密的氧化物薄膜。2．铝热反应不仅仅是单质铝与Fe2O3反应，还包含制取其他难熔金属的反应，并不是Al与所有金属氧化物均能组成铝热剂，该金属氧化物对应的金属活泼性应比铝弱。3．Al2O3、Al(OH)3与NaOH溶液的反应常用于物质的分离提纯。Al(OH)3不溶于氨水，所以实验室常用铝盐和氨水来制备Al(OH)3。Al(OH)3可用作抗酸药。4．泡沫灭火器所用试剂为Al2(SO4)3溶液和NaHCO3溶液。铁及其化合物1．Fe与O2、H2O(g)反应的产物都是Fe3O4而不是Fe2O3，Fe与Cl2反应时生成FeCl3，与S反应时生成FeS，Fe、Al在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，但加热后继续反应。2．FeCl2溶液与NaOH溶液在空气中反应的现象变化，常用于物质推断。向Fe2＋溶液中加入硝酸、KMnO4溶液、氯水等具有氧化性的物质时，溶液会出现浅绿色→棕色的颜色变化，该现象可用于Fe2＋的初步检验。Fe3＋的检验方法较多，如观察溶液颜色法(棕黄色)、NaOH溶液法(生成红褐色沉淀)、KSCN溶液法(生成血红色溶液)，前面两种方法需溶液中Fe3＋浓度较大时才适用，最好也最灵敏的方法是KSCN溶液法。3．配制FeCl2溶液既要防氧化(加入Fe粉)，又要防水解(加入盐酸)；配制FeCl3溶液要加入浓盐酸防止水解。4．Fe3＋必须在酸性条件下才能大量存在，当pH＝7时，Fe3＋几乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。除去酸性溶液ZnCl2中的FeCl2，应先通入Cl2或加入H2O2，再加入ZnO，使Fe3＋水解生成沉淀过滤除去。5．制备Fe(OH)2的方法很多，原则有两点，一是溶液中的溶解氧必须提前除去，二是反应过程中必须与O2隔绝。6.铁元素在周期表中的位置，铁、铁离子、亚铁离子的电子排布式、轨道表示式，离子的稳定性与洪特规则，配合物的中心离子、配体。铜及其化合物1．铜在潮湿的空气中最终不是生成CuO，而是铜绿[Cu2(OH)2CO3]。2．常用灼热的铜粉除去N2中的O2，灼热的CuO除去CO2中的CO。3．新制Cu(OH)2悬浊液常用来检验醛基。4．Cu和一定量的浓HNO3反应，产生的是NO2和NO的混合气体，当Cu有剩余，再加入稀H2SO4，Cu继续溶解。5.四水合铜离子与四氨合铜离子的中心离子、配体、配位能力、空间构型金属冶炼1．金属的冶炼方法与金属活动性顺序表有密切的关系：2．钠、镁的冶炼是电解熔融的NaCl、MgCl2，铝的冶炼是电解加了冰晶石的熔融Al2O3，不是电解熔融AlCl3，因为AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。3．热还原法中使用的还原剂通常为碳、一氧化碳和氢气等。在金属活动性顺序表中，虽然前面的金属能够将后面的金属从其化合物中置换出来，但不一定是从其盐溶液中置换，例如Na由于活泼性太强，不能从CuCl2溶液中置换出Cu，但是可以在其熔融状态下置换出铜。在高炉炼铁中，加入的还原剂是焦炭，但真正作还原剂的是CO。【变式突破】1．(2023年福建福州市高三期末)某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是____________________________________________________。(2)甲组同学取2mLFeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为________________________。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是__________。(4)丙组同学取10mL0.1mol·L－1KI溶液，加入6mL0.1mol·L－1FeCl3溶液混合。分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验：①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为________。(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为__________；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是______，生成沉淀的原因是_______(用平衡移动原理解释)。【答案】(1)防止Fe2＋被氧化(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)Fe2＋ Fe3＋ 可逆反应(5)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O Fe3＋催化H2O2分解产生O2 H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动【解析】(1)亚铁离子具有还原性，能被空气中的氧气氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量铁屑的目的是防止Fe2＋被空气氧化。(2)Cl2可将Fe2＋氧化成Fe3＋，自身得电子生成Cl－，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)煤油的作用是隔绝空气，防止空气中的氧气将Fe2＋氧化，产生干扰。(4)根据Fe2＋的检验方法，向溶液中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，一定含有Fe2＋，则实验②检验的离子是Fe2＋；碘易溶于CCl4，在CCl4中呈紫色，Fe3＋遇KSCN溶液显血红色，实验①和③说明，在I－过量的情况下，溶液中仍含有Fe3＋，由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应，反应为2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2。（5）H2O2是强氧化剂，能将Fe2＋氧化成Fe3＋，则有2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；一段时间后，Fe3＋能将H2O2氧化成O2，离子方程式为2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋O2↑＋2H＋，上述两步反应的总反应方程式为2H2O2===O2↑＋2H2O，Fe3＋是该反应的催化剂，因而有气泡出现，且溶液变为棕黄色；由于上述反应放热，温度升高，H2O2反应生成水，起到了稀释作用，增大了溶液的pH，这些因素都能使水解平衡Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋正向移动，因此能生成红褐色沉淀。2．（2024·吉林白山·二模）铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为___