金属元素及其化合物易错点剖析

2013-06-02李长江张英锋郭瑞红

中小学教学研究 2013年6期

李长江，张英锋，郭瑞红

（秦皇岛市第一中学，河北秦皇岛 066006）

金属元素及其化合物涉及物质主要包括碱金属（以钠为主）、镁、铝、铁、铜元素的单质及其化合物。纵观近年高考试题，涉及重要金属及其化合物的分数占有相当大的比例，且常以考查化学基本概念、实验设计和化学计算等形式出现。学习这部分知识时既要将共性的性质扎实掌握，又应该将特殊性及性质差异牢记，这样才能在解答这部分知识试题时不失分或少失分。结合近几年教学情况，将金属元素及其化合物部分易错点总结如下：

1.金属活泼性比较

误点：金属A不能从金属B的盐溶液中置换出金属B，则金属A的活泼性不如金属B强。

辨析：出现这类错误的原因是未考虑某些金属的特殊性，如活泼金属钾、钙、钠投入不活泼金属的盐溶液中，钾、钙、钠与水反应生成强碱和氢气，生成的碱再与盐反应生成新碱和新盐。

例1.将一小块钠放入下列溶液中，既能产生气体又能生成白色沉淀的是

A.硝酸铜溶液 B.稀硫酸

C.氯化钠溶液 D.氯化镁溶液

解析：在考虑钠与酸、碱、盐水溶液反应的问题时，注意钠与水反应的同时，还要考虑生成的NaOH与溶液中溶质的反应。钠与四种溶液反应都生成氢气，硝酸铜溶液中会有蓝色沉淀生成，只有氯化镁溶液中可生成白色沉淀。答案：D。

例2（.2011重庆理综卷）下列叙述正确的是

A.Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同

B.K、Zn分别与不足量的稀硫酸反应所得溶液均呈中性

C.Li、Na、K的原子半价和密度随原子序数的增加而增大

D.C、P、S、Cl的最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强

解析:铁属于变价金属，与强氧化剂反应生成Fe3+，与弱氧化剂反应生成Fe2+，氯气属于强氧化剂，盐酸属于非氧化性酸，因此选项A不正确；当硫酸不足时，Zn和K均过量，但过量的K会继续和水反应生成KOH而呈碱性，B不正确；同主族元素自上而下，随着核电荷数的增加电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，密度也逐渐增大，但Na的密度大于K的密度，C不正确；C、P、S、Cl的非金属性逐渐增强，所以其最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强，D正确。答案：D。

2.金属铝与NaOH溶液反应本质的理解

误点:Al与NaOH溶液反应中H2O和NaOH都作氧化剂

辨析:铝与氢氧化钠溶液反应的实质是：铝先与水反应生成Al（OH）3和氢气，然后Al（OH）3再与NaOH发生复分解反应，其得失电子情况分析如下：

例3.有关Al与NaOH溶液的反应的说法中，正确的是

A.铝是还原剂，其氧化产物是A（lOH）3

B.NaOH是氧化剂，其还原产物是H2

C.铝是还原剂，H2O和NaOH都是氧化剂

D.H2O是氧化剂，Al被氧化

解析：Al和NaOH溶液反应时，Al为还原剂，水为氧化剂，NaOH作为碱参与反应，所以H2为还原产物，A（lOH）3为氧化产物。答案：A、D。

3.金属与强氧化性酸的反应

误点：金属与强氧化性酸反应不会有H2生成。

辨析：金属与强氧化性酸反应时，条件不同或反应物用量不同，反应产物往往也不同。

例如:

Fe与浓硫酸加热反应先生成SO2气体,待浓硫酸变稀后，Fe又与硫酸反应生成H2。但Cu与浓硫酸反应仅生成SO2气体，没有H2生成。Cu与浓硝酸反应也是先生成NO2气体，待浓硝酸变稀后又生成NO气体。Fe、Al遇稀 H2SO4、稀 HNO3发生氧化还原反应，遇冷的浓H2SO4、浓HNO3发生钝化现象,金属的钝化属于化学变化。

例4.将一定量的锌与100mL 18.5mol/L浓硫酸充分反应，锌完全溶解，同时生成气体A 16.8L（标准状况），将反应后的溶液稀释到1L，测得溶液的pH=0，则下列叙述中错误的是

A.气体A为二氧化硫和氢气的混合物

B.气体A中二氧化硫和氢气的体积比为4∶1

C.反应中共消耗锌97.5g

D.反应中共转移电子1.5mol

解析：锌和浓硫酸反应先生成SO2，浓硫酸变稀后生成H2。将反应后的溶液稀释到1L，测得溶液的pH=0，则 c（H+）=1mol/L，n（H+）=1×1=1mol

共含硫酸物质的量=0.1×18.5=1.85mol，剩余硫酸物质的量=1/2=0.5mol，所以消耗硫酸1.35mol，生成气体16.8/22.4=0.75mol，设生成SO2物质的量为x，氢气为y：

可得 2x+y=1.35 x+y=0.75，解得 x=0.6mol，y=0.15mol所以 A、B 对；消耗锌为 65×（x+y）=65×0.75=48.75g，C 错；转移电子 2×（x+y）=1.5mol，D 对。

例5（.2012重庆理综化学卷7）下列叙述正确的是

A.Fe与S混合加热生成FeS2

B.NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3

C.过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成

D.白磷在空气中加热到一定温度能转化成红磷

解析：S的氧化性比氯气弱，与铁反应生成FeS，故A错；碳酸盐稳定性Na2CO3强于NaHCO3，B不正确；过量的铜与浓硝酸反应随着硝酸浓度的降低会有一氧化氮生成；白磷转化为红磷的条件是隔绝空气加热，D错误。答案：C。

4.忽视物质的溶解性而造成错误

在物质发生反应时，经常会出现可溶物转变成难溶物或难溶物转变成可溶物的情况，即使是可溶物也有一定的溶解度，因此在化学反应过程中，确定物质的各种浓度时，均必须注意物质的溶解情况。部分考生常因忽视物质的溶解性而造成失分。

例6.室温时，将下列物质各5g，分别投入100g水中,，充分搅拌后，所得溶液中溶质的质量分数最小的是

A.CaO B.Na2O C.Na D.NaOH

误点：不少考生错选D项，其原因是未考虑Ca（OH）2为微溶于水的物质。

解析:选项中的物质各5g，投入水中所得溶质及质量分别为：CaO→Ca（OH）2，生成 Ca（OH）26.6g，由于Ca（OH）2为微溶于水的物质，故所得溶液中溶质的质量小于1 g；Na2O→2NaOH，溶质质量为6.5g；Na→NaOH，溶质质量为8.7g；NaOH→NaOH，溶质质量为5.0g。因钠与水反应同时有H2放出，故溶液质量小于105g。因此所得溶液中溶质的质量分数从大到小的顺序为C＞B＞D＞A，最小的为 A项。

例7（.2012北京理综卷）下列解释实验现象的反应方程式正确的是

A.切开的金属Na暴露在空气中，光亮表面逐渐变暗2Na+O2=Na2O2

B.向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液，白色沉淀变成黑色2AgCl+S2-=Ag2S↓+2Cl-

C.Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间，变成白色粘稠物2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2

D.向NaHCO3溶液中加入过量的澄清石灰水，出现白色沉淀2HCO3-+Ca2++2OH-=CaCO3↓+CO32-+2H2O

解析：金属钠露置在空气中表面变暗是因为生成了 Na2O，钠加热会生成 Na2O2；溶解度关系：S（AgCl）＞S（Ag2S），故 B正确；Na2O2在潮湿的空气中放置，先和水反应生成氢氧化钠，然后氢氧化钠再与二氧化碳反应。向NaHCO3溶液中加入过量的澄清石灰水，出现白色沉淀，原理为：HCO3-+Ca2++OH-=CaCO3↓+H2O。答案：B。

5.Fe2+、Fe3+、Cu2+氧化性的判断

误点：按照金属活动性顺序表，氧化性：Cu2+＞Fe3+

辨析：按照金属活动性顺序表，对应离子氧化性顺序铁元素对应的是Fe2+，即氧化性顺序为：Cu2+＞Fe2+，而 Fe3+＞Cu2+，即三种离子氧化性顺序为：Fe3+＞Cu2+＞Fe2+。

例8.将6g纯铁粉加入200mL Fe（2SO4）3和CuSO4的混合溶液中充分反应后得到200mL 0.5mol/L的FeSO4溶液和5.2g固体，求：

（1）反应后生成铜多少克？

（2）加入铁粉前Fe（2SO4）3物质的量浓度。

解析：在Fe（2SO4）3和CuSO4的混合溶液中投入铁粉后，Fe3+和Cu2+均可与铁发生反应，但由于氧化性Fe3+＞Cu2+，所以Fe应首先还原Fe3+，即首先发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，但不可以只发生此反应，原因有二：第一是若只发生此反应则说明铁粉较少，已完全反应无剩余，则不可能有5.2g不溶物；第二，若只发生此反应可依此反应计算出生成的 FeSO4：（6g÷56g/mol）×3=0.32mol＞0.1mol。通过以上分析，可以看出，Fe在把全部的Fe3+还原后，还发生了还原Cu2+的反应，此时的Fe是否有剩余呢？也就是余5.2g固体中肯定有Cu，是否含Fe呢？这就是此题的关键所在，需通过计算推导确定。发生反应的化学方程式为：①Fe+Fe（2SO4）3=3Fe－SO4②Fe+CuSO4=Cu+FeSO4两个反应共生成FeSO4为：0.2L×0.5mol/L=0.1mol。

观察两个反应不难发现，若生成同样的FeSO4，②式消耗的铁更多。假设0.1mol FeSO4全部为②式产生，则此时消耗的铁将达最大量为a。

a 0.1mol a=0.1mol，即铁为 5.6g，则5.2g固体中含Cu也含剩余的Fe，设原溶液的Fe（2SO4）3和CuSO4的物质的量分别为x和y。

由题意得 3x+y=0.1mol 6g-56g/mol×（x+y）+64g/mol×y=5.2g

解得：x=0.02moly=0.04mol 则生成铜：0.04mol×64g/mol=2.56g 原Fe2（SO）43和物质的量浓度为0.02mol/0.2L=0.1mol/L

例9（.2010全国卷）能正确表示下列反应的离子方程式是

A.将铜屑加入Fe3+溶液中：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+

B.将磁性氧化铁溶于盐酸：Fe3O4+8H+=3Fe3++4H2O

C.将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合：Fe2++4H++NO3-=Fe3++2H2O+NO↑

D.将铁粉加入稀硫酸中：2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑

解析：A符合氧化性顺序，也符合3个守恒；B错误，电荷不守恒，Fe3O4中Fe有两种价态，正确应该为：Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O；C错误，得失电子不守恒，电荷不守恒；正确的应为：3Fe2++NO3－+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O；D错误，不符合客观实际，反应后铁只能产生Fe2+和 H2；答案：A。