第六讲 金属元素

金属元素种类高达八十余种，性质相似，主要表现为还原性，金属晶体都具有良好的导电性、导热性和延展性。

一、抓金属活动性顺序掌握金属的全局

金属活动性顺序就是金属单质的还原性由强渐弱的顺序。按金属活动性顺序，把常见金属分为以下三组：

活泼金属组：K、Ca、Na，Mg、Al；

中活泼金属：Zn、Fe，Sn、Pb、(H)；

不活泼金属：Cu、Hg、Ag，Pt、Au。

如上所示，每个金属组又分为两个不同层次，显示其还原性的差异。这样复习金属单质的化学性质，有利于掌握金属的全局，以及金属还原性强弱的变化规律。

(1)跟O2反应：K、Ca、Na、Mg、Al迅速氧化，Zn、Fe、Sn、Pb缓慢氧化，Cu、Hg、Ag、Pt、Au很难氧化。

(2)跟H2O反应：K、Ca、Na跟水反应剧烈，Mg、Al跟水在加热下缓慢反应，Zn、Fe在高温下跟水气反应，生成H2和金属氧化物。

(3)跟盐酸反应：K、Ca、Na反应猛烈，Mg、Al反应剧烈，锌、铁反应较快，Sn、Pb反应缓慢，Cu、Hg、Ag、Pt、Au不能反应。

(4)跟硝酸反应：Cu、Hg、Ag可与HNO3反应，Pt、Au不跟HNO3反应。

二、抓住重点，编织网络

在掌握金属全局基础上，要把握住重点金属元素，把全局与重点结合起来。在高中化学中，Na、Mg、Al、Fe是最重要的金属，应把这些金属元素的制法、性质、用途编织成网络，形成元素知识的科学体系。

铝是最重要的主族金属元素，在性质上具有两性的特点。铝及其化合物的知识网络如下：

铁是最重要的过渡金属元素，在性质上具有变价的特点。铁及其化合物的知识网络如下：

例1 现有X、Y、Z、W等4种钠的化合物，它们之间的相互转化关系如下：

X——→W＋CO2↑＋H2O ①

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Z＋CO2　　　　　 W＋O2↑ ②

Z＋H2O——→Y＋O2↑ ③

W＋Ca(OH)2——→Y＋CaCO3↓ ④

试判断X、Y、Z、W各是何种钠的化合物。

分析：对于本题的思维方法可采用以下三种：

(1)从反应①钠的化合物X受热分解后，生成钠的化合物W，以及CO2和H2O，确定X只能是NaHCO3，W则应为Na2CO3。

(2)从反应②和③入手分析，能跟CO2和H2O反应放出O2的钠的化合物Z只能是Na2O2，再据反应②确定W是Na2CO3，据反应③确定Y是NaOH。

(3)从反应④入手分析，反应是④复分解反应，确定W是Na2CO3，Y是NaOH。

未知物的推断可选用不同的方法，关键在于突破口的选择，突破口选择得好，未知物的推断便可得心应手。

解答：

X为NaHCO3，Y是NaOH，Z是Na2O2，W是Na2CO3。

例2 足量的Mg条分别在体积相同的O2、N2、CO2、空气中充分燃烧，所得固体产物的质量由大至小的正确顺序是 。

分析：Mg是活泼金属，可在O2、N2、CO2、空气中燃烧，其化学方程式如下：

2Mg＋O2=2MgO ①

3Mg＋N2＝Mg3N2 ②

2Mg＋CO2＝2MgO＋C ③

为分析方便，可设4种气体的物质的量均为1 mol，从反应①可知Mg在1 mol O2中燃烧，生成2 mol MgO，其质量为80g；从反应②中可知Mg在1 mol N2燃烧，生成1 mol Mg3N2，其质量为100g；从反应①②可知Mg在1 mol空气中燃烧生成0.4 mol MgO、0.8 mol Mg3N2，其质量约为96g；从反应③可知Mg在1 mol CO2中燃烧，生成2 mol MgO和1 mol C，其质量为92g。

解答：N2＞空气＞CO2＞O2

例3 有一白色粉末,可能由Al2(SO4)3、BaCl2、AgNO3、NH4Cl、KOH、Na2S中的两种或三种组成.

①取白色粉末少量加入适量蒸馏水经充分振荡，得到无色透明溶液。

②将①所得溶液取出少许，滴入稀硝酸有白色沉淀生成。

试分析白色粉末的可能组成。

分析：从给出的白色粉末溶于水得到无色溶液，以及在此无色溶液中滴加硝酸生成白色沉淀，说明H+可与无色溶液反应生成白色沉淀，将此分析与给出的物质相对照，白色粉末的组成存在以下两种可能：

(1)白色粉末是Al2(SO4)3与过量KOH组成的混合物

Al＋4OH-＝AlO2-＋2H2O

AlO2-＋H+＋H2O＝Al(OH)3↓

(2)白色粉末是AgNO3与过量NH4Cl、KOH组成的混合物，加水振荡时发生的化学反应有：

NH4Cl＋KOH＝NH3·H2O＋KCl

AgNO3＋KOH＝AgOH↓＋KNO3

AgOH＋2NH3·H2O＝Ag(NH3)2OH＋2H2O

所得无色溶液为Ag(NH3)2OH溶液，且另有KCl存在，当加入硝酸时，Ag(NH3)2+变为Ag+和NH4+，Ag+与Cl-结合生成AgCl白色沉淀。

解答：

(1)Al2(SO4)3与过量KOH组成的混合物。

(2)AgNO3与过量NH4Cl、KOH组成的混合物。

(3)若要确定白色粉末组成，可加入HNO3至明显酸性，若白色沉淀消失，为Al2(SO4)3、KOH混合物，若白色沉淀不消失，为AgNO3、NH4Cl、KOH混合物。

例4 甲、乙、丙三种常见单质，X、Y、Z三种常见化合物，在一定条件下的相互转化关系如下：

(1)肯定含有乙元素的化合物是 。

(2)X与Z中正价元素的化合价是前者高，还是后者高？还是不一定？

(3)当X为两种非金属元素组成的化合物，X跟甲反应的化学方程式是 。

(4)当X为金属与非金属元素组成的化合物，X跟甲反应的化学方程式是 。

分析：从丙＋乙—→Z，说明Z肯定含有乙、丙两种元素；又以X＋丙—→Z，说明X肯定含有乙、丙两种元素。

在X、Z两化合物中的正价元素高低不一定，当丙为氧化剂时，后者高，丙为还原剂，前者高。

当X为两种非金属元素组成的化合物时，X、Z、丙是4价碳、2价碳、碳单质组成的碳三角。甲为Mg，X为CO2。

当X为金属非金属元素组成的化合物时，X、Z、乙组成的铁三角，甲为Cl2，X为FeBr2。

解答：

(1)化合物X、Z中肯定含有乙、丙两种元素。

(2)X、Z中正价元素的高低不能确定，当丙为氧化剂时，Z中的正价元素化合价高，当丙为还原剂时，Z中的正价元素化合价低。

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(3)CO2＋2Mg 　　　　　　　2MgO＋C

(4)2FeBr2＋3Cl2=2FeCl3＋2Br2

选自北师大实验中学网站高考专栏

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