高考化学：必背知识点之金属元素的反应

　　一、金属元素的反应

　　1.碱金属的反应

　　(1)碱金属单质的化学反应

　　①与水反应

　　2Na+2H2O===2NaOH+H2↑

　　2K+2H2O===2KOH+H2↑

　　2Na+CuSO4+2H2O===Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑

　　【题源信息】　钠与盐溶液反应，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与氧气反应

　　4Na+O2===2Na2O(空气中缓慢氧化)

　　2Na+O2点燃=====Na2O2

　　2Na2O+O2△=====2Na2O2

　　4Li+O2点燃=====2Li2O

　　【题源信息】　①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，但得到Na2O2的质量大于Na2O的质量。

　　②注意Na及其化合物发生焰色反应时火焰颜色均为黄色。

　　③要注意推断题中的“题眼”——多步氧化关系：NaO2――→Na2OO2――→Na2O2.

　　(2)碱金属化合物的化学反应

　　①Na2O2

　　2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2↑

　　2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2

　　SO2+Na2O2===Na2SO4

　　【题源信息】　1 mol Na2O2参与反应转移电子的物质的量为1 mol，该结论常用在考查NA的题目中。Na2O2与CO2和水蒸气组成的混合气体反应时，应先考虑Na2O2与CO2的反应。Na2O2具有强氧化性，能将具有还原性的物质氧化，注意相关反应离子方程式的书写(如将Na2O2投入Na2S、Na2SO3、NaI、FeSO4等具有还原性的溶液中)。

　　②Na2CO3

　　Na2CO3+2HCl(过量)===2NaCl+CO2↑+H2O

　　Na2CO3+HCl(不足)===NaCl+NaHCO3

　　Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3

　　Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH

　　【题源信息】　向Na2CO3溶液中加入盐酸时反应分两步进行，首先生成NaHCO3，然后是NaHCO3与盐酸反应生成CO2.两者滴加的顺序不同，产生的现象也不同，这就是不用其他试剂就能鉴别出Na2CO3溶液和盐酸的原理。

　　③NaHCO3

　　NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O

　　NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O

　　2NaHCO3+Ca(OH)2(不足)===Na2CO3+CaCO3↓+2H2O

　　NaHCO3+Ca(OH)2(过量)===CaCO3↓+NaOH+H2O

　　【题源信息】　a.不能用常压下蒸发溶剂的方法制备NaHCO3晶体，不能用澄清石灰水鉴别Na2CO3与NaHCO3.

　　b.在书写碳酸氢盐与澄清石灰水反应的离子方程式时要特别注意两者量的相对多少。

　　c.吸收CO2气体中的HCl不能用饱和Na2CO3溶液，需用饱和NaHCO3溶液。

　　④NaOH

　　2NaOH+H2SO4===Na2SO4+2H2O

　　CO2+2NaOH(过量)===Na2CO3+H2O

　　CO2(过量)+NaOH===NaHCO3

　　⑤CO2与NaOH溶液反应的产物可能是Na2CO3、NaHCO3或两者的混合物，可根据Na+和C守恒法确定CO2与NaOH溶液的反应产物。

　　2.Mg的反应

　　(1)在CO2中燃烧

　　2Mg+CO2点燃=====2MgO+C

　　(2)在空气中燃烧

　　2Mg+O2点燃=====2MgO　3Mg+N2点燃=====Mg3N2

　　2Mg+CO2点燃=====2MgO+C

　　【题源信息】　a.此反应在高考中是一个热点反应，主要出现在推断题中，是由金属单质作反应物生成非金属固体单质的置换反应。

　　b.镁着火时不能用二氧化碳灭火器扑灭。

　　c.常温下镁在空气中与O2反应生成一层坚固致密的氧化物保护膜，所以金属镁有抗腐蚀性。

　　3.Al及其化合物的反应

　　(1)铝片产生氢气的反应

　　2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑

　　2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑

　　【题源信息】　铝单质是中学化学中典型的既能与酸反应、又能与碱反应的金属单质，这常作为高考中物质推断题的“题眼”。

　　(2)铝热反应

　　2Al+Fe2O3高温=====2Fe+Al2O3

　　4Al+3MnO2高温=====3Mn+2Al2O3

　　【题源信息】　a.引发铝热反应的操作是高考实验考查的热点。主要操作是先铺一层KClO3，插上镁条，然后点燃镁条。

　　b.注意铝热反应是中学化学中唯一一个金属单质与金属氧化物在高温条件下的置换反应。

　　c.该反应形式常在无机框图中出现，注意反应条件(高温)及信息(铝热反应)。

　　(3)Al2O3的反应(两性)

　　Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O

　　Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O

　　【题源信息】　由此可知Al2O3是一种既能与酸反应，又能与碱反应的两性氧化物。

　　(4)Al(OH)3的反应(两性)

　　Al(OH)3+3HCl===AlCl3+3H2O

　　Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O

　　【题源信息】　由以上反应可知，Al(OH)3是一种既溶于酸又溶于碱的白色沉淀，这是高考推断题的常见“题眼”。

　　(5)铝盐的反应

　　①铝盐与氨水反应

　　Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH4+

　　【题源信息】　a.不管氨水是否过量，都会发生此反应，

　　Al(OH)3不溶于过量的氨水。

　　b.此反应常用于制备Al(OH)3.

　　②偏铝酸盐的反应

　　向偏铝酸盐溶液中滴加盐酸

　　NaAlO2+HCl+H2O===Al(OH)3↓+NaCl(少量盐酸)

　　NaAlO2+4HCl===AlCl3+NaCl+2H2O(足量盐酸)

　　【题源信息】　向偏铝酸盐中逐滴滴加过量盐酸的实验现象是先产生白色沉淀，然后沉淀溶解。

　　向偏铝酸盐中通入CO2[Al(OH)3不溶于碳酸]

　　2AlO2-+CO2+3H2O===2Al(OH)3↓+CO32-(少量CO2)

　　AlO2-+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO3-(足量CO2)

　　偏铝酸盐与铝盐反应

　　Al3++3AlO2-+6H2O===4Al(OH)3↓

　　【题源信息】　a.Al3+与AlO2-不能大量共存。

　　b.此反应是一种最节省原料的制备Al(OH)3的方案。

　　4.铁及其化合物的反应

　　(1)铁单质

　　3Fe+2O2点燃=====Fe3O4

　　Fe+S△=====FeS

　　2Fe+3Cl2点燃=====2FeCl3

　　3Fe+4H2O(g)高温=====Fe3O4+4H2

　　Fe+2H+===Fe2++H2↑(酸为非氧化性酸)

　　Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O(铁适量)

　　3Fe+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O(铁过量)

　　Fe+CuSO4===Cu+FeSO4

　　2FeCl3+Fe===3FeCl2

　　【题源信息】　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，说明Cl2的氧化能力大于S的。常温下，Fe、Al在浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，但加热后继续反应。

　　(2)铁的化合物

　　FeCl2+2NaOH===Fe(OH)2↓+2NaCl

　　4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3

　　2FeCl2+Cl2===2FeCl3

　　Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3

　　FeCl3+3H2O(沸水)△=====Fe(OH)3(胶体)+3HCl(氢氧化铁胶体的制备)

　　Fe2O3·nH2O+3H2O=====铁发生吸氧腐蚀生成铁锈

　　【题源信息】　①FeCl2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、氯水等具有氧化性的物质时，溶液会出现浅黄绿色→棕黄色的颜色变化，该现象可用于Fe2+的初步检验。

　　②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。

　　③Fe3+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。Fe2+的检验可采用加入KSCN溶液后再加入氧化剂的方法。

　　5.铜及其化合物的反应

　　(1)铜单质的反应

　　①与非金属单质反应

　　2Cu+O2△=====2CuO

　　2Cu+S△=====Cu2S

　　Cu+Cl2点燃=====CuCl2

　　在潮湿空气中被锈蚀生成铜绿

　　2Cu+O2+H2O+CO2===Cu2(OH)2CO3

　　②与酸反应

　　Cu+2H2SO4(浓)△=====CuSO4+SO2↑+2H2O

　　3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

　　Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

　　(2)铜的重要化合物

　　①黑色氧化铜高温分解生成红色氧化亚铜

　　4CuO高温=====2Cu2O+O2↑

　　②蓝色硫酸铜晶体受热分解生成白色无水硫酸铜粉末

　　CuSO4·5H2O△=====CuSO4+5H2O

　　【题源信息】　铜作为不活泼金属的代表，高考常考查：

　　a.铜单质的化学性质;b.铜的化合物在反应中的颜色变化;c.CuSO4·5H2O在不同温度条件下分解反应的简单计算。

　　【样题1】

　　多种物质的转化关系如图所示(部分反应物或产物已略去)：

　　已知：①A、B、C、D、G含有同种元素，且它们的状态与颜色如表所示：