金属元素及其应用专题一金属元素知识能力解读知识解读(一)钠1物理性质色、态光泽硬度熔点密度导电、导热性银白色固体金属关泽较小，质软较低比水
小良好说明在实验室里一般用煤油保存少量的钠，使其与空气隔绝。一般不用汽油，因其挥发性较强；也不用酒精，固其能与金属钠反应。2钠的结
构与性质的关系钠“原子结构示意图为，核外有三个电子层，原子半径较大，最外层上只有1个电子，故钠很容易失去最外层的一个电子，化学性质
很活泼，表现出强还原性。3化学性质(1)钠与氧气的反应常温时：(白色固体)加热时：（淡黄色固体）钠在空气中受热后，与氧气剧烈反应，
迅速熔化为一个闪亮的小球，发出黄色火焰。注意钠置于空气中发生的一系列变化及原理过程现象反应原理①变暗②成液③结块④变成粉末(2)钠
与其他非金属单质的反应在点燃或加热条件下，可与、（卤素）等非金属单质反应。(钠与硫混合研磨时会发生爆炸)(3)钠与水的反应①反应
原理：，。②实验现象及分析（钠投入滴加酚酞的水中）实验现象现象分析浮（浮在水面上）钠比水轻熔（熔成闪亮的小球）反应放热，钠的熔点低
游（四处游动）产生气体，气体推动若钠游动鸣（轻微的爆鸣声）反应剧烈红（反应后的水溶液变红）产物中有碱——注意①纳与水反应之前，需用
滤纸擦净上面的煤油，这样可以防止钠与水反应放热而造成煤油燃烧。②钠与水反应剧烈，放出大量的热，甚至能引起氢气燃烧，钠着火后产生的过
氧化钠能与水反应，生成有助燃性的氧气，所以钠失火不能用水扑救，可用干燥的沙土来灭火。(4)钠与酸溶液的反应钠与水反应的实质是与水电
离出来的反应，而酸溶液中的主要来自于酸，由此可知，将钠投入酸溶液中后，钠首先与酸反应，若钠有剩余，再与水反应。反应的离子方程式（钠
跟强酸溶液反应的实质）为。5)钠与盐的反应①钠与正盐溶液的反应先考虑钠与水的反应，再考虑生成的与正盐能否发生复分解反应。例如，将钠
投入溶液中：、，反应总方程式为。②钠与弱酸的酸式盐溶液的反应先考虑钠与水的反应，再考虑生成的与弱酸的酸式盐的反应。例如，将钠投入溶
液中：、。③钠与强酸的酸式盐溶液的反应相当于钠与强酸的反应，先考虑与的反应，再考虑与的反应。例如，将钠投入溶液中：，离子方程式为。
④钠与熔融盐的反应钠具有强还原性，常用作高温还原剂，用于冶炼钛、锆、铌、钽等稀有金属，这类反应为高温下的置换反应，例如，。(6)钠
与含羟基或羧基的有机物的反应钠能与含羟基(—)或羧基(—)的有机物（如醇类、酚类、羧酸等）发生置换反应生成。例如：、。分析钠与酸、
盐溶液的反应时，要注意反应的先后顺序：①钠与酸溶液反应时，先与酸反应，后与水反应，可以概括为“先酸后水”。②钠与盐溶液反应时，先与
水反应，再考虑生成的与盐是否发生反应，可以概括为“先水后盐”。③钠与水及酸、盐溶液反应时，不会剩余，生成的量取决于金属的量，存在
关系式：。知能解读（二）氧化钠和过氧化钠1二者的性质及转化关系颜色状态白色固体淡黄色固体氧化素化合价-2-1化学键离子键离子键、非
极性共价键电子式与水反应与反应与酸反应所属类别碱性氧化物不是碱性氧化物，属于过氧化物转化2与水反应的实质分析，从表面看，为氧化产物
，为还原产物，实际上，与水的反应分两步进行：(复分解反应)；（氧化还原反应）。用双线桥表示电子得失应为：由此可见，还原产物是，氧化
产物是。点评与、的反应常出现在高考题涉及阿伏加德罗常数的问题中，解答此类问题时，要抓住两个关系：“”和“”，结合题给数据进行点评分
析。另外，若题目给出或的体积，要看气体是否处于标准状况下，若处于非标准状况下，则无法计算其物质的量。知能解读（三）碳酸钠和碳酸氢钠
1二者的比较碳酸钠碳酸氢钠俗名纯碱、苏打小苏打化学式色态白色粉末白色细小晶体溶解性（水）易溶可溶热稳定性加热一般不分解加热易分解与
的反应不反应与澄清石灰水反应与、水反应慢；不反应与同浓度的盐酸反应（或、）快；与或溶液反应或不反应（当再加氨水或溶液时，则有沉淀生
成）鉴别用途用于制玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业；洗涤剂发酵粉、灭火剂、医用①加热比较不分解分解产生使澄清石灰水变浑浊的气体②与酸反
应放出的快慢慢快③与酸互滴顺序不同，现象不同顺序不同，现象相同④与溶液反应产生白色沉淀无明显现象相互转化工业制法用、、、作原料先制
备出，再将加热分解即得2稀盐酸逐滴加入、溶液中的现象分析（1）溶液：，。现象：开始无气体产生，盐酸滴加到一定量后（将全部转化为），
才开始产生气体。（2）溶液：。现象：立即产生气体3溶液与盐酸互滴的反应及分析（1）向盐酸中逐滴加入溶液——酸过量：(开始就有气体)
（2）向溶液中逐滴加入盐酸——开始时过量：开始，酸不足：（无气泡）再加酸：（有气泡）注意溶液和盐酸互滴时，不同的滴加顺序产生不同的
实验现象，因此，不用任何试剂，只用胶头滴管和试管就可鉴别这两种溶液。点评、溶液与盐酸反应中的定量关系①消耗的关系二者等质量时，消耗
多；二者等物质的量时，消耗多。②生成的关系、的量盐酸的量的量物质的量相等足量相等质量相等足量产生的多足量等量产生的多知能解读（四）
焰色反应1定义许多金属及其化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色，叫做焰色反应。说明①焰色反应是物理变化，是金属原子或离子在灼烧时
获得一定的能量，原子核外电子发生跃迁的结果。②并非所有金属元素都有焰色反应；焰色反应是元素的性质，不会因元素的存在形式不同而发生改
变。2实验操作3注意事项（1）铂丝要洁净，没有铂丝时，可以用光洁、无锈的铁丝代替；火焰本身尽可能无色。（2）灼烧铂丝至与原来火焰颜
色相同为止，排除其他金属离子的干扰。（3）要用稀盐酸洗涤铂丝，不能用稀硫酸洗涤。（4）观察钾元素的焰色时，必须通过蓝色钴玻璃(滤去
黄光)，排除元素焰色的干扰。方法技巧归纳方法技巧（一）与、反应中的定量关系及应用方法指导发生的反应：、。1物质的量关系无论是或的纯
净物还是二者的混合物，通过足量的时，或与放出的物质的量之比均为，解决此类问题可惜助物质的量守恒关系。2气体体积关系若和的混合气体（
或单一气体）通过足量的，气体体积的减少量或原混合气体体积的，即为生成氧气的体积。3电子转移关系当与、反应时，每产生转移。4反应先后
关系一定量的与一定量和的混合物的反应，可看作先与反应，待反应完全后，再与发生反应。5固体质量关系从反应前后固体质量变化的角度看，相
当于固体只吸收了中的“”、中的“”，可以看作“发生”相应的反应：、(实际上两反应不能发生)。点评解答本题还可以采用“差量法”分
析：（固）转移电子显然，选项正确，这里要注意常温常压下的体积并非。方法技巧（二）、的鉴別及除杂方法方法指导1鉴别
方法（1）固体（2）溶液2除杂方法（1）固体除去中的：加热，将转化为。除去中的：加水溶解制得饱和溶液，再通入足量气体，结晶、过滤、
低温烘干。（2）溶液除去溶液中的：加适量溶液：。除去溶液中的：通入足量气体，将转化为:。注意不能用溶液[或溶液]区分和，其原因是二
者均能与[或]反应产生白色沉淀；、[或、]。易错易混（一）过氧化钠的三条重要性质中元素显价，处于元素的中间价态，因此既具有氧化性又
具有还原性，但以氧化性为主。1强氧化性与、、、等还原性物质反应时，体现其氧化性。（1）与的反应：（不同于反应)。（2）投入溶液中：
可将氧化成，同时生成沉淀。（3）投入溶液中：可将氧化成单质硫，溶液中出现淡黄色浑浊。（4）投入溶液中：可将氧化成。2弱还原性可被酸
性溶液、溶液等强氧化性物质氧化，体现其还原性。3漂白性投入品红溶液中，由于具有强氧化性而表现出漂白性，使品红溶液褪色。点评本题有两
个限制条件：①各组离子或分子能大量共存；②加入足量后溶液中各组离子或分子仍能大量共存。分析溶液中加入足量后的变化，要考虑两点：一是
具有强氧化性，还原性离子不能大量存在；二是与水反应生成，与反应生成沉淀的离子不能大量存在。易错易混（二）碳酸氢盐与碱溶液的反应规律
及应用碳酸氢盐与碱溶液的反应比较复杂，加入碱溶液的量不同，其反应产物可能不同，对应的离子方程式也不同，因此，分析碳酸氢盐与碱溶液的
反应时，要注意反应物之间量的关系。1与溶液的反应（1）足量：，离子方程式为。（2）不足：，离子方程式为。2与溶液的反应（1）足量：
，离子方程式为。（2）不足：，离子方程式为。3与溶液的反应与溶液的反应为，反应产物与反应物的量无关，离子方程式为。4与溶液的反应与
溶液的反应为，反应产物与反应物的量无关，离子方程式为。点评书写碳酸氢盐与碱溶液反应的离子方程式，可采用“少定多变”法。①“少定”：
即将量少的反应物的化学计量数定为1，其阴、阳离子的化学计量数按化学式的比例确定。②“多变”：即过量的反应物，其阴、阳离子的化学计量
数根据反应的需要确定，不受化学式中阴、阳离子的比例制约，是可变的。专题二镁和铝知识图谱1镁及其重要化合物之间的转化关系2铝及其重要
化合物之间的转化关系知识能力解读（一）镁和铝的单质1物理性质颜色和状态密度（）熔点℃沸点℃导电、传热性延展性镁银白色固体1.738
6451090较好较好铝银白色固体2.70660.42467很好很好2原子结构与性质的关系、的原子结构示意图分别为、，原子最外层电
子数分别为2、3，易失去电子，表现出较强的还原性。3化学性质（1）与非金属单质的反应①常温下，、在空气中，其表面易生成一层氧化膜而
发暗：、。②在点燃时，与剧烈反应，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体：。在空气中加热铝箔，铝箔熔化但不滴落，表面变暗：。③
在点燃时，还能与反应生成；。（2）与非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸）的反应（3）与水的反应注意①镁与冷水不发生反应，与沸水缓慢反应，向
反应后所得溶液中滴加酚酞，溶液显浅红色。②铝与沸水几乎不发生反应。（4）与某些氧化物的反应①在中点燃时生成和；②在高温下，能与、等
金属氧化物发生铝热反应：（焊接钢轨）（冶炼高熔点金属）（5）与强碱溶液（如）的反应与溶液反应产生：，离子方程式为。与强碱溶液不发生
反应。4工业制备（1）从海水中提取镁①工艺流程图②反应原理生产石灰乳：、。获得无水：、、。电解熔融制取：。（2）从铝土矿中获得铝
①工艺流程图②反应原理制取：（碱溶），（酸化）；制取：；制取金属：。知能解读（二）镁和铝的氧化物名称氧化镁氧化铝化学式物理性质白色
粉末，熔点高（2800℃）白色粉末，熔点高（2045℃）化学性质缓慢溶解于水生成难溶于水不反应用途优良耐火材料，制耐火砖、耐火管和
坩埚等①作冶炼铝的原料；②用于制耐火坩埚、耐火管注意①是碱性氧化物，只能与酸反应，不能与碱溶液反应。②是两性氧化物，既能与酸反应，
又能与强碱反应，且只生成盐和水。知能解读（三）镁和铝的氢氧化物名称氢氧化镁氢氧化铝化学式物理性质白色固体，难溶于水白色固体，难溶于
水物质类别中强碱两性氢氧化物化学性质与强酸的反应与强碱的反应—受热分解制备方法主要用途作抗酸剂、缓泻剂治疗胃酸过多，胶体作净水剂说
明铝三角（转化关系如下所示）方法技巧归纳方法技巧（一）可溶性铝盐与强碱（如）溶液反应的计算方法指导由于具有两性，可溶性铝盐与强碱
溶液混合，可能发生如下反应：①（碱不足）；②；③（碱足量）。分析上述三个离子方程式，将、的量的关系及产物中元素的存在形式用数轴表示
为因此，生成沉淀的量与、之间存在如下关系：（1）当时，只发生反应①，生成沉淀的量为，。（2）当时，只发生反应③，生成的沉淀又溶解，
则。（3）当时，发生反应①和②，生成沉淀的量为，则有。说明解可溶性铝盐与强碱反应的相关计算题时，要先判断可溶性铝盐与强碱的量的关系
，才能用联立方程式法或守恒法列式求解。方法技巧（二）沉淀的生成及溶解图像分析方法指导操作向可溶性铝盐溶液中逐滴滴加溶液至过量向可溶
性铝盐溶液中逐滴滴加氨水至过量（或向氨水中滴加铝盐至过量）现象立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失立即产生白色沉淀→渐多→最多
→沉淀不消失图像离子方程式不反应操作向偏铝酸盐溶液中滴加稀盐酸至过量向偏铝酸盐溶液中缓慢通入至过量现象立即产生白色沉淀→渐多→最多
→渐少→消失立即产生白色沉淀→渐多→最多→沉淀不消失图像离子方程式不反应操作向溶液中逐滴滴加可溶性铝盐溶液至过量向盐酸溶液中逐滴滴
加偏铝酸盐溶液至过量现象无沉淀（有但即溶）→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失图像离子方程式易错易混辨析易错易混（一）铝及其化合物的
性质的三大误区误区1：与反应产生的溶液一定是酸性溶液元素处于元素周期表中金属与非金属的分界线附近，表现出一定的金属性和非金属性。能
与非氧化性酸（如盐酸、稀等）反应产生（），因此，与反应产生的溶液可能呈酸性4.金属镁跟水反应（不含），也可能呈碱性。误区2：能溶于
强碱溶液，也能溶于弱碱溶液是弱电解质，能发生酸式电离和碱式电离：碱式电离酸式电离在强碱溶液中，较大，与结合生成，使发生酸式电离，生
成偏铝酸盐而溶解。在弱碱溶液中，较小，不能溶解。（1）与弱碱（如氨水）溶液反应生成沉淀，继续滴加氨水，沉淀不会溶解：。（2）与强碱
（如）溶液反应生成沉淀，继续滴加强碱溶液，沉淀溶解：、。误区3：与、在溶液中可以大量共存（1）在强酸性溶液中可以大量共存，在强碱性
溶液中不能大量共存：。（2）在强碱性溶液中可以大量共存，在强酸性溶液中不能大量共存：。（3）与、在水溶液中因发生完全双水解反应而不
能大量共存：、。易错易混（二）两性化合物与化合物的“两性”辨析1．两性化合物包括两性氧化物和两性氢氧化物，是指既能与酸反应，又能与
碱反应，且只生成盐和水的化合物，如、、、等。2．化合物的“两性”是指既能与酸反应，又能与碱反应的性质。例如，，，这里表现出“两性”
，但不是两性化合物。3．两性氧化物和两性氢氧化物都具有“两性”，都能与酸、碱溶液反应，但能与酸、碱溶液反应的化合物不一定是两性化合
物，如等。4．中学阶段常见的既能与强酸反应，又能与强碱反应的物质主要有：①两性氧化物，如、等；②两性氢氧化物，如、等；③某些单质，
如等；④弱酸的铵盐，如、、等；⑤多元弱酸的酸式盐，如、等；⑥氨基酸和蛋白质。专题三铁铜知能图谱1铁及其重要化合物之前的转化关系2
铜及其重要化合物之间的转化关系知识能力解读知能解读（一）铁和铜的单质1物理性质颜色和状态密度（）熔点℃沸点℃导电、传热性延展性铁银
白色固体7.87415352750很好较好铜红色固体8.961083.42567很好很好2原子结构与元素的性质原子结构示意图：（
1）铁的常见化合价有+2价和+3价，其中+3价相对比较稳定。另外铁还有+6价，如（高铁酸钾）。铁位于元素周期表的第Ⅷ族，但没有+8
价。铁原子遇到较弱氧化剂时失去2个电子，遇到较强氧化剂时失去3个电子。（2）铜的常见化合价有+1价和+2价，其中+2价比较稳定。铜
原子遇到较弱氧化剂时失去1个电子，遇到较强氧化剂时失去2个电子。3化学性质（1）与非金属单质的反应在加热条件下，铁和铜均可与多种非
金属单质反应。一般来说，遇到氧化性较弱的非金属，铁、铜显较低化合价，遇到氧化性较强的非金属，铁、铜显较高化合价。例如：（2
）铁既能被非强氧化性酸中的氢离子氧化，又能被强氧化性酸中的中心原子氧化，而铜只能被强氧化性酸中的中心原子氧化。例如：说明铁在常温下
的浓硫酸或浓硝酸中均钝化。纯净的铁在空气中比较耐腐蚀，但常用的钢铁器件通常比较容易被腐蚀。（3）与某些盐的反应（4）与水反应在高温
下，铁能置换水蒸气中的氢，但铜不能跟水反应。4工业制备（1）铁的冶炼①原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。②反应器：炼铁高炉（简称
高炉）。③反应原理：用还原剂将从其化合物中还原出来。④工艺流程从高炉下方鼓入的空气与焦炭反应产生还原剂并放出大量的热。，还原铁矿石
：（2）铜的制备和精炼①湿法炼铜：②高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜（粗铜）：（炉渣）粗铜中铜的含量为99.5%~99
.7%，主要含有、、、等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%~99.98%的纯铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子
变为，用纯铜棒作阴极即可得精铜。知能解读（二）铁和铜的重要化合物1铁的三种氧化物化学式俗名—铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑
色晶体铁的价态+2+3的+2价，的+3价水溶性不溶不溶不溶稳定性不稳定，在空气里加热迅速被氧化：稳定稳定与非氧化性酸反应（碱性氧
化物）（碱性氧化物）（复杂氧化物）与氧化性酸反应同上共性高温时，都能被、、、等还原剂还原，还原过程中铁的化合价逐渐降低，最终都生成
铁2铁的两种氢氧化物化学式制备色态白色絮状沉淀红褐色沉淀性质在空气中迅速被氧化：溶于酸：加热易分解：溶于酸：转化常温下，白色沉淀迅
速变成灰绿色，最后成为红褐色注意为白色絮状沉淀，在空气中迅速转变：白色→灰绿色→红褐色。此知识点经常作为铁元素存在的检验方法和推断
题的重要突破口。3氧化铜和氢氧化铜物质氧化铜氢氧化铜化学式色态黑色固体（粉末）蓝色固体化学性质制法注意①溶液中的常为蓝色（浓为绿色
，稀为蓝色），可作为的判定依据。如溶液呈蓝色。②与碱反应生成蓝色沉淀，溶于氨水形成深蓝色溶液，这是鉴定的方法之一。无水遇水变蓝色（
生成），可作为检验水的依据。③是一种红色粉末，在非氧化性酸溶液中发生歧化反应：。、均为黑色粉末，难溶于水和非氧化性酸，能被硝酸等强
氧化性酸溶解。4铁盐（含）和亚铁盐（含）的性质颜色浅绿色（溶液）黄色（溶液）主要化学性质还原性：与碱反应：水解：水溶液显酸性氧化性
：与碱反应：水解：水溶液显酸性检验方法遇碱生成白色絮状沉淀，沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色遇KSCN溶液显红色；与碱反应生成红
褐色沉淀保存加防止氧化，密封无特殊要求溶液配制加酸防止水解，加防止氧化加酸防止水解转化关系方法技巧归纳方法技巧（一）“铁三角”的转
化关系及应用方法指导1“铁三角”是指、、相互转化的三角关系和相互转化的具体反应举例如下：（1）（2）2“铁三角”的应用（1）制取①
碱液沉淀法：或。②电解法：以铁棒作为阳极，石墨作为阴极，用溶液或溶液作电解质溶解进行电解。如图所示。阳极：阴极：溶液中：（2）制取
或（3）判断离子共存与、、、因发生氧化还原反应而不能大量共存。与、、、酸性溶液中的等离子因发生复分解反应或氧化还原反应而不能大量共
存。（4）制取胶体（5）制备无水（6）工业冶铁提示①实验室用溶液和溶液制取时，常采取一些改进措施，如：a.煮沸溶液，目的是除去溶解
的；b.向溶液液面上方滴加一层植物油或苯，目的是隔绝空气。②在空气中蒸干溶液和溶液，前者得到固体，后者得到固体。方法技巧（二）和的
检验及鉴别方法方法指导1直接观察颜色溶液呈浅绿色，溶液呈棕黄色。2利用显色反应（形成络合离子）（1）（2）3利用沉淀的颜色4利用的
氧化性（1）（2）（3）5利用的还原性易错易混辨析易错易混（一）、、的性质及应用中的误区误区1：少量铁与盐酸、稀硫酸反应可生成铁与
稀盐酸、稀硫酸、浓盐酸等非氧化性酸反应，无论铁是否过量，反应都生成，得不到，反应的离子方程式为，这一反应常出现在高考离子方程式的判断问题中。铁与稀等氧化性酸反应时，若铁不足量，反应中生成。误区2：检验时，先滴加氯水，后加入溶液检验溶液中的原理是通过滴加氯水，将转化为，再利用与反应生成而使溶液显红色，因此要先向待测液中加入溶液，后滴加氯水，通过观察溶液中颜色变化来检验。误区3：可存在于弱酸性和中性溶液中发生水解反应：，因此含的溶液显酸性，当酸性较弱时，易转化为沉淀。在离子共存问题中，要特别注意溶液的酸碱性对的影响。误区4：含的溶液中加入溶液，生成红色沉淀能与发生络合反应，生成易溶于水且难电离的物质，使溶液显红色，常根据上述现象检验溶液中的。易错易混（二）离子共存问题中的“黄金搭档”——和和一这对“黄金搭档”经常出现在高考离子共存问题中，高考命题专家从限制条件、离子组合、隐含反应等角度不断创新设计，分析此类问题时，要考虑的还原性及的氧化性等。1与不能大量共存的离子（1）与、等离子因生成沉淀而不能大量共存。（2）与、、等离子因发生氧化还原反应而不能大量共存。2与不能大量共存的离子（1）与、等离子因生成沉淀而不能大量共存。（2）与、、、、等离子因发生氧化还原反应而不能大量共存。（3）与、等离子因发生络合反应生成难电离的物质而不能大量共存。1/26 |
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