鈉、鋁、鐵、銅及其化合物是日常生活中非常重要的物質(zhì)，特別是鋁、鐵在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位。命題的重點將是鈉及其化合物(特別是Na2O2、Na2CO3、NaHCO3)的性質(zhì)、鋁及其化合物的兩性、Fe2＋與Fe3＋之間的轉化關系、銅的冶煉及Cu(OH)2的性質(zhì)等。估計以后高考試題將會在選擇題中以離子共存、離子方程式、氧化還原反應、物質(zhì)的鑒別與分離等角度考查金屬元素及其化合物的性質(zhì)，也會在非選擇題中以金屬元素的性質(zhì)為載體，通過推斷題、實驗題，考查考生運用金屬元素的有關知識分析解決問題的能力。以實驗探究的形式考查元素化合物的性質(zhì)將成為2014年高考命題的新亮點。
【知識網(wǎng)絡】
1. 專題知識網(wǎng)絡
（1）鈉及其化合物相互轉化關系圖：
（2）鎂元素及其化合物相互轉化關系圖如下：
（3）鋁及其化合物網(wǎng)絡圖如下：
【考點突破】
考點一 金屬單質(zhì)及其化合物間的轉化
例1 A、B、C、D、X均為中學化學常見物質(zhì)。它們之間存在如下圖所示轉化關系。(圖中反應條件略去)
填寫下列空白：
(1)若A為金屬鋁，B為氧化鐵，寫出反應A+B?→C+D的一種用途： 。
(2)若A、B、C、D都是化合物，其中A為H2O，B、C、D均含有氮元素，則B為 色氣體。
(3)若A為金屬單質(zhì)，B、C、D都是化合物，A與B發(fā)生的反應常用于制作印刷電路板，該反應的離子方程式為 。
(4)若A、B、C為化合物，D、X為單質(zhì)，A、B、C中肯定含有X元素的是 。
解析 (1)若A為金屬鋁，B為氧化鐵，則此反應為鋁熱反應，其用途有焊接鋼軌等。
(2)若A為H2O，B、C、D均含有氮元素，則此反應是：H2O＋3NO2===2HNO3＋NO，NO2氣體是紅棕色的。
(3)若A為金屬單質(zhì)，B、C、D都是化合物，A與B發(fā)生的反應常用于制作印刷電路板，可以推斷此反應是金屬銅和Fe3＋的反應，離子方程式：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。
(4)D和X化合生成B，所以B中一定有X；A和B反應生成C和D，D是單質(zhì)，B中的X只能進入C；A中是否有X無法判斷。
答案 (1)焊接鋼軌(或其他合理答案)
(2)紅棕
(3) Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
(4) BC
考點二 金屬氧化物和氫氧化物
例2 由短周期元素組成的單質(zhì)A、B、C和甲、乙、丙、丁、戊五種化合物有如圖所示的轉換關系，甲是工業(yè)上制取A的主要原料。請回答：
(1)寫出下列物質(zhì)的化學式：
A： ，乙： 。
(2)寫出甲物質(zhì)在工業(yè)上的任意兩種主要用途
。
(3)寫出下列變化的化學方程式：
①A與NaOH溶液反應的化學方程式： ；
②乙與過量CO2反應的離子方程式： ；
③戊溶液與乙溶液混合的離子方程式： 。
解析 本題的“突破口”是單質(zhì)A與NaOH溶液反應，生成單質(zhì)C，則C為H2，A可能是鋁或硅，而A和B的產(chǎn)物甲能與鹽酸反應，推知A為Al，B為O2。
答案 (1)Al NaAlO2
（2）作耐高溫材料；制取鋁單質(zhì)
（3）①2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑②AlO2- +CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
③Al3++3AlO2- +6H2O=4Al(OH)3↓
考點三 金屬陽離子的檢驗
例3有A、B、C、D、E和F六瓶無色溶液，他們都是中學化學中常用的無機試劑。純E為無色油狀液體；B、C、D和F是鹽溶液，且它們的陰離子均不同。現(xiàn)進行如下實驗：
①A有刺激性氣味，用沾有濃鹽酸的玻璃棒接近A時產(chǎn)生白色煙霧；
②將A分別加入其它五種溶液中，只有D、F中有沉淀產(chǎn)生；繼續(xù)加入過量A時，D中沉淀無變化，F(xiàn)中沉淀完全溶解；
③將B分別加入C、D、E、F中，C、D、F中產(chǎn)生沉淀，E中有無色、無味氣體逸出；
④將C分別加入D、E、F中，均有沉淀生成，再加入稀HNO3，沉淀均不溶。
根據(jù)上述實驗信息，請回答下列問題：
(1)能確定的溶液是(寫出溶液標號與相應溶質(zhì)的化學式)：
；
(2)不能確定的溶液，寫出其標號、溶質(zhì)可能的化學式及進一步鑒別的方法： 。
解析 (I)由題干表述可知A和E不是鹽，又由純E為無色油狀液體，推知E為硫酸(③步操作進一步確定)；(II)由題干和①步操作可知A為氨水； (III)再由②步操作可知F中陽離子為Ag＋發(fā)生的反應為：Ag＋＋NH3?H2O===AgOH↓＋NH＋4；AgOH＋2NH3?H2O===[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O；而常見的鹽中只有AgNO3可溶于水，故F為AgNO3； (IV)由③步操作可知B中陰離子應為CO2－3,由于此無色無味的氣體只能是CO2, B、C、D中能生成沉淀說明不能是HCO－3，而陽離子可是常見的K＋、Na＋、NH＋4等待定；(V)同樣由②步操作D中能與氨水生成沉淀的無色溶液中常見的為陽離子為Mg2＋或Al3＋，而陰離子需待下步反應再確定；(VI)由④步操作生成的沉淀可能為AgCl、AgBr、AgI、BaSO4、H2SiO3(不合理)等，但限于題干所述中學常用試劑，則沉淀應為AgCl和BaSO4，才不溶于HNO3，一個是與AgNO3結合生成的沉淀，一個是與硫酸結合形成的沉淀，故C應該同時含有Ba2＋和Cl－，即C為BaCl2，進而推出D中陰離子應該為SO2－4，因為題干所述鹽溶液中陰離子均不同，故D為Al2(SO4)3或MgSO4；其他解析見答案。
答案 (1) A：NH3或NH3?H2O，C：BaCl2，E：H2SO4，
F：AgNO3
(2) B，Na2CO3或K2CO3：焰色反應實驗：用鉑絲或鐵絲蘸取少量的B，在酒精燈火焰上灼燒，若火焰為黃色，則B為Na2CO3；若透過藍色鈷玻璃觀察火焰顏色，火焰為紫色，則B為K2CO3。D，MgSO4或Al2(SO4)3：取少量D溶液，向其中滴加過量的氫氧化鈉溶液，若產(chǎn)生的沉淀沒有溶解，證明是MgSO4，若生成的沉淀完全溶解說明是Al2(SO4)3。
【高考失分警示】
對金屬的考查常見的錯誤有：
1．鋁及其化合物
注意對Al2O3、Al(OH)3兩性的理解，以及對Al3＋、AlO－2存在條件的認識。
Al2O3、Al(OH)3僅能溶于強酸和強堿溶液中(如在氨水和碳酸中均不溶)，Al3＋、AlO－2只能分別存在于酸性與堿性溶液中。
Al3＋與下列離子不能大量共存：OH－、CO2－3、HCO－3、SO2－3、S2－、AlO－2，其中OH－是因為直接反應，其余均是“雙水解”。
AlO－2與下列離子不能大量共存：H＋、HCO－3、NH＋4、Al3＋、Mg2＋、Cu2＋。其中H＋和HCO－3是因為直接反應(AlO－2＋HCO－3＋H2O===Al(OH)3↓＋CO2－3)，其余也是“雙水解”。
2．鈉及其化合物
(1)注意鈉及其化合物溶于水所得溶液濃度的計算中，Na及Na2O2溶于水均會產(chǎn)生氣態(tài)物質(zhì)，所得溶液的質(zhì)量應是原混合物質(zhì)的質(zhì)量總和減去產(chǎn)生氣體的質(zhì)量。
(2)注意Na2O2跟CO2和水蒸氣組成的混合氣體反應時的先后順序。若先發(fā)生反應：2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，必定還發(fā)生2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O，即應先考慮Na2O2跟CO2的反應。
(3)正確理解“焰色反應”。
①它是元素的一種物質(zhì)性質(zhì)。無論是金屬離子或金屬原子均能發(fā)生焰色反應。它屬物理變化過程。
②不是所有元素都有特征的顏色。只有堿金屬元素以及鈣、鍶、鋇、銅等少數(shù)金屬元素才能呈現(xiàn)焰色反應。
(4)不清楚Na2O、Na2O2、KO2的結構，判斷陰、陽離子配比時易出錯，三種化合物陰、陽離子數(shù)之比為1∶2、1∶2、1∶1。
3．鐵、銅及其化合物
(1)NO－3與Fe2＋在酸性條件下，不能共存。
(2)過量的Fe與硝酸作用，或在Fe和Fe2O3的混合物中加入鹽酸，要注意產(chǎn)生的Fe3＋還可以氧化單質(zhì)Fe這一隱含反應：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
(3)注意FeCl3、Fe2(SO4)3的水溶液蒸干所得剩余固體的區(qū)別。FeCl3溶液加熱濃縮時，因Fe3＋水解和HCl的揮發(fā)，得到的固體為Fe(OH)3，如灼燒后得到紅色的Fe2O3固體。但Fe2(SO4)3溶液蒸干時，因硫酸是難揮發(fā)性酸，將不能得到Fe(OH)3固體。
(4)注意亞鐵鹽及Fe(OH)2易被空氣中氧氣氧化成三價鐵的化合物。如某溶液中加入堿溶液后，最終得到紅褐色沉淀，并不能斷定該溶液中一定含有Fe3＋，也可能含有Fe2＋。
(5)注意鐵單質(zhì)與強氧化性物質(zhì)反應時，也有生成二價鐵化合物的可能性。反應中若鐵為足量，最終鐵元素將以二價鐵形式存在，因為2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋。
【方法技巧】
（1）有關金屬單質(zhì)及其化合物的框圖推斷，是高考命題中的難點內(nèi)容。復習過程中，對出題頻率較高的四種金屬(Na、Mg、Al、Fe)的單質(zhì)及其化合物的特性、結合金屬的活動性順序要進行歸納、梳理和比較，并能熟練地加以應用。
（2）鋁與鎂、鐵及其化合物的有關計算(如圖象、函數(shù)關系等)為過去高考的較難題。要根據(jù)它們的性質(zhì)寫出有關的化學方程式，通過圖象或函數(shù)找出解題的突破口，如圖象中的最大值(最高點)、最低點、轉折點和水平線等對正確解題往往有重要意義，同樣函數(shù)的邊界條件及定義域?qū)忸}也非常重要。
（3）解題注意點
要學會分析信息，正確應用基本理論，如周期律的知識、化學鍵和晶體理論、金屬的活動性順序表等知識來解答有關習題。掌握若干常見金屬的活動性順序是學好中學化學的基礎,也是高考必備的基礎。
【高考真題精解精析】
【2014高考試題解析】
1.（重慶）下列敘述正確的是
A. Fe分別與氯氣和稀鹽酸反應所得氯化物相同
B.K、Zn分別與不足量的稀硫酸反應所得溶液均呈中性
C. Li、Na、K的原子半價和密度隨原子序數(shù)的增加而增大
D.C、P、S、Cl的最高價氧化物對應水化物的酸性逐漸增強
【答案】D
【解析】氯氣具有強氧化性，鐵在氯氣中燃燒生成FeCl3，H＋的氧化性較弱，與鐵反應生成FeCl2，A項錯誤。鋅與不足量的稀硫酸反應生成ZnSO4溶液，屬于強酸弱堿鹽，溶液顯酸性，K與硫酸反應后得到K2SO4為中性，而過量的K繼續(xù)與水反應生成KOH，因此最后溶液顯堿性，B項錯誤。Li、Na、K為同主族元素，從上到下原子半徑依次增大，但密度金屬鈉大于金屬鉀，出現(xiàn)反常，C項錯誤。非金屬性越強，其最高價氧化物對應水化物的酸性越強，C、P、S、Cl的非金屬性依次增強，因此D項正確。
2．（上海）高鐵酸鉀( K2FeO4)是一種新型的自來水處理劑，它的性質(zhì)和作用是
A．有強氧化性，可消毒殺菌，還原產(chǎn)物能吸附水中雜質(zhì)
B．有強還原性，可消毒殺菌，氧化產(chǎn)物能吸附水中雜質(zhì)
C．有強氧化性，能吸附水中雜質(zhì)，還原產(chǎn)物能消毒殺菌
D．有強還原性，能吸附水中雜質(zhì)，氧化產(chǎn)物能消毒殺菌
解析：高鐵酸鉀( K2FeO4)中Fe的化合價是+6價，具有強氧化性，其還原產(chǎn)物Fe3+水解生成氫氧化鐵膠體，能吸附水中雜質(zhì)。
答案：A
3．（上海）過氧化鈉可作為氧氣的來源。常溫常壓下二氧化碳和過氧化鈉反應后，若固體質(zhì)量增加了28 g，反應中有關物質(zhì)的物理量正確的是(NA表示阿伏加德羅常數(shù))
二氧化碳碳酸鈉轉移的電子
A1molNA
B22.4L1mol
C106 g1mol
D106g2NA
解析：二氧化碳和過氧化鈉反應的方程式為：2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2，每生成1mol氧氣，固體質(zhì)量就增加56g、消耗2mol二氧化碳和2mol過氧化鈉，同時生成2mol碳酸鈉，而轉移的電子數(shù)是2mol。
答案：AC
4．（上海）物質(zhì)的量為0.10 mol的鎂條在只含有CO2和O2混合氣體的容器中燃燒（產(chǎn)物不含碳酸鎂），反應后容器內(nèi)固體物質(zhì)的質(zhì)量不可能為
A．3.2g B．4.0g C．4.2g D．4.6g
解析：若鎂全部與氧氣反應只生成氧化鎂，其質(zhì)量是4g；若鎂全部與二氧化碳反應生成氧化鎂和碳，其質(zhì)量是4.6g。因為只要有氧氣存在，就不可能生成單質(zhì)碳，即鎂應該首先與氧氣反應，所以選項D是不可能。
答案：D
5.（重慶）對滴有酚酞試液的下列溶液，操作后顏色變深的是
A.明礬溶液加熱 B.CH3COONa溶液加熱
C.氨水中加入少量NH4Cl固體 D.小蘇打溶液中加入少量NaCl固體
【答案】B
【解析】明礬KAl(SO4)2?12H2O在水中電離后產(chǎn)生的Al3＋水解使溶液呈酸性，加熱導致水解程度增大，但酚酞遇酸性溶液顏色不變化，因此A項不符合題意。CH3COONa為強堿弱酸鹽，水解呈堿性，滴加酚酞后溶液顯紅色，加熱使堿性增強，因此紅色變深。氨水為弱堿，發(fā)生不完全電離：NH3?H2O NH4＋＋OH－，加入酚酞后溶液變?yōu)榧t色，而NH4Cl=NH4＋＋Cl－，其中的NH4＋會抑制氨水的電離，使溶液堿性減弱，顏色變淺。NaCl對NaHCO3溶液中HCO3－的水解無影響
6.（四川）下列“化學與生活”的說法不正確的是( )
A．硫酸鋇可用鋇餐透視
B．鹽鹵可用于制豆腐
C．明礬可用于水的消毒，殺菌
D．醋可用于除去暖水瓶中的水垢
【答案】C
【解析】硫酸鋇不溶于胃酸，可以做鋇餐，A項正確。鹽鹵可以使豆?jié){發(fā)生凝聚生產(chǎn)豆腐，B項正確。明礬可以用于水的凈化，不能殺菌、消毒，C項錯誤。醋酸可以與水垢的成分碳酸鈣反應，可以用來除垢，D項正確。
7.（山東）Al，F(xiàn)e，Cu都是重要的金屬元素。下列說法正確的是
A.三者對應的氧化物均為堿性氧化物 B.三者的單質(zhì)放置在空氣中只生成氧化物
C.制備AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用將溶液直接蒸干的方法
D.電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液是陰極上依次析出Cu，F(xiàn)e，Al
【答案】C
【解析】本題考查幾種重要金屬及其化合物知識，同時間雜著考查鹽類水解規(guī)律應用與電解規(guī)律的應用。A選項中Al2O3為兩性氧化物，故A項錯誤；B選項中Cu主要生成銅綠??堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]，故B錯誤；C選項中三者氯化物溶液蒸干發(fā)生水解得到對應氫氧化物和氧化物混合物，若再灼燒得到全是氧化物，故一般在HCl氣流中蒸干，才能得到無水物；D選項考查電解放電規(guī)律，F(xiàn)e3+先放點得到Fe2+，再Cu2+放電得到Cu，然后Fe2+放電得到Fe，Al3+不在溶液中放電得到Al，故D錯誤
8、（廣東）某同學通過系列實驗探究Mg及其化合物的性質(zhì)，操作正確且能達到目的的是
A、將水加入濃硫酸中得到稀硫酸，置鎂條于其中探究Mg的活潑性
B、將NaOH溶液緩慢滴入MgSO4溶液中，觀察Mg(OH)2沉淀的生成
C、將Mg(OH)2濁液直接倒入已裝好濾紙的漏斗中過濾，洗滌并收集沉淀
D、將Mg(OH)2沉淀轉入蒸發(fā)皿中，加足量稀鹽酸，加熱蒸干得無水MgCl2固體
答案：B
解析：此題以鎂及其化合物知識為基礎考查化學實驗知識。將濃硫酸稀釋為稀硫酸時，為防止液體飛濺，應將濃硫酸加入水中，A錯；NaOH溶液緩慢滴入MgSO4溶液中，發(fā)生反應：2NaOH+MgSO4=Mg(OH)2↓+Na2SO4，B對；過濾時濁液不能直接倒入漏斗中，應用玻璃棒導流，C錯；加熱蒸干MgCl2溶液時，由于鎂離子的水解，其最后得到的是氧化鎂固體，得不到無水MgCl2固體，D錯。
9.（安徽）下列有關實驗操作、現(xiàn)象和解釋或結論都正確的是
選項實驗操作現(xiàn)象解釋或結論
A過量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反應后，滴入KSCN溶液溶液呈紅色稀HNO3將Fe氧化為Fe3＋
BAgl沉淀中滴入稀KCl溶液有白色沉淀出現(xiàn)AgCl比Agl更難溶
CAl箔插入稀HNO3中無現(xiàn)象Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
D用玻璃棒蘸取濃氨水點到紅色石蕊試紙上試紙變藍色濃氨水呈堿性
答案：D
10.（江蘇）下列有關物質(zhì)的性質(zhì)和該性質(zhì)的應用均正確的是
A.常溫下濃硫酸能是鋁發(fā)生鈍化，可在常溫下作用鋁制貯藏貯運濃硫酸
B.二氧化硅不與任何酸反應，可用石英制造耐酸容器
C.二氧化氯具有還原性，可用于自來水的殺菌消毒
D.銅的金屬活潑性比鐵的差，可在海輪外殼上裝若干銅塊以減緩其腐蝕
【答案】A
【解析】本題屬于元素及其化合物知識的考查范疇，這些內(nèi)容都來源于必修一、選修四和必修二等課本內(nèi)容。看來高三一輪復習一定注意要抓課本、抓基礎，不能急功近利。
二氧化硅不與任何酸反應，但可與氫氟酸反應。二氧化氯中氯的化合價為＋4價，不穩(wěn)定，易轉變?yōu)椋?價，從而體現(xiàn)氧化性。銅的金屬活潑性比鐵的差，在原電池中作正極，海輪外殼上裝銅塊會加快海輪外殼腐蝕的進程。
11.（江蘇）NaCl是一種化工原料，可以制備一系列物質(zhì)（見圖4）。下列說法正確的是
A.25℃，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大
B.石灰乳與Cl2的反應中，Cl2既是氧化劑，又是還原劑
C.常溫下干燥的Cl2能用鋼瓶貯存，所以Cl2不與鐵反應
D.圖4所示轉化反應都是氧化還原反應
【答案】B
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