解放军文职招聘考试金属元素知识与规律综述

 元素及化合物知识四     金属元素知识与规律综述
【知识规律总结】
1．金属元素在周期表中的位置和原子结构
金属元素分布在元素周期表的左下方，大部分金属元素原子的最外层电子数少于四个电子，金属元素原子半径比同周期的非金属原子半径大，故金属原子易失去电子。
2．金属的几种分类方法：

   从冶金工业分
  
从密度分

    从含量分

3．金属的共性：
金属晶体是靠金属离子跟自由电子之间存在较强的作用使许多金属离子相互结合在一起而形成的。

讨论：金属为什具有导电性、导热性、延展性？

4．判断金属活动性的规律
①金属与水或酸反应越剧烈，该金属越活泼。
②金属所对应的氢氧化物的碱性越强，该金属越活泼。
③一种金属能从另一种金属盐的溶液中将其置换出来，则该金属活泼性比另一金属强。
④两金属能够构成原电池时，做负极的金属比做正极的金属活泼。
⑤在电解过程中，一般地先得电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性比后得电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性差。
5．金属之最
（1）在生活、生产中使用最广泛的金属是铁，但一般不使用纯铁，而使用铁的合金。 如熟铁（含碳在0.03％以下的铁碳合金）、生铁（含碳在2％以上的铁碳含金）、钢（含碳在0.03％～2％铁碳合金）。
（2）地壳中含量最多的金属元素是铝。
（3）最活泼的金属元素是铯。
（4）最硬的金属单质是铬。
（5）熔点最高的金属单质是钨。
（6）熔点最低的金属单质是汞。
（7）密度最大的金属单质是锇（OS）。
（8）延性最好的金属单质是铂，展性最好的金属单质是金。
（9）金属中的杀菌冠军是银，每升水中只要有一千亿分之二克的Ag+，就能消灭细菌 。
（10）最稳定的金属单质是金。
6．金属反应规律
(1)金属与非金属反应：
①金属氧化物的生成：2Mg+O2  2MgO
②金属过氧化物的生成：2Na+O2  Na2O2
③金属无氧酸盐的生成：Cu+Cl2 CuCl2
④金属氮化物的生成：3Mg+N2  Mg3N2
 (2)金属与水反应，(按金属活动顺序表分类)
①K→Na极活泼金属与冷水发生置换反应，生成金属氢氧化物(碱)和氢气。
2Na+2H2O = 2NaOH+H2↑
②Mg→Al较活泼金属与热水发生置换反应，生成金属氢氧化物(碱)和氢气。
Mg +2H2OMg(OH)2↓+H2↑
③Zn→Pb金属与水蒸汽在高温下发生置换反应，生成金属氧化物和氢气。
 
④Cu→Au氢后不活泼金属与水不发生反应。
(3)金属与酸反应
①金属与非氧化性酸反应：金属活动顺序表中氢前金属能置换酸中氢，生成盐和氢气。
常见非氧化性酸有稀H2SO4、HCl等。
Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑      Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑
②金属(除Au、Pt外)与氧化性酸反应：
金属与氧化性酸发生非置换的氧化一还原反应，生成盐、水和气体，此气体不是氢气而是氧化性酸的还原产物。
常见氧化性酸有浓H2SO4(还原产物为SO2↑)，浓HNO3(还原产物为NO2↑)、稀HNO3(还原产物为NO↑)等。
Cu +2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O 
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu +4HNO3(浓)=Cu(NO3)2 +2NO2↑+2H2O
常温下浓硝酸、浓硫酸使金属Fe、Al表面发生“钝化”，但在加热条件下，可发生类似上述反应。
(4)金属与盐溶液反应：
①极活泼金属(K、Ca、Na)与强酸弱碱盐溶液反应，首先发生金属与水的置换反应，生成的碱再与盐发生复分解反应，即置换与复分解反应前后发生。如金属钠投入CuSO4溶液中，发生的反应是：2Na +2H2O = 2NaOH +H2↑(置换)
CuSO4 +2NaOH = Cu(OH)2↓+Na2SO4(复分解)
总反应式为2Na+CuSO4+2H2O = Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑
②较活泼金属(Mg、Al、Zn、Fe)与易发生水解反应的强酸弱碱盐溶液反应，水解与置换反应同时发生。如Mg投入NH4Cl溶液中，发生的反应是：
NH4+ +H2O  NH3·H2O +H+ ——①(水解)
Mg +2H+ = Mg2+ +H2↑ ——②(置换)
总反应式表示为：Mg +2NH4+ = 2NH3↑+H2↑+Mg2+
③较活泼金属与较不活泼金属盐溶液发生置换金属反应，即金属活动顺序表中前面金属单质可把后面金属从其盐溶液中置换出来。如：
Fe +CuSO4 = FeSO4 + Cu        Cu +2AgNO3 = Cu(NO3)2 +2Ag
④金属与具有强氧化性金属盐溶液反应，发生金属原子和金属阳离子间的氧化---还原反应，而不发生置换反应。如：
Cu +2FeCl3 = CuCl2 +2FeCl2                 Fe +2FeCl3 = 3FeCl2
(5)某些金属(Al、Zn)与强碱溶液反应：Al、Zn与强碱水溶液反应，生成盐和氢气。
2Al +2NaOH +2H2O = 2NaAlO2 +3H2↑     Zn +2NaOH = Na2ZnO2 + H2↑
(6)某些金属与氧化物反应：
Mg与CO2，Al与某些金属氧化物如Fe3O4、MnO2发生置换反应。
Al与其它金属氧化物，发生铝热反应。

Mg在CO2气中燃烧，生成黑、白两种粉末。
 
7．金属的冶炼方法
金属冶炼是使金属离子得到电子，被还原成金属原子的过程。
金属活动顺序表中的不同金属，因金属阳离子结合电子能力不等，方法不同：
金属冶炼的一般规律：
K  Ca  Na  Mg  Al   Zn  Fe  Sn  Pb  (H)  Cu   Hg  Ag   Pt  Au
电解法                 热还原法              热分解法   物理提取法

①K→Al活泼金属，因阳离子氧化性弱，所以只能采取电解熔融态化合物方法“冶炼”：
2NaCl 2Na+Cl2↑    MgCl2 Mg+Cl2↑  2Al2O3 4Al+3O2↑
②Zn→Cu之间较活泼金属，采用还原剂法冶炼：
Fe2O3 +3CO 2Fe+3CO2
③Ag、Hg用加热法制取：HgS+O2  Hg +SO2        2HgO △ 2Hg+O2↑
④Pt、Au在自然界呈游离态，一般物理方法即可得到。

8．金属的还原性弱强与结构、在周期表中的位置有关，与金属活动顺序大致相同，下面从金属化学性质的几方面看一下部分金属的主要化学性质。
 K、Ca、Na Mg、  Al Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu Hg、Ag、 Pt、Au
还原性 还原性逐渐减弱，对应的金属阳离子氧化性逐渐增强(Fe指Fe2+)。
与O2
反应
 常温下迅速反应，应保存在煤油中(Li保存在石蜡中)。 常温下生成氧化膜，点燃或高温下剧烈反应。 常温下与O2反应缓慢，久后生成氧化膜。高温下Zn、Fe燃烧，Sn～Cu与O2迅速化合。 常温下与O2不反应，加热缓慢反应，高温分解。 不
反
应
与H2O反应 与冷水剧烈或较快反应，生成碱和H2。 与热水或沸水缓慢反应，生成氢氧化物和H2 与高温水蒸气反应，生成H2和氧化物。 与H2O不反应
与酸
反应 能置换非氧化性酸中的氢。 与氧化性酸反应，
但不生成H2。 与王水反应
与盐溶
液反应 首先与H2O反应，生成的碱可与盐起复分解反应。 一般是位于金属活动性顺序表前面的金属能从盐中置换出后面的金属。
与强碱反   应 仅Al、Zn与强碱溶液反应，生成H2和偏铝酸盐或锌酸盐。
冶炼
方法 电解法(电解熔融的盐、氧化物) 热还原法。 热分解法或其他方法

金属元素单元练习一
一、选择题
1．在pH为4～5的环境中，Cu2+、Fe2+不生成沉淀，而Fe3+几乎完 全沉淀。工业上制CuCl2是将浓盐酸用蒸汽加热到80℃左右，再慢慢加入粗氧化铜（含杂 质FeO），充分搅拌使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子，下述方法中可行的是（  ）
A．加入纯Cu将Fe2+还原
B．向溶液中通入H2S使Fe2+沉淀
C．在溶液中通入Cl2，再加入CuO粉末调节pH为4～5
D．在溶液中通入Cl2，再通入NH3调节pH为4～5
2．铜、镁合金4.6g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4480mL的NO2气体和 336mL N2O4气体（气体均为标况），在反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液，生成沉淀的质量为（  ）
A．7.04g          B．8.26g          C．8.51g          D．9.02g
3．取100mL 18.3mol／L的H2SO4与Zn反应，当Zn完全溶解时，生成的气体在标况下占有的体积为22.4L。将所得的溶液稀释成1L，测得溶液的H+浓度为1mol／L，则所生成的气体中SO2与H2的体积比约为（  ）
A．1∶2         B．2∶1       C．1∶4        D．4∶1
4．在右图支管中，一管装入2.3g金属钠，一管装入HgO，同时加热两部分，Na完全燃烧 ，若加热后容器里空气成分基本未变，则HgO质量可能是（   ）
A．21.7g       B．24g      C．43.4g        D．10.85g
5．有物质的量相等的短周期金属元素单质A和B，在A中加入足量盐酸，在B中加入足量 稀硫酸，反应完全后，生成氢气的体积分别为V（A）和V（B），且V（A）≠V（B）。若要确定生成物中A和B的化合价，至少还需的数据是（  ）
A．V（A）∶V（B）的值               B．V（A）和V（B）的值
C．A和B的物质的量                  D．盐酸和稀硫酸的物质的量浓度
6．下列叙述正确的是（  ）
A．元素的单质可由氧化或还原含该元素的化合物来制得
B．得电子越多的氧化剂，其氧化性就越强
C．阳离子只能得到电子被还原，只能作氧化剂
D．含有高价元素的化合物，一定具有强的氧化性
7．镁、铝、铁三种金属分别跟4mol／L 0.05L盐酸反应时，若放出的氢气的质量相等， 则下列说法中正确的是（  ）
A．三种金属质量相同，且均不足量
B．三种金属质量不同，但均为过量
C．三种金属的物质的量相同
D．三种金属均不足量，其质量比为12∶9∶28
8．有Mg、Al、Fe、Cu四种金属，若两两混合，取混合物26g与足量稀硫酸反应，产生标 准状况下H211.2L，此混合物的可能组合的方式最多有（  ）
A．2种          B．3种          C．4种         D．5种
9．存放下列试剂的方法中，有错误并且会引起危险的是（  ）
A．白磷浸在盛有CS2的敞口试剂瓶中
B．金属钠浸在盛有煤油的试剂瓶中
C．碳酸钠饱和溶液放在带玻璃塞的试剂瓶中
D．溴水放在带橡皮塞的试剂瓶中
10．当燃烧镁和某金属组成的合金时，所形成的氧化物的质量为反应前后合金质量的2 倍，则另一种金属可能是（  ）
A．铜           B．铍           C．钠          D．铝
二、非选择题
11．A、B、C是三种短周期元素的单质，甲、乙是两种常见的化合物。这些单质和化合物之间存在如图所示的关系：

由此判断：
若单质A是        ，则单质B、C分别是          、          ；
若单质A是        ，则单质B、C分别是          、          ；
若单质A是        ，则单质B、C分别是          、          ；
12．现有Fe、Cu组成的合金，其中Cu、Fe的总物质的量为amol，Cu的物质的量分数为x ；研成粉末后，全部投入含bmolHNO3的稀溶液中，微热使其充分反应，且硝酸的还原产物只有NO，试回答下列问题：
（1）用微粒符号填写下列空白（列举出全部可能的情况）。
 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
残留固体成分      
溶液中的金属离子      
（2）当溶液中金属离子只有Fe2+、Cu2+时，则b的取值范围是
（用a、x表示）________________。
（3）当x＝0.5时，溶液中的Fe3+与Fe2+ 物质的量相等时，在标准状况下共产生672mL气体。求a、b的值。

 

13. 右图中所涉及的A、B、C、D、E、F和G等都是中学化学教材中常见的物质。反应①②是置换反应，反应①②③均在高温下进行。A在常温下为液态，C有磁性，F既能溶于NaOH又能溶于HCl。
⑴A的电子式                     ；
⑵写出反应①的化学方程式                                                ；
⑶写出反应③的化学方程式：                                              。

 

 

金属元素单元练习二
一、选择题：
1、镁粉在焰火，闪光粉中是不可少的原料，工业制造镁粉将镁蒸气在气体中冷却。下列可作为冷却气体的是                                             （    ）
①空气       ②CO2       ③Ar        ④H2       ⑤N2
A、①②       B、②③         C、③④        D、④⑤
2、下列物质中，不属于纯净物的是                                （    ）
①重水       ②双氧水    ③硬水      ④硫酸     ⑤氢溴酸    ⑥蒸馏水
A、①③       B、③④         C、①⑤        D、③⑤
3、铝热反应说明了                                              （    ）
    A、铝的还原性大于铁，且反应时放出大量的热
B、铝比铁熔点低               C、铁、铝易形成合金
D、反应需要加热，所以铝热反应是吸热反应
4、下列晶体中，金属离子与自由电子之间作用最强的是              （    ）
A、Na         B、Mg           C、Al          D、Si
5、下列单质中，能跟烧碱溶液反应，但不能生成H2的是             （    ）
A、硅         B、氟气         C、铝          D、钠
6、在两个烧杯中，各加入相同体积3摩/升的硫酸溶液，随后分别置于天平左右两个托盘上，调节天平，使之平衡，此时向两个烧杯中分别加入10.8克Mg、Al反应完毕后，天平两端将会                                                   （    ）
A、不平衡，放铝的一端托盘上升  B、不平衡，放镁的一端托盘上升
C、仍保持平衡                  D、无法确定
7、用铝热法从下列氧化物中还原出物质的量相同的各金属，耗铝最少的是（    ）
A、Cr2O3       B、MnO2          C、V2O5        D、WO3
8、一定量时的盐酸分别与下列物质完全反应，所得溶液浓度最小的是 （    ）
A、Mg         B、MgO        C、MgCO3       D、Mg(OH)2
9、在①浓盐酸 ②浓硝酸 ③浓硫酸 ④稀硫酸 ⑤稀硝酸等物质中，能用铝槽车盛装的是                                                             （    ）
A、①②③     B、②③       C、②④        D、③⑤
10、高温超导体中，铊（T1）是组成成分之一，已知铊和铝是同族元素，关于铊的性质的推断，可能错误的是    （    ）
①是银白色的软质金属 ②能生成+3价的离子化合物 ③T1(OH)3和A1(OH)3一样是两性的 ④与稀硝酸作用生成硝酸盐 ⑤与Cl2反应生成盐
A、①和②     B、只有③     C、④和⑤      D、②与⑤
11、下列离子方程式书写正确的是                             （    ）6
A、硫酸铝中加入过量氨水：Al3++3OH-    Al(OH)3↓
B、氢氧化铝跟盐酸反应：2Al(OH)3+6H+     2Al3++6H2O
C、硫酸铜与氢氧化钡溶液反应：Ba2++SO42-    BaSO4↓
D、偏铝酸钠溶液与适量稀硝酸反应：AlO2-+H++H2O    Al(OH)3↓
12、将两种金属单质组成的混合物11克加到足量的稀H2SO4中，最终可得到11.2 L H2（标况下），则这两种金属可能是                                      （    ）
A、Zn和Fe     B、Ag和Mg     C、Al和Cu     D、Mg和Zn
13、下列物质的溶液中通适量CO2气体，不产生白色沉淀的是           （    ）
A、AlCl3        B、Ca(OH)2     C、NaAlO2      D、Na2SiO3
14、下列各组水溶液中，有暂时硬度的水是                           （    ）
A、K+、Na+、HCO3-、Cl-、SO42-
B、K+、Mg2+、Cl-、Na+
C、Na+、HCO3-、Cl-、Mg2+
D、Ca2+、Na+、Cl-、NO3-
15、下列各物质属于复盐的是                                       （    ）
A、Cu2(OH)2CO3    B、KCl·MgCl2·6H2O    C、NaHSO4     D、Al2(SO4)3
16、向明矾溶液里滴入Ba(OH)2溶液，当SO42-沉淀完全时，铝元素的存在形式是（    ）
A、一部分Al(OH)3沉淀，一部分以Al3+形式存在于溶液中
B、一部分为Al(OH)3沉淀，一部分以AlO2-形式存于溶液中
C、全部为Al(OH)3沉淀
D、几乎全部以AlO2-形式存在于溶液中
17、已知部分被氧化的镁1.6克和足量的盐酸反应，在标况下生成H21.12升。在跟盐酸反应前被氧化的镁是                                                （    ）
A、1.2克         B、0.64克          C、0.4克       D、0.24克
18、下列化学方程式正确的是                                        （    ）
A、适量CO2通入氯化钙溶液中：CaCl2+CO2+H2O    CaCO3↓+2HCl
B、碳酸氢镁和过量石灰水反应：Mg(HCO3)2+Ca(OH)2    MgCO3↓+CaCO3↓+H2O
C、把氯水放在阳光下：2Cl2+2H2O    4HCl+O2↑
D、碳酸氢钙溶液中加入NaOH溶液：Ca(HCO3)2+2NaOH    CaCO3↓+Na2CO3+2H2O
19、把等质量的金属镁分别放在①纯氧气中 ②空气中 ③二氧化碳中，充分燃烧，得到固体物质的总质量分别为W1、W2、W3，三者的大小关系是（    ）
A、无法判断       B、W1一定小于W2    C、W3一定大于W2   D、W1等于W3
20、下列化合物中不易潮解的是（    ）
A、CaCl2固体     B、Na2CO3晶体    C、MgCl2固体    D、NaOH固体
二、填空题：
21、只用      一种试剂就可鉴别Na+、Mg2+、Al3+三种离子
    只用      一种试剂就可鉴别Na2S、Na2CO3、NaAlO2、Na2SiO3、NaNO3五种药品。
22、在m毫升b摩/升AlCl3溶液中加入等体积a摩/升NaOH溶液。
（1）当a≤3b时，生成Al (OH)3沉淀的物质的量是               。
（2）当a，b满足           条件时，无沉淀生成。
（3）当a，b满足           条件时，有沉淀生成，生成Al (OH)3沉淀的质量是
                         。

参考答案
【能力突破训练】
1．C2．C 3．A    4．A  5．A  6．A  7．BD  8．C  9．A  10．B
11．（1）LiOH,HClO,NaOH,H4SiO4(或H2SiO3),Mg(OH)2  (2)   
12.解：（1）=0.3(mol)  该气体可能是NO2或NO、NO2混合，根据元素守恒，被还原的硝酸就是0.3mol.     （2）∵pH=0,c(H+)=1.0(mol/L)
∴参加反应的HNO3(13.5-1)×0.08=1(mol)   求被还原的硝酸为(1-0.3)mol
设Ag为x(g)
     x=10.8(g)      w(Ag)=
13.(1)
 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
残留固体成份 Fe、Cu Cu Cu — — —
溶液中的金属离子 Fe2+ Fe2+ Fe2+、Cu2+ Fe2+、Cu2+ Fe2+、Fe3+、Cu2+ Fe2+、Fe3+
(2)3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O
ax     
3Fe  +    8HNO3=3Fe(HO3)2+2NO+4H2O
a(1-x)　　
总耗用硝酸量：n(HNO3)=
∴ 
(3)(2分)根据电子守恒：0.5a×2+0.25a×3+0.25a×2=
a=0.04mol
又知：3Cu  ——   8HNO3   3Fe  ——  8HNO3        Fe  ——  4HNO3（生成Fe3+）
0.02mol     0.01mol         0.01mol 　　 0.04mol 
b=

【练习答案】
1、C      2、D      3、A      4、C      5、B 
6、D      7、A      8、D      9、B      10、B
11、D     12、C     13、A     14、C     15、B 
16、D     17、D     18、D     19、C     20、B
21、NaOH，HCL
22、强，失电子的难易，失电子的多少
23、C、B、D、E、A
24、Al>Mg>Fe  25、（1）     （2）a≥4b   8
       （3）3b≤a＜4b   
26、Al (OH)3%=48.15%
    MgCO3%=NaHCO3%=25.93%
27、1：2