第三章金属及其化合物
一、金属的物理通性:常温下,金属一般为银白色晶体(汞常温下为液体),具有良好的导电性、导热性、延展性。
二、金属的化学性质:
多数金属的化学性质比较活泼,具有较强的还原性,在自然界多数以化合态形式存在。
三、金属化合物的性质:
1、氧化物
2、氢氧化物
3、盐
四、金属及其化合物之间的相互转化
1、铝及其重要化合物之间的转化关系,写出相应的化学反应方程式。
⑩NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3↓+NaCl
要求:1、掌握铝三角关系,能书写相关化学方程式
2、能识别和绘制铝三角相关的图象并能求解。
3、掌握相关铝及其化合物的计算。
2、铁及其重要化合物之间的转化关系,写出相应的化学反应方程式。
要求:1、掌握铁三角关系,能书写相关化学 方程式
2、掌握相关铁及其化合物的计算。
3、钠及其化合物之间的相互转化,写出相应的化学反应方程式。
附:1、焰色反应:用于在火焰上呈现特殊颜色的金属或它们的化合物的检验。
注:观察钾焰色反应时,应透过蓝色钴玻璃,以便滤去杂质钠的黄光。
2、碳酸钠、碳酸氢钠:Na2CO3又叫纯碱,俗称苏打。无水碳酸钠是白色粉末。NaHCO3俗称小苏打,也叫酸式碳酸钠。它是白色粉末,在水中的溶解度比碳酸钠略小,水溶液呈微碱性,固体碳酸氢钠受热即分解。NaHCO3是发酵粉的主要成分,也用于制灭火剂、焙粉或清凉饮料等方面的原料,在橡胶工业中作发泡剂。将碳酸钠溶液或结晶碳酸钠吸收CO2可制得碳酸氢钠。
3、氧化铝、氢氧化铝 (1)Al2O3俗名矾土,是一种难熔又不溶于水的白色粉末。它的熔点、沸点都高于2000度。(2)氢氧化铝是典型的两性氢氧化物,它既能溶于强酸生成铝盐溶液,又能溶于强碱生成偏铝酸盐溶液。氢氧化铝可用来制备铝盐,作吸附剂等的原料。氢氧化铝凝胶有中和胃酸和保护溃疡面的作用,可用于治疗胃和十二指肠溃疡、胃酸过多等。
10、合金:
第四章 非金属及其化合物
一、本章知识结构框架
硅及其化合物
1、二氧化硅和二氧化碳比较
2、硅以及硅的化合物的用途
一.硅元素:在地壳中含量26.3%,次于氧。是一种亲氧元素,以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在于岩石、沙子和土壤中,占地壳质量90%以上。
二.二氧化硅(SiO2)
SiO2是硅石、石英、水晶,玛瑙(玛瑙饰物,石英坩埚,光导纤维)的主要成分
物理:熔点高、硬度大、不溶于水的白色固体。
不能用玻璃瓶装HF;装碱性溶液的试剂瓶不能用用玻璃塞,应用木塞或胶塞。
三.原硅酸(H4SiO4)、硅酸(H2SiO3)
酸性很弱(弱于碳酸)溶解度很小,由于SiO2不溶于水,硅酸应用可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的酸反应制得。Na2SiO3+2HCl == H2SiO3 +2NaCl
硅胶多孔疏松,可作干燥剂,催化剂的载体。
四.硅酸盐 硅酸钠Na2SiO3 :可溶,其水溶液称作水玻璃和泡花碱,可作肥皂填料、木材防火剂和黏胶剂。 常用传统硅酸盐产品:玻璃、陶瓷、水泥、砖瓦。
(二) 氯气
1、物理性质:黄绿色气体,有刺激性气味有毒气体、可溶于水(1:2)、加压和降温条件下可变为液态(液氯)和固态。制法:MnO2+4HCl (浓) ===MnCl2+2H2O+Cl2
闻法用手在瓶口轻轻扇动,使少量氯气进入鼻孔
燃烧:燃烧不一定有氧气参加,物质并不是只有在氧气中才可以燃烧。燃烧的本质是剧烈的氧化还原反应,所有发光放热的剧烈化学反应都称为燃烧。
Cl2的用途:①自来水杀菌消毒Cl2+H2O == HCl+HClO 2HClO === 2HCl+O2 ↑
氯水为浅黄绿色。其中次氯酸HClO有强氧化性和漂白性,起主要的消毒漂白作用。
次氯酸有弱酸性,不稳定,光照或加热分解,因此久置氯水会失效。
干燥的氯气本身无漂白性,湿润的氯气(HClO)才有漂白性
②制漂白液、漂白粉和漂粉精 制漂白液
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O ,Cl2+2OH-= Cl-+ClO-+H2O 其有效成分NaClO
制漂白粉(有效氯35%)和漂粉精(充分反应有效氯70%)
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2。有效成分是Ca(ClO)2
漂白粉露置在空气中失效的原因 ⑩Ca(ClO)2+H2O+CO2 = CaCO3↓+2HClO
2HClO === 2HCl+O2 ↑所以,漂白粉要密封保存在阴凉干燥处。
漂白粉的漂白原理Ca(ClO)2+H2O+CO2 = CaCO3↓+2HClO或Ca(ClO)2+2HCl = CaCl2+2HclO
Ca2++2ClO-+H2O+CO2= CaCO3↓+2HClO或ClO-+H+= HClO
氯离子的检验: 先加稀硝酸,再加硝酸银溶液,若有大量白色沉淀生成则含有Cl-
HCl+AgNO3 == AgCl ↓+HNO3 NaCl+AgNO3 == AgCl ↓+NaNO3 Cl-+Ag+ == AgCl↓
1、液氯、新制的氯水和久置的氯水比较
2、氯气的性质
(三)1、硫俗称硫磺,黄色或淡黄色粉末,不溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳。
与铁反应生成硫化亚铁(FeS)、与铜反应生成硫化亚铜(Cu2S)Fe+SFeS 2Cu+SCu2S
S+O2SO2 3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O C+2SCS2
2、硫化氢:无色有臭鸡蛋气味的有毒气体,能溶于水(1:2.6),溶于水形成氢硫酸,是一种弱酸。
实验室制法:FeS+2HCl=FeCl2+H2S↑或FeS+H2SO4=FeSO4+H2S↑
化学性质:1、可燃性:2H2S+O2(不足)=2S+2H2O 2H2S+3O2(足量)=2SO2+2H2O
2、还原性:H2S+Cl2==S↓+2HCl H2S+H2SO4(浓)=S↓+SO2+2H2O
3、具有酸的通性:
3、二氧化硫:无色有刺激性气味的有毒气体,易溶于水(1:40),沸点低,易液化,溶于不形成亚硫酸,是一种弱酸。
化学性质:
1)与氧气反应 ③SO2+O22SO3 SO3+H2O = H2SO4
2)SO2可被酸性高锰酸钾、氯水氧化。SO2通入酸性高锰酸钾溶液、氯水中的现象是:可使酸性高锰酸钾溶液、氯水褪色。证明SO2具有还原性
漂白性:SO2可使品红溶液褪色,加热后,又恢复 原来的颜色.SO2漂白原理:由于它能与某些有色物质生成不稳定的无色物质。无色物质容易分解而使有色物质恢复原来的颜色。用途:可使品红溶液褪色;可漂白纸张、毛、丝、草编制品等
NaClO,Ca(ClO)2, Cl2水 ,H2O2, Na2O2 , O3 氧化漂白,化学变化
SO2—化合漂白,化学变化 活性炭 吸附漂白,物理变化
将等物质的量或等体积的SO2和Cl2通入到潮湿的有色布条,漂白效果减弱或消失
SO2+Cl2+2H2O = H2SO4+2HCl SO2+Cl2+2H2O = 4H++SO42-+2Cl-
且反应后溶液的酸性增加, PH降低
1、二氧化硫的性质
浓硫酸是无色油状液体,难挥发、高沸点。浓硫酸的稀释:酸入水。
浓硫酸可是蓝色石蕊试纸先变红后变黑。(酸性和脱水性)浓硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后变白。浓硝酸可使石蕊试液先变红后褪色。(酸性、强氧化性)
浓硫酸不能干燥NH3、HI、H2S、HBr
1.指出下列实验事实,或实验现象中硫酸所表现的性质:
(1)工业上用铁槽车或铝槽车运输浓硫酸:强氧化性
(2)浓硫酸露置在空气中浓度变小:吸水性
(3)浓硫酸与铜反应制取硫酸铜:酸性、强氧化性
(4)浓硫酸使蔗糖、纸张、棉布、木条炭化变黑:脱水性
(5)浓硫酸与碳共热放出气体:强氧化性
(6)浓硫酸可使蓝矾或胆矾或CuSO4。5 H2O由蓝色变白色:吸水性
(7)浓硫酸做气体的干燥剂:吸水性
⑨Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O 在这个反应中浓硫酸体现酸性、强氧化性。
氧化剂:浓H2SO4 还原剂:Cu 无离子方程式
⑩C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O在这个反应中浓硫酸体现强氧化性。
氧化剂:浓H2SO4 还原剂:C 无离子方程式
稀硫酸与活泼金属反应产生氢气,浓硫酸和浓硝酸、稀硝酸与金属反应不会产生H2.
常温下,浓硫酸和浓硝酸能使Fe、Al钝化,所以可用铁槽车和铝槽车来运输浓硫酸和浓硫酸。
硝酸:
物理性质:无色有刺激性气味的液体,易挥发。 将浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸露置在空气中,浓硫酸的质量增加,浓盐酸、浓硝酸的质量减少。它们的浓度都减少。
化学性质:1、强酸性:具有酸的通性 但不能与金属反应生成H2。
2、不稳定性:浓硝酸见光易变黄的原因:浓硝酸不稳定光照或受热易分解生成NO2,NO2又溶于浓硝酸中的缘故。4HNO3 4NO2↑+ O2↑+ 2H2O
3、强氧化性: ④Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 氧化剂:浓硝酸 还原剂:Cu
Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O 浓硝酸体现:酸性和强氧化性
⑤3Cu+8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O氧化剂:稀硝酸 还原剂:Cu
3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O 稀硝酸体现:酸性和强氧化性
氨气、氨水与铵盐的性质
①N2+O2 =2NO ②2NO+O2 = 2NO2③3NO2+H2O = 2HNO3+NO, 以上三个反应为“雷雨发庄稼”原理。扩展反应有:4NO2+O2+2H2O = 4HNO3 4NO+3O2+2H2O = 4HNO3
*比较NO和NO2的性质: NO:无色不溶于水、有毒不稳定(易氧化),与水不反应
NO2:红棕色、有刺激性气味、易溶于水、稳定、有毒性,密度大于空气,易液化,与水反应③3NO2+H2O = 2HNO3+NO(NO2既是氧化剂又是还原剂,n(氧化剂):n(还原剂)=n(被还原):n(被氧化)=1:2),
氨气(NH3) 易液化,汽化时吸收大量的热使周围温度降低,可作制冷剂。
1、与水反应:氨水呈弱碱性的原因:氨气溶于水形成氨水。溶于水的氨气大部分会与水反应生成一水合氨(NH3.H2O),一水合氨又部分电离出NH4+和OH-,从而使氨水呈弱碱性。氨水中有 分子:NH3 、 H2O 、 NH3·H2O 离子:NH4+ 、 OH- 、H+
氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝
2、与酸反应 氨气与酸均能反应生成铵盐,※NH3且与挥发性酸(如浓HCl、浓HNO3)相遇时在空气中有白烟 ⑦NH3+HCl = NH4Cl NH3+H+ = NH4+(水溶液中)
3、与O2 反应 4NH3+5O24NO+6H2O 氨的催化氧化反应,工业制硝酸的第一步。
铵盐:都是晶体,都易溶于水,受热都易分解,都与碱加热时,生成氨气。
⑧NH4Cl NH3↑+HCl↑ NH4HCO3 NH3↑+H2O+CO2↑
铵盐受热都易分解,但并不是所有的铵盐都分解出氨气,如NH4NO3
⑧NH4Cl+NaOH NaCl+NH3↑+H2O NH4++OH-NH3↑+H2O
所有的铵盐都能与碱作用放出氨气,可利用此反应鉴别铵离子。
NH4+的检验:+ NaOH 若生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,证明原溶液中含有NH4+
实验室制氨气 1、原理:2NH4Cl+2Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O此反应为固体反应,不能写成离子方程式。干燥:碱石灰 收集:向下排空气法。棉花的作用:防止与空气产生对流
验满:若使湿润的红色石蕊靠近试管口试纸变蓝则满。或将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,若产生大量白烟则满。
尾气:用浸有稀硫酸的棉花
第一章 从实验学化学
一、常见物质的分离、提纯和鉴别
1.常用的物理方法——根据物质的物理性质上差异来分离。 混合物的物理分离方法
2、蒸馏 蒸馏是提纯或分离沸点不同的液体混合物的方法。用蒸馏原理进行多种混合液体
的分离,叫分馏。 操作时要注意:
①在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片,防止液体暴沸。
②温度计水银球的位置应与支管底口下缘位于同一水平线上。 ③蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的2/3,也不能少于l/3。 ④冷凝管中冷却水从下口进,从上口出。
⑤加热温度不能超过混合物中沸点最高物质的沸点,例如用分馏的方法进行石油的分馏。 3、分液和萃取 分液是把两种互不相溶、密度也不相同的液体分离开的方法。萃取是利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来的方法。选择的萃取剂应符合下列要求:和原溶液中的溶剂互不相溶;对溶质的溶解度要远大于原溶剂,并且溶剂易挥发。
在萃取过程中要注意:
①将要萃取的溶液和萃取溶剂依次从上口倒入分液漏斗,其量不能超过漏斗容积的2/3,塞好塞子进行振荡。
②振荡时右手捏住漏斗上口的颈部,并用食指根部压紧塞子,以左手握住旋塞,同时用手指控制活塞,将漏斗倒转过来用力振荡。
③然后将分液漏斗静置,待液体分层后进行分液,分液时下层液体从漏斗口放出,上层液体从上口倒出。例如用四氯化碳萃取溴水里的溴。
iv、升华 升华是指固态物质吸热后不经过液态直接变成气态的过程。利用某些物质具有升华的特性,将这种物质和其它受热不升华的物质分离开来,例如加热使碘升华,来分离I2和SiO2的混合物。
② 几种重要阳离子的检验
(1)Ba2+ 能使稀硫酸或可溶性硫酸盐溶液产生白色BaSO4沉淀,且沉淀不溶于稀硝酸。 (2)Mg2+ 能与NaOH溶液反应生成白色Mg(OH)2沉淀,该沉淀能溶于NH4Cl溶液。 (3)Al3+ 能与适量的NaOH溶液反应生成白色Al(OH)3絮状沉淀,该沉淀能溶于盐酸或过量的NaOH溶液。
(4)Ag+ 能与稀盐酸或可溶性盐酸盐反应,生成白色AgCl沉淀,不溶于稀 HNO3,但溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+。
(5)NH4+ 铵盐(或浓溶液)与NaOH浓溶液反应,并加热,放出使湿润的红色石蓝试纸变蓝的有刺激性气味NH3气体。
(6)Fe2+ 能与少量NaOH溶液反应,先生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色Fe(OH)3沉淀。或向亚铁盐的溶液里加入KSCN溶液,不显红色,加入少量新
-
制的氯水后,立即显红色。2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl
(7) Fe3+ 能与 KSCN溶液反应,变成血红色 Fe(SCN)3溶液,能与 NaOH溶液反应,生成红褐色Fe(OH)3沉淀。 ③ 几种重要的阴离子的检验
-
(1)Cl 能与硝酸银反应,生成白色的AgCl沉淀,沉淀不溶于稀硝酸,能溶于氨水,
-
生成[Ag(NH3)2]+。(Br 能与硝酸银反应,生成淡黄色AgBr沉淀,不溶于稀硝酸。) -
(I能与硝酸银反应,生成黄色AgI沉淀,不溶于稀硝酸;也能与氯水反应,生成I2,使淀粉溶液变蓝。)
-
(2)SO42 能与含Ba2+溶液反应,生成白色BaSO4沉淀,不溶于硝酸。
-
(3)CO32 能与BaCl2溶液反应,生成白色的BaCO3沉淀,该沉淀溶于硝酸(或盐酸),生成无色无味、能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体。
--
(4)HCO3 取含HCO3盐溶液煮沸,放出无色无味CO2气体,气体能使澄清石灰水变浑
-
浊或向HCO3盐酸溶液里加入稀MgSO4溶液,无现象,加热煮沸,有白色沉淀 MgCO3生成,同时放出 CO2气体。
三、化学计量 ①物质的量
定义:表示一定数目微粒的集合体 符号n 单位 摩尔 符号 mol
23
阿伏加德罗常数:0.012kgC-12中所含有的碳原子数。用NA表示。 约为6.02x10 微粒与物质的量 。 公式:n=
N
NAm M
②摩尔质量:单位物质的量的物质所具有的质量 用M表示 单位:g/mol 数值上等于该物质的分子量。质量与物质的量公式:n=
③物质的体积决定:①微粒的数目②微粒的大小③微粒间的距离 微粒的数目一定 固体液体主要决定②微粒的大小 气体主要决定③微粒间的距离。体积与物质的量公式:n=
V
Vm
标准状况下 ,1mol任何气体的体积都约为22.4L
④阿伏加德罗定律:同温同压下, 相同体积的任何气体都含有相同的分子数 ⑤物质的量浓度:单位体积溶液中所含溶质B的物质的量。符号CB 单位:mol/l 公式:CB=nB/V nB=CB×V V=nB/CB
溶液稀释规律 C(浓)×V(浓)=C(稀)×V(稀)
(1)配制一定物质的量浓度的溶液 (配制前要检查容量瓶是否漏水) 计算:算出固体溶质的质量或液体溶质的体积。
称量:用托盘天平称取固体溶质质量,用量简量取所需液体溶质的体积。
溶解:将固体或液体溶质倒入烧杯中,加入适量的蒸馏水(约为所配溶液体积的1/6),用玻璃棒搅拌使之溶解,冷却到室温后,将溶液引流注入容量瓶里。 洗涤(转移):用适量蒸馏水将烧杯及玻璃棒洗涤2-3次,将洗涤液注入容量瓶。振荡,使溶液混合均匀。
定容:继续往容量瓶中小心地加水,直到液面接近刻度2-3mm处,改用胶头滴管加水,使溶液凹面恰好与刻度相切。把容量瓶盖紧,再振荡摇匀。 5、过滤 过滤是除去溶液里混有不溶于溶剂的杂质的方法。 过滤时应注意:①一贴:将滤纸折叠好放入漏斗,加少量蒸馏水润湿,使滤纸紧贴漏斗内壁。 ②二低:滤纸边缘应略低于漏斗边缘,加入漏斗中液体的液面应略低于滤纸的边缘。
③三靠:向漏斗中倾倒液体时,烧杯的夹嘴应与玻璃棒接触;玻璃棒的底端应和过滤器有三层滤纸处轻轻接触;
漏斗颈的末端应与接受器的内壁相接触,例如用过滤法除去粗食盐中少量的泥沙。
如:烟、云、雾等的分散剂为气体,这样的胶体叫做气溶胶;AgI溶胶、Fe(OH)3溶胶、
Al(OH)3溶胶,其分散剂为水,分散剂为液体的胶体叫做液溶胶;有色玻璃、烟水晶均以
固体为分散剂,这样的胶体叫做固溶胶。 3、离子方程式的书写
? 第一步:写(基础) 写出正确的化学方程式 例如:CuSO4+BaCl2=BaSO4↓+CuCl2
第二步:拆(关键) 把易溶、易电离的物质拆成离子形式(难溶、难电离的以及气体等仍
+-+-+-
用化学式表示) Cu2+SO42+Ba2+2Cl=BaSO4↓+Cu2+2Cl
-
第三步:删(途径)删去两边不参加反应的离子 Ba2+ + SO42 = BaSO4↓
-
第四步:查(保证) 检查(质量守恒、电荷守恒)Ba2+ + SO42 = BaSO4↓ ※离子方程式的书写注意事项:
1.非电解质、弱电解质、难溶于水的物质,气体在反应物、生成物中出现,均写成化学式或分式。
4.浓H2SO4作为反应物和固体反应时,浓H2SO4写成化学式。 5.H3PO4中强酸,在写离子方程式时按弱酸处理,写成化学式。
6.金属、非金属单质,无论在反应物、生成物中均写成化学式。如:Zn+2H+=Zn2++H2↑ 7. 微溶物作为反应物时,处于澄清溶液中时写成离子形式;处于浊液或固体时写成化学式。微溶物作为生成物的一律写化学式 如条件是澄清石灰水,则应拆成离子;若给的是石灰乳或浑浊石灰水则不能拆,写成化学式。 9、离子共存问题
凡是能发生反应的离子之间或在水溶液中水解相互促进的离子之间不能大量共存(注意不是完全不能共存,而是不能大量共存)一般规律是:
1、凡相互结合生成难溶或微溶性盐的离子(熟记常见的难溶、微溶盐); 2、与H+不能大量共存的离子(生成水或弱)酸及酸式弱酸根离子: 氧族有:OH-、S2-、HS-、SO32-、HSO3- 卤族有:F-、ClO-
碳族有:CH3COO-、CO32-、HCO32-、SiO32- 3、与OH-不能大量共存的离子有:
NH42+和HS-、HSO3-、HCO3-等弱酸的酸式酸根离子以及弱碱的简单阳离子(比如:Cu2+、Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+等等)
4、能相互发生氧化还原反应的离子不能大量共存: 常见还原性较强的离子有:Fe3+、S2-、I-、SO32-。
氧化性较强的离子有:Fe3+、ClO-、MnO4-、Cr2O72-、NO3-
10、氧化还原反应
①、氧化反应:元素化合价升高的反应 还原反应:元素化合价降低的反应
氧化还原反应:凡有元素化合价升降的化学反应就是 ②、氧化还原反应的判断依据-----有元素化合价变化
失电子总数=化合价升高总数==得电子总数==化合价降低总数。 ③、氧化还原反应的实质------电子的转移(电子的得失或共用电子对的偏移
口诀:失电子,化合价升高,被氧化(氧化反应),还原剂; ...
得电子,化合价降低,被还原(还原反应),氧化剂; ...④氧化剂和还原剂(反应物)
氧化剂:得电子(或电子对偏向)的物质------氧化性 还原剂:失电子(或电子对偏离)的物质------还原性 氧化产物:氧化后的生成物 还原产物:还原后的生成物。
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