第三四章金属和非金属及其化合物分解.docx
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第三四章金属和非金属及其化合物分解
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。
物质
Na
Al
Fe
保存
煤油(或石蜡油)中
直接在试剂瓶中即可
直接在试剂瓶中
化性
常温下氧化成Na2O:
4Na + O2 = 2Na2O
点燃
点燃生成Na2O2
点燃
2Na + O2 == Na2O2
常温下生成致密氧化膜:
4Al + 3O2 = 2Al2O3
致密氧化膜使铝耐腐蚀。
点燃
纯氧中可燃,生成氧化铝:
点燃
4Al + 3O2 == 2Al2O3
潮湿空气中易受腐蚀:
铁锈:
主要成分Fe2O3
点燃
纯氧中点燃生成:
点燃
3Fe+2O2 ==Fe3O4
与O2
与Cl2
2Na+Cl2 == 2NaCl
2Al+3Cl2 == 2AlCl3
2Fe+3Cl2==2FeCl3
与S
常温下即可反应:
2Na + S = Na2S
△
加热时才能反应:
2Al+3S == Al2S3
△
加热只能生成亚铁盐:
Fe+S==FeS
与水
常温与冷水剧烈反应:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
△
去膜后与热水反应:
2Al+6H2O==2Al(OH)3↓+3H2↑
常温下纯铁不与水反应。
△
加热时才与水蒸气反应:
3Fe+4H2O(g)==Fe3O4+4H2
与酸
溶液
2Na+2HCl=2NaCl+H2↑
2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
与碱
溶液
----------------------
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
---------------------
与盐
溶液
与硫酸铜溶液:
2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑
与氯化铁溶液:
6Na+6H2O+2FeCl3=2Fe(OH)3↓+6NaCl+3H2↑
置换出较不活泼的金属单质
置换出较不活泼的金属单质
与氧
化物
----------------------
点燃
镁条引燃时铝热反应:
2Al+Fe2O3========Al2O3+2Fe
---------------------
金属活泼性逐渐减弱
3、金属化合物的性质:
4、1、氧化物
Na2O
Na2O2
Al2O3
Fe2O3
性质
碱性氧化物
非碱性氧化物
两性氧化物
碱性氧化物
颜色状态
白色固体
淡黄色固体
白色固体
赤红色固体
与水反应
Na2O+H2O=2NaOH
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
----------------
----------------
与酸溶液
Na2O+2HCl=2NaCl+H2O(溶液无色)
2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2↑
Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O(溶液黄色)
与碱溶液
----------------
----------------
Al2O3+2NaOH=
2NaAlO2+H2O
----------------
其他
Na2O+CO2=Na2CO3
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
----------------
----------------
2、氢氧化物
化性
NaOH
Al(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
属性
碱性氢氧化物
两性氢氧化物
碱性氢氧化物
碱性氢氧化物
与酸溶液
NaOH+HCl=NaCl+H2O
Al(OH)3+3HCl=
AlCl3+3H2O
Fe(OH)2+2HCl=FeCl2+2H2O
Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O
△
△
与碱溶液
----------------
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
----------------
----------------
稳定性
稳定
2Al(OH)3==Al2O3+3H2O
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O
其他
2NaOH+CO2 =Na2CO3+H2O
NaOH+CO2(过量)=NaHCO3
----------------
----------------
----------------
制备
金属钠与水即可
铝盐溶液与过量浓氨水
亚铁盐溶液与氢氧化钠溶液(液面下)
铁盐溶液滴加氢氧化钠溶液
3、盐
Na2CO3
NaHCO3
溶解度
较大
较小
溶液碱性
使酚酞变红,溶液呈碱性。
使酚酞变淡粉色,溶液呈较弱的碱性。
与酸
反应迅速Na2CO3+2HCl=2NaCl+2H2O+CO2↑
反应更迅速NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
与碱
--------------------------------
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
稳定性
稳定,加热不分解。
△
固体NaHCO3
:
2NaHCO3 == Na2CO3+H2O+CO2↑
相互转化
Na2CO3溶液中通入大量CO2
Na2CO3+H2O+CO2 = 2NaHCO3
△
固体NaHCO3:
2NaHCO3 == Na2CO3+H2O+CO2↑
其他
溶液中:
Na2CO3+Ca(OH)2 = 2NaOH+CaCO3↓
溶液中:
NaHCO3+Ca(OH)2 = NaOH+CaCO3↓+H2O
用途
工业原料等
中和胃酸、制糕点等
金属离子检验:
焰色反应呈黄色
FeCl2
FeCl3
颜色
浅绿色
黄色
与碱溶液
FeCl2+2NaOH = Fe(OH)2↓+2NaCl
FeCl3+3NaOH= Fe(OH)3↓+3NaCl
相互转化
2FeCl2+Cl2 = 2FeCl32FeBr2+Br2 = 2FeBr3
主要表现:
性(还原性)
2FeCl3+Fe = 3FeCl22FeBr3+Fe = 3FeBr2
表现:
性(氧化性)
检验
遇KSCN不显血红色,加入氯水后显红色
遇KSCN显血红色
用途
净水剂等
印刷线路板等
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
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。
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。
锂
钠
钾
钙
锶
钡
铜
紫红色
黄色
紫色
砖红色
洋红色
黄绿色
蓝绿色
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。
非金属及其化合物
一、常见物理性质:
1、颜色:
A、红色世界
(1)基态:
Fe2O3(红棕色)、Fe(OH)3(红褐色)、[Fe(SCN)]2+(血红色)、Cu(紫红色)、Cu2O(砖红色)、NO2(红棕色)、P(红磷、暗红色)、Br2(深红棕色)、红色石蕊试纸、品红溶液。
在空气中久置的苯酚(红色)
(2)化学变化:
①紫色石蕊在酸性溶液(pH<5.0)中变红;
②润湿的蓝色石蕊试纸遇酸性气体(CO2、SO2、H2S、HCl)变红;
③酚酞在碱性溶液中呈浅红色(8.2<pH<10.0)或红色(pH>10);
④甲基橙在酸性溶液(pH<3.1)中呈红色;
⑤已经被二氧化硫褪色的品红溶液在加热时会出现红色。
B、橙色世界:
(1)基态:
浓溴水、甲基橙试剂、Br2(CCl4)呈橙红色。
C、黄色世界:
(1)基态:
工业盐酸(含有Fe3+)、Au、S(淡黄色)、Na2O2(淡黄色)、AgBr(淡黄色)、AgI、Ag3PO4、碘水(黄色)、三硝基甲苯(黄色)、蛋白质加浓硝酸
(2)激发态:
钠元素焰色呈黄色
(3)化学变化:
久置的浓硝酸因溶有自身分解产生的二氧化氮而变黄
D、绿色世界
(1)基态:
F2(浅黄绿色)、Cl2(黄绿色)、Cu2(OH)2CO3(绿色)、CuCl2(浓溶液呈绿色)、FeSO4(浅绿色)
(2)化学变化:
Fe(OH)2(白色)——灰绿色——Fe(OH)3(红褐色)
E、青(黑)世界:
FeFeOFe3O4FeSCuSAg2SMnO2石墨(灰黑)
F、蓝色世界
(1)基态:
CuSO4(溶液)、CuSO4·5H2O(晶体)、液氧、臭氧
(2)化学变化:
①紫色石蕊在碱性溶液(pH>8)中变蓝;
②润湿的红色石蕊试纸遇碱性气体变蓝;
③无水CuSO4(白色粉末)遇水变蓝;
④H2、H2S、CH4、C2H5OH燃烧火焰呈淡蓝色,CO燃烧火焰呈蓝色;
⑤S在空气中燃烧呈淡蓝色火焰,在纯氧中燃烧呈现明亮的蓝紫色火焰;
⑥淀粉遇I2(aq)变蓝;
⑦Cl2、Br2、NO2、O3遇湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。
G、紫色世界
(1)基态:
KMnO4(H+)、紫色石蕊、碘单质呈紫黑色;
(2)激发态:
钾元素的焰色呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察);
(3)化学变化:
①I2升华生紫烟;
②NH4I受热生紫烟;
③紫色石蕊在(5.0<pH<8.0)溶液中呈紫色。
H、白色世界
(1)基态:
Hg、铝粉、大多数块状金属、PbSO4、BaSO4、AgCl、BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3、CaCO3、Fe(OH)2(不稳定)、Mg(OH)2、Al(OH)3等。
(2)化学变化:
①H2在Cl2中燃烧呈现苍白色火焰;
②NH3遇HCl产生白烟;
③Mg、Al在氧气中燃烧发出耀眼的白光;
④红磷在氯气中燃烧时产生白色烟雾;
⑤红磷在氧气中燃烧时产生白烟。
2、状态:
白磷(固态),三氧化硫(固态),纯硫酸(液体)。
3、气味:
刺激性气味:
HXCl2NH3NO2乙醛甲醛
臭鸡蛋气味:
H2S
特殊臭味:
O3电石生产的乙炔(含PH3、H2S)
特殊气味:
C6H6苯酚
苦杏仁味:
硝基苯
香味:
酯类化合物
4、毒性:
第ⅦA族:
F2Cl2HF
第ⅥA族:
H2SSO2
第ⅤA族:
NONO2NaNO2白磷
第ⅣA族:
CO
有机物:
苯硝基苯甲醇苯酚
5、升华:
I2萘
二、本章知识结构梳理
(一)硅及其化合物
注意:
(点燃)
Cl2+H2===2HCl现象:
发出苍白色火焰,生成大量白雾。
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。
二氧化硅和二氧化碳性质比较
物质
二氧化硅
二氧化碳
熔沸点、硬度、状态
很高、硬度大、固态
低、硬度小、气态
化
学
性
质
与水
不反应
CO2+H2O=H2CO3
与氢氟酸
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
用HF来腐蚀和雕刻玻璃。
不反应
与碱溶液
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞,而不用玻璃塞。
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
与碱性氧化物
高温
SiO2+CaO=CaSiO3
CO2+CaO=CaCO3
异同点
相同点
都是酸性氧化物,都与碱或碱性氧化物反应。
不同点
①CO2与水反应生成H2CO3;SiO2不与水反应;
②SiO2溶于氢氟酸,CO2不与氢氟酸反应;
③SiO2须在高温下与碱性氧化物反应,而CO2可在常温常压下进行。
硅酸和碳酸的性质比较
物质
硅酸
碳酸
化学式
H2SiO3
H2CO3
酸酐
SiO2
CO2
制法
硅酸胶体的制备:
Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓
CO2+H2O=H2CO3
颜色与状态
白色、固体
无纯态,只存在于水溶液中
水溶性
不溶于水
只存在于水溶液中
酸性比较
H2CO3>H2SiO3向硅酸钠饱和溶液中通入二氧化碳,同样可得到硅酸凝胶,说明硅酸是一种酸性比碳酸还弱的弱酸。
Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3(胶体)+Na2CO3
硅单质物性:
①存在和形态:
自然界中无游离态,主要以硅酸盐和二氧化硅形式存在。
②晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。
③导电性:
半导体材料,介于导体和半导体之间。
硅酸盐材料:
水泥、玻璃、陶瓷、水玻璃(Na2SiO3的水溶液)等
硅酸盐组成的表示:
例如,Na2SiO3Na2O·SiO2
Al2Si2O5(OH)4Al2O3·2SiO2·2H2O
KAlSi3O8K2O·Al2O3·6SiO2
水泥
普通玻璃
原料
石灰石、粘土
纯碱、石灰石、石英(SiO2)
设备
水泥回转窑
玻璃熔炉
反应
复杂的物理化学变化过程
Na2CO3+SiO2=高温=Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2=高温=CaSiO3+CO2↑
主要成分
3CaO·SiO2
2CaO·SiO2
3CaO·Al2O3
Na2O·CaO·6SiO2
组成表示法
金属氧化物·SiO2·H2O
特性
水硬性
(加石膏调节硬化速度)
玻璃态物质(在一定温度范围内软化)非晶体
新型无机非金属材料:
高温结构陶瓷、光导纤维等
传统无机非金属材料的优缺点:
抗腐蚀、耐高温,质脆、经不起冲击。
新型无机非金属材料的特性:
强度高,耐高温;
①具有电学特性:
绝缘体、半导体、导体等;
②具有光学特性:
发光、透光(可见光、红外光、射线);
③具有生物功能。
(二)、富集在海水中的元素—氯及其化合物
1、1体积的水溶解2体积的氯气形成的溶液为氯水,为浅黄绿色。
新制的氯水
久置的氯水
成分
分子:
Cl2、H2O、HClO
离子:
H+、Cl-、ClO-、OH-
分子:
H2O
离子:
H+、Cl-、OH-
颜色
黄绿色
无色
性质
酸性、漂白性
酸性且酸性增强、无漂白性
原因
新制的氯水中存在Cl2+H2O
HClO+H++Cl-
久置的氯水中HClO完全分解为O2而消耗,最后成为HCl溶液
解释下列现象:
①、新制的氯水能氧化Fe2+、Br-:
Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl—
②、新制的氯水加入镁粉,氯水褪色:
Cl2+Mg=MgCl2
③、新制的氯水加入硝酸银产生沉淀:
Cl-+Ag+=AgCl
④、新制的氯水与碳酸氢钠反应:
H++HCO3-=H2O+CO2
⑤、新制的氯水使石蕊先变红后褪色:
H+HClO
①自来水杀菌消毒Cl2+H2O==HCl+HClO2HClO===(光照)2HCl+O2↑
其中次氯酸HClO有强氧化性和漂泊性,起主要的消毒漂白作用。
液氯、新制的氯水和久置的氯水比较
液氯
新制氯水
久置氯水
分类
纯净物
混合物
混合物
颜色
黄绿色
黄绿色
无色
成分
Cl2
Cl2、H2O、HClO、H+、Cl―、ClO―、极少量的为OH―
H+、Cl―、H2O、
极少量的OH―
稀盐酸
性质
氧化性
氧化性、酸性、漂白性
酸性
2.氯气的制备
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2+2H2O
包括四个基本环节即制备(原料、原理、反应发生装置)、净化(除杂、干燥)、收集(收集方法、验满)、尾气处理
会画装置
制得的气体含有盐酸和水,因此分别通过饱和食盐水、浓硫酸(氯化钙)等进行除杂。
气体用向上排空气法或排饱和食盐水法收集。
尾气用氢氧化钠吸收。
闻法:
用手在瓶口轻轻扇动,使少量氯气进入鼻孔。
氯气的尾气处理
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O漂白液的有效成分:
NaClO
3、次氯酸、次氯酸钙等有多方面的性质,经常用到以下几方面性质:
(1)HClO是一种弱酸,H2CO3>HClO通过下列反应可比较得出酸性强弱
Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO
(2)ClO-是一种弱酸的酸根离子,能发生水解反应:
ClO-+H2O
HClO+OH-,所以次氯酸钙溶液显碱性。
(3)HClO和ClO-都具有强氧化性,无论酸性、碱性条件下都可以跟亚铁盐、碘化物、硫化物等发生氧化还原反应,能使品红溶液褪色。
(4)HClO见光易分解:
2HClO
2HCl+O2↑
氯离子的检验试剂以及反应方程式
AgNO3溶液,并用稀硝酸溶液排除其他离子(如碳酸根)
Ag++Cl―==AgCl
4、卤族元素及其单质的性质变化规律
(1).卤族元素物理性质比较:
颜色
状态
熔、沸点
密度
溶解性
水
有机溶剂
均易溶于有机溶剂
F2
Cl2
Br2
I2
淡黄绿色
黄绿色
深红棕色
紫黑色
气态
气态
液体(易挥发)
固体(升华)
小
大
低
高
剧烈反应
淡黄绿色
黄→橙色
黄→褐色
剧烈反应
黄绿色
橙→橙红
紫→红
(2).卤族元素单质的化学性质:
1。
相似性:
化学性质与Cl2相似,都具有典型的非金属性,都可以与金属作用生成金属卤化物,都可以与非金属反应,都可与水发生反应,都可以与强碱作用。
2。
递变性:
与金属、非金属反应时条件不同。
例如:
卤素单质与H2的反应
H2+F2═2HF,在冷暗处就发生爆炸;
H2+Cl2
2HCl,见光爆炸;
,加热缓慢化合;
H2+I2
2HI,更缓慢地化合且可逆。
与H2化合时,无论从反应条件、反应的剧烈程度以及生成气态氢化物的稳定性(HF>HCl>HBr>HI),都说明卤素单质的递变性。
(三)硫、氮
1、二氧化硫的性质----亚硫酐
物理性质
颜色状态
密度
毒性
黄绿色
比空气大
有毒
化学性质
酸性
与水反应方程式
SO2+H2O===H2SO3
与烧碱反应方程式
SO2+2NaOH==Na2SO3+H2O
Na2SO3+SO2+H2O==2NaHSO3
SO2+NaOH==NaHSO3
漂白性
漂白原理:
由于它能跟某些有色物质生成:
无色物质
曾学过的具有漂白性的物质
吸附漂白:
活性炭
氧化漂白:
HClO、O3、Na2O2
还原性
与氧气反应方程式
2SO2+O2===2SO3
与氯水反应方程式
SO2+Cl2+2H2O==H2SO4+2HCl
氧化性
与硫化氢反应方程式
SO2+2H2S==3S↓+2H2O
SO2的实验室制法
①反应原理:
Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O
②制备装置:
固体和液体不加热制备气体的装置
净化干燥装置:
盛放浓硫酸的洗气瓶
收集方法:
向上排空气法或排饱和NaHSO3溶液
检验:
湿润的蓝色石蕊试纸---变红湿润的品红试纸---褪色
尾气处理:
用NaOH溶液和倒扣漏斗装置防倒吸
2、三氧化硫
1)、物理性质:
又名硫酸酐,是一种无色易挥发的晶体,溶沸点都很低。
2)、化学性质:
具有酸的氧化物的通性,与水反应放出大量的热,具有较强的氧化性。
3、硫化氢
1)、H2S的物理性质:
无色、有臭鸡蛋气味的气体,密度比空气大,能溶于水,有剧毒。
2)、实验室制法:
由强酸制弱酸的原理
FeS+H2SO4==FeSO4+H2S↑
FeS+2HCl==FeCl2+H2S↑
FeS+2H+==Fe2++H2S↑
用湿润的Pb(CH3COO)2试纸
Pb(CH3COO)2+H2S==PbS↓+2CH3COOH试纸变黑
3)、化学性质
(1)可燃性
2H2S+3O2
2H2O+2SO2
2H2S+O2
2H2O+S
(2)还原性:
H2S+X2==2HX+S↓(X=Cl、Br、I)
(3)不稳定性:
H2S
H2↑+S
(4)H2S气体的水溶液----氢硫酸
4、氮的固定
a:
定义:
将游离态的氮转变为氮的化合物叫做氮的固定
放电
b.分类:
①自然固氮:
高能固氮:
N2+O2====2NO
生物固氮:
豆科植物的根瘤菌固氮
②人工固氮:
2N2+3H2
2NH3(条件:
高温高压、催化剂)
5、浓硫酸和浓硝酸的性质
浓硫酸
浓硝酸
相同点
与Cu反应
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
与木炭反应
C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O
C+4HNO3(浓)
CO2↑+4NO2↑+2H2O
与铁铝反应
发生钝化现象,所以可以用铁制或铝制容器来存放冷的浓硫酸和浓硝酸
异同点
①吸水性——干燥剂
②脱水性——蔗糖变黑
王水:
浓硝酸和浓盐酸(1:
3)
(一)、硝酸
(1)硝酸的物理性质:
纯硝酸是无色、有刺激性气味的液体,易挥发
或者光照
(2)硝酸的化学性质:
加热
①不稳定性:
4HN