几种重要的金属化合物教案十五.docx
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几种重要的金属化合物教案十五
3．2几种重要的金属的化合物
自学引领
红色砖瓦与青色砖瓦
同学们大都见过红砖与青砖，但你们是否知道它是由同种砖坯烧制而成的呢？
将用粘土制成的砖坯置于窑内，先用大火将砖坯从外向里烧透，然后停火，使砖和窑体慢慢冷却下来，在这个过程中，由于空气充足，砖坯的铁元素就被氧化为Fe2O3（红棕色）使砖呈现红色；如果在砖坯烧透之后，不让其自然冷却，而是从窑顶向砖坯上淋水，使其迅速冷却，并产生了CO、H2等还原性气体，此时铁元素大部分以较低价态（+2价）存在，烧出的砖就是青色砖。
思考：
铁的化合物之间是如何转化的？
自从几千年前烟花始祖李畋为人类创造出第一枚烟花时，人们就有了品味烟花艳丽璀璨、变幻多姿的艺术和享受烟花与大自然交融的乐趣。
正如歌中唱的：
“火树银花星空灿烂，千红万紫绝妙无比，龙的子孙龙的文化，走到哪里那里就欢声动地……”。
思考：
你知道创造这火树银花不夜天美景的化学物质和原因是什么？
智能导向
1.基本概念辨析
（1）酸性氧化物——与碱反应生成盐和水的氧化物。
如：
CO2、SO2等。
（2）碱性氧化物——与酸反应生成盐和水的氧化物。
如：
Na2O、CaO等注意：
金属氧化物不都是碱性氧化物，如Mn2O7就不是碱性氧化物。
（3）两性氧化物——既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氧化物。
如：
Al2O3。
2.铝的重要化合物
（1）氧化铝（两性氧化物）
①物理性质：
白色难溶固体，可做耐火材料。
②化学性质：
Al2O3+6H+====2Al3++3H2O
Al2O3+2OH―=====2AlO2―+H2O
（2）氢氧化铝（两性氢氧化物）
①物理性质：
不溶于水的白色胶状物质，能凝聚水中悬浮物，吸咐色素。
②化学性质：
Al（OH）3+3H+====Al3++3H2O
Al（OH）3+OH―====AlO2―+2H2O
2Al（OH）3
Al2O3+3H2O
③用途：
Al（OH）3因其温和的碱性常用于中和胃酸的药剂。
④制备：
Al3++3NH3·H2O===Al（OH）3↓+3NH+4
3.“铝三角”及其转化
（1）“铝三角”系指Al3+、Al（OH）3、AlO2―相互转换的三角关系：
有关离子方程式为：
Al（OH）3+3H+====Al3++3H2O
Al3++3OH―=====Al（OH）3↓
Al（OH）3+OH―====AlO2―+2H2O
AlO2―+H++H2O====Al（OH）3↓
AlO2―+4H+====Al3++2H2O
Al3++4OH―====AlO2―+2H2O
4.氧的重要化合物
（1）氧化物
表4-4
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
—
铁红
磁性氧化铁
色态
黑色粉末
红棕色固体
黑色晶体
价态
+2
+3
1/3+2价,2/3+3价
水溶性
不溶
不溶
不溶
与酸反应
FeO+2H+====Fe2++H2O
遇氧化性酸生成Fe3+盐
Fe2O3+6H+====2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
与CO的反应
FexOy+yCO
xFe+yCO2
（2）氢氧化物
表4-5
氢氧化物
氢氧化亚铁
氢氧化铁
化学式
Fe（OH）2
Fe（OH）3
物理性质
白色固体，不溶于水
红棕色固体，不溶于水
化学性质
Fe（OH）2
Fe2+
Fe（OH）2
Fe（OH）3
Fe（OH）3
Fe3+
Fe（OH）3
Fe2O3
制法
可溶性碱与亚铁盐溶液反应Fe2++2OH―===Fe（OH）2↓
可溶性碱与铁盐溶液反应
Fe3++3OH―====Fe（OH）3↓
（3）Fe3+的检验
显色反应
（4）Fe3+的氧化性
2Fe3++Fe===3Fe2+
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
5.Fe2+,Fe3+的转化
Fe2+
Fe3+
方程式：
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl―
2Fe3++Fe====3Fe2+
2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+
6．钠的两种碳酸盐
碳酸钠和碳酸氢钠都是钠的碳酸盐，但前者为正盐，后者为酸式盐，它们的性质有着较大差异，这两种盐的比较见表2-3。
表2-3Na2CO3和NaHCO3的比较
对比物质
对比项目
碳酸风俗（Na2CO3）
碳酸氢钠（NaHCO3）
俗名
纯碱苏打
小苏打
颜色状态
白色粉末
白色细小晶体
溶解性（水溶性）
易溶（比NaHCO3大）
易溶（比Na2CO3差）
溶液的酸碱性
碱性（比NaHCO3强）
碱性（比NaCO3弱）
与等量盐酸反应
剧烈程度
较慢
较剧烈
反应产物
同
同
反应式
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO↑
NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O
与碱
不反应
可以反应
热稳定性
稳定，受热一般不分解
不稳定
2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O
与CO2+H2O反应
Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3
不反应
用途
玻璃，制皂，造纸，纺织
发酵粉，医疗
相互转化
Na2CO3
NaHCO3
典例精析
例1要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+进行如下实验操作时最佳顺序为（）
①加入足量氯水②加入足量KMnO4溶液③加入少量NH4SCN溶液
A.①③B.③②C.③①D.①②③
解析：
加入NH4SCN不显色，证明无Fe3+，再加氯水如有Fe2+则可被氧化为Fe3+而使NH4SCN变红色。
KMnO4也能氧化Fe2+，但KMnO4本身为紫色，Fe3+和SCN―显色不好观察。
答案：
C
反思：
离子检验问题最关键的是抓住“特征”反应，检验Fe3+的“特征”反应就是与SCN―作用显红色。
本题的难点在于要证明Fe3+不存在而且有Fe2+,所以加试剂的顺序就很关键。
如果先加氧化剂将Fe2+氧化成Fe3+，那么原溶液中是否有Fe3+就无法考证了。
应该先证明不存在Fe3+,再检验Fe2+的存在，其实这也就是检验Fe2+的“特征反应”了。
易错点是氧化剂的选择，KMnO4也能氧化Fe2+,问题在于KMnO4本身的颜色与显色后的颜色接近而赞成无法观察反应后的颜色变化。
例2有一包白色粉末，取出少量溶于水，用铂丝蘸取少许溶液，在无色火焰上灼烧，火焰呈黄色，若透过蓝色钴玻璃观察火焰,则呈浅紫色。
另取少量粉末加热，没有气体产生，但加稀盐酸后，则有无色无味的气体生成，此气体可使澄清石灰水变浑浊，继续加稀盐酸至过量后，再加入氯化钡溶液，出现白色沉淀。
试回答：
（1）白色粉末中肯定含有哪些离子。
（2）写出有关反应的离子方程式。
解析：
从焰色反应现象分析不难得出白色粉末含有Na+,K+;加热无气体，加盐酸产生使澄清石灰水变浑浊的气体说明白色粉末中含有CO32―,不含HCO3―;在用盐酸酸化的溶液中加入BaCl2有白色沉淀，说明原来粉末中含SO42―。
答案：
（1）含有K+、Na+、CO32―、SO42―
（2）CO32―+2H+====CO2↑H2O
Ca2++2OH―+CO2===CaCO3↓+H2O
Ba2++SO42―===BaSO4↓
反思：
在做焰色反应实验时，若观察到火急速于黄色，可以确定含有Na+，但不能排除K+的存在，因为黄色会将紫色掩盖；若要确定是否含K+，则必须透过蓝色钴玻璃观察火焰，因为这样黄光可以被滤去，从而避免钠的干扰。
总之要掌握焰色反应
5字要领的函义：
洗——用盐酸除氧化物
烧——挥发除去金属表层的杂质
蘸——要趁热，使固体被测物熔化
烧——在外焰侧面便于观察
钴——排除钠（黄）对钾（紫）造成的干扰
例3图中当容器A中的反应开始后，若分别进行下列操作，请回答有关问题：
（1）若弹簧夹C打开，B容器中有什么现象发生？
答：
。
（2）若弹簧夹C关闭一会儿，容器A中的反应还在进行时，B容器中有什么现象发生？
答：
。
写出B容器中有关反应的化学方程式：
答：
。
（3）若先打开弹簧夹C一段时间，容器A中的反应还在进行时，再关闭弹簧夹C一会儿，B容器中有什么现象发生？
答：
。
解析：
本题是一道综合Fe2+的性质和实验操作的复合实验题。
解答该题必须明确：
当NaOH中空气未排尽时，NaOH与FeSO4反应的产物Fe（OH）2只能短暂存在，但当通入H2一段时间后，即认为其中的空气已排净，生成的Fe（OH）2能较长时间存在。
答案：
（1）容器B中的导管口有气泡冒出
（2）容器A中溶液进入容器B，容器B中有白色沉淀生成，沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色。
2NaOH+FeSO4===Fe（OH）2↓+Na2SO4
4Fe（OH）2+O2+2H2O====4Fe（OH）3
（3）开始时容器B中的导管口有气泡冒出，弹簧夹关闭后容器A中溶液进入容器B，有白色沉淀生成
反思：
Fe（OH）2很容易被空气中的O2氧化，因此，实验中往往得不到白色的Fe（OH）2沉淀。
为避免这种现象的发生，一般从两个角度考虑，一是反应试剂，二是反应环境。
①反应试剂：
取用最新配制的FeSO4溶液；NaOH溶液加热煮沸并冷却后使用，以驱除溶液中溶解的O2。
②反应环境：
一般考虑用密度比水小且与水互不相溶的有机试剂隔绝空气；也可以象本题所述充入非氧化性气体。
例4把ag铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液，过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到红色粉末的质量仍为ag，则原合金中铝的质量分数为（）
A.70%B.52.4%
C.47.6%D.30%
解析：
用图示分析
从图中可以看出Fe最终是以Fe2O3的形式存在，根据铁元素在反应过程中的质量守恒，Fe2O3中氧元素的含量等于合金中铝元素的含量。
ω（Al）=
=
=30%。
答案：
D
反思：
两串变化过程：
Fe→Fe2+→Fe（OH）2→Fe（OH）3→Fe2O3;
Al→Al3+→Al（OH）3→AlO2―→Al（OH）3→Al2O3
经常被用于物质的分离提纯、鉴别和计算。
化学反应的本质是化学计算的精髓。
解答：
本题熟练掌握这几个化学方程式，才能迅速看出合金质量等于氧化铁的质量而Fe2O3中ω（Fe）:
ω（O）=112:
48，从而求出Al的质量分数。
自我发展
基础闯关
一、选择题（每小题有1-2个选项符合题意）
1.指南针是我国的四大发明，制造指南针的磁性物质是（）
A.FeOB.Fe2O3C.Fe3O4D.Fe
2.下列物质中最难分解的是（）
A.Na2COB.CaCO3C.NaHCO3D.Ca（HCO3）2
3.实验室制备Al（OH）3最好用（）
A.硝酸铝和氢氧化钾溶液
B.硫酸铝与氢氧化钠溶液反应
C.氯化铝与氨水
D.氧化铝和水
4.下列物质，只跟NaOH溶液反应，不能跟盐酸反应的是（）
A.AlCl3B.BaCl2C.Al（OH）3D.Al2O3
5.将Na2O2投入到FeCl3溶液中，可以观察到的现象是（）
A.生成白色沉淀B.生成红褐色沉淀
C.有气泡产生D.无明显的变化
6．下列叙述完全正确的是（）
A.相同条件下，100g水溶解的Na2CO3比NaHCO3少
B.碳酸钠比碳酸氢钠稳定，它们可以相互转化
C.石灰水能与碳酸钠溶液反应，而不能与碳酸氢钠溶液反应
D.与足量的盐酸反应得到相同质量的二氧化碳，用碳酸氢钠比用碳酸钠的质量多
7.将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，会有三价铁生成的是（）
A.硫酸B.氯水C.硝酸锌D.氯化铜
8.下列实验可制得铁红的是（）
A.铁丝在氧气中燃烧B.加热Fe（OH）3
C.加热Fe（OH）2D.红热的铁网与水蒸气反应
9.关于NaHCO3的叙述，不正确的是（）
A.它是一种白色粉末，溶解度大于Na2CO3
B.加热至200℃左右，可完全分解，利用这种性质，可由NaHCO3制取纯碱
C.与Na2CO3相似，当质量相同，分别跟足量盐酸反应后，NaHCO3可得到较多的二氧化碳
D.其化学式为NaHCO3·10H2O，在空气中会风化
10.100g碳酸钠和碳酸氢钠的固体混合物在加热至恒重时，产生13.2gCO2,则原混合物中碳酸氢钠的质量分数是（）
A.25.2%B.50.4%C.49.6%D.74.8%
11.下列反应，其产物的颜色按红、红褐、淡黄、蓝色顺序排列的是（）
①金属钠在纯氧中燃烧
②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，并在空气中放置一段时间
③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液
④无水硫酸铜放入医用酒精中
A.②③①④B.③②①④C.③①②④D.①②③④
12.鉴别下列各物质，只能采用焰色反应的是（）
A.K2CO3和NaClB.KCl和Na2CO3
C.NaCl和MgCl2D.NaCl和KCl
13.某溶液中溶有MgCl2和AlCl3两种溶质，若把二者分开，应用下列试剂可达到目的是（）
A.NaOH溶液和氨水B.氨水和盐酸
C.NaOH溶液和盐酸D.盐酸和稀硫酸
14.在一定温度下，向足量的饱和Na2CO3溶液中加入1.06g无水碳酸钠，搅拌后静置，最终所得晶体的质量（）
A.等于1.06gB.大于1.06g小于2.86g
C.等于2.86gD.大于2.86g
15.常温常压下，在空气中不发生变化的是（）
A.NaHCO3B.NaOH
C.Na2CO3·10H2OD.Na2O2
16.下列碱可以通过化合反应生成的是（）
A.Fe（OH）2B.Fe（OH）3C.Ca（OH）2D.Cu（OH）2
17.在某溶液中酚酞呈粉红色。
下列离子在该溶液中不能大量存在的是（）
A.K+B.Na+C.Ba2+D.Al3+
18.用足量CO还原32.0g某氧化物，将生成的气体通入足量澄清石灰水中得60g沉淀。
则该氧化物是（）
A.FeOB.Fe2O3C.CuOD.Cu2O
19.向1L0.1mol·L―1的AlCl3溶液中加入1mol·l―1的NaOH溶液，若得到3.9g沉淀，则加入的NaOH溶液的体积为（）
A.150mLB.300mLC.350mLD.400mL
二、填空题
20.多数金属氧化物于水，只有少数金属氧化物能与水反应，生成;如CaO与水反应式：
。
多数不溶于水的金属氧化物可与酸反应，生成。
21.氧化铜为色，是制造的原料，与盐酸反应的化学方程式是：
，溶液色。
氧化亚铜为色，可作为制造的红色颜料。
氧化铁为色，俗称，常用于制造。
22.将铝片投入热的NaOH溶液中，铝片溶解，其化学方程式为。
向反应后的溶液中滴加稀盐酸开始有沉淀时反应的化学方程式为；滴加盐酸过量时化学方程式为；再向沉淀刚消失的溶液中滴入过量浓氨水时，反应的化学方程式为。
三、实验题
23.“套管实验”是将一支较小的试管装入另一试管中，经组装来完成原来需要两只或更多试管进行的实验。
因其有许多优点，近年来被广泛开发并应用于化学实验中。
下面这个实验为“套管实验”，实验装置如图，小试管中部放有沾上无水硫酸铜粉末的脱脂棉。
请观察实验装置，分析实验原理，并回答下列问题：
（1）整个实验过程中，能观察到的现象为：
①烧杯A中：
;②小试管中：
；
③烧杯B中：
;
（2）实验结束时，在操作上要特别注意的问题是：
；
（3）写出实验过程中发生反应的化学方程式：
；
应用迁移
一、选择题（每小题有1-2个选项符合题意）
1.某物质灼烧时，焰色反应为黄色，下列判断正确的是（）
A.该物质一定是钠的化合物B.该物质一定含钠元素
C.该物质一定是金属钠D.不能确定是否含钾元素
2.下列各组离子中，因发生氧化还原反应而不能大量共存的一组是（）
A.H+、Na+、SO32―、Cl―
B.Fe3+、SCN―、Cl―、NO3―
C.Ba2+、Fe2+、SO2―4、NO3―
D.Fe2+、H+、SO42―、NO3―
3.用铁酸钠（Na2FeO4）对未来河湖的淡水消毒是城市饮用水处理新技术，下列对Na2FeO4用于饮用水消毒处理的分析正确的是（）
A.Na2FeO4在溶液中显强酸性，能杀菌消毒
B.在Na2FeO4中Fe为+6价，具有强氧化性，能杀菌消毒
C.Na2FeO4的还原产物为Fe3+,易水解产生Fe（OH）3胶体，可使水中悬浮物凝聚、沉降
D.Na2FeO4的还原产物为Fe2+,易水解为Fe（OH）2胶体，可使水中悬浮物凝聚、沉降
4.按图装置持续通入X气体，并在管口P处点燃，实验结果使澄清的石灰水变浑浊，则X，Y可以是（）
A.H2和Na2CO3
B.H2和NaHCO3
C.CO和CuO
D.H2和Fe2O3
5.相同质量的下列物质与足量盐酸反应，产生CO2最少的是（）
A.Na2CO3B.NaHCO3C.K2CO3D.CaCO3
6.有镁、铝混合粉末10.2g，将它溶于500mL4mol·L―的盐酸里，若要使沉淀质量达到最大值，则需加入2mol·l―1的氢氧化钠溶液的体积为（）
A.1000mLB.500mLC.100mLD.1500mL
7.将NaHCO3装入试管中加势，使产生的气体依次通过盛有Na2O2、Ca（OH）2饱和溶液、浓H2SO4的容器，最后得到的气体是（）
A.H2OB.COC.CO2和O2D.O2
8.在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液存在较多的阳离子是（）
A.Cu2+B.Fe3+C.Fe2+D.H+
9.将适量铁粉放入三氯化铁溶液中，充分反应后，溶液中的Fe3+和Fe2+浓度相等。
则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+物质的量之比是（）
A.2:
3B.3:
2C.1:
2D.1:
1
10.将Cu片放入0.1mol·l－1FeCl3溶液中，反应一定时间后取出Cu片，溶液中c（Fe3+）:
c（Fe2+）=2:
3,则Cu2+与Fe3+的物质的量之比为（）
A.3：
2B.3：
5C.4：
3D.3：
4
11.将100mL3mol·L―1的NaOH溶液与100mL1mol·L―1rAlCl3溶液，按下列两种方法相混合：
①将NaOH逐滴加入AlCl3中边加边振荡
②将AlCl3逐滴加入NaOH中，边加边振荡
A.现象相同，沉淀量相同B.现象相同，沉淀量不相同
C.现象不相同，沉淀量相同D.现象不相同，沉淀不相同
12.向200mL0.1mol·L－1的Fe（NO3）2溶液中加入适量NaOH，使Fe2+恰好完全沉淀，小心加热此混合物，经足够长的时间，恢复至室温，过滤得沉淀物，对该沉淀物进行灼烧直到质量不再变化时，此固体的质量为（）
A.1.44gB.1.60gC.3.20gD.2.14g
13.只用一种试剂不可将AgNO3、KSCN、稀H2SO4、NaOH四种无色溶液区分开，这种试剂是（）
A.BaCl2溶液B.FeCl2溶液
C.FeCl3溶液D.Fe（NO3）2溶液
14.向一家量的FeO、Fe、Fe3O4的混使稀足回入100mL1mol·L－1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL（标准状况）气体，在所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现。
若用足量的CO在高温下还原相同质量的原混合物，可得到铁的质量是（）
A.11.2gB.5.6gC.2.8gD.无法计算
15.如图所示，纵坐标为沉淀物的质量，横坐标为加入（或通入）物质的物质的量，则与此图像符合的情况是（）
A.AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量
B.Al2（SO4）3溶液中滴加氨水至过量
C.NaAlO2溶液中滴加稀H2SO4至过量
D.Ca（OH2）溶液中通入CO2至过量
16.将铁和氧化铁的混合物15g,加入150mL稀硫酸中，在标准状况下放出氢气1.68L,同时铁和氧化铁均无剩余。
向溶液中滴入硫氰化钾溶液，未见颜色变化。
为了中和过量的硫酸，而且使铁完全转化成Fe（OH）2,共消耗去3mol·L－1的NaOH溶液200mL，原硫酸溶液的浓度是（）
A.1.5mol·L－1B.2mol·L－1
C.2.5mol·L－1D.3mol·L－1
17.人体正常的血红蛋白中应含Fe2+。
若误食亚硝酸盐，则导致血红蛋白中Fe2+转化为高铁血红蛋白而中毒。
服用维生素C可解除亚硝酸盐中毒。
下列叙述中正确的是（）
A.亚硝酸盐是还原剂B.维生素C是还原剂
C.维生素C将Fe3+还原为Fe2+D.亚硝酸盐被氧化
二、实验填空题
18.将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应（假定容器下参与反应）。
试判断下列情况下，溶液中存在的金属离子和金属单质。
（1）若铁粉有剩余，则容器中不可能有;
（2）若氯化铜有剩余，则容器中还可能有;
（3）若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有，可能有;
（4）若氯化铁有剩余，则容器中不可能有。
19.现将铝条（附有氧化膜）进行如下实验：
①将铝条放入热烧碱溶液中，待看到气泡后，取出洗净；
②将洗净后的铝条立即插入Hg（NO3）2溶液中静置片刻；
③取出铝条，用滤纸吸干后，在空气中可观察到铝条上慢慢地长出白色毛状物，并感到铝条变热。
试回答下列问题：
（1）“白色毛状物”是。
（2）此实验的结论是。
（3）写出各步反应的化学方程式：
。
20.用下面两种方法可以制得白色的Fe（OH）2沉淀。
方法一：
用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
（1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入。
（2）除去蒸馏水溶解的O2常采用的方法。
（3）生成白色Fe（OH）2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。
这样操作的理由是
。
方法二：
在如图所示装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
（1）在试管Ⅰ里加入的试剂是。
（2）在试管Ⅱ里加入的试剂是。
（3）为了制得白色Fe（OH）2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是:
。
（4）这要生成的Fe（OH）2沉淀能较长时间保持白色，其理由是。
实验探究
2004年2月3日，美国“机遇”号火星车向地球传回了火星土壤的显微照片，显示的是“机遇”号火星车的着陆区域—“梅里迪亚尼平面”。
从照片上可看出该地为红色和橘红色（两种颜色近乎红棕色），所以可能存在赤铁矿（主要成分是Fe2O3）。
试回答下列问题：
（
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