知识点归纳1元素化学.docx
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知识点归纳1元素化学
物质分类
(1):
1、氧化物:
酸性氧化物:
可以发生如下反应之一的氧化物
氧化物+H2O含氧酸或氧化物+OH—含氧酸盐+水
注意:
不能有多余物质参与反应或生成(如NO2不是酸性氧化物)
碱性氧化物:
可以发生如下反应之一的氧化物
氧化物+H2O碱或氧化物+H+盐+水
注意:
不能有多余物质参与反应或生成(如Na2O2不是碱性氧化物)
两性氧化物:
既是酸性氧化物又是碱性氧化物的氧化物
过氧化物:
具有O22—离子团的氧化物,如:
Na2O2,H2O2
2、酸、碱、盐
酸:
只能电离出一种阳离子——H+的电解质,其阴离子称为酸根
一元酸:
1个酸分子只能电离出最多1个H+的酸;
多元酸:
1个酸分子能电离出最多n个H+的酸,称n元酸(n≥2)
注意:
与酸中含有的氢原子个数无关,如:
CH3COOH是一元酸,但有4个H
碱:
只能电离出一种阴离子——OH—的电解质,其阳离子一般为金属离子或NH4+
盐:
由碱的阳离子和酸根结合生成的电解质
酸式盐:
可以电离出H+的盐,如:
NaHCO3
正盐:
不能电离出除碱的阳离子和酸根以外离子(不能电离出H+和OH—)的盐
碱式盐:
可以电离出OH—的盐,如:
Cu2(OH)2CO3
离子反应:
一、相关概念:
1、电解质:
在水溶液中或熔融状态下能导电(发生电离)的化合物。
①在水溶液或熔融时;②能电离;③化合物
强电解质:
在水中或熔融状态下能完全电离的电解质
主要包括:
强酸(HClO4、H2SO4、HNO3、HCl、HBr、HI)、
强碱(NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2)、
大多数盐及活泼金属氧化物
弱电解质:
在水中或熔融状态下只能部分电离的电解质
主要包括:
弱酸、弱碱
2、电离方程式书写:
(1)强电解质的电离用“=====”;弱电解质的电离用“
”。
(2)多元弱酸分步电离,以第一步为主,是衡量弱酸酸性相对强弱的标志,如碳酸电离:
H2CO3
HCO3—+H+,HCO3—
CO32—+H+,第一步决定碳酸酸性强弱。
多元弱碱以一步电离表示,如:
Fe(OH)3
Fe3++3OH—。
(3)强酸的酸式盐完全电离,弱酸的酸式盐中酸式酸根不完全电离。
如:
NaHSO4:
NaHSO4=====Na++H++SO42—(水溶液中)
NaHSO4=====Na++HSO4—(熔融状态)
NaHCO3:
NaHCO3=====Na++HCO3—
例1:
27.(2014,新课标1)(15分)次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品,具有较强的还原性。
回答下列问题:
(1)H3PO2是一元中强酸。
写出其电离方程式______________。
解析:
(1)H3PO2为一元弱酸,为弱电解质,用“
”其电离方程式应为
H3PO2
H++H2PO2-
答案:
H3PO2
H++H2PO2-
二、离子反应:
有离子参与的反应(离子之间相互反应)
1、离子共存问题:
离子在溶液中若能反应,则不能共存。
离子反应发生的条件:
(1)在水溶液中进行复分解反应:
生成沉淀、气体、难电离物质(非电解质、弱电解质)
沉淀:
“钾钠铵硝皆可溶,盐酸盐不溶银亚汞;硫酸盐不溶钡铅钙,醋酸盐不溶铅,碳酸磷酸盐多不溶,硫化物只溶钾钠铵钡。
多数酸溶碱少溶,碱溶钾钠铵钡”。
(2)离子之间发生氧化还原反应:
强氧化剂+强还原剂
常见氧化剂与还原剂:
氧化剂
还原剂
活泼非金属单质:
X2、O2、S
活泼金属单质:
Na、Mg、Al、Zn、Fe
某些非金属单质:
C、H2、S
高价金属离子:
Fe3+、Sn4+
不活泼金属离子:
Cu2+、Ag+
其它:
[Ag(NH3)2]+、新制Cu(OH)2
低价金属离子:
Fe2+、Sn2+
非金属的阴离子及其化合物:
S2-、H2S、I-、HI、NH3、Cl-、HCl、Br-、HBr
含氧化合物:
NO2、N2O5、MnO2、Na2O2、H2O2、HClO、HNO3、浓H2SO4、NaClO、Ca(ClO)2、KClO3、KMnO4、王水
低价含氧化合物:
CO、SO2、H2SO3、Na2SO3、Na2S2O3、NaNO2、
H2C2O4、含-CHO的有机物:
醛、甲酸、甲酸盐、甲酸某酯、葡萄糖、麦芽糖等
既作氧化剂又作还原剂的:
S、SO32-、HSO3-、H2SO3、SO2、NO2-、Fe2+及含-CHO的有机物
(3)发生双水解反应:
Fe3+与CO32-、HCO3-;Al3+与CO32-、HCO3-、S2-、AlO2-等;
(4)发生配合反应:
如Fe3+与SCN—等;
例2:
8.(2014,广东卷)水溶液中能大量共存的一组离子是
A.Na+、Ca2+、Cl—、SO42—B.Fe2+、H+、SO32—、ClO—
C.Mg2+、NH4+、Cl—、SO42—D.K+、Fe3+、NO3—、SCN—
解析:
A项、Ca2+和SO42—结合生成CaSO4,CaSO4微溶不可大量共存;
B项:
酸性条件下(H+),ClO—具有强氧化性,能把Fe2+、SO32—等具有还原性的微粒氧化,发生氧化还原反应,不能大量共存;
D项:
Fe3+和SCN—发生配合反应,生成Fe(SCN)3不可共存。
答案:
C
2、离子方程式的书写:
(1)正确写出反应的化学方程式,辨认是否是离子反应。
(2)将溶解的强电解质改写成离子形式;难溶、难电离的物质、气体、氧化物、单质均写成化学式
(3)从化学方程式两边删去相等个数的同种离子,并使化学计量数最简化。
(4)检查原子个数、电荷、得失电子是否守恒。
正误判断:
看是否符合客观事实、化学式拆写是否正确、符号使用是否正确、是否遵循质量、电荷和得失电子守恒、是否漏写离子反应、反应物或产物的配比是否正确、是否符合题设条件的要求。
例3:
10.(2013,新课标2)能正确表示下列反应的离子方程式是()
A.浓盐酸与铁屑反应:
2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑
B.钠与CuSO4溶液反应:
2Na+Cu2+=Cu↓+2Na+
C.NaHCO3溶液与稀H2SO4反应:
CO32-+2H+=H2O+CO2↑
D.向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2:
3Mg(OH)2+2Fe3+=2Fe(OH)3+3Mg2+
解析:
A项,浓盐酸与铁屑反应生成Fe2+,不符合客观事实;
B项,.钠与CuSO4溶液反应,Na先与水反应,生成的NaOH再与硫酸铜反应,不符合客观事实;
C项,是HCO3-与H+反应,离子的拆分不正确;所以选择D。
答案:
D
电化学
1、氧化还原反应:
(1)本质:
有电子的转移(包括电子得失和电子对偏移)
判断依据:
有元素化合价的升高或降低
氧化剂
还原剂
化合价降低(降)
化合价升高(升)
得到电子(得)
失去电子(失)
发生还原反应,被还原,对应产物为还原产物(还)
发生氧化反应,被氧化,对应产物为氧化产物(氧)
具有氧化性(氧)
具有还原性(还)
氧化剂+还原剂====还原产物+氧化产物;氧化剂+还原剂====还原产物+氧化产物
(2)常见氧化剂和还原剂:
氧化剂:
活泼非金属单质:
X2(卤素)、O2、O3、
高价金属离子:
Fe3+、Sn4+、Cu2+、Pb4+
较高价含氧化合物(离子):
MnO4—(H+)、MnO2、Cr2O7—、PbO2、ClO4—、ClO3—、ClO—、NO3—(H+)、H2SO4(浓)
过氧化物:
Na2O2、H2O2、
还原剂:
金属单质:
K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe
非金属单质:
H2、C、Si、S、P
低价金属离子:
Fe2+、Cu+、
低价态氧化物:
CO、NO、SO2、
非金属阴离子及其低价态化合物:
S2—、H2S、I—、HBr、HI、HCl
(3)氧化还原方程式配平:
原则:
得失电子守恒:
反应中还原剂失去电子的总数=氧化剂得到电子的总数
步骤:
①标:
标出化合价发生改变的元素的反应前后化合价
②等:
求出化合价升降的最小公倍数
③定:
根据②中的最小公倍数,确定参加氧化还原反应的物质的计量数
④平:
配平其他物质的计量数
⑤查:
检查是否符合原子守恒,电荷守恒,方程式是否规范
(4)得失电子守恒法:
①找出氧化剂,还原剂以及其对应的还原产物与氧化产物
②找准一个原子得失的电子数(注意分子化学式中的原子个数)
③根据题中物质的量和得失电子守恒列出方程:
n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价—低价)=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值
(5)未知氧化还原方程式书写:
①根据已知条件找到氧化剂与还原剂并写出对应产物
②配平参与氧化还原的物质
③运用电解质溶液中的阴阳离子补齐电荷(对于中性溶液,以增加生成物正负离子的方式配平)
④补齐除H,O以外的原子
⑤观察H,O原子比例,添加H2O以配平反应方程式
2、原电池与电解池
(1)原理:
原电池
电解池
电镀池
定义
将化学能转变为电能的装置
将电能转变成化学能的装置
应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置
形成条件
自发的放热氧化还原反应
活泼性不同的两电级
电解质溶液
形成闭合回路
两电级接直流电源
电解质溶液
形成闭合回路
在电解池基础上
镀层金属接正极,待镀金属接负极
电解质溶液中必须含有镀层金属的离子
电级
负极(阳极):
氧化反应,失电子
正极(阴极):
还原反应,得电子
阳极:
氧化反应,失电子
阴极:
还原反应,得电子
阳极:
镀层金属失电子
阴极:
镀层金属离子得电子
电子流向
负极
正极
电源负极
阴极
阳极
电源正极
均是氧化还原反应,计算时符合电子得失守恒
对于充电电池可看做原电池与电解池的结合,互为逆反应
金属的电化学腐蚀是因为构成了原电池。
金属的腐蚀快慢一般为:
电化学腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀
离子交换膜:
只允许阳离子或阴离子通过,提高电化学装置的效率提高电解质量。
惰性电级:
主要为Pt、Au、石墨做电级,这时电级不参与电化学反应。
(2)电化学方程式
①原电池正负极判断:
判断方式
负极
正极
电级材料(非惰性电级)
还原性较强
氧化性较强
电子得失
失电子
得电子
离子移动方向
阴离子移向的极
阳离子移向的极
发生反应
氧化反应
还原反应
反应现象(非惰性电级)
质量减小
质量增加或不变(电解质改变)
②常见原电池:
碱性锌锰电池:
负极:
Zn,Zn+2OH——2e—====Zn(OH)2
(一次电池)
正极:
MnO2,2MnO2+2H2O+2e—====2MnOOH+2OH—
总反应:
Zn+2MnO2+2H2O====Zn(OH)2+2MnOOH
电解质溶液:
KOH溶液
(二次电池)
铅蓄电池:
负极:
Pb,正极:
PbO2,电解质溶液为30%H2SO4溶液
放电:
负极:
Pb+SO42——2e—====PbSO4
正极:
PbO2+4H++SO42—+2e—====PbSO4+2H2O
充电:
阳极:
PbSO4+2H2O—2e—===PbO2+4H++SO42—
阴极:
PbSO4+2e—====Pb+SO42—
总反应:
Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O
氢氧燃料电池:
负极:
H2,正极:
O2,电解质溶液:
酸或碱
酸性电解质溶液:
负极:
2H2—4e—====4H+
正极:
O2+4H++4e—====2H2O
碱性电解质溶液:
负极:
2H2+4OH——4e—====4H2O
正极:
O2+2H2O+4e—====4OH—
总反应:
2H2+O2====2H2O
有机物燃料电池:
负极:
有机物,正极:
O2
电解质溶液:
酸或碱,熔融碳酸盐,熔融氧化物
酸性电解质溶液:
负极:
有机物+H2O—ne—
nH++CO2
正极:
O2+4H++4e—====2H2O
碱性电解质溶液:
负极:
有机物+OH——ne—
H2O+CO32—(CO2+OH—)
正极:
O2+2H2O+4e—====4OH—
熔融碳酸盐:
负极:
有机物+CO32——ne—
H2O+CO2
正极:
O2+2CO2+4e—====2CO32—
熔融氧化物:
负极:
有机物+O2——ne—
H2O+CO2
正极:
O2++4e—====2O2—
总反应:
有机物+O2
H2O+CO2(+N2)
关于有机物燃料电池负极失电子数计算:
1C—4e—,1H—1e—,1O+2e—,N不算。
即失电子数=4C+H-2O。
(适用于完全氧化)
不完全氧化:
失x个H和得到y个O,失电子数=x+2y
③原电池电级反应式书写:
列物质标得失电子看电解质配守恒(如加入H+或OH—)两式加验总式
复杂电级反应式=总反应式—较简单一级的电级反应式
④惰性电级电解规律:
惰性电级电解强碱、含氧酸、活泼金属的含氧酸盐的稀溶液时实际上是电解H2O
电解后要恢复原电解质溶液的浓度,可以加入是阴极与阳极产物的化合物。
⑤电解中电级反应式的书写:
产物的确定:
看电级:
活泼金属作阳极,则电级材料失电子,电级溶解,溶液中的阴离子不能失电子
惰性电级,看溶液中离子的得失电子能力,电级不参与反应
阳极产物判断:
根据离子失电子能力顺序:
S2—>SO2>I—>Fe2+>Br—>Cl—>OH—>含氧酸根>F—
阴极产物判断:
根据离子得电子能力顺序:
NO3—>Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+
>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
(主要为金属活动顺序,Fe特殊)
电级方应式书写:
找电源定两级(连接电源正极为阳极,负极为阴极)定产物写电级反应式(阳极氧化反应,阴极还原反应)总反应式
元素化学
1、钠Na:
第三周期,ⅠA族(第一主族,也被称为碱金属族)
焰色反应黄色(检验K元素要通过蓝色钴玻璃观察为紫色)
(1)Na单质:
物理性质:
质地软,银白色,具有良好导电性、导热性,密度比水小、比煤油重,熔点较低。
化学性质:
具有强还原性
2Na+Cl2====2NaCl(点燃),
4Na+O2====2Na2O,2Na+O2====Na2O2(加热)
2Na+2H2O====2NaOH+H2
制取:
2NaCl(熔融)====2Na+Cl2
(通电)
(2)NaOH:
物理性质:
俗名烧碱、火碱、苛性钠,白色晶体,易吸水潮解,溶于水放热。
化学性质:
一元强碱,有强腐蚀性。
主要体现碱的性质。
(3)Na2O与Na2O2:
Na2O
Na2O2
物理性质
白色固体
淡黄色固体
化学性质
Na2O+H2O====2NaOH
2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2
Na2O+CO2====Na2CO3
2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2
无氧化性
具有强氧化性,产物有O2
用途与保存
制NaOH,密封保存
漂白剂、消毒剂、供氧剂,
密封保存
(4)Na2CO3与NaHCO3:
(鉴别)
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱、苏打
小苏打
化学性质
Na2CO3+2HCl====2NaCl+H2O+CO2
NaHCO3+HCl====NaCl+H2O+CO2
受热难分解
2NaHCO3====Na2CO3+H2O+CO2
加热
用途
制造肥皂,洗涤剂
食品发泡、治疗胃酸过多、制造泡沫灭火器
相互转化
Na2CO3
NaHCO3(加H2O+CO2或少量H+)
NaHCO3
Na2CO3(加热)
溶解度
都溶于水,相同条件下,Na2CO3溶解度>NaHCO3(其他是酸式盐>正盐)
②鉴定:
利用热稳定性不同鉴定:
NaHCO3加热有CO2产生
利用与H+反应的速率不同:
等浓度下,NaHCO3的反应速率较快
利用与酸反应的过程不同:
逐滴加入H+,Na2CO3先没有气泡产生,之后产生气泡
利用碳酸盐与碳酸氢盐的溶解性不同:
CO32—多为沉淀,HCO3—可溶。
利用溶液碱性不同:
等浓度下,Na2CO3的pH>NaHCO3
③Na2CO3与NaHCO3混合反应时的浓度关系:
图像分析:
a点前发生反应为:
Na2CO3+HCl====NaHCO3+NaCl
到达a点时所用HCl的量=混合液中Na2CO3的量
a——b点发生反应为:
NaHCO3+HCl====NaCl+CO2
+H2O
到达b点时,所用HCl的量=Na2CO3的量+NaHCO3的量
④侯氏制碱法(联合制碱法):
NaCl+NH3+CO2+H2O====NaHCO3+NH4Cl;2NaHCO3====Na2CO3+CO2+H2O(加热)
a制备氨盐水(饱和NaCl+NH3+H2O)
b通入CO2析出NaHCO3晶体,加热NaHCO3得到Na2CO3
c向滤液(NH4Cl、NaCl)中加入NaCl粉末并通入NH3析出NH4Cl,同时回收氨盐水
(5)amolNa2O2和bmolNaHCO3混合加热后的产物:
2、镁(Mg):
第三周期,ⅡA族(第二主族)
2Mg+O2====2MgO(点燃)
2Mg+CO2====2MgO+C(点燃)
Mg+N2=====Mg3N2(点燃)
Mg3N2+H2O====Mg(OH)2+NH3
Mg+H+====Mg2++H2
Mg+H2O====Mg(OH)2+H2
(加热)
MgO+H2O====Mg(OH)2(缓慢反应),MgO熔点很高,耐高温
制取:
MgCl2(熔融)====Mg+Cl2(通电)
MgCl2是无色、味苦、易溶于水的固体,易吸水,可做干燥剂。
3、钙(Ca):
第四周期,ⅡA族(第二主族)
Ca+2H2O====Ca(OH)2+H2
CaO(生石灰),Ca(OH)2(熟石灰)
CaO+H2O====Ca(OH)2(反应剧烈,放出大量热,CaO可做干燥剂)
Ca(OH)2+CO2====CaCO3
+H2O(鉴定CO2)
CaCO3====CaO+CO2
(煅烧,石灰的制法)
CaCO3+H+====Ca2++H2O+CO2
(实验室制CO2)
4、铝(Al)第三周期,ⅢA族(第三主族)
(1)物理性质:
地壳中含量最高的金属元素(地壳中含量最高的元素:
O、Si、Al、Fe、Ca),常温下Al在浓H2SO4和浓HNO3中会发生钝化(产生了致密的盐,防止进一步腐蚀);Al2O3白色固体,质地致密,可以防止进一步腐蚀,熔点很高。
(2)化学性质:
Al和Al2O3均可以与酸反应,也可以与碱反应(两性)
注意:
Al和NH3·H2O反应只会生成Al(OH)3沉淀,不会产生AlO2—,
AlO2—与H2CO3反应只会生成Al(OH)3沉淀,不会产生Al3+。
2Al+Fe2O3====Al2O3+2Fe(高温)
(铝热反应,放出大量热,一般用Mg燃烧提供活化能,用KClO3助燃(提供O2))
铝线:
相邻不反应,反应取中间
(3)关于Al沉淀图像的问题:
在含Mg2+和Al3+的溶液中加入OH—,图像变化:
从0到a点,沉淀不断增多:
Al3++3OH—====Al(OH)3
Mg2++2OH—====Mg(OH)2
达到a点时沉淀为:
Al(OH)3+Mg(OH)2
a点到b点,沉淀减少:
Al(OH)3+OH—====AlO2—+2H2O
达到b点时沉淀为:
Mg(OH)2
其中a到b的n(OH—)=n(Al3+)=n(b)—n(a);n(Mg2+)=[n(a)—3n(Al3+)]/2
5、铁(Fe):
第四周期,Ⅷ族(第八族,也称铁族)
化学性质:
(1)Fe常温下Fe在浓H2SO4和浓HNO3中会发生钝化(产生了致密的盐,防止进一步腐蚀)。
3Fe+2O2====Fe3O4(点燃)
3Fe+4H2O(g)====Fe3O4+4H2
(加热)
Fe+H+====Fe2++H2
Fe+Cu2+====Fe2++Cu
(2)FeO、Fe2O3、Fe3O4:
FeO
Fe2O3
Fe3O4
物理性质
黑色粉末,方铁矿
红棕色粉末,俗名铁红,铁锈主要成分,赤铁矿
磁性黑色粉末,磁铁矿
化学性质
都不溶于水或与水反应
FeO+2H+====Fe2++H2O
Fe2O3+6H+====2Fe3++3H2O
可看做FeO·Fe2O3
6FeO+O2====2Fe3O4
FeS:
黑色,俗名硫铁矿,经常与S单质伴生而使矿石呈黄色
(3)铁的冶炼:
碳还原法:
主反应:
C+金属氧化物金属+CO2
注意:
在含硫的铁矿中会发生副反应:
S+O2SO2
C+FeS+2O2Fe+CO2+SO2
(4)Fe(OH)2和Fe(OH)3:
Fe2++2OH—====Fe(OH)2,Fe2++2H2O
Fe(OH)2+H+
Fe(OH)2(白色絮状)灰绿色Fe(OH)3(红褐色)Fe2O3(红棕色)。
所以保存Fe2+时要加入少量铁粉和保持酸性溶液环境,以防止Fe2+水解和被氧化。
(5)Fe2+和Fe3+:
Fe2+
Fe3+
颜色
浅绿色
棕黄色
显色反应(形成配合物)
SCN—
不变色
红色
苯酚
不变色
紫色
K3[Fe(CN)6](固体红色)
蓝色沉淀
褐色
氧化还原
具有还原性(如溴水,酸性KMnO4会褪色)
还原性:
Br—具有氧化性(如Cu,I—,S2—会反应)
氧化性:
Br2>Fe3+>I2>S
Fe与氧化剂反应,先反应生成Fe2+,后视氧化剂强弱确定能否反应生成Fe3+
Fe3+与还原剂反应,先反应生成Fe2+,后视还原剂强弱确定能否反应生成Fe单质
6、铜(Cu):
第四周期,ⅠB族(第一副族)
(2)化学性质:
铜锈:
2Cu+O2+H2O+CO2====Cu2(OH)2CO3(孔雀石,绿色)
2Cu+O2====2CuO(加热)4CuO====2Cu2O+O2
(加热)
(Cu2+具有微弱的氧化性,被还原为Cu+,在碱性环境中较易体现:
新制Cu(OH)2悬浊液与醛反应)
2Cu+S(g)====Cu2S(加热)
Cu(OH)2与过量氨水反应,会生成[Cu(NH3)4]2+的络合离子从而溶解NH3·H2O
即:
Cu2+可以溶于过量氨水,但不溶于强碱;Al3+可溶于过量强碱,但不溶于氨水
与Cu类似的还有:
Zn2+
[Zn(NH3)4]2+;Ag+
[Ag(NH3)2]+
(3)波尔多液:
化学成分CuSO4和Ca(OH)2混合液,有效成分为Cu2(OH)2SO4。
杀菌原理:
Cu2+是一种重金属,可以使蛋白质变性,从而杀灭细菌
7、碳(C):
第二周期,ⅣA族(第四主族,也称碳族)
硅(Si):
第三周期,ⅣA族
(1)物理性质:
C:
具有大量同素异形体(由一种元素组成的不同单质)。
金刚石
石墨
C60
活性炭
物理性质
硬度极高,无色透明固体
黑色,质地软(单层石墨硬度很高),不透明
俗名足球烯。
有金属光泽,有超导、强磁性、耐高压、抗化学腐蚀等特性
黑色粉末,蓬松,具有吸附性
Si:
晶体硅:
有金属光泽的灰黑色固体,熔点高,硬度大,有脆性,是良好的半导体材料。
SiO2:
硅的