高一化学必修一《金属及其化合物》知识点汇总

所属专题:高中化学必修一  来源:沪江高考资源网    要点:高一化学知识点  
编辑点评: 化学实验不但能培养学生观察、思维、动手等能力,还能加深对相关知识的认识和理解,所以必须重视化学实验。平时做实验,要多问几个为什么,思考如何做,为什么要这样做,还可以怎样做,从而达到“知其然,也知其所以然”的目的。

1.了解钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物的主要物理性质

(1).钠、铝、铁、铜在自然界中的存在形式。

①.钠铝只以化合态形式存在:钠元素的主要存在形式是氯化钠,铝元素的存在形式有铝土矿。

②.铁铜有两种存在形式:铁的存在形式是游离态的陨铁和化合态的铁矿石(黄铁矿、赤铁矿、磁铁矿),铜的存在形式是游离态的铜和黄铜矿、辉铜矿、赤铜矿和孔雀石。

(2)钠、铝、铁、铜单质的物理性质

①.颜色:块状钠铝铁单质是银白色金属,纯铜是紫红色金属;粉末状的铝和铜颜色不变,粉末状的铁屑是黑色,没有粉末状的钠,钠在空气中马上氧化成白色的氧化钠,最终氧化成碳酸钠;冶金工业中铁属于黑色金属,钠、铝、铜属于有色金属。

②.密度:钠的密度比水小,铝、铁、铜的密度比水大;钠、铝的密度小于4.5g/cm3是轻金属,铁、铜的密度大于4.5g/cm3是重金属。

③.熔点:钠的熔点低,钠与水反应产生的热量就可以使其熔化成小球;铝、铁、铜的熔点很高。

④.共性:不透明,有导电性、导热性、延展性;钠钾合金做原子反应堆的导热剂;铝、铁、铜可以做导线,金属的导电性:Ag>Cu>Al ;铝的延展性可以制成包装用的铝箔;铝、铁、铜可以制成各种容器等。

⑤.硬度:钠的硬度很小,可以用小刀切割;纯铝的硬度较小,铁和铜的硬度较大。

⑥.特性:铁可以被磁化,而产生铁磁性。

(3)钠、铝、铁、铜的重要化合物的物理性质

①.氧化物的颜色:白色:Na2O 、Al2O3;黑色:FeO 、Fe3O4 、CuO;淡黄色:Na2O2;红棕色:Fe2O3。

②.氧化物的溶解性:Na2O 、Na2O2溶于水生成强碱发生化学变化;Al2O3 、FeO 、Fe2O3 、Fe3O4 、CuO不溶水。

③.氢氧化物的颜色:白色:NaOH 、Al(OH)3、Fe(OH)2;红褐色:Fe(OH)3;蓝色:Cu(OH)2 。

④.氢氧化物的溶解性:溶于水的:NaOH;不溶于水的:Al(OH)3、Fe(OH)2、Fe(OH)3、Cu(OH)2 ;其中Fe(OH)2溶于水变色:先变成灰绿色,再变成红褐色Fe(OH)3 。

⑤.盐酸盐(金属在氯气中燃烧的产物)的颜色:白色:NaCl ;棕红色:FeCl3 ;棕黄色:CuCl2 。

⑥.盐酸盐溶于水的颜色:无色:NaCl;黄色:FeCl3 ;蓝色:CuCl2 。

⑦.硫酸盐的颜色:无色:芒硝(Na2SO4 ?10H2O)、白色:白色硫酸铜粉末(CuSO4);明矾:[KAl(SO4)2 ?12H2O];绿色:绿矾(FeSO4 ?7H2O);蓝色:胆矾、蓝矾(CuSO4 ?5H2O)。

⑧.碳酸盐的颜色:白色:Na2CO3 、NaHCO3 ;孔雀绿:Cu2(OH)2CO3 。

⑨.碳酸盐的溶解性:溶于水的:Na2CO3 、NaHCO3 ;不溶于水的:Cu2(OH)2CO3 。

(4)钠、铝、铁、铜重要化合物的物理性质的用途

①.为无机框图题提供题眼:ⅰ、溶解性,ⅱ、颜色,ⅲ、颜色变化:白色→灰绿色→红褐色。

②.为离子共存提供判断依据:ⅰ、有颜色的离子不能大量共存:黄色:Fe3+ ,浅绿色:Fe2+ ,蓝色:Cu2+ ;ⅱ、强碱性条件下不能共存的离子:Fe3+ 、Fe2+ 、Cu2+ 、Al3+ ;ⅲ、与HCO 不能大量共存(发生双水解反应)的离子:Fe3+ 、Fe2+ 、Cu2+ 、Al3+ 。

 
 

2.了解钠、铝、铁、铜等金属分别与氧气、水、酸、碱、盐等物质反应的情况,了解其共性和个性

(1)与纯氧气反应:

①.常温:钠变质生成白色氧化钠,铝表面生成致密的氧化物薄膜保护内部金属不再反应,铁、铜稳定存在。

②.加热:白色钠燃烧发出黄光生成淡黄色的过氧化钠,熔化的铝被白色氧化膜包裹不会滴落,白色铁丝燃烧产生耀眼的白光,有黑色颗粒物(Fe3O4)落下,紫红色的铜加热变成黑色的氧化铜。

说明:钠与氧气反应温度不同产物不同;铁与氧气反应的产物随接触面积、量的多少、温度高低有关。

(2)与水的反应

①.常温:只有钠能与水反应;铝、铁、铜不与水反应。

ⅰ、钠跟水的反应的化学方程式:2Na + 2H2O=2NaOH + H2↑ ;离子方程式:2Na + 2H2O=2Na+ + 2OH- + H2↑

ⅱ、钠跟水的反应的现象:概括为“浮、熔、游、响、红”五个字来记忆” 。

ⅲ、钠跟水的反应的现象的解释:浮:钠的密度比水小;熔:反应放热,钠熔点低熔化成小球;游:反应产生气体;响:反应剧烈 ;红:生成NaOH,酚酞遇碱变红 。

说明1:在潮湿的空气中铁生锈成Fe2O3 ?xH2O,铜生锈成Cu2(OH)2CO3 。

说明2:铜做阳极,石墨做阴极,电解水,电解初期会发生:Cu +2H2O Cu(OH)2+H2 ↑。

②.高温:铝铁虽与水反应,但是分别生成氢氧化物和氧化物(Fe3O4)薄膜阻止继续反应,铜不反应。

③.钢铁吸氧腐蚀的反应原理。

ⅰ、负极(Fe):2Fe-4e =2Fe2+ (氧化反应);正极(C):O2+2H2O+4e =4OH-(还原反应)

ⅱ、离子反应:Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 ↓;

ⅲ、化学反应:4Fe(OH)2 O2+2H2O=4Fe(OH)3 ;2Fe(OH)3 = Fe2O3 ?3H2O

(3)与酸的反应

①.与氧化性酸的反应

ⅰ、常温:铁铝遇浓硫酸、浓硝酸钝化;钠与浓硫酸反应时钠的量不同产物不同,铜与浓硫酸不反应,铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水。

ⅱ、常温:钠、铁与稀硝酸反应量不同产物不同;铝合铜与稀硝酸反应产物不随量的改变而改变。

ⅲ、加热:铁铝与浓硫酸、浓硝酸的钝化膜被破坏,足量的铁铝与浓硫酸、浓硝酸反应时随着硫酸和硝酸的浓度变化而产物发生变化,硫酸先产生二氧化硫后产生氢气,硝酸先产生二氧化氮后产生一氧化氮。

②.与非氧化性强酸反应:

ⅳ、常温:钠铝铁与盐酸和稀硫酸反应产生氢气;铜不反应。

(4)与碱溶液反应:

①.钠与碱溶液中的溶剂水反应,铝与碱溶液中的溶剂和溶质都反应,铁和铜与碱溶液不反应。

②.铝与碱溶液的反应:

ⅰ、铝与水的反应:2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2 。

ⅱ、氢氧化铝与强碱溶液的反应:Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O

ⅲ、综合反应方程式:2Al+2H2O +2NaOH=2NaAlO2+3H2 ↑

(5)与盐溶液的反应:

①.钠与明矾溶液的离子反应:

2Na+2H2O=2Na+ +2OH-+H2 ↑;Al3+ +3OH-=Al(OH)3 ↓;Al3+ +4OH-=AlO +2H2O

②.钠铝铁铜与氯化铁溶液的离子反应:

ⅰ、钠与氯化铁溶液的离子反应:2Na+2H2O=2Na+ +2OH-+H2 ↑;Fe3+ +3OH-=Fe(OH)3 ↓;

ⅱ、铝与氯化铁溶液的离子反应:2Al+6Fe3+=2Al3+ +6Fe2+ ;2Al+3Fe2+=2Al3+ +3Fe

ⅲ、铁与氯化铁溶液的离子反应:Fe+ 2Fe3+=3Fe2+ 。

ⅳ、铜与氯化铁溶液的离子反应:Cu+ 2Fe3+=2Fe2+ +Cu2+

③.钠铝铁与硫酸铜溶液的离子反应:

ⅰ、钠与硫酸铜溶液的离子反应:2Na+2H2O=2Na+ +2OH-+H2 ↑;Cu2+ +2OH-=Cu(OH)2↓;

ⅱ、铝与硫酸铜溶液的离子反应:2Al+3Cu2+=2Al3+ +3Cu ;

ⅲ、铁与硫酸铜溶液的离子反应:Fe+ Cu2+=Fe2+ +Cu。

 
 

3.了解氧化钠、氧化铝、氧化铁、氧化铜等金属氧化物分别与水、酸、碱等物质反应的情况

说明1:氧化物的分类:二元化合物,其中一种元素是氧元素,并且氧元素呈负二价的化合物是氧化物。

说明2:金属氧化物分为酸性氧化物(Mn2O7 、CrO3)、碱性氧化物(Na2O 、Fe2O3 、FeO)、两性氧化物(Al2O3 、ZnO)。

说明3:碱性氧化物有三点共性:可溶于水的碱性氧化物溶于水生成碱;碱性氧化物与酸性氧化物反应生成含氧酸盐;碱性氧化物与酸反应生成盐和水。

(1)与水反应:氧化铝、氧化铁、氧化铜不溶于水,不和水反应,只有氧化钠溶于水生成碱。

Na2O+H2O=2NaOH ;Na2O+H2O=2Na+ +2OH-

说明1:过氧化钠与水的反应:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 ↑;2Na2O2+2H2O=4Na+ +4OH-+O2 ↑

说明2:过氧化钠的用途:①漂白织物、麦秆、羽毛(利用其强的氧化性);②用在呼吸面具中和潜水艇里作为氧气的来源 。

(2)与强酸反应生成盐和水

(3)与强碱溶液反应:只有氧化铝能溶于强碱溶液

Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;Al2O3+2OH-=2AlO +H2O

(4)由氧化物制备单质:

①.电解熔融的氧化铝得到铝单质和氧气:2Al2O3 4Al +3 O2 ↑

②.一氧化碳还原三氧化二铁得到铁单质和二氧化碳:3CO+Fe2O3  3CO2+2Fe

③.氢气还原氧化铜得到铜和水:H2+CuO H2O+Cu

④.碳还原氧化铜得到铜和二氧化碳或一氧化碳:C+2CuO CO2 ↑+2Cu ;C+CuO CO↑ +Cu

4.了解氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化亚铁的制备方法;了解氢氧化铝的两性;了解氢氧化铝、氢氧化铁的受热分解

(1)碱的制备方法规律:可溶性盐和可溶性碱反应生成新盐和新碱

①.氢氧化铝的制备方法:

ⅰ、硫酸铝溶液中加入过量的氨水然后过滤或者氨水中加入过量的硫酸铝溶液然后过滤:

Al2(SO4)3+6NH3 ?H2O=2Al(OH)3 ↓+3(NH4)2SO4 ;Al3++3NH3 ?H2O=Al(OH)3 ↓+3NH

ⅱ、氢氧化钠溶液中加入过量的硫酸铝溶液,然后过滤(顺序不能错)

Al2(SO4)3+8NaOH=2NaAlO2+3Na2SO4+4H2O ;6NaAlO2+12H2O +Al2(SO4)3=8 Al(OH)3 ↓+3Na2SO4

Al3++4OH-= AlO +2H2O ; 3AlO +2H2O+ Al3+ = 4Al(OH)3 ↓

ⅲ、硫酸溶液中加入过量的偏铝酸钠溶液,然后过滤(顺序不能错)

4H2SO4+2NaAlO2=Na2SO4+Al2(SO4)3+4H2O;Al2(SO4)3+12H2O +6NaAlO2 =8 Al(OH)3 ↓+3Na2SO4

4H+ + AlO = Al3+ +2H2O ;Al3+  +2H2O+ 3AlO = 4Al(OH)3 ↓

②.氢氧化铁的制备方法

ⅰ、硫酸铁溶液中加入过量的氨水然后过滤或者氨水中加入过量的硫酸铁溶液然后过滤:

Fe2(SO4)3+6NH3 ?H2O=2Fe(OH)3↓+3(NH4)2SO4 ;Fe3++3NH3 ?H2O=Fe(OH)3↓+3NH

ⅱ、硫酸铁溶液中加入过量的氢氧化钠溶液然后过滤或者氢氧化钠溶液中加入过量的硫酸铁溶液然后过滤:

Fe2(SO4)3+6NaOH=2Fe(OH)3↓+3Na2SO4 ;Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓

ⅲ、硫酸铁溶液中加入过量的碳酸氢钠溶液然后过滤或者碳酸氢钠溶液中加入过量的硫酸铁溶液然后过滤

Fe2(SO4)3+6NaHCO3=2Fe(OH)3↓+3Na2SO4 +6CO2 ↑;Fe3++3HCO =Fe(OH)3↓+3CO2 ↑

ⅳ、硫酸铁溶液中加入过量的碳酸钠溶液然后过滤或者碳酸钠溶液中加入过量的硫酸铁溶液然后过滤

Fe2(SO4)3+3Na2CO3 +3H2O=2Fe(OH)3↓+3Na2SO4 +3CO2 ↑;2Fe3++3CO +3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2 ↑

③.氢氧化亚铁的制备方法

ⅰ、.化学反应原理:FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2↓+2NaCl ;Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓

ⅱ、制备氢氧化亚铁的关键:需要创造的条件——无Fe3+的环境;无O2的环境。可以采取的措施——排除溶液中的Fe3+ →加铁粉;驱逐溶液中的溶解氧→加热煮沸;避免与空气接触→反常规操作、油封、滴管的使用、试剂瓶装满等

(2)不溶性碱的共性热不稳定性:受热分解生成对应价态的氧化物和水

ⅰ、氢氧化铝的受热分解生成氧化铝和水:2Al(OH)3   Al2O3 +3H2O  (白色不变)

ⅱ、氢氧化铁的受热分解生成氧化铁和水:2Fe(OH)3   Fe2O3 +3H2O (红褐色变红棕色)

ⅲ、氢氧化铜受热分解生成氧化铜和水:Cu(OH)2   CuO +H2O (蓝色变黑色)

(3).变价金属的高价态的碱的氧化性:

ⅰ、氢氧化铁与氢碘酸的反应:2Fe(OH)3 +6HI=2FeI2 +I2 +3H2O

ⅱ、新制备的氢氧化铜与含醛基的化合物的反应:2Cu(OH)2 +CH3CHO Cu2O↓+CH3COOH+2H2O

附:银氨溶液(可溶性络碱)与含醛基的化合物的反应:

2Ag(NH3)OH +CH3CHO 2Ag↓+CH3COONH4+3NH3 +H2O

(4).氢氧化铝的两性:电离方程式H+ +AlO +H2O Al(OH)3 Al3+ +3OH-

ⅰ、与硫酸反应生成硫酸铝和水:

2Al(OH)3 +3H2SO4=Al2(SO4)3+6H2O ;Al(OH)3 +3H+=Al3++3H2O ;

ⅱ、与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水:

Al(OH)3 +NaOH=NaAlO2+2H2O ;Al(OH)3 +OH-=AlO +2H2O ;

5.比较碳酸钠、碳酸氢钠的溶解性、热稳定性、与酸的反应

(1)物理性质:

①.溶解性:碳酸钠和碳酸氢钠都溶于水,碳酸氢钠的溶解性比碳酸钠小。

说明:碱土金属的碳酸盐的溶解性小于其对应酸式盐的溶解性,例如:溶解性:CaCO3 <Ca(HCO3)2 。

(2)化学性质:

盐的通性:与酸反应生成新酸新盐;与碱反应生成新盐和新碱;与盐反应生成两种新盐。

①.与酸的反应:

ⅰ、与盐酸反应:

化学方程式:Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑;Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3 ;NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2 ↑

离子方程式:CO +2H+=H2O+CO2 ↑;CO +H+= HCO ;HCO +H+=H2O+CO2 ↑

意义:

※碳酸钠与盐酸反应,盐酸的量不同产物不同,少量盐酸生成碳酸氢钠,过量盐酸产生二氧化碳。

※等摩的碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸(同浓度)反应,碳酸钠消耗的盐酸体积多。

※等质量碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸(同浓度)反应,碳酸钠消耗的盐酸体积多。

※等摩的碳酸钠和碳酸氢钠与足量盐酸(同浓度)反应产生的二氧化碳一样多。

※等摩的碳酸钠和碳酸氢钠与少量(等体积同浓度)盐酸反应碳酸氢钠产生的二氧化碳多。

※等质量碳酸钠和碳酸氢钠与足量盐酸反应,碳酸氢钠产生的二氧化碳多;

例题:互滴法鉴别碳酸钠溶液和盐酸:

取2毫升B溶液盛于试管中,另取少量A溶液用滴管伸入液面以下缓慢释放3~5滴;如果产生气泡,说明B溶液是盐酸,A溶液是碳酸钠溶液;有关化学方程式为:2HCl +Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2 ↑;如果不产生气泡,说明B溶液是碳酸钠溶液, A溶液是盐酸,有关化学方程式为:Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3 。

 
 

ⅱ、与醋酸反应:

化学方程式:Na2CO3+2CH3COOH=2CH3COONa+H2O+CO2 ↑;NaHCO3+CH3COOH=CH3COONa+H2O+CO2 ↑

离子方程式:CO +2CH3COOH =2CH3COO-+H2O+CO2↑;HCO + CH3COOH = CH3COO- +H2O+CO2↑

ⅲ、与石炭酸反应:碳酸钠溶液可与石炭酸反应,无论石炭酸的量是多少,都生成碳酸氢钠;碳酸氢钠溶液与石炭酸不反应

Na2CO3+C6H5OH→C6H5ONa+NaHCO3

②.与碱溶液反应:

ⅰ、与氢氧化钠溶液反应:NaHCO3+NaOH= Na2CO3+H2O;HCO +OH- =CO +2H2O;

意义:揭示了酸式盐转变成正盐的规律:酸式盐与碱(酸式盐中含有的阳离子相同的碱)反应生成正盐。

ⅱ、与澄清石灰水反应:

※碳酸氢钠与澄清石灰水反应量不同产物不同:

NaHCO3(少量)+Ca(OH)2=CaCO3 ↓+NaOH+H2O ;2NaHCO3(过量)+Ca(OH)2=CaCO3 ↓+Na2CO3+2H2O

HCO +Ca2+ +OH- = CaCO3 ↓+H2O;2HCO +Ca2+ +2OH- = CaCO3 ↓+ CO +2H2O;

意义:高考离子方程式考查的重点。

※碳酸钠与澄清石灰水反应量不同产物不变:

※Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH ;CO + Ca2+ = CaCO3 ↓

③.与盐发生复分解反应

ⅰ、碳酸钠与氯化钙溶液的反应:Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl ;CO + Ca2+ = CaCO3 ↓

意义:用氯化钙溶液鉴别碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液。

ⅱ、碳酸氢钠与偏铝酸钠溶液的反应:NaHCO3 +H2O+NaAlO2=Na2CO3 +Al(OH)3 ↓

意义:HCO 与AlO 离子不能大量共存。

④.与水发生单一的水解反应:强碱弱酸盐水解呈碱性;碳酸钠水解的碱性比碳酸氢钠水解的碱性强。

有关化学方程式:Na2CO3+H2O NaHCO3+NaOH ;NaHCO3 +H2O H2CO3+ NaOH

有关离子方程式:CO +H2O HCO +OH- ;HCO  +H2O H2CO3+ OH-

⑤.与盐发生双水解反应:

ⅰ、与硫酸铁溶液的双水解:

3Na2CO3+Fe2(SO4)3+3H2O=2Na2SO4+3CO2 ↑+2Fe(OH)3 ↓;3 CO +2Fe3++3H2O=3CO2↑+2Fe(OH)3 ↓;

6NaHCO3+Fe2(SO4)3=2Na2SO4+3CO2↑+2Fe(OH)3 ↓;3HCO +Fe3+=3CO2↑+Fe(OH)3 ↓;

ⅱ、与硫酸铝溶液的双水解:

3Na2CO3+Al2(SO4)3+3H2O=2Na2SO4+3CO2 ↑+2Al(OH)3 ↓;3 CO +2Al3++3H2O=3CO2↑+2Al(OH)3 ↓;

6NaHCO3+Al2(SO4)3=2Na2SO4+3CO2↑+2Al(OH)3 ↓;3HCO +Al3+=3CO2↑+Al(OH)3 ↓;

意义:离子共存的判断:Fe3+与CO 、HCO 不能大量共存;Al3+与CO 、HCO 不能大量共存。

⑥.热稳定性:

2NaHCO3  Na2CO3+H2O+CO2 ↑

意义:除去碳酸钠中碳酸氢钠的方法;鉴别碳酸钠和碳酸氢钠的方法

 
 

6.掌握碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别方法

(1)定性检验法:

①.取少量固体盛于固体制氧装置中,加热,将导管伸入装有澄清石灰水的试管中,石灰水变浑浊,说明固体是碳酸氢钠,否则是碳酸钠。

②.取少量固体溶解,加入氯化钙溶液,产生沉淀是碳酸钠溶液,否则是碳酸氢钠溶液。

(2)定量检验法:

①.分别向等量的白色粉末中加等体积、等浓度的稀盐酸,生成气体快的是碳酸氢钠,慢的是碳酸钠。

②.分别向等量的白色粉末中加等体积适量的水,固体溶解量的多的碳酸钠,少的是碳酸氢钠。

7.了解Fe3+的氧化性,认识Fe3+和Fe2+之间的相互转化

(1)物理性质:亚铁盐溶液呈浅绿色,铁盐溶液呈黄色。

(2)化学性质:

①亚铁盐的氧化反应(体现还原性)

ⅰ、氯化亚铁溶液与氯气反应生成氯化铁:2FeCl2+Cl2=2FeCl3 ;2Fe2+ +Cl2=2Fe+3+ +2Cl-

说明:氯化铁溶液中氯化亚铁杂质的除去方法,溶液由浅绿色变成黄色,杂质转化的同时不引入新杂质。

ⅱ、氯化亚铁溶液在盐酸酸化的条件下通入氧气转化为氯化铁溶液

4FeCl2+4HCl+O2=4FeCl3+2H2O ;4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O

说明:氯化铁溶液中氯化亚铁杂质的除去方法,溶液由浅绿色变成黄色,杂质转化的同时不引入新杂质。

ⅲ、氯化亚铁溶液在盐酸酸化的条件下加入双氧水转化为氯化铁溶液

2FeCl2+2HCl+H2O2=2FeCl3+2H2O ;2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O

说明:氯化铁溶液中氯化亚铁杂质的除去方法,溶液由浅绿色变成黄色,杂质转化的同时不引入新杂质。

ⅳ、硝酸亚铁溶液在稀硝酸的氧化下成为硝酸铁溶液

3Fe(NO3)2+4HNO3(稀)= 3Fe(NO3)3+NO↑+2H2O;3Fe2++4H+ +NO = 3Fe3++NO↑+2H2O

说明:溶液由浅绿色变成黄色,Fe2+ 和NO 在大量H+ 存在时不能大量共存。

ⅴ、硫酸亚铁在硫酸酸性条件下氧化成硫酸铁

4FeSO4+2H2SO4+O2=2Fe2(SO4)3+2H2O ;4Fe2++4H++O2=2Fe3++2H2O

说明:硫酸亚铁放置在空气中容易变质,除去硫酸铁中的硫酸亚铁可以用此原理。

②铁盐的还原反应(体现氧化性)

ⅰ、氯化铁溶液与铁的还原反应:2FeCl3+Fe=3FeCl2  ;2Fe3++Fe=3Fe2+

说明:除去氯化亚铁中的氯化铁用此原理,配制氯化亚铁溶液时加入少量的铁粉,防止氯化亚铁被氧化成氯化铁。

ⅱ、氯化铁溶液与铜的还原反应:2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2 ;2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

说明:用氯化铁溶液腐蚀电路板除去铜线路。

ⅲ、氯化铁溶液与氢硫酸反应:2FeCl3+H2S=2FeCl2+2HCl+S↓;2Fe3++H2S=2Fe2++2H++S↓

ⅳ、氯化铁溶液与氢碘酸反应:2FeCl3+2HI=2FeCl2+2HCl+I2 ;2Fe3++2I-=2Fe2+ +I2

ⅴ、氯化铁溶液与硫化钾溶液反应量不同产物不同:

2FeCl3+K2S(少量)=2FeCl2+2KCl+S↓;2FeCl3+3K2S(过量)=2FeS↓+6KCl+S↓

对应的离子方程式:2Fe3++S2-(少量)=2Fe2++S↓;2Fe3++3S2-(过量)=2FeS↓+S↓

说明:量不同产物不同,用于考查离子方程式书写;氯化铁是强酸弱碱盐而硫化钾是强碱弱酸盐二者发生的不是双水解反应而使氧化还原反应,切记!

ⅵ、氯化铁溶液与碘化钾溶液反应:2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2 ,2Fe3++2I-=2Fe2+ +I2

说明:氯化铁溶液使淀粉碘化钾溶液变蓝就是利用此原理

 
 

③亚铁盐与碱的复分解反应

ⅰ、硫酸亚铁溶液与氢氧化钠溶液的反应

FeSO4 + 2NaOH =  Na2SO4 +  Fe(OH)2↓(白色);Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓(白色)

ⅱ、硫酸亚铁溶液与氨水的反应:Fe2+ + 2NH3 ?H2O =  2NH  + Fe(OH)2↓(白色)

说明:在碱性条件下不会大量存在Fe2+ ,强碱溶液与弱碱溶液离子方程式不同 。

④铁盐与碱的复分解反应

ⅰ、氯化铁溶液与氢氧化钠溶液的反应

FeCl3 + 3NaOH =  3NaCl + Fe(OH)3↓(红褐色);Fe3+ + 3OH-=  Fe(OH)3↓(红褐色)

ⅱ、氯化铁溶液与氨水的反应:Fe3+ + 3 NH3 ?H2O = 3 NH  + Fe(OH)3↓(红褐色)

说明:在碱性条件下不会大量存在Fe3+ 。

⑤铁盐的单一水解反应,温度不同产物不同

ⅰ、饱和氯化铁溶液滴入到沸水中继续加热直到产生红褐色为止停止加热:

FeCl3(饱和)+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3HCl;Fe3++3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+

ⅱ、饱和氯化铁溶液滴入到沸水中继续加热直到溶液蒸干:

FeCl3+3H2O Fe(OH)3 ↓+3HCl↑;

ⅲ、饱和氯化铁溶液滴入到沸水中继续加热直到溶液蒸干,然后灼烧产物:

2FeCl3+3H2O Fe2O3+6HCl↑

⑥.铁盐的双水解反应

3Na2CO3+Fe2(SO4)3+3H2O=2Na2SO4+3CO2 ↑+2Fe(OH)3 ↓;3 CO +2Fe3++3H2O=3CO2↑+2Fe(OH)3 ↓;

6NaHCO3+Fe2(SO4)3=2Na2SO4+3CO2↑+2Fe(OH)3 ↓;3HCO +Fe3+=3CO2↑+Fe(OH)3 ↓;

⑦.氯化铁溶液的络合反应

ⅰ、与硫氰化钾溶液的络合反应:FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl;Fe3++3SCN- Fe(SCN)3

说明:实验室检验Fe3+的特征检验法,溶液由黄色变成血红色;在平衡体系中加入固体氯化钾平衡不移动。血红色不变浅。

ⅱ、与苯酚溶液的络合反应:FeCl3+6C6H5OH→H3[Fe(C6H5O)6]+3HCl;Fe3++6C6H5OH→H3[Fe(C6H5O)6]+3H+

说明:苯酚遇到氯化铁溶液呈紫色,是苯酚的显色反应,用来鉴别苯酚。

(3)亚铁离子的检验方法:

ⅰ、加入强碱溶液产生灰白色沉淀,一会儿灰白色沉淀转变成灰绿色,最终变成红褐色,说明溶液中含Fe2+。

ⅱ、加入硫氰化钾溶液,溶液不变色,再向溶液中通入氯气,溶液呈红色,说明溶液中含Fe2+。

(4)铁离子的检验方法:

ⅰ、加入强碱溶液产生红褐色沉淀,说明溶液中含Fe3+

ⅱ、加入硫氰化钾溶液,溶液呈红色,说明溶液中含Fe3+ 。

(5)FeCl3溶液作为检验试剂一次能鉴别的无色溶液有:

①KSCN(红色溶液)、②C6H5OH (紫色溶液)、③AgNO3 (白色沉淀和黄色溶液)、④NaOH (红褐色沉淀)、⑤CCl4 (溶液分层、上层有颜色)、⑥C6H6 、(溶液分层、下层有颜色)⑦KI (溶液是浅绿色和褐色的混合色)、⑧KI淀粉溶液(溶液呈蓝色)、 ⑨K2S (浅绿色溶液中有淡黄色沉淀)、⑩CH3CH2OH(不反应溶液稀释成淡黄色)。

 
 

8、金属及其化合物小专题

(1)分类专题:

①.含金属阳离子的物质分为金属单质、金属氧化物、金属过氧化物、金属超氧化物、金属氢氧化物、金属无氧酸盐、金属含氧酸盐。

②.金属氧化物分为酸性氧化物(过渡元素的高价态氧化物Mn2O7 、CrO3)、碱性氧化物(CaO、Na2O、Fe2O3 、FeO)和两性氧化物(Al2O3 、ZnO)。

③.金属氢氧化物的分类:碱性氢氧化物[Fe(OH)3 、Fe(OH)2 、NaOH]和两性氢氧化物[Al(OH)3]。

④.盐的分类:

ⅰ、根据组成盐的阴阳离子分类:

※根据阳离子分为钾盐、钠盐、铵盐、铁盐、亚铁盐、镁盐、铝盐、铜盐、银盐等。

※根据阴离子分为盐酸盐、次氯酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐

ⅱ、根据复杂程度分类

※络盐:阳离子是络离子的盐:Fe(SCN)Cl2 ,阴离子是络离子的盐:Na3AlF6 ;※复盐:KAl(SO4)2 ?12H2O ;(NH4)2SO4 ?FeSO4 ?24H2O;KCl?MgCl2 ?6H2O ;※硅酸盐:铝硅酸盐:K2O ?Al2O3 ?6SiO2

ⅲ、根据化学键分类:

※含有共价键的盐:铵盐、含氧酸盐;※不含共价键的盐:氯化钠。

ⅳ、根据溶解性分类

※可溶于水的盐:所有的钾盐、钠盐、铵盐、硝酸盐、碳酸的酸式盐,绝大多数的硫酸盐、盐酸盐,少数的碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、亚硫酸盐。※不溶于水的盐:硫酸钡、硫酸铅、氯化银、氯化亚汞、碳酸钙、碳酸钡;※微溶于水的盐:碳酸镁、硫酸银、硫酸钙。

ⅴ、溶于水后的盐溶液酸碱性分类

※呈酸性的盐:强酸弱碱盐、中强酸的酸式盐(NaHSO3 、NaH2PO4 、 NaHC2O4)、强酸的酸式盐(NaHSO4);

※呈中性的盐:强酸强碱盐、某些弱酸弱碱盐(CH3COONH4);※呈碱性的盐:强碱弱酸盐。

ⅵ、溶于水后溶液是否有颜色

※有颜色的盐溶液:MnO (紫色)、Fe3+  (黄色)、Fe2+  (浅绿色)、 Cu2+ (蓝色)、Cr2O (橙色)、CrO (黄色)、Cr3+ (绿色);※无颜色的溶液:Na+ 、K+ 、NH  、Cl- 、NO  、SO  。

ⅶ、根据酸碱中和的程度分类

※正盐:Na2CO3 ;※酸式盐: NaHCO3 ;※碱式盐: Cu2(OH)2CO3

ⅷ、根据阴离子的得失电子的能力分类

※氧化性盐:高锰酸盐、重铬酸盐、次氯酸盐;※还原性盐:亚硫酸盐、硫化物、碘化物、

ⅸ、根据阳离子的得失电子的能力分类

※氧化性盐:银盐、铁盐、铜盐;※还原性盐:亚铁盐

x.根据热稳定性分类

※热稳性盐:碳酸钠、氯化钠;※热不稳定性盐:铵盐、碳酸的酸式盐

 
 

(2)用途专题

①.金属单质的用途:

ⅰ、钠单质的用途:利用钠元素的特征焰色(黄色)制高压钠灯,高压钠灯的透雾力强,可以做航标灯;利用钠单质的熔点低,钠钾合金常温下呈液态,做原子反应堆的导热剂;利用钠单质制备过氧化钠,利用钠单质还原熔融态的四氯化钛制备金属钛。

ⅱ、铝单质的用途:利用铝的良好导电性,做导线。利用铝块和铝粉的颜色都是银白色,铝粉制成银粉(白色涂料)。

②.金属化合物的用途:

ⅰ、过氧化钠做漂白剂,过氧化钠做水下作业、坑道下作业的供氧剂;氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠做食品添加剂;NaHCO3治疗胃酸过多症的一种药剂。氯化钠做为制备单质钠和氯气的原料,氯化钠做为制备氢氧化钠、氢气、氯气的原料。Na2CO3用于玻璃、制皂、造纸、纺织等工业中;还可以用来制造其他钠的化合物。

ⅱ、氧化铝的熔点高,做耐高温的材料:耐火管、耐火坩埚、耐高温的实验仪器。(3)明矾做净水剂。

ⅲ、氯化铁溶液的用途:氯化铁溶液可以止血,氯化铁溶液可以用来腐蚀电路板,饱和氯化铁溶液滴入沸水中可以制备氢氧化铁胶体,氯化铁溶液蒸干得到氢氧化铁,灼烧得到氧化铁。

(3)外界条件(温度、浓度、物质的量)不同产物不同的化学反应归纳

①.温度不同产物不同的化学方程式:4Na+O2=2Na2O ;2Na+O2 Na2O2

②.浓度不同产物不同的化学方程式:

Cu+4HNO4(浓)=Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O;3Cu+8HNO4(稀)=3Cu(NO3)2+2NO ↑+4H2O;

③.物质的量不同产物不同的化学方程式:

ⅰ、二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应:

CO2 + NaOH = NaHCO3 ;CO2+2NaOH =Na2CO3 + H2O

ⅱ、二氧化碳与澄清石灰水的反应:

Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O;Ca(OH)2+2CO2=Ca(HCO3)2↓

ⅲ、硫酸铝溶液与氢氧化钠溶液的反应:

Al2(SO4)3+6NaOH=2Al(OH)3↓+3Na2SO4 ;Al2(SO4)3+8NaOH=2NaAlO2+3Na2SO4+4H2O

ⅳ、碳酸氢钠与澄清石灰水的反应:

NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3+NaOH+H2O;2NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+Na2CO3+ 2H2O

ⅴ、碳酸氢钙溶液与氢氧化钠溶液的反应:

Ca(HCO3)2+NaOH=CaCO3+NaHCO3+H2O;Ca(HCO3)2+2NaOH=CaCO3+Na2CO3+2H2O

ⅵ、明矾溶液与氢氧化钡溶液的反应

2KAl(SO4)2+3Ba(OH)2=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓+K2SO4  ;KAl(SO4)2+2Ba(OH)2=2H2O+2BaSO4↓+KAlO2

ⅶ、硝酸银溶液与氨水的反应:

AgNO3+NH3?H2O=AgOH↓(Ag2O)+NH4NO3 ; AgNO3+3NH3?H2O=Ag(NH3)2OH+NH4NO3+H2O

 
 

ⅷ、硫酸铜溶液与氨水的反应:

CuSO4+ 2NH3?H2O=Cu(OH)2↓+(NH4)2SO4 ;CuSO4+ 4NH3?H2O=Cu(NH3)4(OH)2↓+(NH4)2SO4+2H2O

ⅸ、碳酸钠与盐酸的反应:

Na2CO3 +HCl =NaHCO3+NaCl;Na2CO3 +2HCl=2NaCl + H2O+CO2↑

x、偏铝酸钠溶液与盐酸反应:

NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3 ↓+NaCl;NaAlO2+4HCl=AlCl3+NaCl +2H2O

xi 、铁和稀硝酸反应:

Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O;3Fe+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O

(4)、既能与HCl反应,又能与NaOH溶液反应的是:Al、Al2O3、Al(OH)3、(NH4)2CO3、NaHCO3(弱酸的铵盐、多元弱酸的酸式盐)、氨基酸;有关化学方程式如下:

①.铝既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应

2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 ↑;2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 ↑

②.氧化铝既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应

Al2O3 +2NaOH=2NaAlO2+H2O; Al2O3 +6HCl=2AlCl3+3H2O

③.氢氧化铝既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应

Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O;Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O

④.碳酸氢钠既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应

NaHCO3+ NaOH= Na2CO3 + H2O;NaHCO3+ HCl = NaCl + H2O+CO2↑

⑤.碳酸铵既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应

(NH4)2CO3+ 2NaOH= Na2CO3 + 2NH3 ?H2O;(NH4)2CO3+2HCl =2NH4Cl + H2O+CO2↑

⑥. -氨基乙酸既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应

H2N-CH2COOH+ NaOH→H2N-CH2COONa+H2O ;HOOC-CH2NH2+HCl→HOOC-CH2NH3Cl

(5)物质的检验

①.Fe2+的检验:

方法一:取少量待测液于试管中,在试管中滴入可溶性碱溶液,先产生白色沉淀,过一会沉淀变成灰绿色,最终变成红褐色,说明溶液中有Fe2+ 。

方法二:取少量待测液于试管中,在试管中先滴入KSCN溶液,无现象,再滴入氯水,溶液马上变成血红色,说明溶液中有Fe2+ 。

②.Fe3+的检验:

方法一:取少量待测液于试管中,在试管中滴入可溶性碱溶液,产生红褐色沉淀,说明溶液中有Fe3+ 。

方法二:取少量待测液于试管中,在试管中先滴入KSCN溶液,溶液马上变成血红色,说明溶液中有Fe3+ 。

③.检验酒精中是否含水:需投入无水CuSO4(白色)检验,若变蓝,则含水。

④.检验粗盐中含有少量钾盐的实验方法是焰色反应,现象是:显紫色(隔蓝色钴玻璃观察)。

⑤.检验长期放置的FeSO4溶液已经变质实验方法是用KSCN溶液,现象是:显红色。

(6)物质的鉴别

①.互滴法鉴别无色试剂的实验组:

ⅰ、碳酸钠溶液和盐酸;ⅱ、硫酸铝溶液和强碱;ⅲ、偏酸盐溶液和强酸

②.FeCl3溶液作鉴别试剂一次能鉴别的无色溶液有:

ⅰ、KSCN(红色溶液)、ⅱ、C6H5OH (紫色溶液)、ⅲ、AgNO3 (白色沉淀和黄色溶液)、ⅳ、NaOH (红褐色沉淀)、ⅴ、CCl4 (溶液分层、上层有颜色)、ⅵ、C6H6 、(溶液分层、下层有颜色)ⅶ、KI (溶液是浅绿色和褐色的混合色)、ⅷ、KI淀粉溶液(溶液呈蓝色)、 ⅸ、K2S (浅绿色溶液中有淡黄色沉淀)、x、CH3CH2OH(不反应溶液稀释成淡黄色)。

③.Na2CO3溶液作鉴别试剂一次能鉴别的无色溶液有:

ⅰ、酚酞试液(红色溶液)、ⅱ、HCl (有气泡产生)、ⅲ、CaCl2 (白色沉淀)、ⅳ、Al2(SO4)3 (白色沉淀和气泡产生)、ⅴ、CCl4 (不等体积、CCl4多、溶液分层、界膜偏上)、ⅵ、C6H6 、(不等体积、C6H6多、溶液分层、界膜偏下)。

④.NaOH溶液作鉴别试剂一次能鉴别的无色溶液有:

ⅰ、MgSO4溶液(白色沉淀)、ⅱ、Al2(SO4)3溶液先产生白色沉淀后沉淀溶解,ⅲ、(NH4)2SO4溶液(有刺激性气味放出)ⅳ、BaCl2溶液(无现象) 。

(7)离子共存的判断

①.与Fe3+不能共存的离子有:ⅰ、发生复分解反应的离子:OH- ;ⅱ、发生络合反应的离子:SCN- ;ⅲ、发生双水解反应的离子:CO32- 、HCO3- 、AlO2-;ⅳ、发生氧化还原反应的离子:S2- 、I- 。

②.与Al3+不能共存的离子有:ⅰ、发生复分解反应的离子:OH- ;ⅱ、发生双水解反应的离子:CO32- 、HCO3- 、S2- 、AlO2- 。

③.与H+不能共存的离子有:ⅰ、发生复分解反应产生气体的离子:CO32- 、HCO3- 、(S2- 、HS- 、S2O32- );

ⅱ、发生复分解反应产生沉淀的离子:AlO2- 、[SiO32- 、C6H5O- (石炭酸根)];ⅲ、发生复分解反应没有任何现象的离子: OH- 、F- 、ClO- 、(PO43- 、HPO42- 、H2PO4- 、CH3COO-  、HC2O4- 、C2O42- )。

④.与OH-不能共存的离子有:ⅰ、发生复分解反应产生气体的离子:NH4+ ;ⅱ、发生复分解反应产生沉淀的离子:金属活动顺序表中镁以后的离子:Mg2+ 、 Al3+  、Fe3+   、Fe2+  、Cu2+  、Ag+  ;ⅲ、发生复分解反应没有任何现象的离子: H+ 、HCO3- 、(HS- 、HSO3-  、HPO42- 、H2PO4- 、HC2O4- )。

⑤.与Ag+不能共存的离子有:发生复分解反应的离子:OH- 、S2- 、I-、Br- 、Cl-、CO32-、SO ;

(8) 金属及其化合物的除杂归纳

①.利用氧化还原反应原理除去杂质

ⅰ、除去氯化铁中的氯化亚铁:2FeCl2+Cl2=2FeCl3

ⅱ、除去氯化亚铁中的氯化铁:2FeCl3+Fe=3FeCl2

ⅲ、除去Fe粉中混有的Al粉:2Al+2H2O +2NaOH=2NaAlO2+3H2 ↑

说明:利用纸板和磁铁也可以将Fe粉中混有的Al粉分离除去。

②.利用溶液的酸碱性除去杂质

ⅰ、除去碳酸氢钠中的碳酸钠:Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3

ⅱ、除去碳酸钠中的碳酸氢钠:NaHCO3 +NaOH = Na2CO3 + H2O

③.利用热稳定性差除去杂质:

ⅰ、除去碳酸钠中的碳酸氢钠:2NaHCO3 Na2CO3+CO2 ↑+H2O

(9)工业冶炼金属的方法有:化学方法:(共性)化合态的金属元素得到电子被还原的过程。

①.电解法:适用于活泼金属(K ~ Al)的冶炼,特点:氧化还原发生在分子内,电解的是熔融的活泼金属的盐酸盐或氧化物,例如电解熔融的氯化钠得到钠和氯气。

②.热还原剂法:用还原剂碳、一氧化碳、铝粉、氢气等还原剂将金属氧化物还原的方法,该法使用于中等活泼金属(Fe~ Cu),特点:氧化还原发生在分子间;例如:氢气还原氧化铜,一氧化碳还原氧化铁,铝粉还原二氧化锰等,用金属钠制取金属钛。

③.热分解法:适用于不活泼金属(Hg~Ag) 的冶炼, 特点:氧化还原发生在分子内,该法是在加热分解金属氧化物或含氧酸盐的情况下,化合态的金属得电子被还原的方法。

④.浮选法:适用于金属金。

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