高中化学——金属及其化合物小结(上)

2018年01月09日 浏览:

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

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;

铝元素以化合态形式存在,主要存在于铝土矿中;

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化合态的黄铜矿、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HCO3—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。

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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。

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;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: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-=AlO2- +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

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Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;Al2O3+2OH=2AlO2 +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↑(电解)

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(高温)

③.氢气还原氧化铜得到铜和水:H2+CuO== H2O+Cu(加热)

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