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)