2019年高考化学大串讲专题07元素及其化合物教案.docx

专题07 元素及其化合物一钠1. 氧化钠和过氧化钠物 质氧化钠过氧化钠色、态白色固体淡黄色固体化学式Na2ONa2O2类 别 碱性氧化物过氧化物氧元素的化合价 -2-1稳定性 较稳定稳定与H2O反应的方程式Na2O + H2O = 2NaOH2Na2O2+2H2O = 4NaOH + O2与CO2反应的方程式 Na2O + CO2 =Na2CO32Na2O2 + 2CO2 =2Na2CO3 + O2氧化性、漂白性 无有用 途 制NaOH呼吸面具、漂白剂2. 重要的钠盐名 称碳酸钠碳酸氢钠化学式Na2CO3NaHCO3俗 名纯碱、苏打小苏打主要性质色 态白色固体粉末细小白色晶体水溶性易溶易溶，但比碳酸钠小热稳定性稳定不稳定 与H反应 CO32- + H + = CO2 + H2O慢H+ + HCO3- = CO2 + H2O快与碱反应Ca（OH）2Ca2+ + CO32- = CaCO3 Ca（OH）2过量Ca2+ + OH- + HCO3- = CaCO3 + H2OCa（OH）2少量Ca2+ +2 OH-+2HCO3-=CaCO3+2H2O+ CO32-盐氯化钙Ca2+ + CO32- = CaCO3 不反应硫酸铝2Al3+ + 3CO32-=3CO2 +Al（OH）3Al3+ +3HCO3-=Al（OH）3+ 3CO2主要用途制玻璃，制皂，造纸，纺织发酵粉，制药，灭火剂相互转化例1如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是( )A a通入CO2，然后b通入NH3，c中放碱石灰B b通入NH3，然后a通入CO2，c中放碱石灰C a通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉D b通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉【答案】C二铝1. 镁和铝金属项目镁（Mg）铝（Al）原子结构原子最外层2个电子原子最外层3个电子原子半径1.601010m1.431010m化合价+2+3单质性质物 理性 质镁和铝都是密度较小、熔点较低、硬度较小的银白色金属，但镁和铝相比较，铝的硬度比镁的稍大，熔点和沸点都是铝比镁的高活泼性较活泼：较活泼：抗 腐蚀 性在空气中都能跟氧气反应，表面覆盖一层致密而坚硬的氧化物薄膜，都具有搞腐蚀性能与O2反应2Mg+ O2 = 2MgO4Al + 3O2 =2Al2O3与卤素单质、硫等反应Mg+ Cl2MgCl2 Mg+ S MgS2Al+ 3Cl22AlCl3 2Al+ 3S Al2S3 与 酸反 应Mg + 2 H+ = Mg2+ + H22Al + 6 H+ = 2Al3+ + 3H2 与水反应Mg +2H2O Mg（OH）2+H2不反应与碱反应不反应2Al+2NaOH +2H2O=2NaAlO2 + 3H2 与氧化物反应2Mg + CO2 2MgO +C2Al + Fe2O3 2Fe + Al2O3结 论镁、铝均为较活泼的金属，但镁的金属性强于铝解 释核电荷数镁小于铝，而原子半径镁大于铝，故核对最外层的电子引力镁小于铝，即Al比Mg难失电子，金属性弱于Mg主要用途镁合金汽车、飞机制造、照明弹等铝合金汽车、船舶、飞机制造、防锈油漆、导线、电缆等2. MgO与Al2O3的比较MgOAl2O3物 理性 质均为白色粉末，不溶于水，熔点高（MgOAl2O3），是优良的耐火材料化学性质与热水反应MgO +H2OMg（OH）2与水不反应碱性氧化物MgO +H+ = Mg2+ + H2O两性氧化物Al2O3 + 6H+= 2Al3+ +3H2O Al2O3 + 2OH- = 2AlO2- + H2O3. Mg(OH)2与Al(OH)3的比较Mg(OH)2Al(OH)3物理性质均为白色固体，不溶于水化学性质不稳定性不稳定性碱性两性制备Mg2+2OH-= Mg(OH)2Mg2+2NH3H2O =Mg(OH)2+2NH4+Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+不用强碱AlO2-+CO2+2H2O= Al(OH)3+HCO3-不用强酸例2某同学在实验室利用氢氧化钠、盐酸分离铁粉和铝粉混合物，转化关系如下如所示：下列说法不正确的是（ ）A x为NaOH溶液，y为盐酸B ab发生的反应为：AlO2-+H+H2O=Al(OH)3C 按照本流程，x和y调换后也能达到实验目的D b、c既能与强酸又能与强碱反应【答案】C三铁1. 铁原子结构和性质：铁是过渡元素，原子结构示意图： ，位于第四周期，第族，主要化合价：+2、+3。物理性质：银白色光泽、密度大，熔沸点高，延展性、导电、导热性较好、能被磁铁吸引。化学性质性 质铁与非金属反应2Fe+3Cl22FeCl3 Fe+ SFeS3Fe+2O2Fe3O4 Fe+I2= FeI2与盐酸反应Fe+2HCl=FeCl2+H2遇冷浓硝酸、浓硫酸钝化；与氧化性酸反应不产生H2，且氧化性酸过量时生成Fe3+与盐溶液反应 Fe+CuSO4=CuSO4+FeFe + 2Fe3+ = 3Fe2+与水反应3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H22. 铁的氧化物物 质FeOFe2O3(铁红)Fe3O4(磁性氧化铁)化合价+2+2+2、+3色、态黑色粉未红棕色粉未黑色晶体 水溶性均不溶于水和H+反应FeO + 2H+ = Fe2+ + H2OFe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2OFe3O4 + 8H+ = 2Fe3+ + Fe2+ + 4H2O与CO的反应FexOy+yCO x Fe + yCO2稳定性在空气中氧化为Fe3O4空气中稳定在空气中稳定制 备高温熔融，过量的铁与O2反应：2Fe+O2 2FeO氢氧化铁加热分解2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O铁在氧气中燃烧3Fe + 2O2 Fe3O4Fe3O4中有1/3的Fe是+2价，有2/3的Fe是+3价，可写成FeOFe2O3，但不能认为Fe3O4是FeO和Fe2O3的混合物，实际上是纯净物。3. 铁的氢氧化物物 质氢氧化亚铁(Fe(OH)2)氢氧化铁 Fe(OH)3色 态白色固体红褐色固体水溶性难溶于水与酸反应Fe(OH)2 + 2H+ = Fe2+ + 2H2OFe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O与强氧化酸反应3Fe(OH)2 + 10HNO3 = 3Fe(NO3)3 + NO+8H2OFe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O稳定性不稳定，易被空气中的氧气氧化，颜色变化：白色灰绿色红褐色4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3较稳定空气中久置会部分失水成铁锈受热易分解实验室制备煮沸蒸馏水，赶走溶解的氧气煮沸NaOH溶液，赶走溶解的氧气配制FeSO4溶液，加少量的还原铁粉用长滴管将NaOH溶液送入FeSO4溶液液面以下Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2铁盐与可溶性碱反应Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)34. Fe2+、Fe3+离子的检验方法方 法Fe2+Fe3+观察溶液颜色浅绿色黄色加碱溶液先产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色产生红褐色沉淀加SCN溶液无现象变红加苯酚溶液无现象 变为紫色Fe2+、Fe3+离子的应用： 共存问题 Fe2+在酸性条件下不能与强氧化性离子共存，如：NO3-、MnO4-、ClO- 等。不能发生复分解和双水解反应的离子共存，如：OH-、CO32-、HCO3-、S2-、SO32-等。 Fe3+：不能与还原性离子共存，如：I-、S2-、SO32- 等。不能与发生复分解和双水解反应的离子共存，如：OH-、CO32-、HCO3-、AlO2-等；不能与SCN-共存；不能与苯酚共存。 分离与提纯 FeCl2（杂质FeCl3），加入铁钉或铁粉后过滤。 FeCl3（杂质FeCl2），通入Cl2或滴加氯水或加入“绿色”氧化剂H2O2：离子方程式: 2Fe2+H2O2+2H+2 Fe3+2H2O例3FeCl3易潮解、易升华，实验室制备FeCl3的装置如图所示(加热和夹持装置略去)。下列说法正确的是（ ）A 导管g的作用是增强装置的气密性B 试剂X和试剂Y分别为浓硫酸、饱和食盐水C 直接用E接收产物比用导管连接的优点是可防止堵塞D 出于简化装置的目的，F装置可拆除【答案】C四碳和硅1. 硅硅的存在和物理性质存在：只以化合态存在，主要以SiO2和硅酸盐的形式存在于地壳岩层里，在地壳中含量居第二位。物理性质：晶体硅是一种灰黑色固体，具有金属光泽，硬而脆的固体，熔沸点较高，能导电，是良好 的半导体材料 。硅的化学性质 与单质（O2、F2）反应 Si + O2 SiO2 Si+2F2=SiF4 与酸（HF）反应Si+4HF = SiF4+2H2 与强碱（如NaOH）溶液反应Si+2NaOH +H2O = Na2SiO3+2H2用途：制造半导体、计算机芯片、太阳能电池。2. CO2和SiO2的比较物 质二氧化硅二氧化碳晶体类型原子晶体分子晶体物理性质硬度大、熔沸点高、常温下为固体、不溶于水熔沸点低，常温下为气体，微溶于水化学性质与水反应不反应CO2 + H2O H2CO3与酸反应SiO2 + 4HF = SiF4+ 2H2O不反应与碱反应SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O高温盛碱液的试剂瓶用橡皮塞CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O或CO2 + NaOH = 2NaHCO3与盐反应高温SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3 + 2HClOCO2 + Na2CO3 + H2O = 2NaHCO3 与碱性氧化物反应SiO2 + CaO CaSiO3 CO2 + Na2O Na2CO3与碳反应SiO2+2C 2CO+Si CO2+C 2CO主要用途制光学仪器、石英玻璃。水晶可制作饰品，常用来制造通讯材料光导纤维。化工原料、灭火剂。干冰用作制冷剂，人工降雨。 3. 硅酸及硅酸盐硅酸 物理性质：与一般的无机含氧酸不同，硅酸难溶于水。化学性质：. 弱酸性：是二元弱酸，酸性比碳酸弱，与NaOH溶液反应的化学方程式为：H2SiO3+2NaOH= Na2SiO3+2H2O。. 不稳定性：受热易分解，化学方程式为：H2SiO3 H2O+ SiO2。 制备：通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，如Na2SiO3溶液与盐酸反应：Na2SiO3+2HCl= H2SiO3+2NaCl用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。硅酸盐定义：硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。硅酸盐结构复杂，一般不溶于水，性质很稳定。通常用氧化物的形式来表示其组成。例如：硅酸钠Na2SiO3（Na2OSiO2），高岭石Al2Si2O5(OH)4（Al2O32SiO22H2O）。 书写顺序为：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。注意事项： 氧化物之间以“ ”隔开；计量数配置出现分数应化为整数。 例如：钾长石KAlSi3O8不能写成K2OAl2O33SiO2，应写成K2OAl2O36SiO2。 硅酸钠：Na2SiO3，其水溶液俗名水玻璃，是一种无色粘稠液体，是一种矿物胶，用作黏合剂。4. 常见无极非金属材料及其主要用途1.传统的无极非金属材料硅酸盐产品水 泥玻 璃陶瓷原 料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土反应原理发生复杂的物理化学变化SiO2 + Na2CO3Na2SiO3 + CO2SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2发生复杂物理化学变化主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑主要成分3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反应条件高温高温高温例4下列关于硅及二氧化硅的说法中正确的是（ ）A 高纯度的硅可用于制造计算机芯片 B SiO2的物理性质与CO2类似C 熔融烧碱样品使用的器皿是石英坩埚 D 光导纤维的主要成分是Si【答案】A五硫1. 硫在自然界的存在：（1）游离态：硫单质俗称硫磺，主要存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。（2）化合态：主要以硫化物和硫酸盐的形式存在。有关的化学式为：硫铁矿FeS2、黄铜矿 CuFeS2、生石膏CaSO42H2O、芒硝Na2SO410H2O 。2. 物理性质：淡黄色固体，不于水，可溶于酒精，易溶于CS2（用于洗涤沾有硫的容器） ，熔沸点都很低。3. 硫的化学性质 氧化性：与绝大多数金属反应：与铁反应Fe + S FeS 、与铜反应 2Cu + S Cu2S与非金属反应：H2+SH2S 还原性：与氧气发生反应 SO2 SO2 与强氧化剂反应浓HNO3反应 自身氧化还原反应 3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3 +3H2O 二氧化硫和三氧化硫1. 二氧化硫（1）物理性质颜 色气 味毒 性密 度溶解性无色刺激性有比空气大易溶（1:40）（2）化学性质 酸性氧化物-亚硫酐 二氧化硫与水反应 ：SO2 + H2O H2SO3 (亚硫酸)使紫色石蕊试液变红. 二氧化硫与碱的反应SO2少量：SO2 + 2 NaOH = Na2SO3 + H2O ；SO2过量：SO2 + NaOH = NaHSO3 SO2 + 2 NaOH = Na2SO3 + H2O；Na2SO3 + H2O + SO2 = 2NaHSO3 与碱性氧化物反应 SO2+CaO=CaSO3 二氧化硫的氧化性：SO2+2H2S = 3S + 2H2O 二氧化硫的还原性 SO2O22SO3 与卤素单质反应：SO2 + Br2 + 2 H2 O = H2 SO4 + 2HBr SO2 + Cl2 + 2 H2 O = H2 SO4 + 2HCl 与某些强氧化剂的反应：2KMnO4 + 2H2O+ 5SO2 = K2SO4 +2MnSO4 + 2H2SO4 漂白性 品红溶液中通入SO2， 再回热变为红色用途：制H2SO4 ；作漂白剂；杀菌，消毒2. 三氧化硫（1）物理性质：又名硫酸酐，是一种无色易挥发的晶体，溶点16.80C，沸点44.80C，标况下为固体。（2）化学性质：具有酸的氧化物的通性，与水反应放出大量的热，具有较强的氧化性。硫的氧化物对大气的污染;酸雨的pH小于5.6。硫酸1. 物理性质：难挥发；与水以任意比例互溶，溶解时可放出大量热。稀释浓硫酸的方法是：把浓硫酸沿器壁慢慢注入水里，并边加加搅拌。2. 浓硫酸的特性：吸水性：常用作干燥剂，但不能干燥NH3、H2S、HBr、HI。脱水性：将有机物中的氢氧原子以2：1比例脱去，如使蔗糖碳化。强氧化性;铁、铝遇浓硫酸钝化。与铜反应：Cu +2H2SO4 CuSO4 + SO2 +2H2O与碳反应;：C + 2H2SO4 CO2 + 2SO2 +2H2O3. SO42-的检验（干扰离子可能有：CO32-、SO32-、SiO32-、Ag、PO43等）：待测液 ，加过量盐酸酸化，变为澄清液，再加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，说明待测液中含有SO42-离子。(1)H2O2的不稳定性、氧化性和还原性双氧水(H2O2的水溶液)因具有强氧化性而能漂白，双氧水的氧化产物是O2，还原产物是H2O(能使酸性KMnO4溶液褪色)，具有弱酸性。(2)SO2具有酸性氧化物的通性、漂白性和还原性SO2能使品红溶液褪色，但不能漂白酸碱指示剂，品红溶液可以用来检验SO2，但不能用来吸收SO2。SO2能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色，表现SO2的还原性，不是漂白性。(3)浓H2SO4具有吸水性、脱水性和强氧化性不活泼金属(如Cu)和浓H2SO4反应必须加热，常温下反应太慢，且随着反应的进行，硫酸变稀，反应逐渐停止。Al、Fe等金属遇冷的浓硫酸会钝化。例5以SO2为原料，通过下列工艺可制备化工原料H2SO4和清洁能源H2。下列说法中不正确的是A 该生产工艺中Br2被循环利用B 在电解过程中，电解槽阴极附近溶液的pH变大C 原电池中负极发生的反应为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+D 该工艺总反应的化学方程式表示为SO2+Br2+2H20=2HBr+H2SO4【答案】D六氯气Cl21物理性质：常温、常压下，氯气是是黄绿色、有刺激性气味的气体；有毒，密度比空气大；常温、常压下的溶解度为1:2，易液化。2化学性质：（1）与金属单质反应：a与Na反应：2NaCl22NaCl , 现象：产生白烟。b与Cu反应：CuCl2CuCl2 ，现象：产生棕黄色的烟。c与Fe反应：2Fe3Cl22FeCl3 ， 现象：产生棕色的烟。注：常温下干燥的氯气或液氯不与铁反应，所以液氯通常储存在钢瓶中（2）与非金属单质反应：a .与氢气反应：H2Cl22HCl，现象：发出苍白色火焰，瓶口有白雾生成。注：H2Cl22HCl（会发生爆炸）不可用于工业制盐酸（3）与水反应溶于水的氯气部分与水反应Cl2+H2O HCl+HClO（Cl2H2O H+ Cl- HClO）（4）与碱反应：a. 与氢氧化钠反应：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O)b. 与氢氧化钙反应：2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O (Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O)漂白粉的成分是：CaCl2和Ca(ClO)2。有效成分是：Ca(ClO)2。漂白原理：Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO； 漂白粉失效：2HClO=2HCl+O2 ，（见光易分解）。（5）氯气与还原性物质反应： 与NaBr：Cl2 + 2NaBr = 2NaCl + Br2 与FeBr2：(少量)：3Cl2 + 2FeBr2 = 2FeCl3 + 2Br2 与SO2混合通入水中：Cl2+SO2+2H2O = H2SO4+2HCl （Cl2+SO2+2H2O=4H+SO42+2Cl）与Na2SO3反应：Cl2SO32H2O=SO42-2Cl2H+氯水成分的复杂性和多样性1反应原理及成分（三分四离：三种分子和四种离子）Cl2+H2OHCl+HClOHCl=H+Cl2HClO 2HCl+O2光照HClO H+ClOH2O H+OH新制氯水中，主要存在的分子有三种：Cl2、H2O、HClO；离子有四种：H+、Cl、ClO、OH。2氯水的性质氯水在与不同物质发生反应时，表现出成分的复杂性和氯水性质的多样性。成分表现的性质反应实例Cl沉淀反应Ag+ Cl=AgClH+强酸性CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2O滴入紫色石蕊试液先变红，后褪色HClO弱酸性强氧化性HClO+ OH= ClO+ H2O漂白、杀菌、消毒Cl2强氧化性呈黄绿色加成反应Cl2+2KI=2KCl+I2Cl2+SO2+2 H2O =2HCl+H2SO4Cl2+CH2=CH2 CH2ClCH2ClH2O无水CuSO4粉末变蓝CuSO4+5H2O= CuSO45H2O提示：（1）氯水通常密封保存于棕色试剂瓶中（见光或受热易分解的物质均保存在棕色试剂瓶中）；（2）Cl2使湿润的蓝色石蕊试纸先变红，后褪为白色。3影响Cl2+H2OHCl+HClO平衡移动的因素（1）当加入可溶性氯化物时，c（Cl）增大，平衡左移，因此可用排饱和食盐水法降低Cl2的溶解度来收集Cl2，也可用饱和食盐水除去Cl2中的杂质HCl。（2）当加浓盐酸时，c（H+）和c（Cl）都增大，平衡左移，因此可用次氯酸盐和浓盐酸作用来制取Cl2或测漂白粉中的“有效氯”；当加入CaCO3和Na2CO3时，c（H+）减少，平衡右移，可使氯水中c（HClO）增大，增强漂白的作用。（3）当加入碱时，c（H+）和c（HClO）都减少，平衡右移，实验室经常用浓强碱吸收未反应完的Cl2，用于工业制漂白粉和漂白液。（4）氯水光照后，因HClO分解，平衡右移，故氯水须避光贮存，最好现用现制，否则久置的氯水就会成为盐酸。4漂白剂漂白原理比较：物 质漂白原理漂白特点能漂白的物质活性炭吸附漂白物理漂白，不可逆一般用于溶液漂白次氯酸次氯酸盐过氧化钠过氧化氢强氧化性进行漂白氧化还原漂白，不可逆可以漂白所有有机色质二氧化硫二氧化硫与有色物质化合生成不稳定的无色物质化合性漂白，可逆具有选择性，如品红、棉、麻、草等 3氯气的制备 实实验室制法： 原理：MnO2 + 4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O 2KMnO4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O 主要装置：固+液 气 收集方法：向上排空气法或排饱和食盐水的方法。 除杂方法：用饱和食盐水除去HCl。 干燥：浓H