元素及其化合物

五位一体多头并进

——元素及其化合物的复习方法五位——结构、性质、原理、实验、用途胡征善皖智教育2015年8月29日一、金属及其化合物知识网络金属元素及其化合物的学习，应抓住“结构性质制备用途”这条主线，遵循(“单质氧化物→氢氧化物→盐”)序渐进，要关注元素价态的变化，重视“铁三角”、“铝三角”及其过氧化物的性质。Na2ONa2O2Na

Na+钠盐NaOH1．钠及其化合物Na2CO3NaHCO3具有强氧化性、漂白性、可作供氧剂（一）金属钠与水的反应浮、熔、游、响、红、白雾浮：密度比水小(结论不充分，不可靠——金属Mg与稀硫酸反应也是浮液面上)熔：反应放热；Na的熔点低；钠周围的水呈沸腾状态，有白雾游：氢气和水蒸气从Na表面逸出，反作用于钠粒，各方向上合力不为0时，向受力小的方向游动响：氢气及水蒸气逸出，气泡破裂，振荡空气而发出“嘶嘶”响声（1）与无水乙醇反应的现象作比较（2）设计成右图实验，实验现象？（3）与NaOH(aq)、CuSO4(aq)

、FeCl3(aq)的作用如何？

蒸馏水苯或汽油钠粒现象：（1）在空气中剧烈燃烧，产生黄色火焰（2）生成淡黄色固体，并有黑色固体生成煤油不完全燃烧生成C或燃烧生成CO24Na+CO2=2Na2O+CNa2O+CO2=2Na2CO3钠元素的焰色反应过氧化钠与水和二氧化碳的反应（1）均为歧化反应——每个Na2O2转移1个电子。当有其它还原剂时每个Na2O2转移2个电子（2）与水反应的过程是：先水解后分解——NaOH既不是氧化产物也不是还原产物；注意当用双线桥表示电子转移的方法（3）有水存在时，加快与二氧化碳反应的速率——“二氧化碳和水接触时才能和过氧化钠反应”是伪命题（4）二氧化碳和水同时存在时，可认为先与二氧化碳反应后与水反应如：密闭容器中加热mmol

Na2O2和nmol

NaHO3

的混合固体，反应产物的分析某实验探究小组为了探究“二氧化碳是否在有水存在时才能与过氧化钠反应?”，设计了如下实验：（1）按图装置，在干燥的试管C中装入Na2O2后，迅速将弹簧夹(K1、K2)夹紧，其目的为________________________________________。（2）试管A内的试剂X应是_____________时，打开弹簧夹K1、K2，通入CO2一段时间后，将带火星的木条插入试管B的液面上，可观察到带火星的小木条不能剧烈地燃烧，且试管C内淡黄色粉末没有发生变化。则得出的结论是___________________________。（3）试管A内试剂为CO2饱和水溶液时，其他操作同（2），通过____________________的现象可以证明Na2O2与潮湿的CO2能反应且放出O2。此题的论点是不成立的，因为过氧化钠与干燥的二氧化碳在通常情况下是自发发生的反应：2Na2O2(s)+2CO2(g)====2Na2CO3(s)+O2(g)△G==—445.2kJ/mol由实验得出的结论“Na2O2与干燥的CO2不反应”也是不可信的“伪”结论，虽然实验中没有检出过氧化钠与干燥的二氧化碳作用有O2放出，但可能是因为反应速率慢，而不是不反应。过氧化钠与潮湿的二氧化碳作用有O2放出，是因为当有水存在时，大大加快了过氧化钠与二氧化碳的反应速率。利用数轴法直观地表示其动态变化：

【思维特点

】将化学问题抽象为数学问题，利用数学函数关系或数学图像，直观形象地解决化学问题。数形结合，促进数理思维与形象思维的形成和有机结合。说明：“”表示不含这点；“●”表示含这点。●●固体成分Na2CO3

Na2CO3、NaOHNa2CO3、NaOH、Na2O2●1/21气体成分H2O(g)、O2、CO2H2O(g)、O2O2

m/nH2O(g)、CO2●碳酸钠与碳酸氢钠的互相转化Na2CO3溶液NaHCO3溶液1.足量H+——难控制、有杂质2.通足量CO2（1）离子方程式（2）Na2CO3饱和溶液？a.b.c.通常情况下，S(NaHCO3)<S(Na2CO3)反应消耗了溶剂水生成NaHCO3的质量大NaOH饱和溶液中通入过量CO2？碳酸钠与碳酸氢钠的互相转化NaHCO3Na2CO31.固体加热2.溶液加热适量NaOH（1）实验设计：如何用一定量的NaOH溶液制备Na2CO3溶液？（2）测定含量A.差量法B.与过量HCl(aq)反应a.测CO2体积b.测CO2质量c.测CaCO3质量d.蒸干测反应后固体质量

C.双指示剂法纯碱(含NaCl)样品纯度测定实验装置如图：操作步骤有：①检查装置的气密性；②在干燥管内装满碱石灰，称量质量为W1g；③称量W2g样品装入广口瓶B中；④缓缓鼓入空气数分钟；⑤关闭止水夹，缓慢加入稀H2SO4至不再产生气体为止；⑥打开止水夹，缓缓鼓入空气数分钟，再称量干燥管，质量为W3g；⑦重复步骤⑤和⑥的操作，直到U型管的质量基本不变，为W4g。计算样品中纯碱的质量分数为_____(用代数式表示)。图中装置A的作用是_____。装置C的作用是_____。如果没有装置A和实验操作④⑥，会导致测量结果_____(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。有同学认为空气中的水蒸气会进入干燥管导致测量结果_____(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)，改进措施可以是_____。CO32—、HCO3—分别与H+反应情况n(H+)n(CO2)n(CO2)n(CO32—)或n(HCO3—)n(HCO3—)

n(CO32—)n(CO32—)n(HCO3—)分别在等物质的量CO32—、HCO3—

中不断滴加H+等量的H+中分别滴加

CO32—、

HCO3—一定体积的NaOH溶液中通入CO2，因CO2的量不同，得到溶液的组成也不同。在得到的溶液中不断滴加HCl(aq)，产生CO2的量与滴加HCl(aq)的关系如图：BAOn(H+)/moln(CO2)/mol若A=0，原溶液为______；若B=2A，原溶液为______；若B>2A，原溶液为_____；若B<2A，原溶液为_______。A是动点B是定点CC是动点设NaOH为1mol一、焰色反应焰色反应是物理变化。焰色反应是某些金属或它们的挥发性化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征的颜色的反应。当某些金属及其化合物在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以光的形式放出。而放出的光的波长在可见光范围内（波长为400nm～760nm），因而能使火焰呈现颜色。但由于这些金属的原子结构不同，电子跃迁时能量的变化就不相同，就发出不同波长的光，从焰色反应的实验里所看到的特殊焰色就是光谱谱线的颜色。每种元素的光谱都有一些特征谱线，发出特征的颜色而使火焰着色。利用元素的这一性质就可以检验一些金属或金属化合物的存在。这就是物质检验中的焰色反应。进行焰色反应应使用铂丝或镍丝（在材料有限的情况下可以用纯净的铁丝代替铂丝，因为铁丝的焰色反应为无色）。把嵌在玻璃棒上的铂丝在稀盐酸里（这是因为金属氧化物与盐酸反应生成的氯化物在灼烧时易气化而挥发；若用硫酸，由于生成的硫酸盐的沸点很高，少量杂质不易被除去而干扰火焰的颜色）蘸洗后，放在酒精灯的火焰(最好是煤气灯，因为它的火焰颜色浅、温度高)里灼烧，直到跟原来的火焰的颜色一样时，再用铂丝蘸被检验溶液，然后放在火焰上，这时就可以看到被检验溶液里所含元素的特征焰色。例如，蘸取碳酸钠溶液灼烧时，看到的火焰呈黄色。蘸取碳酸钾溶液，放到灯焰上灼烧，隔着蓝色钴玻璃（滤去黄光）观察，火焰呈浅紫色。实验完毕，要用稀盐酸洗净铂丝，在火焰上灼烧到没有什么颜色后，才能再去蘸另一种溶液进行焰色反应。紫红色

黄色

浅紫色

砖红色

洋红色

黄绿色

绿色钾、钙、钠保存在煤油或石蜡油中锂密封在固体石蜡中钾形成火球在水面游动钾、钙、钠等质软，切开的的断面银白色，很快变暗索尔维制碱NaCl(饱和)+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓

+NH4Cl2NaHCO3===Na2CO3

+CO2+H2O总反应：2NaCl(饱和)+2NH3+CO2+H2O==Na2CO3

+2NH4Cl∆侯德榜制碱符合绿色化学思想化工原料、氮肥二、碱金属递变规律3Li11Na19K37Rb55Cs原子元素单质某些化合物结构性质物理性质化学性质性质____________增大___________增多____________不变____________增强____________增大___________________减小_______降低____趋向增大，钠大于钾与氧气反应_____________________________剧烈程度增大某种金属卤化物的熔沸点___________氢氧化物的碱性_____最外层电子数电子层数原子半径核对最外层电子吸引力失电子能力金属性熔沸点密度与水反应更易，生成复杂的氧化物增强依卤素原子序数增大而降低Rb、Cs与水发生爆炸性反应密度均小于水略带金黄色r(R+)依次增大，与自由电子的作用力(金属键)减小熔沸点依次降低Na、Mg、Al自由电子数增多阳离子电荷数增多，离子半径减小金属键增强单质熔沸点升高MgOMgMg2+镁盐Mg(OH)22．镁及其化合物MgCO3同温时，S(MgCO3)＞S[Mg(OH)2]

4Be12Mg20Ca38Sr56Ba88Ra____________增大___________增多____________不变____________增强____________增大__________________减小最外层电子数电子层数原子半径核对最外层电子吸引力失电子能力金属性原子结构元素性质________剧烈程度增大与水反应某些化合物性质硫酸盐的溶解度_____氢氧化物的碱性_____增强减小单质性质3．铝及其化合物一、铝的冶炼2AlO2—+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32—SiO32—+CO2+H2O==H2SiO3↓+CO32—与苯酚钠溶液中通CO2不同：C6H5O—+CO2+H2O==C6H5OH+HCO3—二、Mg、Al、Si都是亲氧元素——与O作用力大

什么情况下Al可以燃烧？其原因？AlAl2O3有铝参加；反应放出大量热铝热剂：铝粉和某些金属氧化物(铁的氧化物和某些高熔点金属氧化物——MnO2、Cr2O3、V2O5、WO3等)用途：焊接无缝铁轨、无缝钢管；冶炼高熔点金属铝及其合金有重要的用途。铝的化学性质活泼，在空气中能自动形成一层氧化膜，但这样形成的氧化膜很薄，耐磨性和抗蚀性不强。工业上常采用化学氧化法或电化学氧化法以改变氧化膜的结构，增加氧化膜的厚度和强度。（1）化学氧化法：将铝放入由Na2CO3、Na2CrO4和NaOH按一定比例混合形成的电解质溶液中，加热至80～100℃生成0.5～4μm厚的氧化膜。上述过程中起氧化作用的物质是_________(填化学式)。（2）电化学氧化法：在直流电的作用下将铝氧化，下表是以硫酸为电解质溶液，铝在直流电作用下得到氧化膜最大厚度的技术数据：硫酸浓度/g•L—1电压/V 温度/℃时间/min 氧化膜的厚度/μm

215.6 13～22 13～26 40 5～20

215.6 13～22 20～32 10 5～20

12 10～20 ～0 60 150～200请回答下列问题：①215.6g•L—1的硫酸溶液是_________mol•L—1。②从电化学氧化法的技术数据表中，你得出哪些结论？_________③你认为化学氧化法和电化学氧化法何种方法更好？_______，其原因是_____________三、Al分别与H+、OH—反应

1.等量Al分别与过量H+和OH—反应产生等量H2；但消耗H+是消耗OH—的3倍

2.等量Al分别与等量且量不充足的H+—和OH—反应，H+先耗完，若还有Al，对H+来说Al过量，而OH—继续反应放出H2，此后是OH—多放出的H2。如：均含0.6molH+和OH—的溶液分别与等量且过量的Al[n(Al)≥0.6mol]反应：0.90.60.30.20.40.6n(Al)H+OH—n(H2)/mol设计实验：废铝屑、废酸液、废碱液制备Al2O3Al2O3易溶于H+或OH—？（1）刚玉——硬度仅次于金刚石。难溶于酸碱耐腐蚀。红宝石和蓝宝石都属于刚玉矿物。（2）新制得的氧化铝——易溶于酸碱，加热至1000℃转化为难溶于酸碱的氧化铝（3）刚玉坩埚不能熔融强碱或碳酸钠等Al(OH)3可溶于____________。Al能与水反应吗？（1）冷水难反应，热水可反应。为什么？（2）破坏生成难溶的Al(OH)3的覆盖，与冷水很快反应同样道理Al被空气氧化——铝丝用Hg(NO3)2溶液处理一下——“毛刷”实验原来人教版教材的叙述原来人教版教材的习题P70下列变化不能通过一步反应直接完成的是（）。A.Al3+Al(OH)3B.AlAlO2—C.Al(OH)3Al2O3D.Al2O3Al(OH)3换作下题AlO2—

Al(OH)3Al3+OH—+H+AlO2—+H+Al(OH)3+H+

AlO2—、Al(OH)3

Al(OH)3、Al3+Al3+、H+

OH—、AlO2—n(H+)n(OH—)AlO2—+OH—Al3++OH—H++OH—五、各种坐标图其中y为沉淀的质量四、含铝粒子的转化

图⑴向Al3+溶液中滴入OH—溶液：A→B

Al3++3OH—=Al(OH)3↓B→C

Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O

图⑵向OH—溶液中滴入Al3+溶液：A→B

Al3++4OH—=AlO2—+2H2OB→C

3AlO2—+Al3++6H3O=4Al(OH)3↓

图⑶向盐酸酸化的Al3+溶液中滴入OH—溶液：A→B

OH—+H+=H2OB→C

Al3++3OH—=Al(OH)3↓C→D

Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O图⑷向H+中加入AlO2—溶液：A→B

AlO2—+4H+=Al3++2H2OB→C3AlO2—+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓图⑸向AlO2—溶液中加入H+：A→B

AlO2—+H++H2O=Al(OH)3↓B→C

Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O

图⑹向Al3+溶液中滴入AlO2—溶液：A→B

3AlO2—+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓

含n[Mg2+(或Fe3+)]∶n(Al3+)=1∶1溶液中加OH—

每消耗1molOH—：生成Mg(OH)229gKsp=1.8×10—11生成Al(OH)326g比Mg(OH)2先生成Ksp=4.6×10—33生成Fe(OH)335.7g比Al(OH)3先生成Ksp=4.0×10—38·Fe3+和Al3+

Al3+和Mg2+

2012年安徽高考试题缺电子分子1.AlX3、BeX2（X=Cl、Br、I）2.Al(OH)3、B(OH)3电离Al(OH)3+H2O[Al(OH)4]—+H+B(OH)3[B(OH)4]—与碱反应Al(OH)3+OH—===[Al(OH)4]—B(OH)3[B(OH)4]—4．铁及其化合物——金属元素变价的代表FeOFe3O4Fe2O3FeFe2+Fe3+Fe(OH)2Fe(OH)3Fe(SCN)3

一、氧化还原“铁三角”氧化①Fe3+、Cu2+、H+、S、I2②Cl2、Br2、O2、HNO3、H2O2、MnO4—、Cr2O72—③Cl2、Br2、O2、HNO3、热浓HNO3、热浓H2SO4还原④C、CO、H2、Al高温还原Fe2O3⑤Fe、Cu、Zn(少量)、S2—(H+)、I—、SO2、SO32—⑥Zn或C、CO、H2、Al高温还原FeO

Fe2+Fe3+

Fe①0②⑤④③⑥黑色（磁性氧化铁）红棕色（铁红）黑色白色红褐色血红色浅绿色棕黄色(1996年)在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用下图中的两套装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和6mol/L盐酸，其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。填写下列空白：(1)实验进行时试管A中应加入的试剂是____；烧瓶B的作用是____；烧瓶C的作用是____；在试管D中收集得到的是______。纳米铁粉(2)实验时，U型管G中应加入的试剂是______；长颈漏斗H中应加入______。(3)两套装置中，在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)______。(4)烧瓶I中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液，其目的是______。(5)试管E中发生反应的化学方程式是______。(6)为了安全，在E管中的反应发生前，在F出口处必须________________；E管中的反应开始后，在F出口处应________________________________。(1)普通铁粉(或铁粉)作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气)防止水倒吸(或用作安全瓶)氢气(2)碱石灰(或固体NaOH、CaO等碱性固体干燥剂)

6mol•L—1HCl(3)ABE(4)加快氢气产生的速率(5)Fe3O4+4H2

3Fe+4H2O(6)检验氢气的纯度点燃氢气答案二、多彩的铁元素1、Fe3+(aq)——棕黄色2、Fe2+(aq)——浅绿色3、Fe(OH)3——红褐色4、Fe(OH)2——白色露置于空气中：灰绿色，红褐色5、Fe2O3——棕色6、FeO、Fe3O4——黑色7、[Fe(SCN)]2+——血红色*8、[Fe(—O)6]3———紫色9、Fe3[Fe(CN)6]2(铁氰化亚铁、藤氏蓝)——蓝色Fe3+遇苯酚、均三苯酚呈紫色；但遇邻苯二酚、对苯二酚显绿色；遇甲苯酚显蓝色颜色的变化1、Fe3+(aq)与Cu完全反应——棕黄色变蓝色2、Fe3+(aq)与Fe、Zn(少量)完全反应——棕黄色变浅绿色3、[Fe(SCN)]2+中加足量OH———血红色溶液变为红褐色沉淀4、Fe2+(aq)与酸性Cr2O72———浅绿色变为墨绿色

(水合Cr3+为墨绿色)也称赤血盐。亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]也称黄血盐3Fe3++4[Fe(CN)6]4—=Fe3[Fe(CN)6]↓普鲁士蓝黄血盐K4[Fe(CN)6]赤血盐K3[Fe(CN)6]滕氏蓝1704年普鲁士人狄斯巴赫为寻找蓝色染料将草木灰和牛血混合在一起进行焙烧，再用水浸取焙烧后的物质，过滤掉不溶解的物质以后，得到清亮的溶液，把溶液蒸浓以后，便析出一种黄色的晶体。当狄斯巴赫将这种黄色晶体放进三氯化铁的溶液中，便产生了一种颜色很鲜艳的蓝色沉淀。狄斯巴赫经过进一步的试验，这种蓝色沉淀竟然是一种性能优良的涂料。

狄斯巴赫的老板将这种涂料的生产方法严格保密，并为这种颜料起了个令人捉摸不透的名称——普鲁士蓝，以便高价出售这种涂料。直到20年以后，一些化学家才了解普鲁士蓝是什么物质，掌握了它的生产方法。

普鲁士蓝6FeO+O2==2Fe3O4△Fe3O4可以看作FeO·Fe2O3,真实结构为Fe(Ⅲ)[Fe(Ⅱ)Fe(Ⅲ)O4]天然的Fe3O4很难溶于酸三、Fe3+、Cu、Fe混合体系Fe2O3、Cu、Fe混合物与H+充分作用判断依据：Fe3+与Cu、Fe不共存；Cu2+与Fe不共存_________________________________的情况都不存在，任一情况都有Fe2+只有Fe3+、只有Cu2+、只有Fe3+和Cu2+四、Fe、Zn、Mg等活泼金属与HNO3反应通常是硝酸浓度越小，其还原产物的价态越低Fe与不同浓度硝酸反应，硝酸还原产物的含量Fe与硝酸反应五、Fe(OH)2的制备

1.试剂创新

Fe与稀H2SO4制FeSO4溶液——放出的H2排氧除氧浓氨水——密度约0.9g/cm32.装置创新

3.方法创新——控制电压2014年安徽高考题钢铁的吸氧腐蚀——电化腐蚀2011年浙江高考题2014年福建高考题铁锈出现在何处？Fe3+和Fe2+的检验1.Fe3+最佳试剂—SCN(aq)；OH—2.Fe2+取少量待测液，加入—SCN(aq)，溶液不变红色，滴入氯水或H2O2(aq)，溶液变为血红色。Fe3+和Fe2+共存Fe3+———SCN(aq)Fe2+——当无还原性离子如Cl—时，MnO4—/H+(aq)；当有还原性离子如Cl—时，[Fe(CN)6]3—(aq)CuOCuCu2+Cu(OH)25．铜及其化合物Cu2(OH)2CO3Cu2OH+歧化—CHO80℃1000℃同一元素不同价态的氧化物，通常是温度越高，低价越稳定黑色红色绿色蓝色[Cu(H2O)4]2+蓝色，胆矾[Cu(H2O)4]SO4•H2O硫酸铜晶体CuSO4•5H2O氯化铜晶体CuCl2•2H2O孔雀石矿石孔雀石饰品无水氯化铜棕色粉末无水硫酸铜白色粉末电化腐蚀——吸氧腐蚀色与翡翠媲美，名居百鸟之上；只因石头模样，不能展翅飞翔；生来本性怕热，遇火怒气扬扬；可怜眼泪汪汪，终现焦黑惨状。

矿石：孔雀石（主要成分为Cu2(OH)2CO3，绿色）。铜锈或铜绿也是Cu2(OH)2CO3

Cu2(OH)2CO3===2CuO+CO2↑+H2O颜色：绿色。色与翡翠媲美焦黑惨状

怒气扬扬

眼泪汪汪孔雀石：名居百鸟之上，只因石头模样，不能展翅飞翔△正极：O2+4e—+H2O==4OH—2OH—+CO2==CO32—+H2O负极：Cu—2e—==Cu2+

Cu2++2OH—+CO32—==Cu2(OH)2CO3

1．金属的存在：除了金、铂等少数金属以单质形式存在外，绝大多数金属以化合态的形式存在于自然界。得电子、被还原M(化合态)

M(游离态)二、金属矿物的开发利用+n03．金属活动顺序表的应用2．金属冶炼的实质金属冶炼的实质是把金属元素从化合态还原为游离态，即铂矿石金矿石沙里淘金——利用沙与金的密度不同黄铁矿石FeS2黄铜矿石CuFeS2赤铁矿石Fe2O3磁铁矿石Fe3O4

位于前面的金属能从后面阳离子的化合物中置换出后面的金属，如：

nA(前)+mBn+nAm++mB(后)冷水剧烈反应浓盐酸与浓硝酸按体积比为3∶1高温如沙里淘金不能被氧化K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+Fe2+Sn2+Pb2+（H+）Cu2+Hg2+Fe3+Ag+

原电池正负极判断依据失电子能力：强弱

得电子能力：弱强

惰性电极电解：阴极放电次序金属氢氧化物的热稳定性减弱

KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgFe2+AgH2OH++OH—Cu(OH)280℃分解；Hg(OH)2和AgOH常温分解三、合金1．定义：两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。2．特性：由金属制成合金，改变了原金属结构，因而性质和原金属不同。如导电性减弱、硬度强度一般增高，熔沸点降低。3．举例：铁的合金金属的物理通性——共同的粒子——自由电子块状金属光泽(粉末状多为灰暗色)、导电导热、延展性四、铝、铁元素及其化合物的性质比较溶液中Fe3+与金属的反应KCaNaMgAlZnFeCuFe(OH)3↓+H2↑Fe2++Cu2+Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+主主次次溶液中NH4+与金属Mg的反应NH4++H2ONH3•H2O+H+有NH3和H2放出2014年安徽：1L0.1mol/LFe2(SO4)3溶液和足量Zn充分反应生成11.2gFeFe3+、Al3+和AlO2—、SiO32—的水解Al3+(Fe3+)+3H2OAl(OH)3[Fe(OH)3]+3H+AlO2—(SiO32—)+2H2OAl(OH)3[H2SiO3]+OH—(2OH—)由于Al(OH)3和Fe(OH)3Ksp很小，Al3+、Fe3+水解程度很大，通常浓度下，其溶液中c(H+)相当于醋酸溶液，CO32—、HCO3—、SiO32—与上述平衡中的H+反应，促进上述平衡的正向移动，生成Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀。同样道理AlO2—、SiO32—水解程度很大，通常浓度下，其溶液中c(OH—)相当于氨水，酸式酸根如HSO3—、HCO3—等；难溶性碱的金属离子如Mg2+、Fe2+、Fe3+、Pb2+、Cu2+等；NH4+均能与上述平衡中的OH—反应，促进上述平衡的正向移动，生成Al(OH)3和H2SiO3沉淀。五、对角线规则在短周期中有三组元素的性质相似：

（1）Li—Mg①与O2反应均只能生成氧化物，不能生成过氧化物；②均可与N2反应生成氮化物；③氢氧化物(熔点924℃时分解)和碳酸盐受热均能分解生成对应的氧化物。

（2）Be—Al

①BeX2和AlX3(X=Cl、Br、I)均为共价化合物，均为缺电子分子，因此均能形成聚合分子。(BeX2)n为长链分子、Al2X6为双聚分子(Be、Al原子均以sp3杂化，且均达到8电子稳定结构)：LiBeBMgAlSiXXXX

BeBeBeBeXXXX

XXXXXXAlAlSg/100gH2O20℃

30℃LiOH12.812.9NaOH75.282.0②氢氧化物和氧化物均具有两性；③单质既能与H+反应生成H2又能与OH—(aq)反应生成H2；④Al(OH)3+H—OH[Al(OH)4—]+H+[或B(OH)3]或[B(OH)4—]

B(OH)3+OH—===[B(OH)4]—[或Al(OH)3]或[Al(OH)4—]}Be(OH)2+2H—OH[Be(OH)4]2—+2H+

Be(OH)2+2OH—===[Be(OH)4]2—（3）B—Si①单质均为原子晶体；②酸均为弱酸，在水中溶解度小；③单质均与强碱反应生成H2；④均有一系列氢化物(硼烷、硅烷)，但均不稳定。这样的高考题真的不如人意电解氯化铝不能冶炼铝吗？2013年江苏高考题第4题：

下列有关物质的性质的应用正确的是

A.液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂

B.二氧化硅不与强酸反应，可用石英器皿盛放氢氟酸

C.生石灰能与水反应，可用来干燥氯气

D.氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝【评析】本题答案只选A，不选D。说明利用电解法不能从氯化铝制铝，果真如此吗？

问题的提出正像电解HCl能否得到Cl2一样，HCl属共价化合物，通电于液态HCl不能得到Cl2，但电解HCl溶液就可得到Cl2了。

AlCl3密度2.44

g/cm3，熔点190℃(2.5大气压)，沸点182.7℃，177.8℃升华，属共价化合物，熔融AlCl3的电导率只有0.56×10—4

S/m，显然电解熔融的AlCl3不能得到Al。但如果找到像HCl溶液中的“水”就可以实现电解AlCl3得到Al了。这个“水”常见的可以有两种：一种是氯盐熔体“NaCl-KCl”或“NaCl-KCl-LiCl”；一种是氟氯盐熔体“NaCl-CaCl2-CaF2”，通电于AlCl3的熔盐可制得Al。这是一改为：可用电解熔融的氯化铝来制铝种“节能减排”的新的生产工艺，其优点如下：（1）可在较低温度下熔融电解；（2）电解熔盐制铝比电解Al2O3—Na3AlF6制铝节省电能约30%；（3）不像电解Al2O3—Na3AlF6熔体阳极消耗碳并排放CO和CO2。冶炼的反应过程如下：AlCl3+Cl—==[AlCl4]—

2[AlCl4]—=====2Cl——+2Al+3Cl2↑

实质是：

2AlCl3=====2Al+3Cl2↑电解氯化铝制铝亦称阿尔阔(Alcoa)法制铝，关键是如何制得AlCl3，工业上常采用焦炭氯化法生产AlCl3，在温度为973～1173K时发生如下反应:通电通电冷却气体得到纯净的可作电解氯化铝的原料。973～1173K973～1173K1973年美国铝业公司(AluminiumCompanyofAmerica)的阿尔阔(Alcoa)分公司宣布研究出一种新的氯化铝电解制铝法。这种方法采用了多室电解槽的新工艺，与冰晶石-氧化铝熔体电解法相比，除省电还有占地面积小、单槽产量高，可避免强磁场等优点。该公司于1976年在得克萨斯州建成一座年生产能力为1.5万t铝的试验工厂。中学化学教学中常认为电解AlCl3不能制得铝，实际上2006年的高考题就已向中学教学传递信息，电解AlCl3可以制得铝——引来当年纷争：是电解氯化铝还是电解氧化铝？。试题如下：(2006年高考题)将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为A．1﹕2﹕3B．3﹕2﹕1C．6﹕3﹕1D．6﹕3﹕22010年上海高考题第22题由5molFe2O3、4molFe3O4和3molFeO组成的混合物中，加入纯铁1mol并在高温下和Fe2O3反应。若纯铁完全反应，则反应后混合物中FeO与Fe2O3的物质的量之比可能是

A．4﹕3B.3﹕2C.3﹕1D.2﹕1[

【评析】铁在高温条件下可与Fe2O3发生如下两个反应：Fe+Fe2O3======3FeO和Fe+4Fe2O3======3Fe3O4高温高温采用极限解题法，假设只发生前一反应，1molFe消耗1molFe2O3生成3molFeO，则反应后的混合物中含(3+3)molFeO和(5—1)molFe2O3，混合物中FeO与Fe2O3的物质的量之比为3﹕2。假设只发生后一反应，1molFe消耗4molFe2O3生成3molFe3O4，则反应后的混合物中含3molFeO和(5—4)molFe2O3，混合物中FeO与Fe2O3的物质的量之比为3﹕1。好像答案就是选BC了。其实不然，这是两个极点，FeO与Fe2O3物质的量之比介于3﹕1和3﹕2之间的任一种情况都是可能的(理论上有无穷组解)。所以本题还可选D。若选D，这1molFe是如何分配而发生上述两个反应呢？设发生后一反应Fe的物质的量为n(Fe)，那么发生前一反应Fe的物质的量为1mol—n(Fe)，故反应后混合物中：FeO为3mol+3[1mol—n(Fe)]=3[2mol—n(Fe)]Fe2O3为5mol—4n(Fe)—[1mol—n(Fe)]=4mol—3n(Fe)则：3[2mol—n(Fe)]﹕[4mol—3n(Fe)]==2﹕1解得n(Fe)=2/3mol则发生前一反应的Fe为1/3mol，发生后一反应的Fe为2/3mol。反应后FeO为4mol，Fe2O3为2molFeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。

I.经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：2013天津高考题天津、北京高考题的连续剧①检查装置的气密性；

②通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成

;④……⑤体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的N2赶尽Cl2。将收集器密封

请回答下列问题：

（1）

装置A中反应的化学方程式为____________________

。（2）

第③步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A的右端。要使沉积得FeCl3进入收集器，第④步操作是______。

（3）

操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)______。

（4）

装置B中的冷水作用为_____________________；装置C的名称为________；装置D中FeCl2全部反应完后，因为失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂______________。（5）

在虚线框内画出尾气吸收装置E并注明试剂

②⑤在沉积的FeCl3固体下方加热K3[Fe(CN)6]溶液NaOH溶液II.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。

（6）

FeCl3与H2S反应的离子方程式为

___________________。（7）

电解池中H+在阴极放电产生H2，阳极的电极反应为________________。（8）

综合分析实验II的两个反应，可知该实验有两个显著优点：

①H2S的原子利用率100%；②__________________。本题的亮点就是破除固有的错误：阴离子往阳极移动而放电，阳离子往阴极移动而放电。正确的判断是：还原性强的离子在阳极失电子(放电)，氧化性强的离子在阴极得电子(放电)——如2013年重庆高考题NO3—在阴极的电子被还原为N2FeCl3循环利用2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压（x）下电解pH=1的0.1mol/LFeCl2溶液，研究废液再生机理。记录如下(a、b、c代表电压值)

：（1）用KSCN溶液检验出Fe3+的现象是_______。（2）I中，Fe2+产生的原因可能是Cl—在阳极放电，生成的Cl2将Fe2+氧化。写出有关反应的方程式__________________________。2014年北京高考题①NaCl溶液的浓度是________mol/L。②IV中检测Cl2的实验方法:____________________。③与II对比，得出的结论（写出两点）：_________________。

（3）由II推测，Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电，原因是Fe2+具有_____性。（4）II中虽未检测出Cl2，但Cl—在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的NaCl溶液做对照实验，记录如下：

【解析】将题给两表的电压数据(x)用数轴来表示更能直观看出电压对电极产物的影响说明：“●”表示含该点，“○”表示不含该点x/V0bca●●○○●○●○无明显变化※○无明显变化有Fe3+、有Cl2有Fe3+、无Cl2无Fe3+、无Cl2ⅠⅤⅡⅢⅣ实验Ⅳ中的阳极现象应该是实验时的实际情况，理解为（1）电极附近溶液中的颜色没有明显变化；（2）由于电压小阳极上产生的气体较慢且少，难以观察到电极上有气泡逸出。但取少量阳极附近的溶液滴入淀粉-KI溶液可检测到Cl2。本题的难点在第(4)③题的设问。通过电解pH=1且c(Cl—)与c(FeCl2)溶液相同的NaCl溶液作比较，在b≤x＜c时无Cl2生成，在c≤x＜a时有Cl2生成，而用电压在b≤x＜a时电解FeCl2溶液，当电压为b≤x＜c时，溶液中的Cl—没有放电，而有Fe3+生成，说明是Fe2+放电，所以Fe2++的还原性比Cl—强，优先在阳极放电。当电压为c≤x＜a时，溶液中Fe2+放电生成Fe3+，溶液中Cl—也放电生成Cl2，生成的Cl2将Fe2+氧化Fe3+，所以Fe3+的生成可能是Fe2+在阳极放电得到也可能是阳极的Cl2将Fe2+氧化而得到。【答案】（1）溶液显血红色（2）2Cl—+2e—=Cl2Cl2+2Fe2+===2Fe3+—+2Cl—（3）还原（4）①0.2②取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉—KI试纸上，试纸变蓝③通过控制电压，证实了产生Fe3+的两种原因都成立通过控制电压，证实了Fe2+先于Cl—放电人体器官的组成元素(除C、H、O、N外)（二）非金属还原性依次增减弱二、重要非金属元素及其化合物知识网络一、阴离子的还原性S2—＞SO32—＞I—＞Br—＞OH—＞Cl—＞最高价含氧酸根＞F—ⅣA族C——有机世界之主角Si——地壳岩石沙土之主角

无机非金属材料之主角皖智高复学校胡征善千姿百态ⅣA家族（一）神奇的“碳家族”碳纳米管(管碳)石墨烯迎接挑战：每个最小环有___个C原子；每个C原子被____环共有。迎接挑战：石墨的密度？612球碳家族试试看：分子中双键数？迎接挑战：凸多边形：点、棱、面的关系？N(C)/2点数+面数==棱数+2碳有多种氧化物

C2O3C3O2乙二酸酐C12O9苯六甲酸酐氧化脱水

HOHO=C—C—C=OHOHO=C—OHO=C—OH很少，随气温变化温室效应与温室效应加剧月球表面白天与夜间的平均温度相差300℃

。白天，在阳光垂直照射的地方，温度高达127℃；夜晚温度可低到—183℃

NaOH溶液吸收CO2后所得固体分析实验方案一、若确定是b、c、d的情况。加热法：准确称取一定量的生成物，加热至恒重后，如试样无失重，则为Na2CO3；如加热后失重，根据失重的量在试样总质量中的比例，即可推断出试样为NaHCO3，或Na2CO3与NaHCO3的混合物实验方案二、双指示剂滴定法：称取一定质量的生成物溶于水配成溶液，取一定体积溶液滴入几滴酚酞试液，然后滴入一定浓度的盐酸，当溶液红色刚褪去时，消耗V1mL盐酸；再滴入几滴甲基橙试液，滴入盐酸，溶液由黄色变为橙色，消耗V2mL盐酸。n(CO2)n(NaOH)Na2CO3Na2CO3与NaOHNaHCO3Na2CO3与NaHCO3abcd

一、晶体结构金刚石、金刚砂、晶体硅、二氧化硅晶体

原子晶体——没有分子式只有化学式

每个Si—Si键中插入1个O原子相邻的C原子换作Si原子

创造新物种原子晶体的CO2每个Si原子换作C原子学生实验化学的创造性想一想金刚石、金刚砂(SiC)、晶体硅熔点高低？为什么？说明：二氧化硅虽然是原子晶体，但与前三者在结构上仍是有区别的，因此不能放在一起作比较。二氧化硅晶体与干冰分子内2个C=O

二氧化硅(化学式SiO2)干冰(分子式CO2)

破坏Si—O共价键破坏分子间作用力(不涉及分子内C=O)

熔点高熔点低原子晶体、离子晶体熔化分子晶体熔化破坏分子间作用力均破坏化学键分子间作用力熔化——物理变化紫水晶水晶水晶制品舞台造景天然二氧化硅约占地壳质量的12%

基础原料自然界中的

SiO2水晶石英砂玛瑙石英中规中矩身价百倍杂乱无章贱如泥沙传统硅酸盐材料玻璃瓷器China砖瓦

水泥特种玻璃新型陶瓷陶器特种玻璃是指有特殊用途的玻璃。产品涉及的名称有：耐高温玻璃、透紫外线玻璃、光学玻璃、蓝色钴玻璃、激光防护玻璃、电焊防护玻璃、高铝玻璃、铝硅酸盐玻璃、陶瓷玻璃、微晶玻璃、高硼硅玻璃、电控变色玻璃、防火玻璃、钢化玻璃、夹丝玻璃、防弹玻璃、防爆玻璃、防紫外线玻璃、透红外线玻璃、玻璃钢等生活中的含硅物质SiO2Na2SiO3CaSiO3SiO2复杂硅酸盐Si复杂硅酸盐SiSiO2SiO2石英钟表玻璃器皿陶瓷餐具电脑芯片水泥建材水晶饰品光导纤维太阳能电池生活中的含硅物质硅胶干燥剂SiO2·nH2O硅橡胶有机硅化物硅元素的“独特”反应B．与F更“亲近”

Si+4HF==SiF4↑+2H2↑SiO2+4HF==SiF4↑

+2H2O生成的SiF4可继续与HF(aq)反应

SiF4+2HF==H2SiF6(氟硅酸，一种强酸)A．很好的生氢剂水是氧化剂OH—不是氧化剂Si+2OH—+H2O

==SiO32—+2H2↑

每生成1molH2，消耗Si的质量___g，消耗Al的质量___g，消耗Li的质量___g，消耗Be的质量___g。1418149｝常见、成本低？？？键能：E(Si—O)=368kJ/molE(Si—F)=565kJ/mol4e—

(+4H2O)(+3H2O)Na2O·CaO·6SiO2+HF==NaF+CaF2+SiF4↑

玻璃被HF腐蚀能否储存在玻璃瓶中？应保存在_____瓶中刻蚀玻璃玻璃的成分：

Na2O·CaO·6SiO2趋利避害HFNaFCaF2SiF4F守恒：Si守恒：Ca2+守恒：Na+守恒：2628H、O原子守恒：1利弊+

14H2OSi的制备！熔点—70℃，沸点57.6℃。在潮湿空气中水解而成硅酸和氯化氢熔沸点随X原子序数增大而升高物质的提纯Si+3HCl=====HSiCl3+H2300℃?石英砂石灰石纯碱反应主要成分独立思考玻璃的制造原理设备原料玻璃窑石灰石石英沙(主要成分SiO2)纯碱Na2SiO3·CaSiO3·

4SiO2或Na2O·CaO·6SiO2CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑高温Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑高温氧化物形式主要成分2CaO·SiO2普通水泥的制造原理设备原料水泥回转窑黏土石灰石3CaO·SiO23CaO·Al2O3硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙变化复杂的物理化学变化白色水泥变色水泥——加入CoCl2后期加少量石膏调节水泥的硬化速度应用1、石英、刚玉、陶瓷坩埚—加热熔融强碱、Na2CO3等；加热镁

2Mg+SiO2===2MgO+Si2Mg+Si===Mg2SiMg2Si+4H2O==2Mg(OH)2+SiH4↑SiH4+2O2==SiO2+2H2O高温高温自燃2、NHCl(s)与Ca(OH)2(s)混合加热制氨气不用固体NaOH3、用试管分别加热NaHCO3和Na2CO3固体，加热Na2CO3固体也会有使澄清石灰水变浑浊的气体产生

实验改进：将Na2CO3固体放在铁片上加热某实验探究活动小组用下列装置进行实验(固定试管的铁架台略去)

（1）该实验的目的是___________________________________。（2）写出烧杯Ⅱ中发生化学反应的离子方程式____________。（3）实验中发现：烧杯Ⅰ的澄清石灰水也有少量白色沉淀生成。【发现问题，提出假设】假设1：用酒精灯加热，Na2CO3也能分解，但比NaHCO3难分解假设2：Na2CO3中混有受热易分解产生CO2的杂质。假设3：吸收空气中CO2。【查阅资料，设计实验方案，验证假设】a.查阅资料：CaCO3在101kPa下的分解温度为900℃，而Na2CO3比CaCO3更难分解。说明______不成立，其原因是__________。Na2CO3和NaHCO3热稳定性的比较

假设1

酒精灯火焰达不到Na2CO3的分解温度

b.实验探究：1．选用很纯净的无水Na2CO3来做上述实验，重复多次，烧杯Ⅰ中的澄清石灰水都有少量白色沉淀出现。2．有同学提出实验改进。将无水Na2CO3放在紧贴Y试管壁的薄铁片上，然后重复上述实验，结果烧杯Ⅰ中澄清石灰水没有白色沉淀。薄铁片的作用是______________________________。【实验探究结论】c.从实验探究___（填上述实验的编号）中的________________（填判断依据或实验现象）可以得到_______不成立。【思考与交流】d.通过对比实验，原实验烧杯Ⅰ中的澄清石灰水有少量白色沉淀生成的原因是___________________________。导热；不使Na2CO3直接与玻璃接触

玻璃中含有SiO2，酒精灯加热时可与Na2CO3发生反应生成CO21很纯净的Na2CO3假设2烧杯Ⅰ中澄清石灰水没有白色沉淀2假设3如何制备硅酸凝胶？现象：生成无色透明的凝胶反应原理：可溶性硅酸盐和强酸反应可以制硅酸(弱酸)关键：浓度控制、盐酸量的控制如何制备硅酸溶胶？现象：生成无色透明的溶胶“四胶”区别硅酸溶胶——液态硅酸凝胶——冻状物、硅酸干凝胶(硅胶)——固态变色硅胶——硅胶浸过CoCl2溶液的固体变色硅胶CoCl2·6H2O无水CoCl2

粉红蓝失水吸水硅胶干燥剂硅胶干燥剂是一种高微孔结构的高活性吸附剂，通常用硅酸凝胶(H2SiO3)经老化脱水等一系列后处理过程而制得。化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不和任何物质发生反应。具强烈的吸湿性能。广泛用于仪器仪表、设备机械、皮革箱包、食品药品等的贮存和运输中的防潮、防霉和锈蚀。学生实验想一想敞口存放的硅酸钠溶液为什么变浑浊？现象：生成白色凝胶结论：硅酸钠溶液可以和CO2反应生成硅酸，所以要密闭保存学生实验想一想硅酸钠溶液在保存时为什么要用橡皮塞？氢氧化钠溶液在保存时为什么要用橡皮塞？还有什么试剂保存时要用橡皮塞？硅酸钠溶液的粘性带给我们的启示？?2mol/L现象:很快被点燃不燃烧学生实验比一比耐火性能谁更强？浸饱和食盐水的布片浸水玻璃的布片结论:硅酸钠溶液有阻燃性，可作耐火材料硅酸盐以氧化物形式表达的要求（1）碱性在前，越强越前；酸性在后，越强越后；结晶水在最后（2）同种元素的氧化物，高价偏酸，低价偏碱

Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O祖母绿是含铬(以Cr2O3形式存在)等微量元素的Be3Al2Si6O183BeO·Al2O3·6SiO2青石棉：

Na2Fe5Si8O22(OH)2SiSiO32—H2SiO3SiO2SiCl4SiF4H2SiF6SiCO2或FeOC或MgOH—或碳酸盐(高温)HCl(g)F2或HFHSiCl3Mg2SiSiH4Si和SiO2与NaOH、HF常温就能反应2.氯及其化合物化合价+1+3+5+7酸酐Cl2OCl2O3Cl2O5Cl2O7酸HClOHClO2HClO3HClO4Cl2OCl2O7铁丝在氯气燃烧铜丝在氯气燃烧CuSO