氧化还原反应,硝酸,碱金属,铝的整理

（一）氧化还原反应 定义：有元素化合价升降的化学反应都是氧化还原还应。1.基本概念特征（判别依据）：元素化合价在反应前后有变化。实质：电子的转移（得失或偏移）。2.与四大基本反应类型的关系：3.基本规律氧化剂-具有氧化性得到还原产物得电子化合价升高发生还原反应被还原（使别人的价态升高，自己价态不可能最低）还原剂-具有还原性得到氧化产物失电子化合价降低发生氧化反应被氧化4.电子转移表示方法双线桥法：表示的是同一元素在反应物转化为生成物时电子转移的结果；反映了化学反应的本质及参加反应的各物质间的氧化还原关系。（这个上海考试不做要求）★单线桥法：表示的是电子转移的情况，反映了化学反应的本质。步骤：①标出有化合价变化的元素的化合价；②箭头从反应物中失电子的元素指向得电子的元素。③在桥线上注明电子转移的数目。注意：只写数目，不标“得”或“失”(要弄清那个是氧化剂哪个是还原剂)5.氧化性还原性的比较氧化性：氧化剂>氧化产物还原性：还原剂>还原产物6.常见的氧化剂和还原剂1.活泼非金属单质：Br2、F2、Cl2、I2（卤族元素）、S、O2、O32.含高价态的元素的化合物or离子：KMnO4、HNO3、浓H2SO4、HClO氧化剂KClO3、KNO3、Fe3+、Cu2+、MnO2、SO33.过氧化物：Na2O2、H2O1.金属单质：K、Na、Li、Ca、Mg、Fe、Zn等2.某些非金属单质：C、Si、H2、还原剂3.含低价态元素的化合物or离子：CO、HI、HBr、H2S、SO2、NH3及亚硫酸盐、浓HCl、Fe2+7.配平方法原则---三个守恒：1、电子守恒；2、质量守恒（原子守恒）；3、电荷守恒（离子反应）。关键：准确判断化合价。一般步骤：标价态、列变化、求总数、配系数、产物跟、氧还平、观察法、最后定1.完全氧还正向配化学反应中，如果反应物只有一种作用，即反应物只作氧化剂或只作还原剂，配平时从反应物着手。例１Ｃ＋ＨＮＯ３→ＮＯ２↑＋ＣＯ２↑＋Ｈ２Ｏ↓即得Ｃ＋4ＨＮＯ３＝4ＮＯ２↑＋ＣＯ２↑＋Ｈ２Ｏ2.自身氧还逆向配对于自身氧化还原反应，由于是同一物质中的同一元素或不同元素发生了化合价的升降，并且反应后分散在几种物质中，如果先配平反应物的化学计量数就比较困难，那么从氧化产物和还原产物入手就比较简便。例２Ｓ＋ＫＯＨ→Ｋ２Ｓ＋Ｋ２ＳＯ３＋Ｈ２Ｏ即得Ｓ＋6ＫＯＨ＝2Ｋ２Ｓ＋Ｋ２ＳＯ３＋3Ｈ２Ｏ3.部分氧还两边配化学反应中，有些物质只有部分作氧化剂或还原剂，则一般是先确定作氧化剂部分或还原剂部分的计量数，接着确定氧化产物和还原产物的计量数，然后返回来再把非氧化剂或还原剂部分的计量数加在相应的反应物前，最后配平其它物质的计量数。例３Ｃu＋ＨＮＯ３→Ｃu（ＮＯ３）2＋ＮＯ＋Ｈ２Ｏ３是还原剂Ｃu的计量数，２是ＨＮＯ３作氧化剂的计量数，接着确定还原产物ＮＯ的计量数的２，氧化产物Ｃu（ＮＯ３）2的计量数为３，由Ｃu（ＮＯ３）2的化学式和计量数可知起酸作用的ＨＮＯ３的计量数的６，所以调整后的ＨＮＯ３的计量数应为２＋６＝８，最后确定水的计量数为４，即得即得３Ｃu＋８ＨＮＯ３（稀）＝３Ｃu（ＮＯ３）2＋２ＮＯ＋４Ｈ２Ｏ试题——————1.针对以下A～D四个涉及H2O2的反应(未配平)，填写空白：A.Na2O2+HCl—→H2O2+NaClB.Ag2O+H2O2—→Ag+O2↑+H2OC.H2O2H2O+O2↑D.H2O2+Cr2(SO4)3+KOH—→K2CrO4+K2SO4+H2O⑴H2O2仅体现氧化性的反应是(填代号)____D_______。⑵H2O2既体现氧化性又体现还原性的反应是(填代号)_______C_________。⑶H2O2体现酸的反应是(填代号)___A______，其理由是___由强酸制H2O2_____。2.在K2Cr2O7+14HCl==2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O反应中，_K2Cr2O7________是氧化剂，___HCl____是还原剂，___Cl___元素被氧化，__Cr____元素被还原，氧化产物是___Cl2_____，还原产物是__CrCl3____，HCl表现的性质是___还原性和酸性____，电子转移的数目是__6e___。（二）硝酸1.硝酸与其他含氮化合物的关系网络图HNO3+5——+4NO2浓硝酸与具有还原性的物质反应得到+5——-+2NO稀硝酸与具有还原性的物质反应得到+5——-3NH3或者NH4-HNO3

+

NH3

=

NH4NO3+5——-0N23

HNO3

+

5

NH3

=

4

N2

+

9

H2O

（+1N20+3HNO2）2.硝酸的物理性质纯净HNO3是1.无色有刺激性气味液体密度大于水即大于12.易溶于水3.易挥发（越浓越易挥发），98%以上的浓硝酸叫做_发烟硝酸_4.沸点为83℃比较：浓硫酸质量分数98.3%，密度1.84g/com3,浓度18.4mol/L浓硝酸质量分数一般69%，浓度约13~14mol/L浓盐酸质量分数37~38%，浓度约12mol/L挥发的HCl在空气中形成白雾3.硝酸的化学性质1、酸的通性1）与指示剂作用2）与活泼金属反应3）与碱性氧化物反应4）与碱反应5）与某些盐反应★与紫色石蕊试剂作用稀硝酸只变红浓硝酸先变红后褪色无论浓、稀硝酸均有强氧化性氧化性：浓硝酸＞稀硝酸2、不稳定（分解）4HNO3—光照—4NO2↑+O2↑+2H2O（硝酸的浓度越大，越容易分解。）保存：密封于棕色瓶中,并放在阴暗处久置浓硝酸呈黄色——为硝酸分解产生的NO2溶解在硝酸中，使硝酸呈黄色；向该溶液中通入氧气可去掉黄色。（4NO2+O2+2H2O——4HNO3）3、有强氧化性1.常温下，浓硫酸或浓硝酸与某些金属(如铁、铝)接触时，能使金属表面生成一层致密的氧化物，从而阻止内部的金属继续与浓硫酸反应，这一现象叫钝化现象。2.浓硝酸和稀硝酸都有强氧化性：与金属（几乎所有金属，除Au、Pt外）★与金属反应不产生氢气，N元素被还原反应规律：M+HNO3→M﹙NO3﹚n+还原产物+H2O还原产物：浓硝酸→NO2稀硝酸→NOPS:王水：浓硝酸和浓盐酸的体积比为1∶3的混合物，有很强的氧化性，能使一些不溶于硝酸的金属（如金、铂）溶解。--与非金属反应--与还原性物质反应如S2-(H2S)、SO32-、SO2、Fe2+、I-(HI)、Br-(HBr)★★铜与浓稀硝酸的反应Cu+4HNO3(浓)---Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2OCu+4H++2NO3Cu2++2NO2+2H2O2.3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O(其中硝酸的作用是---酸性氧化性)注意：与变价金属反应时，均将金属氧化成最高价Fe与稀硝酸：Fe+4HNO3(稀)——Fe(NO3)3+NO↑+2H2O3Fe+8HNO3(稀)——3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O特点：不管生成硝酸盐的成分如何，Fe(NO3)3、Fe(NO3)2还是混合物，被还原的硝酸的物质的量一定是参加反应硝酸的1／44.硝酸的实验室制法NaNO3+H2SO4(浓)=加热=NaHSO4+HNO3↑

5.硝酸的工业制法4NH3+5O2—催化剂加热→4NO+6H2O2NO+O2——→2NO23NO2+H2O——→2HNO3+NO6.硝酸盐的性质硝酸盐极易溶于水，大多数硝酸盐为离子型晶体，易溶于水。某些无水盐具有挥发性，易吸湿潮解。不同的硝酸盐又有其各自的特性。硝酸盐加热易分解，硝酸盐分解的产物可以是：（K、Ca、Na）——亚硝酸盐和氧气；（镁--铜之间的硝酸盐）——金属氧化物和氮氧化物和氧气；（汞—银之间的硝酸盐）——金属单质和氮氧化物和氧气硝酸铵的加热分解在110°C时：NH4NO3─→NH3+HNO3在185～200°C时：NH4NO3─→N2O+2H2O在230°C以上时，同时有弱光：2NH4NO3─→2N2+O2+4H2O在400°C以上时，发生爆炸：4NH4NO3─→3N2+2NO2+8H2O硝酸盐在高温时是强氧化剂，但水溶液几乎没有氧化作用，但是在酸性环境中有氧化性。（3Fe2++NO3-+4H+→3Fe3++NO+2H2O）小专题归纳一．NO2和O2混和气体溶于水的反应1.3NO2+H2O=2HNO3+NO2.2NO+O2=2NO2合并可得4NO2+O2+2H2O=4HNO3V(NO2):V(O2)=4:1时，完全反应，无气体剩余V(NO2):V(O2)<4:1时，O2过量，剩余气体为O2V(NO2):V(O2)>4:1时，NO2过量，剩余气体为NO（且剩余NO=1/3NO2）Eg:容积为10mL的试管，充满NO2和O2的混合气体，把试管倒立在水槽中，若充分反应后，试管中尚有1mL气体，则原混合气体中各为几毫升？解：有两种情况--1.剩余的是氧气设反应氧气xml则4x+x+1=10x=9/52.NO2过量，剩余NO设氧气xml4x+x+3=10x=7/5二．NO和O2混合气体溶于水的反应1.2NO+O2=2NO22.3NO2+H2O=2HNO3+NO合并可得4NO+3O2+2H2O=4HNO3V(NO):V(O2)=4:3时，完全反应，无气体剩余V(NO):V(O2)<4:3时，O2过量，剩余气体为O2（多的少的都是原气体）V(NO):V(O2)>4:3时，NO过量，剩余气体为NOEg：在一定条件下，将m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水中且盛满水的容器中，充分反应后容器内残留m/2体积的气体，该气体与空气接触后变为红棕色。则m与n的比值为多少？解：由变红色可知是NO过量氧气反应完设n=3x则m/2等于4x所以m/n=8/3三．NO2和NO和O2同时通入水中设NO2有a，NO有bV总O2=1/4VNO2+3/4VNOEg:在标准状况下，将NO2、NO、O2混合并充满试管，然后把试管倒置于水槽中，充分反应后，水充满试管（假设产物不扩散）。则试管内HNO3溶液的物质的量浓度M的大小范围是多少？解：此题采用极值法做设4xmolNO2与xmolO2混合后，与足量水反应M=4x/（5x*22.4）注意=1/28mol/L设4xmolNO与3xmolO2混合后，与足量水反应M=4x/（7x*22.4）=1/39.2mol/L试题——将1.92gCu和一定量的浓HNO3反应，随着Cu的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当Cu反应完毕时，共收集到气体1.12L（标准状况），则反应中消耗HNO3的物质的量为（）A．1molB．0.05molC．1.05molD．0.11mol（D）解析：应用守恒法，反应中消耗的HNO3的物质的量应是转化成Cu（NO3）2和生成的NO（NO和NO2）气体中N原子的物质的量之和：即，故答案选D。铜和镁的合金4.6g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4480mLNO2气体和336mLN2O4气体（都已折算到标准状况），在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成的沉淀的质量为（）A．9.02gB．7.04gC．8.26gD．8.51g（D）解析：这个题目有一种比较简单的算法，就是先算出铜和镁总共失去的电子数，这个可以通过生成的气体算出，而铜和镁失去的电子数，正好是他们与氢氧化钠反应时结合的氢氧根的物质的量，而结合氢氧根的质量就正好是质量增加的量，加上原来金属的总质量就正好是沉淀的质量。具体算式：（4480+336*2）/22400*17+4.6=====8.51铁在热的稀HNO3中反应，其主要还原产物为N2O，而在冷的稀HNO3中反应，其主要还原产物为NO，当溶液更稀时，其主要还原产物是NH4+(假设任一线段内只有一种还原产物)请分析下图回答有关问题：（2）从0点到a点时的还原产物为NO；（3）a点到b点时产生的还原产物应为N2O，其原因是铁和硝酸反应放热；（4）反应过程中，达到C点时硝酸已经完全反应。

（5）已知到达d点时，反应完全结束，此时溶液中的主要阳离子为Fe2+，（6）o→c点和o→d点参加反应的金属铁的物质的量之比为2：3。解析：O→A：Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2OA→B：8Fe+30HNO3=8Fe(NO3)3+3N2O↑+15H2OB→C：8Fe+30HNO3=8Fe(NO3)3+3NH4NO3+9H2OC→D：Fe+2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2(三)碱金属钠及钠的化合物的关系网络图金属钠的性质物理性质：钠是银白色金属，质软，可用小刀切割密度比水小，比煤油大，是热和电的良导体。熔点低，硬度小。实验室里一般将少量的钠保存在煤油中。化学性质：1）强还原性化学性质非常活泼，其离子氧化性弱。钠盐均溶于水2）在常温时：4Na+O₂=2Na₂O（白色粉末）在点燃时：2Na+O₂=点燃=Na₂O₂(淡黄色粉末)3）钠能跟卤素、S、P、H等非金属直接发生反应，生成相应的化合物（以下反应常温下均反应），如2Na+Cl2=2NaCl（放出大量热，生成大量白烟）4）钠与水剧烈反应2Na+2H2O=2NaOH+H2↑[现象：1.Na浮在水面上(密度小于水)2.融成一个闪亮的小球(放热反应)3.小球四处游动4.发出呲呲响声(有气体产生)5.小球逐渐消失(反应剧烈)6.若有酚酞溶液由无色变红色(生成碱性物质)]5）与盐溶液反应将钠投入盐溶液中，钠先会和溶液中的水反应，生成的氢氧化钠如果能与盐反应则继续反应。6）与熔融盐反应这类反应多数为置换反应，常见于金属冶炼工业中，如4Na+TiCl4==熔融==4NaCl+Ti（条件为高温且需要氩气做保护气）Na+KCl=K+NaCl（条件为高温）（Na用来冶炼金属）3.钠的氧化物（氧化钠与过氧化钠）的性质4.碳酸钠及碳酸氢钠的性质5.碱金属的递变规律1.碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的小。2.碱金属一般都保存在煤油中，但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。3.碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物，其中氢以H－形式存在，显－1价，碱金属氢化物是强还原剂。4.碱金属所形成的盐均溶于水，并且酸式盐比正盐的溶解度大(但NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小)。6.焰色反应(1)焰色反应的概念某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色，其属于物理变化，属于元素的性质。(2)焰色反应的操作铂丝eq\o(→,\s\up17(酒精灯),\s\do15(灼烧))无色eq\o(→,\s\up17(蘸取))待测物eq\o(→,\s\up17(酒精灯),\s\do15(灼烧))观察火焰颜色eq\o(→,\s\up17(用盐酸),\s\do15(洗涤))铂丝eq\o(→,\s\up17(酒精灯),\s\do15(灼烧))无色(3)常见元素的焰色钠元素紫色(透过蓝色钴玻璃片观察)；铜元素黄绿色。原因：含有钾元素的物质常混有钠元素，故用焰色反应检验钾元素时，一定要透过蓝色钴玻璃观察焰色。否则，钠元素的黄色焰色会干扰钾元素紫色焰色的观察。小专题归纳：--金属的冶炼1.K,Ca,Na,Mg,Al,金属很活泼，用电解盐或氧化物的方法冶炼Na是电解熔融NaCl，Mg是电解熔融MgCl2，Al是电解熔融Al2O3冰晶石降低氧化铝的熔点2.Zn,Fe,Sn.Pb.(H),Cu一般是热还原法，加热时，用合适的还原剂，如，H2、C、CO、或者较活泼的金属Al（铝热反应）进行冶炼如，H2、C、CO加热还原CuO得到Cu，还原Fe2O3得到Fe等Al高温铝热反应冶炼Fe、Cr、Mn等金属3.Hg,Ag,Pt,Au后面的不活泼金属可以通过直接加热氧化物分解的方法得到金属单质如，HgO加热分解成Hg和O2。--过氧化钠强氧化性的应用(1).Na2O2投入到FeCl2的水溶液--FeCl2被氧化成Fe3+，同时产生红褐色Fe(OH)3的沉淀(2).Na2o2投入到S2-的溶液中--S2-被氧化成S单质，溶液变浑浊(3).Na2O2投入SO32-溶液中--SO32--——SO42-(4).Na2O2放入品红溶液中，使品红褪色放入酚酞溶液中，溶液先变红再褪色（不可使其再变回来）(5).Na2O2与SO2反应生成Na2SO4--有关碳酸钠与碳酸氢钠与酸反应的计算（数形结合的思想）1.除去下列物质中的少量杂质（四）铝和铝合金1.铝及铝的化合物的关系网络图2.金属铝的性质物理性质：银白色金属，硬度和密度小，具有良好的导电导热性和延展性。在空气中具有很好的耐腐蚀性。点燃化学性质：（1）与非金属单质反应：点燃A、2Al+3Cl22AlCl3（在氯气中点燃剧烈燃烧。）B、4Al+3O22Al2O3（铝在空气中缓慢氧化）（铝与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜并牢固地覆盖在铝表面，阻止了内部的铝与空气接触）（2）与盐溶液反应：2Al+3CuSO4＝3Cu+Al2(SO4)3（3）与某些氧化物反应—铝热反应：2Al+Fe2O3==2Fe+Al2O3（原理：利用Al的强还原性和Al转换成Al2O3放出大量的热的性质）（铝热剂：MnO2、V2O5、Cr2O3）(金属熔点高的)[现象]：发出耀眼的光芒、放出大量的热、有熔融物生成。（4）与沸水微弱反应：2Al+6H2O2Al（OH）3+3H2↑（5）与酸反应：2Al+6HCl2AlCl3+H2↑2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑与稀硝酸反应：Al+4HNO3====Al(NO3)3+NO↑+2H2OPS：铝在冷的浓硫酸、浓硝酸中钝化。（6）与碱反应:２Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑反应的实质:分两步进行:3.氧化铝、氢氧化铝的两性氧化铝--Al2O3(1)物理性质：白色固体、熔点高（2054℃）、不溶于水，不与水化合。常作耐火材料。刚玉的主要成分是Al2O3(2)化学性质：①电解熔融的氧化铝制备单质铝但由于氧化铝的熔点很高，故在氧化铝中添加冰晶石（Na3AlF6)降低其熔点。电解电解2Al2O32Al+3O2↑②与酸反应：Al2O3＋6HCl＝AlCl3＋3H2O③与碱反应：Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫两性氧化物氢氧化铝--Al（OH)3（1）物理性质：氢氧化铝是白色胶状物质，不溶于水，有强的吸附性，可以吸附水中的悬浮物和各种色素。（2）化学性质：①不稳定性：氢氧化铝不稳定，受热易分解。2Al(OH)3=煅烧=Al2O3＋2H2O

这是工业上制取纯净氧化铝的方法。③Al(OH)3③Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O②Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2OAl(OH)3两性的原因：H++AlO2—+H2OAl(OH)3Al3++3OH—（酸式电离+强碱）（碱式电离+强酸）PS：(1)氢氧化铝作为碱时是三元碱；作为酸时是一元酸（HAlO3）。

(2)氢氧化铝与酸碱反应时，弱酸弱碱是不能把氢氧化铝溶解的。制备：一般采用可溶性的铝盐+氨水反应AlCl3中逐滴加入氨水：用Al3+制取Al(OH)3用弱碱更合适Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+n[Al(OH)n[Al(OH)3]/moln(NH3·H2O)/molKAl(SO4)2KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42-明矾/白矾/钾明矾：KAl(SO4)2·12H2O复盐的概念:由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的盐叫复盐。（一）Al3+的性质1、AlCl3中逐滴加入NaOH溶液至过量①方程式：1.Al3++3OH—=Al(OH)3↓2.Al(OH)3+OH—=AlO2-+H2O总反应方程式：Al(OH)3+OH—=AlO2-+H2O②现象：白色沉淀先增加再减少最后消失③图像n(n(NaOH)/moln[Al(OH)3]/mol012342.向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液①有关反应：1.Al3++4OH—=AlO2—+2H2O2.Al3++3AlO2—+6H2O=4Al(OH)3↓关联式法：3Al3+~3AlO2—~Al3+②现象：开始无沉淀生成，后来白色沉淀逐渐增加，最后沉淀量不变③图像：n[Al(OH)n[Al(OH)3]/mol01/121/61/41/3n(Al