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高中化學(xué)必修一第三章期末復(fù)習(xí)匯總
第一節(jié) 金屬的化學(xué)性質(zhì)
一、鈉 Na
1、單質(zhì)鈉的物理性質(zhì):鈉質(zhì)軟、銀白色、熔點(diǎn)低、密度比水的小但比煤油的大。
2、單質(zhì)鈉的化學(xué)性質(zhì):
①鈉與O2反應(yīng)
常溫下:4Na + O2=2Na2O (新切開的鈉放在空氣中容易變暗)
加熱時:2Na + O2==Na2O2 (鈉先熔化后燃燒,發(fā)出黃色火焰,生成淡黃色固體Na2O2。)
Na2O2中氧元素為-1價,Na2O2既有氧化性又有還原性。
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
Na2O2是呼吸面具、潛水艇的供氧劑,Na2O2具有強(qiáng)氧化性能漂白。
②鈉與H2O反應(yīng)
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
離子方程式:2Na++2H2O=2Na++2OH-+H2↑(注意配平)
實(shí)驗現(xiàn)象:“浮——鈉密度比水小;游——生成氫氣;響——反應(yīng)劇烈;
熔——鈉熔點(diǎn)低;紅——生成的NaOH遇酚酞變紅”。
?、垅c與鹽溶液反應(yīng)
如鈉與CuSO4溶液反應(yīng),應(yīng)該先是鈉與H2O反應(yīng)生成NaOH與H2,再和CuSO4溶液反應(yīng),有關(guān)化學(xué)方程式:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4
總的方程式:2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑
實(shí)驗現(xiàn)象:有藍(lán)色沉淀生成,有氣泡放出
K、Ca、Na三種單質(zhì)與鹽溶液反應(yīng)時,先與水反應(yīng)生成相應(yīng)的堿,堿再和鹽溶液反應(yīng)
?、茆c與酸反應(yīng):
2Na+2HCl=2NaCl+H2↑(反應(yīng)劇烈)
離子方程式:2Na+2H+=2Na++H2↑
3、鈉的存在:以化合態(tài)存在。
4、鈉的保存:保存在煤油或石蠟中。
5、鈉在空氣中的變化過程:Na→Na2O→NaOH→Na2CO3→Na2CO3·10H2O(結(jié)晶)→Na2CO3(風(fēng)化),最終得到是一種白色粉末。
一小塊鈉置露在空氣中的現(xiàn)象:銀白色的鈉很快變暗(生成Na2O),跟著變成白色固體(NaOH),然后在固體表面出現(xiàn)小液滴(NaOH易潮解),最終變成白色粉未(最終產(chǎn)物是Na2CO3)。
二、鋁 Al
1、單質(zhì)鋁的物理性質(zhì):銀白色金屬、密度小(屬輕金屬)、硬度小、熔沸點(diǎn)低。
2、單質(zhì)鋁的化學(xué)性質(zhì)
?、黉X與O2反應(yīng):常溫下鋁能與O2反應(yīng)生成致密氧化膜,保護(hù)內(nèi)層金屬。加熱條件下鋁能與O2反應(yīng)生成氧化鋁:4Al+3O2==2Al2O3
?、诔叵翧l既能與強(qiáng)酸反應(yīng),又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng),均有H2生成,也能與不活潑的金屬鹽溶液反應(yīng):
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
( 2Al+6H+=2Al3++3H2↑ )
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
( 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ )
2Al+3Cu(NO3)2=2Al(NO3) 3+3Cu
( 2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu )
注意:鋁制餐具不能用來長時間存放酸性、堿性和咸的食品。
③鋁與某些金屬氧化物的反應(yīng)(如V、Cr、Mn、Fe的氧化物)叫做鋁熱反應(yīng)
Fe2O3+2Al == 2Fe+Al2O3,Al 和 Fe2O3的混合物叫做鋁熱劑。利用鋁熱反應(yīng)焊接鋼軌。
三、鐵
1、單質(zhì)鐵的物理性質(zhì):鐵片是銀白色的,鐵粉呈黑色,純鐵不易生銹,但生鐵(含碳雜質(zhì)的鐵)在潮濕的空氣中易生銹。(原因:形成了鐵碳原電池。鐵銹的主要成分是Fe2O3)。
2、單質(zhì)鐵的化學(xué)性質(zhì):
?、勹F與氧氣反應(yīng):3Fe+2O2===Fe3O4(現(xiàn)象:劇烈燃燒,火星四射,生成黑色的固體)
?、谂c非氧化性酸反應(yīng):Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ (Fe+2H+=Fe2++H2↑)
常溫下鋁、鐵遇濃硫酸或濃硝酸鈍化。加熱能反應(yīng)但無氫氣放出。
?、叟c鹽溶液反應(yīng): Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(Fe+Cu2+=Fe2++Cu)
?、芘c水蒸氣反應(yīng):3Fe+4H2O(g)==Fe3O4+4H2
第二節(jié) 幾種重要的金屬化合物
一、氧化物
1、Al2O3的性質(zhì):氧化鋁是一種白色難溶物,其熔點(diǎn)很高,可用來制造耐火材料如坩鍋、耐火管、耐高溫的實(shí)驗儀器等。
Al2O3是兩性氧化物:既能與強(qiáng)酸反應(yīng),又能與強(qiáng)堿反應(yīng):
Al2O3+ 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O (Al2O3+6H+=2Al3++3H2O )
Al2O3+ 2NaOH == 2NaAlO2 +H2O(Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O)
2、鐵的氧化物的性質(zhì):FeO、Fe2O3都為堿性氧化物,能與強(qiáng)酸反應(yīng)生成鹽和水。
FeO+2HCl =FeCl2 +H2O
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
二、氫氧化物
1、氫氧化鋁 Al(OH)3
?、貯l(OH)3是兩性氫氧化物,在常溫下它既能與強(qiáng)酸,又能與強(qiáng)堿反應(yīng):
Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O(Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O)
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O(Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O)
?、贏l(OH)3受熱易分解成Al2O3:2Al(OH)3==Al2O3+3H2O(規(guī)律:不溶性堿受熱均會分解)
?、跘l(OH)3的制備:實(shí)驗室用可溶性鋁鹽和氨水反應(yīng)來制備Al(OH)3
Al2(SO4)3+6NH3·H2O=2 Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4
(Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+)
因為強(qiáng)堿(如NaOH)易與Al(OH)3反應(yīng),所以實(shí)驗室不用強(qiáng)堿制備Al(OH)3,而用氨水。
2、鐵的氫氧化物:氫氧化亞鐵Fe(OH)2(白色)和氫氧化鐵Fe(OH)3(紅褐色)
?、俣寄芘c酸反應(yīng)生成鹽和水:
Fe(OH)2+2HCl=FeCl2+2H2O(Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O)
Fe(OH)3+6HCl=2FeCl3+3H2O(Fe(OH)3+3H+=2Fe3++3H2O)
②Fe(OH)2可以被空氣中的氧氣氧化成Fe(OH)3
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(現(xiàn)象:白色沉淀→灰綠色→紅褐色)
?、跢e(OH)3受熱易分解生成Fe2O3:2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O
3、氫氧化鈉NaOH:俗稱燒堿、火堿、苛性鈉,易潮解,有強(qiáng)腐蝕性,具有堿的通性。
三、鹽
1、鐵鹽(鐵為+3價)、亞鐵鹽(鐵為+2價)的性質(zhì):
①鐵鹽(鐵為+3價)具有氧化性,可以被還原劑(如鐵、銅等)還原成亞鐵鹽:
2FeCl3+Fe=3FeCl2( 2Fe3++Fe=3Fe2+ )(價態(tài)歸中規(guī)律)
2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2( 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ )(制印刷電路板的反應(yīng)原理)
亞鐵鹽(鐵為+2價)具有還原性,能被氧化劑(如氯氣、氧氣、硝酸等)氧化成鐵鹽:
2FeCl2+Cl2=2FeCl3 ( 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- )
?、贔e3+離子的檢驗:
a.溶液呈黃色;
b.加入KSCN(硫氰化鉀)溶液變紅色;
c.加入NaOH溶液反應(yīng)生成紅褐色沉淀[Fe(OH)3]。
Fe2+離子的檢驗:
a.溶液呈淺綠色;
b.先在溶液中加入KSCN溶液,不變色,再加入氯水,溶液變紅色;
c.加入NaOH溶液反應(yīng)先生成白色沉淀,迅速變成灰綠色沉淀,最后變成紅褐色沉淀。
2、鈉鹽:Na2CO3與NaHCO3的性質(zhì)比較
Na2CO3 | NaHCO3 | |
俗稱 | 純堿、蘇打 | 小蘇打 |
水溶性比較 | Na2CO3> NaHCO3 | |
溶液酸堿性 | 堿性 | 堿性 |
與酸反應(yīng)劇烈程度 | 較慢(二步反應(yīng)) | 較快(一步反應(yīng)) |
與酸反應(yīng) | Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ CO32-+2H+=CO2↑+H2O | NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ HCO3-+H+=H2O+CO2↑ |
熱穩(wěn)定性 | 加熱不分解 | 加熱分解 2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑ |
與CO2反應(yīng) | Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 | 不反應(yīng) |
與NaOH溶液反應(yīng) | 不反應(yīng)(不能發(fā)生離子交換) | NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O HCO3-+OH-=H2O+CO32- |
與Ca(OH)2溶液反應(yīng) | Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH Ca2++CO32-=CaCO3↓ | 也能反應(yīng)生成CaCO3沉淀 |
與CaCl2溶液反應(yīng) | 有CaCO3沉淀 | 不反應(yīng) |
用途 | 洗滌劑,玻璃、肥皂、造紙、紡織等工業(yè) | 發(fā)酵粉、滅火劑、治療胃酸過多(有胃潰瘍時不能用) |
相互轉(zhuǎn)化 | Na2CO3 NaHCO3 |
四、焰色反應(yīng)
1、定義:金屬或它們的化合物在灼燒時使火焰呈現(xiàn)特殊顏色的性質(zhì)。
2、操作步驟:鉑絲(或鐵絲)用鹽酸浸洗后灼燒至無色,沾取試樣(單質(zhì)、化合物、氣、液、固均可)在火焰上灼燒,觀察顏色。
3、 重要元素的焰色:鈉元素黃色、 鉀元素紫色(透過藍(lán)色的鈷玻璃觀察,以排除鈉的焰色的干擾)
焰色反應(yīng)屬物理變化。與元素存在狀態(tài)(單質(zhì)、化合物)、物質(zhì)的聚集狀態(tài)(氣、液、固)等無關(guān),只有少數(shù)金屬元素有焰色反應(yīng)。
第三節(jié) 用途廣泛的金屬材料
1、合金的概念:由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。
2、合金的特性:合金與各成分金屬相比,具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械的性能。
①合金的硬度一般比它的各成分金屬的大
?、诤辖鸬娜埸c(diǎn)一般比它的各成分金屬的低
第四章:非金屬及其化合物
一、硅元素:無機(jī)非金屬材料中的主角,在地殼中含量26.3%,次于氧。是一種親氧元素,以熔點(diǎn)很高的氧化物及硅酸鹽形式存在于巖石、沙子和土壤中,占地殼質(zhì)量90%以上。位于第3周期,第ⅣA族碳的下方。Si 對比 C最外層有4個電子,主要形成四價的化合物。
二、二氧化硅(SiO2)天然存在的二氧化硅稱為硅石,包括結(jié)晶形和無定形。石英是常見的結(jié)晶形二氧化硅,其中無色透明的就是水晶,具有彩色環(huán)帶狀或?qū)訝畹氖乾旇?。二氧化硅晶體為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),基本單元是[SiO4],因此有良好的物理和化學(xué)性質(zhì)被廣泛應(yīng)用。(瑪瑙飾物,石英坩堝,光導(dǎo)纖維)物理:熔點(diǎn)高、硬度大、不溶于水、潔凈的SiO2無色透光性好化學(xué):化學(xué)穩(wěn)定性好、除HF外一般不與其他酸反應(yīng),可以與強(qiáng)堿(NaOH)反應(yīng),是酸性氧化物,在一定的條件下能與堿性氧化物反應(yīng)SiO2+4HF == SiF4 ↑+2H2OSiO2+CaO ===(高溫) CaSiO3SiO2+2NaOH == Na2SiO3+H2O不能用玻璃瓶裝HF,裝堿性溶液的試劑瓶應(yīng)用木塞或膠塞。
三、硅酸(H2SiO3)酸性很弱(弱于碳酸)溶解度很小,由于SiO2不溶于水,硅酸應(yīng)用可溶性硅酸鹽和其他酸性比硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)制得。Na2SiO3+2HCl == H2SiO3↓+2NaCl硅膠多孔疏松,可作干燥劑,催化劑的載體。
四、硅酸鹽硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱,分布廣,結(jié)構(gòu)復(fù)雜化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。一般不溶于水。(Na2SiO3 、K2SiO3除外)最典型的代表是硅酸鈉Na2SiO3 :可溶,其水溶液稱作水玻璃和泡花堿,可作肥皂填料、木材防火劑和黏膠劑。常用硅酸鹽產(chǎn)品:玻璃、陶瓷、水泥四、硅單質(zhì)與碳相似,有晶體和無定形兩種。晶體硅結(jié)構(gòu)類似于金剛石,有金屬光澤的灰黑色固體,熔點(diǎn)高(1410℃),硬度大,較脆,常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑。是良好的半導(dǎo)體,應(yīng)用:半導(dǎo)體晶體管及芯片、光電池、
五、氯元素:位于第三周期第ⅦA族,原子結(jié)構(gòu): 容易得到一個電子形成氯離子Cl-,為典型的非金屬元素,在自然界中以化合態(tài)存在。
六、氯氣物理性質(zhì):黃綠色氣體,有刺激性氣味、可溶于水、加壓和降溫條件下可變?yōu)橐簯B(tài)(液氯)和固態(tài)。制法:MnO2+4HCl (濃) MnCl2+2H2O+Cl2聞法:用手在瓶口輕輕扇動,使少量氯氣進(jìn)入鼻孔。
化學(xué)性質(zhì):很活潑,有毒,有氧化性, 能與大多數(shù)金屬化合生成金屬氯化物(鹽)。也能與非金屬反應(yīng):2Na+Cl2 ===(點(diǎn)燃) 2NaCl 2Fe+3Cl2===(點(diǎn)燃) 2FeCl3 Cu+Cl2===(點(diǎn)燃) CuCl2Cl2+H2 ===(點(diǎn)燃) 2HCl 現(xiàn)象:發(fā)出蒼白色火焰,生成大量白霧。燃燒不一定有氧氣參加,物質(zhì)并不是只有在氧氣中才可以燃燒。燃燒的本質(zhì)是劇烈的氧化還原反應(yīng),所有發(fā)光放熱的劇烈化學(xué)反應(yīng)都稱為燃燒。Cl2的用途:①自來水殺菌消毒Cl2+H2O == HCl+HClO 2HClO ===(光照) 2HCl+O2 ↑1體積的水溶解2體積的氯氣形成的溶液為氯水,為淺黃綠色。其中次氯酸HClO有強(qiáng)氧化性和漂泊性,起主要的消毒漂白作用。次氯酸有弱酸性,不穩(wěn)定,光照或加熱分解,因此久置氯水會失效。②制漂白液、漂白粉和漂粉精制漂白液 Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O ,其有效成分NaClO比HClO穩(wěn)定多,可長期存放制漂白粉(有效氯35%)和漂粉精(充分反應(yīng)有效氯70%) 2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O③與有機(jī)物反應(yīng),是重要的化學(xué)工業(yè)物質(zhì)。④用于提純Si、Ge、Ti等半導(dǎo)體和鈦⑤有機(jī)化工:合成塑料、橡膠、人造纖維、農(nóng)藥、染料和藥品
七、氯離子的檢驗使用硝酸銀溶液,并用稀硝酸排除干擾離子(CO32-、SO32-)HCl+AgNO3 == AgCl ↓+HNO3NaCl+AgNO3 == AgCl ↓+NaNO3Na2CO3+2AgNO3 ==Ag2CO3 ↓+2NaNO3Ag2CO3+2HNO3 == 2AgNO3+CO2 ↑+H2OCl-+Ag+ == AgCl ↓
八、二氧化硫制法(形成):硫黃或含硫的燃料燃燒得到(硫俗稱硫磺,是黃色粉末)S+O2 ===(點(diǎn)燃) SO2物理性質(zhì):無色、刺激性氣味、容易液化,易溶于水(1:40體積比)化學(xué)性質(zhì):有毒,溶于水與水反應(yīng)生成亞硫酸H2SO3,形成的溶液酸性,有漂白作用,遇熱會變回原來顏色。這是因為H2SO3不穩(wěn)定,會分解回水和SO2SO2+H2O H2SO3 因此這個化合和分解的過程可以同時進(jìn)行,為可逆反應(yīng)??赡娣磻?yīng)——在同一條件下,既可以往正反應(yīng)方向發(fā)生,又可以向逆反應(yīng)方向發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)稱作可逆反應(yīng),用可逆箭頭符號 連接。
九、一氧化氮和二氧化氮一氧化氮在自然界形成條件為高溫或放電:N2+O2 == (高溫或放電) 2NO,生成的一氧化氮很不穩(wěn)定,在常溫下遇氧氣即化合生成二氧化氮: 2NO+O2 == 2NO2一氧化氮的介紹:無色氣體,是空氣中的污染物,少量NO可以治療心血管疾病。二氧化氮的介紹:紅棕色氣體、刺激性氣味、有毒、易液化、易溶于水,并與水反應(yīng):3NO2+H2O == 2HNO3+NO 這是工業(yè)制硝酸的方法。
十、大氣污染SO2 、NO2溶于雨水形成酸雨。防治措施:① 從燃料燃燒入手。② 從立法管理入手。③從能源利用和開發(fā)入手。④從廢氣回收利用,化害為利入手。(2SO2+O2==2SO3 SO3+H2O==H2SO4)
十一、硫酸物理性質(zhì):無色粘稠油狀液體,不揮發(fā),沸點(diǎn)高,密度比水大?;瘜W(xué)性質(zhì):具有酸的通性,濃硫酸具有脫水性、吸水性和強(qiáng)氧化性。是強(qiáng)氧化劑。C12H22O11 ======(濃H2SO4) 12C+11H2O放熱2H2SO4 (濃)+C==CO2↑+2H2O+SO2↑還能氧化排在氫后面的金屬,但不放出氫氣。2H2SO4 (濃)+Cu==CuSO4+2H2O+SO2↑稀硫酸:與活潑金屬反應(yīng)放出H2 ,使酸堿指示劑紫色石蕊變紅,與某些鹽反應(yīng),與堿性氧化物反應(yīng),與堿中和
十二、硝酸物理性質(zhì):無色液體,易揮發(fā),沸點(diǎn)較低,密度比水大?;瘜W(xué)性質(zhì):具有一般酸的通性,濃硝酸和稀硝酸都是強(qiáng)氧化劑。還能氧化排在氫后面的金屬,但不放出氫氣。
4HNO3(濃)+Cu==Cu(NO3)2+2NO2↑+4H2O8HNO3(稀)+3Cu==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O反應(yīng)條件不同,硝酸被還原得到的產(chǎn)物不同,可以有以下產(chǎn)物:N(+4)O2,HN(+3)O2,N(+2)O,N(+1)2O,N(0)2, N(-3)H3△硫酸和硝酸:濃硫酸和濃硝酸都能鈍化某些金屬(如鐵和鋁)使表面生成一層致密的氧化保護(hù)膜,隔絕內(nèi)層金屬與酸,阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生。
因此,鐵鋁容器可以盛裝冷的濃硫酸和濃硝酸。硝酸和硫酸都是重要的化工原料和實(shí)驗室必備的重要試劑??捎糜谥苹省⑥r(nóng)藥、炸藥、染料、鹽類等。硫酸還用于精煉石油、金屬加工前的酸洗及制取各種揮發(fā)性酸。
十三、氨氣及銨鹽氨氣的性質(zhì):無色氣體,刺激性氣味、密度小于空氣、極易溶于水(且快)
1:700體積比。
溶于水發(fā)生以下反應(yīng)使水溶液呈堿性:NH3+H2O==NH3•H2O NH4++OH-可作紅色噴泉實(shí)驗。生成的一水合氨NH3•H2O是一種弱堿,很不穩(wěn)定,會分解,受熱更不穩(wěn)定:NH3•H2O ===(△) NH3 ↑+H2O濃氨水易揮發(fā)除氨氣,有刺激難聞的氣味。
氨氣能跟酸反應(yīng)生成銨鹽:NH3+HCl == NH4Cl (晶體)氨是重要的化工產(chǎn)品,氮肥工業(yè)、有機(jī)合成工業(yè)及制造硝酸、銨鹽和純堿都離不開它。氨氣容易液化為液氨,液氨氣化時吸收大量的熱,因此還可以用作制冷劑。
銨鹽的性質(zhì):易溶于水(很多化肥都是銨鹽),受熱易分解,放出氨氣:NH4Cl ==△NH3↑+HCl↑NH4HCO3== △NH3↑+H2O↑+CO2↑可以用于實(shí)驗室制取氨氣:(干燥銨鹽與和堿固體混合加熱)NH4NO3+NaOH== NaNO3+H2O+NH3↑2NH4Cl+Ca(OH)2== CaCl2+2H2O+2NH3↑用向下排空氣法收集,紅色石蕊試紙檢驗是否收集滿