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文檔簡介
1、第一部分:必備基礎知識部分第1章 認識化學科學第1節(jié) 走進化學科學一、化學是具有創(chuàng)造性的、實用性的科學化學的特征: 認識分子和制造分子二、化學科學的形成和發(fā)展史1、古代的實用技術2、近代化學的誕生和發(fā)展3、現代化學第2節(jié) 研究物質性質的方法和程序一、研究物質性質的基本方法1、觀察法:利用感官(看、聞、聽、摸),能借助儀器,有計劃有目的進行觀察。2、實驗法:驗證預測,或探究未知,注意條件,明確步驟。3、分類法:分類研究,總結通性和特性。4、比較法:找出異同,認識內在聯(lián)系。 二、以鈉為例運用基本方法進行探究活動1、觀察法認識鈉的物理性質2、實驗法認識鈉的化學性質(1)鈉與水反應(浮,熔,游,響,紅
2、): 2Na+2H2O=2NaOH+H2(2)鈉和酸反應:實際上是鈉和H+反應。2Na+2HCl=2NaCl+H2 離子反應方程式:2Na + 2H +=2Na+ H2(3) 鈉和鹽溶液:先和水反應,生成的NaOH,再與鹽反應。鈉和硫酸銅反應:2Na + 2H2O =2NaOH + H2 2NaOH + CuSO4 =Cu(OH)2 + Na2SO4(4)鈉與堿反應:實際上是鈉和水反應。(5)鈉與氧氣反應常溫:4Na + O2 =2Na2O (白色固體,不穩(wěn)定)加熱:2Na + O2 =Na2O2(淡黃色固體,較穩(wěn)定)過氧化鈉與水或二氧化碳都可放出氧氣:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2
3、2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2應用:Na2O2常用作潛水艇或呼吸面具的供氧劑。思考:Na放置在空氣中的變質過程:了解鈉的用途:鈉鉀合金可用做原子反應堆的導熱劑。高壓鈉燈常用作路燈。金屬鈉能用于某些金屬的冶煉。3、比較法學習Na的兩種氧化物的性質三、研究物質性質的基本程序四、案例研究:研究氯氣的性質1、氯氣的物理性質黃綠色氣體、有刺激性氣味、密度比空氣大、有毒、易液化2、氯氣的化學性質與金屬和非金屬與水: Cl2 + H2O HCl + HClO思考:如果用紫色石蕊溶液檢驗氯水的酸堿性,會觀察到什么現象?現象:溶液先變紅,后褪色原因:Cl2 + H2O HCl + HClO,HCl
4、使紫色石蕊溶液變紅,HClO具有漂白性使溶液褪色。補充:HClO(次氯酸)的性質介紹:a弱酸性 :HCl > H2CO3 > HClONaClO +HCl = HClO + NaClb不穩(wěn)定性 c強氧化性 :殺菌、消毒、漂白氯氣與堿Cl2 + 2NaOH =NaCl + NaClO + H2O(實驗室常用NaOH溶液吸收多余的Cl2)思考1:漂白粉為何會漂白?次氯酸鹽是否有漂白性?提示:Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3 + 2HClO思考2:久置的漂白粉為何會失效?提示:Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3 + 2HClO3、探究氯水的成
5、分新制氯水的成分:H2O、Cl2、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-久置氯水成分:H2O、H+、Cl-、OH-第3節(jié) 化學中常用的物理量物質的量一、物質的量(n)及其單位1、定義:是衡量物質所含微觀粒子多少的物理量。 2、阿伏加德羅常數(NA): 6.02×1023 mol-1稱為阿伏加德羅常數。二、摩爾質量1、定義:單位物質的量的物質所具有的質量.2、單位:g·mol-1、kg·mol-13、數值:摩爾質量(以g·mol-1為單位時)在數值上與該微粒的相對原子質量或相對分子質量相等。三、氣體摩爾體積1、定義:一定溫度、壓強下, 1mol任何氣體所
6、占的體積叫氣體摩爾體積。2、單位: L· mol-1或 m3· mol-13、標準氣體摩爾體積:標準狀況下(STP:0ºC , 101kPa), 1mol任何氣體所占的體積約為22.4L。(1)意義: 標準狀況下,1mol任何氣體所具有的體積為22.4L。(2)只適用于氣體(單一或混合氣體都可)。(3)必須是標準狀況下(0 ,101kPa)。四、阿伏加德羅(Avogadro)定律1、定律內容:在相同的溫度和壓強下,相同體積的任何氣體都含有相同數目的分子。(三同定一同:即同T、同P、同N同V)2、阿伏加德羅定律的推論(三同定一同,兩同成比例)五、物質的量濃度1、定義
7、: 若1L溶液里含溶質B的物質的量為n mol, 則溶質B的物質的量濃度為n mol·L-1。2、數學表達式:注意:體積是溶液的,溶質用物質的量。3、配制一定物質的量濃度的溶液 (一) 認識容量瓶1、特點:容量瓶上標有溫度、容積、刻度線。2、常用規(guī)格:100mL、250 mL、500mL、1000mL。3、使用前先檢查是否漏液。4、用蒸餾水清洗,不干燥不影響實驗。5、僅作配制一定體積、濃度準確的溶液,不能于量取、貯存、溶解、反應。(二)配制500mL 0.1mol/L 的NaOH溶液的步驟: 1、計算:nB=cV, 質量m =n×M2、稱量:用天平稱量。注意:準確至0.1克
8、,稱量NaOH等固體時用小燒杯。3、溶解:燒杯中,用蒸餾水溶解,用玻璃棒攪拌。4、轉移:用玻璃棒引流。注意:不可在容量瓶中溶解; 應在燒杯中溶解并冷卻至室溫再轉移。 5、洗滌:洗滌燒杯、玻璃棒 23次。6、定容:加水到離刻度線12厘米時,改用膠頭滴管加水到刻度,視線與凹液面最低處相平。7、顛倒搖勻,裝瓶貼標簽。 主要儀器: 托盤天平、燒杯、玻璃棒、容量瓶、膠頭滴管容量瓶:看刻度線某同學配制NaOH溶液,下列操作對所配溶液濃度有何影響?六、物質的量濃度的應用1、濃溶液稀釋后求物質的量濃度:C1V1=C2V22、已知溶質的質量分數求物質的量濃度第2章 元素與物質世界第1節(jié) 元素與物質的分類一、元素
9、與物質的關系1、(宏觀認識)物質由元素組成。2、元素的兩種存在形態(tài):游離態(tài)和化合態(tài)。二、物質的分類1、酸性氧化物定義:與堿反應只生成鹽和水的氧化物。大多數非金屬氧化物是酸性氧化物(CO、H2O不是酸性氧化物),個別金屬氧化物也是酸性氧化物(Mn2O7是酸性氧化物)。2、堿性氧化物定義:與酸反應只生成鹽和水的氧化物。堿性氧化物都是金屬氧化物,金屬氧化物不一定是堿性氧化物。(Mn2O7 是酸性氧化物,Na2O2不是堿性氧化物)三、三種分散系的本質區(qū)別:微粒直徑的大小1、膠體:分散質微粒直徑在1100nm之間的分散系。2、膠體的性質 丁達爾現象:當可見光束通過膠體時,能在膠體中形成一條光亮的“通路”
10、。原因:膠粒對可見光發(fā)生光的散射。應用:區(qū)別溶液和膠體。電泳:在直流電作用下,膠體中的分散質微粒發(fā)生定向移動的現象。原因:膠粒帶電(膠粒帶同種電荷,相互間產生排斥作用,不易結合成更大的沉淀微粒,這是膠體具有穩(wěn)定性的主要因素。)應用:利用高壓電對氣體塵埃(氣溶膠)的作用,以減少對空氣的污染。聚沉:使分散質聚集成較大的微粒,在重力作用下形成沉淀析出。能使膠體聚沉的方法:a、加入可溶性鹽或酸、堿 b、加熱或攪拌c、加入膠粒帶相反電荷的膠體、膠體的分離、提純滲析:用半透膜把膠體中的離子或分子分離除去的方法叫滲析。原理:膠體微粒不能透過半透膜,溶液中的分子和離子能透過半透膜3、膠體的制備Fe(OH)3膠
11、體的制備過程:向沸水中逐滴加入飽和 FeCl3溶液,加熱至液體呈透明的紅褐色。注意事項:不能攪拌,加熱時間不能過長。(防止聚沉)化學方程式:第2節(jié) 電解質一、電解質與非電解質1.電解質:在水溶液里或熔融狀態(tài)下能夠導電的化合物。包括:酸、堿、鹽、某些金屬氧化物、水等2.非電解質:在水溶液和熔融狀態(tài)下都不能導電的化合物。包括:非金屬氧化物以及大多數有機物如蔗糖、乙醇等3.電解質必須是本身電離。CO2的水溶液雖然能導電,但它屬于非電解質。類似的還有SO3、SO2、NH3等強調:(1)電解質、非電解質都是化合物。單質和混合物既不是電解質也不是非電解質。(2)電解質導電的條件:水溶液或熔融狀態(tài)。電解質本
12、身不一定能導電。二、電解質的電離1、電離:物質在溶解于水或受熱熔化時,離解成能自由移動的離子的過程稱為電離。 2、電離方程式:用化學式和離子符號來表示電離過程的式子。例如:NaCl = Na+ + Cl-(水溶液中)NaHSO4=Na+ + H+ + SO42-NaHCO3 = Na+ + HCO3-書寫電離方程式應注意:a質量守恒,b電子守恒,c原子團不能拆。3、從電離角度重新定義酸、堿、鹽。酸:電離時,生成的陽離子全都是H+的化合物。堿:電離時,生成的陰離子全都是OH-的化合物。鹽:電離時,能生成金屬陽離子(或銨根離子)和酸根陰離子的化合物。三、強電解質和弱電解質1、強電解質:在水溶液里能
13、夠完全電離的電解質。 如:強酸、強堿、鹽等2、弱電解質:在水溶液里只有部分電離的的電解質。 如:弱酸、弱堿、水等 【想一想】強電解質溶液的導電能力一定比弱電解質強嗎?提示:不一定。電解質導電能力與溶液中自由移動離子的數目和離子所帶電荷有關,溶液中的離子濃度越大,所帶電荷越多,導電能力越強。四、離子反應1、概念:在溶液中有離子參加的化學反應叫做離子反應。2、復分解型離子反應發(fā)生的條件a有難溶的物質生成;b有難電離的物質(如:水)生成;c有揮發(fā)性的氣體生成。五、離子方程式1、概念:用實際參加反應的離子的符號表示離子反應的式子。 思考1:你能說出離子方程式和化學方程式有哪些區(qū)別嗎?提示:離子方程式不
14、僅可以表示一定物質間的某個反應,還可表示所有同一類型的離子反應。揭示了溶液中化學反應的實質。思考2:酸、堿、鹽在離子方程式中哪些該拆、哪些不該拆? 提示:易溶于水的強電解質都要拆開成離子形式,如:強酸HCl、H2SO4、HNO3等;強堿NaOH、KOH、Ba(OH)2等; 絕大多數可溶性鹽。 單質、氧化物、氣體、沉淀、弱電解質 都寫成化學式,不能拆。2、判斷離子能否大量共存:離子間不發(fā)生化學反應就可以大量共存。離子不能大量共存的歸納:(1)生成難溶物或微溶物:如:Ba2+與CO32-、Ag+與Cl-、Ca2+與SO42- 、Ba2+與SO42-(2)生成氣體或揮發(fā)性物質:如:NH4+與OH-、
15、H+與CO32-(3) 生成難電離物質(即弱電解質):如:H+與CH3COO-、ClO- 生成弱酸;H+與OH-生成水(4)題干隱含條件:如溶液的酸性、堿性、顏色(四種有色離子:Cu2+ , Fe2+ , Fe3+ , MnO4- )第3節(jié) 氧化劑和還原劑一、氧化還原反應 1、氧化還原反應的概念:反應中有元素化合價升降的化學反應叫做氧化還原反應。氧化還原反應的特征和判斷依據:元素化合價升降氧化反應: 反應物所含某種或某些元素化合價升高的反應。還原反應: 反應物所含某種或某些元素化合價降低的反應。2、氧化還原反應與四種基本反應類型的關系(有單質參與的化合反應、分解反應一定是氧化還原反應)3、氧化
16、還原反應的實質:電子轉移(得失或偏移)。4、從化合價升降和電子得失的角度認識幾組概念5、氧化劑和還原劑 氧化劑:所含元素的化合價降低的反應物 ;還原劑:所含元素的化合價升高的反應物 。二、認識氧化性和還原性從化合價高低認識氧化性和還原性:高價氧化(性)、低價還原(性);中間價態(tài)兩性全。 氧化性、還原性的強弱比較:a金屬活動性順序表金屬單質的還原性越強;對應金屬陽離子的氧化性越弱。b根據化學方程式判斷還原性強弱氧化性:氧化劑 氧化產物還原性:還原劑 還原產物三、鐵的氧化物四、鐵的氫氧化物五、鐵的化學性質1、 Fe的還原性Fe+H2SO4 = FeSO4+H2 Fe+CuSO4 = FeSO4+C
17、u2、FeCl2的還原性:2Fe2+Cl2= 2Fe3+2Cl- FeCl2 的氧化性:Zn+Fe2+= Zn2+Fe3、FeCl3 的氧化性:2Fe3+Fe= 3Fe2+思考1:結合亞鐵鹽的性質,思考FeSO4溶液如何保存? 【提示】在FeSO4溶液里加鐵釘或鐵粉防止溶液里的Fe2+被氧化。思考2:對比性質并思考如何檢驗Fe3+和Fe2+ ?離子選用試劑主要實驗現象有關離子方程式Fe3+NaOH溶液或KSCN溶液有紅褐色沉淀或溶液呈血紅色Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3(紅褐色)Fe3+ + SCN- = Fe(SCN)2+(血紅色)Fe2+NaOH溶液生成白色沉淀,在空氣中迅速變
18、為灰綠色,最后變?yōu)榧t褐色沉淀。 Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2(白色沉淀),4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3紅褐色沉淀氯水和KSCN溶液先加KSCN溶液無明顯現象,再加氯水溶液呈血紅色。2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl-,Fe3+ + SCN- = Fe(SCN)2+或Fe3+ + 3SCN- = Fe(SCN)3。思考3:怎樣除去括號內的少量雜質?FeCl3(FeCl2)滴加氯水或通入Cl2。FeCl2(FeCl3)加足量鐵粉。第三章 自然界中的元素第1節(jié) 碳的多樣性1、同素異形體的定義:同素 異形 體結構不同同種元素單質金剛石、石
19、墨、和C60 是碳元素的同素異形體。氧氣和 O3 是氧元素的同素異形體。注:同素異形體的相互轉化是化學變化2、重要的兩種鹽:Na2CO3(碳酸鹽)和NaHCO3(碳酸氫鹽)(1)Na2CO3與NaHCO3物理性質比較(2)Na2CO3、NaHCO3化學性質與酸反應結論:碳酸鈉和碳酸氫鈉都易與酸反應,但是碳酸氫鈉與酸反應比碳酸鈉更劇烈。思考:分別向Na2CO3和NaHCO3的溶液中逐滴滴加鹽酸,會觀察到什么現象? 提示:Na2CO3:開始無氣泡,一段時間后產生氣泡,NaHCO3:立即產生氣泡將鹽酸逐滴滴入到Na2CO3溶液中,與將Na2CO3溶液逐滴滴入到鹽酸中的現象是否一樣?提示:不一樣。將鹽
20、酸逐滴滴入到Na2CO3溶液中開始無現象,后產生氣泡。將Na2CO3溶液逐滴滴入到鹽酸中開始就產生氣泡。與堿反應注:NaHCO3與Ca(OH)2反應與鹽反應熱穩(wěn)定性碳酸鈉與碳酸氫鈉之間的轉化:溶液中:NaHCO3NaOHNa2CO3H2O, Na2CO3CO2H2O2NaHCO3固體中: 2NaHCO3Na2CO3CO2H2O除雜:除NaHCO3(aq)中的Na2CO3 :通入CO2 ;除Na2CO3固體中的NaHCO3:加熱3、碳及其化合物間的轉化溶洞的形成原理:CaCO3CO2+H2OCa(HCO3)2 Ca(HCO3)2CaCO3CO2+H2O高爐煉鐵:Fe2O3 3CO2 Fe 3CO
21、2生成水煤氣的化學方程式為:CH2O(g)COH2水垢的形成:Ca(HCO3)2CaCO3 CO2H2O(如何除去水壺中的水垢?加入醋酸,可以將CaCO3物質等溶解。)“水滴石穿”如何理解?CaCO3 +H2O+CO2 = Ca(HCO3)2 4、CO2的化學性質(酸性氧化物)強調:CO2與NaOH的反應存在量的關系;CO2與CaCl2、BaCl2不反應,弱酸不能制強酸;CO2混有少量HCl,通入飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶。第2節(jié) 氮的循環(huán)一、氮的固定:(固氮) 將空氣中游離態(tài)的氮轉化為化合態(tài)氮。二、氮氣(N2)物理性質:無色、無味的氣體,密度比空氣稍小,難溶于水。化學性質:通常狀況很穩(wěn)定,不活
22、潑。但一定條件下,可與Mg、H2、O2反應。(1)與金屬鎂反應(2)與非金屬反應與氧氣反應現象:有紅棕色氣體生產。與氫氣反應 (人工固氮、工業(yè)合成氨,制硝酸的基礎)可逆反應:相同條件下,同時向正反兩個方向進行的反應。 特征:不能進行到底,反應物、生成物同時存在。氮氣的用途:是合成氨、制硝酸的重要原料用做保護氣液氮冷凍劑三、氮的氧化物(氮的氧化物均有毒)(1)常見的氮的氧化物一氧化氮:無色、無味、難溶于水、有毒(與CO毒性相似)二氧化氮:紅棕色、刺激性氣味、易溶于水、有毒化學性質:與H2O反應:現象a.紅棕色氣體變?yōu)闊o色氣體;b.集氣瓶中水面上升到原體積的約三分之二處;c.向溶液中滴入石蕊試液變
23、成紅色。涉及到的反應:3NO2+H2O = 2HNO3+NO(2)氮的氧化物以及與氧氣混合后溶于水NO2和O2的混合氣體溶于水時,根據反應:4NO2O22H2O4HNO3NO和O2同時通入水中時,此時的反應為:4NO3O22H2O4HNO3四、氨氣(1)物理性質:無色、有刺激性氣味的氣體;在標準狀況下,密度為0.771 g·L-1,比空氣?。粯O易溶于水且能快速溶解,常溫、常壓下1體積水能溶解約700體積氨氣。(2)氨氣的化學性質:與H2O反應:氨水的成分:NH3、H2O、NH3·H2O ;NH4+、OH-、H+注:一水合氨是弱堿,能使酚酞試液變紅,氨氣是唯一的堿性氣體,能使
24、濕潤的紅色石蕊試紙變藍(檢驗氨氣)與酸的反應 NH3的催化氧化(工業(yè)制硝酸的關鍵一步)氨的實驗室制法163.干燥裝置:用堿石灰干燥4.收集裝置:向下排空氣法5.尾氣處理:用水吸收多余的氨氣(防止倒吸)6.驗滿a:使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(唯一的一種堿性氣體)b:蘸有濃HCl的玻璃棒接近試管口產生白煙思考:Ø實驗室中還可以用哪些方法快速制氨氣?加熱濃氨水法(裝置與實驗室制氯氣的發(fā)生裝置相同)濃氨水加堿石灰法(堿石灰吸水、溶解時放熱)五、銨鹽的性質(白色固體)加熱易分解 與堿反應離子選用試劑主要實驗現象有關離子方程式NH4+NaOH溶液加熱用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗產生的氣體,變藍NH4+
25、 + OH- NH3+ H2O六、硝酸(HNO3)1、硝酸物理性質(1)純硝酸是無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體。(2)質量分數為69%的硝酸為濃硝酸;質量分數為98%以上的硝酸為發(fā)煙硝酸。2、硝酸化學性質(1)具有酸的某些通性使指示劑變色:例如:稀HNO3使紫色石蕊溶液變紅。與堿反應:如HNO3NaOHNaNO3H2O與堿性氧化物反應:如2HNO3CaOCa(NO3)22H2O與弱酸鹽反應:如2HNO3Na2CO32NaNO3CO2H2O與金屬反應:由于硝酸具有強氧化性,因此,與酸反應時一般不產生H2。(2)硝酸的不穩(wěn)定性思考:濃硝酸為什么常呈黃色?如何保存硝酸?提示:硝酸分解產生的二氧化氮
26、氣體溶于硝酸而使硝酸呈黃色;陰涼、避光(棕色試劑瓶)。(3)硝酸的強氧化性硝酸與大部分的金屬能反應(除金、鉑、鈦)3Cu +8HNO3(?。?3Cu(NO3)2+2NO +4H2OCu +4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2 +2H2O(金屬與硝酸反應時:稀硝酸被還原為NO、濃硝酸被還原為NO2)鈍化:常溫下,濃硝酸能使Fe、Al表面形成致密的氧化膜而鈍化,所以可以用鋁質或鐵質容器盛放濃硝酸。硝酸與許多的非金屬能反應與還原性化合物反應:如與S2-、H2S、SO2、 SO32-、Fe2+、I-等反應。七、人類活動對環(huán)境的影響:(1)光化學煙霧:光化學煙霧是指汽車尾氣中的氮氧化物與碳氫化合
27、物經紫外線照射發(fā)生反應形成的一種有毒的淺藍色煙霧。(2)酸雨:氮氧化合物是形成酸雨的一個重要原因。(3)富營養(yǎng)化:進入水體的氮的含量增大,會導致藻類“瘋長”,迅速地覆蓋在水面上,造成水體的富營養(yǎng)化。第3節(jié) 硫的轉化一、認識硫單質(1)硫的物理性質(2)硫的化學性質與堿溶液反應:3S + 6NaOH(熱)= 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O(用于實驗室中清洗有S殘留的儀器);二、二氧化硫(1)SO2的物理性質:無色有刺激性氣味的有毒氣體,易溶于水(1:40)(2)SO2的化學性質酸性氧化物的通性SO2 + H2O H2SO3 SO2 +2NaOH = Na2SO3 + H2O SO2
28、+CaO = CaSO3 SO2NaHCO3NaHSO3CO2 (用于除去CO2 中的SO2氣體)二氧化硫的氧化性SO22H2S3S 2H2O 二氧化硫的還原性(能被Cl2、Br2、I2、Fe3、KMnO4、HNO3等強氧化劑氧化生成SO42-)SO2X22H2OH2SO42HX (XCl、Br、I)5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4(工業(yè)上就是利用上述性質將SO2轉化為SO3,最后制取硫酸)二氧化硫的漂白性(SO2可以使品紅溶液褪色加熱后又恢復顏色)原理:SO2跟某些有色物質化合生成的 無色不穩(wěn)定物質,受熱恢復原來顏色。應用:實驗室常
29、用此性質檢驗二氧化硫!注:SO2能使氯水、KMnO4溶液等褪色,這是因為SO2具有還原性的緣故。思考1:將SO2與Cl2按1:1一起同入品紅中是否褪色?提示:不褪色。SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl思考2:HClO (Cl2) 、Na2O2 、 O3 、H2O2、活性炭、SO2等物質都具有漂白性,它們的漂白機理有何不同?提示:HClO(Cl2) 、Na2O2 、H2O2 、O3 氧化漂白活性炭吸附漂白SO2- 化合漂白思考3:SO2 和 CO2 在化學性質上既有相似性(例如:SO2 + Ca(OH)2=CaSO3 + H2O 、SO2 + CaSO3 + H2O = Ca(HSO
30、3)2)又有差異性,如何區(qū)分這兩種氣體?提示:可將兩種氣體分別通過品紅溶液或KMnO4溶液,使之褪色者為SO2 ,反之為CO2(3)SO2的實驗室制法:Na2SO3 + H2SO4 (濃)= Na2SO4 + SO2+ H2O拓展1:Na2SO3的還原性: Na2SO3中S的化合價與SO2中S的化合價相同,均為+4價,也具有還原性,可與氧化劑反應。 2Na2SO3 + O2 = 2Na2SO4 Na2SO3 + Cl2 + H2O = Na2SO4 + 2HCl拓展2:三氧化硫(1)物理性質:在標準狀況下,SO3為無色固體(填色態(tài))。(2)化學性質三、硫酸1.物理性質2、濃硫酸的特性(1)脫水
31、性(氫氧元素按2:1的比例脫去)(2)吸水性(吸現有的H2O-作氣體干燥劑)用來干燥一些不和濃硫酸反應的氣體,如:O2、H2、CO2、CO、 Cl2、HCl、SO2、CH4 注:通常堿性和還原性氣體不能用濃硫酸來干燥,如:NH3、H2S、HI濃硫酸與CuSO4·5H2O:藍色白色(濃硫酸的吸水性)(3)強氧化性(可以氧化大多數金屬:Au、Pt 除外) 常溫下(冷的)濃硫酸、濃硝酸能使Al、Fe鈍化。3、接觸法制硫酸流程:S或含硫礦石煅燒生成SO2,將氣體凈化;進入接觸室進行催化氧化生成SO3;將SO3進入吸收塔吸收生成H2SO4.(1)含硫礦物燃燒生成二氧化硫(2)二氧化硫被催化氧化
32、成三氧化硫(3)用98.3%的硫酸吸收三氧化硫(防止產生酸霧)SO3 + H2O=H2SO4思考:SO42-與SO32-的檢驗?離子選用試劑主要實驗現象有關離子方程式SO42-稀HCl和BaCl2溶液先加稀HCl,再加BaCl2溶液有白色沉淀Ba2+ + SO42- = BaSO4SO32-稀HCl和品紅溶液有刺激性的氣體產生并使品紅褪色SO32- + 2H+ = SO2 + H2O四、 酸雨及其防治形成酸雨的主要氣體物質是:氮的氧化物和硫的氧化物1酸雨的形成主要反應如下:2SO2+O22SO3 SO3+H2OH2SO4SO2+H2OH2SO3 2H2SO3+O22H2SO4(酸性增強)2酸雨
33、的危害:酸雨危害很大,能直接破壞森林、草原和農作物。使土壤酸性增強。使湖泊酸化。還會加速建筑物、橋梁、工業(yè)設備等的腐蝕。3酸雨的防治(1)對酸性物質的排放加以控制。(2)開發(fā)清潔能源第4節(jié) 海水中的元素一、氯堿工業(yè)簡介(1)概念:工業(yè)上用電解飽和食鹽水的方法來制取NaOH、Cl2和H2,并以它們?yōu)樵仙a一系列化工產品,稱為氯堿工業(yè)。(2)原料:飽和食鹽水(3)原理: 二、鎂和海水提鎂1、海水提鎂工業(yè)流程2、鎂的性質與非氧化性酸反應生成氫氣:Mg+2H+=Mg2+ + H2 與非金屬單質反應:與二氧化碳反應現象:鎂條在CO2中繼續(xù)燃燒,發(fā)出耀眼白光,在瓶內壁附著有黑色的固體。與鹽反應置換反應:
34、Mg+Cu2+=Mg2+ + Cu三、溴和碘溴在常溫下為紅棕色液體(惟一的液態(tài)非金屬單質),極易揮發(fā)產生紅棕色有毒的溴蒸氣;碘是紫黑色固體,具有金屬光澤,易升華(常用于分離提純碘)。二者在水中溶解度都較小,都易溶于酒精等有機溶劑。1、物理性質萃?。豪没旌衔镏幸环N溶質在互不相溶的溶劑里溶解度的不同,用一種溶劑把溶質從它與另一溶劑所組成的溶液中提取出來的分離方法叫萃取,萃取所用的儀器是分液漏斗。2、化學性質(X表示Cl、Br、I)與金屬反應與非金屬反應(H2)與水反應:X2+H2HX+HXO與堿的反應:X2+2NaOH = NaX+NaXO+H2O3、氯、溴、碘單質氧化性的強弱實驗項目實驗操作實
35、驗現象實驗結論氯置換溴將少量氯水加入盛有NaBr溶液的試管中,加入CCl4溶液溶液由無色變?yōu)槌赛S色,滴加CCl4振蕩后,溶液分層,下層液體為橙紅色氯可以置換出溴Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2氯置換碘將少量氯水加入盛有KI溶液的試管中,加入CCl4溶液溶液由無色變?yōu)樽厣?,滴加CCl4后,振蕩,溶液分層,下層為紫紅色氯可以置換碘Cl2+2KI=2NaCl+I2溴置換碘將少量溴水加入盛有KI溶液的試管中,加入CCl4溶液溶液由無色變?yōu)楹稚渭覥Cl4后,振蕩,溶液分層,下層為紫紅色溴可以置換碘Br2+2KI=2NaBr+I2結論氯、溴、碘的氧化性:Cl2>Br2>I2;還原性:C
36、l-<Br-<I-思考:如何檢驗NaCl、NaBr、NaI三瓶無色溶液?離子選用試劑主要實驗現象有關離子方程式Cl-AgNO3溶液和稀HNO3有白色沉淀Ag+ + Cl- = AgClBr-AgNO3溶液和稀HNO3有淺黃色沉淀Ag+ + Br- = AgBrI-AgNO3溶液和稀HNO3有黃色沉淀Ag+ + I- = AgI4、海水提溴(濃縮、氧化、提取)海水提溴的原理:Cl2+2Br-=2Cl-+Br2海水提溴的過程:濃縮(富集)氧化提取5、AgBr、AgI的感光性它們都見光分解,AgBr用于感光底片的感光材料;AgI用于人工降雨。第4章 材料家族中的元素第1節(jié) 硅 無機非金屬
37、材料一、單質硅與半導體材料1、半導體材料:導電能力介于導體和絕緣體之間的一類材料。硅在地殼中的含量僅次于氧,儲量豐富,現已成為應用廣泛的半導體材料。2、晶體硅的物理性質3、硅的化學性質在常溫下,硅的化學性質不活潑,不與O2、Cl2、H2SO4、HNO3等發(fā)生反應,但能與F2、氫氟酸和強堿反應。例如:Si + 2F2 SiF4 Si + 4HF SiF4+ 2H2 Si + 2NaOH + H2ONa2SiO3 + 2H2在加熱時硅與某些非金屬單質發(fā)生反應。4、硅的工業(yè)制法制粗硅:提純:純度:99.9999%,甚至達到99.9999999%以上。粗硅提純后可以得到高純硅,作為半導體材料。5、硅的
38、用途(1)硅芯片;半導體材料(2)制集成電路、晶體管、硅整流器等半導體材料(3)含硅4%的鋼可制變壓器鐵芯(4)含硅15%的鋼具有耐酸性,制耐酸設備二、二氧化硅與光導纖維1、二氧化硅的物理性質:純凈的二氧化硅晶體呈無色,熔點高,硬度大,不溶于水,也不溶于其他一般的溶劑。2、二氧化硅的化學性質具有酸性氧化物的通性與堿溶液:SiO2+ 2NaOH Na2SiO3 + H2 O注:二氧化硅不與水反應思考:實驗室中盛放氫氧化鈉溶液的試劑瓶為什么不用玻璃塞?提示:SiO2是酸性氧化物,可以與堿反應,并且SiO2與NaOH反應后生成的Na2SiO3有粘性,俗名叫水玻璃、泡花堿?;瘜W方程式: SiO2+2N
39、aOH = Na2SiO3 + H2O 在高溫下與碳酸鹽的反應(制玻璃)不與酸反應(除氫氟酸以外)特性:SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O思考:玻璃上的花紋是怎樣雕刻上去的?提示:玻璃的主要成分是SiO2,化學性質不活潑,不與水反應,不與除HF外的酸反應,所以在生活中常用HF來雕刻玻璃。 化學方程式:SiO2+4HFSiF4+2H2O ,因此,實驗室HF存放在塑料瓶中。3、二氧化硅的用途:制光導纖維等4、硅酸的制備(強酸制弱酸):CO2+ H2O + Na2SiO3 = H2SiO3+ Na2CO3三、傳統(tǒng)的硅酸鹽產品:有玻璃、水泥、陶瓷和磚瓦等。普通玻璃:原料:碳
40、酸鈉、石灰石和石英。主要反應:SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2,SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2(原理:難揮發(fā)性酸酸酐制易揮發(fā)性酸酸酐)。主要成分:Na2O·CaO·SiO2 。工業(yè)生產中根據需要制成各種特制玻璃。如鋼化玻璃、有色玻璃、光學玻璃、防彈玻璃等。水泥:原料:黏土,石灰石。普通硅酸鹽水泥的主要成分:2CaO ·SiO2,3CaO ·SiO2 ,3CaO ·Al2O3。陶瓷是我國古代人民的智慧結晶,我國是世界上最早掌握制陶技術的國家。CHINA就是陶瓷的意思。第2節(jié) 鋁 金屬材料一、鋁1、化學性質
41、(1)與非金屬反應a 與氧氣反應:常溫下,表面被氧化成一層致密的氧化物薄膜。點燃時,金屬鋁可以在氧氣中燃燒。說明:因而鋁可用于制造燃燒彈、信號彈、火箭推進劑等。b. 與氯氣、硫等非金屬反應(2)與硫酸銅溶液反應: 2Al+3CuSO4 = 3Cu+Al2(SO4)3(3)與酸的反應a.與非氧化性酸(鹽酸、稀硫酸)反應:2Al6H2Al33H2b.與氧化性酸(硝酸,濃硫酸)反應Al4HNO3 (稀)Al(NO3)3NO2H2O注意:Al遇冷的濃硫酸、濃硝酸會鈍化,但加熱可反應。與堿的反應2Al2NaOH6H2O2NaAl(OH)43H2 或2Al2OH6H2O2Al(OH)43H2注:在此反應中
42、,鋁為還原劑,水為氧化劑。(5)與金屬氧化物的反應(鋁熱反應)藥品:Fe2O3、Al粉、鎂條、氯酸鉀現象:發(fā)出耀眼的光芒,有紅色熔融物生成鋁熱反應在生產中的應用:a. 鋁熱反應還可用于冶煉釩、錳高熔點等金屬。b.焊接鋼軌 c.定向爆破2、鋁合金:一般來說,合金的性能優(yōu)于純金屬,合金的熔點比它的各成分金屬熔點都低,硬度比它的各成分金屬高。但合金的性質并不是各成分金屬性質的總和。二、氧化鋁(1)存在:自然界中純凈的Al2O3為無色晶體,俗稱剛玉,硬度僅次于金剛石,可作人造寶石。(2)物理性質:白色固體,不溶于水,熔點高。說明:由于Al2O3熔點高,難分解,因而可做良好的耐火材料。(3) Al2O3
43、化學性質與酸反應: Al2O3 6HCl 2AlCl3 3H2O 或 Al2O3 6H 2Al3 3H2O與堿反應:Al2O32NaOH3H2O2NaAl(OH)4 或Al2O32OH3H2O2Al(OH)4說明:氧化鋁具有不同于一般氧化物的性質,既與強酸反應也與強堿反應,屬于兩性氧化物。三、氫氧化鋁(1)物理性質:Al(OH)3是幾乎不溶于水的白色膠狀固體,具有吸附性。(2)化學性質與酸反應:Al(OH)3 3HClAlCl3 3H2O 或 Al(OH)3 3H+Al3+3H2O與堿反應:Al(OH)3NaOHNaAl(OH)4 或 Al(OH)3OHAl(OH)4說明:Al(OH)3與Al
44、2O3一樣,既與強酸反應又與強堿反應,具有兩性,屬于兩性氫氧化物。受熱易分解:大部分難溶性的氫氧化物在受熱時可以分解生成相應的氧化物和水,Al(OH)3也不例外。(3)Al(OH)3的制?。轰X鹽與堿反應:用鋁鹽與可溶性弱堿氨水反應制Al(OH)3。Al3+3NH3·H2OAl(OH)33NH4+向四羥基合鋁酸鈉溶液中通入CO2:NaAl (OH) 4 +CO2= Al(OH)3+NaHCO3四羥基合鋁酸鈉溶液與鋁鹽溶液反應:3Al (OH) 4- +Al3+= 4Al(OH)3(4)Al(OH)3的用途:由于Al(OH)3具有吸附性,既能凝聚水中懸浮物,又能吸附色素,因此Al(OH)
45、3可作凈水劑和色素吸附劑明礬凈水原理明礬(KAl(SO4)2·12H2O)溶于水發(fā)生下列反應: KAl(SO4)2K+Al3+2SO42 Al3+3H2O 2Al(OH)3(膠體)3H+Al(OH)3膠體中膠粒有吸附水中懸浮雜質的作用,使其質量增大,沉降水底,達到凈化水的目的。四、鋁三角五、圖象分析向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過量現象:先產生沉淀,后沉淀消失。Al3+ + 3OH = Al(OH)3Al(OH)3 + OH = Al(OH)4-向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3 溶液直至過量現象:開始無沉淀,一段時間后有沉淀Al3+ +4OH= Al(OH)4-3Al(
46、OH)4- Al3+4Al(OH)3向Na Al(OH)4溶液中逐滴加入HCl至過量現象:開始有沉淀,之后沉淀溶解H+ + Al(OH)4- = Al(OH)3+H2OAl(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O 向HCl溶液中逐滴加入 NaAlO2至過量現象:開始無沉淀,一段時間后有沉淀Al(OH)4- + 4H+ = Al3+ + 4H2OAl3+ + 3Al(OH)4- = 4Al(OH)3向MgCl2和AlCl3混合溶液中加入NaOH至過量現象:開始產生沉淀,之后沉淀部分溶解Mg2+ + 2OH-= Mg(OH)2Al3+ + 3OH-= Al(OH)3Al(OH)3 + O
47、H- = Al(OH)4-第3節(jié) 復合材料1.復合材料的定義:由兩種或兩種以上性質不同的材料經特殊加工而制成的材料,稱為復合材料。第二部分:部分化學方程式總結36鈉一.鈉的化學性質1.與非金屬的反應 4Na +O2=2Na2O (白色) 2Na + O2 Na2O2 (淡黃色) 2Na +Cl2 2NaCl(白煙)2.與水反應 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2(浮溶游響紅)3.與酸反應2Na+2HCl=2NaCl+H2 2Na+H2SO4=Na2SO4+H24.與鹽反應:A.鹽溶液:鈉與硫酸銅溶液的反應2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 CuSO4 + 2NaOH =
48、 Na2SO4 + Cu(OH)2 方程式疊加得總反應方程式:CuSO4 + 2Na + 2H2O = Cu(OH)2 + Na2SO4 + H2 B.鈉和熔融鹽反應 4Na+TiCl4 (熔融) = Ti+4NaCl(冶煉金屬Ti)二、鈉的制備工業(yè)上通常采用電解熔融的 NaCl 2NaCl 2Na + Cl2三、過氧化鈉(供氧劑) 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O22Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2四、碳酸鈉與碳酸氫鈉1.與酸的反應Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO
49、22.與堿的反應Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOHNaHCO3+NaOH = +Na2CO3+H2O3.與鹽的反應Na2CO3+CaCl2=2NaCl+CaCO3Na2CO3+BaCl2=2NaCl+BaCO34、熱穩(wěn)定性2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2鐵一. 鐵的冶煉產生還原劑:C+O2CO2 CO2+C2CO還原鐵礦石:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 二. 鐵銅的性質1.與非金屬反應:2Fe+3Cl22FeCl3 Cu+Cl2CuCl22Fe+3Br2=2FeBr3 4Fe+3O2Fe2O3 Cu+O22CuOFe+I2FeI2 2Cu+I22CuIFe+S
50、FeS 2Cu+SCu2S鐵銅與強氧化劑反應轉化成較高價態(tài),與弱氧化劑反應轉化成較低價態(tài)。2.與水反應:(水蒸氣)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H23.與酸反應:Fe+2HCl= FeCl2+H2 Fe+2H+= Fe2+H24.與鹽溶液反應Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 Cu+2AgNO3=2Ag+Cu (NO3)2 Fe+2FeCl3 = 3FeCl2 Fe+2Fe3+ = 3Fe2+Cu+2FeCl3 = CuCl2+FeCl2 三. Fe2+與Fe3+的檢驗1. Fe2+的檢驗:(1)顏色:淺綠色(2)加NaOH溶液:先產生白色沉淀,后變成灰綠色,最后成紅褐色Fe2+2OH-
51、= Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O= 4Fe(OH)3(3)先加KSCN溶液(不變色)再加氯水(或雙氧水) 溶液變成血紅色:2Fe2+Cl2=2 Fe3+2Cl-2. Fe3+的檢驗(1)顏色:淡黃色(2)加KSCN溶液:溶液變成血紅色 Fe3+3SCN-= Fe(SCN)3(3)加NaOH溶液:紅褐色沉淀 Fe3+3OH-= Fe(OH)3 四. Fe2+與Fe3+的轉化(1)Fe2+Fe3+2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl- 2Fe2+Br2=2Fe3+2Br -(2) Fe3+Fe2+Fe+2Fe3+ = 3Fe2+ Cu+2Fe3+ = Cu2+2Fe2+S2-+2Fe3+ =S+2Fe2+ 2I-+2Fe3+ = I2+2Fe2+氮的循環(huán)一、N2N2 + O2 = 2NO N2 + 3Mg Mg3N2 N2 + 3H2 2NH3放電二、雷雨發(fā)莊稼 N2 + O2 = 2NO 2NO +O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO三、NH31水: NH3 + H2O NH3·H2O NH4 + + OH - 2氧氣:4NH3+5O24NO+6H2O 3酸:NH3+HCl=NH
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