第三章 金屬及其化合物

1、第三章 金屬及其化合物第一節(jié)：金屬化學(xué)性質(zhì)： 一、 金屬與氧氣反應(yīng)（鈉、鎂、鋁）二、 金屬與水反應(yīng)（鈉與水、鐵與水）三、鋁與氫氧化鈉反應(yīng)；第二節(jié)：幾種重要的金屬化合物：一、 氧化物（MgO、CuO、Fe2O3、Al2O3）二、 氫氧化物（Fe(OH)3、Fe(OH)2、Al(OH)3、）三、 鹽（NaCO3與NaHCO3、Fe3+的氧化性）四、 焰色反應(yīng)第三節(jié)：用途廣泛的金屬材料 ：一、 常見(jiàn)合金的重要應(yīng)用（銅合金、鋼）二、正確選用金屬材料。一、鈉及重要化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系1、(1)與氧氣反應(yīng)：4Na+O2=2Na2O 2Na+O2Na2O2 (淡黃色)(2)鈉與水的反應(yīng) ： NHO=NOHH

2、2、氧化鈉與過(guò)氧化鈉：Na2O+H2O=2NaOH Na2O+CO2=Na2CO32Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O23、（1）碳酸鈉和碳酸氫鈉在水中的溶解性：Na2CO3 NaHCO3（2）受熱分解 （碳酸鈉較穩(wěn)定，碳酸氫鈉受熱不穩(wěn)定：）2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O（3）與鹽酸反應(yīng)：Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H2O NaHCO3 + HCl = NaCl + CO2 + H2O例題例1、用1L1.0mol/LNaOH溶液吸收0.8molCO2,所以溶液中的CO32-，HCO3-的物質(zhì)的

3、量濃度之比為_(kāi)。分析提示：Na+在反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為Na2CO3及NaHCO3這兩種形式的物質(zhì)，C原子在反應(yīng)后進(jìn)入CO32-及HCO3-中，設(shè)=xmol=ymol，據(jù)Na+守恒有：2x+y=1.0mol/L×1L    據(jù)C守恒有：x+y=0.8mol  答案：1：3例2 200時(shí)，11.6g CO2和水蒸氣的混合氣體與足量的Na2O2充分反應(yīng)，反應(yīng)后固體的質(zhì)量增加了3.6g。則原混合氣體的平均式量為A5.8B11.6C23.2D46.4分析：此題可以有多種解法，這里介紹三種，同學(xué)們可以通過(guò)比較，找出規(guī)律，理智地采用最佳方法求出答案。解法一：差量法設(shè)

4、原混合氣體中含CO2和H2O物質(zhì)的量分別為x、y2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2固體質(zhì)量增加78×2g2mol 106×2g (212156)g x28x2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2固體質(zhì)量增加78×2g2mol 40×4g4g y2y則混合氣的平均式量為：故選C解法二：平均值法由方程式：2CO2 + 2Na2O2 = 2Na2CO3 + O2和2H2O + 2Na2O2 = 4NaOH + O2­可知，固體增加的質(zhì)量，應(yīng)是 之值，即：所以，這樣， 則O2物質(zhì)的量又由于所以混合氣總物質(zhì)的量因此混合

5、氣體的平均式量解法三：估算法CO2的式量為44，水蒸氣的式量為18，因此兩種氣體的混合物的平均式量必介于二者之間，故應(yīng)選C。小結(jié)：由上可見(jiàn)，在解計(jì)算選擇題時(shí)墨守成規(guī)的用通常方法即差量法往往麻煩費(fèi)時(shí)，顯然在此采用估算法是最簡(jiǎn)便的方法。練習(xí)1、金屬鈉露置在空氣中，在其表面不可能生成的物質(zhì)是 DANa2OBNaOHCNa2CO3DNaCl2、下列各組中的兩物質(zhì)作用時(shí)，反應(yīng)條件或反應(yīng)物用量的改變，對(duì)生成物沒(méi)有影響的是 AANa2O2與CO2BNa與O2CNaOH與CO2D碳與O23、用于呼吸用具上和潛水艇中作為氧氣的來(lái)源的物質(zhì)是 AANa2O2BNaHCO3CSO3(固)DKMnO44、關(guān)于Na2CO

6、3和NaHCO3性質(zhì)的有關(guān)敘述正確的是 BCA在水中溶解性：Na2CO3<NaHCO3B熱穩(wěn)定性：Na2CO3>NaHCO3C與酸反應(yīng)的速度：Na2CO3<NaHCO3DNa2CO3不能轉(zhuǎn)化成NaHCO3，而NaHCO3能轉(zhuǎn)化為Na2CO35、金屬鈉引起的火災(zāi)，可用下列哪種物質(zhì)或方法滅火 DA. 泡沫滅火器 B. 干粉滅火器 C. 水 D. 細(xì)沙6、將碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物27.4 g，加熱到質(zhì)量不再變化時(shí)剩余物質(zhì)質(zhì)量21.2 g。再另取原試樣27.4 g加入某濃度鹽酸100 mL恰好完全反應(yīng)。(1) 求混合物中Na2CO3和NaHCO3各為多少克？ 10.6 g、16.8

7、 g(2) 計(jì)算鹽酸的物質(zhì)的量濃度。c(HCl)4 mol/L (3) 加入鹽酸后，一共能產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2的體積。V(CO2)6.72 L二、鋁及重要化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系1、Al既可與酸反應(yīng)，又可與堿反應(yīng)鋁是一種金屬元素，具有兩性，鋁單質(zhì)既能和酸反應(yīng)生成鋁鹽，又能和堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽。(1) Al與酸反應(yīng)：2Al6H+=2Al3+3H2(2) Al與堿反應(yīng)：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2反應(yīng)過(guò)程： 2Al6H2O=2Al(OH)33H2(用NaOH去膜后的Al發(fā)生此反應(yīng))Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O，二式加和得總反應(yīng)式。2、氧化鋁的兩性：Al2O3

8、+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O3、氫氧化鋁（1）制取Al2(SO4)3+6NH3·H2O=2Al(OH)3+3(NH4)2SO4Al3+3 NH3·H2O=Al(OH)3+3NH4+（2）Al(OH)3的兩性：Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O（3）Al(OH)3不穩(wěn)定： 2Al(OH)3 Al2O3+3H2O 例題 例1、由鋅、鐵、鋁、鎂四種金屬中的兩種組成化合物10g，與足量的鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)況下為11.2L。則化合物中一定含有的金屬是A. 鋅 B.

9、鐵 C. 鋁 D. 鎂解析：根據(jù)鋅、鐵、鋁、鎂四種金屬與鹽酸反應(yīng)的方程式可知生成11.2L氫氣需要各金屬的質(zhì)量分別為：鋅32.5g、鐵28g、鋁9g、鎂12g。由此可得出化合物中一定含有鋁。 答案選：C例2在0.2mol/L的AlCl3溶液100mL中，如果要得到1.17g沉淀，則需加入-0.5mol/L的NaOH溶液多少毫升？解法一：AlCl3與NaOH反應(yīng)時(shí)，當(dāng)AlCl3過(guò)量時(shí)，只生成Al（OH）3，當(dāng)NaOH過(guò)量時(shí)，Al（OH）3沉淀又會(huì)部分溶解，所以，此題應(yīng)有兩種結(jié)果。（1）當(dāng)AlCl3過(guò)量時(shí)，設(shè)需加入xmolNaOH溶液才能得到1.17gAl（OH）3沉淀。-Al3+3OH-Al（O

10、H）3-3mol-1mol-解之得：x=90mL（2）當(dāng)NaOH過(guò)量時(shí)，設(shè)需加入ymLNaOH溶液才能得到1.17gAl（OH）3沉淀。-Al3+-+ 3OH-Al（OH）3-1mol3mol-1mol0.15 0.15×3 -Al3+-+-4OH-AlO2-+2H20-1mol 4mol-0.2×0.1-0.015=0.005 0.005×4-（解法二：此題可用圖象法會(huì)更直觀，請(qǐng)同學(xué)們自己課下分析）練習(xí)1能說(shuō)明鈉、鎂、鋁的金屬性依次減弱的是BD A鈉、鎂、鋁的化合價(jià)依次升高B鈉、鎂、鋁元素形成的氫氧化物堿性依次減弱C鈉、鎂、鋁分別與酸反應(yīng)時(shí)，其原子失去電子的數(shù)目

11、依次增加D鈉遇冷水劇烈反應(yīng)，鎂與沸水有明顯反應(yīng)，鋁與沸水也很難反應(yīng)2在相同條件下，將鎂、鋁分別投入質(zhì)量相等且足量的稀硫酸中，反應(yīng)結(jié)束后，兩溶液的質(zhì)量仍相等，則鎂和鋁的關(guān)系是D A質(zhì)量比11 B物質(zhì)的量之比11C質(zhì)量比129 D質(zhì)量比32333用含少量鎂的鋁片制取純凈的Al(OH)3，可能有的步驟為：加鹽酸溶解；加苛性鈉溶液；過(guò)濾；通入過(guò)量CO2；加過(guò)量純堿溶液。實(shí)驗(yàn)操作最合理的組合及順序是 BA B C D4將NaOH溶液逐滴加入用鹽酸酸化了的AlCl3溶液中，若用y軸表示Al(OH)3沉淀量，x軸表示NaOH溶液的體積，下列圖象正確的是 D 5、.除去鎂粉中混有的少量鋁粉，可選用的溶液是 D

12、 A. 鹽酸 B. 硫酸 C. 氨水 D. 氫氧化鉀6、鎂鋁合金3g，與100mL 5mol/L鹽酸完全反應(yīng)，生成H23.36L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，試計(jì)算在反應(yīng)后的溶液中應(yīng)加入多少mL 5mol/LNaOH溶液才能得到純凈的Mg(OH)2沉淀？113.3mL7、將一定量的鎂鋁合金投入100mL一定物質(zhì)的量的鹽酸中，合金全部溶解，向所得溶液中滴加5mol/L的NaOH溶液至過(guò)量，生成的沉淀質(zhì)量與加入NaOH溶液的體積的關(guān)系如圖所示。由圖中的數(shù)據(jù)計(jì)算：（1）原合金中鎂和鋁的質(zhì)量；（2）鹽酸的物質(zhì)的量濃度。m(Mg)4.8 g，m(Al)2.7 g。 8 mol/L 三、鐵及其重要化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系

13、1關(guān)于Fe的三種氧化物比較：FeOFe2O3Fe3O4俗名鐵紅磁性氧化鐵與HCl反應(yīng)FeO+2H+=Fe2+H2OFe2O3+6H+=2Fe3+3H2OFe3O4+8H+=Fe2+2Fe3+4H2O2關(guān)于Fe元素的兩種氫氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3顏色 白 灰綠 紅褐色化學(xué)性質(zhì) 4Fe(OH)2+O2+6H2O= 4Fe(OH)3(不穩(wěn)定) （較穩(wěn)定）Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2OFe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O思考：用可溶性堿分別與Fe2+、Fe3+反應(yīng)可制得Fe(OH)2和Fe(OH)3。實(shí)際操作時(shí)有何不？通過(guò)哪些方法可避免生成Fe(OH)2中會(huì)有Fe(OH)3？

14、提示：關(guān)鍵在于無(wú)孔不入的O2及Fe3+存在。驅(qū)氧法：如用同煮沸過(guò)的NaOH溶液隔氧法：如用長(zhǎng)滴管吸取NaOH溶液后插入亞鐵鹽溶液面下加入；又如在液面上加某些合適的有機(jī)溶劑液封。還原法：在FeSO4溶液中加入Fe釘，或者用Fe與稀H2SO4反應(yīng)新制的FeSO4溶液，生成的H2又可驅(qū)趕O2.3、Fe2+和Fe3+鑒別Fe2+Fe3+水溶液顏色淺綠棕黃加入NaOHFe2+2OH=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 白 灰綠 紅褐色Fe3+3OH=Fe(OH)3 （紅褐色）加入KSCNFe2+2SCN=Fe(SCN)2 無(wú)色Fe3+3SCN=Fe(SCN)3 血紅色通入C

15、l22Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl4、Fe2+和Fe3+相互轉(zhuǎn)化： 編織知識(shí)網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)化學(xué)方程式：例題例1、  要證明某溶液中不含F(xiàn)e3+而可能含有Fe2+進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作時(shí)最佳順序?yàn)?加入足量氯水   加入足量KMnO4溶液   加入少量NH4SCN溶液A.    B.    C.     D. 思路分析：加入NH4SCN證明無(wú)Fe3+，再加Cl2水,如有Fe2+則可被氧化為Fe3+而使NH4SCN變紅色。KMnO4也能氧化Fe2+，但KMnO4本身為紫

16、色，使Fe3+和NH4SCN顯色不易觀察。解答：C例2 、下列物質(zhì)反應(yīng)后一定有+3價(jià)鐵生成的是（    ）過(guò)量的Fe與Cl2反應(yīng)；Fe與過(guò)量稀H2SO4反應(yīng)后，再向其中加KNO3；Fe(NO3)2溶液中加少量鹽酸；Fe和Fe2O3的混合物溶于鹽酸中。（A）只有    （B）只有   （C）只有    （D）全部分析 ： 本題涉及0價(jià)鐵變?yōu)?3價(jià)鐵、+2價(jià)鐵變?yōu)?3價(jià)鐵及+3價(jià)鐵變?yōu)?2價(jià)鐵，應(yīng)從氧化劑的強(qiáng)弱、反應(yīng)條件及反應(yīng)物間的相對(duì)量進(jìn)行分析。中的Cl2氧化性強(qiáng)，它能將鐵氧化

17、為+3價(jià)，由于不是在溶液中反應(yīng)，因此過(guò)量的鐵不會(huì)將氯化鐵還原。中Fe與稀H2SO4反應(yīng)只能生成Fe2+，但要注意，由于稀H2SO4過(guò)量，加入KNO3后，H+、 NO3能將Fe2+氧化成Fe3+。從表面上看不會(huì)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，實(shí)際上也發(fā)生了Fe2+被H+和 NO3氧化的反應(yīng)。中首先發(fā)生Fe與鹽酸生成FeCl2、Fe2O3與鹽酸生成FeCl3的反應(yīng)，但題中未給出反應(yīng)物間相對(duì)量的關(guān)系，若鐵是足量的，則能將生成的FeCl3全部還原為FeCl2。解答：（C）點(diǎn)撥  鐵的0價(jià)、+2價(jià)、+3價(jià)在一定條件下均可相互轉(zhuǎn)化，在分析具體問(wèn)題時(shí)，應(yīng)善于抓住轉(zhuǎn)化的條件，挖掘出隱含的反應(yīng)。例3、 某溶液中有NH

18、4+、Mg2+、Fe2+和Al3+四種離子，若向其中加入過(guò)量的NaOH溶液，微熱并攪拌，再加入過(guò)量鹽酸，溶液中大量減少的陽(yáng)離子是（     ）A. NH4+     B.Mg2+      C.Fe2+      D.Al3+   思路分析：以上四種陽(yáng)離子均能與NaOH反應(yīng)，生成的產(chǎn)物又都能與鹽酸作用。是否能恢復(fù)到原狀況，分析時(shí)請(qǐng)?zhí)貏e注意操作。如果未“微熱”，則：NH4+ NH3·H2O NH4, NH4的量并不減少。如果不“攪拌”或隔絕空氣的條件下：Fe2+ Fe(OH)2 Fe2+ , Fe2+也不會(huì)減少。正因?yàn)椤拔岵嚢琛保筃H3·H2O NH3，F(xiàn)e(OH)2 Fe(OH)3 Fe3+，從而使NH4+、Fe2+的量減少。解答：A、C 練習(xí)1將鐵片投入到下列溶液中不放出氣體，并且鐵片質(zhì)量減輕的是 D（A）CuSO4 （B）H2SO4 （C）AgNO3 （D） FeCl32紅熱的鐵與水蒸氣作用，生成氫氣和 C（A）氧化亞鐵 （B