元素及其化合物专题复习

1元素及其化合物专题复习常见金属元素〖知识导航〗一、金属及其化合物知识网络金属元素的物质类别的学习可以遵循“氧化物←单质→盐→氢氧化物”，化合价要关注零价、常见正价、最高正价等；重视“铁三角”、“铝三角”及其Na2O2的性质。1．钠及其化合物2．镁及其化合物3．铜及其化合物4．铝及其化合物5．铁及其化合物二、金属矿物的开发利用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。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M+n(化合态)M0(游离态)Al2O3AlAl3+Al(OH)3AlO2－得电子、被还原MgOMgMg2+镁盐Mg(OH)2Na2ONa2O2NaNa+钠盐NaOHNa2CO3NaHCO3CuOCuCu2+Cu(OH)2Cu2(OH)2CO3FeOFe3O4Fe2O3FeFe2+Fe3+Fe(OH)2Fe(OH)3Fe(SCN)323．金属活动顺序表的应用KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu与O2反应常温下，易被氧化，加热时Na、K生成Na2O2、KO2常温下，Mg、Al、Zn、Sn、Pb能被氧化，但表面形成致密的氧化物薄膜；加热时均可被氧化。HgO、Ag2O不稳定，加热又分解为单质。潮湿空气中，Fe、Cu等易发生吸氧腐蚀不能被氧化与水反应与冷水剧烈反应与热水反应跟水蒸气在高温生成氢氧化物和氢气下反应生成金属氧化物和氢气与酸反应金属+H+低价金属阳离子+H2↑注：Al、Fe在冷、浓硫酸和硝酸中钝化与氧化性酸如浓硫酸、硝酸反应与王水（浓盐酸与浓硝酸按体积比为3∶1）反应金属间的置换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)8Al+3Fe3O4=======9Fe+4Al2O3注：若是水溶液中的反应，必须除去K、Ca、Na金属的冶炼一般采用电解法通直流电电解熔融的化合物一般采用还原法（高温）加还原剂：H2、CO、C、Al热法通常可采用物理方法，如沙里淘金失电子能力：强弱K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+Fe2+Sn2+Pb2+（H+）Cu2+Hg2+Ag+得电子能力：弱强三、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：铁的合金成分性能生铁（铸铁）1.7%硬而脆，可铸不可煅钢含C量0.03～1.7%硬而韧，可铸可煅熟铁不同0.03%软而韧，可煅难铸钢碳素钢主要含C同普通钢合金钢其它合金元素可改善性能非金属及其化合物〖知识导航〗一、阴离子的还原性：S2—＞SO32—＞I—＞Br—＞OH—＞Cl—＞最高价含氧酸根＞F—还原性依次增强二、重要非金属元素及其化合物知识网络高温31.硅及其化合物2.氯及其化合物3.硫及其化合物4.氮及其化合物Cl2HClOClO－Cl－N2NO2HNO3NO3－NON2O4NH3NH3·H2ONH4+SO2SO3SH2SO3H2SO4HSO3－SO42－SO32－4三、非金属单质的理化性质与制备（一）非金属单质在固态时的晶体类型1、分子晶体稀有气体、X2、H2、O2、O3、N2、P4、S8、Cx(碳原子簇，x=32、60、70、100、540、960…)等2、原子晶体金刚石、晶体硅、晶体硼等具有原子晶体的性质：熔沸点很高3、混合型晶体：如石墨具有分子晶体的性质：质软具有金属晶体的性质：电、热的良导体（二）非金属单质(不含稀有气体)的化学通性注意：非金属单质的化学活泼性≠非金属元素的活泼性，虽然多数情况下，两者的递变规律是一致的，但属于两个不同的概念。非金属单质的化学活泼性是由共价键的键能决定，非金属元素的活泼性是由元素的递变规律决定，如非金属性：N＞P，而单质的活泼性N2＜P41、与H2反应多数非金属单质在一定条件下，可与H2直接化合生成气态氢化物（Te不能与H2直接化合）。非金属性越强，其单质与H2直接化合的反应越剧烈，生成的气态氢化物越稳定。B2H6CH4NH3H2OHFSiH4PH3H2SHClAsH3H2SeHBrH2TeHI热稳定性减弱，还原性增强2、与O2反应除卤素单质外，其他非金属单质均可与O2在一定条件下直接化合生成氧化物。绝大多数非金属氧化物是酸酐，如SiO2是原硅酸、硅酸的酸酐；P4O10是磷酸和偏磷酸（HPO3）的酸酐。3、与金属反应①H2与碱金属和除Be、Mg外的ⅡA金属可直接化合生成离子氢化物RH和RH2。②硫、碘单质与变价金属如Fe、Cu等反应，一般生成低价化合物如FeS、FeI2和Cu2S、CuI。③Si、N2等单质与某些金属亦可直接化合,且生成物很容易水解，如：3Mg+N2====Mg3N22Mg+Si====Mg2Si+2H2OMg(OH)2+2NH3↑Mg(OH)2+SiH4↑4、与水反应①置换反应2F2+2H2O===4HF+O2↑(亦有少量O3、H2O2、OF2等产生)C+H2O=======CO+H2②歧化反应X2+H2OH++X—+HXO(除F2外，反应剧烈程度依Cl2、Br2、I2减弱)5、与碱溶液反应①置换反应难溶于水液碱性减弱溶水酸性增强还原性增强热稳定性减弱点燃△高温5Si+2OH—+2H2O===SiO32—+2H2↑Si+2NaOH=====Na2SiO3+H2↑②歧化反应X2+2OH—===X—+XO—+H2O或X2+6OH—===5X—+XO3—+3H2O(反应的难易依Cl2、Br2、I2增强)③F2与2%的NaOH溶液能发生如下反应：2F2+2OH—===2F—+H2O+OF26、还原性较强的非金属单质如硫、磷、碳、碘等与氧化性酸如硝酸、浓硫酸反应：非金属单质+HNO3(浓)====对应的正酸(碳酸分解)+NO2↑（硫、磷、碳、碘等）S+2H2SO4(浓)====2H2O+3SO2↑四、非金属单质的制备方法（1）氧化法MnO2+4HCl(浓)=====MnCl2+Cl2↑+H2OCl2+2Br—(I—)====2Cl—+Br2(I2)（2）还原法Zn+2H+===Zn2++H2↑C+H2O=======CO+H2CO+H2OCO2+H22C+SiO2=======Si(粗硅)+CO↑SiCl4+2H2=======Si+4HCl（3）分解法KClO3催化分解、KMnO4分解、H2O2催化分解制O2；NH4NO2(通常用饱和NH4Cl溶液和饱和NaNO2溶液代替)分解制N2。（4）电解法2NaCl+2H2O=======2NaOH+H2↑+Cl2↑2KHF2=======2KF+H2↑+F2↑（5）干馏法将木柴或煤隔绝空气加热至高温，使之分解制得碳单质(木炭、焦炭)。五、常见物质或离子的颜色（1）黄色AgI、Ag3PO4(可溶于稀硝酸)；FeS2；含苯环的蛋白质遇浓硝酸(微热)；稀溴水；甲基橙在pH＞4.4的溶液中；浓硝酸中溶有NO2；盐酸中混有Fe3+；硝基苯中混有NO2或多硝基苯；无水FeCl3和CuCl2(棕黄色)；碘的碘化钾稀溶液(深黄色)；Na2O2、AgBr、单质硫和PbO等.（2）黑色除ZnS、MnS等外的重金属硫化物——CuS、Cu2S、Ag2S、PbS、FeS；某些金属氧化物——FeO、Fe3O4、MnO2、CuO；多数金属粉末如Ag、Fe；石墨和炭；I2和KMnO4固体（紫黑色）。（3）红色CuO、Cu；甲基橙在pH＜3.1、石蕊在pH＜5、酚酞在pH＞8.2的溶液中；品红溶液；K2Cr2O7和浓溴水（橙红色）；I2—KI浓溶液和Fe(OH)3(红褐色)；液溴（深红棕色）；Fe2O3；NO2和Br2（红棕色）；红磷（暗红棕色）；[Fe(SCN)]2+(血红色)；苯酚部分氧化（粉红色）。（4）绿色CuCl2浓溶液；Cu2(OH)2CO3；FeSO4·7H2O、水合Fe2+(浅绿色)；水合Cr3+(墨绿色)；高温△△△高温催化剂高温高温△直流电直流电熔融6Cl2(黄绿色)；F2和氯水(浅绿色)；Cu(NO3)2浓溶液溶有NO2。（5）蓝色CuSO4·5H2O；淀粉遇I2；石蕊在pH＞8的溶液中；水合Cu2+。（6）紫色KMnO4溶液；[Fe()6]3—；I2在非极性溶剂(如苯、四氯化碳和二硫化碳等)中。六、常见气体的性质（1）颜色单质：F2(浅黄绿色)、Cl2(黄绿色)、Br2(g，红棕色)；化合物：NO2(红棕色)（2）气味有刺激性气味：HX、NH3、SO2、NO2、X2(g)、HCHO、HNO3(g)有臭鸡蛋气味：H2S略带香甜气味：CH2==CH2、N2O特殊难闻气味：CH≡CH中混有H2S、PH3、AsH3（3）溶解性(含与水发生反应)极易溶于水：NH3、HX易溶于水：SO2、NO2能溶于水：CO2、H2S、Cl2、Br2(g)（4）熔沸点易液化：NO2（沸点21.2℃）、HF（沸点19.54℃）、SO2（沸点—10℃）、NH3（沸点—33.35℃）、Cl2（沸点—34.6℃）难液化：He（沸点—268.9℃）、H2（沸点—252.4℃）、Ne（沸点—245.9℃）、N2（沸点—195.8℃）、O2（沸点—183℃）（5）密度密度最大的气体是氡（Rn），次之为Xe、SiF4、N2O4密度最小的气体是氢气，次之为氦（He）（6）形成白雾的气体（在空气中）：HX、HNO3(g)（7）可燃性气体在空气中自燃的气体：SiH4、P2H4(PH3在空气中不能自燃，其着火点为150℃，但PH3中往往混有P2H4)在空气中可点燃的气体：气态烃、H2、CO、H2S，其中H2、CO、H2S、CH4燃烧时火焰呈浅蓝色。乙烯燃烧火焰较明亮并伴有少量黑烟，乙炔燃烧火焰很明亮并伴有浓烟。（8）稳定性化学性质很稳定的气体：稀有气体、N2(N2、Ar常用作保护气)（9）漂白性Cl2（有水存在）、O3——氧化漂白SO2——生成不稳定的无色化合物，加热恢复原来有色物质的颜色（10）（遇水）呈酸碱性的气体酸性：HX、H2S、SO2、CO2、NO2、X2（g）碱性：NH3、(CH3)3N、(CH3)2NH、(CH3)NH2（11）氧化性气体：X2（g）、O3、NO2、O2（12）还原性气体：H2S、HI、HBr、SO2、NO（遇O2变红棕色）、NH3、H2、CO，其中H2、CO的还原性在高温条件下才表现出来，所以可用浓硫酸干燥）（13）使澄清石灰水变浑浊的气体：CO2、SO2、HF7（14）能使潮湿的淀粉—KI试纸变蓝色的气体：X2（g）、O3、NO2（15）与AgNO3溶液反应产生沉淀的气体：HCl、HBr、HI、H2S、Cl2、Br2（g）、NH3（NH3过量时，沉淀溶解生成[Ag(NH3)2]+）（16）使溴水和KMnO4溶液褪色的气体：H2S、SO2、HI、气态烯烃和炔烃、HCHO（17）常共存于一起的气体：2NO2N2O4（18）生理毒性：F2、HF、Cl2、NO2、H2S、SO2、CO、NO、Br2、(CN)2、HCN六、铝、铁元素及其化合物的性质比较项目相似点不同点存在与冶炼1．除陨石外，自然界中均以化合态存在，金属元素中，铝含量最多，次之为铁2．冶炼原理：矿石中高价元素被还原1．陨石中含有游离态的铁2．冶炼方法不同——铁是用还原剂CO还原铁矿石；铝是用冰晶石作熔剂，电解熔融的氧化铝单质1．均为银白色金属，均能导电导热2．均为较活泼的金属，易失电子3．经特殊处理都“钝化”1．密度不同，铝的密度约为铁的1/32．铝只有+3价；铁变价，有+2价、+3价，还有+6价如高铁酸根FeO42—3．通常情况下，铝表面形成致密的氧化物保护膜；铁则不能，经特殊处理亦可形成致密的氧化物保护膜4．铝与强碱反应，铁则不能5．铝亲氧能力比铁强（铝热剂）6．铁能被磁化，铝则不能氢氧化物1．均难溶于水，可溶于较强的酸2．受热均易分解3．均难溶于氨水1．颜色不同：Fe(OH)3红褐色；Al(OH)3白色2．Al(OH)3可溶于强碱溶液