2重要金属化合物的性质及其应用

2重要金属化合物的性质及其应用1．重要的金属化合物2．Na2CO3与NaHCO3的区别方法方法一：与强酸反应。在两个试管中放入等量的两种固体，同时加入等量的同一盐酸溶液，放气体快者为NaHCO3。方法二：加热法。对固体进行加热，把产生的气体通入澄清石灰水，变浑浊者为NaHCO3。方法三：沉淀法。在两种溶液中，加入BaCl2(或CaCl2)溶液，有沉淀生成者为Na2CO3。【典例2】现有两瓶无标签的无色溶液，分别装有Na2CO3和NaHCO3，用下列试剂或方法能将两者区分的是()①Ca(OH)2②盐酸③CaCl2④NaOH⑤加热A．①③B．①④C．②③D．②⑤解析①④都是碱，可以使Na2CO3、NaHCO3中都含有CO2－3，结果现象一样(①都有沉淀、④都无沉淀)，所以①④不能区分。②使二者放出CO2的速度不同，可以区分。③使Na2CO3有沉淀，而NaHCO3无沉淀，可以区分。⑤加热法，因二者都是溶液，加热都不分解，无法区分。答案C3．Al3＋、Al(OH)3、AlO－2的转化及其图像(1)Al3＋―→Al(OH)3①可溶性铝盐与少量NaOH溶液反应：Al3＋＋3OH－(少量)===Al(OH)3↓②可溶性铝盐与氨水反应：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4(2)Al(OH)3―→Al3＋Al(OH)3溶于强酸溶液：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O(3)Al3＋―→AlO－2可溶性铝盐与过量的强碱反应：Al3＋＋4OH－(过量)===AlO－2＋2H2O(4)AlO－2―→Al3＋偏铝酸盐溶液与足量的盐酸反应：AlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2O(5)AlO－2―→Al(OH)3①偏铝酸盐溶液中加入少量盐酸：AlO－2＋H＋(少量)＋H2O===Al(OH)3↓②偏铝酸盐溶液中通入CO2：AlO－2＋CO2(过量)＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3(6)Al(OH)3―→AlO－2Al(OH)3溶于强碱溶液：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O4．氢氧化铝图像解析方法(1)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量发生反应的离子方程式为OA段：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓AB段：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O从图中不难看出，向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，若达不到最大沉淀量时，对应的氢氧化钠溶液的体积有两种情况：一是氯化铝过量即加入的氢氧化钠不足；二是加入的氢氧化钠将生成的氢氧化铝溶解了一部分。(2)向铝盐溶液中滴入氨水或向氨水中滴加铝盐溶液由于氢氧化铝只能与酸或强碱反应，氨水是一种弱碱，所以氢氧化铝不会溶解在氨水中，则向铝盐溶液中滴入氨水或向氨水中滴加铝盐溶液，反应现象是相同的。若向铝盐中滴加氨水，离子反应方程式为3NH3·H2O＋Al3＋===Al(OH)3↓＋3NH＋4当氨水增加到n(Al3＋)∶n(NH3·H2O)＝1∶3时，产生最大沉淀量。(3)向偏铝酸盐溶液中滴入强酸发生反应的离子方程式为OA段：AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓AB段：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O当n(AlO－2)∶n(H＋)＝1∶1时，产生最大沉淀量，继续滴入强酸，沉淀逐渐溶解。(4)向NaAlO2溶液中通入CO2由于碳酸的酸性大于氢氧化铝，所以偏铝酸钠能与二氧化碳反应，生成氢氧化铝，产生的Al(OH)3沉淀不溶解在碳酸中，所以产生的沉淀不消失。(5)向AlCl3、MgCl2的酸性溶液中滴加NaOH溶液反应的离子方程式依次为H＋＋OH－===H2OMg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓AlCl3＋3OH－===Al(OH)3↓Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O出现的现象是先产生沉淀，到沉淀最大值，继续滴加NaOH，沉淀部分溶解，最后剩余的为氢氧化镁沉淀，消失的是氢氧化铝沉淀。【典例3】某溶液中可能含有H＋、Na＋、NH＋4、Mg2＋、Fe3＋、Al3＋、SO2－4等离子，已知①该溶液的焰色反应没有黄色；②当向该溶液中加入某浓度的NaOH溶液时，发现生成沉淀的物质的量随NaOH溶液的体积变化如图所示。由此可知：(1)该溶液中肯定含有的离子是___________________________________________________；各离子的物质的量之比为____________________________________________________。(2)肯定不含的阳离子是________________________________________________________。解析由图可判断出最初两份NaOH是与H＋反应，溶液中无Mg2＋、Fe3＋，因为最后无沉淀。从图形的“先三份碱使其沉淀、后一份碱使其溶解”可以确定有Al3＋。关键是寻找与OH－反应、而又使沉淀量不变化的离子，从题给离子中可以找出是NH＋4。在H＋、Al3＋、NH＋4共存时，加入OH－，与OH－反应的前后顺序是H＋、Al3＋、NH＋4。原因是电解质的强弱是H2O＜Al(OH)3＜NH3·H2O，最弱者先形成，三者的强弱可以从下面三个反应来证明：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4[证明Al(OH)3比氨水弱]Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O[证明H2O比Al(OH)3弱]待溶液中成为Al(OH)3、NH3·H2O时，再加入OH－，才能溶解Al(OH)3。这是因为Al(OH)3与弱碱不反应，只有在强碱性时才溶解。该题还有个陷阱就是易把SO2－4当作是不能确定的。由于溶液是电中性的，必须有阴离子，所以SO2－4一定存在。n(H＋)∶n(NH＋4)∶n(Al3＋)∶n(SO2－4)＝2∶3∶1∶n(SO2－4)，再利用电荷守恒：n(H＋)＋n(NH＋4)＋3n(Al3＋)＝2n(SO2－4)即：2＋3＋3×1＝2n(SO2－4)得n(SO2－4)＝4。答案(1)H＋、NH＋4、Al3＋、SO2－4n(H＋)∶n(NH＋4)∶n(Al3＋)∶n(SO2－4)＝2∶3∶1∶4(2)Na＋、Mg2＋、Fe3＋5．铁及其化合物之间的转化——“铁三角”从Fe、Fe2＋和Fe3＋的结构可知：Fe只有还原性，Fe3＋通常只有氧化性，Fe2＋既具有氧化性又具有还原性。上述微粒通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，才能实现不同价态铁的相互转化，我们把这个相互转化设计成三角形，常称为铁三角。(1)Fe、Fe2＋、Fe3＋之间的转化①Fe3＋的形成由于Fe3＋的氧化性较强，要想生成Fe3＋，得需要强氧化剂，通常有：Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4、KMnO4(H＋)。与Cl2：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3与KMnO4：5Fe2＋＋MnO－4＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O②F0e的形成单质Fe的还原性较强，要想生成单质Fe，得需强还原剂，通常有：Al、Zn、CO、H2。Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋FeO＋Al(CO、H2)――→高温Fe＋Al2O3(CO2、H2O)Fe2O3＋Al(CO、H2)――→高温Fe＋Al2O3(CO2、H2O)③Fe2＋的形成Fe2＋的氧化性、还原性都不强，所以，从Fe→Fe2＋，弱氧化剂即可，通常有：S、H＋、Cu2＋、Fe3＋；从Fe3＋→Fe2＋，能被Fe3＋氧化的还原剂有：Fe、Cu、I－、S2－、HS－、SO2、SO2－3。A.F0e→Fe2＋Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu(湿法炼铜)Fe＋S=====△FeSB．Fe3＋→Fe2＋：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋(据此反应，用Fe可除去Fe2＋溶液中的Fe3＋；在FeSO4溶液中，常放少量铁粉，就是为了防止FeSO4被氧化)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(据此反应，可用FeCl3溶液腐蚀Cu来制线路板：把一铜板粘在塑料板上，用油漆画出线路图，然后浸在FeCl3溶液中，Cu被FeCl3腐蚀，而用漆画过的线条留了下来，这就成了线路)。(2)Fe3＋、Fe2＋的检验Fe2＋Fe3＋(1)观察法浅绿色棕黄色(2)加碱法(NaOH)①现象：白色沉淀――→迅速灰绿色――→最终红褐色沉淀②反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(红褐色)①现象：红褐色沉淀②反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色)(3)加盐法(SCN－)①现象：加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水变成红色溶液②反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－①现象：加入KSCN溶液，溶液变为红色②反应：Fe3＋＋3SCN－Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(红色)===Fe(SCN)3(红色)【典例4】过去电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷有铜箔的绝缘板，制成印刷线路板，发生反应的化学方程式为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。(1)检验腐蚀后的溶液中是否含有Fe3＋应选用的试剂是________。(2)为了从使用过的废腐蚀液中回收铜，并重新制得纯净的FeCl3溶液，可采用下列实验步骤，请在各空格内填上适当的物质以使实验达到预期目的。(3)写出有关化学反应的离子方程式：①________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________；⑤________________________________________________________________________。解析(1)Fe3＋与SCN－反应，生成的Fe(SCN)3呈红色。(2)先要审清题意，目的有两个：“回收铜，并重新制得纯净的FeCl3溶液。”由题中给出的反应可知，废腐蚀液中含有FeCl3、FeCl2和CuCl2，回收铜可利用Fe与CuCl2的置换反应来完成，①步要加入过量Fe粉，发生反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu，所以A为FeCl2，B为Fe和Cu。除去Cu中的Fe可加盐酸，Cu不溶于盐酸，Fe与盐酸反应生成FeCl2和H2。Ⅰ、Ⅱ两过程得到的FeCl2汇集在一起被Cl2氧化：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。答案(1)KSCN溶液(或其他含SCN－的盐溶液)(2)①Fe③盐酸⑤Cl2A．FeCl2B．Fe、CuC．Cu(3)①2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu③Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑⑤2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－理解感悟铁元素及其化合物的推断题的解题关键：一是寻找特征反应及特征现象，二是正确运用“铁三角”的转化关系，三是注意与其他金属及其化合物知识的综合。化学框图题综合性强，难度大，解题时常由于知识的综合性不够，找不到“突破口”而无法下手。