江苏专用2021高考化学一轮复习专题11金属及其化合物课件

第三部分元素及其化合物专题11金属及其化合物考点一钠、镁及其化合物考点清单基础知识一、钠的性质、制取、保存及用途物理性质钠是一种质软、银白色、有金属光泽的金属,具有良好的①导电性、导热性,密度比水小、比煤油②大,熔点较低化学性质(1)与非金属反应:2Na+Cl2 2NaCl,4Na+O2 2Na2O,2Na+O2 Na2O2(2)与水反应:③2Na+2H2O 2NaOH+H2↑(与水反应的实质是金属钠与水电离产生的氢离子反应)(3)与酸反应:2Na+2H+ ④2Na++H2↑(4)与盐溶液反应:a.钠投入到NaCl稀溶液中,只有H2产生,离子方程式为⑤2Na+2H2O 2Na++2OH-+H2↑b.钠投入到饱和NaCl溶液中,有H2产生,同时有NaCl晶体析出(恢复至原温度)c.钠投入到NH4Cl溶液中,有H2和NH3逸出d.钠投入到CuSO4溶液中,有H2和蓝色沉淀生成制取2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑保存金属钠保存在煤油中用途工业上用钠作强还原剂,用于冶炼金属,如:4Na+TiCl4(熔融) ⑥Ti+4NaCl;Na-K合金(液态)用作原子反应堆的导热剂;在电光源上,用钠制高压钠灯二、NaOH的性质1.物理性质俗名烧碱、火碱、苛性钠,是一种白色固体,易吸收空气中的水分而潮解,易溶于水并放热,水溶液有涩味。2.化学性质NaOH来源广泛,是一种最常用的一元强碱,有强腐蚀性,具有碱的通性。三、钠的氧化物的性质比较氧化钠(Na2O)过氧化钠(Na2O2)颜色、状态⑦白色固体⑧淡黄色固体类别碱性氧化物过氧化物化合价⑨  ⑩  电子式Na+[·× ·×]2-Na+Na+[·× ·· ·×]2-Na+制取化学方程式 4Na+O2 2Na2O 2Na+O2 Na2O2化学键类型只有离子键有离子键和共价键12Na-2O12Na-12OOOO与水反应的化学方程式 Na2O+H2O 2NaOH 2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑与CO2反应的化学方程式 Na2O+CO2 Na2CO3 2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2与盐酸反应的化学方程式 Na2O+2HCl 2NaCl+H2O 2Na2O2+4HCl 4NaCl+2H2O+O2↑主要用途可制烧碱漂白剂、消毒剂、供氧剂保存密封密封、远离易燃物四、Na2CO3与NaHCO3的性质比较碳酸钠碳酸氢钠化学式 Na2CO3 NaHCO3俗名 纯碱、苏打 小苏打水溶液的酸碱性碱性碱性类别离子化合物离子化合物颜色、状态白色固体白色固体水溶性易溶于水可溶于水与盐酸反应及反应速率Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2↑NaHCO3+HCl NaCl+H2O+CO2↑与同浓度的盐酸反应的速率:两者等浓度时NaHCO3比Na2CO3快热稳定性受热难分解2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑用途化工原料、洗涤剂食品发酵、治疗胃酸过多、泡沫灭火器相互转化Na2CO3 NaHCO3五、焰色反应1.定义许多金属或它们的化合物在灼烧时会使火焰呈现特殊的颜色,这在化学上叫作焰色反应。2.实验步骤(1)一点:点燃酒精灯。(2)二洗烧:将铂丝(或光洁无锈的铁丝)放入稀盐酸中清洗,再放到外焰上灼烧,直至火焰呈现原来的颜色。(3)三蘸烧:用铂丝(或铁丝)蘸取固体或液体待测物,灼烧并观察火焰颜色[若是钾元素,应透过蓝色的钴玻璃(可滤去遮盖紫色的黄光)观察]。(4)四洗烧:铂丝(或铁丝)用稀盐酸洗净,放在外焰上烧至原色,放回原处。说明a.焰色反应不是化学变化,而是一种物理现象,主要用于钠、钾等碱金属或碱土金属元素的检验。焰色反应是元素的性质,不因元素的存在形式改变而改变。b.用稀盐酸清洗的原因:生成金属氯化物,而金属氯化物在高温时可挥发。c.焰色反应中所用的火焰部分应是无色或浅色的。d.灼烧铂丝(或铁丝)时应一直烧至火焰恢复到原来的颜色。六、镁的制取、镁及其化合物1.镁的制取相关的化学方程式:CaCO3 CaO+CO2↑,CaO+H2O Ca(OH)2Mg2++Ca(OH)2 Mg(OH)2+Ca2+Mg(OH)2+2HCl MgCl2+2H2OMgCl2·6H2O MgCl2+6H2OMgCl2(熔融) Mg+Cl2↑2.镁及其化合物(1)Mg是较活泼的金属,常温下能被空气中的O2氧化,表面生成一层致密的氧化膜。镁在空气及纯氧中剧烈燃烧,发出耀眼的白光。镁不易和冷水反应,但能与沸水反应。(2)镁条在空气中燃烧时,与空气中的O2、N2发生反应:2Mg+O2 2MgO(主要产物)、3Mg+N2 Mg3N2(少量),故燃烧后的产物是混合物。(3)MgO是一种白色粉末,属于碱性氧化物,能与水缓慢反应生成Mg(OH)2;MgO具有很高的熔点,可用作耐火材料。MgCl2是一种无色、有苦味、易溶的固体,易潮解,可用作干燥剂。工业上用电解熔融MgCl2的方法制取金属镁。考点二从铝土矿到铝合金基础知识1.铝的性质铝元素位于元素周期表的第①三周期第②ⅢA族,化学性质比较活泼,在反应中多被氧化为Al3+,如:铝可以在纯氧中燃烧:③4Al+3O2 2Al2O3;铝与盐酸反应:④2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑;铝溶于NaOH溶液的反应:⑤2Al+2H2O+2NaOH 2NaAlO2+3H2↑;用镁条引燃铝粉和Fe2O3的混合物:⑥2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe,这一反应也被称为⑦铝热反应。2.从铝土矿中制备铝原料:铝土矿(Al2O3·H2O、Al2O3·3H2O、Fe2O3、SiO2等)方法:酸溶法、碱溶法Al2O3电解时需熔化,为了降低熔点,在Al2O3中添加冰晶石(Na3AlF6,助熔剂)。电解铝工业生产的原理是:2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑Al2O3熔融时电离生成可自由移动的Al3+和O2-而导电。电解时用石墨作电极,O2在高温下与C反应,故需要定期更换阳极。3.铝合金及其制品铝合金具有密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉等特点,并且有一定的抗腐蚀能力,可用于制造能承受大负荷及强烈磨损的构件。铝合金主要用于建筑业、包装业、交通运输业、电子行业,并且广泛用于制造飞机构件等。4.氧化铝氧化铝属于离子化合物,室温下是一种白色固体,熔点很高(2054℃)。它是冶炼铝的原料,也是一种较好的耐火材料。氧化铝属于典型的两性氧化物,与酸、强碱都能反应:氧化铝溶于盐酸:⑧Al2O3+6HCl 2AlCl3+3H2O。氧化铝与烧碱溶液反应:⑨Al2O3+2NaOH 2NaAlO2+H2O。电解熔融的氧化铝:⑩2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑。5.氢氧化铝氢氧化铝是两性氢氧化物,它既能跟酸反应又能跟强碱反应,均生成盐和水。这是因为Al(OH)3在水溶液中会有极少量溶解,溶解的Al(OH)3以两种方式电离:H2O+Al +H+ Al(OH)3 Al3++3OH--2O知识拓展“铝三角”及其应用1.“铝三角”是指Al3+、Al(OH)3和Al 相互转化的三角关系,如下图所示: 具体反应有:Al(OH)3+OH- Al +2H2O-2O-2OAl3++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3N Al(OH)3+3H+ Al3++3H2OAl3++3OH- Al(OH)3↓Al +H++H2O Al(OH)3↓Al +CO2(过量)+2H2O Al(OH)3↓+HC Al +4H+ Al3++2H2OAl3++4OH- Al +2H2O另外存在反应Al3++3Al +6H2O 4Al(OH)3↓2.应用(1)制取Al(OH)3Al3++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3N Al +CO2(过量)+2H2O Al(OH)3↓+HC 4H-2O-2O-3O-2O-2O-2O4H-2O-3O(2)离子共存问题Al3+与HS-、S2-、Al 、HC 、C 等因发生相互促进的水解反应而不能大量共存,Al 与N 、Fe3+等也不能大量共存。-2O-3O2-3O-2O4H考点三铁、铜的获取及应用基础知识一、铁及其化合物的性质1.铁元素位于元素周期表中第①四周期第②Ⅷ族,是一种应用最广泛的过渡金属;铁元素是一种变价金属元素,通常显+2价和+3价;其原子结构示意图为 。2.常温下,铁单质比较活泼,具有较强的③还原性,遇一般的氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)易被氧化为+2价;遇强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3等)被氧化为+3价。但在常温下遇浓H2SO4和④浓HNO3发生钝化。3.铁和O2在不同的条件下反应,所生成的氧化物不同,通常有FeO、Fe2O3、Fe3O4三种。其中氧化亚铁是黑色粉末;氧化铁是⑤红棕色粉末;四氧化三铁是具有磁性的黑色晶体,它是一种结构较复杂的氧化物,可以看作⑥FeO·Fe2O3,其中有1/3的铁元素显⑦+2价,有2/3的铁元素显⑧+3价。4.Fe(OH)2是白色絮状物,易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,该过程中颜色由白色变为⑨灰绿色,最后全部变为⑩红褐色。所以在制取Fe(OH)2时应首先将Fe3+(Fe2+被水溶液中的O2氧化所致)用Fe粉还原为 Fe2+,然后需将吸有碱液的滴管末端插入溶液内制取。5.Fe2+在水溶液中较易水解,使溶液变浑浊,Fe2+又易被氧化,生成Fe3+,所以在保存含Fe2+的溶液时,应先在水溶液中放入少量相应的 酸和铁屑,以防止Fe2+水解和被氧化。6.FeCl3溶液的配制:将FeCl3固体先溶解在少量浓盐酸中,再加水稀释到所需浓度。二、铜及其化合物的性质金属的冶炼1.铜的化学性质(1)常温下,铜在干燥的空气中性质稳定,但在潮湿空气里则会被锈蚀,在其表面逐渐形成一层绿色的 铜锈,有关化学方程式为 2Cu+O2+H2O+CO2 Cu2(OH)2CO3。(2)在加热条件下,铜能跟许多非金属发生反应。写出下列化学方程式:铜在空气中加热: 2Cu+O2 2CuO;铜丝在硫蒸气中反应: 2Cu+S Cu2S。2.常见铜的化合物之间的转化(1)黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O,化学方程式为 4CuO 2Cu2O+O2↑。(2)蓝色的硫酸铜晶体受热分解得到白色的硫酸铜粉末,化学方程式为 CuSO4·5H2O CuSO4+5H2O。(3)铜及其化合物的转化关系 3.金属的冶炼方法(1)热分解法:适用于不活泼的金属,如Hg和Ag。2HgO 2Hg+O2↑2Ag2O 4Ag+O2↑(2)热还原法:用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属氧化物,适合较活泼的金属。Fe2O3+3CO 2Fe+3CO22Al+Cr2O3 2Cr+Al2O3(3)电解法:适合冶炼金属活动性很强的金属(一般指在金属活动性顺序中排在锌前面的金属)。例如:2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑知识拓展“铁三角”的转化关系及举例1.①FeO+H2 Fe+H2O②Fe+2HCl FeCl2+H2↑③2FeCl2+Cl2 2FeCl3④2FeCl3+Fe 3FeCl2⑤Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2⑥2Fe+3Cl2 2FeCl3在应用时要弄清两点:一是反应的条件和环境(否则记忆方程式无意义);二是要从氧化性、还原性的强弱角度考虑反应能否进行。2.Fe3+具有氧化性,可与I-、S2-(H2S)、S (SO2、H2SO3)等常见的具有还原性的微粒反应。Fe2+主要表现还原性,可与HNO3、KMnO4、Cl2等常见的具有氧化性的微粒反应。2-3OFe3+与Fe2+的鉴别1.直接观察颜色Fe2+溶液呈浅绿色,Fe3+溶液呈棕黄色。2.利用显色反应(形成配合物)(1) (2) 知能拓展3.利用Fe(OH)3沉淀的颜色 4.利用Fe3+的氧化性(1) (2) (3) 5.利用Fe2+的还原性(1) (2) 6.利用Fe2+的特殊反应 例[2019扬州期中,17(1)]一种以含钴废催化剂(含Co、Fe、FeO、Fe2O3以及不溶于酸的杂质)制备氯化钴晶体与黄钠铁