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)：金屬化學性質： 一、 金屬與氧氣反應（鈉、鎂、鋁）二、 金屬與水反應（鈉與水、鐵與水）三、鋁與氫氧化鈉反應；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、 焰色反應第三節(jié)：用途廣泛的金屬材料 ：一、 常見合金的重要應用（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化關系1、(1)與氧氣反應：4Na+O2=2Na2O 2Na+O2Na2O2 (淡黃色)(2)鈉與水的反應 ： NHO=NOHH

2、2、氧化鈉與過氧化鈉：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：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-的物質的

3、量濃度之比為_。分析提示：Na+在反應后轉化為Na2CO3及NaHCO3這兩種形式的物質，C原子在反應后進入CO32-及HCO3-中，設=xmol=ymol，據Na+守恒有：2x+y=1.0mol/L×1L    據C守恒有：x+y=0.8mol  答案：1：3例2 200時，11.6g CO2和水蒸氣的混合氣體與足量的Na2O2充分反應，反應后固體的質量增加了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，同學們可以通過比較，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

4、原混合氣體中含CO2和H2O物質的量分別為x、y2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2固體質量增加78×2g2mol 106×2g (212156)g x28x2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2固體質量增加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，固體增加的質量，應是 之值，即：所以，這樣， 則O2物質的量又由于所以混合氣總物質的量因此混合

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，故應選C。小結：由上可見，在解計算選擇題時墨守成規(guī)的用通常方法即差量法往往麻煩費時，顯然在此采用估算法是最簡便的方法。練習1、金屬鈉露置在空氣中，在其表面不可能生成的物質是 DANa2OBNaOHCNa2CO3DNaCl2、下列各組中的兩物質作用時，反應條件或反應物用量的改變，對生成物沒有影響的是 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源的物質是 AANa2O2BNaHCO3CSO3(固)DKMnO44、關于Na2CO

6、3和NaHCO3性質的有關敘述正確的是 BCA在水中溶解性：Na2CO3<NaHCO3B熱穩(wěn)定性：Na2CO3>NaHCO3C與酸反應的速度：Na2CO3<NaHCO3DNa2CO3不能轉化成NaHCO3，而NaHCO3能轉化為Na2CO35、金屬鈉引起的火災，可用下列哪種物質或方法滅火 DA. 泡沫滅火器 B. 干粉滅火器 C. 水 D. 細沙6、將碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物27.4 g，加熱到質量不再變化時剩余物質質量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。(1) 求混合物中Na2CO3和NaHCO3各為多少克？ 10.6 g、16.8

7、 g(2) 計算鹽酸的物質的量濃度。c(HCl)4 mol/L (3) 加入鹽酸后，一共能產生標準狀況下CO2的體積。V(CO2)6.72 L二、鋁及重要化合物之間的轉化關系1、Al既可與酸反應，又可與堿反應鋁是一種金屬元素，具有兩性，鋁單質既能和酸反應生成鋁鹽，又能和堿反應生成偏鋁酸鹽。(1) Al與酸反應：2Al6H+=2Al3+3H2(2) Al與堿反應：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2反應過程： 2Al6H2O=2Al(OH)33H2(用NaOH去膜后的Al發(fā)生此反應)Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O，二式加和得總反應式。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，與足量的鹽酸反應產生的氫氣在標況下為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：根據鋅、鐵、鋁、鎂四種金屬與鹽酸反應的方程式可知生成11.2L氫氣需要各金屬的質量分別為：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反應時，當AlCl3過量時，只生成Al（OH）3，當NaOH過量時，Al（OH）3沉淀又會部分溶解，所以，此題應有兩種結果。（1）當AlCl3過量時，設需加入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NaOH過量時，設需加入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：此題可用圖象法會更直觀，請同學們自己課下分析）練習1能說明鈉、鎂、鋁的金屬性依次減弱的是BD A鈉、鎂、鋁的化合價依次升高B鈉、鎂、鋁元素形成的氫氧化物堿性依次減弱C鈉、鎂、鋁分別與酸反應時，其原子失去電子的數目

11、依次增加D鈉遇冷水劇烈反應，鎂與沸水有明顯反應，鋁與沸水也很難反應2在相同條件下，將鎂、鋁分別投入質量相等且足量的稀硫酸中，反應結束后，兩溶液的質量仍相等，則鎂和鋁的關系是D A質量比11 B物質的量之比11C質量比129 D質量比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；過濾；通入過量CO2；加過量純堿溶液。實驗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，生成H23.36L(標準狀況)，試計算在反應后的溶液中應加入多少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溶液至過量，生成的沉淀質量與加入NaOH溶液的體積的關系如圖所示。由圖中的數據計算：（1）原合金中鎂和鋁的質量；（2）鹽酸的物質的量濃度。m(Mg)4.8 g，m(Al)2.7 g。 8 mol/L 三、鐵及其重要化合物轉化關系

13、1關于Fe的三種氧化物比較：FeOFe2O3Fe3O4俗名鐵紅磁性氧化鐵與HCl反應FeO+2H+=Fe2+H2OFe2O3+6H+=2Fe3+3H2OFe3O4+8H+=Fe2+2Fe3+4H2O2關于Fe元素的兩種氫氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3顏色 白 灰綠 紅褐色化學性質 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+反應可制得Fe(OH)2和Fe(OH)3。實際操作時有何不？通過哪些方法可避免生成Fe(OH)2中會有Fe(OH)3？

14、提示：關鍵在于無孔不入的O2及Fe3+存在。驅氧法：如用同煮沸過的NaOH溶液隔氧法：如用長滴管吸取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反應新制的FeSO4溶液，生成的H2又可驅趕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 無色Fe3+3SCN=Fe(SCN)3 血紅色通入C

15、l22Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl4、Fe2+和Fe3+相互轉化： 編織知識網絡寫化學方程式：例題例1、  要證明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+進行如下實驗操作時最佳順序為 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 、下列物質反應后一定有+3價鐵生成的是（    ）過量的Fe與Cl2反應；Fe與過量稀H2SO4反應后，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價鐵變?yōu)?3價鐵、+2價鐵變?yōu)?3價鐵及+3價鐵變?yōu)?2價鐵，應從氧化劑的強弱、反應條件及反應物間的相對量進行分析。中的Cl2氧化性強，它能將鐵氧化

17、為+3價，由于不是在溶液中反應，因此過量的鐵不會將氯化鐵還原。中Fe與稀H2SO4反應只能生成Fe2+，但要注意，由于稀H2SO4過量，加入KNO3后，H+、 NO3能將Fe2+氧化成Fe3+。從表面上看不會發(fā)生復分解反應，實際上也發(fā)生了Fe2+被H+和 NO3氧化的反應。中首先發(fā)生Fe與鹽酸生成FeCl2、Fe2O3與鹽酸生成FeCl3的反應，但題中未給出反應物間相對量的關系，若鐵是足量的，則能將生成的FeCl3全部還原為FeCl2。解答：（C）點撥  鐵的0價、+2價、+3價在一定條件下均可相互轉化，在分析具體問題時，應善于抓住轉化的條件，挖掘出隱含的反應。例3、 某溶液中有NH

18、4+、Mg2+、Fe2+和Al3+四種離子，若向其中加入過量的NaOH溶液，微熱并攪拌，再加入過量鹽酸，溶液中大量減少的陽離子是（     ）A. NH4+     B.Mg2+      C.Fe2+      D.Al3+   思路分析：以上四種陽離子均能與NaOH反應，生成的產物又都能與鹽酸作用。是否能恢復到原狀況，分析時請?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+也不會減少。正因為“微熱并攪拌”，使NH3·H2O NH3，Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe3+，從而使NH4+、Fe2+的量減少。解答：A、C 練習1將鐵片投入到下列溶液中不放出氣體，并且鐵片質量減輕的是 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