化学知识
chemistry
(必修一)
21.铝Al的特质
(1)单质铝的物理性质:银白色金属、密度小(属轻金属)、硬度小、熔沸点低。
(2)单质铝的化学性质
22.铝与O2反应
常温下铝能与O2反应生成致密氧化膜,保护内层金属。加热条件下铝能与O2反应生成氧化铝:4Al+3O2=2Al2O3
23.常温下Al既能与强酸反应,又能与强碱溶液反应,均有H2生成,也能与不活泼的金属盐溶液反应:
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑(2Al+6H+=2Al3++3H2↑)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑(2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑)2Al+3Cu(NO3)2=2Al(NO3)3+3Cu(2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu)注意:铝制餐具不能用来长时间存放酸性、碱性和咸的食品。
24.铝与某些金属氧化物的反应(如V、Cr、Mn、Fe的氧化物)叫做铝热反应。Fe2O3+2Al=====高温2Fe+Al2O3,Al和Fe2O3的混合物叫做铝热剂。利用铝热反应焊接钢轨。
25.铁的特质
(1)单质铁的物理性质:铁片是银白色的,铁粉呈黑色,纯铁不易生锈,但生铁(含碳杂质的铁)在潮湿的空气中易生锈。(原因:形成了铁碳原电池。铁锈的主要成分是Fe2O3)。
26.铁与氧气反应:
3Fe+2O2=====点燃Fe3O4(现象:剧烈燃烧,火星四射,生成黑色的固体)
27.与非氧化性酸反应
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑(Fe+2H+=Fe2++H2↑)常温下铝、铁遇浓硫酸或浓硝酸钝化。加热能反应但无氢气放出。
28.与盐溶液反应
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(Fe+Cu2+=Fe2++Cu)
29.与水蒸气反应
3Fe+4H2O(g)=====高温Fe3O4+4H2
30.氧化物
(1)Al2O3的性质:氧化铝是一种白色难溶物,其熔点很高,可用来制造耐火材料如坩锅、耐火管、耐高温的实验仪器等。Al2O3是两性氧化物:既能与强酸反应,又能与强碱反应:Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O(Al2O3+6H+=2Al3++3H2O)Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O(Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O)
(2)铁的氧化物的性质:FeO、Fe2O3都为碱性氧化物,能与强酸反应生成盐和水。FeO+2HCl=FeCl2+H2OFe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
31.氢氧化物
(1)氢氧化铝Al(OH)3①Al(OH)3是两性氢氧化物,在常温下它既能与强酸,又能与强碱反应:Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O(Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O)Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O(Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O)②Al(OH)3受热易分解成Al2O3:2Al(OH)3===△Al2O3+3H2O(规律:不溶性碱受热均会分解)③Al(OH)3的制备:实验室用可溶性铝盐和氨水反应来制备Al(OH)3Al2(SO4)3+6NH3·H2O=2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4(Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+)因为强碱(如NaOH)易与Al(OH)3反应,所以实验室不用强碱制备Al(OH)3,而用氨水。(2)铁的氢氧化物:氢氧化亚铁Fe(OH)2(白色)和氢氧化铁Fe(OH)3(红褐色)①都能与酸反应生成盐和水:Fe(OH)2+2HCl=FeCl2+2H2O(Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O)Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O(Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O)②Fe(OH)2可以被空气中的氧气氧化成Fe(OH)34Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(现象:白色沉淀→灰绿色→红褐色)③Fe(OH)3受热易分解生成Fe2O3:2Fe(OH)3===△Fe2O3+3H2O
(3)氢氧化钠NaOH:俗称烧碱、火碱、苛性钠,易潮解,有强腐蚀性,具有碱的通性。
32.盐
(1)铁盐(铁为+3价)、亚铁盐(铁为+2价)的性质:①铁盐(铁为+3价)具有氧化性,可以被还原剂(如铁、铜等)还原成亚铁盐:2FeCl3+Fe=3FeCl2(2Fe3++Fe=3Fe2+)(价态归中规律)2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2(2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+)(制印刷电路板的反应原理)亚铁盐(铁为+2价)具有还原性,能被氧化剂(如氯气、氧气、硝酸等)氧化成铁盐:2FeCl2+Cl2=2FeCl3(2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-)②Fe3+的检验:a.溶液呈黄色;b.加入KSCN(硫氰化钾)溶液变红色;c.加入NaOH溶液反应生成红褐色沉淀[Fe(OH)3]。Fe2+的检验:a.溶液呈浅绿色;b.先在溶液中加入KSCN溶液,不变色,再加入氯水,溶液变红色;c.加入NaOH溶液反应先生成白色沉淀,迅速变成灰绿色沉淀,最后变成红褐色沉淀。(2)钠盐:Na2CO3与NaHCO3的性质比较
33.焰色反应
(1)定义:金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈现特殊颜色的性质。(2)操作步骤:铂丝(或铁丝)用盐酸浸洗后灼烧至无色,沾取试样(单质、化合物、气、液、固均可)在火焰上灼烧,观察颜色。
(3)重要元素的焰色:钠元素黄色、钾元素紫色(透过蓝色的钴玻璃观察,以排除钠的焰色的干扰)焰色反应属物理变化。与元素存在状态(单质、化合物)、物质的聚集状态(气、液、固)等无关,只有少数金属元素有焰色反应。
34.硅及其化合物
硅元素在地壳中的含量排第二,在自然界中没有游离态的硅,只有以化合态存在的硅,常见的是二氧化硅、硅酸盐等。硅的原子结构示意图为,硅元素位于元素周期表第三周期第ⅣA族,硅原子最外层有4个电子,既不易失去电子又不易得到电子,主要形成四价的化合物。
35.单质硅(Si)
(1)物理性质:有金属光泽的灰黑色固体,熔点高,硬度大。
(2)化学性质:①常温下化学性质不活泼,只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑②在高温条件下,单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。
(3)用途:太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等。
(4)硅的制备:工业上,用C在高温下还原SiO2可制得粗硅。SiO2+2C=====高温Si(粗)+2CO↑Si(粗)+2Cl2=SiCl4SiCl4+2H2=====高温Si(纯)+4HCl
36.二氧化硅(SiO2)
(1)SiO2的空间结构:立体网状结构,SiO2直接由原子构成,不存在单个SiO2分子。
(2)物理性质:熔点高,硬度大,不溶于水。
(3)化学性质:SiO2常温下化学性质很不活泼,不与水、酸反应(氢氟酸除外),能与强碱溶液、氢氟酸反应,高温条件下可以与碱性氧化物反应:①与强碱反应:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O(生成的硅酸钠具有粘性,所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液,避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住,打不开,应用橡皮塞)。②与氢氟酸反应[SiO2的特性]:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O(利用此反应,氢氟酸能雕刻玻璃;氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放,应用塑料瓶)。③高温下与碱性氧化物反应:SiO2+CaO=====高温CaSiO3
(4)用途:光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、水晶镜片、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。
37.硅酸(H2SiO3)
(1)物理性质:不溶于水的白色胶状物,能形成硅胶,吸附水分能力强。
(2)化学性质:H2SiO3是一种弱酸,酸性比碳酸还要弱,其酸酐为SiO2,但SiO2不溶于水,故不能直接由SiO2溶于水制得,而用可溶性硅酸盐与酸反应制取:(强酸制弱酸原理)Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3(此方程式证明酸性:H2SiO3<H2CO3)
(3)用途:硅胶作干燥剂、催化剂的载体。
38.硅酸盐
硅酸盐:硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称。硅酸盐种类很多,大多数难溶于水,最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3,Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃,又称泡花碱,是一种无色粘稠的液体,可以作黏胶剂和木材防火剂。硅酸钠水溶液久置在空气中容易变质:Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓(有白色沉淀生成)传统硅酸盐工业三大产品有:玻璃、陶瓷、水泥。硅酸盐由于组成比较复杂,常用氧化物的形式表示:活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。氧化物前系数配置原则:除氧元素外,其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。硅酸钠:Na2SiO3Na2O·SiO2硅酸钙:CaSiO3CaO·SiO2高岭石:Al2(Si2O5)(OH)4Al2O3·2SiO2·2H2O正长石:KAlSiO3不能写成K2O·Al2O3·3SiO2,应写成K2O·Al2O3·6SiO2
39.氯及其化合物
40.氯气(Cl2)
(1)物理性质:黄绿色有刺激性气味有毒的气体,密度比空气大,易液化成液氯,易溶于水。(氯气收集方法—向上排空气法或者排饱和食盐水;液氯为纯净物)
(2)化学性质:氯气化学性质非常活泼,很容易得到电子,作强氧化剂,能与金属、非金属、水以及碱反应。①与金属反应(将金属氧化成最高正价)Na+Cl2=====点燃2NaClCu+Cl2=====点燃CuCl22Fe+3Cl2=2FeCl3(氯气与金属铁反应只生成FeCl3,而不生成FeCl2。)(思考:怎样制备FeCl2?Fe+2HCl=FeCl2+H2↑,铁跟盐酸反应生成FeCl2,而铁跟氯气反应生成FeCl3,这说明Cl2的氧化性强于盐酸,是强氧化剂。)②与非金属反应Cl2+H2=====点燃2HCl(氢气在氯气中燃烧现象:安静地燃烧,发出苍白色火焰)将H2和Cl2混合后在点燃或光照条件下发生爆炸。燃烧:所有发光发热的剧烈化学反应都叫做燃烧,不一定要有氧气参加。③Cl2与水反应Cl2+H2O=HCl+HClO离子方程式:Cl2+H2O=H++Cl-+HClO将氯气溶于水得到氯水(浅黄绿色),氯水含多种微粒,其中有H2O、Cl2、HClO、Cl-、H+、OH-(极少量,水微弱电离出来的)。氯水的性质取决于其组成的微粒:
(1)强氧化性:Cl2是新制氯水的主要成分,实验室常用氯水代替氯气,如氯水中的氯气能与KI,KBr、FeCl2、SO2、Na2SO3等物质反应。
(2)漂白、消毒性:氯水中的Cl2和HClO均有强氧化性,一般在应用其漂白和消毒时,应考虑HClO,HClO的强氧化性将有色物质氧化成无色物质,不可逆。
(3)酸性:氯水中含有HCl和HClO,故可被NaOH中和,盐酸还可与NaHCO3,CaCO3等反应。
(4)不稳定性:HClO不稳定光照易分解。,因此久置氯水(浅黄绿色)会变成稀盐酸(无色)失去漂白性。
(5)沉淀反应:加入AgNO3溶液有白色沉淀生成(氯水中有Cl-)。自来水也用氯水杀菌消毒,所以用自来水配制以下溶液如KI、KBr、FeCl2、Na2SO3、Na2CO3、NaHCO3、AgNO3、NaOH等溶液会变质。④Cl2与碱液反应:与NaOH反应:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O)与Ca(OH)2溶液反应:2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O此反应用来制漂白粉,漂白粉的主要成分为Ca(ClO)2和CaCl2,有效成分为Ca(ClO)2。漂白粉之所以具有漂白性,原因是:Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO生成的HClO具有漂白性;同样,氯水也具有漂白性,因为氯水含HClO;NaClO同样具有漂白性,发生反应NaClO+CO2+H2O==NaHCO3+HClO(因为碳酸强于次氯酸,次氯酸强于碳酸氢根离子的酸性);干燥的氯气不能使红纸褪色,因为不能生成HClO,湿的氯气能使红纸褪色,因为氯气发生下列反应Cl2+H2O=HCl+HClO。漂白粉久置空气会失效(涉及两个反应):Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO,漂白粉变质会有CaCO3存在,外观上会结块,久置空气中的漂白粉加入浓盐酸会有CO2气体生成,含CO2和HCl杂质气体。⑤氯气的用途:制漂白粉、自来水杀菌消毒、农药和某些有机物的原料等。
扫码