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。
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