高一化学必修二有机化学.docx
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高一化学必修二有机化学
第三章第二节 几种重要的金属化合物
第一课时钠的重要化合物
一、Na2O与Na2O2
1.Na2O
离子化合物,O元素为-2价,一种白色固体,化学性质:
Na2O+H2O===2NaOHNa2O+CO2===Na2CO3
Na2O+2HCl===2NaCl+H2O2Na2O+O2
2Na2O2
2.Na2O2
离子化合物,O元素为-1价,一种淡黄色固体,化学性质:
强氧化性;漂白性。
3.有关Na2O2与CO2、H2O的反应
2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2
2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2↑
(1)物质的量的关系
无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物,通过足量的Na2O2时,CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为2:
1。
(2)气体体积关系
若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量的Na2O2,气体体积的减少量为原混合气体体积的
,即为生成氧气的量。
(3)电子转移关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时,每产生1molO2转移2mol电子。
(4)固体质量关系
相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”,H2O中的“H2”;可以看作发生相应的反应:
Na2O2+CO===Na2CO3、Na2O2+H2===2NaOH(实际上两反应不能发生。
)
(5)先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物的反应,解决问题时可视作Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完成后,Na2O2再与H2O发生反应,但实际情况复杂得多。
温馨提示:
(1)Na2O由Na+和O2-组成,离子个数比为2:
1,Na2O2由Na+和
组成,离子个数比也为2:
1。
(2)Na2O是碱性氧化物,而Na2O2不是碱性氧化物。
(3)生成条件:
Na2O——钠在常温下缓慢氧化;Na2O2——钠燃烧或加热。
4.Na2O2的用途
(1)呼吸面具
(2)潜水艇(3)漂白剂、杀菌剂
【例1】 下列各组中的两物质作用时,反应条件或反应物用量的改变,对生成物没有影响的是( )
A.Na与O2 B.Na2O2与CO2
C.NaOH与CO2D.碳与O2
【解析】 A中常温下两者反应生成Na2O,燃烧时生成Na2O2;B项Na2O2与CO2反应只生成Na2CO3和O2,与反应物用量和反应条件无关;C中CO2不足时生成Na2CO3,CO2过量时生成NaHCO3;D中O2不足时生成CO,O2过量时,碳充分燃烧,生成CO2,因此只有B项符合题意。
【答案】 B
【例2】 (山东五莲2009-2010学年度上学期期中考试)把3.6g的CO与H2组成的混合气体与足量的O2充分燃烧后,立即通入足量的Na2O2固体中,固体的质量增加为( )
A.2.1gB.3.6gC.7.2gD.无法确定
【解析】 CO燃烧生成CO2,CO2与Na2O2反应:
2CO+O2
2CO2,2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2,可以看到固体增重等于CO的质量。
H2燃烧生成H2O,H2O与Na2O2反应:
2H2+O2
2H2O,2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2,可以看到固体增重等于原来H2的质量。
因此3.6g的CO与H2组成的混合气体燃烧后通入足量的Na2O2固体,固体的质量增加3.6g。
【答案】 B
变式1:
下列对于Na2O、Na2O2的比较正确的一项是( )
A.Na2O2、Na2O都是钠的氧化物,都是碱性氧化物
B.Na2O、Na2O2都是易溶于水(与水反应)的白色固体
C.Na2O2在和CO2的反应中既是氧化剂又是还原剂
D.Na2O2与水反应时,1molNa2O2转移2mol电子
【答案】 C
【解析】 A项:
Na2O2与水反应除了生成NaOH外,还有O2生成,所以Na2O2只是Na的氧化物,但不是碱性氧化物;B项:
Na2O2是淡黄色固体;C项:
Na2O2与CO2反应时电子转移关系:
Na2O2中-1价O变成了-2价O和零价O2所以说,Na2O2既是氧化剂又是还原剂;D项:
Na2O2与H2O反应时,Na2O2中-1价氧变成了-2价O和零价O2故1molNa2O2转移1mol电子。
二、碳酸钠和碳酸氢钠
1.碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应
NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑
温馨提示:
CO
离子结合H+放出CO2的化学反应分两步进行:
CO
+H+===HCO
HCO
+H+===CO2↑+H2O
而HCO
直接结合H+就可以放出CO2。
因此,Na2CO3和NaHCO3分别与盐酸作用时,后者放出CO2剧烈得多。
2.碳酸钠、碳酸氢钠的热稳定性
实验结论 Na2CO3受热没有变化,而NaHCO3受热后放出了CO2。
Na2CO3的热稳定性强,NaHCO3的热稳定性很弱,受热易分解:
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
温馨提示:
(1)应用NaHCO3和Na2CO3之间的热稳定性的差别,可以鉴别NaHCO3和Na2CO3两种盐的固体。
(2)利用此理原可除去Na2CO3中的NaHCO3。
3.CO
和HCO
的检验
(1)当某溶液加盐酸放出无色、无味、使澄清石灰水变浑浊的气体,则原溶液中含有CO
或HCO
。
(2)若需要进一步确证有CO
还是HCO
,需取原试液滴加BaCl2溶液,如有沉淀,则含有CO
:
CO
+Ba2+===BaCO3↓,若没有沉淀,则含有HCO
。
(3)区别Na2CO3和NaHCO3固体的方法:
加热法。
加热时有气本产生的为NaHCO3,没有气体产生的为Na2CO3.
(4)区别Na2CO3和NaHCO3溶液的特殊方法:
逐滴加入盐酸,开始无气体逸出的为Na2CO3,开始即有气体逸出的为NaHCO3:
HCl+Na2CO3===NaCl+NaHCO3,
HCl+NaHCO3===NaCl+CO2↑+H2O。
【例3】 有两个无标签的试剂瓶,分别装有Na2CO3和NaHCO3,有4位同学为鉴别它们采用了以下不同的方法,其中可行的是( C )
A.分别配成溶液,再加入澄清石灰水
B.分别配成溶液,再加入NaOH溶液
C.分别加热,再检验是否有使石灰水变浑浊的气体产生
D.分别配成溶液,再进行焰色反应
【例4】 取NaHCO3、Na2CO3、NaCl的混合物100g,加热到质量不再改变不止,剩下残渣84.5g。
将此残渣加入过量盐酸200g,至气泡不再产生后,称量全部溶液的质量为251.5g。
求混合物中NaCl的质量。
【解析】 解:
设混合物中NaHCO3质量为x,生成Na2CO3质量为y。
三、焰色反应
1.做焰色反应的载体为什么用铂丝?
能用别的材料代替铂丝吗?
因铂丝灼烧时火焰没有特殊颜色,因此常用铂丝作焰色反应的载体,其他凡是灼烧时火焰没有特殊颜色的金属都可以用焰色反应的载体。
如光洁无锈的铁丝或镍、铬、钨丝等。
2.实验步骤:
(可用五个字描述:
洗、烧、蘸、烧、观)。
(1)做过焰色反应实验的铂丝为什么要洗?
因为做焰色反应实验时,铂丝上会沾附着金属离子,再做焰色反应实验时,沾附的金属离子会干扰焰色反应实验现象,因此再做焰色反应实验时,必须将原来沾附的金属离子洗掉。
(2)做过焰色反应实验的铂丝用什么试剂洗?
原因是什么?
用盐酸洗铂丝。
因为盐酸能溶解金属化合物,使金属离子容易洗净;盐酸灼烧火焰呈无色,容易判断金属离子是否洗净;盐酸生成金属氯化物在灼烧时易汽化挥发而使焰色明显。
因此选用盐酸洗。
(3)铂丝洗后为什么要烧?
烧到什么程度?
铂丝用盐酸洗后需检验是否洗净,必须经过灼烧才能确定,另外通过灼烧可以使一部分金属离子挥发,除掉用盐酸洗后残留在铂丝上的少量金属离子。
灼热时烧到火焰呈无色为止。
(4)灼烧时为什么要在酒精灯的无色火焰处进行?
因为酒精灯的有色火焰会干扰金属离子的焰色反应现象,因此灼烧时必须要在酒精灯的无色火焰处进行(最好用煤气灯,因它的火焰颜色较浅)。
(5)进行钾及钾的化合物发生焰色反应实验时,为什么要透过蓝色钴玻璃去观察?
因钾及钾的化合物中可能混有钠元素,而钠的黄色火焰能掩盖钾的浅紫色火焰,而蓝色钴玻璃能滤去黄色的光,这样可以避免钾与钾的化合物中混有钠元素所造成的干扰。
因此进行钾及钾的化合物焰色反应实验时,要透过蓝色钴玻璃去观察。
若用K2CO3和Na2CO3的混合物作焰色反应实验时,直接观察到黄色火焰,透过蓝色的钴玻璃观察,则为紫色火焰。
【例5】某物质灼烧,焰色反应为黄色,下列判断正确的是BDA.该物质一定是钠的化合B.该物质一定是含钠元素
C.该物质一定是金属钠D.不能确定该物质是否含钾元素
二、铝的重要化合物
1.氧化铝
(1)物理性质
白色固体,不溶于水,熔点高,良好的耐火材料。
自然界中纯净的Al2O3为无色晶体,俗称刚玉,硬度仅次于金刚石,可作入造宝石。
(2)化学性质
氧化铝既能与强酸反应,又能与强碱反应,具有不同于一般金属氧化物的性质,属于两性氧化物。
与强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液)反应的化学(离子)方程式分别为:
Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2OAl2O3+6H+===2Al3++3H2O
2NaOH+Al2O3===2NaAlO2+H2OAl2O3+2OH-===2AlO
+H2O
温馨提示:
(1)既能跟酸反应生成盐和水,又能跟碱反应生成盐和水的氧化物叫做两性氧化物。
(2)两性氧化物是物质类别,氧化物可分为酸性氧化物、碱性氧化物、两性氧化物、不成盐氧化物(CO、NO)、过氧化物(Na2O2)等。
(3)金属氧化物不一定是碱性氧化物。
如Al2O3为金属氧化物,却是两性氧化物。
(4)ZnO也是两性氧化物,它与NaOH反应的化学方程式为:
ZnO+2NaOH===Na2ZnO2+H2O。
【例1】 下列关于Al2O3的说法正确的是(AB)
A.Al2O3也可以通过分解反应制得B.Al2O3是两性氧化物
C.Al2O3非常致密,所以可用铝制容器盛HCl和NaOH等
D.擦去表面氧化铝的铝条,在酒精灯上灼烧时,熔化的铝纷纷滴落下来
二、氢氧化铝和硫酸铝钾
1.氢氧化铝
(1)实验室制Al(OH)3
Al3++3OH-===Al(OH)3↓(NaOH适量)
Al3++3NH3•H2O===Al(OH)3↓+3NH4+
AlO2-+H++H2O===Al(OH)3↓(H+适量)
AlO2-+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO3-
Al3++3AlO2-+6H2O===4Al(OH)3↓
(2)化学性质
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O
2Al(OH)3
Al2O3+3H2O
(3)碱性
NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,可用来证明元素金属性Na>Mg>Al。
温馨提示:
氢氧化铝是白色不溶于水的胶状物质,表面积大,有强吸附作用,用于净水、吸附色素。
Al(OH)3只有在与强酸反应生成盐和水时才能表现出碱性,也只有在与强碱反应生成盐和水时才表现出酸性。
Al(OH)3不溶于H2S、H2CO3等弱酸,也不溶于弱碱NH3·H2O等。
2.硫酸铝钾的主要性质和用途
明矾是无色晶体,易溶于水。
因Al3+的水解反应,其水溶液显酸性。
Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+
明矾水解所产生的胶状的Al(OH)3吸附能力很强,可以吸附水里的悬浮杂质形成沉淀,使水澄清。
所以明矾常用作净水剂。
温馨提示:
硫酸铝钾和明矾均属于盐类当中的复盐。
复盐,即由两种金属阳离子(含
)与一种酸根离子组成的盐,或者说,复盐是由两种简单的盐复合而成的盐。
但复盐是纯净物,不是混合物。
明矾又属于矾类物质。
在中学化学里常见的矾,除明矾以外,还有蓝矾(CuSO4·5H2O)、绿矾(FeSO4·7H2O)等。
下列关于Al(OH)3的性质叙述错误的是( )
A.Al(OH)3是两性氢氧化物
B.Al(OH)3是难溶于水的白色胶状物质
C.Al(OH)3能凝聚水中的悬浮物,也能吸附色素
D.Al(OH)3既溶于NaOH溶液、氨水,又能溶于盐酸
【解析】 Al(OH)3是两性氢氧化物可溶于强酸或强碱溶液,但不溶于弱碱氨水,不溶于弱酸碳酸。
【答案】 D
2向100mL2mol·L-1的AlCl3溶液中,逐滴加入NaOH溶液100mL时产生沉淀为7.8g,则加入NaOH溶液的物质的量浓度是 CD
A.1mol·L-1B.1.5mol·L-1C.3mol·L-1D.7moL·L-1
【解析】 7.8gAl(OH)3的物质的量为0.1mol<0.2mol,不是最大值,则有两种情况。
1.常见金属氧化物的颜色
Na2O白色、CaO白色、MgO白色、Al2O3白色、Fe2O3红棕色、Cu2O红色、PbO黄色、Ag2O褐色、FeO黑色、Fe3O4黑色、CuO黑色、MnO2黑色。
2.常见微溶难溶氢氧化物的颜色
Ca(OH)2、Mg(OH)2、Al(OH)3、Fe(OH)2、Zn(OH)2均为白色 Fe(OH)3红褐色 Cu(OH)2蓝色
3.弱碱(如NH3·H2O等)不能使Al(OH)3转变为AlO2-,很弱的酸(如H2CO3等)不能使Al(OH)3转变为Al3+。
因为Al(OH)3的电离程度太小,只有大量的H+或OH-才能使平衡发生移动。
4.Al(OH)3的溶解度很小,而且无论酸式或碱式电离的程度都很小,但其碱性略强于酸性,所以,虽然说氢氧化铝是两性氢氧化物,但仍属于弱碱。
铁的重要化合物
一、铁的氧化物
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
名称、俗名
氧化亚铁
氧化铁(铁红)
四氧化三铁(磁性氧化铁)
铁的化合价
+2
+3
+2(1/3)+3(2/3)
颜色、状态
黑色粉末
红棕色粉未
黑色晶体
溶解性
都不溶于水,但溶于酸溶液
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
与H+的反应
FeO+2H+===
Fe2++H2O
Fe2O3+6H+===
2Fe3++3H2O
与H+反应生成Fe2+、Fe3+
与还原剂反应
H2+FeO
Fe+H2O
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2(用于炼铁)
8Al+3Fe3O4
4Al2O3+9Fe
空气中的稳定性
不稳定,空气中加热,
生成Fe3O4
稳定
稳定
生成方法
2Fe(过量)+O2
+2FeO
2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O
3Fe+2O2
Fe3O4
1下列物质中,常用来制造油漆的颜料的是( )
A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.Fe(OH)3
【答案】 B【点拔】 Fe2O3俗称铁红,可用作红色颜料
2有0.4g铁的氧化物,用足量的CO在高温下将其还原,把生成的CO2全部通入过量的澄清石灰水中,得到0.75g固体沉淀物。
求这种铁的氧化物的化学式。
【答案】 解:
设铁的氧化物的化学式为FexOy,根据题意有:
二、铁的氢氧化物
1.铁的氢氧化物——氢氧化亚铁与氢氧化铁
氢氧化物
氢氧化亚铁
氢氧化铁
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
物理性质
白色固体,
不溶于水
红褐色固体,不溶于水
氢氧化物
氢氧化亚铁
氢氧化铁
化学性质
Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O
4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O
制法
可溶性碱与可溶性亚铁盐溶液反应
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
可溶性碱与铁盐溶液反应
Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓
2.铁的氢氧化物制备与性质探究
(1)实验步骤:
取两支试管,分别加入少量FeCl3溶液、FeSO4溶液,各滴入NaOH溶液适量。
(2)实验现象:
盛FeCl3溶液的试管中,生成红褐色的Fe(OH)3沉淀;盛FeSO4的试管中,先生成白色絮状沉淀,迅速变为灰绿色,最后变成红褐色。
(3)实验结论:
Fe(OH)3(氢氧化铁)和Fe(OH)2(氢氧化亚铁)分别可用相应的可溶性盐与可溶性碱反应制得。
温馨提示:
(1)不能用Fe2(SO4)3与Ba(OH)2反应制取Fe(OH)3,因为同时有BaSO4沉淀生成,得到的是两种沉淀的混合物无法分离,反应的离子方程式为2Fe3++3SO
+3Ba2++6OH-===2Fe(OH)3↓+3BaSO4↓。
(2)在碱类中Fe(OH)2有较强的还原性,Fe(OH)3有较强的氧化性:
Fe(OH)2与强氧化性酸反应,则被氧化成Fe3+,Fe(OH)3与还原性酸反应,则被还原为Fe2+。
(3)制备Fe(OH)2时,需注意以下实验条件:
①Fe2+必须是新制的并放入Fe粉以防Fe2+被氧化成Fe3+;②除去溶液中溶解为O2,其方法是加热NaOH溶液;③滴管末端插入试管内的液面以下;④必要时可在液面上加植物油或苯进行液封。
三、铁盐和亚铁盐的重要性质
1.Fe、Fe2+、Fe3+之间的三角转化
Fe的化合价为0,是最低价态,单质铁只表现还原性,Fe2+中铁的化合价为+2价,处于中间价态,Fe2+既有氧化性,又有还原性,Fe3+中铁的化合价为+3价,为最高价态,Fe3+只具有氧化性。
(1)观察法:
Fe3+盐溶液呈棕黄色,Fe2+盐溶液呈浅绿色。
(2)SCN-法:
滴入KSCN或其他可溶性硫氰化物溶液,呈红色者是Fe3+溶液,不变红者是Fe2+溶液。
(3)碱液法:
分别加入碱液(氨水亦可),生成红褐色沉淀者是Fe3+溶液,先生成白色沉淀,又迅速转变为灰绿色,最后变为红褐色者是Fe2+溶液。
(4)H2S法:
分别通入H2S或加入氢硫酸,有黄色沉淀析出(或变浑浊)者是Fe3+溶液,无此现象者是Fe2+溶液。
(5)淀粉KI法:
能使淀粉碘化钾试纸变蓝的溶液是Fe3+,无此现象者是Fe2+。
(6)KMnO4(溴水)法:
分别加入少量酸性KMnO4溶液(或溴水),能使之褪色者是Fe2+溶液,不能使之褪色者是Fe3+溶液。
(7)铜片法:
分别加入铜片,溶液逐渐变为蓝绿色者是Fe3+溶液,不变色者是Fe2+溶液。
3.铁离子和亚铁离子的检验
(1)Fe2+的检验:
加碱溶液或者先加KSCN溶液,再通入Cl2。
加碱溶液:
灰白色↓→灰绿色↓→红褐色↓
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
先加KSCN溶液,再通入Cl2:
无明显现象→血红色溶液
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
(2)Fe3+的检验:
加KSCN溶液或加碱溶液。
加KSCN溶液:
溶液变血红色,Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
加碱溶液:
有红褐色沉淀,Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
【例4】 在FeCl3和CuCl2混合液中,加入过量的铁粉,充分反应后,溶液中的金属离子主要是( )
A.Fe2+ B.Fe3+和Fe2+C.Cu2+和Fe2+D.Cu2+
【解析】 在FeCl3和CuCl2混合液中加入铁粉,则铁首先与Fe3+反应:
Fe+2Fe3+===3Fe2+,Fe3+完全反应后Cu2+可继续反应:
Fe+Cu2+===Cu+Fe2+。
铁粉过量,则溶液中Fe3+和Cu2+均完全反应,溶液中离子主要是Fe2+。
A
将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液,混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应),试判断下列情况下溶液中存在的金属离子和金属单质。
(1)若铁粉有剩余,则容器中不可能有________;
(2)若氯化铜有剩余,则容器中还可能有________;
(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余,则容器中不可能有________,一定有________。
(4)若氯化铁有剩余,则容器中不可能有________。
【解析】 该题属物质共存问题,解答本题应首先弄清物质间可能发生的反应,凡相互间能发生反应的物质就不可能(大量)共存。
该题涉及的反应有:
①Fe+2FeCl3===3FeCl2②Fe+CuCl2===Cu+FeCl2
③Cu+2FeCl3===2FeCl2+CuCl2
(1)若铁粉有剩余,则容器中就不可能有Fe3+、Cu2+,因为它们能发生上述①②反应。
(2)若CuCl2有剩余,则容器中不可能有Fe,可能有Fe2+、Fe3+或Cu、Fe2+。
(3)若FeCl3和CuCl2均有剩余,则容器中不可能有Fe、Cu,一定有Fe2+。
(4)若FeCl3有剩余,则容器中不可能有Fe、Cu。
【答案】
(1)Fe3+、Cu2+
(2)Fe2+、Fe3+或Cu、Fe2+ (3)Fe、Cu Fe2+ (4)Fe、Cu
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