高一化学必修一第三章第二节几种重要的金属化合物课件PPT精品资料1.ppt 160页

'第二节　几种重要的金属化合物(共3课时) 大家都知道海水是咸的，是因为海水里面含有NaCl等物质，NaCl是人们饮食中必不可少的调味品，水溶液呈中性；为了使蒸出的馒头松软多孔，没有酸味，和面时要掺入一定量的小苏打……食盐和小苏打中都含有钠元素，你还知道哪些含钠元素的化合物？它们有何性质？有什么用途？钠的氧化物有氧化钠和过氧化钠。同一种元素形成的不同化合物，所呈现出的性质千变万化，为我们呈现了一个琳琅满目难以穷尽的物质世界。你要想详细了解钠的重要化合物，请随我们一块走进教材第二节，几种重要的金属化合物。 ●梳理导引1．Na2O是________色固体，Na2O2是________色粉末。Na2O与水反应的化学方程式为________________________________，Na2O2与H2O反应的化学方程式：__________________________________。Na2O2与CO2反应的化学方程式____________________________________。Na2O属于________(填“酸性”“碱性”或“两性”)氧化物，Na2O2________(填“是”或“不是”)碱性氧化物，______(填“有”或“无”)漂白性。 2．碳酸钠俗名__________，____________色固体，受热________(填“难”或“易”)分解，溶解度________(填“大于”或“小于”)碳酸氢钠。转化为碳酸氢钠的化学方程式是__________________________________。碳酸氢钠俗名________，______色固体，受热________(填“难”或“易”)分解，化学方程式为______________________________。Na2CO3和NaHCO3都能跟盐酸反应，写出反应的化学方程式____________________、______________________；NaHCO3还能与NaOH等碱反应，化学方程式为_______。 3．____________________________叫焰色反应。做焰色反应一般用________丝，实验前后都应该用________将它们洗净，具体操作是______________________________________________。钠的焰色反应是________色，钾的焰色反应应该透过________观察，颜色为________。 参考答案：1．白　淡黄Na2O＋H2O===2NaOH2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2碱性　不是　有2．纯碱或苏打　白　难　大于Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3小苏打　白　易2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O 3．金属或它们的化合物在灼烧时会使火焰呈现特殊的颜色　铂(或光洁无锈的铁)盐酸　将铂丝放在酒精灯外焰上灼烧，至与原来的火焰颜色相同为止；做焰色反应后，将铂丝用盐酸洗净，在外焰上灼烧至没有颜色　黄　蓝色钴玻璃　浅紫色 ●问题探究1．Na2O与Na2O2哪个更稳定？提示：稳定性往往与活泼性相反，即越易与其他物质反应，其稳定性越差。氧化钠受热可转变成过氧化钠，说明其稳定性较差。常温下，Na在空气中会发生变化，生成Na2O；加热时，则生成Na2O2。Na2O受热时，会继续反应，生成Na2O2。从反应条件和反应过程中可看出：Na2O2更稳定。 2．甲、乙两同学都来制取较纯净的碳酸钠溶液，分别设计了下列实验方案：甲：用图1所示实验装置，将大理石与稀盐酸反应得到的CO2直接通入氢氧化钠溶液中。乙：用图2所示，将氧氢化钠溶液分成两等份，用下列实验装置，再将大理石与稀盐酸反应得到的CO2，经饱和碳酸氢钠溶液洗涤后，长时间通入其中一份氢氧化钠溶液中，并将所得溶液小心加热煮沸1～2分钟，以赶走溶解在溶液中的过量CO2；再将另一份氢氧化钠溶液与此份溶液混合。哪位同学能获得较纯净的碳酸钠？为什么？乙同学的加热煮沸有没有必要？ 提示：向氢氧化钠溶液中通入二氧化碳时，若二氧化碳不足，则得到的是碳酸钠和氢氧化钠的混合物；若二氧化碳大于NaOH的物质的量、小于2倍的NaOH的物质的量，则得到的是碳酸钠和碳酸氢钠的混合物；若二氧化碳大于2倍的NaOH的物质的量，则得到NaHCO3。即二氧化碳的量很难控制。根据化学方程式：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O，等物质的量的NaHCO3和NaOH混合生成Na2CO3。如果乙同学不对溶有CO2气体的碳酸氢钠溶液加热煮沸以赶尽溶解的CO2，则溶解的CO2与氢氧化钠反应，最终得到的是NaHCO3和Na2CO3的混合物。 结论：乙同学，因为用这样的方法得到了与氢氧化钠等物质的量的碳酸氢钠，等物质的量的氢氧化钠和碳酸氢钠恰好完全反应，生成碳酸钠。答案：乙同学。向氢氧化钠溶液中通CO2，很难把握CO2的量，少了，含有氢氧化钠，多了，又有碳酸氢钠。而用等物质的量的碳酸氢钠与氢氧化钠反应，两者恰好完全反应，生成的是碳酸钠。煮沸是为了除去碳酸氢钠溶液中溶解的CO2，因碳酸氢钠在100℃以上才分解，所以这里的煮沸，不会使碳酸氢钠发生分解。 ●细品教材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===Na2CO3Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O2Na2O＋O22Na2O2Na2O与Na2O2 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＋O22H2O＋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 ●典例精析【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O2B．Na2O2与CO2C．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 【点拔】考查反应条件和反应物用量对化学反应的影响。 【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＋O22CO2,2CO2＋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＋O22H2O,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 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。 如下图装置，试管中盛有水，气球a中盛有干燥的Na2O2颗料。U形管中注有浅红色的水。将气球用橡皮筋紧缚在试管口。实验时将气球中的Na2O2抖落到试管b的水中，将发生的现象是() A．U形管内红水褪色B．试管内溶液变红C．气球a被吹大D．U形管水位d＞c【解析】此题解答时容易因定向思维而错选A、B，是因为没有注意到浅红色的水是在U形管中而非试管中。由于发生反应2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，产生O2使气球膨胀，该反应放出大量热量，使广口瓶中空气受热膨胀而出现U形管中水位d＞c。【答案】CD 【点拔】因为各种习题万变不离其宗，所以审清题意、回归基础是我们学好化学最重要的一个环节。 ●细品教材1．碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑实验设计在两支试管中分别加入3mL稀盐酸，将两个各装有少量等质量的Na2CO3、NaHCO3粉末的小气球分别套在两支试管口。将气球内的Na2CO3和NaHCO3同时倒入试管中，比较它们放出CO2的快慢。 实验现象①两组化学试剂分别混合后都生成无色气体，气球体积膨胀；②碳酸氢钠与盐酸混合比碳酸钠与盐酸混合气球膨胀得快且大。实验结论　碳酸氢钠与盐酸反应产生气体比碳酸钠与盐酸反应产生气体快。 2．碳酸钠、碳酸氢钠的热稳定性实验设计　把Na2CO3放在试管里，约占试管容积的，往另一支试管里倒入澄清的石灰水(如下图)，然后加热，观察澄清的石灰水是否起变化，换上一支放入同样体积NaHCO3的试管，加热，观察澄清石灰水的变化。实验现象加热Na2CO3时澄清石灰水不变浑浊，加热NaHCO3时澄清石灰水变浑浊。 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。 ●典例精析【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()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 【解析】A项中的石灰水与Na2CO3和NaHCO3皆能发生反应产生CaCO3沉淀。B项中NaOH虽然只与NaHCO3反应：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O，但并无明显现象。D项由于两试剂中皆含有Na元素，故也不能用焰色反应区分。C项加热时，只有NaHCO3受热分解，2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，产生的CO2可使澄清石灰水变浑浊，故可用来鉴别。【答案】C 【点拔】对不同的物质进行区分鉴别时，要求各物质的实验现象明显不同，且操作简单易行，这是设计实验时应充分注意的问题。 【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。 【答案】混合物中NaCl的质量为5g。 (2009·全国Ⅱ)下列叙述中正确的是()A．向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，再向溶液中加入NaHCO3饱和溶液，有CaCO3沉淀生成B．向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为12C．等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积相同D．向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，有NaHCO3结晶析出： 【解析】CaCO3与CO2反应生成Ca(HCO3)2，再加入NaHCO3，因为二者不反应故没有现象，A项错误；向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，发生反应：Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl仅生成NaHCO3，无CO2气体放出，B项错误；等质量的NaHCO3和Na2CO3，其中NaHCO3的物质的量多，与足量HCl反应时，放出的CO2多，C项错误；Na2CO3饱和溶液中通入CO2发生的反应为：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓，由于NaHCO3的溶解性较小，故有结晶析出，D项正确。【答案】D 将某碳酸钠和碳酸氢钠混合物2.74g加热到质量不再变化时，剩余物质的质量为2.12g。求混合物中碳酸钠的质量分数。【答案】38.7%【点拔】解：剩余物质2.12g为Na2CO3，(2.74－2.12)g为分解放出的气体的质量。方法Ⅰ：设混合物中Na2CO3的质量为x，NaHCO3的质量为y。 ●细品教材实验中的几个问题：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。 ●典例精析【例5】某物质灼烧，焰色反应为黄色，下列判断正确的是()A．该物质一定是钠的化合物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 【解析】钠的焰色反应是钠单质或钠离子即钠元素具有的性质，故B正确；钠元素的焰色对钾元素的焰色存在干扰，故D也对。【答案】BD【点拔】(1)焰色反应的元素对象是金属元素，物质对象是单质或化合物。(2)焰色反应并不是化学反应，但钠、钾等金属单质在燃烧过程中既有化学反应又有焰色反应。(3)不是所有金属元素都能发生焰色反应。(4)焰色反应常用于对金属元素(主要考查钠和钾)进行鉴别或鉴定。 用光洁的铂丝蘸取某无色溶液，在无色灯焰上灼烧时观察到黄色火焰，则下列有关该无色溶液的叙述中正确的是()A．只含有Na＋B．一定含Na＋，也可能含K＋C．既含Na＋又含K＋D．一定含有钠盐 【解析】该题是对焰色反应现象的逆推判断。焰色呈黄色，说明一定有Na＋，而K＋的焰色浅紫色会被黄色掩盖，不影响实验结果，有无K＋不能确定，A、C项都不对。另外根据溶液呈电中性知不可能仅含一种阳离子，还必须有阴离子，若阴离子为酸根离子，则溶液中含钠盐，若阴离子为OH－，则溶液中含烧碱，即含钠不一定是含钠盐，故D项不对。【答案】B ●资料备选“纯碱”一词的由来我国工业将无水碳酸钠(Na2CO3)称为“纯碱”。第一次世界大战前，我国所需要的碳酸钠除少量是国内生产的天然碱外，其余全部靠进口，称之为“洋碱”。大战爆发后，由于交通梗阻，碱源断绝，国内曾一度出现碱荒。为解国民缺碱之若，1917年我国著名的实业家范旭东先生在天津筹建了永利制碱公司，1920年在天津墉沽兴建了碱厂，聘请我国化工专家侯德榜任总工程师。该厂经努力研制，终于生产出了优质碳酸钠，产品畅销国内，并远销日本及东亚其他某些国家。 中国人非要使用“洋碱”不可的时代一去不复返了。当时人们兴高采烈，范旭东先生抓起一把碱面，激动地说：“多么纯净，多么洁白呀！我们就叫它纯碱吧！”从此，“纯碱”就成了无水碳酸钠在我国工商业中常用的名称。 商店里的铝制品五颜六色，有的金黄，有的碧绿，有的鲜红……这些颜色，并不是像涂漆一样涂上去的，而是利用氧化铝的吸附作用吸附着色的。铝在空气中会迅速被氧化，表面生成致密的氧化物薄膜，保护里面的铝不再继续被氧化，但自然氧化形成的薄膜一般只有几微米厚，不耐磨擦，也不能用来着色。 要进行铝的氧化着色，首先是在铝表面制造较厚的氧化膜，做法是用14的硫酸做电解液，铝制品为阳极，碳棒为阴极进行电解，大约经半小时，铝制品表面生成较厚的氧化膜，可达几十微米，里面有很多孔隙，可以吸附染料分子，铝制品在染色液中浸泡后，染料即被氧化膜吸附，铝制品显示出颜色，最后将染色的铝制品放进封闭液中进行加热，使孔隙封闭。这样，铝制品表面的颜色就会长期保持。从上面介绍的生产过程可以看到，铝制品氧化着色处理有两个作用：一是氧化膜加厚，增加耐磨性；二是着色后鲜艳美观。： ●梳理导引1．氧化铝是________色固体，熔点________，______溶于水。氧化铝的用途：__________________________。氧化铝是________性氧化物，它与HCl、NaOH溶液反应的离子方程式分别为______________________________、____________________________________________。 2．Al(OH)3是________固体，________溶于水，具有________性。Al(OH)3能溶于________或__________，是________氢氧化物，它与HCl、NaOH反应的离子方程式分别为___________________________________________，____________________________________________。氢氧化铝受热________稳定，其受热分解的化学反应方程式为______________________________________________。 ●问题探究1．我们称氧化铝为两性氧化物、氢氧化铝为两性氢氧化物，铝和碳酸氢钠都是既能和酸反应又能和碱反应，那么铝和碳酸氢钠是两性物质吗？提示：不是。因为铝跟强碱溶液反应是分三步进行的：第一步NaOH溶解铝表面的氧化膜：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O第二步　失去保护膜的铝跟水反应：2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑ 第三步NaOH溶解Al(OH)3：Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O将二、三两步合并得：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑由以上反应可知，铝并不直接和碱反应，强碱只起了溶解氧化膜和氢氧化铝的作用，所以铝不是两性物质，只是具有像NaHCO3那样，既能和酸反应又能和碱反应的两种性质。 2．Al2O3是两性氧化物，为什么铝却能在冷浓硫酸或冷浓硝酸中发生钝化？提示：氧化铝有各种存在的形式，其性质不完全相同。铝在冷浓硫酸或冷浓硝酸中钝化时，生成的是致密的氧化铝薄膜，它既不溶于酸，也不溶于碱，保护了里面的金属铝不再与酸反应。铝条与Hg(NO3)2溶液反应后放置在空气中生成的是疏松的氧化铝，因此金属铝可以继续与氧气反应。通常实验室里新制的氧化铝是两性化合物，既能溶于酸，又能溶于强碱。 ●细品教材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。 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。 ●典例精析【例1】下列关于Al2O3的说法正确的是()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 【解析】A项：4Al＋3O2Al2O3，Al(OH)3是不溶性碱，所以Al(OH)3受热分解也可制取Al2O3，2Al(OH)3Al2O3＋3H2O；B项：Al2O3与酸、碱反应后都生成盐和水，所以是两性氧化物；C项：Al2O3能与HCl、NaOH反应，所以HCl、NaOH溶液不能盛放在铝制容器中；D项：擦去氧化膜的铝条，在酒精灯上加热时，由于铝很活泼，接着与O2反应又生成一层氧化铝，包在熔化的铝的外层，使得Al不会滴落下来。【答案】AB 【点拔】要熟悉物质的性质、制法，这样才能全面掌握某一物质的制备等问题。 既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应的化合物是()①Al②NaHCO3③Al2O3④Mg(OH)2⑤Al(OH)3A．①②③⑤B．①④⑤C．②③⑤D．①③④【解析】注意审题，题目要求是“化合物”，防止错选A。【答案】C 【点拔】看清题目要求，掌握常见的既能与酸反应又能与碱反应的化合物。 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等很弱的酸，也不溶于弱碱如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。矾，即某些硫酸盐的含水结晶。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。 ●典例精析【例2】(广东实验中学2009－2010学年度高一上学期期末考试)有一镁、铝合金，作适量稀硫酸恰好完全溶解，再加入氢氧化钠溶液，析出沉淀的物质的量随氢氧化钠的体积关系如右图所示，则原合金中镁、铝物质的量比为() A．21B．41C．11D．12【解析】根据图像可以看出使Mg2＋和Al3＋完全沉淀消耗的NaOH是使Al(OH)3溶解消耗NaOH的4倍。设Mg2＋和Al3＋的物质的量分别为x和y。根据反应：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，Al3＋＋2OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===＋2H2O，则2x＋3y＝4y，解得xy＝12。【答案】D：：：：：： 【例3】用含少量镁的铝片制取纯净的氢氧化铝，下述操作步骤中最恰当的组合是()①加盐酸溶解；②加烧碱溶液溶解；③过滤；④通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀；⑤加入盐酸生成Al(OH)3沉淀；⑥加入过量烧碱溶液生成Al(OH)3沉淀。A．①⑤⑥③B．②③⑥③C．②③④③D．②③⑤③ 【答案】C 【点拔】对于某些最佳选择题中，往往给出2个或2个以上具有类似性的可选项，此时必须从两者的差别中进行分析比较，才能得出正确结论。 (广东中山市高一级2009－2010学年度第一学期期末统一考试)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 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()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。 【答案】CD 【点拔】当Al3＋与OH－反应时，随着两者物质的量之比不同，生成Al(OH)3沉淀的量也不同，需特别指出的是，生成一定量的Al(OH)3时，Al3＋与OH－的物质的量之比也不一定唯一，只要n[Al(OH)3]＜n(Al3＋)，n(Al3＋)、n(OH－)就有两个比例关系存在；一个是Al3＋有余OH－不足；另一个是n(OH－)＞3n(Al3＋)，过量的OH－又将部分Al(OH)3溶解。 ●资料备选思维误区警示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。 铁是人体内需要的微量元素。一般人的体内含铁量为4.2～6.1g，相当于一个小铁钉的重量，约占人体体重的0.004%，血红蛋白中的铁是体内氧的输送者。铁是目前应用最广泛的金属材料，铁的化合物在生产、生活中有着广泛的应用，如Fe2O3用作油漆和涂料的颜料，FeSO4可作为人体补铁剂，也可用作食品抗氧化剂。常见的含铁化合物还有哪些？它们有何性质和用途？ 纯净的铁制品是闪闪发光的银白色，纳米状态的还原铁粉呈黑色，含有铁离子的血红蛋白是鲜红色，纯净的氧化铁是红色，铁锈是红棕色，三氯化铁固体是棕黄色，三氯化铁溶液是黄色，硫酸亚铁晶体是绿色，硫酸亚铁溶液是浅绿色，氢氧化铁是红褐色，氢氧化亚铁是白色，四氧化三铁和氧化亚铁是黑色。让我们共同学习铁的重要化合物，了解更多的铁的奥秘。 ●梳理导引1．铁在地壳中含量仅次于________、__________和________，居第________位，主要化合价为__________和________。2．铁的氧化物有：FeO：______粉未，Fe2O3：______粉未，俗称______________，Fe3O4：____________晶体，俗称__________。FeO和Fe2O3是______________性氧化物(填“酸”“碱”或“两”)。它们与盐酸反应的离子方程式为________________、____________________。 3．向FeCl3溶液中滴加NaOH溶液，得到________色的Fe(OH)3沉淀，反应的离子方程式为_______________。向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液，生成__________沉淀，迅速变成________，最终变成________色。反应的离子方程式和化学方程式为_________________________________、____________________________________________。 4．向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液变为______色，向FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，不变色，再滴加几滴氯水，溶液为________色。Fe2＋与Fe3＋在一定条件下可相互转化，写出Fe3＋与Fe反应及Fe2＋与Cl2反应的离子方程式_________________________________________________、_____________________________________________。 参考答案：1．氧　硅　铝　四　＋2＋32．黑色　红棕色　铁红　具有磁性的黑色　磁性氧化铁　碱FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O3．红褐Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓白色　灰绿色　红褐Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)34．红　红2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ ●问题探究1．Fe3O4是铁的一种氧化物，它还有哪几种表示方法？提示：Fe3O4不是一般的氧化物，有的为了便于理解和记忆，把Fe3O4写成Fe2O3·FeO的形式，这样得到的铁的化合价为＋2价和＋3价。Fe3O4是一种铁酸盐，组成为Fe(FeO2)2。 2．在无线电工业上常用FeCl3溶液来刻蚀铜板，制造印刷线路，你知道这是利用了Fe3＋的什么性质吗？提示：利用了Fe3＋的强氧化性，2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋3．如何检测某溶液中含有Fe2＋不含Fe3＋？提示：向待则溶液中加入KSCN溶液，溶液不变红，然后通入Cl2，溶液变红，则证明原溶液中无Fe3＋，有Fe2＋。 ●细品教材FeO、Fe2O3、Fe3O4比较表化学式FeOFe2O3Fe3O4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FeOFe2O3Fe3O4与H＋的反应FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O与H＋反应生成Fe2＋、Fe3＋与还原剂反应H2＋FeOFe＋H2OFe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(用于炼铁)8Al＋3Fe3O44Al2O3＋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＋2FeO2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O3Fe＋2O2Fe3O4 ●典例精析【例1】下列物质的主要成分不正确的是()A．赤铁矿∶Fe2O3B．铜绿∶CuOC．磁铁矿∶Fe3O4D．铝土矿∶Al2O3【解析】常见矿物质的主要成分，及某些化学物质的俗称与化学式要能对应。铜绿的化学式是Cu2(OH)2CO3。【答案】B 【例2】由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得混合物中铁元素与氧元素的质量比为218，则此混合物中FeO、Fe2O3、Fe3O4的物质的量之比为()A．121B．211C．111D．113：：：：：：：：： 【答案】CD：：：：：： 【点拔】本题给出了由三种铁的氧化物组成的混合物中的铁与氧的质量比，要求出三种铁的氧化物的物质的量之比。在求解时，先算出铁原子与氧原子的个数比，在此基础上结合三种氧化物的组成进行分析和推理，找出符合题意的关系。 下列物质中，常用来制造油漆的颜料的是()A．FeOB．Fe2O3C．Fe3O4D．Fe(OH)3【答案】B【点拔】Fe2O3俗称铁红，可用作红色颜料 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： 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)2Fe(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＋＋2H2O4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O2Fe(OH)3Fe2O3＋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。 (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。 ●典例精析【例3】在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备Fe(OH)2：(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是______。(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是______。(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是_________。(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是______________________。 【解析】制备Fe(OH)2时要注意防止氧化，本题是对Fe(OH)2的制备进行了设计，提供了H2这样一个还原性氛围，同时利用压强差将产生的FeSO4溶液压入到NaOH溶液中。(1)用于制备FeSO4溶液，加入的是稀H2SO4和铁屑。反应为：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑(2)加入与FeSO4溶液反应的NaOH溶液。 (3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，此时在试管Ⅰ中发生反应Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，产生的H2把试管Ⅰ和Ⅱ中的空气排出，检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹。此时产生的H2使试管Ⅰ中压强增大，使其中的溶液进入试管Ⅱ，发生反应FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4，生成白色Fe(OH)2沉淀。 (4)试管Ⅰ和试管Ⅱ中充满了H2，且外界空气不容易进入，这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色。【答案】(1)稀H2SO4、铁屑(2)NaOH溶液(3)检验试管Ⅱ出口处排出H2的纯度，当排出H2纯净时，再夹紧止水夹(4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入 如图，当容器A中反应开始后，分别进行下列操作，请回答有关问题： (1)若弹簧夹C打开，B容器中有什么现象：____________________________________________。(2)若弹簧夹C关闭一会儿，容器A中的反应还在进行时，B容器中的现象：__________________________，写出B容器中有关反应的化学方程式：________________________________________。(3)若先打出弹簧夹C一段时间，容器A中的反应还在进行时，再关闭弹簧夹C一会儿，B容器中的现象：__________________________________。 【解析】此题是一道综合性和实验操作的复合实验题，因此，在解答该题时必须明确：当氢氧化钠中空气未排尽时，氢氧化钠与硫酸亚铁反应的产物氢氧化亚铁只能短暂存在，但当通入氢气一段时间后，即认为其中的空气已排净，生成的Fe(OH)2能较长时间存在。 【答案】(1)容器B中的导管口有气泡冒出(2)容器A中溶液进入容器B，容器B中有白色沉淀生成，沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色2NaOH＋FeSO4===Fe(OH)2↓＋Na2SO44Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3↓(3)开始时容器B中的导管口有气泡冒出，弹簧夹关闭后容器A中溶液进入容器B，有白色沉淀生成 ●细品教材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↓ ●典例精析【例4】(甘肃会宁五中2009－2010学年度第一学期期末质检试卷)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＋。【答案】A 【例5】铁和氧化铁的混合物共Amol，加盐酸后固体全部溶解，共收集到BmolH2，且溶液中加入KSCN溶液不显红色，则原混合物中铁的物质的量为() 【解析】根据题意知：Fe和Fe2O3的混合物与盐酸再加入KSCN不显红色，这说明无Fe3＋，且放出H2Bmol。所发生反应的方程式为：Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O①Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋③ 根据①与③写出总方程式为Fe2O3＋Fe＋6HCl===3FeCl2＋3H2O1mol1mol则Fe的物质的量为(A＋B)mol。【答案】D 【点拔】解题时要注意隐含信息的“挖掘”。如本题中“加入KSCN不显红色”，说明溶液中无Fe3＋，进一步说明Fe除与H＋反应外，还与Fe3＋反应。 (甘肃会宁五中2009－2010学年度第一学期期末质检试卷)随着人们生活节奏的加快，方便的小包装食品已被广泛接受。为了延长食品的保质期，防止食品受潮及富脂食品氧化变质，在包装袋中应放入的化学物质是()A．无水硫酸铜、蔗糖B．生石灰、硫酸亚铁C．食盐、硫酸亚铁D．生石灰、食盐 【解析】防止食品受潮应加入干燥剂，常用生石灰或硅胶；防止富脂食品氧化应加入还原剂，容易与O2反应，可选用还原铁粉、硫酸亚铁等。【答案】B 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＋FeCl2③Cu＋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、CuFe2＋(4)Fe、Cu 【点拔】关键是分析清楚反应，根据化学反应确定一定存在的物质和一定不存在的物质。 ●资料备选铁的重要化合物相关计算1．向200mL0.1mol/L的Fe(NO3)2溶液中加入适量的NaOH溶液，使Fe2＋恰好完全沉淀，过滤，小心加热沉淀，直到水分蒸干，再灼烧到质量不再变化，此时固体的质量为()A．1.44gB．1.6gC．2.82gD．4.36g 【解析】在实验过程中发生如下反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，加热、灼烧时又会发生下列变化：Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3，所得固体的质量为1.6g。【答案】B 【点拔】本题容易误认为生成的Fe(OH)2沉淀在加热过程中会分解生成相应的氧化物FeO，从而计算出固体的质量为：0.1mol/L×0.2L×72g/mol＝1.44g。错误的原因在于忽视了在实验过程中Fe(OH)2接触到空气后会迅速被空气中的O2氧化生成Fe(OH)3。 2．把ag铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液。过滤出沉淀，洗涤、干燥、灼烧，得到红棕色粉末的质量仍为ag，则原合金中铁的质量分数为()A．70%B．52.4%C．47.6%D．30%【答案】A 【点拔】变化过程为：最后得到的红棕色粉末是Fe2O3，其质量为ag，即Al的质量应等于Fe2O3中O的质量，故合金中铁的质量分数就等于Fe2O3中Fe的质量分数。 '