高中化学必修1第三四章知识.docx

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高中化学必修1第三四章知识

第三章　金属及其化合物

第一节　金属的化学性质

一、金属与非金属的反应

1、钠（sodium）的物理性质：

银白色、有金属光泽的固体，是热和电的良导体，质软，密度小，熔点低。

2、钠与氧气的反应：

（1）缓慢氧化：

4Na＋O2＝＝2Na2O

钠在空气中加热实验现象：

可观察到钠先熔化后燃烧，燃烧时火焰呈黄色，最后留下的固体呈淡黄色。

（2）2Na+O2

Na2O2

铝的性质探究实验步骤：

用手撕一小块铝箔，用坩埚夹住，在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动。

观察现象，另取一小块铝箔，用砂纸打磨，除去表面的保护膜，再加热至熔化，观察现象。

实验现象：

铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝并不滴落

实验结论：

在常温下，铝能与空气里的氧气反应，生成一层致密而坚固的氧化物薄膜。

加热时反应加剧，生成白色固体，放出大量的热。

铝表面的氧化膜保护了铝，即使是未打磨的铝箔，在空气中也很快生成了新的氧化膜，构成的薄膜Al2O3的熔点为2050℃，高于铝的熔点660℃，包在铝的外面，所以熔化了的液态铝不会滴落。

3、其它常见金属与非金属的反应

2Mg+O2

2MgO4Al＋3O2

2Al2O33Fe

2O2

Fe3O4

规律小结：

一般金属+O2

金属氧化物金属+Cl2

最高价金属氯化物金属+S

低价金属硫化物

例如：

3Fe+2O2

Fe3O42Fe+3Cl2

2FeCl3Fe+S

FeS

第一节　金属的化学性质

（二）

二、金属与酸和水的反应

钠与水反应

实验步骤：

1、用镊子取一小块钠置于滤纸上，吸干表面的煤油，用小刀切绿豆大的一粒，其余放回原瓶。

2、在小烧杯中加一小半水，并将切下的钠粒投入小烧杯中，观察实验现象

3、反应结束后向烧杯中滴入1-2滴酚酞试剂，观察溶液的变化。

实验现象

现象

解释

浮在水面上

钠的密度比水小

熔成银白色小球

钠是银白色金属，熔点低，且反应放热

小球四处游动并发出嘶嘶响声

生成气体推动小球游动反应剧烈且放热

滴入酚酞溶液变红色

有碱性物质生成

1、钠与水的反应

2Na+2H2O==2NaOH+H2↑

2Na+2H2O==2NaOH+H2↑

离子方程式：

2Na+2H2O==2Na＋+2OH―+H2↑

2、金属铁与水的反应

注意事项：

1、剂的作用是吸收水蒸汽，使收集的氢气易点燃

2、管中石绵绒的作用是铁粉的载体，增大铁粉与水蒸汽的接触面

实验现象：

加热时试管内铁粉红热，点燃气体可听到爆鸣声

3Fe+4H2O（g）

Fe3O4+4H2

3、钠与酸和盐溶液反应

（1）2Na+2HCl==2NaCl+H2↑

（2）投入CuSO4溶液中：

2Na+2H2O+CuSO4==Cu（OH）2↓+Na2SO4+H2↑

镁、铝、铁按照金属活动性顺序，产生H2的能力逐渐减弱。

4、镁、铝与酸的反

与非氧化性酸Mg+2H＋==Mg2＋+H2↑2Al+6H＋==2Al3＋+3H2↑

5、Fe与酸的反应

与非氧化性酸的反应Fe+2H＋==Fe2＋+H2↑

Fe在常温下可遇浓H2SO4、浓HNO3会发生钝化，即在Fe表面生成致密的氧化物膜，阻止内部的金属进一步氧化。

但加热条件下，可反应，生成Fe3＋

第一节　金属的化学性质（三）

三、铝与氢氧化钠溶液的反应

铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应

实验步骤：

在2支试管里分别加入5mL盐酸和5mLNaOH溶液，再分别放入一小段铝片。

过一段时间后，将点燃的木条分别放在2支试管口，观察实验现象。

实验现象：

铝分别放入盐酸、NaOH溶液中有气泡产生，将点燃的木条放在试管口，可观察到蓝色火焰。

2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑

2Al+6NaOH+6H2O==2NaAlO2+3H2↑+4H2O

四、物质的量在化学方程式计算中的应用

1、计算原理：

•2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

化学计量数之比2:

2:

2:

1

扩大NA倍2×NA:

2×NA：

2×NA：

NA

物质的量之比2mol:

2mol:

2mol:

1mol

相对质量之比2×23:

2×18:

2×40:

2

标况下体积22.4L

2、化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于组成各物质的粒子数之比，也等于各物质的物质的量之比。

进行物质的量应用于化学方程式的计算，须按以下步骤进行：

1、写出有关反应方程式2、找出相关物质的计量数之比3、对应计量数，找出相关物质的物质的量4、进行计算。

例1、把6.5gZn放入足量盐酸中，锌完全反应，计算：

（1）6.5gZn的物质的量

（2）参加反应的HCl的物质的量

（3）生成H2的体积（标准状况）

解：

（1）n（Zn）=m/M=6.5g/65g.mol-1=0.1mol

Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑

1mol2mol22.4L

0.1moln（HCl）V（H2）

（2）n（HCl）=0.1mol×2=0.2mol

（3）V（H2）=0.1×22.4L=2.24L

例2、将0.65g锌加到50mL1mol/L盐酸中，计算：

（1）标准状况下，生成H2的体积

（2）若反应完成后，溶液体积仍为50mL，这时溶液中的Zn2+和H＋的物质的量浓度是多少？

解：

n（Zn）==0.65/65==0.01mol

n（HCl）==0.05*1==0.05mol

∵Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑

∴HCl过量

∴设生成H2xmol,ZnCl2ymol,HClzmol

Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑

1211

0.01zyx

∴x==0.01moly==0.01molz==0.02mol

（1）标准状况下生成H2体积V（H2）==0.04*22.4==0.224L

（2）c（Zn2+）==

==0.2mol/L

n（H＋）==n（HCl）—z==0.05—0.02==0.03mol

c（H＋）==

==0.6mol/L

物质的量应用于化学方程式的计算时，须注意以下几点：

1、化学方程式中各物质的化学计算数之比等于各物质的物质的量之比，这是进行各项计算的最根本依据。

2、计算时要注意物质的量与其他各物理量（如质量、气体体积、浓度等）之间的关系。

3、存在过量问题时，要根据不过量的物理量来进行计算。

第三章第二节几种重要的金属化合物

（一）

第二节　几种重要的金属化合物

一、钠的重要化合物

1、Na2O与Na2O2　

Na2O2与水反应

实验步骤：

把水滴入盛有少量过氧化钠固体的试管中，立即把带火星的木条放在试管口，检验生成的气体。

实验现象：

反应生成的气体能使木条复燃。

实验结论：

Na2O2与H2O反应放热，生成物助燃

1）与水反应：

Na2O+H2O==2NaOH

2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑

2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑

Na2O2既是氧化剂又是还原剂

［演示实验］分别装入Na2O和Na2O2的试管中滴入适量的水，充分反应后，滴入2滴酚酞试剂。

实验现象：

Na2O加入水无明显现象，滴酚酞变红

Na2O2加入水，剧烈反应，有汽泡变出，溶液变红后褪色

由此可知，Na2O2是强氧化剂，有漂白性。

（2）与CO2反应：

2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2

Na2O+CO2==Na2CO3

Na2O和Na2O2的性质比较

名称

氧化钠

过氧化钠

化学式

Na2O

Na2O2

色态

白色固体

淡黄色固体

与H2O反应

Na2O+H2O==2NaOH

2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑

与CO2反应

Na2O+CO2==Na2CO3

2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2

类别

碱性氧化物

过氧化物

生成条件

Na在空气中缓慢氧化

Na在空气中燃烧

稳定性

不稳定

2Na2O+O2

2Na2O2

相对稳定

用途

供氧剂、强氧化剂、漂白剂

2、Na2CO3与NaHCO3

碳酸钠与碳酸氢钠的性质

步骤

Na2CO3

NaHCO3

白色粉末，加H2O结块成晶体，放热

细小白色粉末，加H2O，部分溶解，没有明显放热感觉

振荡长时间后可溶解

仍有固体残余

溶液变红

微红

初步结论

加水变成含结晶水的晶体

部分溶解，碱性比Na2CO3弱

（1）与盐酸反应

　Na2CO3＋2HCl＝＝2NaCl+H2O＋CO2↑（慢）

CO32―＋2H＋＝＝H2O＋CO2↑

NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑（快）

HCO3―+H＋==H2O+CO2↑

慢的原因是因为先生成HCO3―，再进一步反应生成H2O和CO2

［演示实验］实验步骤：

分别向装有Na2CO3和NaHCO3的溶液中分别加入BaCl2溶液

实验现象：

Na2CO3有白色沉淀；NaHCO3没有现象

（2）与BaCl2溶液反应：

Ba2＋+CO32―==BaCO3↓

碳酸盐的正盐除了K＋、Na＋、NH4＋外都不溶于水，而酸式盐却都溶于水，因此，鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液，我们常用BaCl2或CaCl2做试剂来鉴别。

Na2CO3与NaHCO3的另一个不同点是热稳定性不同。

Na2CO3和NaHCO3的热稳定性

现象

发生反应的化学方程式

结论

Na2CO3

石灰水无变化

-----------

受热不分解

NaHCO3

石灰不变浑浊

2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑

易分解

（3）热稳定性：

Na2CO3稳定，NaHCO3受热易分解

2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑

正盐比酸式盐稳定。

Na2CO3和NaHCO3性质比较

物质

碳酸钠

碳酸氢钠

化学式

Na2CO3

NaHCO3

俗名

纯碱、苏打

小苏打

色态

白色粉末（Na2CO3·10H2O为晶体）

白色晶体

溶解性

易溶于水

溶解度相对小

与H＋反应

慢，CO32―+2H＋==H2O+CO2↑

快，HCO3―+H＋==H2O+CO2↑

与可溶性钡、钙盐

Ba2＋+CO32―==BaCO3↓Ca2＋+CO32―==CaCO3↓

不反应

热稳定性

稳定，受热，难分解，Na2CO3·10H2O易风化

不稳定，2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑

用途

玻璃，制皂，造纸，纺织

发酵粉，制药

［思考1］Na2CO3和NaHCO3混合时的提纯方法

Na2CO3粉末中混有NaHCO3，用加热法

2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑

Na2CO3溶液中混有NaHCO3，滴加适量NaOH

NaHCO3+NaOH==Na2CO3+H2O

NaHCO3溶液中混有Na2CO3通入过量CO2

Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3

Na2CO3与HCl反应时加入的顺序不同现象

在盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液，立即产生气泡

2H＋+CO32―==H2O+CO2↑

在Na2CO3溶液中加入稀盐酸时，滴加一定量后才产生气泡

CO32―+H＋==HCO3―

HCO3―+H＋==H2O+CO2↑

如何鉴别Na2CO3与NaHCO3

利用热稳定性不同

与酸反应速率不同

阴离子不同，分别加CaCl2和BaCl2溶液

制取Na2CO3的方法------侯氏制碱法

向饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2

NH3+H2O+CO2==NH4HCO3

依据NaHCO3溶解度小，会从溶液中析出

NaCl+NH4HCO3==NaHCO3↓+NH4Cl

∴NaCl＋NH3＋H2O＋CO2＝＝NaHCO3↓＋NH4Cl　

　将NaHCO3晶体滤出，NH4Cl可作氮肥

2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑

［演示实验］NaCl、NaOH、Na2SO4　的焰色反应

（有钠的化合物在灼烧时火焰都是黄色的）

［演示实验］K2CO3、CuSO4、BaCl2、CaCl2的焰色反应

实验现象：

K2CO3－黄紫色　　CuSO4－绿色　　

BaCl2－黄绿色　　CaCl2－砖红色

3、焰色反应

（1）定义：

很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰发出特殊的颜色，在化学上称为焰色反应。

要注意的是，焰色反应不是化学反应是物理变化，检验的是元素的性质，主要用来检验金属元素。

（2）操作：

洗――烧――蘸――烧

洗---用稀盐酸洗铂丝。

（用稀盐酸将其表面的氧化物反应掉，生成的氯化物灼烧时易汽化而挥发，以除去干扰焰色反应的杂质，不能用稀H2SO4洗，因生成的硫酸盐沸点高）

烧---用盐酸洗涤过的铂丝在火焰上烧到与原来颜色相同为止。

（除去杂质）

蘸---用灼烧合格的Pt丝蘸取被灼烧的物质

烧---将沾在铂丝的物质在火焰上灼烧，并观察其现象。

钠盐：

黄色　　　　钾盐：

透过蓝色的钴玻璃呈紫色。

焰色反应很灵敏，微量的金属都被检验出来，一般的溶液中都有少量Na＋，由于K＋　焰色反应非常浅，容易被Na　干扰。

（3）用途：

　离子检验　　　

　焰色材料

第三章第二节几种重要的金属化合物

（二）

二、铝的重要化合物

Al占地壳总质量的7.7%，在所有元素中是第3位，在金属中为第1位，主要存在的形式为：

铝土矿（Al2O3）、明矾石、长石、云母等。

1、氧化铝（aluninumoxide）

Al2O3为白色粉末，不溶于，熔点2050℃，用作耐火材料，自然界中纯净的Al2O3为无色晶体，俗称刚玉。

Al2O3是典型的两性氧化物

Al2O3＋6H＋＝＝2Al3＋＋3H2O

Al2O3＋6OH―＝＝2AlO2―＋H2O　

2、氢氧化铝

我们曾提到过Al（OH）3　是典型的两性氢氧化物，既能跟酸起反应，又能跟碱起反应。

Al（OH）3是典型的两性氢氧化物（amphoterichydroxide）

（1）化学性质：

Al（OH）3＋3H＋＝＝Al3＋＋3H2O　

Al（OH）3＋OH―＝＝AlO2―＋2H2O　

Al（OH）3　在水溶液中有两种电离方式。

H＋＋AlO2―＋H2O

Al（OH）3

Al3＋＋3OH―　

　　　　酸式电离　　　　　　　　　　　碱式电离

当向Al（OH）3溶液中加酸时，抑制酸式电离，促进碱式电离，若加入足量的酸，则Al（OH）3将完全以碱的形式电离，即Al（OH）3溶于酸中，当向Al（OH）3溶液加入碱时，抑制碱式电离，促进酸式电离，若加入足量的碱，则Al（OH）3完全以酸的形式电离，即Al（OH）3溶于碱中。

但是Al（OH）3不与弱酸反应，如向Al（OH）3浊液通入CO2不反应；也不与碱反应，如NH3·H2O，故实验室用NH3·H2O制备Al（OH）3

（2）Al（OH）3　的制备

Al（OH）3　的制备

实验步骤：

在试管里另入10mL0.5mol/LAl2（SO4）3溶液，滴加氨水，生成白色胶状物质，继续滴加氨水，直到不再产生沉淀为止。

当氨水过量时，沉淀不溶解，沉淀放在蒸发皿中加热，生成白色粉末。

Al2（SO4）3+6NH3·H2O==2Al（OH）3↓+3（NH4）2SO4

2Al（OH）3

Al2O3+3H2O

在实验室可以用铝盐溶液与NH3·H2O反应来制取Al（OH）3

Al3＋+3NH3·H2O==Al（OH）3↓+3NH4＋

Mg（OH）2、Al（OH）3性质比较

Mg（OH）2

Al（OH）3

物理性质

白色粉末、难溶于H2O

白色胶状物，难溶于水

化

学

性

质

电离

中强碱，

Mg（OH）2==Mg2＋+2OH―

两性氢氧化物，H＋＋AlO2―＋H2O

Al（OH）3

Al3＋＋3OH―

跟酸

Mg（OH）2+2H＋==

Mg2＋+2H2O

Al（OH）3+3H＋==

Al3＋+3H2O

跟碱

不反应

Al（OH）3+OH―==

AlO2―+2H2O

分解

Mg（OH）2

MgO+H2O

2Al（OH）3

Al2O3+3H2O

实验室

制法

Mg2＋+2OH―=Mg（OH）2↓

Al3＋+3NH3·H2O==Al（OH）3↓+3NH4＋

3、硫酸铝钾（KAl（SO4）2）

复盐：

KAl（SO4）2==K＋+Al3＋+2SO42―

Al3＋+3H2O

Al（OH）3+3H＋

第三章第二节几种重要的金属化合物（三）

三、铁的重要化合物

1、铁的氧化物

铁的氧化物的性质比较。

FeO

Fe2O3

Fe3O4

俗名

铁红

磁性氧化铁

色态

黑色粉末

红棕色粉末

黑色晶体

价态

+2价

+3价

+3，+2价

水溶性

不溶

不溶

不溶

稳定性

不稳定，在空气里加热迅速被氧化

稳定

稳定

非氧化性反应

碱性氧化物FeO+2H＋==Fe2＋+H2O

碱性氧化物

Fe2O3+6H＋==2Fe3＋+3H2O

复杂氧化物，Fe3O4+8H＋==Fe2＋+2Fe3＋+4H2O

与氧化性酸反应

3FeO+10HNO3==3Fe（NO3）3+NO↑+5H2O

Fe2O3+6H＋==2Fe3＋+3H2O

3Fe3O4+28HNO3==9Fe（NO3）3+NO↑+14H2O

共性

高温时，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，还原过程中Fe的价态降低，最终生成Fe

2、铁的氢氧化物

氢氧化铁氢氧化亚铁

Fe（OH）2和Fe（OH）3的制备

实验步骤：

在2支试管晨分别加入少量FeCl3和FeSO4　溶液，然后滴入NaOH溶液，观察并描述发生的现象。

FeCl3　溶液

FeSO4溶液

加

NaOH

溶液

立即产生红褐色沉淀

开始时生成白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色

离子

方程式

Fe3＋+3OH―==Fe（OH）3↓

Fe2＋+2OH―==Fe（OH）2↓

4Fe（OH）2+O2+2H2O==4Fe（OH）3

Fe（OH）2和Fe（OH）3的性质比较

Fe（OH）2

Fe（OH）3

色态

白色固体

红褐色固体

溶解性

难溶于水

难溶于水

类别

二元弱碱

三元弱碱

与非氧化性酸

Fe（OH）2+2H＋==

Fe2＋+2H2O

Fe（OH）3+3H＋==

Fe3＋+3H2O

与氧化性酸

3Fe（OH）2+10HNO3==3Fe（NO3）3+NO↑+8H2O

Fe（OH）3+3H＋==

Fe3＋+3H2O

稳定性

分解产生很复杂

2Fe（OH）3

Fe2O3+3H2O

制法

Fe2＋+2OH―==Fe（OH）2↓

Fe3＋+3OH―==Fe（OH）3↓

转化关系

4Fe（OH）2+O2+2H2O==4Fe（OH）3

3、铁盐和亚铁盐

（1）常见的亚铁盐（绿色）：

FeCl2、FeSO4　

具有强还原性，必须现制现用保存方法：

加入少量铁粉

常见的铁盐（黄色）：

FeCl3、Fe2（SO4）3

具有强氧化性

Fe3＋的检验

实验步骤：

在2支试管里分别加入5mLFeCl2溶液和5mLFeCl3溶液，各滴入几滴KSCN溶液。

观察现象并记录

滴入KSCN溶液

FeCl3溶液

呈血红色

FeCl2溶液

无变化

（2）Fe3＋　的检验

　　Fe3＋＋3SCN－＝＝Fe（SCN）3　（血红色）

我们利用这一特别现象来检验Fe3＋，险些之外，还可用与NaOH溶液反应。

Fe2＋＋2OH―＝＝Fe（OH）2　（白色絮状沉淀）

4Fe（OH）2↓＋O2＋2H2O＝＝4Fe（OH）3↓

白色――灰绿色――红褐色

Fe3＋＋3OH―　＝＝Fe（OH）3　↓（红褐色沉淀）

Fe3＋的氧化性

（3）Fe3＋的氧化性

Fe3＋遇到较强的还原剂时，会被还原成Fe2＋；而Fe2＋在较强的氧化剂的作用下会被氧化成Fe3＋

亚铁盐和铁盐之间可以相互转化

Fe3＋和Fe2＋结构不同，所带电荷不同，性质差异就很大，通过这节课的学习，我们应该知道结构相似，性质必然相似；结构不同，性质必然不同。

第三章　第三节　用途广泛的金属材料

一、用途广泛的金属材料

1、铜合金

（1）铜材：

（2）黄铜：

（3）青铜：

（4）白铜：

2、钢

二、正确使用金属材料

选材需要考虑以下几个方面：

（1）主要用途　

（2）外观　（3）物理性质（密度、硬度、强度、导电性）　（4）化学性质（对水的作用，耐腐蚀性）　（5）价格　（6）加工难度　（7）日常维修等。

第四章非金属及其化合物

第一节无机非金属材料的主角------硅

（一）

一、二氧化硅和硅酸

1、二氧化硅（SiO2）

（1）存在

SiO2是硅的重要化合物。

地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12％，其存在形态有结晶形和无定形两大类，通称硅石。

水晶是自然界中六方柱状的透明晶体，玛瑙的成分也是SiO2，它们除了一些常见的可作饰物等用途外，SiO2在工业上用途也非学广泛，

（2）用途

［小结］

①、制光导纤维②、石英玻璃制化学仪器③、石英表、石英钟④、水晶制光学仪器和工艺品⑤、玛瑙制精密轴承和装饰品

3）物理性质：

熔点高，硬度大的固体、不溶于水，纯净的SiO2晶体无色透明

（4）结构：

空间网状结构

我们说，结构决定性质，SiO2的网状结构不仅决定了其物理性质的特殊性，还决定了其化学性质的稳定性。

（5）化学性质：

稳定，不活泼

具有酸性氧化物的性质：

（不溶于水且不和水反应）

与强碱反应：

SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O

与碱性氧化物反应：

SiO2+CaO

CaSiO3

与HF的反应：

SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O

除此之外，SiO2在制水泥、玻璃、纯硅时，还有一些特殊反应

弱氧化性：

SiO2+2C

Si+2CO↑（工业上制粗硅）

与某些盐反应：

Na2CO3+SiO2

Na2SiO3+CO2↑

CaCO3+SiO2

CaSiO3+CO2↑（工业上制玻璃的主要反应）

1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？

HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能