2023年大学无机化学方程式整理.pdf
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1、精品资料 欢迎下载 第一章 氢及稀有气体 1.氢气的制备 实验室:Zn+2HCl=ZnCl2+H2 军事上:CaH2+2H2O Ca(OH)2 +2H2 2.稀有气体化合物 第一个稀有气体化合物:Xe +PtF6 Xe+PtF6 (无色)(红色)(橙黄色)氙的氟化物水解:2XeF2+2H2O 2Xe+4HF+O2 6XeF4 +12H2O=2XeO3+4Xe +3O2 +24HF XeF6+3H2O XeO3+6HF 氙的氟化物为强氧化剂:XeF2+H2 Xe+2HF XeF2+H2O2 Xe+2HF+O2 第二章 碱金属与碱土金属元素 一、碱金属与碱土金属(铍、镁除外)元素溶于液氨,生成溶剂
2、合电子和阳离子成具有导电性的深蓝色溶液。碱金属 M(S)+(x+y)NH3 M+(NH3)x+e-(NH3)y 精品资料 欢迎下载 碱土金属 M(S)+(x+2y)NH3 M2+(NH3)x+2e-(NH3)y 二、氢化物 氢化物共分为离子型、共价型、过渡型 离子型氢化物是极强的还原剂:TiCl44NaHTi4NaCl2H2 LiH 能在乙醚中同 B3 Al3 Ga3 等的无水氯化物结合成复合氢化物,如氢化铝锂的生成。4LiH+AlCl3 乙醚 LiAlH4+3LiCl 氢化铝锂遇水发生猛烈反应 LiAlH44H2O=LiOHAl(OH)3 4H2 三、氧化物 1、正常氧化物 碱金属中的锂和所
3、有碱土金属在空气中燃烧时,分别生成正常氧化物 Li2O 和 MO。其他碱金属正常的氧化物是用金属与他们的过氧化物或硝酸盐相作用制得。Na2O22Na=2Na2O 2KNO310K=6K20N2 液氨生成溶剂合电子和阳离子成具有导电性的深蓝色溶液碱金属精品资成乙醚氢化铝锂遇水发生猛烈反应三氧化物正常氧化物碱金属中的锂和物也可以由他们的碳酸盐或硝酸盐加热分解得到高温过氧化物与超氧化精品资料 欢迎下载 碱土金属氧化物也可以由他们的碳酸盐或硝酸盐加热分解得到。CaCO3CaOCO2 2Sr(NO3)22SrO4NO2O2 2、过氧化物与超氧化物 过氧化物是含有过氧基(OO)的化合物,可看作是 H2O2
4、的衍生物。除铍外,所有碱金属和碱土金属都能形成离子型过氧化物。2NaO2 Na2O2 除锂、铍、镁外,碱金属和碱土金属都能形成超氧化物。KO2=KO2 3、臭氧化物 在低温下通过 O3与粉末状无水碱金属(除 Li 外)氢氧化物反应,并用液氨提取,即可得到红色的 MO3固体:3MOH(S)2O3(g)=2MO3(s)MOH H2O(s)1/2O2(g)四、氢氧化物 碱金属和碱土金属的氧化物(除 BeO、MgO 外)与水作用,即可得到相应的氢氧化物,并伴随着释放出大量的热:300500 高温 液氨生成溶剂合电子和阳离子成具有导电性的深蓝色溶液碱金属精品资成乙醚氢化铝锂遇水发生猛烈反应三氧化物正常氧
5、化物碱金属中的锂和物也可以由他们的碳酸盐或硝酸盐加热分解得到高温过氧化物与超氧化精品资料 欢迎下载 M2OH2O=2MOH MO+H2O=M(OH)2 1、碱金属和碱土金属的氢氧化物的碱性 碱金属和碱土金属氢氧化物除 Be(OH)2外均成碱性,同族元素氢氧化物碱性均随金属金属元素原子序数的增加而增强。氢氧化物酸碱性递变规律可用 ROH 规则表示。RO+H+ROHR+OH 离子势=阳离子电荷/阳离子半径 的值越大,按酸式电离;反正,按碱式电离。2、碱金属和碱土金属溶解性 碱土金属氢氧化物的溶解度比碱金属氢氧化物小得多,并且同族元素的氢氧化物的溶解度从上往下逐渐增大。五、盐类 晶体类型:离子晶体,
6、具有较高的熔沸点。颜色:碱金属离子(M+)和碱土金属离子(M2+)都是无色的。液氨生成溶剂合电子和阳离子成具有导电性的深蓝色溶液碱金属精品资成乙醚氢化铝锂遇水发生猛烈反应三氧化物正常氧化物碱金属中的锂和物也可以由他们的碳酸盐或硝酸盐加热分解得到高温过氧化物与超氧化精品资料 欢迎下载 热稳定性:碱金属盐具有较高的热稳定性,唯有硝酸盐热稳定性较差。4LiNO32Li2O4NO2 O2 2NaNO32NaNO2O2 2KNO32KNO2O2 第三章 卤素和氧族元素 AA 族同族元素从上往下低氧化数化合物稳定性增强,高氧化数化合物的稳定性减弱,这种现象称为“惰性电子队效应”。一、卤素单质(1)卤素与单
7、质的反应 卤素单质都能与氢反应:X2H22HX(2)卤素单质与水反应 卤素单质与水发生两类反应,第一类是对水的氧化作用:2X22H2O4HXO2 630 830 650OC 液氨生成溶剂合电子和阳离子成具有导电性的深蓝色溶液碱金属精品资成乙醚氢化铝锂遇水发生猛烈反应三氧化物正常氧化物碱金属中的锂和物也可以由他们的碳酸盐或硝酸盐加热分解得到高温过氧化物与超氧化精品资料 欢迎下载 第二类是卤素的水解作用,及卤素的歧化反应:X2H2O HXHXO F2氧化性强,只能与水发生第一类反应,Cl2、Br2缓慢的置换出水中的氧。碘非但不能置换出水中的氧,相反,氧作用于 HI 溶液会使 I2析出:2I+2H+
8、1/2O2=I2+H2O 氯气的制备:工业上:MgCl2(熔融)MgCl2 实验室:MnO24HCl(浓)MnCl2Cl2 2H2O 2KMnO416HCl(浓)2MnCl22KCl5Cl2 8H2O 溴的制备:Cl22Br2ClBr2 工业上用海水提取溴:3CO323Br25BrBrO33CO2 5BrBrO36H3Br23H2O 碘的制备:碘可以从海藻中提取 Cl22I2ClI2 电解 液氨生成溶剂合电子和阳离子成具有导电性的深蓝色溶液碱金属精品资成乙醚氢化铝锂遇水发生猛烈反应三氧化物正常氧化物碱金属中的锂和物也可以由他们的碳酸盐或硝酸盐加热分解得到高温过氧化物与超氧化精品资料 欢迎下载
9、I2II3 注意:制碘过程中应避免加入过量氯气,因为过量氯气会把碘近一步氧化成碘酸:I25Cl26H2O2IO310Cl12H 二、卤化氢与氢卤酸 工业上盐酸制备:H2Cl22HCl 制备氟化氢及少量卤化氢:CaF22H2SO4(浓)Ca(HSO4)22HF NaClH2SO4(浓)NaHSO4HCl 溴化氢和碘化氢不能用浓硫酸制备,因为浓硫酸可将溴化氢和碘化氢部分氧化为单质:H2SO4(浓)2HBrBr2SO2 2H2O H2SO4(浓)8HI4I2H2S 4H2O 磷酸能代替硫酸反应制备溴化氢与碘化氢,但因磷酸成本高用磷代替:3Br22P6H2O2H3PO36HBr 3I22P6H2O2H
10、3PO36HI 液氨生成溶剂合电子和阳离子成具有导电性的深蓝色溶液碱金属精品资成乙醚氢化铝锂遇水发生猛烈反应三氧化物正常氧化物碱金属中的锂和物也可以由他们的碳酸盐或硝酸盐加热分解得到高温过氧化物与超氧化精品资料 欢迎下载 三、氯的含氧酸及其盐 1、次氯酸及盐 氯气和水作用生成次氯酸盐:Cl2H2O HClOHCl 次氯酸分解有以下三种方式:2HClO2HClO2(分解)3HClO2HClHClO3(歧化)2HClOCl2OH2O(脱水)把氯气通入冷碱溶液,可生成次氯酸盐,反应如下:Cl22NaOHNaClONaClH2O 2Cl23Ca(OH)2Ca(ClO)2CaCl2 Ca(OH)2 H2
11、OH2O 2、氯酸及盐 制备:Ba(ClO3)2H2SO4BaSO4 2HClO3 氯酸仅存在于溶液中,含量提高到 40%即分解:8HClO34HClO43O2 2Cl2 2H2O 40 度以下 脱水剂 光照 液氨生成溶剂合电子和阳离子成具有导电性的深蓝色溶液碱金属精品资成乙醚氢化铝锂遇水发生猛烈反应三氧化物正常氧化物碱金属中的锂和物也可以由他们的碳酸盐或硝酸盐加热分解得到高温过氧化物与超氧化精品资料 欢迎下载 氯酸是强酸,又是强氧化剂,它能将碘氧化为碘酸:2HClO3I22HIO3Cl2 氯酸钾是最重要的氯酸盐,在催化剂存在时,200下即可分解为氯化钾和氧气:2KClO32KCl3O2 在
12、400左右,如果没有催化剂,主要分解为高氯酸钾和氯化钾:4KClO33KClO4KCl 氯酸盐通常在酸性条件下显氧化性:ClO36I6H3I2Cl3H2O 氯酸钾的制备:NaCl3H2ONaClO33H2 NaClO3KClKClO3NaCl 3、高氯酸及盐 高氯酸的制备:KClO4H2SO4HClO4KHSO4 无水高氯酸比较稳定,浓高氯酸不稳定,受热分解:4HClO42Cl2 7O2 2H2O 先将酸的含氧酸及其盐的氧化性、热稳定性和酸性总结如下 冷却 电解 MnO2 液氨生成溶剂合电子和阳离子成具有导电性的深蓝色溶液碱金属精品资成乙醚氢化铝锂遇水发生猛烈反应三氧化物正常氧化物碱金属中的锂
13、和物也可以由他们的碳酸盐或硝酸盐加热分解得到高温过氧化物与超氧化精品资料 欢迎下载 含氧酸 含氧酸盐热稳定性增加 氧化性减弱酸性增加氧化性减弱热稳定性增加HClOHClO3HClO4MClOMClO2MClO3MClO4HClO2热稳定性增加氧化性减弱 四、卤素离子的鉴定(1)Cl的鉴定 氯化物溶液中加入 AgNO3,即有白色沉淀生成,该沉淀不溶于 HNO3,但能溶于稀氨水,酸化时沉淀重新析出:ClAg AgCl AgCl2NH3 Ag(NH3)2Cl Ag(NH3)2Cl2H AgCl 2NH4(2)Br的鉴定 溴化物溶液中加入氯水,再加 CHCl3或 CCl4,振摇,有机相显黄色或红棕色:
14、2 BrCl2 Br22 Cl(3)I的鉴定 碘化物溶液中加入少量氯水或加入 FeCl3溶液,即有 I2生成。I2在 CCl4中显紫色,如加入淀粉溶液则显蓝色:2 ICl2 I22 Cl 液氨生成溶剂合电子和阳离子成具有导电性的深蓝色溶液碱金属精品资成乙醚氢化铝锂遇水发生猛烈反应三氧化物正常氧化物碱金属中的锂和物也可以由他们的碳酸盐或硝酸盐加热分解得到高温过氧化物与超氧化精品资料 欢迎下载 2 I2 Fe3 I22 Fe2 五、氧族元素 周期表中的A 族元素,包括氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)五个元素,通称为氧族元素。1、氧和臭氧(1)臭氧的分子结构:组成臭氧的 3 个
15、分子呈 V 形排列,三个氧原子采取 sp2杂化,形成三电子四中心的大 键。以 34表示,臭氧中无单电子,故为反磁性物质。(2)大 键形成条件:(A)这些原子在同一平面上(B)每一原子有一互相平行的 p 轨道(C)p 轨道数目的两倍大于 p 电子数 大 键用符号 ab表示。其中 a 为组成大 键的原子数,b 为组成大 键的电子数。(3)臭氧的鉴定:O32I2HI2O2 H2O(可从碘化钾溶液中使碘析出)2、过氧化氢(1.1)弱酸性 H2O2是一极弱的二元弱酸:H2O2 HHO2 Ka12.2 1012 HO2 HO2(过氧离子)H2O2的 Ka2更小。H2O2作为酸,可以与一些碱反应生 液氨生成
16、溶剂合电子和阳离子成具有导电性的深蓝色溶液碱金属精品资成乙醚氢化铝锂遇水发生猛烈反应三氧化物正常氧化物碱金属中的锂和物也可以由他们的碳酸盐或硝酸盐加热分解得到高温过氧化物与超氧化精品资料 欢迎下载 成盐,即为过氧化物(peroxide),例如:H2O2Ba(OH)2 BaO22 H2O 过氧化物不同于二氧化物(dioxide),在过氧化物分子中存在过氧键,而二氧化物中则没有过氧键。(1.2)热不稳定性 纯的 H2O2溶液较稳定些。但光照、加热和增大溶液的碱度都能促使其分解。重金属离子(Mn2、Cr3、Fe3、MnO2等)对 H2O2的分解有催化作用。H2O2的分解反应是一个歧化反应:2H2O2
17、 2H2 O2 为防止分解,通常把 H2O2溶液保存在棕色瓶中,并应存放于阴凉处。(1.3)氧化还原性 在 H2O2分子中 O 的氧化数为1,处于中间价态,所以H2O2既有氧化性又有还原性,也能发生歧化反应。例如,H2O2在酸性溶液中可将 I氧化为 I2:H2O22 I2 H I22 H2O 在碱性溶液中,H2O2可把绿色的Cr(OH)4氧化为黄色的CrO42:2Cr(OH)43 H2O22 OH 2CrO428 H2O H2O2的还原性较弱,只是在遇到比它更强的氧化剂时才表现出还原性。例如:液氨生成溶剂合电子和阳离子成具有导电性的深蓝色溶液碱金属精品资成乙醚氢化铝锂遇水发生猛烈反应三氧化物正
18、常氧化物碱金属中的锂和物也可以由他们的碳酸盐或硝酸盐加热分解得到高温过氧化物与超氧化精品资料 欢迎下载 2MnO45 H2O26 H 2 Mn25 O2 8 H2O 这一反应可用于高锰酸钾法定量测定 H2O2。2、硫化氢、硫化物和多硫化物 1、(1)弱酸性 氢硫酸是一个很弱的二元酸,可生成两类盐,即正盐(硫化物)和酸式盐(硫氢化物)。两类盐都易水解。(2)还原性 H2S 中 S 的氧化数为2,因此 H2S 具有还原性,可被氧化剂氧化到 0、4、6 三种氧化态。氢硫酸在空气中放置能被 O2氧化,析出游离 S 而浑浊:2 H2SO2 2S2 H2O 强氧化剂在过量时可以将 H2S 氧化成 H2SO
19、4:H2S4 Cl24 H2O 8HClH2SO4(3)硫化物的溶解性 金属硫化物大多难溶于水,大多数具有特征的颜色。硫化物的这些性质可以用于分离和鉴定金属离子。溶于稀盐酸:MnS、CoS、ZnS、NiS、FeS 溶于浓盐酸:SnS、Sb2S3、SnS2、Sb2S5、PbS、CdS、Bi2S3 溶于浓硝酸:CuS、As2S3、Cu2S、As2S5、Ag2S 只溶于王水:HgS、Hg2S 液氨生成溶剂合电子和阳离子成具有导电性的深蓝色溶液碱金属精品资成乙醚氢化铝锂遇水发生猛烈反应三氧化物正常氧化物碱金属中的锂和物也可以由他们的碳酸盐或硝酸盐加热分解得到高温过氧化物与超氧化精品资料 欢迎下载(4)
20、S2的鉴定 S2与盐酸作用,放出 H2S 气体,可使醋酸铅试纸变黑,这是鉴别 S2的方法之一:S22 H H2S Pb(Ac)2H2S Pb S(黑)2HAc 3、多硫化物 在可溶硫化物的浓溶液中加入硫粉时,硫溶解生成相应的多硫化物。Na2S(x1)SNa2Sx(x=26)Sx2称为多硫离子,随着硫原子数增加,其颜色从黄色经过橙黄而变为红色。多硫化物与过氧化物相似,都具有氧化性和还原性。氧化性:SnSS22SnS32(硫代锡酸根)还原性:4FeS211O22Fe2O38SO2 多硫化物在酸性溶液中很不稳定,易歧化分解为硫化氢和单质硫:S222HH2S2SH2S 4、硫的重要含氧化合物(1)亚硫
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