元素化合物.pdf

《元素化合物.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《元素化合物.pdf（145页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、镁 铝考纲要求1.掌握镁、铝的主要性质及其应用。2.掌握镁、铝的重要化合物的主要性质及其应用。第一节镁铝一、在自然界存在：化合态。镁在海水中主要以Mg?*形式存在,在地壳中主要存在于菱镁矿(MgCCh)、光 卤 石(KCbMgCl2.6H2O)石 棉(CaO 3MgO 4SiO 2)等矿石中，地壳含量排第八；铝主要以铝硅酸盐的形式存在于各种矿物岩石中，如 长 石(K26A12O 3,6SiC2)、云 母(K2O 3A12O 3 6SiO 2*2H2。)、高 岭 土(A12O 3 2SiC2 2H 2O)中。铝 土 矿(AI2O 3)和冰晶石(Na.3AlF6)也是含铝的重要矿物，是提炼铝的重要

2、原料。铝在地壳含量排第三，是最多的金属元素二、物理性质Mg:银白色的金属，密 度1.738 g/c n?,熔点648.9。，沸 点1090,是轻金属之一，具有延展性，无磁性，且有良好的导电导热性。A1:银白色轻金属。有延展性。密度为2.7 g/cn?。难溶于水。熔点660。沸点2327。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素。兀素：MgA1原子半径：大小颜色：银白色银白色密度：小大熔点：低高沸点：低高硬度：很软较软均为轻金属，熔沸点较高，硬度较小，但AlMg。常温下，金属M g和A1在空气里就可以与氧气反应生成一层致密而坚固的氧化物薄膜，这层氧化物薄膜能够阻止

3、金属继续氧化。三、化学性质：金属活动性：MgAl1.与非金属2Mg+O2=2 M g O点燃制作照明弹4A1+3O2=2A12O3点 燃 熔 化 但 不 滴 落M g+S=M g S 加热2A 1+3 S=A 12s 3 加热 A I 2S 3 只可用单质化合，遇水水解(A l 2s 3+6 H 2O=2A l(O H)3 1+3 H 2S f)Mg+C l2=M g C l2 加热2A 1+3 c l 2=2A l C b 加热3 M g+N2=M g3N2 加热 M g 3 N 2 只可用单质化合，遇水水解(M g 3 N 2+6 H 2O=3 M g(O H)21+2N H 3 T)2.

4、与水镁能跟冷水不反应，加热反应比较明显：Mg+2H2O =M g(O H)2+H2t将去掉氧化膜的A1条放在沸水中缓慢反应：2A1+6 H2O=2AI(OH)3+3 H2T3与酸M g+H2S O4=M g S O4+H2t 2A l+3 H2S O 4=A l2(S O4)3+3 H2t3 M g+8 H N O3(稀)=3 M g(N O；)2+2N O T+4 H 2。M g+4 H N O3(浓)=M g(N O3)2+N O 2T+2H2OA I+4 H N O 3 (稀)=A 1(N O3)3+N O T+2H2O A I+6 H N O 3 (浓)=A l(N O 3)3+3 N

5、 O2f+3 H2O 加热2A 1+6 H 2s。4 (浓，热)=A 12(S O 4)3+3 S C)2T+6 H 2。注意：A l与冷浓硝酸与浓硫酸会钝化所以铝槽可以运浓硝酸和浓硫酸，原因是在铝表面形成一层致密的A I 2O 3薄膜，阻止进一步腐蚀。4与碱M g+N a O H=X2A l+2N a O H+2H2O=2N a A l O2+3 H2tA l 与强碱反应，机理可认为是 2A1+6 H2O2A1(OH)3+3 H2 A1(OH)3+OH-=A1O2-+2H2。,氢氧根离子浓度变大，消耗氢氧化铝使得第一步反应平衡正移，生成氢气增多且不生成氢氧化铝沉淀5.与盐溶液M g+2N H

6、 4 C l=M g C l2+2N H 3 T +H 2TM g+C u S O4=M g S O4+C u A l+F e C b=A l C b+F e A l+3F e C b=A 1C b+3F e C l 26与非金属氧化物(主要为Mg和比镁活泼的金属单质)2M g+C O2=2M g O+C 点燃2M g+S O2=S+2M g O 点燃 3M g+S O2=2M g O+M g S 力口热(镁过量)2M g+S i O j S i+2M g O 1曷温7.与金属氧化物(铝热反应)铝热剂：A 1和氧化铁的混合物；铝与某些金属氧化物的混合物。铝热反应：A 1与某些金属氧化物的反应。

7、19 24年德国提出铝热反应，我 国19 60年提出。A l 与氧化铁焊接钢铁 A 1与其他某些金属氧化物冶炼金属2A l+F e2O 3=2F e+A l2O 3 加热 10 A I+3V2O5=5 A 12O 3+6V2A l+C r2O3=A l2O 3+2C r 4 A l+3M n O 2=2A I2O3+3M n8 A l+3F e3O 4=9 F e+4 A l2O3 2A l+4 F e O=3F e+A l2O3铝热反应，铝热剂是混合物,该反应是放热反应,主要用来冶 炼 姆 的金属（如铁、铜、镒等），它是中学化学中唯一一类金属单质与金属氧化物在高温条件下的置换反应。引发铝热反

8、应的操作是高考实验考查的热点，其具体操作是先铺一层K C 10 3,然后插上镁条并将其点燃。A1仅可通过铝热反应置换出金属活动性若于A1的金属单质。8.特殊反应金属表面的耐高温涂层：4 A l+3T i O2+3C=2A l2O3+3T i C 高温热还原制金属单质：2C s A 10 2+M g=M g A b 0 4+2C s T四、制备M g C b（熔融）型 工 M g+C l 2T（不能用MgO,因为MgO的熔点太高）2A l 2。3（熔融）型鲍M A 1+30 2T（不.能用A l C b，因为A l C h 是共价化合物）五、用途：I .导电性好，制导线和电缆，纯铝2.铝箔，包装

9、胶卷糖果3.合金：飞机，船舶，汽 车 M g-A l 合金4 .镁主要用于制镁铝合金和电子合金，供制造汽车和飞机的部件。补充：A 1既能溶于强酸，又能溶于强碱，所以说“A 1既有金属性，又有非金属性，是 两 性 金 属 你 认 为 这种说法是否恰当？为什么？答 案 不 恰 当。金属性是指元素的原子失电子的能力，非金属性是指元素的原子得电子的能力。铝不论是与酸反应还是与碱反应，都是失去3 e 化合价升高为+3 价，均是还原剂，因而铝具有较强的金属性。而高中范围内的两性氧化物和两性氢氧化物是指其既可与酸又可与碱反应生成盐和水。高中所涉及的两性物质有:A I 2O 3、A 1（O H）3、氨基酸、蛋

10、白质、Zn O、Zn（0 H）2。第二节镁铝的重要化合物一、Mg的重要化合物l.MgO：白色无定型粉末。无臭、无味、无毒。因制备方法不同，有轻质和重质之分，露置空气中易吸收水分和二氧化碳而逐渐成为碱式碳酸镁，轻质较重质更快。与水结合生成氢氧化镁，呈微碱性反应，饱和水溶液的pH 10.3。但极易溶于稀酸，极微溶于纯水，因二氧化碳的存在而增加其溶解度，它是一种温和的催化剂。不溶于乙醇。熔点2852。沸点3600。煨烧后的MgO难溶于水，常用于制耐火材料和金属陶瓷。制取：使用菱镁矿 MgCO3=MgO+CO2T高温用途：耐火材料、金属陶瓷化学性质：碱性氧化物MgO+H2O=Mg(O H)2 MgO+

11、2HCI=MgCl2+H2O2.MgCl2物理性质：无色苦味晶体，易吸湿，溶于水和乙醇。100时失去2 分子结晶水。在 110开始失去部分氯化氢而分解，强热转为氧氯化物，当急速加热时约118分解。其水溶液呈弱酸性。熔点118(分解，六水)，712(无水)。沸点：1412(无 水)制备：制备无水MgC12必须在干燥的HC1气流中加热MgC126H2O 使其脱水光卤石(KC1 MgCb 6H2O)中制取从海水制NaCl后直接加熟石灰。Ca(O H)2+MgCl2-CaCl2+Mg(O H)2；Mg(O H)2+2HCl=MgCl2+2H2O工业上：MgO+C+Cl2=MgCl2+CO 加热用途：M

12、gCl2=Mg+Cl2t电解苦卤：既含MgCb又含NaCl。3.MgSO 47H2O：无色晶体，易溶于水，微溶于醇，不溶于乙酸和丙酮，用作媒染剂、泻盐、造纸等。加热可失水：MgSO 4H2OMgSO4.H2OMgSO4二、A1的重要化合物l.AbCh：难溶于水的白色粉末，无臭、无味、质极硬，易吸潮而不潮解(灼烧过的不吸湿)。两性氧化物，能溶于无机酸和碱性溶液中，几乎不溶于水及非极性有机溶剂；熔点约2000C。制备：用铝土矿，fL(Al2O 3 H2O,A12O 3-3H2。)制 AI2O 3用途：刚玉：无色的氧化铝晶体，含少量不同氧化物杂质的刚玉为红宝石和蓝宝石。装饰品，精密仪器,手表，轴承。

13、耐火材料，高于M g O 制 A 12 A l2O3=4 A l+3 O2t 电解 加冰晶石降低熔点。化学性质：典型的两性氧化物(可溶于强酸强碱，与弱酸弱碱不反应)A l2O3+6 H+=2 A l3+3 H2OA 12O 3+2 O H=2 A 1 O 2+H2O2 .A 1(O H)3物理性质：不溶于水的白色胶状沉淀，可以用来净水。一般所谓的氢氧化铝实际上是指三氧化二铝的水合物。如向铝盐溶液中加入氨水或碱而得到的白色胶状沉淀，其含水量不定，组成也不均匀，统称为水合氧化铝。只有在铝酸盐溶液中(含有A l(0 H)4-离子)的溶液中通C 0 2才可得到真正的氢氧化铝。制备：铝盐与氨水：A I

14、C 13+3N H3-H2O=A 1(O H)31+3N H4C 1 A 13+3N H3-H2O=A I(O H)31+3N H4+偏铝酸盐与 C O 2：N a A lO 2+C O 2+2H2O=N a H C O 3+A l(O H),4铝盐与偏铝酸盐混合：A lC l3+3N a A lO 2+6H2O=4A l(O H)31+3N a C l化学性质：两性氢氧化物(可溶于强酸强碱，与弱酸弱碱不反应)A 1(O H)3+3H+=3H2O+A 13+A I(O H)3+O H=A 1O2+2H2O2A 1(O H)3=A 12O3+3H2O 加热热稳定性差：2A l(O H)3=A 1

15、2O 3+3H 2。加热电离平衡：A I3+3O H A 1(O H)3H+A 1O2-+H2O3.K A 1(S O 4)2硫酸铝钾复盐：由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的盐。(两种或两种以上的简单盐组成的盐)K A 1(S O4)2-12H2O 或 K2S O 4 A 12(S O 4)3-24H2OK C lM g C l2-6H2O明矶是无色晶体，易溶于水，用作净水剂。K A 1(S O4)2=K+A 13+2S O42-净水原理：A +3H 2O=A 1(O H)3(胶体)+3H*,生成的氢氧化铝胶体有较强的吸附性，吸附悬浮物质使其沉降下来从而净水除锈原理：A I3+3H2O=

16、A 1(O H)3+3H+,溶液显酸性，可以与铜锈(CU2(O H)2CO3)或铁锈(F e 2()3)反应使其脱锈补充：1.A 12O 3有多种:a-A b C h 为六方密堆积构型，晶格能大，熔点高，硬度大，不溶于水也不与酸碱反应，耐腐蚀，绝缘性好，可做高硬度材料、研磨材料和耐火材料。自然界存在的a-A h C h 叫刚玉，含微量C 产叫红宝石,含 F e?+、F e 3+或T i,+叫蓝宝石；Y-A I 2O 3颗粒小，表面积大，具有良好的吸附能力和催化活性，也叫活性氧化铝，可做吸附剂和催化剂。2.A 产与下列离子不能大量共存：0 H-C O32 H C O3 S O32 S2.M O2

17、,其中OH是因为直接反应，其余均是“双水解”。A 1O 2-与下列离子不能大量共存：H N H4 A 产、M g2 C u2 其中H+和 A I O 2-是因为直接反应，其余也是“双水解”；与 H C O 3一不共存是因为水解促进了 H C C h 一的电离从而生成A 1(O H)3沉淀和C O323.M g(O H)2的溶解度小于M g C C h。所以在碱性溶液中M g?+总是转化为M g(O H)2沉淀,产生的M g C O3也会在加热的条件下逐渐转化为M g(O H)2 M g C O 3+H 2O(沸水尸M g(O H)2+C O 2T 。4.不用试剂，相互滴加可检验的四组溶液N a

18、 2c C h 溶液和稀盐酸。(2)A lC b 溶液和N a O H 溶液。N a A lC h 溶液和稀盐酸。(4)A g N O3溶液和氨水。5,zA,x铝三角 A K O H N Q A Q6.从海水中提取镁(工业从海水中提取镁的流程图)步骤：将海边的贝壳煨烧成石灰，再制成石灰乳;加到海水沉淀池，得到氢氧化镁沉淀；将氢氧化镁沉淀与盐酸反应，结晶，过滤；将 MgCl2-6H2O晶体在氯化氢气流中加热脱水得到无水MgCl2!电解熔融的氯化镁即可得到镁。(一般在H?氛围中冷却，防止生成的M g与。2、N?、C02反应)涉及反应：贝壳煨烧制取熟石灰：CaCO3=CaO +CO 2T CaO +

19、H20=Ca(O H)2产生氢氧化镁沉淀：Mg2+20H=Mg(O H)2；氢氧化镁转化为氯化镁：Mg(O H)2+2HCl=MgCl2+2H2O通电电解熔融氯化镁：MgCl2=Mg+Cl2T7.关于铝的图像 向 AlCb溶液中滴加NaOH溶液直至过量，如图所示。现象：白色沉淀逐渐增多达最大值，继续加NaOH溶液沉淀逐渐溶解，直至完全消失。+30H Al(0H)3A1(O H)3+OH-=A 1 O2-+2H2O 向 NaOH溶液中滴加AlCb溶液直至过量，如下图所AI(OH)3(mol)示。现象：开始时无沉淀，接着产生沉淀。达最大值后不增减。A13+4OH=A 1O2-+2H2O3AlO2-

20、+AI3+6H2O=4 A l(OH)3i 向 NaAlCh溶液中滴加盐酸直到过量，如图所示。现象：先有白色沉淀后完全消失。AIO2-+H+H2O A1(O H)31A1(O H)3；+3H+=M3+3H2O向盐酸溶液中滴加NaAlCh溶液，直至过量,如图所示。现象：开始无沉淀，接着产生白色AI(OH)3(mol)NaOH(mol)沉淀。A1O2-4-4H+A13+2H2O3A1O2-+A13+6H2O=4 A 1(OH)3J,m(沉 淀)B向混合离子(H+、Mg2 A13+)中滴加NaOH溶液至过量。A n(NaOH)8.向明矶溶液中滴加Ba(O H)2溶液的两种特殊情况：A产完全沉淀，此时

21、沉淀的物质的量最多：2Al3+3SO42+3Ba2+6O H=2Al(O H)31+3BaSO4lSO 42-完全沉淀，此时沉淀的质量最大：Al3+2SO 42+Ba2+2O H=AlO2+2H2O+2BaSO 4i9.含A产的溶液与碱反应的先后顺序当溶液中有多种离子时，要考虑离子之间的反应顺序，如向含有H+、NH、Mg?*、AP+的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，NaOH先与H*反应，再与Mg?+、+反应生成沉淀，再与NH 反应，最后才溶解A1(O H)3沉淀。10.可溶性铝盐与强碱反应的计算规律 求产物A1(O H)3的量当”(O H Q3(AF+)时,nAl(O H)3=(O H)；当

22、3(A13+)(O H-)4）3 溶液中加入过量氨水：AF+3 N H 3-H 2 O=A 1（O H）3 1+3 N H；（2 0 1 6 江苏化学，5 C）答 案 D8.（2 0 1 5 山东理综，1 0）某化合物由两种单质直接反应生成，将其加入B a（H CO 3）2 溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物中符合上述条件的是（）A.A IC13 B.N a2OC.F e Cl2 D.S iO2答 案 A9.（2 0 1 5 江苏化学，4）在 C O 2 中，M g 燃烧生成M g O和 C。下列说法正确的是（）A.元素C 的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体B.M g、M g O中镁元

23、素微粒的半径：r（M g2+）r（M g）C.在该反应条件下，M g 的还原性强于C 的还原性D.该反应中化学能全部转化为热能答 案 C1 0.下列曲线图（纵坐标为沉淀的量，横坐标为加入物质的量）与对应的选项相符合的是（）（沉淀）/mol（沉淀）/mol0.20.1。1 L5 3 y（加入物）/L6 9 V（加入物）/L（沉淀）/molM 沉淀）/molV（加入物）/L3 4 V（加入物）/LDA.向 1 L浓度均为0.1 m o l T 的 N a A lCh、B a（O H）2 混合溶液中加入0.1 m o l l T 的稀H 2 s o 4B.向 1 L浓度分别为0.1 m o l-L

24、和0.3 m o l【T的 A I C I 3、N H 4 c l 的混合溶液中加入0.1 m o l-L 1 的稀 N a O H 溶液C.向烧碱溶液中滴加明矶溶液D.向AlCb溶液中滴加过量氨水答 案A1 1.已知A、B、D、E均为中学化学中常见的单质或化合物，它们之间的关系如图所示（部分产物略去）。下列说法错误的是（）A.A、B、D可能是钠及其化合物B.A、B、D可能是镁及其化合物C.A、B、D可能是铝及其化合物D.A、B、D可能是非金属及其化合物答 案B1 2.通过观察化学实验现象，分析归纳出正确的结论，是学习化学科学最基本的技能之一。下列由实验现象得出正确结论的是（）选项实验现象结论

25、A把相同大小的一块铝和镁分别投入相同浓度 的NaOH溶液中：铝溶解有气泡放出，而镁没有任何变化由此得出：铝的金属性比镁强B取一块铝箔，用酒精灯点燃：铝箔只熔化成液体而没有脱落由此得出：铝不易燃烧C向氯化铁溶液中投入一铝片：铝片上产生大量气泡由此得出：该气体是氨气D向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量：先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最后沉淀完全消失由此得出：氢氧化铝能溶于强碱溶液答 案D1 3.下列图像中,纵坐标为沉淀量,横坐标为某溶液中加入的反应物的物质的量，选择合适图像对应的字母填空。000(DAlCh溶液中加入氨水至过量 o(2)AlCh溶液中加入NaO H溶液至过量_ _ _ _

26、_ _ _ _。(3)AlCh、MgCk混合溶液中加入NaO H溶液至过量_ _ _ _ _ _ _.(4)澄清石灰水中通入过量CO?o(5)含有少量盐酸的AlCh溶液中加入过量NaO H溶液；(6)含有少量HC1的 A1CL溶液中加入过量氨水 o答案：1 4.某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究。现行高中化学教材中对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查 阅 化学手册知，Al、A1A,Fe、Fez。,的熔点、沸点数据如下：1.(1)某同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是：该反应放出的热量使铁熔化，而

27、铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理？物质A1A I2 O 3FeFe203熔点/6602 0541 5351 462沸点/2 4672 9802 750(填“合理”或“不合理”)(2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是，反应的离子方程式为(3)实验室溶解该熔融物，在 下 列 试 剂 中 最 适 宜 的 试 剂 是(填 序 号)。A.浓硫酸 B.稀硫酸C.稀硝酸 D.氢氧化钠溶液H.实验研究发现，硝酸发生氧化还原反应时，硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低。某同学取-定 量上述的熔融物与一定量很稀的硝酸

28、充分反应，反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中，逐滴加入4 moi 的氢氧化钠溶液，所加氢氧化钠溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。试回答下列问题：E7 F +,-34 36 V(NaOH)/mL(1)图中宏段没有沉淀生成，此阶段发生反应的离子方程式为(2)在况1 段，沉淀的物质的量没有变化，则此阶段发生反应的离子方程式为上述现象说明溶液中 结合Ok的能力比 强(填离子符号)。(3)6与/的差值为 m o b(4)8 点对应的沉淀的物质的量为 m o l,C点对应的氢氧化钠溶液的体积为 m L 答案 1.(1)合 理(2)N a O H 溶液 2 A1+2

29、O H-+2 H Q=2 A1 O +3 H 2 t (3)BI I.(l)H+O i r=H2O (2)N l I +0 i r=N l I3 I I20 A产、Fe 计、N 1 V (3)0.0 0 8 (4)0.0 3 2 71 5 .(2 0 1 5 广东理综，3 2)七铝十二钙(1 2 C a O-7 Ab O 3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石(主要含 C a C C)3 和 M g C C h)和废A1 片制备七铝十二钙的工艺如下:适/NH,NO,溶液一 CCV-TTNH3I白云6 I-掾.过 滤 _ 嬴:I i m*r-NaOH溶 液,.N a.C O,|,、，磊I 生(

30、1)煨粉主要含MgO和,用适量N H 4 N O 3 溶液浸取燧粉后，镁化合物儿乎不溶，若溶液I 中 c(M g 2+)小于 5 x l O-6m o l L 则滤液 p H 大于 M g(O H)2 的 2 Cs p-5 x l O|2；该工艺中不能用(N H 4)2 SO 4 代替N H 4 N O 3，原因是。(2)滤 液 I 中 的 阴 离 子 有(忽 略 杂 质 成 分 的 影 响)；若滤液I 中仅通入C O 2，会生成,从而导致C a C C h 产率降低。(3)用 N a O H 溶液可除去废A1 片表面的氧化膜，反应的离子方程式为(4)电解制备A1(O H)3 时，电极分别为A

31、1 片和石墨，电解总反应方程式为(5)一种可超快充电的新型铝电池，充放电时A1 C L 和 Al 2 c 1 7 两种离子在A 1 电极上相互转化，其他离子不参与电极反应，放电时负极A1 的电极反应式为答 案(l)C a O 1 1 加入(N H Q 2 SO 4 会生成C a SC)4 微溶物，在过滤时会被除去，造成生成的C a C O3减少(2)N O 和 OK C a(H C O3)2(3)2 O H-+A12O 3=2 A1 O 2 +H2O (4)2 A1+6 H2O2 Al(O H)3 1+3 H 2 T (5)Al-3 e +7 A1 C 14=4 A 12C 171 6 .铝是

32、一种应用广泛的金属，工业上用AI 2 O 3 和冰晶石(N a 3 Al F6)混合熔融电解制得。铝土矿的主要成分是A12O3和 Si O2等。从铝土矿中提炼A12O3的流程如下：以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：I CaR 一_Na),回答下列问题：(1)写出反应 的化学方程式_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ O 滤 液 I中 加 入 C a O生成的沉淀是,反 应 2的 离 子 方 程 式 为 E可 作 为

33、建 筑 材 料，化 合 物 C是,写 出 由 D 制 备 冰 晶 石 的 化 学 方 程 式(4)电解法制铝的化学方程式是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是。答 案(1 )2NaO H+SiO2=N a2SiO3+H20,2NaO H+Al2O3=2N aA lO2+H2O(2)CaSiO3 2A1O ；+3H2O +CO2=2A1(OH)3 I+CO会 或 A1O +2H2O +CO2=A1(OH)

34、3 I+HCO?J浓 H2SO4 12HF+3Na2CO3+2Al(O H)3=2 N a3AlF6+3CO2+9H2O市 解(4)2A12O3=4 A 1+3 O2 t O2,CO2(CO)Na3AIt16铁 铜考纲要求1.掌握铁、铜及其重要化合物的主要性质及其应用。2.了解常见金属及其重要化合物的制备方法。3.了解常见金属的活动顺序。4.了解合金的概念及其重要应用。第一节Fe一、存在周期表中共有1 1 2 种元素，金属有9 0 种，过渡元素有6 8 种。Fe 位于周期表中第四周期V I H 族，属于过渡元素，但不是副族。Fe 失去2 S变为Fe?*,Fe 失去3 0变为Fe3+铁在自然界主

35、要以化合态存在，游离态的铁存在于陨石中（地核不考虑）。地壳含量拍第四，是第二多的金属元素。二、物理性质银白色金属，p=7.8 6 g/c n?,熔点为1 5 3 5,沸点2 7 5 0。有良好的延展性、导电、导热性能；有很强的铁磁性。纯铁质地软，不过如果是铁与其他金属的合金或者是掺有杂质的铁，熔点降低，硬度将增大，具体要看杂质或者合金的性质了。三、化学性质1 .与非金属3 F e+2 O 2=F e3 C）4 点燃2 F e+3 c l 2=2 F eC b力 口 热 注意：即使铁过量亦不生成F eC 1 2；F eC 1 3 为共价化合物2 F e+3 B r2=2 F eB r3加热 浪蒸

36、气F e+1 2=F e1 2 加 热 碘 蒸 气F e+S=F eS 加热3 F e+C=F e3 c 高温 可认为F e与 C均为0价。铁原子的缝隙中夹杂着碳原子，填隙型。2 .与水反应3 F e+4 H2O=F e3O4+3 H2高 温 红 热 的 铁 遇 到 水 蒸 气 铸 剑 上 的 淬 火，防锈中的烤蓝3 .与酸反应与非氧化性酸：H C 1,稀 H 2 so 4，H C 1 O4,H I 等置换生成氢气F e+2 H+=F e2+H2t F e+2 H C l=F eC l2+H2T F e+H2S O 4=F eS O 4+H2t与冷的浓硫酸，冷的浓硝酸钝化 机理是表面形成一层致

37、密的F es。薄膜，阻止进一步腐蚀注意：钝化是化学变化，不是因为不反应，而是先反应形成钝化膜再不反应！与强氧化性酸：注意考察酸的浓稀与铁的过量问题F e+4 H N O 3=F e（N O3）3+N O t+2 H2O （稀硝酸过量）3 F e+8 H N O3=3 F e（N O3）2+2 N O t+4 H2O （铁过量：实际为硝酸先将F e氧化为F e?+,过量的F e再将 F e?+还原）F e+4 H N O 3=F e（N C 3）3+N O 2 T+2 H 2。加热浓硝酸过量（若 F e过量，则比较复杂，流程主要是F e与浓硝酸，F e与稀硝酸，F e与 F e3+）2 F e+

38、6 H2S O 4=F e2（S O 4）3+3 S O2T+6 H2O 加热浓硫酸过量（若 F e过量，则比较复杂，流程主要是F e与浓硫酸，F e与 F e3+,F e与稀硫酸即H+）4.与某些盐F e+C u 2+=F e2+C u（置换）F e+2 F e3+=3 F e?+（化合）四、用途1 .铁制品盛装和运输浓硝酸和浓硫酸2 .不锈钢、铁磁材料的磁性强，用于高磁性要求和超小型设备仪表3 .铁合金是产量最大，用途最广的合金4 .还原铁粉用于食品等的抗氧化剂补充：1.铁与浓硫酸的反应：常温下，F e在浓硫酸中被钝化，即由于浓硫酸的强氧化性，使 F e的表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止

39、了内部的金属继续跟浓硫酸反应。如果加热，Fe 与浓硫酸会继续反应。第二节F e的重要化合物一、氧化物氧化物Fe O （氧化亚铁）Fe 2 O 3 （氧化铁）Fe 3 O 4 （四氧化三铁）分类碱性氧化物碱性氧化物碱性氧化物（争议）颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体二、氢氧化物俗名无铁锈、铁红磁性氧化铁溶解性不溶于水磁性无无有稳定性易被氧化稳定稳定与非氧化性酸(HC1)FeO+2HCl=FeCl2+H2OFe2O 3+6HCl=3H2O+2FeC13Fe3O 4+8HC=4H2O+FeC12+2FeCl3与强氧化性 酸(稀硝酸)3FeO+10HNO3=3Fe(NO3)3+NOt+5H2OFe2O

40、3+6HNO 3=2Fe(NO 3)3+3H2O3Fe3O4+28HNO 3=9Fe(NO 3)3+NO T+14H2O与强还原性酸(HI)FeO+2HI=FeI2+H2OFe2O 3+6HI=2FeI2+l2+3H2OFe3O 4+8HI=3FeI2+l2+4H2O与 COFeO+CO=CO2+Fe 高温Fe2O3+3CO=3CO2+2Fe 高温Fe.,O4+4CO=4CO2+3Fe 高温特殊6FeO+O2=2Fe3O4 力 口 热 FeC2O 4=FeO+CO+CO2 力 口 热三、补充化学式Fe(O H)2Fe(O H)3颜色状态白色絮状沉淀红褐色沉淀分类二元弱碱三元弱碱热稳定性Fe(O

41、 H)2=FeO+H2O 隔绝空气加热2Fe(O H)2+O2=Fe2O3+H2O 加热2Fe(O H)3=Fe2O3+3H2O 加热与非氧化性酸(HC1)Fe(O H)2+2HCI=FeCl2+2H2O 隔绝空气Fe(O H)3+3HCl=FeCl3+3H2O与强氧化性酸(稀硝酸)3Fe(O H)2+10HNO 3=3Fe(NO 3)3+NO t+8H2OFe(O H)3+3HNO3=Fe(NO 3)3+3H2O与强还原性酸(HI)Fe(O H)2+2HI=FeI2+2H2O2Fe(O H)3+6HI=2FeI2+l2+6H2O转化4Fe(O H)2+O2+2H2O=4Fe(O H)31.通

42、过哪些方法可避免生成Fe(O H)2中会有Fe(O H)3?提示：关键在于无孔不入的。2及 Fe3*存在。4Fe(O H)2+02+2H2O =4Fe(O H)3；驱氧法：如用煮沸过的蒸储水配置NaOH溶液和亚铁盐溶液。隔氧法：如用长滴管吸取NaOH溶液后插入亚铁盐溶液面下加入；在液面上加苯、植物油液封。还原法：在 FeSO 4溶液中加入铁钉，或者用Fe与稀H2so4反应新制的FeSC4溶液，生成的H?又可驱赶水溶液里溶解的。2。2.铁锈的成分及形成钢铁发生电化腐蚀时，F e 参与电极反应的产物为Fe2+,后与吸氧腐蚀生成的0H反应生成Fe(O H)2；因其不稳定，遇。2和 HzO又转变成Fe

43、(0H)3；Fe(0H)3失去部分水变成FezChFH?。(在常温下，铁和水不反应。但在水、空气里的氧气、二氧化碳的共同作用下，铁很容易生锈而被腐蚀。)生成Fe2O3 nH2O 一般为疏松结构，可以让F e的表面与H20 和。2充分接触从而加快腐蚀增大腐蚀面。四、盐l.Fe2 Fe3+离子的性质F e只具有还原性，可以被氧化成Fe?+和Fe?+,也可由Fe?+、Fe?+还原而得到Fe。Fe?+既具有氧化性又具有还原性，但主要表现为还原性。当遇到强氧化剂时，被氧化为Fe；遇到较强的还原剂时，被还原为Fe；Fe?+只有较强的氧化性，可被较强的还原剂还原为Fe?+或者Fe。相互转变关系如右所示(常称

44、为铁三角)【注意】Fe?+具有较强的还原性，因此，在配制Fe?+盐溶液时要防止被氧化。2.离子的检验方法对比方法Fe2+Fe3*观察溶液颜色浅绿色(棕)黄色加碱溶液Fe2+20H=Fe(O H)2l(白色)4Fe(O H)2+O2+2H2O =4Fe(O H)3；白一灰 绿 T红褐色Fe3+3OH=Fe(O H)3；(红褐色)力 口 SCN 溶液无明显现象(再通少量氯气后显红色)Fe3+SCN-0=Fe(SCN)2+溶液显红色通入0 22 Fe2+C l2=2 Fe3+2 C l-_ _ _ _ _ _ _ _ _ _加苯酚溶液无明显现象溶液显紫色检验赤血盐(K 3 F e(C N)6 ),生

45、成蓝色沉淀黄血盐(K 4F e(C N)6 D，生成蓝色沉淀F e3+的检验：滴 入 K S C N 溶液，溶液变为血红色，此反应非常灵敏F e3+S C N =F e(S C N)2+严格来说为F e3+n S C N 刁F e(S C N)n f-n l n 4)3 的水溶液蒸干所得剩余固体的区别。F e C b溶液加热浓缩时，因 F，+水解产生H C 1 的挥发，得到的固体为F e(O H)3，如灼烧后得到红色的F e z C h 固体。但 F e 2(S C U)3 溶液蒸干时，因硫酸是难挥发性酸，将不能得到F e(O H)3 固体，最终产物还是F e 2(S C)4)3。6.F e(

46、O H)3 胶体的制备：F e C 1 3+3 H 2 O 0=F e(O H)a(胶体)+3 H C l。方法是将饱和F e C b溶液滴加到沸水中，加热至呈红褐色后立即停止加热。7 .一般氧化性：C u2+F e3+B r2F e3+I2 S O2 S8 .混合溶液中F e3 F e 2+的除去的常用方法(1)除去M g?+中混有的F e?+的方法向混合溶液中加入M g、M g O、M g C O3,M g(O H)2 中之一，与 F e?+水解产生的H*反应，促进F e 3+的水解，将 F e 3+转化为F e(O H)3沉淀除去。(2)除 去+中 混 有 的 F e?+的方法向混合溶液

47、中加入C u O、C 1 1 C O 3、CU(O H)2、CU2(O H)2 c O 3 中之一，与 F e 3+水解产生的H+反应，促进 F e 3+的水解，将 F e 3+转化为F e(O H)3 沉淀而除去。(3)除去M g?+中混有的F e?+的方法先加入氧化剂(如氏。2)将溶液中的F e?氧化成F e3+,然后再按(1)的方法除去溶液中的F e3+,(4)除去C i?,中混有的F e?+的方法先加入氧化剂(如H 2 O 2)将溶液中的F e?+氧化成F e3+,然后再按(2)的方法除去溶液中的F e 3+。第三节炼铁炼钢一、炼铁1 .原料：F e 在自然界以化合态存在。常见铁矿石磁

48、铁矿(F e s O Q、赤铁矿(F e z C h)、褐铁矿QF e z C H?。)、菱铁矿(F e C C h)，其中含有少量的脉石(S i C 2)及少量S、P。炼铁原料为铁矿石、焦炭、石灰石、空气2 .原理：F e2O3+3 C O=2 F e+3 C O2 高温3 .设备：高炉二进三出五部分：进料口，进风口；出铁口，出渣口，出高炉煤气口；炉喉，炉身，炉腰，炉腹，炉缸。4 .高炉内的反应：(D C O 的生成：C+O2=C O2 加热 C+C O2=2 C O 高温F e 被还原：3 C O+F e2O3=2 F e+3 C O2 高温注意2 C+S i C)2=S i+2 c o

49、高温 2 c o+S i C h=S i+2 c 0?高温S i。2 为原子晶体，熔点高，在反应中为固态，上述反应于表面进行，故 S i C h 主要与C a O 反应生成C aS i C h 炉渣 2 C+M n O2=M n+2 C O 高温 2 c o+M n C)2=M n+2 c 0 2 高温C a3(PO4)2+5 C=2 P+3 C aO+5 C O 高温4 F e S 2+l I O 2=2 F e 3 C U+8 S O 2 高温 F e S2=F e S+S 高温 S+O2=S O2 加热F e S 易溶于铁水，则生铁中含有S；C易形成F e s C,故生铁中含C。炉渣的生

50、成：C aC O3=C aO+C O2T 高温 C aO+S i O2=C aS i O3 高温 C aS i C h 为炉渣我国最大钢铁厂为首钢，其他钢铁厂还有宝钢、鞍钢等高炉煤气主要为co、c o”N2,灰尘等铁的合金：生铁钢含 C量：2%-4.3%0.03%-2%其他杂质：S i、M n、S、P较多S i、Mn少，S、P几乎没有熔点：1100-12 0014 5 0r-15 00机械性能：坚硬而脆，无韧性坚硬，韧性大机械加工：可铸不可燃可铸可煨二、炼钢1.原料：生铁、氧气、生石灰2 .原理：用 F e O 氧化其他杂质3.设备：转炉4.主要反应FeO的生成：2Fe+O2=2FeO 高 温