1、高中化学金属及其化合物一、钠及其化合物 1、钠（1）钠的物理性质：钠是银白色金属，密度小（0.97g/cm3），熔点低（97），硬度小，质软，可用刀切割。钠通常保存在煤油中。是电和热的良导体。（2）钠的化学性质：从原子结构可知钠是活泼的金属单质。钠与非金属单质反应：常温：4Na + O2 = 2Na2O,加热：2Na + O2= Na2O2; 2Na + Cl2= 2NaCl; 2Na + S= Na2S等。钠与水反应:2Na + 2H2O = 2NaOH + H2；实验现象：钠浮在水面上，熔成小球，在水面上游动，有哧哧的声音，最后消失，在反应后的溶液中滴加酚酞，溶液变红。 注意：钠在空气中的
2、变化：银白色的钠 变暗（生成了氧化钠） 变白（生成氢氧化钠） 潮解 变成白色固体（生成碳酸钠）。钠与酸反应：如2Na + 2HCl = 2NaCl + H2,Na放入稀盐酸中，是先与酸反应，酸不足再与水反应。因此Na放入到酸溶液中Na是不可能过量的。同时Na与H2的物质的量比始终是2:1。当然反应要比钠与水的反应剧烈多。钠与盐的溶液反应：钠不能置换出溶液中的金属，钠是直接与水反应。反应后的碱再与溶液中的其他物质反应。如钠投入到硫酸铜溶液的反应式：2Na + CuSO4 + 2H2O = Cu(OH) 2 + Na2SO4 + H2 。 钠与氢气的反应：2Na + H2 = 2NaH。NaH +
3、 H2O = NaOH + H2 ；NaH是强的还原剂。（3）工业制钠：电解熔融的NaCl，2NaCl(熔融) = 2Na + Cl2。（4）钠的用途：在熔融的条件下钠可以制取一些金属，如钛、锆、铌、钽等；钠钾合金是快中子反应堆的热交换剂；钠蒸气可作高压钠灯，发出黄光，射程远，透雾能力强。2、氧化钠和过氧化钠（1）Na2O：白色固体，是碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性：Na2O + H2O = 2NaOH,Na2O + CO2 = Na2CO3,Na2O + 2HCl = 2NaCl + H2O .另外：加热时，2Na2O + O2 = 2Na2O2. (2)Na2O2：淡黄色固体是复杂氧化物
4、，易与水、二氧化碳反应放出氧气。2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2 ,2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2 （作供氧剂）。因此Na2O2常做生氧剂，同时，Na2O2还具有强氧化性，有漂白作用。如实验：Na2O2和水反应后的溶液中滴加酚酞，变红后又褪色，实验研究表明是有：Na2O2 + H2O = 2NaOH + H2O2,2H2O2 = 2H2O + O2 反应发生。因为H2O2也具有漂白作用。当然过氧化钠也可以直接漂白的。 3、碳酸钠和碳酸氢钠 溶液中相互转化 Na2CO3溶液能吸收CO2转化为NaHCO3Na2CO3 + H2O + CO2 = 2 N
5、aHCO3 除CO2中的HCl杂质是用饱和的NaHCO3溶液，而不用Na2CO3溶液用途 用在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金等工业中。 发酵粉的主要成分之一；制胃酸过多等。 注意几个实验的问题：1、向饱和的Na2CO3溶液中通足量的CO2有晶体NaHCO3析出。2、Na2CO3溶液与稀HCl的反应向Na2CO3溶液中滴加稀HCl，先无气体，后有气体，如果n(HCl)小于n(Na2CO3)时反应无气体放出。发生的反应：先Na2CO3 + HCl = NaCl + NaHCO3,后NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O +CO2 .向稀HCl中滴加Na2CO3溶液，先有
6、气体，反应是：Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2.如果用2mol的Na2CO3和2.4mol的稀HCl反应，采用方法放出CO2是0.4mol；采用方法放出CO2为1.2mol。希望同学们在解题时要留意。3、Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的鉴别：取两种试液少量，分别滴加CaCl2或BaCl2溶液，有白色沉淀的原取溶液为Na2CO3，另一无明显现象的原取溶液为NaHCO3。4、侯氏制碱法反应式：NaCl + NH3 + CO2 + H2O = NaHCO3 + NH4Cl.注意:在生产中应先在饱和的NaCl溶液中先通入NH3,后通入CO2,NaHCO3晶体析出过
7、滤，在滤液中加入NaCl细末和通NH3析出NH4Cl晶体为副产品。NH4Cl晶体析出后的母液进行循环试用，提高原料的利用率。二、镁及其化合物1、镁的性质（1）物理性质：镁是银白色金属，质较软，密度1.74g/cm3，是轻金属，硬度小。（2）化学性质：镁是较活泼金属与非金属反应：2Mg + O2 = 2MgO,Mg + Cl2 MgCl2,3Mg + N2 Mg3N2等。与沸水反应：Mg + 2H2O(沸水)= Mg(OH)2 + H2 .与酸反应：与非强氧化性酸反应：是酸中的H+与Mg反应，有H2放出。与强氧化性酸反应：如浓H2SO4、HNO3，反应比较复杂，但是没有H2放出。与某些盐溶液反应
8、：如CuSO4溶液、FeCl2溶液、FeCl3溶液等。Mg + 2FeCl3 = 2FeCl2 + MgCl2, Mg + FeCl2 = Fe + MgCl2.2、镁的提取：海水中含有大量的MgCl2,因此，工业上主要是从分离了NaCl的海水中来提取MgCl2.流程：海水中加入CaO或Ca(OH)2 Mg(OH)2沉淀、过滤、洗涤沉淀，用稀HCl溶解 MgCl2溶液，蒸发结晶 MgCl26H2O晶体，在HCl气体环境中加热 MgCl2固体，电解熔融的MgCl2 Mg + Cl2 。主要反应：MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2+ CaCl2, Mg(OH)2 + 2HCl =
9、MgCl2 + 2H2O, MgCl26H2O MgCl2 + 6H2O , MgCl2(熔融) Mg + Cl2。3、镁的用途：镁主要是广泛用于制造合金。制造的合金硬度和强度都较大。因此镁合金被大量用火箭、导弹、飞机等制造业中。4、氧化镁（MgO）：白色固体，熔点高（2800），是优质的耐高温材料（耐火材料）。是碱性氧化物。MgO + H2O = Mg(OH)2, MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O 。注意以下几种情况的离子方程式的书写：（1）n(Mg(HCO3)2):n(NaOH)1:4：Mg2+ + 2HCO3- + 4OH- = Mg(OH)2+ 2CO32- + 2H2
10、O；(2)n(Mg(HCO3)2):n(NaOH)=1:2：Mg2+ + 2HCO3- + 2OH- = MgCO3+ CO32- + 2H2O；(3)n(Mg(HCO3)2):N(NaOH)=1:1： Mg2+ + HCO3- + OH- = MgCO3+H2O 。三、铝及其化合物1、铝的性质：（1）物理性质：银白色金属，质较软，但比镁要硬，熔点比镁高。有良好的导电、导热性和延展性。（2）化学性质：铝是较活泼的金属。通常与氧气易反应，生成致密的氧化物起保护作用。4Al + 3O2 = 2Al2O3。同时也容易与Cl2、S等非金属单质反应。与酸反应：强氧化性酸，如浓硫酸和浓硝酸在常温下，使铝发
11、生钝化现象；加热时，能反应，但无氢气放出；非强氧化性酸反应时放出氢气。与强碱溶液反应：2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2。与某些盐溶液反应：如能置换出CuSO4、AgNO3等溶液中的金属。铝热反应：2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe。该反应放热大，能使置换出的铁成液态，适用性强。在实验室中演示时要加入引燃剂，如浓硫酸和蔗糖或镁条和氯酸钾等。2、氧化铝（Al2O3）：白色固体，熔点高（2054），沸点2980，常作为耐火材料；是两性氧化物。我们常见到的宝石的主要成分是氧化铝。有各种不同颜色的原因是在宝石中含有一些金属氧化物的表现。如红宝石因含有少量的
12、铬元素而显红色，蓝宝石因含有少量的铁和钛元素而显蓝色。工业生产中的矿石刚玉主要成分是氧化铝，硬度仅次于金刚石，用途广泛。两性氧化物：既能与强酸反应又能与强碱反应生成盐和水的氧化物。Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O ,Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O 。Al2O3是工业冶炼铝的原料，由于氧化铝的熔点高，电解时，难熔化，因此铝的冶炼直到1886年美国科学家霍尔发现在氧化铝中加入冰晶石(Na3AlF6)，使氧化铝的熔点降至1000度左右，铝的冶炼才快速发展起来，铝及其合金才被广泛的应用。2Al2O3 4Al + 3O2。3、氢氧化铝（Al(OH)3）
13、：白色难溶于水的胶状沉淀，是两性氢氧化物。热易分解。两性氢氧化物：既能与强酸又能与强碱反应生成盐和水的氢氧化物。Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O, Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O2Al(OH)3 Al2O3 +3 H2O 4、铝的冶炼：铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中主要是以氧化铝的形式存在。工业生产的流程：铝土矿（主要成分是氧化铝） 用氢氧化钠溶解过滤 向滤液中通入二氧化碳酸化，过滤 氢氧化铝 氧化铝 铝。主要反应：Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O ，CO2 + 3H2O + 2NaAlO2 = 2Al(
14、OH)3+ Na2CO3 ，2Al(OH)3= Al2O3 +3 H2O ,2Al2O3= 4Al + 3O2。5、铝的用途：铝有良好的导电、导热性和延展性，主要用于导线、炊具等，铝的最大用途是制合金，铝合金强度高，密度小，易成型，有较好的耐腐蚀性。迅速风靡建筑业。也是飞机制造业的主要原料。6、明矾的净水：化学式：KAl(SO4)212H2O，它在水中能电离：KAl(SO4)2 = K+ + Al3+ + 2SO42-。铝离子与水反应，生成氢氧化铝胶体，具有很强的吸附能力，吸附水中的悬浮物，使之沉降已达净水目的。Al3+ + 3H2O = Al(OH)3 (胶体)+ 3H+ 。知识整理：（Al
15、(OH)3）的制备：在氯化铝溶液中加足量氨水。AlCl3 + 3NH3H2O = Al(OH)3+ 3NH4Cl 。实验：A、向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，现象是先有沉淀，后溶解。反应式：先Al3+ + 3OH- = Al(OH)3, 后Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O。B、向氢氧化钠溶液中滴加氯化铝溶液，现象是开始无沉淀，后来有沉淀，且不溶解。反应式：先Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O，后Al3+ + 3AlO2- + 6H2O = 4Al(OH)3。实验：向偏铝酸钠溶液中通二氧化碳，有沉淀出现。CO2 + 3H2O + 2NaAlO2 = 2Al(
16、OH)3+ Na2CO3。将氯化铝溶液和偏铝酸钠溶液混和有沉淀出现。 Al3+ + 3AlO2- + 6H2O = 4Al(OH)3。实验：A、向偏铝酸钠溶液中滴加稀盐酸，先有沉定，后溶解。反应的离子方程式：AlO2- + H+ + H2O = Al(OH)3 ,Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 2H2O 。B、向稀盐酸中滴加偏铝酸钠溶液，先无沉淀，后有沉淀且不溶解。反应的离子方程式：AlO2- + 4H+ = Al3+ + 2H2O ,3AlO2- + Al3+ + 6H2O = 4Al(OH)3。四、金属及其化合物关系网（1）金属钠及其化合物：（2）金属镁及其化合物：（3）金属
17、铝及其化合物：（4）金属铁及其化合物+1CuC CO H2 Fe NH3 C2H5OH 0 Cu +2 CuO2 Cl2 H2SO4 HNO3 Fe3+ H2O2 KMnO4 K2Cr2O7 SO2Cl2RSO2CuH+H+浓HClCCOH2I-（5）金属铜及化合物五、铝相关图像问题1、向Al3 的溶液中加入强碱(OH)2、向强碱溶液中加入Al3 3、向AlO2 溶液中加入H4、向H溶液中加入AlO21、有一定质量的Mg、Al 合金投入100 mL一定物质的量浓度的盐酸溶液中，合金全部溶液，向所得溶液中滴加5 mol/L NaOH溶液到过量，生成沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示，
18、求(1) 原合金中Mg、Al的质量各是多少？(2) HCl的浓度是多少？ 2、0.1molAl2（SO4）3跟2mol/L NaOH溶液350mL混合，所得沉淀的质量为（ ） A.78g B.15.6g C.7.8g D.3.93、将0.1 mol的镁、铝混合物溶于100 mL 2mol/LH2SO4溶液中，然后再滴加1 mol/L NaOH溶液。请回答：若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化如右图所示。当V1160mL时，则金属粉末中n(Mg)mol，V2mL。若在滴加NaOH溶液过程中，欲使Mg2、Al3刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积V(NaOH)m
19、L。若混合物仍为0.1 mol，其中Mg粉的物质的量分数为a，用100 mL 2 mol/L的硫酸溶解此混合物后，再加入450 mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al(OH)3。满足此条件的a的取值范围是：4、将溶液（或气体）X逐渐加入到（或通入到）一定量的Y溶液中，产生沉淀的量m与加入X物质的量n的关系如下图，符合图中情况的一组物质是（ ）ABCDXH2SNaOHNH3HClYNa2SO3AlCl3MgSO4NaAlO2六、铁相关问题1、在FeCl3、CuCl2和HCl的混合液中加入Fe粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是（ ） A、C
20、u2 B、Fe3 C、Fe2 D、H 2、铁与稀HNO3 反应规律当稀HNO3过量时，Fe+4HNO3=Fe(NO3)2 +NO+H2O 若铁过量，则在上述反应基础上，继续反应，Fe+2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2 当铁粉过量时，3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O 根据Fe与HNO3的物质的量的变化，可分为以下三种情况： 1/4时，产物为Fe(NO3)3 3/8时，产物为Fe(NO3)2 若1/4 3/8时，产物为Fe(NO3)3与Fe(NO3)2 的混合物但需要注意的是，无论Fe过量与否，被还原的HNO3占总消耗的HNO3的1/43、守恒法（1）在2硫酸铜和硫酸
21、铁的混合溶液中，加入30铁粉，最后得到20251的硫酸亚铁溶液及26固体沉淀物。分别求原混合溶液中硫酸铁和硫酸铜的物质的量浓度。 （2）已知222232，当向100的2溶液中通入标准状况下的2 336，充分反应后测得形成的溶液中和的物质的量浓度相等，则原2溶液的物质的量浓度为多少? （3）将14铁粉溶于1稀硝酸中恰好完全反应，放出气体后称量所得溶液，发现比原溶液质量增加8，则原溶液中硝酸的浓度为（ ）A041B061 C0.81D1.01 （4）将56铁粉与64硫粉在隔绝空气的条件下加热充分反应后冷却至室温，再在其固体中加入足量的稀硫酸反应至固体不再溶解，所制得的气体在0、10110下的体积约
22、为（ ） 224234280448（5）已知有关物质及离子的氧化性顺序为：浓硫酸3。现将30铁粉（过量）与440浓硫酸在加热条件下充分反应，共收集到112（标准状况）气体，其质量为196。试计算： 1）浓硫酸的物质的量浓度； （2）反应后剩余铁粉的质量。基础习题1、9.2g金属钠投入到足量的重水中，则产生的气体中含有（ ）A0.2mol中子B0.4mol电子C0.2mol质子D0.4mol分子2、下列关于钠的说法不正确的是（ ）A、金属钠和氧气反应，条件不同，产物不同B、钠钾合金通常状况下呈液态，可作原子反应堆的导热剂C、钠的化学活泼性很强，少量的钠可保存在有机溶剂中D、由于钠比较活泼，所以它
23、能从溶液中置换出金属活动顺序表中钠后面的金属3、将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中，有气体放出，且溶液质量减轻的是（ ）A. B. C. D.4、在溶液中加入足量Na2O2后仍能大量共存的离子组是（ ）A、Ba2、BK、CCa2、Mg2、DNa、5、1mol过氧化钠与2mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭的容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是（ ）ANa2CO3BNa2O2 Na2CO3CNaOH 、Na2CO3DNa2O2 、NaOH Na2CO36、2.1g 和组成混合气体与足量的充分反应后，立即通入足量的固体中，固体质量增加 （ ）A.2.1g B.3.6 g C.7
24、.2 g D.不可确定7、200时，11.6g由CO2和H2O组成的混合气体与足量的Na2O2充分反应后，固体质量增加3.6g，则原混合气体的平均相对分子质量为（ ）A.5.8 B.11.6 C.23.2 D.46.48、将含有O2和CH4的混合气体置于盛有23.4 g Na2O2的密闭容器中，电火花点燃，反应结束后，容器内的压强为零（150），将残留物溶于水中，无气体产生。下列叙述正确的是（ ）A原混合气体中O2和CH4的体积比为21 B残留物只有Na2CO3C原混合气体中O2与CH4的体积比为11 D残留物只有Na2CO3和NaOH9、有关纯碱和小苏打的叙述正确的是（ ）A.等质量的Na2
25、CO3、NaHCO3分别与足量稀H2SO4反应，NaHCO3产生的CO2多B.等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的同种盐酸反应，NaHCO3消耗的盐酸多C.向NaHCO3溶液中滴入Ba(OH)2溶液无沉淀，而Na2CO3溶液中加入Ba(OH)2溶液出现白色沉淀D. Na2CO3和NaHCO3都既能与酸反应，又能与氢氧化钠反应10、我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献。他以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱。有关反应的化学方程式为： NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 NH4HCO3NaCl = NaHCO3NH4Cl ；
26、2NaHCO3 = Na2CO3CO2H2O （1）碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是 （填字母标号）。a碳酸氢钠难溶于水 b碳酸氢钠受热易分解c碳酸氢钠的溶解度相对较小，所以在溶液中首先结晶析出（2）某探究活动小组根据上述制碱原理，进行碳酸氢钠的制备实验，同学们按各自设计的方案实验。 一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如下图所示（图中夹持、固定用的仪器未画出）。试回答下列有关问题：（）乙装置中的试剂是_；（）丁装置中稀硫酸的作用是_；（）实验结束后，分离出NaHCO3 晶体的操作是_（填分离操作的名称）。 另一位同学用图中戊装置（其它装置未画
27、出）进行实验。（）实验时，须先从_管通入_气体，再从_管中通入_气体；（）有同学建议在戊装置的b管下端连接己装置，理由是_；（3）请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法：_。11、由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末，取样进行下列实验(部分产物略去)：(1)取少量溶液X，加入过量的NaOH溶液，有沉淀生成。取上层清液，通入CO2，无明显变化，说明样品中不含有的物质是(填化学式)_。(2)Z为一种或两种气体：_ 若Z只为一种气体，试剂a为饱和NaHCO3溶液，则反应中能同时生成两种气体的化学方程式是_。 若Z为两种气体的混合物，试剂a为适量的水，则Z中两种气体的化学式是_。(3)向Y中通入过量的Cl2，并不断搅拌，充分反应后，溶液中的阳离子是(填写离子符号)_。(4)取Y中的溶液，调节pH约为7，加入淀粉KI和H2O2，溶液呈蓝色并有红褐色沉淀生成。当消耗2molI时，共转移3mol电子，该反应的离子方程式是_
