无机化学——化学基础知识ppt课件.ppt

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1、第1章,物质结构与元素周期律,学习目标,知识目标1.了解原子的结构、原子序数及核外电子排布。2.了解同位素的应用。3.了解元素周期律的概念和元素周期表的结构。4.了解化学键的定义。5.理解元素周期表中元素性质的递变规律。,能力目标1.会根据元素周期律判断元素的性质。2.会判断离子键和共价键。3.学会写常见的离子符号。,原子结构,1.原子由居于原子中心的原子核和核外电子构成。2.原子核带正电，由质子和中子两种微粒构成；每个质子带一个单位正电荷，中子不带电，则核电荷数由质子数决定，原子核带正电，核外电子带负电，则整个原子呈电中性。3.核电荷数=核内质子数核外电子数,氧原子的原子结构,相对原子质量,

2、原子的质量很小，使用起来很不方便，通常用它们的相对质量。国际上统一以C-12的原子质量的1/12(1.661-27kg)作为相对原子质量的标准，其他原子与此标准的比值即为各原子的相对质量称为相对原子质量，没有单位。由此得到的质子和中子的质量可以近似为1。如果电子的质量忽略不计，那么原子的相对质量A可以等价于质子的相对质量Z与中子的相对质量N的和。A=Z+N 原子序数是一个原子核内质子的数量。拥有同一原子序数的原子属于同一化学元素。原子序数的符号是Z。它的大小与质子的相对质量一致。,核外电子,作为原子结构中最活跃的部分，核外电子在原子核外做高速运动。它在核外的运动速度很快（接近光速）且没有固定轨

3、道。,核外电子的排布规律,1各电子层最多容纳的电子数目为2n2个，其中n代表电子层数。2各种元素的原子最外层电子数不得超过8个，次外层（即倒数第二层）不得超过18个，倒数第三层的电子数不得超过32个。3电子总是由里往外排，根据电子数目，排满里层，再排外层（如K层L层M层）以上几条规律要相互联系地理解。另外，核外电子排布非常复杂，还有许多其他规律将在今后学习中会接触到。,核外电子的排布规律,钠原子的原子结构,同位素,对于某种元素而言，质子数是一定的，但是研究表明，同一元素的中子数可以改变。这种具有相同核电荷数（质子数），而不同中子数的同种元素的几种原子，叫做该元素的同位素。,氢元素、氧元素的同位

4、素,元素的相对原子质量,通常人们提到元素的相对原子质量是按该元素的各种天然同位素的相对原子质量和所占的原子的百分比算出来的平均值，即元素的相对原子质量为：M=MAa%+MBb%+MCc%+式中，MA，MB，MC是各同位素的相对原子质量，a%，b%，c%是各同位素原子的百分含量。国际原子量表中列出的相对原子质量，就是各元素的平均相对原子质量。,元素的相对原子质量,例题 氯元素的两种同位素35-Cl和37-Cl，它们的相对原子质量分别是34.97和36.97。在自然界的含量为75.77和24.23。那么氯元素的相对原子质量为多少？答 氯元素的相对原子质量34.97X75.77+36.97X24.2

5、335.46。,元素性质的周期性变化,元素性质呈周期性变化,元素性质的周期性变化,随原子序数的递增、元素原子的最外层电子排布呈周期性变化。（核外电子层数相同的原子，随原子序数的递增、最外层电子数由1递增到8）。随原子序数的递增，元素的原子半径发生周期性的变化。（核外电子层数相同的原子，随原子序数的递增、原子半径递减（稀有气体突增）。元素的化合价随着原子序数的递增而起着周期性变化。（主要化合价：正价+1+7；负价41，稀有气体为零价）。,元素周期表的周期结构,从周期表我们可以得到这样的规律：周期序数=电子层数；主族序数=最外层电子数,元素周期表,元素周期律,在同一周期中，从左到右随着核电荷数的递

6、增，原子半径逐渐减小；元素的金属性递减，非金属性递增；金属元素的最高价氧化物对应的水化物碱性逐渐减弱，非金属元素的最高价氧化物对应的水化物酸性逐渐增强。在同一主族中，从上到下随着电子层数的增多，原子半径逐渐增大；元素的金属性递增，非金属性递减；同一主族元素性质相近。以上规律不适用于稀有气体。,原子结构和化合价的关系,对于主族元素：元素的最高化合价=主族序数 非金属元素的负化合价=最高正化合价-8副族元素和第族的化合价情况复杂，不作介绍。元素的性质、原子结构和该元素在周期表中的位置三者之间有着密切的关系。,化学键的电子式,在元素符号的周围用小点（）或小叉（）表示元素原子最外层电子数的式子，叫做电

7、子式。电子式可以应用于表示原子、离子、分子和物质形成过程等。,表示原子 如：,表示阳离子 如：,表示阴离子 如：,离子化合物的形成过程,阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键叫做离子键。金属与非金属原子间通过电子得失而分别形成阴阳离子，阴阳离子之间通过静电作用而结合成离子化合物。大多数的盐、碱、低价金属氧化都属于离子化合物，所以它们都含有离子键。,溴化镁的形成：,氯化钠的形成：,共价化合物的形成过程,原子之间通过共用电子对所形成的相互作用，叫共价键。通常非金属元素的原子与非金属元素的原子可形成共价键。,HCl分子的形成过程：,H2和Cl2形成过程：,用化学键的定义判断离子键和共价键,第2章,物

8、质的量,学习目标,知识目标1.掌握物质的量及其单位。2.理解摩尔质量、气体摩尔体积的概念。3.了解阿伏加德罗常数。4.理解物质的量浓度的表示方法。5.了解吸热反应和放热反应以及热化学方程式。能力目标1.了解物质的量、摩尔质量和物质的质量之间的关系。2.掌握有关物质的量的简单计算。3.培养推理和运用化学知识的能力。,物质的量,物质的量是国际单位制的7个基本物理量之一。1mol表示该物质含有阿伏加德罗常数（6.021023）个微粒。物质的量这个物理量表示的是含有一定数目粒子集体，它是联系宏观和微观的桥梁。,7个基本物理量,n 与N之间的相互换算,由物质的量的定义，可以得到物质的量（n）、阿伏加德罗

9、常数（NA）和微粒的数目（N）的关系：n=N/NA1mol 氢气含有阿伏加德罗常数个氢气分子，含有2倍于阿伏加德罗常数个氢原子。0.5mol 的NH3 含有0.5 NA个NH3 分子。,摩尔质量,1mol物质的质量称为摩尔质量。符号：M，单位：gmol-1。物质的量（n）、摩尔质量（M）、质量（m）之间的关系是：M=m/n n=m/M,对于某一纯净物来说，它的摩尔质量是固定不变的，而物质的质量则随着物质的量不同而发生变化。,摩尔质量的计算,O的相对原子质量为16，1molO的质量为16g；Na的相对原子质量为23，1molNa的质量为23g。O2的相对分子质量为32，1mol O2的质量为32

10、g；NaCl的相对分子质量为58.5，1mol NaCl的质量为58.5g,物质的量的有关计算,常见的与物质的量及摩尔质量的计算可分为两类：1.根据摩尔质量（M）、质量（m）和物质的量（n）三者之间的计算；2.根据化学方程式进行计算。,物质的量的有关计算,根据摩尔质量（M）、质量（m）和物质的量（n）三者之间的计算:例题(1)已知氧气的摩尔质量为32 g/mol，那么6.4g的氧气的物质的量是多少？(2)10mol的铁的质量是多少？解 这两个题都是考查物质的量和摩尔质量的概念的。需要应用的公式是 n=m/M（1）n=m/M=6.4/32=0.29(mol);（2）M=nm=1054=540(g

11、)。,物质的量的有关计算,根据化学方程式进行计算：例题 现在需要中和1mol的HCl，请问需要多少克的NaOH？解 列出HCl和NaOH反应方程式：HCl+NaOH NaCl+H2O物质的量之比 1 1 所以，1molHCl需要1mol的NaOH来中和。查表知NaOH的摩尔质量为40 g/mol，那么它的质量是 m=nM=140=40（g）答：中和1mol的HCl，需要40g的NaOH。,气体摩尔体积,在同一温度和压强下，固体和液体的摩尔体积相差很大，而气体却很相近。,气体摩尔体积的概念,在一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积叫做气摩尔体积，符号为Vm，单位是L/mol或m3/mo体

12、l。在标准状况（0，101Kpa）下，气体摩尔体积约为22.4L/mol。,有关气体摩尔体积的计算,目前比较常见的有关气体摩尔体积的计算可以分为以下三类：气体的体积与其质量之间的相互换算；化学反应中气体物质体积的计算；确定气体物质的摩尔质量。,有关气体摩尔体积的计算,例题 在标准状况下，22.4 L的氦气是多少克？解 n=V/Vm=22.4/22.4=1（mol）m=nM=14=4（g）例题 标准状况下，同体积的某气体与氢气的质量比是16：1，该气体的相对分子质量是多少？解 M m/n=16 mH/n=16 mH/nH=16MH=162=32（g/mol）,有关气体摩尔体积的计算,例题 标准状

13、况下，2mol CaCO3与足量的HCl反应，生成的CO2的体积是多少？解 CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2物质的量 1 1 2 x x2mol V=n Vm=2 22.4=44.8（L）,物质的量浓度的概念,物质的量浓度是以单位体积溶液中所含溶质的物质的量来表示溶液组成的物理量。物质的量浓度的符号为cB,常用单位为mol/L或mol/m3。cB=nB/V,有关物质的量浓度的计算,现在比较常见的有关物质的量的浓度的计算可以分为以下三类：1.物质的量与物质的量浓度的相互换算；2.溶液中溶质的质量分数和物质的量浓度的相互换算；3.不同浓度溶液混合后物质的量浓度的计算。,吸热反应和放

14、热反应,吸收热量的化学反应叫做吸热反应。吸热反应则常表现为反应体系温度的降低，或者必须持续供给必要的热量反应才能持续进行。吸热反应反应物的总能量低于生成物的总能量。有热量放出的化学反应叫做放热反应。放热反应往往可表现为反应体系温度的升高。放热反应反应物的总能量大于生成物的总能量。对于可逆反应而言，如果其正反应为放热反应，则其逆反应一定是吸热反应,反应热在化学反应过程中放出或吸收的热量，通常叫做反应热。反应热用符号H表示，单位一般采用kJ/mol。当H为负值时为放热反应；当H为正值时为吸热反应。,2H2(g)十O2(g)2H2O(g)+H；H 483.6 kJ。,书写热化学方程式的注意事项 应注

15、意下列几点：1要注明反应物和生成物的聚集状态；2在化学方程式右端要注明反应热。正值表示吸热反应，负值表示放热反应。3热化学方程式的化学计量数只表示物质的量，而不代表分子个数，因此可以写成分数。4.同一热化学反应，如果方程式化学计量数不等，H 也不等，但数值与反应物的化学计量数成正比。如：2H2(g)十O2(g)2H2O(g)+H；H=483.6kJ，而 2H2(g)十O2(g)2H2O(g)+H；H=241.8 kJ。,几个基本概念的关系图,第3章 重要的非金属元素及其化合物,1,学习目标,知识目标1.了解卤素的概念和基本性质。2.了解硫、氮和硅的基本性质。3.掌握氯气的化学性质并了解氯气的实

16、验室制法。4.掌握二氧化硫和浓硫酸的性质。5.理解氨的性质及硝酸的性质。6.理解氧化还原反应的概念和实质。能力目标1.学习掌握实验室制取气体的一般原则和方法。2.学习物质检验的方法。3.认识大气环境污染的严重性，增强环保意识。,非金属元素在周期表中的位置,卤素简介,我国古代称天然的盐为卤，这些元素与典型金属化合物形成食盐类型的卤化物故称为卤素。卤素是周期表第VIIA族元素的总称，它包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)和砹(At)5种元素，其中砹是放射性元素。卤素都为典型的非金属元素,单质都是双原子分子。,氯气的物理性质和用途,氯气是一种黄绿色、有强烈刺激性气味的气体。在相同条件下，氯

17、气比同体积的空气重（标准状况下，它的密度是3.214g/L）。氯气有毒，如入大量氯气会中毒致死。氯气能溶于水，常温下1体积的水能溶解2体积氯气。漂白粉中的有效成分是次氯酸钙Ca(ClO)2。3Ca(OH)2+2Cl2=Ca(ClO)2+CaCl2Ca(OH)2H2O+H2O用于金属冶炼.例如，镁、钛等金属的冶炼，先将矿石经过化学处理制成氯化物，然后还原成单质用于氯化物和氯酸盐的制备。,氯元素的结构,氯元素最外层有7个电子，很容易得到一个电子，达到8电子的稳定结构如图所示。,与金属的反应,钠在氯气中剧烈燃烧，发出黄色火焰，产生大量白烟。除了Na外，还有很多金属可以与氯气反应，如铜、铁等。灼热的铜

18、丝在氯气中剧烈地燃烧，产生棕黄色的烟，溶液呈蓝绿色。铁在氯气中燃烧，产生棕色烟，溶液呈棕黄色。【归纳】氯气可以和活泼金属反应，生成金属氯化物。,与氢气的反应,1.在常温下，氯气和氢气的反应很慢。2.如果用点燃或者强光照射氯气和氢气的混合气体，就会剧烈反应甚至爆炸。3.氯气在氢气中燃烧，苍白色火焰，瓶口有白雾产生，有刺激性气味气体生成。思考题：白雾是什么？一般来说，烟是小颗粒，雾是小液滴。这里的白雾是HCl 吸收空气中的水分而生成的。,氯气可溶解在水中，得到氯水。Cl2+H2O HCl+HClO(次氯酸）产物次氯酸很不稳定，容易分解成HCl 和 H2O。日光 HClO HCl+O2,与水的反应,

19、在制备氯气的最后，我们用氢氧化钠溶液吸收多余的。Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O Cl2与H2O和Cl2与碱的反应是有密切联系的：Cl2+H2O HCl+HClO HCl+NaOH NaCl+H2O HClO+NaOH NaClO+H2O 总反应式：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O但Cl2与H2O和Cl2与碱的反应又有很大区别：Cl2+H2O的反应很不完全，Cl2与H2O可大量共存，而Cl2+2NaOH的反应则快而完全，Cl2与碱不能大量共存。,与碱的反应,漂白粉,2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 漂白粉的主要成分：CaCl2、

20、Ca(ClO)2,其中有效成为：Ca(ClO)2。Ca(ClO)2+2HCl=CaCl2+2HClO漂白粉在潮湿的空气中会慢慢变质失效，原因是：Ca(ClO)2+CO2+H2O CaCO3+2HClO 光 2HClO 2HCl+O2保存方法：应置于避光干燥处保存。以上所提到的所有漂白作用，归根到底都是次氯酸在起作用。一般的漂白剂都具有强氧化性。,氯气的实验室制备：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2氯气的工业制法：（氯碱工业）通 电2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2,氯气,制取氯气的仪器,氯离子的检验,一般的卤离子都可以用以下方法，但AgF除外。Cl Ag+AgCl

21、 白色沉淀，不溶于稀HNO3Br Ag+AgBr 淡黄色沉淀，不溶于稀HNO3I Ag+AgI 黄色沉淀，不溶于稀HNO3卤化银一般都有感光性，即光照下发生分解。我们过去用的普通照相机的胶卷，就要用到它们。以AgBr为例：光照 2AgBr 2AgBr2,氧族元素氧族元素位于周期表的第A族，包括氧（O）、硫（S）、硒（Se）、碲（Te）和钋（Po）5种元素，其中钋是放射性元素。,硫的物理性质和化学性质,物理性质：硫俗称硫磺，硫单质为淡黄色晶体，很脆，不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，密度为2g/cm3,，熔、沸点低。化学性质：硫可与金属反应：2Cu+S=Cu2S 2Ag+S=Ag2S硫也能与非

22、金属反应：点燃 H2+S=H2S S+O2=SO2,硫化氢,物理性质：硫化氢是一种无色、有臭鸡蛋气味、有毒的气体。在常温常压下，它可溶于水（1:2.6 浓度为0.1mol/L)。硫化氢的水溶液叫氢硫酸，它呈弱酸性，具有酸类的通性。空气中如含有0.1%的硫化氢,就会使人迅速发生头痛晕眩等症状.硫化氢还易引起嗅觉疲劳使中毒加深,多量吸入可致命。化学性质：H2S比较活泼。主要有可燃性和还原性。（1）可燃性:在空气中燃烧产生淡蓝色火焰。2H2S+3O2(充足)=2SO2+2H2O2H2S+O2(不足)=2S+2H2O氢硫酸很易氧化,久置空气里就会出现浑浊。（2）还原性:2H2SSO22H2O+3S B

23、r2+H2S=2HBr+S,二氧化硫,物理性质和用途：二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的有毒气体。它的密度比空气大，易溶于水，常温常压下1体积的水可溶解40体积的二氧化硫。易液化(沸点是10)。二氧化硫可以制硫酸、作漂白剂、食物和干果的防腐剂，还可以杀菌消毒。化学性质：二氧化硫与氧气和水的反应比较常见。V2O5SO2+O2=SO 400500SO2+H2O=H2SO3,二氧化硫的制法,实验室制法：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2+H2O工业制法：点燃4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3,硫酸,物理性质：纯硫酸是无色透明油状液体，无异味，难挥发。硫酸和水能以任意比混溶，而且

24、浓硫酸在稀释的过程中伴随着大量的热能释放。化学性质：（1）吸水性和脱水性 硫酸铜晶体中滴加浓硫酸，硫酸铜晶体由蓝色变成白色。纸屑中滴加浓硫酸，纸屑变黑。前者反应了浓硫酸的吸水性。硫酸铜晶体中的结晶水被浓硫酸吸收了，生成了白色的无水硫酸铜固体，所以颜色变淡了。纸屑变黑了，体现的是浓硫酸的第二个特性脱水性。（2）强氧化性 不仅铜可以在浓硫酸中溶解，除了金和铂以外的许多不活泼金属也都能溶解。Cu+2H2SO4（浓）=CuSO4+SO2+2H2O 铁和铝在冷的浓硫酸中马上被氧化，生成一层致密的氧化膜而阻止反应进行，这种现象称为“钝化”。因而可以用铝槽车或铁槽车储运浓硫酸。,硫酸根离子的检验,对硫酸根离

25、子进行检验与对氯离子进行检验类似。它也是利用了新产生化合物的沉淀现象来实现的。最常见的是BaSO4的沉淀。BaCl2+Na2SO4=BaSO4+2NaCl 在实验室里检验溶液中是否含有硫酸根离子，常常先用盐酸将溶液酸化，以排除碳酸根离子可能造成的干扰，再加入氯化钡溶液，如果有白色沉淀产生，则可证明有硫酸根离子存在。,氮族元素简介,氮气,纯净的氮气是一种无色的气体，密度比空气的稍小。氮气在水中的溶解度很小，通常状况下，1体积水中只能溶解大约0.02体积的氮气。在压强为101 kPa时，氮气在195.8时变成无色液体，在209.9时变成雪花状固体。由于氮分子中的NN键很牢固，使氮分子的结构很稳定。

26、通常状况下，氮气的化学性质不活泼，很难与其他物质发生化学反应。但在一定条件下，如高温、高压、放电等，氮分子获得足够的能量，使共价键断裂，就能与一些物质如H2、O2等发生化学反应。,氮气与氢气的反应,在高温、高压和有催化剂存在的条件下，N2与H2可以直接化合，生成氨（NH3），并放出热量。高温、高压、催化剂N2+3H2=2NH3工业上利用这一反应原理合成氨。,氮气与氧气的反应,在放电条件下，N2和O2却可以直接化合，生成无色、不溶于水的一氧化氮（NO）气体(在通常状况下，它们不起反应)。放电N2+O2=2NO 反应生成的NO在常温下很容易与空气中的O2化合，生成红棕色、有刺激性气味的二氧化氮（N

27、O2）气体。2NO+O2=2NO2 NO2是一种有毒气体，易溶于水，它与水反应生成HNO3和NO。工业上利用这一反应制取硝酸。3NO2+H2O=2HNO3+NO,氨和铵盐,常见以氮肥厂和生活用的洗手间，常有一股刺激气味，它就是氨气简称氨。氨气是一种无色有刺激性气味，密度比空气小，极易溶于水、易液化。它主要用于制氨水、铵盐、制硝酸、致冷剂、染料等。氨有碱性，可与水、氯化氢反应,与水反应,【实验】将充满氨（干燥）的烧瓶，连通酚酞溶液（烧瓶在上）如右图所示。挤压滴管的胶头，使少量水进入烧瓶。可看到烧瓶里的水位上升，并形成红色喷泉。NH3+H2ONH3.H2O NH3.H2ONH3+H2O,氯化氢反应

28、,将沾有浓盐酸和浓氨水玻璃棒靠近，可以发现产生白烟。白烟就是生成的氯化铵。把这种有铵离子和酸根组成的盐称为铵盐。氨和其他的酸也可以形成铵盐。NH3+HCl=NH4Cl,与氧气反应,在Pt的催化作用下，氧气与氮气可以发生反应并放出热量。催化剂NH3+5O2=4NO+6H2O,铵盐,铵盐的重要特征之一就是遇碱放出氨气。常利用这一性质来检验铵盐。实验室内制备氨气也是利用了这个反应。,硝酸,纯硝酸是无色易挥发有刺激性气味的透明液体。市售的硝酸：密度为1.391.42 gcm-3,含HNO3约为65%68%。发烟硝酸：挥发性（发烟）黄色液体，密度为1.5 gcm-3，含HNO3在98%以上。硝酸是一种强

29、酸，除了具有酸的通性外，它还有自己的特性即不稳定性和强氧化性。,不稳定性,硝酸不稳定，见光或受热易分解，浓度越大就越易分解。为了防止它分解，必须把它保存在棕色瓶子理，存放于阴凉避光处。4HNO3（浓）2H2O+4NO2+O2,强氧化性,【实验】往盛有铜片的试管中加入硝酸。我们可以观察到，浓硝酸与铜片反应剧烈放出红棕色气体，溶液变为绿色。稀硝酸与铜丝反应较慢，放出无色气体，吸入空气后变红棕色，充分振荡，又变无色。Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,碳族元素简介,碳族元素的化合价主要有+4价和+2价。包括碳（C

30、）、硅（Si）、锗（Ge）、锡（Sn）和铅（Pb）5种元素。碳、硅、锗、锡的+4价化合物是稳定的，而铅的+2价化合物是稳定的。随着电子层和核电荷数的增加，碳族元素的性质发生规律性的变化。它们从上到下的非金属性向金属性递变。碳是明显的非金属；硅虽然外貌像金属，但在化学反应中更多地显非金属性，通常被认为是非金属；锗的金属性比非金属性强；锡和铅都是金属。,硅,硅是灰黑色有金属光泽、硬而脆的固体。硅原子最外电子层有4个价电子。硅晶体的结构与金刚石晶体的结构相似，都是原子晶体，这就决定了硅的硬度较大，熔点和沸点较高。Si+O2=SiO2SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O高温 SiO2+2C=S

31、i+2COSi+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,水泥和玻璃的生产方法,硅酸、原硅酸和由它们缩水结合而成的各种酸所对应的盐，统称硅酸盐，如硅酸钠（Na2SiO3）、高岭石Al2（Si2O5）（OH）4等都是硅酸盐。,氧化还原反应,凡有电子转移（电子得失或共用电子对偏移）的反应叫氧化还原反应。它的特征在于反应前后元素的化合价发生改变。判断一个反应是否是氧化还原反应，关键要看反应前后元素的化合价是否发生改变氧化还原反应的实质是有电子转移。,氧化还原反应的相关概念,氧化还原反应的相关概念,从概念上来说它们有如下关系：a.氧化剂有氧化性化合价降低得电子被还原发生还原反应生成还原产物 b.还原

32、剂有还原性化合价升高失电子被氧化发生氧化反应生成氧化产物口诀：得电降价氧化剂被还原。失电升价还原剂被氧化。,氧化还原反应有四大规律：表现性质的规律性质强弱的规律价态归中的规律电子得失的规律,第4章,重要的金属元素及其化合物,学习目标,知识目标1.了解金属的通性及合金。2.了解钠、铝和铁的物理性质。3.理解钠、铝和铁的化学性质及用途。4.理解氢氧化铝的两性及氢氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠的性质和用途。能力目标1.总结比较常见金属氧化物、氢氧化物的性质规律和应用。2.体会常见金属的化合物中氧化性、还原性反应的规律和应用。,金属元素,概念：通常把具有光泽而不透明（对可见光强烈反射的结果），富有展性、延性

33、及导热性、导电性的这一类物质称为金属。分类：（1）金属根据密度的大小可以分为：轻金属和重金属。分界密度为4.50g/cm3。（2）在冶金工业上，金属一般可以分为黑色金属和有色金属。（3）还可以将金属分为常见金属和稀有金属。,金属的物理性质,所有金属（除Hg外）一般在常温下都是固体。大多数金属呈银白色，而金呈黄色，铜呈紫红色。金属都是不透明的，整块金属具有金属光泽，但当金属处于粉末状态时，常显不同的颜色。大多数金属都具有延展性，延展性最好的是金，有少数金属如锑、铋、锰等的性质较脆，延展性较差。,金属的化学性质,它们大多数最外层电子数少于4个，容易失去电子变成阳离子，从而显示出还原性。,常见金属活

34、性（由强到弱）,合金,合金是指由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。一般来说，人们制备合金是为了让材料有更加优越的性质。通常合金的性质有如下两个特点：（1）合金的硬度比它的各成分金属的硬度大；（2）合金的熔点比它的各成分金属的熔点低。,钠,钠很软，刚切开时其断面呈银白色，后逐渐变暗。这是因为纯净的钠是银白色，表面变暗是因为钠与空气中的物质发生了化学反应，以致变暗。事实上，是由于空气中的氧气在常温下与钠反应生成了氧化钠，从而使金属钠失去光泽。纯净的氧化钠是一种白色粉末。,钠的化学性质,与氧气的反应 4NaO2 2Na2O钠在空气中燃烧时，发出黄色火焰，在烧杯壁上有

35、淡黄色的固体出现。烧杯壁上出现的淡黄色固体物质是过氧化钠，它是一种不同于氧化钠的新物质 点燃2NaO2 Na2O2,钠与氧气的反应,钠的化学性质,与水的反应 向一个盛水的烧杯里滴几滴酚酞试液，然后取一小块金属钠，用滤纸吸干其表面的液体，并用小刀切去其表面的氧化物薄膜，切下的薄膜仍放回原试剂瓶中。然后把处理好的钠块投入烧杯中，迅速盖上表面皿。请观察实验现象。2Na+2H2O=2NaOH+H2,钠盐-氢氧化钠,氢氧化钠在水中完全电离出钠离子和氢氧根离子，可与任何质子酸进行中和反应。以盐酸为例：NaOH+HCl NaCl+H2O氢氧化钠在工业中是制氯气过程的副产物。电解饱和食盐水直至氯元素全部变成氯

36、气逸出，此时留在溶液里的只有氢氧化钠一种溶质。反应方程式为：电解2NaCl+H2O 2NaOH+Cl2+H2,碳酸钠和碳酸氢钠,碳酸钠和碳酸氢钠都是碱性物质，可与酸反应生成盐。Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2+H2ONaHCO3+HCl=NaCl+CO2+H2O 如何出去碳酸钠中的碳酸氢钠杂质？加热样品。2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O,焰色反应,用铂丝分别蘸取NaCO溶液与CSO溶液在酒精灯上灼烧。我们可以发现：NaCO溶液在酒精灯上灼烧时，与钠燃烧时的火焰相同，而 CSO溶液在酒精灯上灼烧时呈绿色。常见离子的焰色：锂（红色）、钠（黄色）、钾（紫色）、铷（红紫色）、铯（

37、蓝色）。,铝,铝的物理性质 自然界中，铝主要以化合态存在。纯铝是银白色固体、质软（即硬度小）。它的密度小、熔沸点低，有较强的韧性、延展性。同时它还具有良好的导电、导热性能、但强度较低。它的熔点为660.4；沸点为2467、密度为2.7g/cm3。,铝的化学性质,铝原子的最外层电子数目为3，在化学反应中容易失去电子，变成三价阳离子。所以铝是一种还原剂。铝的化学反应（1）与非金属的反应（2）与酸的反应（3）与碱的反应（4）与氧化物的反应,铝的化学性质,与非金属的反应铝箔可以在纯氧气中燃烧，发出耀眼的白光，并冒出白烟，并放出大量的热。点燃 4Al+3O2 2Al2O3,铝的化学性质,与酸的反应 在试

38、管中加少许稀H2SO4，投入小铝片。观察到：铝片逐渐溶解，并有气体放出。2Al+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2 写出铝与酸反应的离子方程式：2Al+6H+2Al3+3H2 铝、铁常温下在浓H2SO4、浓HNO3中钝化。,铝的化学性质,与碱的反应 金属与酸反应是金属所具有的一般性质，但是铝除了能和酸反应外还能与碱反应。这种既能与酸反应，又能与碱反应的性质称为“两性”。2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2,铝的化学性质,与氧化物的反应 铝的燃烧可以放出大量的热量，这种用铝从金属氧化物中还原其他金属的反应叫铝热反应。高温2Al+Fe2O3 2Fe+AL2O3工业上，常利用铝

39、的这一特征来冶炼难熔金属，焊接钢轨等。,氧化铝和氢氧化铝的两性,它们跟酸反应，起的是碱性物质的作用，在生成的盐中，提供金属离子，为铝盐；Al2O3+6H+2Al3+3H2OAl(OH)3+3H+Al3+3H2O 它们跟碱反应，起的是酸性物质的作用，在生成的盐中，提供酸根离子，为偏铝酸盐。Al2O3+2OH-2AlO2-+H2OAl(OH)3+OH-AlO2-+2H2O,铁,从元素周期表中可以看到，铁位于第四周期第 族。铁是一种重要的过渡元素。纯铁是具有银白色金属光泽的金属，有良好的导电、导热性和延展性，密度为7.86 g/cm3，熔点为1535。铁具有吸磁性。铁是人体键康和植物生长所必需的元素

40、之一。,铁的化学性质,原子结构示意图：Fe的最外层和次外层电子都未达到饱和。当铁与弱氧化剂反应时，只能失去最外层上2个电子，当跟强氧化剂反应时，还能进一步失去次外层上的一个电子。反应的电子表达式如下：Fe2e-Fe2；Fe3e-Fe3 铁在其化合物中通常呈2价或3价。,铁和非金属的反应,铁是比较活泼的金属，它能与硫，氯气及氧气反应。铁还能与碳、硅、磷等化合。高温FeS FeS 高温2Fe3Cl2 2FeCl3 高温3Fe 2O2 Fe3O4 问：Fe与Cl2反应，Fe显+3价，Fe与S反应，Fe显+2价，这说明什么问题？答：这说明氧化性：Cl2S,与水蒸气反应,在水和空气里的氧气、二氧化碳的共

41、同作用下，铁很容易生锈而被腐蚀。铁锈的主要成分式Fe2O3。高温3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2,与酸反应,对于强酸（如盐酸和硫酸），铁可以在常温下就与它们反应，生成氢气。Fe2HClFeCl2 H2 FeH2SO4FeSO4 H2,与盐反应,当盐溶液中的金属活性不容易铁时，铁可以把这种金属取代出来。这种反应叫做置换反应。如铁和硫酸铜的反应。FeCuSO4FeSO4 Cu,铁的化合物-铁的氧化物和氢氧化物,表45 铁的氧化物的性质比较,铁的氧化物都能与酸反应,这些铁的氧化物都能与酸反应，其离子反应式为：FeO+2H+=Fe2+H2O Fe2O3+6H+=Fe3+3H2O Fe3O4+8

42、HFe22Fe3+4H2O,铁的氢氧化物,铁的氢氧化物也都能与酸反应，其离子反应式为：Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2OFe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O铁的氢氧化不稳定，受热容易分解。Fe(OH)2FeO+H2O2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O,铁的氢氧化物的性质比较,铁三角,铁元素的存在形式有单质铁，二价铁和三价铁。它们之间可以互相转换，形成铁三角。2FeCl2+Cl2=2FeCl33FeCl2+10HNO3=3Fe(NO3)3+NO+6HCl+2H2O正是由于亚铁化合在水溶液中性质不稳定，容易跟空气中的氧反应，通常在亚铁溶液中加入铁粉，以防止亚铁化合被氧化。2FeCl3+

43、Fe=3FeCl2,铁离子的检验,检验三价铁离子的常用试剂是硫氰化钾(KSCN，也叫硫氰酸钾)。Fe3+3SCN-Fe(SCN)3(红色),硬水的软化,常用的方法有以下三种：加热煮沸法 除暂时硬水缺点：耗能 加热降低不了硬水的永久硬度。药剂法石灰纯碱法缺点：排放物质不利于周围的生态环境 占地面积大离子交换法利用磺化煤做离子交换剂来实现溶液中的钙、镁离子含量的降低，其方程式为：2NaR+Ca2+CaR2+2Na+2NaR+Mg2+MgR2+2Na+,碳酸钠和碳酸氢钠的比较,第5章,化学反应速率和化学平衡,学习目标,知识目标 1.了解可逆反应的定义。2.了解反应速率的定义，理解其影响因素。3.了解

44、化学平衡的概念、特点及平衡常数表达 式，理解影响平衡的因素。,能力目标 1.判断反应速率大小。2.判断平衡变化反向。,反应速率的定义,化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的降低或生成物浓度的增加来表示。它的单位为 mol/(L s)或者 mol/(Lmin)。,影响反应速率的因素,浓度 在条件一定的情况下，增加反应物的浓度反应速率会加快。例如，用不同浓度的Na2S2O3与相同浓度的H2SO4反应。可以明显看到，浓度大的Na2S2O3反应试管中先出现浑浊现象。Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+SO2+S+H2O,影响反应速率的因素,温度 在气体的其他条件不变的情况下，升高温度反应速率会

45、增大。,影响反应速率的因素,压强 压强的变化，只能对反应前后有体积变化的反应的速率有影响。如气体反应。当一个气体体系的压强增加到原来一倍时，体系体积将缩小到原来的一半，浓度增加到原来的一倍，化学反应速率就会增加。所以压强的变化，实质上是浓度的变化。增大压强，浓度增加，化学反应速率增大；减小压强，浓度减小，化学反应速率降低。,影响反应速率的因素,催化剂 催化剂是指能改变化学反应速率，而本身的组成、质量和化学性质在反应前后保持不变的物质。如不作特殊说明，均指能加快化学反应速率的正催化剂。它有如下特征：（1）催化剂反应前后的化学性质没有发生变化；（2）催化剂只能改变反应速率，不能改变反应的可能性，即

46、不可 能使原来不能发生的反应得以进行；（3）催化剂同时加快正、逆反应速率；（4）催化剂具有高度的选择性。,可逆反应,在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行，这种反应叫做可逆反应。可逆反应有两个特征：（a）一般不能进行到底;（b）存在平衡状态。,化学平衡,化学平衡状态就是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组成成分的浓度保持不变的状态。化学平衡状态的三个要点：（1）在一定条件下的可逆反应里；（2）正逆反应速率相等；（3）各物质的百分含量保持不变。,平衡常数,在一定温度下可逆反应达到平衡时，生成物浓度指数幂的乘积跟反应物浓度指数幂的乘积的比，叫做该

47、反应的化学平衡常数。平衡常数K值的大小，表明反应进行的程度。K值越大，表示平衡时生成物浓度对反应物浓度的比越大，即反应进行得越完全，反应物的转化率越高。,影响平衡的因素及改变条件时平衡移动方向的判断,平衡移动的根本原因是v正v逆。当v正v逆时，平衡向正反应方向移动；当v正v逆时，平衡向逆反应方向移动。平衡移动方向可以据勒沙特列原理判断：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、温度、压强等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。,浓度对平衡的影响,在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，平衡将向正反应方向移动。增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，平衡将向逆反应方向移动。,温度对平

48、衡的影响,化学反应总是伴随着能量变化。对于可逆反应来说，如果正反应是放热反应，那么其逆反应就是吸热反应。在其他条件不变的情况下，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。,压强对平衡的影响,压强变化只能对反应前后体积有变化的平衡有影响，对反应前后体积不变的可逆反应，V减小或增大，平衡不移动。在其他条件不变的情况下，增大压强，化学平衡向着气体体积缩小的方向移动；减小压强，化学平衡向着气体体积增大的方向移动。,第6章,电解质溶液,学习目标,知识目标1.了解强弱电解质的定义。2.了解影响电离平衡的因素。3.了解水的离子积和溶液的pH。能力目标1.学会离子反应方程式的

49、书写。2.会判强酸弱碱盐和强碱弱酸盐的酸碱性。,强弱电解质,人们根据电解质导电能力的强弱，把电解质分为强电解质和弱电解质。强电解质是指在水溶液中可以完全电离成离子的电解质。如强酸（碱）和大多数盐类。弱电解质是指在水溶液中只有部分电离成离子的电解质。如水，醋酸和氨水。,导电性,导电性与溶液中自由离子浓度的大小有关，如果离子浓度大，导电性就强，反之则弱。因此导电性还与溶解的物质的量和溶解度有关。【思考】0.1mol/LHCl与0.01mol/LHCl的导电能力一样么？饱和食盐水与石灰水的导电能力一样么？【参考答案】都不一样。0.1mol/LHCl导电能力较强。饱和食盐水导电能力较强。,弱电解质的电

50、离平衡,把在一定条件下（温度、浓度），弱电解质分子电离成离子的速率与离子结合成分子的速率相等的状态，叫弱电解质的电离平衡状态。电离平衡具备以下3个特征：（1）电离平衡是化学平衡（正反应速率=逆反应速率）（2）电离平衡是动态平衡（各微粒浓度不在变化）（3）电离平衡是暂时的当外界条件改变时，平衡就会移动,电离平衡常数,电离平衡常数越大表明这种电解质越容易电离。一般来说多元弱酸弱碱的电离是分步进行的，每一步都有自己的平衡常数。越往后电离越困难。,水的离子积,水是一种既能释放质子也能接受质子的两性物质。水在一定程度上也微弱地离解，质子从一个水分子转移给另一个水分子，形成H3O+和OH-。由于水的离解度