常见无机物及其应用资料.doc
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1、专题七 常见无机物及其应用(一)碱金属1、碱金属性质递变规律结构决定性质,由于碱金属的原子结构具有相似性和递变性,所以其化学性质也具有相似性和递变性。相似性:a、都能与氧气等非金属反应 b、都能与水反应生成氢氧化物和氢气 c、均为强还原剂。 递变规律(锂铯)a、 与氧气反应越来越剧烈,产物结构越来越复杂b、 与水反应剧烈程度依次增强c、 还原性依次增强,金属性依次增强2.钠及其化合物(1)、钠1.Na与水反应:2Na+2H2O=2NaOH+H2;离子方程式:2Na+2H2O=2Na+ +2OH-+H2。现象及解释:浮(说明钠的密度比水的密度小);熔(说明钠的熔点低;该反应为放热反应);游(说明
2、有气体产生);响(说明反应剧烈);红(溶液中滴入酚酞显红色;说明生成的溶液显碱性)。2.Na的保存:放于煤油中而不能放于水中,也不能放于汽油中;实验完毕后,要放回原瓶,不要放到指定的容器内。3. Na在空气中长期放置最终生成物是什么?析:NaNa2ONaOHNa2CO3(溶液)Na2CO310H2O(晶体)Na2CO3(风化,粉末)。【Na2O更易溶于水,因此并没有直接和CO2反应】4.Na、K失火的处理:不能用水灭火,必须用干燥的沙土灭火。5.Na、K的焰色反应:颜色分别黄色、紫色,易作为推断题的推破口。注意做钾的焰色反应实验时,要透过蓝色的钴玻璃,避免钠黄光的干扰。【颜色反应不是化学变化,
3、而是物理现象】6.制取Na:工业上通过电解熔融 NaCl(氯碱工业)(2)、氢氧化钠1 俗名:火碱、烧碱、苛性钠2 溶解时放热3 与CO2的反应:主要是离子方程式的书写(CO2少量和过量时,产物不同)4 潮解:与之相同的还有CaCl2、MgCl2(3)、氧化钠与过氧化钠物质Na2ONa2O2颜色状类类别碱性氧化物过氧化物化合价电子式化学键类型与水反应与CO2反应与HCl反应注意点:1.非碱性氧化物:金属氧化物不一定是碱性氧化物,因其与酸反应除了生成盐和水外,还有氧气生成,化学方程式为:2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O22.过氧化钠中微粒的组成:1mol过氧化钠中所含有离子的数目
4、为3NA,或说它们的微粒个数之比为2:1。3. Na2O2具有强氧化性(也有还原性):Na2O2+SO2 =Na2SO4(4)、碳酸钠与碳酸氢钠物质Na2CO3NaHCO3俗名类别离子化合物水溶性易溶于水可溶于水与HCl反应及反应速率热稳定性相互转化小结:1.与酸反应放出CO2速率快慢的原因分析:NaHCO3与HCl反应一步即放出CO2,故放出气体速率快,而Na2CO3与HCl反应是,第一步生成NaHCO3,此时尚无气体放出,第二步是生成的NaHCO3与HCl反应放出CO2。2.不用任何试剂就能区别Na2CO3与HCl的原理。(二)卤族元素(1)卤族元素基本规律1、卤族元素主要性质的递变性(从
5、FI)单质颜色逐渐变深,熔沸点升高,水中溶解性逐渐减小;颜色:F2淡黄绿色气体 Cl2、氯水黄绿色 Br2深红棕色液体 I2紫黑色固体元素非金属性减弱,单质氧化性减弱,卤离子还原性增强;与H2化合,与H2O反应由易到难;气态氢化物稳定性减弱,还原性增强,水溶液酸性增强;最高价氧化物的水化物酸性减弱;前面元素的单质能把后面元素从它们的化合物中置换出来。2、卤化氢 均为无色有刺激性气味的气体,极易溶于水,在空气中形成酸雾。氟化氢(HF):很稳定,高温极难分解,其水溶液是氢氟酸,弱酸,有剧毒,能腐蚀玻璃。氯化氢(HCl):稳定,在1000以上少量分解,其水溶液为氢氯酸,俗称盐酸,强酸溴化氢(HBr)
6、:较不稳定,加热时少量分解,其水溶液为氢溴酸,酸性比盐酸强,HBr还原性比HCl强,遇浓硫酸被氧化为单质溴(Br2)。碘化氢(HI):很不稳定,受热分解,其水溶液为氢碘酸,酸性比氢溴酸强,HI是强还原剂,遇浓硫酸易被氧化为单质硫。3、卤素及其化合物主要特性氟及其化合物的特殊性质 卤素单质Cl2、Br2、I2与H2化合都需要一定条件,惟独F2在黑暗处就可与H2化合爆炸。 卤素单质Cl2、Br2、I2与水反应的通式为:X2 H2O HXHXO(I2与水反应极弱),但F2与H2O反应却是:2F22H2O 4HFO2 氟无正价,其他都有正价 HF有毒,其水溶液为弱酸,其他氢卤酸为强酸,HF能腐蚀玻璃;
7、 CaF2不溶于水,AgF易溶于水,氟可与某些稀有气体元素形成化合物。(2)氯的性质1、氯气(Cl2):黄绿色的有毒气体,液氯为纯净物化学性质:氯气化学性质非常活泼,很容易得到电子,作 剂 ,能与金属、非金属、水以及碱反应。与金属反应(将金属氧化成最高正价):NaCl2=(点燃)2NaCl CuCl2=(点燃)CuCl2注意:2Fe3Cl2=(点燃)2FeCl3(氯气与金属铁反应只生成FeCl3,而不生成FeCl2。)(铁跟盐酸反应生成FeCl2,而铁跟氯气反应生成FeCl3,这说明Cl2的氧化性强于盐酸,是强氧化剂。)与非金属反应Cl2H2 =(点燃) 2HCl(氢气在氯气中燃烧现象:安静燃
8、烧,发出苍白色火焰)将H2和Cl2混合后在点燃或光照条件下发生爆炸。Cl2与水反应(离子方程式中,应注意次氯酸是弱酸,要写成化学式而不能拆开): 。重点:将氯气溶于水得到氯水(浅黄绿色),氯水含七种微粒,其中有 。氯水的性质取决于其组成的微粒:(1)强氧化性:Cl2是新制氯水的主要成分,实验室常用氯水代替氯气,如氯水中的氯气能FeCl2反应。(2)漂白、消毒性:氯水中的Cl2和HClO均有强氧化性,一般在应用其漂白和消毒时,应考虑HClO,HClO的强氧化性将有色物质氧化成无色物质,不可逆。(3)酸性:氯水中含有HCl和HClO,故可被NaOH中和,盐酸还可与NaHCO3,CaCO3等反应。(
9、4)不稳定性:次氯酸见光易分解,久置氯水(浅黄绿色)会变成稀盐酸(无色)失去漂白性,方程式 。(5)沉淀反应:加入AgNO3溶液有白色沉淀生成(氯水中有Cl)。自来水也用氯水杀菌消毒,所以用自来水配制以下溶液如FeCl2、Na2CO3、NaHCO3、AgNO3、NaOH等溶液会变质。Cl2与碱液反应:与NaOH反应: 与Ca(OH)2溶液反应: 此反应用来制漂白粉,漂白粉的主要成分为 ,有效成分为 。重点:漂白粉之所以具有漂白性,原因是:Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO3+2HClO生成的HClO具有漂白性;同样,氯水也具有漂白性,因为氯水含HClO;NaClO同样具有漂白性,干燥的氯气
10、不能使红纸褪色,因为不能生成HClO,湿的氯气能使红纸褪色,因为氯气发生下列反应Cl2H2OHClHClO漂白粉久置空气会失效(涉及两个反应):Ca(ClO)2CO2H2OCaCO32HClO, ,漂白粉变质会有CaCO3存在,外观上会结块,久置空气中的漂白粉加入浓盐酸会有CO2气体生成,含CO2和HCl杂质气体。氯气的用途:制漂白粉、自来水杀菌消毒、农药和某些有机物的原料等。Cl的检验:原理:根据Cl与Ag反应生成不溶于酸的AgCl沉淀来检验Cl存在。方法:先加硝酸化溶液(排除CO32-、SO32-干扰),再滴加AgNO3溶液,如有白色沉淀生成,则说明有Cl存在。氯气的实验室制法: 浓盐酸与
11、MnO2 反应原理:MnO2+ 4HCl(浓) MnCl2 + Cl2+2H2O;发生装置:圆底烧瓶、分液漏斗等; 除杂:用饱和食盐水吸收HCl气体;用浓H2SO4吸收水; 收集:向上排空气法收集(或排饱和食盐水法);检验:使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝; 尾气处理:用氢氧化钠溶液吸收尾气。(3)溴的特性 溴在常温下为红棕色液体(惟一的液态非金属单质),极易挥发产生红棕色有毒的溴蒸气,因而实验室通常将溴密闭保存在阴冷处,并在盛有液溴的试剂瓶内常加适量水。盛装溴的试剂瓶不能用橡皮塞(腐蚀橡胶)。(4)碘的特性碘是紫黑色固体,具有金属光泽,易升华(常用于分离提纯碘),遇淀粉变蓝色(常用来检验碘的存在)
12、,碘的氧化性较其他卤素弱,与变价金属铁反应生成FeI2而不是FeI3。考点:溴和碘的化学性质 :元素非金属性(氧化性)强弱顺序:Cl Br I实验实验现象化学方程式氯水与溴化钾溶液的反应溶液由无色变为橙黄色2KBr+Cl2=2KCl+Br2氯水与碘化钾溶液的反应溶液由无色变为黄褐(黄)色2KI +Cl2=2KCl+I2溴水与碘化钾溶液的反应溶液由无色变为黄褐(黄)色2KI+Br2=2KBr+I2(5)检验I2的检验:试剂:淀粉溶液 现象:溶液变蓝色Br- 、I- 的检验:试剂:AgNO3溶液和稀硝酸现象:产生浅黄色沉淀(含Br-);黄色沉淀(含I-)例:NaBr + AgNO3 AgBr +
13、NaNO3NaI + AgNO3 AgI+ NaNO3(三)氧族元素(1)、氧族元素的相似性和递变性氧、硫、硒、碲常见的化合物为:2价、4价、6价,都能与多数金属反应;氧化物有两种RO2和RO3,其对应水化物H2RO3、H2RO4均为含氧酸,具有酸的通性。它们的氢化物除H2O外,其余的H2S、H2Se、H2Te均为气体,有恶臭、有毒,溶于水形成无氧酸,都具有还原性。单质的状态由气态到固态,熔沸点也依次升高,非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强,氧化性依次减弱。含氧酸的酸性依次减弱,气态氢化物的稳定性逐渐减弱,还原性逐渐增强。(2)、硫及其化合物1、硫单质:物质性质:俗称硫磺,淡黄色固体,不溶于水,
14、熔点低。化学性质:S+O2 =(点燃) SO2(空气中点燃淡蓝色火焰,纯氧中为蓝紫色)2、二氧化硫(SO2)(1)物理性质:无色,有刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,易溶于水,易液化。(2)化学性质:SO2能与水反应:亚硫酸为中强酸,此反应为可逆反应。SO2为酸性氧化物,可与碱反应生成盐和水。a、与NaOH溶液反应:SO2(少量)2NaOHNa2SO3H2O SO2(过量)NaOHNaHSO3 对比CO2与碱反应:CO2(少量)Ca(OH)2CaCO3(白色)+H2O 2CO2(过量)Ca(OH)2Ca(HCO3) 2 (可溶)b、SO2将通入酚酞变红的溶液,溶液颜色褪去,体现了SO2和水反
15、应生成亚硫酸,是酸性氧化物的性质,而不是漂白性,SO2不能漂白指示剂。c.鉴别SO2 和CO2:用品红溶液(褪色为SO2);高锰酸钾溶液(紫色褪去为SO2)等。SO2具有强还原性,能与强氧化剂(如酸性高锰酸钾溶液、氯气、氧气等)反应。SO2能使酸性KMnO4溶液、新制氯水褪色,显示了SO2的强还原性(不是SO2的漂白性)。(催化剂:粉尘、五氧化二钒)(将SO2气体和Cl2气体混合后作用于有色溶液,漂白效果将大大减弱。)SO2的弱氧化性:如2H2SSO23S2H2O(有黄色沉淀生成) SO2的漂白性:SO2能使品红溶液褪色,加热会恢复原来的颜色。用此可以检验SO2的存在。SO2Cl2漂白的物质漂
16、白某些有色物质使湿润有色物质褪色原理与有色物质化合生成不稳定的无色物质与水生成HClO,HClO具有漂白性,将有色物质氧化成无色物质加热能恢复原色(无色物质分解)不能复原SO2的用途:漂白剂、杀菌消毒、生产硫酸等。3、硫酸(H2SO4)(1)浓硫酸的物理性质:纯的硫酸为无色油状粘稠液体,能与水以任意比互溶(稀释浓硫酸要规范操作:注酸入水且不断搅拌)。不挥发,沸点高,密度比水大。(2)浓硫酸三大性质:吸水性:浓硫酸可吸收结晶水、湿存水和气体中的水蒸气,可作干燥剂,可干燥H2、O2、SO2、CO2等气体,但不可以用来干燥NH3、H2S气体。脱水性:能将有机物(蔗糖、棉花等)以H和O原子个数比21脱
17、去,炭化变黑。强氧化性:浓硫酸在加热条件下显示强氧化性(6价硫体现了强氧化性),能与大多数金属反应,也能与非金属反应。注意:常温下,Fe、Al遇浓H2SO4或浓HNO3发生钝化,而不是不反应。(3)、硫酸的用途:干燥剂、化肥、炸药、蓄电池、农药、医药等。(4)接触法制硫酸(了解) 流程 设备反应生成二氧化硫沸腾炉 S + O2 SO2 或4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2 SO2接触氧化接触室 2SO2 + O2 2SO3SO3的吸收吸收塔 SO3 + H2O H2SO4 * 为了防止形成酸雾,提高SO3的吸收率,常用浓硫酸来吸收SO3得到发烟硫酸4、硫酸根离子的检验 检验S
18、O42时会受到许多离子的干扰。Ag干扰:用BaCl2 溶液或盐酸酸化时防止Ag干扰,因为AgCl AgCl。CO32、SO32、PO43干扰:因为BaCO3、BaSO3、Ba3(PO4)2也是白色沉淀,因此检验SO42时,必须用酸酸化。为此,检验SO42离子的正确操作为:被检液取清液有无白色沉淀(有无SO42)5. SO32的检验: 向溶液中加入盐酸,将产生的气体通入品红溶液中,红色褪去;或加入氯化钡溶液生成沉淀,加入盐酸,沉淀溶解产生具有刺激性气味的气体。 (四)氮族元素1、氮的氧化物:NO2和NON2O2 =(高温或放电) 2NO,生成的一氧化氮很不稳定: 2NOO2 = 2NO2NO:无
19、色气体,有毒,能与人血液中的血红蛋白结合而使人中毒(与CO中毒原理相同),难溶于水,是空气中的污染物。NO2:红棕色气体(与溴蒸气颜色相同)、有刺激性气味、有毒、易液化、易溶于水,并与水反应:3NO2H2O2HNO3NO,此反应中NO2既是氧化剂又是还原剂。以上三个反应是“雷雨固氮”、“雷雨发庄稼”的反应。2、硝酸的化学性质HNO3具有酸的通性。HNO3具有强氧化性,表现在能与多数金属、非金属、某些还原性化合物起反应。要注意,由于硝酸氧化性很强,任何金属与硝酸反应都不能放出氢气,在与不活泼金属如Cu、Ag等反应时,浓硝酸还原产物为NO2,稀硝酸还原产物为NO,(但不能认为稀硝酸的氧化性比浓硝酸
20、强);在溶液中NO3几乎与所有离子能大量共存,但注意,当溶液的酸性较强可形成硝酸溶液,具有还原性的某些离子则不能与其大量共存,如NO3、H、Fe2 中任意两者能大量共存,但三者则不能大量共存。即:NO3 在中性或碱性溶液中不表现氧化性,而在酸性溶液中表现强氧化性。常温下,Fe、Al遇浓H2SO4或浓HNO3发生钝化,加热时能发生反应:Fe6HNO3(浓)Fe(NO3)33NO23H2O不稳定性:4HNO34NO2O22H2O,因此久置的浓硝酸呈黄色,因为溶解了NO2,故实验室保存浓硝酸,应注意:低温、避光、密封。3.氨气(NH3)(1)氨气的物理性质:极易溶于水,有刺激性气味,易液化。电子式:
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