2021年新课标新高考化学复习课件：专题十二 金属及其化合物

Al(OH)3分离
考点三 铁、铜及其重要化合物 金属的冶炼
基础知识 一、铁及其化合物的性质 1.铁 (1)物理性质 银白色固体,熔点较高,具有良好的导热、导电、延展性,能被磁铁吸引。 (2)结构
Fe
(3)化学性质
①Fe与Cl2、S反应 2Fe+3Cl2 2FeCl3 Fe+S FeS ②Fe与水蒸气反应 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2
(2)步骤②中不用盐酸(或H2SO4)酸化的理由是
。
答案 Al O-2与酸反应生成的Al(OH)3具有两性,可溶于强酸,不易控制酸的
量;CO2廉价而且生成的副产物NaHCO3用途广泛,经济效益好
(3)步骤④中得到较纯的Al2O3,可能含有
杂质,在电解时它不会影
响铝的纯度的原因是
。
答案 SiO2 由于SiO2的熔点很高,在加热到1 000 ℃左右时不会熔化,因 而不影响铝的纯度
考点二 镁、铝及其重要化合物
基础知识 1.镁和铝分别位于第三周期的ⅡA族和ⅢA族。它们的原子核外均有
3个电子层,其原子结构示意图分别为Mg①
,Al②
。
铝的熔、沸点比镁的高,硬度比镁的大。 2.Mg、Al都是较活泼的金属,常温下能被空气中的O2氧化,表面生成一层 致密的氧化膜。镁和铝在纯氧中剧烈燃烧,发出耀眼的③ 白 光。镁不 易和冷水反应,但能与沸水迅速反应。常温下铝在浓硫酸或浓硝酸中会发 生④ 钝化 ,所以常用铝槽车来运输浓硫酸或浓硝酸。
三、钠的氧化物的性质比较
颜色、状态
氧化钠(Na2O) ⑦ 白色 固体
类别
碱性氧化物
化合价
⑨
1 -2
Na2 O
电子式
制取化学 方程式
Na+[·× O ·×]2-Na+ 4Na+O2 2Na2O
化学键类型
只有离子键
过氧化钠(Na2O2) ⑧ 淡黄色 固体 过氧化物 ⑩ 1 -1
Na2 O2
Na+[·× O ··O ·×]2-Na+ 2Na+O2 Na2O2
Na2CO3+2HCl NaHCO3+HCl
2NaCl+H2O+CO2↑ NaCl+H2O+CO2↑
热稳定性 用途 相互转化
受热难分解 化工原料、洗涤剂 Na2CO3
2NaHCO3 2↑
Na2CO3+H2O+CO
食品发酵、治疗胃酸过多症、 泡沫灭火器
NaHCO3
五、焰色反应 1.定义 许多金属或它们的化合物在灼烧时会使火焰呈现特殊的颜色,这在化学上 叫作焰色反应。 2.实验步骤 (1)一点:点燃酒精灯。 (2)二洗烧:将铂丝(或光洁无锈的铁丝)放入稀盐酸中清洗,再放到外焰上灼 烧,直至火焰呈现原来的颜色。 (3)三蘸烧:用铂丝(或铁丝)蘸取固体或液体待测物,灼烧并观察火焰颜色 [若是钾元素,应透过蓝色的钴玻璃(可滤去遮盖紫色的黄光)观察]。 (4)四洗烧:铂丝(或铁丝)用稀盐酸洗净,放在外焰上烧至原色,放回原处。
(3)FeCl3可溶解铁片:2Fe3++Fe 3Fe2+。
(4)FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色:5Fe2++MnO-4 +8H+ 4H2O。
5Fe3++Mn2++
(5)将FeCl2溶液滴入HNO3溶液中,有无色气体放出:3Fe2++NO3- +4H+ 3Fe3++NO↑+2H2O。
二、Fe3+与Fe2+的鉴别 1.直接观察颜色 含Fe2+的溶液呈浅绿色,含Fe3+的溶液呈棕黄色。 2.利用显色反应(形成配合物)
H2O+CO2↑。
2.向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系 如下图所示:
图像特点:从O点开始即产生CO2气体。
反应原理:HCO3- +H+
H2O+CO2↑。
3.向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产
生CO2的体积关系如下图所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n=
③2Mg+CO2 2MgO+C
④MgO+2HCl MgCl2+H2O ⑤MgCl2+2NH3·H2O Mg(OH)2↓+2NH4Cl
⑥Mg(OH)2 MgO+H2O ⑦MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑ 5.铝及其重要化合物 (1)Al、Al2O3、Al(OH)3与H+、OH-都反应,其量的关系如图:
③Fe与氧化性酸(如HNO3)反应
Fe与过量稀HNO3的反应:
Fe+NO3- +4H+
Fe3++NO↑+2H2O
Fe与少量稀HNO3的反应:
3Fe+2NO3- +8H+
3Fe2++2NO↑+4H2O
④Fe与FeCl3溶液反应
Fe+2Fe3+
3Fe2+
2.铁的氧化物
化学式 俗名 颜色、状态 溶解性 铁的化合价 稳定性 与H+反应的 离子方程式
方案一:碱溶法 讨论回答下列问题: (1)写出①、②两步骤中可能发生反应的离子方程式。
答案 ①Al2O3+2OH-
2AlO-2 +H2O
SiO2+2OH-
SiO32- +H2O
②AlO-2 +CO2+2H2O
Al(OH)3↓+HC O3-
SiO32- +2CO2+2H2O
H2SiO3↓+2HC O3-
(2)Al(OH)3的制备
制备Al(OH)3时,一般不用强酸或强碱溶液,因为强酸、强碱能溶解生成的 Al(OH)3,一般使用氨水或CO2。
核心精讲 1.从海水中提取镁的流程 (1)流程
(2)主要化学反应
①制石灰乳:CaCO3 CaO+CO2↑、CaO+H2O
②沉淀Mg2+:Mg2++Ca(OH)2
方案二:酸溶法
讨论回答下列问题:
(1)写出①、②中可能发生反应的离子方程式。
答案 ①Al2O3+6H+
2Al3++3H2O
Fe2O3+6H+
2Fe3++3H2O
②Al3++4OH-
AlO-2 +2H2O
Fe3++3OH- Fe(OH)3↓
(2)步骤②中不用氨水沉淀Fe3+的原因是
。
答案 Al(OH)3只能溶于强碱溶液,不能溶于氨水,用氨水不能将Fe(OH)3和
TiCl4(熔融)
⑥ Ti+4NaCl ;Na-K
合金(液态)用作原子反应堆的导热剂;在电光源
上,用钠制高压钠灯
二、NaOH的性质 1.物理性质 俗名烧碱、火碱、苛性钠,是一种白色固体,易吸收空气中的水分而潮解, 易溶于水并放热。 2.化学性质 NaOH来源广泛,是一种最常用的一元强碱,有强腐蚀性,具有碱的通性。
铜在空气中加热:③ 2Cu+O2 2CuO ;
铜丝在硫蒸气中反应:④ 2Cu+S Cu2S 。
2.常见铜的化合物之间的转化
(1)黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O,化学方程式为⑤ 4CuO 2Cu2O+O2↑ 。 (2)蓝色的硫酸铜晶体受热分解得到白色的硫酸铜粉末,化学方程式为⑥ CuSO4·5H2O CuSO4+5H2O 。
4NaCl+
做漂白剂、消毒剂、供氧剂
密封
密封、远离易燃物
四、Na2CO3与NaHCO3的性质比较
化学式 俗名 水溶液的 酸碱性 类别 颜色、状态 水溶性 与盐酸反应的 化学方程式
碳酸钠 Na2CO3 纯碱、苏打
碱性
碳酸氢钠 NaHCO3 小苏打
碱性
离子化合物
离子化合物
白色固体
白色固体
易溶于水
可溶于水
3.MgO是很轻的白色粉末,属于碱性氧化物,它能与水缓慢反应生成Mg(OH)2; 它具有很高的熔点,可作⑤ 耐高温 材料。MgCl2是一种无色、味
苦、易溶于水的固体,易潮解,可作干燥剂。工业上用电解熔融的MgCl2的 方法制取金属镁。
4.镁及其重要化合物的转化关系
①3Mg+N2
Mg3N2
②2Mg+O2 2MgO
二者的关系
Fe(OH)2 白色固体
Fe(OH)3 红褐色固体
Fe(OH)2+2H+
Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+
Fe3++3H2O
2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
可溶性亚铁盐与碱溶液反应:Fe2+ 可溶性铁盐与碱溶液反应:Fe3++
+2OH- Fe(OH)2↓
3OH- Fe(OH)3↓
(பைடு நூலகம்)
(2)
3.利用Fe(OH)3沉淀的颜色
4.利用Fe3+的氧化性 (1)
(2)
(3) 5.利用Fe2+的还原性 (1)
(2) 6.利用Fe2+的特殊反应
三、与Fe2+、Fe3+有关的除杂问题
主要成分
杂质
FeCl3(aq) FeCl2(aq) FeCl2(aq)
FeCl2(aq) FeCl3(aq) CuCl2(aq)
1∶1,其他比例时的图像略)。
图像特点:Oa段消耗HCl的量小于ab段消耗HCl的量。
反应原理:Oa段CO32- +H+
有离子键和共价键
与水反应的 化学方程式
与CO2反应的 化学方程式
与盐酸反应的 化学方程式
主要用途 保存
Na2O+H2O 2NaOH
2Na2O2+2H2O +O2↑
4NaOH
Na2O+CO2
Na2CO3
2Na2O2+2CO2 +O2
2Na2CO3
Na2O+2HCl H2O 制烧碱
2NaCl+
2Na2O2+4HCl 2H2O+O2↑
考点清单
考点一 钠及其重要化合物
基础知识 一、钠的性质、制取、保存及用途
物理 钠是一种质软、银白色、有金属光泽的金属,具有良好的① 导电 性 性质 、导热性,密度比水小、比煤油② 大 ,熔点较低
制取 保存 用途
2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
金属钠保存在煤油中
工业上用钠作强还原剂,用于冶炼金属,如:4Na+
FeO
Fe2O3
Fe3O4
铁红
磁性氧化铁
黑色粉末 难溶于水
红棕色粉末 难溶于水
黑色晶体(有磁性) 难溶于水
+2 不稳定
+3 稳定
+2,+3 稳定
FeO+2H+
Fe2++H2O Fe2O3+6H+ H2O
2Fe3++3
Fe3O4+8H+ Fe3++4H2O
Fe2++2
3.铁的氢氧化物
化学式 色态 与盐酸反应 受热分解 制法
除杂方法 加入氯水或H2O2 加过量铁粉后过滤 加过量铁粉后过滤
知能拓展
一、碳酸盐、碳酸氢盐与酸反应的图像分析 1.向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系 如下图所示:
图像特点:Oa段、ab段消耗盐酸的体积相等。
反应原理:Oa段CO32- +H+
HCO3- ,ab段HCO3- +H+
Mg(OH)2+Ca2+;
③制备MgCl2:Mg(OH)2+2HCl MgCl2+2H2O;
④电解MgCl2:MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑。
Ca(OH)2;
2.从铝土矿到铝合金 铝是地壳中含量最多的金属元素,在自然界主要以化合态的形式存在于铝 土矿中。铝土矿的主要成分是Al2O3,此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质, 冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物, 而杂质SiO2是酸性氧化物,Fe2O3是碱性氧化物,因而可设计出两种提纯氧化 铝的方案。
说明 a.焰色反应不是化学变化,而是一种物理现象,主要用于钠、钾等碱 金属或碱土金属元素的检验。焰色反应是元素的性质,不因元素的存在形 式改变而改变。 b.用稀盐酸清洗的原因:生成金属氯化物,而金属氯化物在高温时可挥发。 c.焰色反应中所用的火焰部分应是无色或浅色的。 d.灼烧铂丝(或铁丝)时应一直烧至火焰恢复到原来的颜色。
三、金属的冶炼 (1)热分解法:适用于不活泼的金属,如Hg和Ag。
2HgO 2Hg+O2↑ 2Ag2O 4Ag+O2↑ (2)热还原法:用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属氧化物,适合较活泼的 金属。
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 2Al+Cr2O3 2Cr+Al2O3 (3)电解法:适合冶炼金属活动性很强的金属(一般指在金属活动性顺序中 排在锌前面的金属)。例如: 2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
2Al2O3(熔融) MgCl2(熔融)
4Al+3O2↑ Mg+Cl2↑
核心精讲 一、“铁三角”转化关系
根据下列变化的离子方程式,体会Fe2+与Fe3+转化条件。 (1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀:H2S+2Fe3+
S↓+2Fe2++
2H+。
(2)将FeCl3溶液滴入KI-淀粉溶液,溶液变蓝:2I-+2Fe3+ I2+2Fe2+。
在空气中,Fe(OH)2能够迅速被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色絮 状沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,化学方程式为4Fe(OH)2 +O2+2H2O 4Fe(OH)3
二、铜及其化合物 1.铜的化学性质 (1)常温下,铜在干燥的空气中性质稳定,但在潮湿空气里则会被锈蚀,在其
表面逐渐形成一层绿色的① 铜锈 ,有关化学方程式为② 2Cu+O2+H2 O+CO2 Cu2(OH)2CO3 。 (2)在加热条件下,铜能跟许多非金属发生反应: