金属及其化合物-高考化学一轮复习
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二、氧化钠(Na2O)与过氧化钠(Na2O2 )的性质
转化关系:
2Na2O O2 Δ 2Na2O2
例:(2019年全国二卷,11C)
Na2O2在空气中放置,由黄色变为白色:2Na2O2 Δ 2Na2O O2
解:错。应为Na2O2在空气中与CO2反应变为Na2CO3 若有与H2O反应,产物再与CO2反应变为Na2CO3
一、钠的性质
第一节 钠及其化合物
1、钠的物理性质:
银白色固体;
较软:可用刀片切
熔点低; 在水中反应,放热不多,熔成小球。
密度:煤油<钠<水。保存在煤油中,浮在水面上。
2、钠的化学性质:
电子结构:最外层一个e ,易失去,表现强还原性
(1) 与非金属单质反应
①
4Na 2Na
O2 O2
2Na2O(常温) Na2O(2 高温)
Mg条
KClO3 铝热剂:Al Fe2O3 沙子
现象:剧烈燃烧,放出大量热。 纸漏斗下部烧穿, 熔融物(铁)落入沙中。
应用:野外焊接钢轨、冶炼高熔点金属 冶炼少量铁(大量,则用高炉炼铁)
Na在空气中久置的变化: Na O2 Na2O H2O NaOH 潮解 NaOH溶液 CO2 Na2CO3 10H2O 风化 Na2CO3粉末
1.过氧化钠(Na2O2 )与CO2、H2O的反应 与H2O反应: 2Na2O2 2H2O 4NaOH O2 2e (歧化反应)
与CO2反应: 2Na2O2 2CO2 2Na2CO3 O2 2e (歧化反应)
注:Al箔(打磨去表面氧化层)在酒精等上加热的现象:
铝受热生成Al2O3膜,传热使内部的Al熔化; 外层氧化铝熔点高,不熔化,又致密,兜住了内层液态铝,使之不滴落。
③与非金属单质的反应: 2Al 3Cl2 2AlCl(3 共价键)
④铝热反应:将不如Al活泼的金属从氧化物中还原为单质 典型:2Al Fe2O3 高温 2Fe Al2O3
注:该反应中氧化剂为H2O(不包括NaOH );氧化剂与还原剂之比为3:1
正极: 2H2O 2e H2 2OH
负极: Al 3e 4OH AlO2 2H2O
总反应即: 2Al 6H2O 2NaOH 2NaAlO2 4H2O 3H2
③与非金属单质的反应: 4Al 3O2 高温 2 Al2O3
冶炼金属:利用还原性,熔融状态制备Ti等
二、氧化钠(Na2O)与过氧化钠(Na2O2 )的性质
与H2O反应:Na2O H2O 2NaOH, 2Na2O2 2H2O 4NaOH O2 与CO2反应:Na2O CO2 Na2CO3, 2Na2O2 2CO2 2Na2CO3 O2 与SO2反应:Na2O SO2 Na2SO3, Na2O2 SO2 Na2SO4 与盐酸反应:Na2O 2HCl 2NaCl H2O,2Na2O2 4HCl 4NaCl 2H2O O2
故:先与CO2反应
三、碳酸钠( Na2CO3 )与碳酸氢钠( NaHCO3 )
用于泡沫灭火器(NaHCO3与Al2 (SO4 )3双水解)
NaHCO3
:
Al3 3HCO3 Al(OH )3 3CO2
治疗胃酸过多(会与胃酸生成CO2
治疗胃酸过多也可用 Al
,不适用于胃溃疡患者) (OH )(3 适用于胃溃疡患者)
注:可用Fe、Ni丝代替铂丝; 不可用铜丝、玻璃棒(含Na )代替铂丝:Cu、Na本身有焰色反应。
原则:所选材料本身应无焰色或焰色颜色极浅,不遮盖待测物的焰色
4.常见元素的焰色 (1)钠:黄色; (2)钾:紫色(透过蓝色钴玻璃看,滤去其中含Na的黄色干扰) (3)锂:红色 (4)钡:绿色
5.相关应用
当 1 < n(CO2 ) 2 <1 2 n(NaOH ) 3
CO2 NaOH NaHCO3
2CO2 3NaOH Na2CO3 NaHCO3 H2O
1:
1
例:将2molCO2通入到含溶质3mol的NaOH溶液中完全反应,所得 溶液中的微粒浓度大小关系为
解:反应为:
2CO2 3NaOH Na2CO3 NaHCO3 H2O
(O、Si、Al、Fe) 2、 单质
(1)物理性质
银白色、金属光泽、质软,密度小,延展性好等 (2)化学性质
非氧化性酸:6H
2 Al
2 Al 3
3H 2
①
与酸反应
氧化性酸
稀硝酸:4H 浓 浓硝 硫酸 酸 钝化
NO3
Al
Al3 NO 2H2O
②与强碱的反应: 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2
1:
1
对于所得 Na2CO3 NaHCO3 的混合溶液,由于:
1:
1
一级水解>二级水解>二级电离
∴c(Na )>c(HCO3 )>c(CO32 )>c(OH )>c(H2CO3)>c(H )
五、将盐酸加入相应固体中的反应图像
HCl溶液
HCl溶液
HCl溶液
Na2CO3
NaOH Na2CO3
1:
0
1
2
2
00
O3 2K I H2 O 2K O H I 2 O2
2.过氧化钠(Na2O2 )与CO2、H2O的反应(延伸)
2H2 O2 =2H2O,
2 Na2O2
2H2O
4NaOH
O2
(固体增重部分:2H
)
2
两方程式相加得:
2Na2O2
2H2
=4NaOH(固体增重部分:2H
)
2
2CO O2 2CO2, 2Na2O2 2CO2 2Na2CO3 O2 (固体质量增重:2CO) 两方程式相加得:2CO 2Na2O2 2Na2CO3(固体质量增重:2CO)
Na2CO3: 热碱除油污
NaHCO3 Na2CO3
1.碳酸钠( Na2CO3 )与碳酸氢钠( NaHCO3 )的鉴别
(1).加热后称重,质量减轻的是碳酸氢钠( NaHCO3 ) (2).配成溶液,用BaCl2、CaCl2检验,有白色沉淀的是碳酸钠( Na2CO3 ) (3).向固体中逐滴加入盐酸,立即产生气泡的是是碳酸氢钠( NaHCO3 ) (4).配成相同浓度溶液,测PH值,较高的是碳酸钠( Na2CO3 ) (5).配成相同浓度溶液,加酚酞,红颜色较深的是碳酸钠( Na2CO3 )
焰色反应:(如节日烟花:热致发光)
霓虹灯(电致发光)
原子发射光谱
荧光(荧光路标、荧光棒:光致发光)
第二节 镁、铝及其化合物
一、 镁及其化合物
1. 镁的物理性质
银白色金属,密度小,硬度低,有延展性。
国防金属。燃烧弹、照明弹有Mg,飞机表面是镁铝合金。
2. 镁的化学性质
(1). 镁单质
①镁在空气中燃烧
与 与ON22
: :
2Mg 3Mg
+O2点燃 2MgO N2点燃Mg3N2
与CO2 : 2Mg CO2点燃 2MgO C
②镁与非氧化性酸反应: Mg 2H Mg 2 H2
③镁与沸水的反应: Mg 2H2O Mg(OH)2 H2 (2)镁的重要化合物
① MgO : 碱性氧化物:MgO 2H Mg 2 H2O ② Mg(OH )2 :中强碱,难溶于水,受热分解
注:因为产物状态脱离体系,使原本从性质上不能发生的反应可发生
1、Na KCl 熔融,高温 NaCl K (Na金属性小,特例:利用K熔点低,挥发,使平衡右移。)
相似的: 2C SiO2高温Si 2CO (还原性:C<Si)
2. CuSO4 H2S CuS H2SO4 (弱酸制强酸,只因CuS极难溶)
②2Na Cl2 2NaCl
③2Na S Na2S
(2) Na与H2O的反应
1浮:密度比水小 32游熔::反生应成放气热体,Na熔点低 4响:反应剧烈,生成气体 5红: 生成碱
2Na 2H2O 2NaOH H2
(3) Na也可与醇类、酸等发生类似反应 反应速率:酸>水>醇
2Na 2CH3CH2OH 2CH3CH2ONa H2
Na2CO3
溶液:通CO2 溶液:加NaOH 固体:加热
( NaHCO3 )
四、CO2与NaOH 溶液的反应
CO2不足
CO2过量
| |
n(CO2 )
1
(1 或 2)
n( NaOH )
NaOH和Na2CO3 2
Na2CO3和NaHCO3
2 NaHCO3
CO2 2NaOH Na2CO3 H2O
2Na 2HCl 2NaCl H2 Na投入盐酸溶液中:
先与HCl的H 反应,再与H2O反应
(4) Na与盐的反应 ① Na与熔融盐的反应 4Na TiCl4 熔融 4NaCl Ti Na KCl 熔融,高温 NaCl K
(Na金属性小,特例:利用K熔点低,挥发,使平衡右移。)
② Na与盐溶液的反应:先与水反应,产物可能与盐反应 如:钠与CuSO4溶液反应。 2Na 2H2O 2NaOH H2 CuSO4 2NaOH Cu(OH )2 Na2SO4 总:CuSO4 +2Na 2H2O Cu(OH )2 Na2SO4 +H2
2.碳酸钠( Na2CO3 )与碳酸氢钠( NaHCO3 )的除杂
(1).固体Na2CO3(NaHCO3) : 加热至恒重 (2).溶液NaHCO3(Na2CO3) : 通入足量CO2 (3).Na2CO3溶液(NaHCO3) : 加适量NaOH
3.碳酸钠( Na2CO3 )与碳酸氢钠( NaHCO3 )的转化
对比:CaCO3 2HCl CaCl2 H2O CO2 (强酸制弱酸,CaCO3并不是极难溶) 3. Na2CO3 SiO2 高温 Na2SiO3 CO2 (弱酸制强酸,硅酸弱于碳酸)
3. Na的制取
2NaCl(熔融)电解 2Na Cl2 4. Na的保存
NNaa比易煤与油空重气(中密O2度、大H 2)O反,应不与煤油反应 保存在煤油中 5. Na的用途
Na2O2固体质量增加的部分即为原来燃料本身的质量(即m)。
例:在一定条件下,使CO和O2的混合气26g充分反应(CO完全反应), 所得混合物在常温下与足量Na2O2反应,固体增加了14 g , 则原混合气中 CO和O2的质量比为 _____________
解:由固体增重14g, 故CO为14g, 而O2为26-14=12g ∴14 :12=7 : 6
3.过氧化钠(Na2O2 )与CO2、H2O的反应次序 Na2O2与H2O、CO2的混合气反应时: 认为: 先与CO2反应,后与H2O反应。 若先与CO2反应: 2Na2O2 2CO2 2Na2CO3 O2, 本身不会带来其它反应。
若先与H2O反应: 2Na2O2 2H2O 4NaOH O2 生成的NaOH又会与CO2反应:4NaOH 2CO2 2Na2CO3 2H 2O 二式相加,为: 2Na2O2 2CO2 2Na2CO3 O2,
结论:CO、H2燃烧后的产物和Na2O2反应,使Na2O2固体质量增加 的部分即为原来燃料本身的质量。
进一步总结:
①CO或H 2
②CO和H
的混合物
2
③分子组成可写作(CO)m (H2 )n的物质
特点:C、O数相同。
如:CH 3OH、HCHO、C2 H 4O2、C6 H12O6等
这三类燃料(设质量为m)燃烧后的产物和Na2O2反应,使
1
NaHCO3
HCl溶液
Na2CO3 NaHCO3
1:
1
六、碱金属
1.结构上
共同点:最外层有1个e ,易失去(发生氧化),有强还原性 递变性: 电子层数增多,原子半径增大。更易失e,还原性更强
2.性质上
共同点:+1价,能与水反应 递变性:自上而下,熔沸点降低,还原性增强
3.氧化物:Li O2 Li2O
注:水垢主要成分:CaCO3 Mg(H )2
MgCO3转化成更难溶的Mg(OH)2:MgCO3 H2O Mg(OH)2 CO2 ③ MgCl2 : 冶炼金属镁MgCl(2 熔融)通电 Mg+Cl2
3.海水中提取镁
在HCl气流中
二、 铝及其化合物 1、 元素: 地壳中含量最高的金属元素
Na
O2
Na2O Na2O2
K
O2
K K
2O 2O2
KO2
(超氧化钾:K
[O
O
O
O]2
K
)
七、焰色反应
1.概念:某些金属或它们的化合物在灼烧时,使火焰呈现特殊的颜色 是元素的性质,属于物理变化
2.原理:
E2
E1
E
h
hc /
3.操作步骤
铂丝 酒精 灯灼烧火焰无色蘸取待测物 酒精灯灼烧观察火焰颜色 用过的铂丝 用稀盐酸洗涤 酒精 灯灼烧火焰无色洁净铂丝