第2章 物质转化与材料利用 知识点讲义

第1讲：金属材料
金属与非金属
生活中的金属 铁制品，硬度大，导热性好 铜制品，导电，导热性良好（高压线裸露，一般不用铜制，因为会被腐蚀） 铝制品，硬度较大，密度小 银制品，金属光泽 金制品，金属光泽 金属物理性质与用途的关系 影响金属用途的其它因素还有价格，是否环保等
金属的分类 分类1：有色金属和黑色金属 有色金属：金，银，铜，铝 黑色金属：铁、铬、锰为黑色金属 分类2：重金属和轻金属 重金属：金，银，铜，铁 轻金属：钠，铝 分类3：导电，导热性 导电，导热佳：银，铜，铁 导电，导热不佳：
金属的共性 金属的物理性质 (1)颜色:大多数金属呈银白色 (特例:金呈黄色;铜呈紫红色 ); (2)状态:常温下，大 多数金属为固体 (特例:汞为液体); (3)具有金属光泽; (4)具有良好的延展性 (金的延展性最好); (5)具有导电性 (银的导电性最强); (6)具有导热性 (银的导热性最强)。
金属在自然界的存在 以单质形式（游离态）存在的金属 金，银 以化合物（化合态）形式存在的金属 铁：赤铁矿，磁铁矿 铜：黄铜矿，孔雀石 铝：铝土矿
金属材料
合金 金属材料包括：纯金属和合金 大部分金属材料都是合金 合金：把一种金属跟其它一种金属或多种金属（或非金属）熔合而成的具有金属特性的混合物。 合金的性能： ①硬度会增大 ②熔点会降低 ③抗腐蚀性更好 常见的合金： 铁合金： ①生铁（铁+碳） ②钢（铁+碳） ③不锈钢（铁+铬+镍） 铝合金：镁铝合金 铜合金： ①黄铜（铜锌合金） ②青铜（铜锡合金）
金属资源的保护
铁生锈条件的探究 1.铁的锈蚀 ①实质:与 、 发生的 氧化作用。 ②条件:氧气、水共同存在,缺一不可。 2.金属的防锈方法
金属资源保护 保护金属资源的有效途径 ①防止金属腐蚀 ②回收利用废旧金属 ③合理有效的开采矿物 ④寻找金属的代用品
第2讲：金属的化学性质
金属与氧气的反应
金属与氧气反应 常温下可以和氧气反应： ①镁和氧气反应 ②铝和氧气反应 （金属铝表面易生成一层致密的氧化铝保护膜，可以防止金属铝进一步与氧气反应，因此铝具有良好的抗腐蚀性能，常用来做铝锅） 高温下和氧气反应： ①铁和氧气反应： （生成的产物是四氧化三铁，也是一种黑色固体） ②铜和氧气反应： （生成的氧化铜是一种黑色固体） 不和氧气发生反应： 金不和氧气发生反应
金属与酸反应
金属与酸反应 金属现象化学方程式镁剧烈反应，镁条逐渐溶解，产生大量气泡 锌比较剧烈，锌逐渐溶解，产生大量气泡 铁反应缓慢，铁组件溶解，溶液变黄色，产生气体 铜无现象无
在金属活动性顺序表中： ①位于氢前的金属可以和酸反应生成氢气，氢后的金属不能和酸反应生成氢气。 ②越靠前的金属与酸反应，速率越快。 ③浓硫酸和硝酸有强氧化性，不与金属反应产生氢气。 ④铁和盐酸或硫酸反应，生成的是二价的硫酸亚铁或氯化亚铁。
置换反应 置换反应：—种单质与—种化合物反应,生成了另—种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应 置换反应的通式是单质1+化合物1→单质2+化合物2，可表示为A+BC=B+AC。 可以看出，组成中有两种单质和两种化合物。 其它的置换反应： 注意：看是否是置换反应，要看反应和生成物中是否都有单质和化合物，化合物和化合物反应，肯定不是置换反应。
金属活动性顺序 记忆口诀： 常考金属活动性排序： 镁铝锌铁（氢）铜银 口诀：美女心铁亲铜银 金属活动性与利用早晚： 金属活动性越强，越易与其它物质发生反应，发现和使用越困难，发现和使用的就越晚，金属的利用早晚和金属的活动性是相反的。
金属与酸反应的图像 ①等量金属与足量酸的反应图像： 判断反应速率关系：曲线越陡,反应速率越快。 (若金属未知,可根据曲线判断金属的活动性:曲线越陡,金属活动性越强 ) （2）判断产生氢气多少：质大价低气少。 ②足量金属与等量酸的反应图像： （1）判断反应速率关系：曲线越陡,反应速率越快。 （2）判断产生氢气多少：一样多。（酸不足，氢气多少由酸决定） ③等质量的金属中滴加足量稀酸 反应速率：该图中看不出速率关系 产生氢气多少：质大价低气少
金属与盐反应
金属与盐反应 把铁钉放在硫酸铜溶液中，铁钉表面上会有紫红色的铜生成，溶液由蓝色变为浅绿色。这说明铁比铜活泼，它可以把铜从硫酸铜溶液中置换出来： Fe + CuSO4 = FeSO4+Cu 【金属 + 盐 → 另一金属 + 另一盐（条件：“前换后，盐可溶”）】 Zn + FeSO4 = ZnSO4+ Fe（锌表面有黑色固体（Fe）产生，溶液由浅绿色变为无色） （2）2Al +3CuSO4 = Al2(SO4)3 + 3Cu （铝表面有红色固体（Cu）产生，溶液由蓝色变为无色） （3）Cu+ 2AgNO3 =Cu(NO3)2 + Ag（铜表面附着银白色固体(Ag)，溶液由蓝色变无色） （4）Fe+AgCl（难溶于水）=×× 在金属活动性顺序表里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的化合物溶液中置换出来。（弱肉强食） 注意：在金属与盐反应过程中，含铁元素的盐与金属反应时必须是亚铁盐，铁呈+2价。
金属活动性探究 比较两种金属的活动性强弱 验证项目实验方案判定理由比较两种金属活动性强弱（以Zn,Cu为例）方案一 :将金属锌放入铜的盐溶液中置换反应能发生,则活动性顺序为锌＞铜方案二:将金属铜放入锌的盐溶液中置换反应不能发生,则活动性顺序为铜＜锌方案三 :将金属锌、铜分别放入稀盐酸中能否与酸反应
比较三种金属的活动性强弱 验证项目实验方案判定理由比较三种金属的活动性强弱（以Al,Fe,Cu为例）“两盐夹—金”(将两片形状大小相同的金属铁分别放入铝和铜的盐溶液中)铝的盐溶液中铁片表面无明显现象,铜的盐溶液中,铁片表面有红色固体附着,溶液由蓝色变为浅绿色。则 金属活动性由弱到强顺序为铝＞铁＞铜“两金夹一盐”(取等量FeSO4 溶液两份,向其中分别插入形状、大小相同的铝片、铜片)加入铝片表面有固体析出,溶液由浅绿色变成无色,而加入铜片的溶液 无明显现象。则金属的活动性由弱到强的顺序为铝＞铁＞铜
金属反应的顺序 金属与混合盐溶液的反应举例 :将一定量的铁粉加入到硝酸铜和硝酸银的混合溶液中。 优先反应原则 (“远距离先发生”规律:金属先和最不活泼的金属盐溶液反应) 先: 后： 金属混合物与盐溶液的反应举例：将硝酸银溶液加人到铁粉和铜粉的混合物中。 优先反应原则 (金属活动性强的金属先和盐溶液反应) 先: 后：
滤液滤渣问题 金属与混合盐溶液的反应：将一定量的锌粉加入到氯化铜和氯化亚铁的混合溶液中。 （2）金属混合物与盐溶液的反应举例：将硝酸银溶液加人到铁粉和铜粉的混合物中。 注意： (1)向 滤渣中加入稀酸有气泡产生,说 明滤渣中含 有位于 前的金属。 溶液的特殊颜色： →含有Fe2+, → 含有Cu2+; (3)滤液中加入稀盐酸产生白色沉淀,说明溶液中含有 (4)试题中物质的含量 :“一定量”(包括少量、适 量 、过量)。
金属除杂问题 物理性质除杂 Fe（Cu）：用磁铁吸引 金属单质除杂 Cu(Mg):①加足量硫酸或盐酸溶解Mg;②加足量硫酸铜出去镁 化合物除杂 Fe（NO3）2中含Cu(NO3)2：加入足量铁粉置换出铜，过滤
金属与溶液反应后的质量变化问题 （1）金属与酸反应后金属质量减小,溶液质量增加。 对于在盐中呈相同价态的两种金属.金属与另一种金属的盐溶液反应后的质量变化分两种情况: ①单质金属的相对原子质量(盐中金属的相对原子质量＜盐中金属的相对原子质量 ②单质金属的相对原子质量＞盐中金属的相对原子质量
第3讲：有机物和有机合成材料
简单的有机物
有机物 有机物:含有碳元素的化台物(碳的氧化物、碳酸、碳酸盐等除外)称为有机物 ,大多含有碳、氢、氧、氨等元素。 有机物分类：有机小分子（简单有机物）；有机高分子 有机物特性： （1）大部分有机物熔点较低 ,易挥发，不易导电、易燃烧等。 （2）许多有机物 ,酒精、乙醚、苯等都是很好的有机溶剂。
甲烷 甲烷 :俗名沼气 ,化学式为CH4，是最简单的一种有机物。稻草及动物粪便经过发酵会产生大量的沼气 ,常做燃料供热。沼气、天然气主要成分都是甲烷。火星的大气层也发现有很多的甲烷 。 物理性质：无色，无味的气体，密度大于空气，难溶于水 化学性质：可燃，燃烧有蓝色火焰，有水和二氧化碳生成
丁烷 丁烷 :打火机中液体的主要成分一丁烷(C4H10)。 丁烷容易被液化、具有可燃性 。
乙炔 乙炔 :乙炔(C2H2)，具有可燃性 ,燃烧时能产生3000℃以上的高温 ,可以用于焊接和切割金属。
乙醇 乙醇：乙醇（C2H5OH）,俗称酒精，是无色透明，带有特殊香味的液体，能与水以任意比例混溶，有可燃性性，可以作为燃料。
常见有机物的用途
生物体中的有机物
人类必需的营养物质
蛋白质 蛋白质是构成生物体的基本物质 ,蛋白质是细胞结构里最复杂多变的一类大分子。燃烧指甲、头发或羊毛 ,能闻到烧焦的羽毛气味，可以作为鉴别蛋白质的方法。
糖类 糖类是人体消耗能量的主要来源(供能物质),也是合成人体中许多重要化台物的原料。常见的糖类有葡萄糖(单糖)，果糖，蔗糖，麦芽糖、乳糖 ,最简单的糖类是葡萄糖(C6H1206)。 植物纤维也属于糖类，植物纤维燃烧有烧焦纸片的气味。
有机物的检验
有机合成材料
有机合成材料
新型材料 材料的发展史：石器→陶器→青铜器→铁器→合成材料→新型材料 新型材料： 光电子材料 超级陶瓷材料 新型金属材料 高分子合成材料 超导材料 纳米材料 复合材料
合理使用有机合成材料 白色污染：白色污染是指 塑料制品 随意丢弃造成的环境问题。 防治措施 : 减少使用不必要的塑 料制品; 重复使用某些塑料制品; 使用—些新型的、可降 解的塑料 ; (4)回收各种废弃塑料。
第4讲：物质的转化
非金属及其化合物之间的转化
非金属与其氧化物的转化
非金属氧化物与酸的转化
酸与盐的转化
非金属及其化合物转化关系
金属及其化合物之间的转化
金属与氧化物的转化 注意：铁与氧气反应只能生成四氧化三铁，不能生成氧化铁。
金属与盐的转化
金属氧化物与碱的转化
碱与盐的转化
金属及其化合物的转化
化合物与化合物的相互转化
八圈图
八圈图结构 两条纵线： a.金属→金属氧化物→碱→盐 金属+氧气→金属氧化物, 金属氧化物+水→碱 , 碱+酸→盐 +水 b.非金属→非金属氧化物→酸→盐 非金属+氧气→非金属氧化物, 非金属氧化物+水→酸 , 酸+碱→盐+水 两条折线（外围）： a.金属+酸→盐+氢气 b.金1+盐l→金属2+盐2 四条横线： 金属+非金属→无氧酸盐 b,金属氧化物+非 金属氧化物→含氧酸盐 碱+酸→盐+水 d,盐1+盐2→盐3+盐4 四条交叉线： 金属氧化物+酸→盐+水 非金属氧化物+碱→盐+水 碱1+盐1→碱2+盐2 d.酸1+盐1→酸2+盐2
常见的转化关系 酸五条 碱四条 碳酸钠 单质 氧化物
物质的鉴别
根据物理性质鉴别 ①根据颜色 含 Cu2十 的溶液锟蓝色 含 Fe3+ 的溶液显黄色, 含 Fe2+ 的溶液显浅绿色 KMnO4溶液显紫红色 ②根据气味： SO2、NH3均有刺激性气味 ③根据溶解性 CaCO3不溶于水、Na2CO3易溶于水
根据化学性质鉴别 ①加试剂鉴别: 选择一种或多种试剂,分别加人到待测物质中,根据不同的现象鉴别。如用紫色石蕊溶液鉴别 HCl、CaC12和 NaOH溶液或醋酸和硝酸钾溶液。 ②无试剂鉴别： 特征现象法:利用物质的物理性质(如颜色等) 不同,以此为突破口,用已鉴别出来的物质作为试剂将剩余物质依次鉴别出。 【举例】鉴别NaOH、Na2S04、CuS04、 NH4Cl四 种溶液。 【分析】观察发现, 溶液为蓝色,其余均为无色,以CuSO4 溶液为已知试剂鉴别其他三种物质 ,鉴别顺序为 → → → 。 两两混合法 :当无法通过物理性质入手时.可采用两两混合的方法 ,若各自能产生不同现象，便可加以区别。 【举例】鉴别 Na2SO4、 Na2C03、 BaC12、 HCl四种溶液,用 两两混合反应的方法分析,通常采用列表的方法统计现象,见下表:
常见气体的鉴别 气体检测方法现象氧气将带火星的本条伸入集气瓶中木条复燃水蒸气通过无水硫酸铜粉末白色粉末变蓝浓硫酸质量增加二氧化碳通入澄清石灰水石灰水变浑浊一氧化碳通过灼热的氧化铜 ,再通入澄清石灰水氧化铜变红 ,澄清石灰水变浑浊氢气通过灼热的氧化铜 ,再通入无水硫酸铜氧化铜变红 ,无水硫酸铜变蓝甲烷点燃 ,火焰上方放—干燥的烧杯 ,倒置加入澄清石灰水干燥的烧杯上方有小水珠生成 , 澄清石灰水变浑浊氨气湿润的红色石蕊试纸放在试管口试纸变蓝氯化氢通入硝酸银溶液中,加入稀硝酸有白色沉淀生成
注意：多种气体的检测 ,若检测水蒸气,需要先检测 ,防止检测其他气体时引入水
五、物质的除杂
除杂原则 除杂要素: 不增：不增加新的杂质 不减：不减少所要物质 易分离：易于分离
常见气体除杂 气体杂质吸收剂HCl,NH3水H2O无水硫酸铜，浓硫酸O2灼热的铜网CO2、 H2O 、HCl碱石灰CO2、 HCl氢氧化钠溶液H2、 CO灼热的氧化铜
注意：多种气体除杂时 ，水蒸气最后除 .防止除其他气体时再引入水蒸气
粗盐提纯除杂 粗盐中含有大量的 CaC12、 MgC12、 Na2S04 杂质选择试剂化学方程式CaC12碳酸钠溶液 MgC12氢氧化钠溶液Na2S04氯化钡溶液 BaCl2（引入）碳酸钠溶液Na2CO3(引入)盐酸
固体除杂 主物质杂质方法不活泼金属（Cu）活泼金属（Fe）加入足量的 活泼金属（Fe）活泼金属（Zn）加入足量的 溶液，过滤金属氧化物（CuO）金属单质（Cu）在空气中(或氧气流中)灼烧混合物金属氧化物（CuO）碳单质（C）在氧气流中灼烧碳单质 (C)或 氢后金属单质(Cu)氢前金属单质 (Fe、 Zn)①加人过量 充分反应、过滤、干燥 ; ②当杂质为铁时,也可以用磁铁吸引不溶于水(MnO2)能溶于水(KCl)溶解 、过滤 、干燥能溶于水(NaCl)不溶于水 (泥沙)溶解、过滤 、蒸发结晶
液体除杂 第一步:对比,找出杂质离子和非杂质离子 第二步:找出与杂质离子不共存且不引入新杂质的离子,确定除杂试剂 如:除去NaC1中的Na2CO3，如图所示:
常用除杂化学方法 （1）置换法:把不需要的物质通过较活泼金属置换出来 (2)沉淀法:使杂质转化为沉淀过滤除去 (3)化气法 :使杂质生成气体除去 (4)溶解法:混合物中加入某种溶液将杂质溶解 (5)加热法:通过加热使杂质变成气体除去
第5讲：金属的冶炼
游离态与化合态 游离态：以单质形式存在的金属为游离态 化合态：以化合物形式存在的金属为化合态 金属的冶炼：将金属从它的化合态变成游离态的过程
氧化还原反应 氧化反应:物质与氧发生的反应。 还原反应:含氧化合物里的氧被夺去的反应 氧化性:在反应中,物质供给氧的性质,如CuO具有氧性。 还原性:物质夺取氧的性质,如木炭具有还原性 氧化剂:在反应中提供氧的物质,如氧气在氧化反应中提供氧,是一种常用的氧化剂。 还原剂:在反应中得到氧的物质
氢气还原氧化铜 实验装置 试管口略向下倾斜,通H2的导管紧贴试管上壁至药品上方实验步骤通H2→ 加热→停止加热→停止通H2。 （酒精灯“迟到早退”，氢气“早出晚归”）实验现象黑色固体变红 ,管口有水珠化学方程式
还原氧化铜或氧化铁产物的检验 还原氧化铜： 固体产物：CuO→Cu(有红色固体生成) 水：用无水硫酸铜检验：无色→蓝色 还原氧化铁： 固体产物：Fe2O3→Fe(红棕色粉末变黑色) 二氧化碳：用澄清石灰水检验：澄清石灰水变浑浊
还原氧化铜图像 固体变化图像： 固体总质量 生成物Cu的质量 固体种类变化 气体变化图像： 生成物CO2的质量 生成物H2O的质量 多变量图像：
一氧化碳还原氧化铁 实验装置实验步骤通CO→ 加热→停止加热→停止通CO。 （酒精灯“迟到早退”，氢气“早出晚归”）实验现象①硬质玻璃管里的红棕色粉末变为黑色 ; ②试管内的澄清石灰水变浑浊: ③黑色粉末被磁铁吸起结论及化学方程式氧化铁在高温下跟一氧化碳反应生成铁和二氧化碳
工业生产相关计算 1.不纯物质量=纯净物的质量+杂质的质量 纯净物质量=不纯物质量×纯净物质量分数 不纯物质量=纯净物质量÷纯净物质量分数 例、用2000吨含氧化铁75%的赤铁矿,可炼铁多少吨
黑色粉末推断 常见的黑色粉末有：Fe粉，CuO,Fe3O4,MnO2,C。 Fe粉用磁铁吸引（物理性质）MnO2放入H2O2中，能催化分解产生氧气C点燃，发出红光Fe3O4CO还原，颜色不变，产生气体使澄清石灰水变浑浊。CuO用H2还原，黑色固体变红色