第二单元 常见的金属及其化合物
第1课时 钠和钠的化合物
【复习目标】
1.了解钠及其重要化合物的主要性质。2.了解钠及其重要化合物在生产、生活中的应用。
一、钠的存在与钠单质的性质
1.钠的化学性质非常活泼,自然界中只存在 态的钠,比如海水中的氯化钠、盐湖中的碳酸钠等。
2.(1)钠单质的物理性质和化学性质。
物理性质 质 , 色,有良好的 、 性,熔点 ,密度比水 、比煤油
化学性质 与O2反应 常温下,发生缓慢氧化,化学方程式为
燃烧发出 色火焰,化学方程式为
与H2O反应 与H2O反应(水中滴入酚酞溶液),现象为 。 化学方程式为
(2)单质钠的存放:少量的金属钠可保存在 中,用剩的金属钠不能随意丢弃,须放回原瓶。
(3)金属钠可通过电解熔融的氯化钠获得: 。
二、钠的化合物
1.钠的氧化物(Na2O、Na2O2)
化学式 Na2O Na2O2
氧元素的化合价
与H2O反应
与CO2反应
是否为碱性氧化物
用途 —
2.碳酸钠与碳酸氢钠
化学式 Na2CO3 NaHCO3
俗称 或
水溶性 易溶于水 能溶于水
溶液酸碱性 显 性 显 性
热稳定性 稳定 (化学方程式)
与盐酸反应 (离子方程式) (离子方程式)
与Ca(OH)2 溶液反应 (离子方程式) 反应现象:
相互转化 Na2CO3NaHCO3
用途 玻璃、肥皂等工业 制发酵粉、治疗胃酸过多等
三、焰色试验
Na—— 色,K—— 色(透过蓝色钴玻璃观察)。
单质钠
[例1] 下列对金属钠的叙述不正确的是( )
A.少量金属钠保存在煤油中 B.钠原子的最外电子层上只有1个电子
C.金属钠在空气中燃烧,生成Na2O D.钠具有很强的还原性
[跟踪训练]
1.探究钠与水反应的实验中,下列叙述错误的是( )
A.钠可用小刀切割,说明钠很软
B.钠熔化成小球,说明钠与水反应放热且钠的熔点低
C.钠浮在水面上,说明熔化的钠的密度比水的小
D.向反应后的溶液中滴加酚酞溶液,溶液显红色,说明生成了酸
2.图中的四名同学对Na的认识正确的是( )
A B C D
钠的化合物
[例2] 下列有关钠及其化合物的叙述正确的是( )
A.碳酸钠是不易溶于水的白色粉末
B.碳酸氢钠不稳定,受热易分解
C.钠着火时,可用干冰灭火
D.氧化钠可在呼吸面具中作为氧气的来源
1.过氧化钠不是碱性氧化物。
2.不能使用澄清石灰水区别碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液,它们都能与澄清石灰水生成白色沉淀。
[跟踪训练]
3.下列关于Na2O和Na2O2的叙述正确的是( )
A.都是白色的固体 B.氧元素的化合价都是-2价
C.都能和水反应生成NaOH D.固体中阴、阳离子个数比不同
4.下列关于碳酸氢钠的说法不正确的是( )
A.白色固体 B.可溶于水
C.受热难分解 D.能与盐酸反应
5.下列实验方案不能达到实验目的的是( )
A.用澄清石灰水区分Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
B.用加热的方法除去Na2CO3固体中的少量NaHCO3
C.用丁达尔效应鉴别Al(OH)3胶体和NaHCO3溶液
D.用酚酞溶液鉴别1 mol/L的Na2CO3溶液和1 mol/L的NaHCO3溶液
焰色试验
[例3] (2020·江苏学测)碳酸钠溶液在火焰上灼烧时,火焰呈现的颜色为( )
A.紫色 B.黄色 C.绿色 D.红色
[跟踪训练]
6.碳酸钾溶液在火焰上灼烧时,透过蓝色钴玻璃观察,火焰呈现的颜色为( )
A.紫色 B.黄色 C.绿色 D.红色
7.粗略测定草木灰中碳酸钾的含量并检验钾元素的存在,需经过称量、溶解、过滤、蒸发、焰色试验等操作。下列图示对应的操作不规范的是( )
A.称量 B.溶解 C.蒸发 D.焰色试验
第2课时 铁和铁的化合物、铝合金
【复习目标】
1.了解铁及其重要化合物的主要性质。2.了解铁及其重要化合物在生产、生活中的应用。3.结合实例认识金属材料的组成、性能及应用。
一、金属铁
1.铁的存在和冶炼
自然界中的铁 铁的冶炼(热还原法)
游离态的铁:陨铁 化合态的铁:赤铁矿等 高炉炼铁: 铝热法炼铁(焊接铁轨):
2.单质铁的性质
物理性质 色具有金属光泽的固体,有良好的延展性、导热性和导电性,能被 吸引
化学性质 与非金属 单质反应 空气中发生缓慢氧化生成铁锈(需O2、H2O)
在O2中燃烧的化学方程式:
在Cl2中燃烧的化学方程式:
与化合物 反应 与盐酸反应的离子方程式:
与CuSO4反应的离子方程式:
与H2O(高温下)反应的化学方程式:
二、铁的氧化物
铁的氧化物 俗名 颜色 铁的价态 与稀硫酸反应(离子方程式)
FeO —
Fe2O3
Fe3O4
三、铁的氢氧化物
铁的氢氧化物 Fe(OH)2 Fe(OH)3
铁的化合价
制取(离子方程式)
与盐酸反应(离子方程式)
受热分解(化学方程式)
续 表
铁的氢氧化物 Fe(OH)2 Fe(OH)3
Fe(OH)2转化为Fe(OH)3 (化学方程式) ( 色沉淀变成 色,最终变成 色)
四、铁盐和亚铁盐
项目 Fe3+ Fe2+
检验方法
相互 转化 Fe3+转化为 Fe2+ 离子方程式:
Fe2+转化为 Fe3+ 离子方程式:
五、铝合金
1.金属材料包含纯金属和它们的合金。日常使用的金属材料大部分都是合金。常见的合金有铁合金(生铁、碳素钢、不锈钢等)、铝合金等。
2.铝合金:密度小、强度大,用于飞机、汽车、火箭、船舶的制造。
(1)铝合金材料不能与酸性、碱性物质长时间接触。
①铝表面的氧化膜Al2O3是一种 氧化物,既能与强酸反应,又能与强碱反应。
氧化铝与盐酸反应: ;
氧化铝与氢氧化钠反应: 。
②金属铝既能与强酸反应,又能与强碱反应。
铝与盐酸反应: ;
铝与氢氧化钠反应: 。
(2)电解冶炼铝: 。
单质铁
[例1] 一定条件下,下列物质能将铁元素从0价转变为+3价的是( )
A.氯气 B.盐酸
C.稀硫酸 D.硫酸铜溶液
1.铁与盐酸或稀硫酸(即H+)、Cu2+反应,生成Fe2+,而不是Fe3+。
2.铁在氧气中燃烧、铁在高温下与水蒸气反应,均生成四氧化三铁而不是氧化铁。
3.铁在氯气中燃烧生成氯化铁(铁为+3价),而不是氯化亚铁。
[跟踪训练]
1.下列关于铁在一定条件下反应产物的叙述正确的是( )
A.在氯气中燃烧生成氯化亚铁
B.在氧气中燃烧生成四氧化三铁
C.与稀盐酸反应生成氯化铁和氢气
D.与高温下的水蒸气反应生成氧化铁和氢气
2.下列关于铁的说法正确的是( )
A.纯净的铁单质是具有磁性的黑色固体
B.铁是地壳中含量最多的金属元素
C.铁及其合金是使用量最大的金属材料
D.铁在氧气中充分燃烧生成氧化铁
铁的氧化物、氢氧化物
[例2] 下列转化在指定条件下可以实现的是( )
A.FeFeCl2Fe(OH)2
B.FeFe3O4Fe
C.FeOFe(OH)2Fe(OH)3
D.Fe(OH)3Fe2O3FeSO4
[跟踪训练]
3.下列有关铁及其化合物的说法错误的是( )
A.陨铁中存在游离态的铁
B.铁能与水蒸气反应,生成氧化铁和氢气
C.铁的氧化物都不溶于水,也不与水反应
D.氢氧化亚铁在空气中易被氧化成氢氧化铁
4.向氯化亚铁溶液中滴入氢氧化钠溶液,充分反应后过滤,将沉淀洗涤、灼烧,最后获取的固体是( )
A.氢氧化铁 B.氢氧化亚铁 C.氧化铁 D.氧化亚铁
铁盐、亚铁盐
[例3] (2024·江苏合格考)某口服补铁剂的主要成分为FeSO4。检验FeSO4是否变质可用的试剂是( )
A.H2SO4溶液 B.NaCl溶液 C.KSCN溶液 D.AgNO3溶液
[例4] (2022·江苏合格考)铁粉活化可用于污水处理。活化方法:向一定量表面被部分氧化的铁粉中加入少量稀盐酸和H2O2(少量H2O2有利于铁粉活化),搅拌。一段时间后,铁粉吸附Fe2+形成胶体。活化过程中,溶液中 c(Fe2+)、c(Fe3+)随时间变化如图所示。下列说法不合理的是( )
A.盐酸能与铁粉表面的Fe2O3反应
B.0～2.5 min,溶液的pH不断增大
C.2.5～5 min,c(Fe3+)减小,c(Fe2+)增大,可能发生反应:2Fe3++Fe3Fe2+
D.5 min后,c(Fe2+)减小,可能是H2O2将Fe2+还原为Fe
[例5] FeCl3溶液可用于蚀刻电路板上的铜,为回收蚀刻废液中的Cu和再生FeCl3溶液,实验小组采用了如图所示的流程。
已知FeCl3溶液蚀刻电路板上的铜时所发生的反应为2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2。
(1)检验蚀刻废液中是否存在Fe3+的方法是 。
(2)从滤渣中回收铜的方法是 。
(3)反应2的目的是再生FeCl3溶液,该反应的化学方程式为 。
1.含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN溶液时,溶液变成红色,而非形成红色沉淀。
2.Fe2+极易被氧化,所以FeSO4溶液要现用现配,并放入少量的铁粉以防止Fe2+被氧化成Fe3+。
[跟踪训练]
5.某物质溶于盐酸后,再向溶液中滴加KSCN溶液,结果溶液颜色无变化,然后加入新制的氯水后溶液呈红色,则这种物质是( )
A.FeCl3 B.FeO
C.Fe(OH)3 D.Fe2O3
6.为了防止FeCl2溶液被氧化变质,可向试剂瓶中加入少量的( )
A.铁粉 B.碳粉
C.锌粉 D.硫粉
7.铁红(Fe2O3)是一种常见颜料,用废铁屑(主要含铁,还含有少量Fe2O3)制取铁红的工艺流程如图所示。
(1)写出废铁屑中的Fe2O3和稀硫酸反应的离子方程式: 。
(2)“酸溶”一段时间后,溶液中检测不到Fe3+的原因是 。
(3)“沉淀”所得固体为FeCO3,检验FeCO3“洗涤”是否完全的方法是 。
合金
[例6] (2023·江苏合格考)工艺精湛的后(司)母戊鼎铸造于我国商代,历经千年,表面产生绿锈。该鼎使用的材料是( )
A.铜合金 B.铝合金 C.不锈钢 D.黄金
[跟踪训练]
8.下列图示物体的主要构成材料不属于合金的是( )
选项 A B C D
材 料
生铁铸造的井盖 飞机外壳 超轻海绵 潜水器耐压球壳
9.下列变化不可能通过一步反应直接完成的是( )
A.Al(OH)3→AlCl3 B.Al2O3→Al(OH)3
C.Al→[Al(OH)4]- D.AlCl3→Al(OH)3
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金属及其化合物
第1课时 钠和钠的化合物
知识整合
一、1.化合
2.(1)软 银白 导电 导热 低 小 大 4Na+O22Na2O 黄 2Na+O2Na2O2
浮、熔、游、响、红 2Na+2H2O2NaOH+H2↑
(2)煤油 (3)2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
二、1.-2 -1 Na2O+H2O2NaOH
2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑ Na2O+CO2Na2CO3 2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2 是 否 呼吸面具中供氧剂
2.纯碱 苏打 小苏打 碱 碱
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O C+2H+CO2↑+H2O HC+H+CO2↑+H2O Ca2++CCaCO3↓ 产生白色沉淀
三、黄 紫
考点突破
[例1] C A项,钠容易与空气中的氧气及水发生反应,所以要隔绝空气,根据钠与煤油不发生反应,密度比煤油大的性质,可以将少量金属钠保存在煤油中,正确;B项,钠是11号元素,原子核外电子排布是2、8、1,可见钠原子的最外电子层上只有1个电子,正确;C项,金属钠在空气中燃烧,反应生成淡黄色的Na2O2,在空气中放置产生Na2O,错误;D项,钠原子最外层只有1个电子,原子半径比较大,最外层的电子容易失去,因此钠具有很强的还原性,
正确。
[跟踪训练]
1.D A项,钠可用小刀切割,可说明钠质地较软,正确;B项,钠熔化成小球,可说明钠与水反应放热且钠的熔点低,正确;C项,钠浮在水面上,可说明熔化的钠的密度比水的小,正确;D项,向反应后的溶液中滴加酚酞溶液,溶液显红色,说明生成了碱,错误。
2.C 钠是活泼金属,自然界中不存在游离态,A项错误;金属钠取少量后剩余部分能放回原瓶,B项错误;少量钠可以保存在煤油中,C项正确;金属钠质地柔软且密度较小,D项错误。
[例2] B A项,碳酸钠是可溶于水的白色粉末,错误;B项,碳酸氢钠不稳定,高温下可以分解生成碳酸钠、二氧化碳和水,正确;C项,钠容易与水、二氧化碳发生反应,因此钠着火时需要用干燥的沙土灭火,错误;D项,过氧化钠可以与二氧化碳反应放出氧气,可以用作呼吸面具中的供氧来源,错误。
[跟踪训练]
3.C Na2O是白色固体,Na2O2是淡黄色固体,A错误;Na2O、Na2O2中氧元素的化合价分别为-2价、-1价,B错误;两种氧化物与足量水反应都能生成NaOH,C正确;Na2O、Na2O2中阴、阳离子个数比都为1∶2,D错误。
4.C 碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,C不正确。
5.A A项,澄清石灰水与Na2CO3溶液、NaHCO3溶液都能生成白色沉淀,无法鉴别,错误;B项,NaHCO3固体受热会分解生成Na2CO3,正确;C项,Al(OH)3胶体能产生丁达尔效应,NaHCO3溶液不能,正确;D项,同浓度的Na2CO3溶液和 NaHCO3溶液,前者pH大,酚酞溶液红色更深,可以鉴别,正确。
[例3] B 焰色试验为元素的性质,钠元素的焰色呈黄色,用洁净的铂丝蘸取碳酸钠溶液放在酒精灯外焰上灼烧,可观察到火焰的颜色为黄色。
[跟踪训练]
6.A 钾的焰色试验为紫色。
7.C 由草木灰提取钾盐并检验钾元素的存在,则应进行称量(A)、溶解(B)、过滤除杂,然后蒸发结晶(C)得到碳酸钾,最后利用焰色试验(D)检验钾元素。选项C中蒸发结晶时要用玻璃棒不断搅拌,防止液体飞溅,故操作错误。
第2课时 铁和铁的
化合物、铝合金
知识整合
一、1.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
2.银白 磁铁 3Fe+2O2Fe3O4 2Fe+3Cl22FeCl3 Fe+2H+Fe2++H2↑ Fe+Cu2+Fe2++Cu 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
二、黑色 +2 FeO+2H+Fe2++H2O 铁红 红棕色 +3 Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O 磁性氧化铁 黑色 +2、+3 Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O
三、+2 +3 Fe2++2OH-Fe(OH)2↓ Fe3++3OH-Fe(OH)3↓ Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O
Fe(OH)2FeO+H2O 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 白 灰绿 红褐
四、滴入KSCN溶液,溶液变红色,说明含有Fe3+ 滴入KSCN溶液,溶液不变红色,再滴入氯水,溶液变红色,说明含Fe2+ 2Fe3++Fe3Fe2+或2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+ 2Fe2++
Cl22Fe3++2Cl-或2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
五、2.(1)①两性 Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O
Al2O3+2NaOH+3H2O2Na[Al(OH)4] ②2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑ 2Al+2NaOH+
6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑
(2)2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
考点突破
[例1] A 氯气与铁在点燃的条件下反应生成氯化铁,得到的是+3价铁,A符合题意;盐酸与铁反应生成氯化亚铁和氢气,稀硫酸与铁反应生成硫酸亚铁和氢气,硫酸铜溶液与铁反应生成硫酸亚铁和铜,得到的都是+2价铁,B、C、D不符合题意。
[跟踪训练]
1.B A项,反应生成氯化铁,错误;C项,反应生成氯化亚铁和氢气,错误;D项,反应生成四氧化三铁和氢气,错误。
2.C A项,具有磁性的黑色固体是Fe3O4;B项,地壳中含量最多的金属元素是Al;D项,铁在氧气中燃烧生成Fe3O4。
[例2] B A项,Fe与Cl2反应不生成FeCl2;C项,FeO不能与H2O反应;D项,Fe2O3与硫酸反应生成Fe2(SO4)3。
[跟踪训练]
3.B A项,游离态的铁主要存在于陨铁中,正确;B项,铁能与水蒸气反应,生成四氧化三铁和氢气,错误;C项,铁的氧化物性质稳定,不溶于水,也不与水反应,正确;D项,氢氧化亚铁在空气中与氧气和水反应,易被氧化成氢氧化铁,正确。
4.C 向氯化亚铁溶液中滴入氢氧化钠溶液,生成氯化钠和氢氧化亚铁沉淀,氢氧化亚铁在空气中很容易被氧化,过滤、洗涤过程中氢氧化亚铁转化为氢氧化铁,灼烧后氢氧化铁分解转化为氧化铁。
[例3] C 若FeSO4变质,即Fe2+被氧化为Fe3+,可用KSCN溶液检验,现象是溶液变红,故选C。
[例4] D Fe2O3是金属氧化物,盐酸能与铁粉表面的Fe2O3反应,A正确;0～2.5 min,c(Fe2+)和 c(Fe3+)逐渐增大,说明盐酸逐渐被消耗,c(H+)减小,因此溶液的pH不断增大,B正确;
2.5～5 min,c(Fe3+)减小,c(Fe2+)增大,说明Fe3+与Fe反应生成Fe2+,即可能发生反应为2Fe3++Fe3Fe2+,C正确;5 min后,c(Fe2+)减小,可能是铁粉吸附Fe2+形成胶体,H2O2具有氧化性,能氧化Fe2+为Fe3+,D错误。
[例5] 【答案】 (1)取少量蚀刻废液,向其中滴加KSCN溶液,若溶液变红,则废液中存在Fe3+;若溶液不变红,则废液中不存在Fe3+ (2)向滤渣中加入足量稀盐酸,充分反应后过滤,所得固体为铜 (3)2FeCl2+Cl22FeCl3
【解析】 (1)向含Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液,溶液显红色。
(2)滤渣为铁和铜的混合物,则从滤渣中回收铜的方法是向滤渣中加入足量稀盐酸,充分反应后过滤,所得固体为铜。
(3)反应2是向FeCl2溶液中通Cl2,可将FeCl2氧化为FeCl3。
[跟踪训练]
5.B A、C、D项,FeCl3、Fe(OH)3或Fe2O3溶于盐酸后,溶液中就存在Fe3+,再向溶液中滴加KSCN溶液,溶液颜色就会变红,错误;B项,FeO溶于盐酸后生成Fe2+,此时滴加KSCN溶液,溶液颜色不会变红,然后加入新制的氯水,Fe2+被氧化为Fe3+,溶液呈红色,正确。
6.A B项,常温下碳粉不能和氧气反应,不能防止溶液被氧化,错误;C项,Zn+2Fe3+Zn2++2Fe2+,引入杂质Zn2+,错误;D项,常温下硫粉不能和氧气反应,不能防止溶液被氧化,错误。
7.【答案】 (1)Fe2O3+6H+3H2O+2Fe3+
(2)废铁屑中的Fe将溶液中的Fe3+还原为Fe2+
(3)取最后一次的洗涤滤液于试管中,向其中加入足量盐酸,再加入BaCl2溶液,若无沉淀生成,则沉淀已洗涤完全
【解析】 (1)废铁屑中的Fe2O3和稀硫酸反应生成硫酸铁和水,离子方程式为Fe2O3+6H+3H2O+2Fe3+。
(2)铁和硫酸铁反应得到硫酸亚铁,故“酸溶”一段时间后,溶液中检测不到Fe3+。
(3)硫酸亚铁溶液中加碳酸钠产生FeCO3“沉淀”,检验FeCO3“洗涤”是否完全只要检验洗涤液中是否含有S即可。
[例6] A 由“表面产生绿锈”可推知,后(司)母戊鼎属于青铜器,使用的材料是铜合金,故
选A。
[跟踪训练]
8.C A项,生铁为铁合金;B项,飞机外壳为铝合金;C项,超轻海绵属于有机物,不属于合金;D项,潜水器耐压球壳为钛合金。
9.B Al(OH)3与盐酸反应生成AlCl3和H2O,A项可以一步完成;Al2O3难溶于水,应先将Al2O3与酸反应变成Al3+或与强碱溶液反应生成[Al(OH)4]-后,再加入弱碱或弱酸反应生成 Al(OH)3,B项不可以一步完成;Al和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2,C项可以一步完成;AlCl3和弱碱反应生成Al(OH)3,D项可以一步完成。
