第三章 金属及其化合物
知识网络构建
一、钠及其化合物间的转化关系
写出图中标号所代表的化学方程式或离子方程式：
①化学方程式：2Na＋O2Na2O2。
②离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。
③化学方程式：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。
④化学方程式：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。
⑤离子方程式：CO2＋2OH－===CO＋H2O。
⑥离子方程式：CO2＋OH－===HCO。
⑦化学方程式：Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH。
⑧化学方程式：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
⑨化学方程式：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3。
二、铝及其化合物间的转化关系
写出图中标号所代表的化学方程式或离子方程式：
①化学方程式：4Al＋3O22Al2O3。
②化学方程式：2Al＋3Cl22AlCl3。
③离子方程式：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
④离子方程式：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O。
⑤离子方程式：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O。
⑥离子方程式：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
⑦离子方程式：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓。
⑧化学方程式：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
⑨离子方程式：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓。
⑩离子方程式：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。
三、铁及其化合物间的转化关系
写出图中标号所代表的化学方程式或离子方程式：
①化学方程式：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。
②化学方程式：2Fe＋3Cl22FeCl3。
③离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
④离子方程式：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。
⑤离子方程式：Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O。
⑥化学方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
⑦离子方程式：Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O。
⑧离子方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。
⑨离子方程式：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
⑩离子方程式：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
课时1 金属与非金属、酸和水的反应
1．了解金属的通性。
2．了解常见金属与非金属和酸的反应。
3．掌握钠与水反应的原理，会描述实验现象。(重点)
4．掌握铁与水的反应。(难点)
金属的通性
[基础·初探]
1．金属在自然界中的存在
(1)自然界中绝大多数金属元素的存在形态是化合态。
(2)地壳中含量占据前两位的金属元素是铝、铁。
2．金属的物理通性
3．金属的化学通性
写出下列反应的化学方程式：
[探究·升华]
[思考探究]
金属的一般通性
(1)根据金属活动性顺序表，Fe、Cu、Zn、Pb、Al、Na能与稀硫酸反应放出H2的是________。
【提示】 Fe、Zn、Pb、Al、Na
(2)下列各组物质能发生置换反应的是________(填序号)。
①Zn与FeSO4 ②Fe与CuCl2 ③Cu与FeCl3
④Ag与CuCl2 ⑤Al与HgCl2
【提示】 ①②⑤
[认知升华]
金属与酸、盐反应的一般规律
(1)金属与酸的反应
在金属活动性顺序表中，排在氢之前的金属可与非氧化性酸(盐酸、稀硫酸等)反应生成氢气。
(2)金属与盐溶液的反应
在金属活动性顺序表中，一般位于前面的金属(K、Ca、Na除外)能够把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。
[题组·冲关]
1．下列关于金属的叙述正确的是( )
A．金属元素在不同化合物中的化合价均不同
B．金属一般具有导电性、导热性和延展性
C．金属单质在化学反应中化合价不一定升高，作还原剂
D．常温下，所有金属都能与酸反应
【解析】 如果金属元素有变价，在不同的化合物中化合价可能不同，如FeCl2、FeCl3中Fe分别为＋2价和＋3价，若没有变价，在不同的化合物中化合价相同，如NaCl、Na2SO4、Na2O……中Na均为＋1价，A错；金属易导电、导热、有延展性，B正确；金属单质只能失电子，化合价升高作还原剂，C错误；常温下部分不活泼金属如Pt、Au等，不能与酸反应，D错误。
【答案】 B
2．某化学兴趣小组在实验室探究Ti、Mg、Cu的活泼性顺序。他们在相同温度下，取大小相同的三种金属薄片，分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中，观察现象如下：
金属
Ti
Mg
Cu
金属表面现象
放出气泡速率缓慢
放出气泡速率快
无变化
下列有关三种金属的说法正确的是( )
A．三种金属的活泼性由强到弱的顺序是Ti、Mg、Cu
B．若钛粉中混有Mg，提纯Ti时可用稀盐酸除去Mg
C．用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu是工业制取Cu的很好途径
D．Cu和MgCl2不发生化学反应
【解析】 可根据金属与同浓度的酸反应时，反应剧烈程度的不同判断金属的活动性，反应剧烈的金属其活动性较强。A项，Ti在盐酸中比Mg放出气泡的速率慢，说明Ti的金属活动性比Mg弱；B项，由于Ti、Mg均能与稀盐酸反应，故不能用此法提纯金属钛；C项，由于Ti是较为昂贵的金属，用Ti制造Cu成本上不划算；D项，由于Cu不如镁活泼，Cu不与MgCl2溶液发生反应，故选D。
【答案】 D
【题后归纳】 判断金属活动性常用方法
?1?金属与等浓度的酸反应的程度：反应越剧烈，金属活动性越强。
?2?金属与盐溶液的置换反应：活动性较强的金属一般可把活动性较弱的金属从其盐溶液中置换出来。
?3?金属阳离子的氧化性强弱：金属阳离子的氧化性越强，其单质活动性越弱。
金属与非金属的反应
[基础·初探]
教材整理1 钠与氧气反应
钠与氧气反应的实验
操作
现象
结论
①新切开的钠有银白色的金属光泽；
②在空气中很快变暗
①钠为银白色金属；
②硬度小；
③常温下，钠与氧气反应，化学方程式为4Na＋O2===2Na2O
钠先熔化成银白色的小球，然后剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色的固体
①钠的熔点低；
②钠在氧气中燃烧，化学方程式为2Na＋O2Na2O2
教材整理2 铝与氧气的反应
铝与氧气反应的实验
实验操作
用坩埚钳夹住一小块铝箔在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动，仔细观察
再取一小块铝箔，用砂纸仔细打磨(或在酸中处理后，用水洗净)，除去表面的保护膜，再加热至熔化
实验现象
两块铝箔都熔化，失去金属光泽，熔化的铝不滴落
结论
化学方程式：4Al＋3O22Al2O3
[探究·升华]
[思考探究]
钠、铝与O2反应
(1)钠与O2在不同条件下生成产物有何不同？写出反应的化学方程式。
【提示】 钠与O2在常温下反应生成Na2O，加热条件下生成Na2O2，化学方程式分别为4Na＋O2===2Na2O,2Na＋O2Na2O2。
(2)金属钠长期暴露于空气中，最终生成的物质是什么？
【提示】 Na2CO3。
(3)铝为活泼金属，为什么可以常温下“稳定”存在，而铁容易出现生锈现象？
【提示】 铝的性质活泼，常温下铝与氧气反应生成致密的氧化膜，阻止了内层铝与氧气的继续反应。
[认知升华]
升华1 金属钠露置在空气中的变化过程
4Na＋O2===2Na2O
Na2O＋H2O===2NaOH
2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O
Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O
Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O
升华2 铝与O2反应的理解
在空气中，活泼金属铝易与O2反应，在表面生成一层稳定的氧化膜，使铝具有抗腐蚀性。当将铝在酒精灯上加热熔化后，熔化的铝并不滴落，好像被一层膜包着，说明Al2O3的熔点比铝的熔点高。铝表面的氧化膜起着保护内部金属的作用，这也正是铝虽然活泼，但在空气中却能稳定存在的原因。
[题组·冲关]
题组1 钠与非金属反应
1．取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列实验现象描述正确的是( )
①金属钠先熔化 ②在空气中燃烧，放出黄色火花
③燃烧后得到白色固体
④燃烧时火焰为黄色
⑤燃烧后生成浅黄色固体物质
A．①② B．①②③
C．①④⑤ D．④⑤
【答案】 C
2．一小块金属钠长时间置于空气中，可能有下列现象，这些现象出现的先后顺序是( )
①变成白色粉末 ②变暗
③变成白色固体 ④变成液体
A．①②③④ B．②③④①
C．②③①④ D．③②④①
【解析】 钠在空气中发生如下变化：
Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3。反应现象为：钠由银白色变暗，之后变成白色固体(NaOH)，白色固体潮解变成液体，与空气中的CO2、H2O结合形成白色晶体(Na2CO3·10H2O)，最后晶体风化，变成白色粉末(Na2CO3)。
【答案】 B
3．等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在氧气中常温下充分反应，则下列说法正确的是( )
A．第一块钠失去电子多
B．两块钠失去电子一样多
C．第二块钠的反应产物质量最大
D．两块钠的反应产物质量一样大
【解析】
【答案】 B
题组2 铝与非金属反应
4．下列关于金属铝的叙述中，说法不正确的是( )
A．铝的化学性质很活泼，在空气中不易锈蚀
B．铝是比较活泼的金属，在化学反应中容易失去电子，表现出还原性
C．铝箔在空气中受热可以熔化，且发生剧烈燃烧
D．铝箔在空气中受热可以熔化，由于氧化膜的存在，熔化的铝并不滴落
【解析】 尽管铝的化学性质很活泼，但在空气中易与氧气反应，生成一层稳定的致密氧化膜，故不易被锈蚀，A项正确；B项正确；铝箔在空气中受热可以熔化，但形成的氧化膜使得铝与氧气不再反应，因而也就不会燃烧，C项错；D项正确。
【答案】 C
5．镁、铝能够在空气中稳定存在的原因是( )
A．性质不活泼，不与空气中的成分反应
B．镁、铝与氧气的反应速率极慢
C．经过了特殊工艺处理
D．与氧气反应形成了氧化物保护膜
【解析】 活泼金属易与氧气反应生成氧化膜，氧化膜疏松的不能保护内层金属，致密的能保护内层金属。
Mg、Al都能形成致密的氧化膜，阻止内层金属继续被氧化。
【答案】 D
【题后反思】 (1)常温下铝的表面可形成一层致密的氧化膜，起着保护内部金属的作用，所以活泼的铝在空气中能稳定存在，具有很强的抗腐蚀性。
(2)镁条表面的氧化膜也很致密，所以镁也有很强的抗腐蚀性。
(3)在验证镁条、铝条的性质之前都要先用砂纸打磨除去氧化膜。
金属与酸和水的反应
[基础·初探]
1．金属与酸的反应
非氧化性酸(盐酸或稀硫酸)和金属活动性顺序表中氢以前的金属反应生成盐和氢气。如Zn、Fe和稀盐酸反应的离子方程式分别为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；铝与盐酸反应的化学方程式为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。
2．金属和水的反应
(1)钠与水的反应
①钠的密度比水小。
②钠的性质非常活泼，能与水发生剧烈反应，生成NaOH和H2。
③反应时放出大量热，可使钠熔成小球。
④反应后得到的溶液显碱性。
⑤化学方程式：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。
(2)铁与水的反应
铁与冷水和热水均不反应，可与水蒸气反应，反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。
[探究·升华]
[思考探究]
探究1 钠与水、盐溶液的反应
(1)钠与水的反应
(2)钠投入CuSO4溶液中的现象有钠迅速熔化为小球在液面上四处游动，发出“嘶嘶”声，溶液中有蓝色沉淀，有关化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4。
探究2 铁与水蒸气的反应
方法
方法一
方法二
实验装置
气体
用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微地“噗”声，证明生成了纯净的H2
用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2
实验结论
铁不能与冷水、热水反应，但在高温条件下能与水蒸气反应，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(1)方法一中，甲、乙酒精灯的点燃顺序如何？为什么？
【提示】 先点燃乙酒精灯产生大量水蒸气后，再点燃甲酒精灯，防止加热的铁粉与氧气反应。
(2)方法二铁与水的反应实验中，湿棉花有何作用？
【提示】 提供水蒸气。
[认知升华]
钠与酸溶液、碱溶液和盐溶液的反应
(1)钠与酸溶液反应
①钠与酸溶液反应时先与酸中的H＋反应，离子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。
②如果钠过量，钠把酸消耗尽之后，再与水反应。
(2)钠与碱溶液反应
实质就是钠与水的反应。
(3)钠与盐溶液反应
钠与盐溶液反应时，首先与水反应生成NaOH，然后NaOH与盐发生复分解反应(若氢氧化钠不与盐反应，则只有钠与水的反应)。例如：
①Na与CuSO4溶液的反应
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，
2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4，
总反应式为2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。
②Na与K2SO4溶液的反应
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑(仅此一步反应)。
[题组·冲关]
题组1 金属与酸和H2O的反应
1．将适量金属钠投入下列溶液中，有气体放出，但无沉淀生成的是( )
A．盐酸 B．饱和氢氧化钠溶液
C．FeCl3溶液 D．MgSO4溶液
【解析】 钠与盐酸和水溶液反应均放出氢气，A项，发生反应为2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑，只有气体无沉淀；B项，NaOH溶液是饱和溶液，投入钠后，消耗水，析出氢氧化钠晶体；C项，钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与FeCl3反应产生氢氧化铁沉淀；D项，钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与MgSO4反应产生氢氧化镁沉淀。
【答案】 A
2．下列关于铁与水蒸气反应的说法中不正确的是( )
A．反应中有氢气产生
B．此反应需在加热下才能发生
C．生成的铁的化合物中铁全部呈＋3价
D．该反应中水作氧化剂
【解析】 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，Fe3O4中铁的价态为＋2价和＋3价。
【答案】 C
题组2 Fe与H2O(g)反应实验探究
3．某化学兴趣小组利用如图装置(夹持装置已省略)进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质，请回答下列问题：
(1)A装置的作用是_______________________________________________，
B中反应的化学方程式为__________________________________________。
(2)D的作用是___________________________________________________。
(3)E中的现象是_______________________________________________。
(4)A、B两个装置中应先点燃________处的酒精灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是______________________________________________________。
【解析】 (1)根据Fe与H2O(g)反应可知A的作用是提供H2O(g)。
(2)D的作用是除去未反应的水蒸气，干燥H2。
(3)E中反应为H2＋CuOCu＋H2O，故黑色粉末变红，同时硬质玻璃管右端会有水珠生成。
(4)应先点燃A处酒精灯，若先点燃B处酒精喷灯，B中的Fe会与空气中O2反应生成Fe3O4，点燃E处酒精灯前要收集H2，检验纯度。
【答案】 (1)产生水蒸气
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(2)吸收未反应的水蒸气
(3)黑色固体变为红色，右端管壁有水珠生成
(4)A 收集H2，并检验其纯度
课时2 铝与NaOH溶液反应 物质的量在化学方程式中的计算
1．掌握铝与强酸、强碱反应的性质。(重点)
2．掌握物质的量在化学方程式计算中的应用。(难点)
铝与酸、碱溶液反应
[基础·初探]
1．铝与盐酸反应的化学方程式为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，离子方程式为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。
2．铝与NaOH溶液反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
3．金属在化学反应中的变化
电子转移
价态变化
表现性质
发生反应
失去电子
化合价升高
还原性
氧化反应
[探究·升华]
[思考探究]
铝与强酸、强碱反应的实验探究
实验
操作
实验
现象
试管中产生气泡，铝片溶解，点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声
试管中产生气泡，铝片溶解；点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声
有关化学
方程式
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(1)等量的铝分别与足量的稀盐酸、氢氧化钠溶液反应，生成氢气的量有什么关系？
【提示】 铝无论是与稀盐酸反应还是与稀氢氧化钠溶液反应，均存在以下关系：2Al～3H2↑，所以等量的铝分别与足量的稀盐酸、氢氧化钠溶液反应，生成氢气的量相同。
(2)若要除去铜粉中的少量铝粉，可采用什么方法？
【提示】 可利用铜和铝化学性质上的差异除去铝粉，铝可与酸或碱反应，而铜不与稀硫酸、盐酸或强碱反应，可将混合物加入过量盐酸或氢氧化钠溶液中溶解，然后过滤、洗涤、干燥后即可除去铜粉中的铝粉。
(3)将两小块质量相等的金属钠，一块直接放入水中，另一块用铝箔包住，在铝箔上刺些小孔，再投入水中，试分析两者放出的氢气是否相等。
【提示】 不相等。因为用铝箔(刺有小孔)包住的金属钠放入水中时，钠先与水反应，产生的氢气与直接把钠投入水中所产生的氢气的量相同，但生成的氢氧化钠溶液会与铝箔反应产生氢气，故后者产生的氢气总量大于前者。
[认知升华]
铝与盐酸、NaOH溶液反应的比较
(1)反应原理
①铝与盐酸反应：
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，
Al是还原剂，HCl是氧化剂。
②铝跟氢氧化钠溶液的反应是分步进行的：
a．2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑；
b．Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。
总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，
Al是还原剂，H2O是氧化剂。
(2)“量”的关系
①等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1。
②等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1∶1。
③足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1∶3。
[题组·冲关]
1．如图所示的实验中，投入铝片后( )
A．①中产生气泡，②中不产生气泡
B．①和②中都不产生气泡
C．①和②中都产生气泡，①中是H2，②中是O2
D．①和②中都产生气泡，且都是H2
【答案】 D
2．除去镁粉中的少量铝粉，可选用( )
A．硫酸 B．氨水
C．盐酸 D．氢氧化钠溶液
【解析】 铝粉可与氢氧化钠溶液反应生成可溶性的偏铝酸钠，而镁粉与氢氧化钠溶液不反应。
【答案】 D
3．称取两份铝粉，第一份加入足量的盐酸，第二份加入足量的烧碱。若同温同压下放出相同体积的气体，则两份铝粉的质量比为( )
A．1∶1 B．1∶2
C．1∶3 D．3∶1
【解析】 铝与盐酸或烧碱溶液反应的化学方程式分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，因为盐酸和烧碱都是足量的，铝粉将全部参加反应，当生成等体积气体时消耗铝的量相同。
【答案】 A
物质的量在化学方程式计算中的应用
[基础·初探]
教材整理1 化学方程式中化学计量数与各物质之间量的关系
2Na ＋ 2H2O ===2NaOH＋H2↑
质量之比： 46 g ∶36 g ∶ 80 g ∶2 g
计量数之比： 2 ∶ 2 ∶ 2 ∶1
扩大NA倍： 2NA ∶2NA ∶ 2NA ∶NA
物质的量之比：2 mol∶2 mol∶2 mol ∶1 mol
结论：化学方程式中化学计量数之比等于粒子数之比，也等于物质的量之比，对于气体参与的反应还等于体积之比。
教材整理2 物质的量与各物理量之间的关系
(1)图示
(2)计算公式
n＝＝＝＝c·V(溶液)
[探究·升华]
[思考探究]
物质的量在化学方程式计算中的基本步骤
向500 mL NaOH溶液中投入10.8 g Al，二者恰好完全反应后，计算：
(1)Al的物质的量。
(2)参加反应的NaOH的物质的量和溶液中溶质的物质的量浓度。
(3)生成标准状况下H2的体积。
【解析】 (1)n(Al)＝＝0.4 mol。
(2)2Al ＋ 2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2 2
0.4 mol n
则＝，n＝0.4 mol，
c(NaOH)＝＝0.8 mol/L。
(3)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2 mol 3×22.4 L
0．4 mol V(H2)
＝
V(H2)＝13.44 L。
【答案】 (1)Al的物质的量为0.4 mol；(2)参加反应的NaOH的物质的量为0.4 mol，物质的量浓度为0.8 mol/L；(3)生成标准状况下H2的体积为13.44 L。
[认知升华]
物质的量在化学方程式计算中的方法
(1)基本步骤
(2)物质的量在化学方程式计算中应用的注意事项：
①化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比，而非质量之比。
②计算时，各种物质不一定都用物质的量表示，也可以用质量表示，气态物质还可以用体积表示，但要注意物质的量与其他各物理量之间的换算关系；只要做到“上下一致，左右相当”即可。
[题组·冲关]
1．标准状况下，3.25 g锌与足量的盐酸反应生成x L氢气，下列比例式正确的是( )
A．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
1 mol 1 mol
3.25 g x L
B．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
65 g 1 L
3.25 g x L
C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
1 mol 1 mol
0.05 mol x L
D．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
65 g 22.4 L
3.25 g x L
【解析】 比例式应注意单位要“上下一致，左右相当”。
【答案】 D
2．1.15 g金属钠与水反应，得到100 mL溶液，试计算：
(1)生成的气体在标准状况下的体积；
(2)反应后所得溶液中溶质的物质的量浓度。
【解析】 n(Na)＝＝0.05 mol，设生成标准状况下气体的体积为V，溶液物质的量浓度为c。
2Na＋2H2O===2NaOH ＋ H2↑
2 mol 2 mol 22.4 L
0．05 mol 0.1 L×c V
V＝＝0.56 L；
c＝＝0.5 mol/L。
【答案】 (1)0.56 L (2)0.5 mol/L
3．将20 g含杂质25%的大理石(杂质与盐酸不反应)投入150 mL盐酸中恰好完全反应，计算：
(1)反应生成的CO2的体积(标准状况)；
(2)原盐酸的物质的量浓度。
【解析】 n(CaCO3)＝＝0.15 mol
CaCO3 ＋ 2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
1 2 1
0.15 mol 0.3 mol 0.15 mol
故V(CO2)＝0.15 mol×22.4 L/mol＝3.36 L
c(HCl)＝＝2 mol/L
【答案】 (1)3.36 L (2)2 mol/L
【题后归纳】 有关物质的量计算中的“三个”规范
?1?书写规范：各种符号的书写要规范，大写字母与小写字母的意义各不相同。如“M”表示摩尔质量，而“m”表示质量，“N”表示微粒数，而“n”表示物质的量。
?2?符号规范
①设未知数直接用各物理量的符号表示，且要注明物质?或粒子?的符号。如设参加反应HCl溶液的体积为V[HCl?aq?]。
②各物理量及单位、物质的名称、公式等尽量用符号表示。如已知NaOH溶液的体积和物质的量浓度，求NaOH溶液的质量时就写成：m?NaOH?＝c?NaOH?×V[NaOH?aq?]×M?NaOH?。
?3?单位规范：把已知量代入计算式中计算时都要带单位且单位要统一。
课时1 钠的重要化合物
1．了解氧化钠、过氧化钠的主要性质和用途。(重点)
2．掌握Na2CO3、NaHCO3的主要性质和用途。(重点)
3．了解焰色反应的概念及应用。
钠的氧化物
[基础·初探]
1．氧化钠
(1)物理性质
颜色：白色；状态：固体。
(2)化学性质
氧化钠是碱性氧化物，能与水、酸性氧化物、酸等发生反应。
有关的化学方程式：
2．过氧化钠
(1)物理性质
颜色：淡黄色；状态：固体。
(2)化学性质
①与水反应的化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。
②与二氧化碳反应的化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。
[探究·升华]
[思考探究]
探究1 Na2O2与H2O反应的实验探究
反应的化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。
探究2 Na2O2与CO2、H2O反应的量的关系：
2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2 ①
2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑ ②
问题思考：
反应①和②中Na2O2的作用是作氧化剂和还原剂，生成1 mol O2转移电子的物质的量都是2 mol。
[认知升华]
Na2O2与CO2、H2O反应中的关系
反应的化学方程式为
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 ①
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ ②
(1)物质的量的关系
无论是CO2还是H2O，通过足量的Na2O2时，放出O2的物质的量与CO2或H2O的物质的量之比均为1∶2。
(2)固体质量关系
①2Na2O2 ＋ 2CO2===2Na2CO3＋O2 Δm(固体)
2×78 g 2 mol 2×106 g 56 g
(2 mol CO的质量)
即：发生反应①时，固体增加的质量等于与CO2等物质的量的CO的质量。
②2Na2O2 ＋ 2H2O===4NaOH＋O2↑ Δm(固体)
2×78 g 2 mol 4×40 g 4 g
(2 mol H2的质量)
即：发生反应②时，固体增加的质量等于与H2O等物质的量的H2的质量。
(3)电子转移关系
在Na2O2与CO2或H2O的反应中，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，每生成1 mol O2都转移2 mol电子。
[题组·冲关]
题组1 钠的氧化物的性质及其应用
1．下列关于氧化钠和过氧化钠的叙述中，正确的是( )
A．都属于碱性氧化物
B．都能与水发生化合反应
C．水溶液的成分相同
D．与二氧化碳反应生成不同的盐
【解析】 Na2O2不属于碱性氧化物；Na2O2与H2O发生的反应不属于化合反应；Na2O、Na2O2与CO2反应均生成Na2CO3这一种盐。
【答案】 C
2．下列关于Na2O2的叙述中正确的是( )
A．Na2O2是淡黄色固体，久置于空气中变成Na2O
B．Na2O2与水的反应中，Na2O2只作氧化剂
C．Na2O2属于碱性氧化物
D．Na2O2与CO2或H2O反应，1 mol Na2O2参加反应，转移1 mol电子
【解析】 Na2O2久置于空气中变成Na2CO3；Na2O2与水反应时，Na2O2既是氧化剂又是还原剂；Na2O2属于过氧化物，而不属于碱性氧化物；Na2O2与CO2反应的电子转移情况为
，由此可知，D正确。
【答案】 D
题组2 Na2O2与H2O、CO2反应的数量关系及应用
3．把16 g甲烷(CH4)在64 g氧气中完全燃烧后的产物通入足量的过氧化钠后，过氧化钠增加的质量为( )
A．48 g B．16 g
C．80 g D．32 g
【解析】 n(CH4)＝＝1 mol，n(O2)＝＝2 mol，甲烷燃烧发生反应：CH4＋2O2CO2＋2H2O，可知甲烷和氧气完全反应，生成1 mol CO2和2 mol H2O，通入过氧化钠发生反应：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2,2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，对生成物变式：Na2CO3～Na2O2·CO，2NaOH～Na2O2·H2，可知固体质量相当于增加CO和H2的质量，由1 mol甲烷可看成n(CO)＝1 mol，n(H2)＝2 mol，总质量为28 g＋4 g＝32 g，故过氧化钠增加的质量为32 g。
【答案】 D
4．1 mol过氧化钠与2 mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是( )
A．Na2CO3 B．Na2O2、Na2CO3
C．NaOH、Na2CO3 D．Na2O2、NaOH、Na2CO3
【解析】 Na2O2与NaHCO3的混合物受热分解时，首先是NaHCO3分解：
2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑
2 mol 1 mol 1 mol 1 mol
产生的CO2与H2O均可与Na2O2反应，由于Na2O2与H2O反应生成NaOH，而NaOH又可与CO2反应生成H2O，故可以认为是CO2先与Na2O2反应，CO2耗尽后H2O才开始反应，而根据2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2可知，生成的1mol CO2恰好与1 mol Na2O2完全反应生成Na2CO3，H2O不会再与Na2O2反应，故最终固体产物只有Na2CO3。
【答案】 A
【题后归纳】 先后顺序关系
密闭容器中一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物的反应，可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完全后，Na2O2再与H2O发生反应(实际情况复杂得多)。
碳酸钠和碳酸氢钠
[基础·初探]
1．物理性质
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱、苏打
小苏打
色态
白色粉末
细小白色晶体
溶解性
水中易溶
水中易溶，但比Na2CO3溶解度小
2.化学性质
(1)热稳定性
①Na2CO3较稳定，受热难分解，但碳酸钠晶体(Na2CO3·xH2O)易风化。
②NaHCO3不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为2NaHCO3
Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
(2)与酸(足量盐酸)反应(写化学方程式，下同)
①Na2CO3：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O。
②NaHCO3：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。
(3)与碱(氢氧化钠)反应
①Na2CO3与NaOH不反应。
②NaHCO3：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O。
3．用途
(1)碳酸钠：重要的化工原料，在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油等方面有广泛的应用。
(2)碳酸氢钠：是发酵粉的主要成分，可以做治疗胃酸过多的药剂。
[探究·升华]
[思考探究]
碳酸钠与碳酸氢钠的性质
实验一、观察碳酸钠和碳酸氢钠的溶解性
①在两支试管里分别加入少量Na2CO3和NaHCO3(各约1 g)，观察二者外观上的细小差别。分别滴入几滴水，振荡试管。
②继续向试管内加入10 mL水，用力振荡。
③向试管内滴入1～2滴酚酞溶液。
实验二、观察碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性
如图所示，分别用Na2CO3和NaHCO3做实验，观察现象。这一反应可以用来鉴别Na2CO3和NaHCO3。
鉴别碳酸钠和碳酸氢钠
实验三、观察碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸的反应
问题思考：
(1)Na2CO3与NaHCO3相比，溶解性、热稳定性有何不同？Na2CO3、NaHCO3固体与等浓度等体积足量盐酸反应时现象有何异同？
【提示】 (1)Na2CO3与NaHCO3相比，Na2CO3的溶解性、热稳定性均比NaHCO3的强；二者均可以与盐酸反应生成二氧化碳气体，当二者均与等浓度等体积的盐酸反应时，NaHCO3产生二氧化碳的速率快，反应更剧烈。
(2)能否用石灰水鉴别NaHCO3和Na2CO3溶液？为什么？
【提示】 否，二者均生成沉淀。
(3)Na2CO3与NaHCO3的相互转化条件如何？
【提示】
[认知升华]
升华1 碳酸钠与碳酸氢钠的性质比较
(1)两点相似
①均能与酸反应生成CO2气体；
②均能与澄清石灰水反应生成CaCO3白色沉淀。
(2)四点不同
①在水中的溶解度不同：Na2CO3＞NaHCO3；
②与酸反应的速率不同：NaHCO3＞Na2CO3；
③热稳定性不同：Na2CO3＞NaHCO3；
④与CaCl2溶液反应的现象不同：Na2CO3有白色沉淀生成。
升华2 Na2CO3和NaHCO3的鉴别、除杂质
(1)碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法
(2)除杂质
混合物(括号内为杂质)
除杂质方法及试剂
Na2CO3固体(NaHCO3)
加热
NaHCO3溶液(Na2CO3)
通入足量CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3)
加入适量NaOH溶液
[题组·冲关]
题组1 Na2CO3、NaHCO3的主要性质
1．下列说法不正确的是( )
A．Na2CO3比NaHCO3的溶解度大
B．Na2CO3比NaHCO3稳定
C．Na2CO3和NaHCO3都能跟石灰水反应得到白色沉淀
D．物质的量相等的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应得CO2的物质的量之比为2∶1
【解析】 D项中生成的CO2的量相同。
【答案】 D
2．关于Na2CO3和NaHCO3的说法正确的是( )
A．向两者的溶液中加入BaCl2均生成白色沉淀
B．向两者的溶液中逐滴加入稀盐酸，反应现象完全相同
C．Na2CO3和NaHCO3两物质之间可以相互转化
D．向饱和的Na2CO3溶液中通入足量的CO2气体，观察不到任何实验现象
【解析】 A项，NaHCO3与BaCl2不反应；B项，Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸开始无气体，NaHCO3溶液中滴加盐酸，开始就产生气体；D项，向饱和的Na2CO3溶液中通入足量的CO2气体，反应生成的NaHCO3会以沉淀的形式析出。原因有三：①生成的NaHCO3相对于Na2CO3来说溶解度更小；②反应后生成的NaHCO3质量大于Na2CO3的质量(溶质质量增加)；③反应中要消耗一部分水(溶剂减少)。综合以上三点，向饱和的Na2CO3溶液中通入足量的CO2气体的化学方程式是Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓，因此可观察到有晶体析出。
【答案】 C
题组2 Na2CO3和NaHCO3的有关鉴别与除杂
3．纯碱和小苏打都是白色晶体，在日常生活中都可以找到。若要在家中将它们区分开来，下面的方法中可行的是( )
A．分别放在炒锅中加热，观察是否有残留物
B．分别用干净铁丝蘸取样品在煤气炉的火焰上灼烧，观察火焰颜色
C．将样品溶解，分别加入澄清石灰水，观察是否有白色沉淀
D．在水杯中各盛相同质量的样品，分别加入等体积的白醋，观察反应的剧烈程度
【解析】 NaHCO3与酸反应比Na2CO3与酸反应剧烈。
【答案】 D
4．除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可采取的方法是( )
A．通入二氧化碳气体 B．加入氢氧化钡溶液
C．加入澄清石灰水 D．加入稀盐酸
【解析】 A项，因为CO2能和Na2CO3溶液发生如下反应：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，故可用来除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3。而Ba(OH)2、Ca(OH)2和盐酸都能和NaHCO3、Na2CO3反应。
【答案】 A
【题后归纳】 （1）NaHCO3固体受热易分解，但在溶液中NaHCO3受热不分解。
（2）Na2CO3固体性质稳定，在空气中不与CO2反应，但在溶液中，Na2CO3可以与水、CO2反应生成NaHCO3。
（3）碳酸钠溶液与盐酸反应分两步，第一步：CO＋H＋===HCO，第二步：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。
（4）不能用氢氧化钙溶液鉴别碳酸钠和碳酸氢钠溶液，因为二者均能与氢氧化钙反应产生白色沉淀。
焰色反应
[基础·初探]
1．焰色反应
很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色。
2．操作步骤
3．几种金属的焰色
钠：黄色，钾：紫色(观察时要透过蓝色钴玻璃)。
4．应用
(1)焰色反应在化学上常用于金属单质或其离子的鉴别。
(2)利用焰色反应制节日烟花。
【特别提醒】 焰色反应的三点提醒
?1?焰色反应没有新物质生成，仅仅是电子能级跃迁的结果，故其为物理变化。
?2?金属丝在使用前用稀盐酸将其表面的氧化物洗净，然后在火焰上灼烧至无焰色，以除去能引起焰色反应的杂质。
?3?焰色反应的作用：鉴别钠、钾等金属或其他离子，只能判断是某种元素，而不能进一步确定是单质原子还是离子。
[题组·冲关]
1．绚丽的焰火将上海世博会开幕式推向了高潮。焰火与“焰色反应”知识有关。下列有关“焰色反应”的说法中正确的是( )
A．做焰色反应实验时，用H2SO4清洗铂丝
B．焰色反应是单质特有的性质
C．焰色反应是化学变化
D．透过蓝色钴玻璃观察，KCl与K2SO4灼烧时火焰颜色均为紫色
【解析】 洗涤铂丝应用盐酸而不能用硫酸，因为金属氯化物易挥发，A错；焰色反应是元素的性质，其游离态和化合态焰色反应是相同的，且属于物理变化，B、C项错误，D项正确。
【答案】 D
2．小明同学用洁净的铂丝蘸取某无色溶液，在无色火焰上灼烧，火焰呈黄色，通过该实验现象，下列四位同学对该溶液中存在的金属离子的判断正确的是( )
【解析】 钠的焰色反应为黄色，钾的焰色反应为紫色，观察钾的焰色时必须透过蓝色钴玻璃以排除钠的黄色光的干扰。题目中只能确定有Na＋，而不能确定K＋的有无。
【答案】 D
课时2 铝的重要化合物
1．掌握铝的重要化合物的主要性质及应用。(重点)
2．了解铝的化合物相互转化的关系及图像。(难点)
3．了解两性氧化物和两性氢氧化物的概念。
氧化铝
[基础·初探]
1．物理性质
色态
溶解性
熔点
硬度
白色固体
难溶于水
很高
晶体时很大
2．化学性质
Al2O3是两性氧化物，与酸或强碱都能反应生成盐和水。
3．用途
(1)冶炼金属铝的原料。
(2)良好的耐火材料。
【特别提醒】 三类氧化物的比较
类型
概念
实例
碱性氧化物(都是金属氧化物)
能与酸反应生成盐和水的氧化物
Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O；
MgO＋H2SO4=== MgSO4＋H2O
两性氧化物
既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O；
Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
酸性氧化物(主要是非金属氧化物)
能与碱反应生成盐和水的氧化物
CO2＋2NaOH=== Na2CO3＋H2O；
SO3＋2KOH=== K2SO4＋H2O
说明：金属氧化物可以是碱性氧化物(如Na2O)、两性氧化物(如Al2O3)，也可以是酸性氧化物(如Mn2O7)。
[题组·冲关]
1．下列有关氧化物的叙述，正确的是( )
A．金属氧化物都是碱性氧化物
B．酸性氧化物在常温、常压下都是气态
C．酸性氧化物都是非金属氧化物
D．碱性氧化物都是金属氧化物
【解析】 Na2O2是金属氧化物，但不是碱性氧化物；P2O5、SiO2都是酸性氧化物，但是固态物质；Mn2O7是金属氧化物，但是酸性氧化物。
【答案】 D
2．下列说法正确的是( )
A．Al2O3难溶于水，不跟水反应，所以它不是Al(OH)3对应的氧化物
B．因为Al2O3是金属氧化物，所以Al2O3是碱性氧化物
C．Al2O3能跟所有的酸、碱溶液反应
D．MgO中的杂质Al2O3可以用NaOH溶液除去
【解析】 Al2O3虽难溶于水，但却是Al(OH)3对应的氧化物，可以根据Al2O3与Al(OH)3中Al的化合价相同判断；金属氧化物多数是碱性氧化物，但有些高价态的氧化物如Mn2O7却是酸性氧化物，Al2O3为两性氧化物；Al2O3与强碱溶液反应，但MgO与强碱不反应。
【答案】 D
氢氧化铝及其盐
[基础·初探]
教材整理1 氢氧化铝的性质及应用
1．物理性质
颜色状态：白色胶状固体；
溶解性：难溶于水；能吸附色素。
2．化学性质
(1)
(2)不稳定性：受热易分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
3．实验室制法
4．用途
(1)能凝聚水中的悬浮物并能吸附色素，可用来净水。
(2)利用其弱碱性，可用作胃酸中和剂。
教材整理2 硫酸铝钾
1．电离方程式
KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO。
2．明矾
(1)化学式：KAl(SO4)2·12H2O。
(2)物理性质：无色晶体，可溶于水。
(3)用途：作净水剂，原因是其在水中生成Al(OH)3胶体，可以和悬浮于水中的泥沙形成絮状不溶物沉降下来。
[探究·升华]
[思考探究]
Al(OH)3的两性实验探究
(1)若在可溶性铝盐中逐滴滴入氨水至过量，现象是什么？写出有关离子方程式。
【提示】 生成白色胶状沉淀，Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
(2)若在可溶性铝盐溶液中逐滴滴入NaOH溶液至过量，可以观察到什么实验现象？若将上述反应分为两个过程，试写出离子反应方程式。
【提示】 Al3＋首先和OH－反应生成Al(OH)3沉淀，随着NaOH溶液的加入，Al(OH)3又和过量的NaOH溶液反应，生成NaAlO2。故可观察到先产生白色沉淀，然后沉淀逐渐消失：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。
(3)若向NaAlO2溶液中逐滴滴入稀盐酸至过量，能观察到什么现象？请写出对应的离子方程式。
【提示】 当向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸时，AlO先与H＋反应生成Al(OH)3沉淀，当溶液中的AlO完全转化为Al(OH)3后，再滴加稀盐酸时，生成的Al(OH)3又与过量的盐酸反应生成AlCl3，故观察到的现象为：溶液中先产生白色沉淀，然后沉淀消失，有关离子方程式为AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
(4)若向NaAlO2溶液中通入过量CO2，有什么现象？写出有关离子方程式。
【提示】 有白色沉淀生成，AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。
[认知升华]
“铝三角”的转化关系
[题组·冲关]
题组1 Al(OH)3及其盐的性质与应用
1．下列物质中既能与稀硫酸反应，又能与NaOH溶液反应的化合物是( )
①NaHCO3 ②Al2O3 ③Al(OH)3
④Al ⑤(NH4)2CO3
A．③④ B．①②③⑤
C．①③④ D．全部
【答案】 B
2．以氧化铝为原料制取氢氧化铝，最好的方法是( )
A．将氧化铝溶于水
B．将氧化铝先溶于盐酸中，之后滴加氨水
C．将氧化铝先溶于盐酸中，之后滴加氢氧化钠溶液
D．将氧化铝溶于氢氧化钾
【解析】 A项，Al2O3难溶于水；C项，滴加NaOH的量不好控制；D项，Al2O3与KOH反应生成KAlO2。
【答案】 B
3．下列试剂中能用来分离MgCl2和AlCl3的是( )
A．氨水和盐酸
B．NaOH溶液、盐酸和CO2
C．NaCl溶液和盐酸
D．Na2SO4溶液和盐酸
【答案】 B
题组2 Al(OH)3沉淀的有关图像分析
4．向用HCl酸化过的AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液，图中能正确表示这个反应的是( )
【解析】 向AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液，先生成白色沉淀，再加入NaOH溶液，沉淀逐渐溶解，最后完全消失，生成1 mol Al(OH)3需3 mol NaOH，溶解1 mol Al(OH)3需1 mol NaOH，NaOH的用量应是3∶1，A、B错误，用HCl酸化过的AlCl3溶液中含有酸，加入NaOH溶液先中和溶液中的酸，然后才生成Al(OH)3沉淀，故C也是错误的。
【答案】 D
5．向20 mL某浓度的AlCl3溶液中滴加2 mol/L的NaOH溶液，所得的沉淀质量与加入NaOH溶液的体积之间的关系如下图所示：
(1)图中A点表示的意义是_______________________________________。
(2)最大沉淀量为________g。
(3)B点表示的意义是____________________________________________。
(4)所用AlCl3溶液的物质的量浓度是________。
(5)当所得沉淀量为0.39 g时，用去NaOH溶液的体积是________mL或________mL。
【解析】 本题是AlCl3与NaOH反应与图像相结合的问题，考查了大家对图像的解读能力、分析问题能力、计算能力等。本题解决的关键是明确NaOH溶液逐滴加入到AlCl3溶液中的反应情况：开始AlCl3与NaOH反应生成Al(OH)3沉淀，NaOH的量逐渐增多，Al(OH)3的量逐渐增大，当将AlCl3恰好完全沉淀时，Al(OH)3沉淀达到最大量，随后再加NaOH，沉淀量又逐渐减少直至消失。由于A→B消耗的氢氧化钠为0.01 mol，则n(AlCl3)＝0.01 mol，A处生成Al(OH)3 0.78 g，所用AlCl3的物质的量浓度为0.5 mol·L－1。
(5)当NaOH溶液不足时，生成0.39 g Al(OH)3所需NaOH的物质的量为0.015 mol，当NaOH溶液过量时，还剩余0.39 g Al(OH)3共消耗NaOH 0.035 mol，NaOH溶液的体积分别为7.5 mL和17.5 mL。
【答案】 (1)AlCl3与NaOH恰好完全反应，得到最大沉淀量 (2)0.78
(3)Al(OH)3与NaOH恰好完全反应生成NaAlO2，沉淀完全溶解 (4)0.5 mol·L－1 (5)7.5 17.5
【题后归纳】 Al(OH)3的有关图象分析
(1)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量
(2)向NaAlO2溶液中滴加盐酸至过量
(3)其他图象
①向含1 mol AlCl3的溶液中加入氨水至过量
②向含1 mol NaAlO2的溶液中通入CO2至过量
③向含MgCl2、AlCl3各1 mol的混合溶液中加入氢氧化钠溶液至过量
课时3 铁的重要化合物
1．了解铁的氧化物的性质及应用。
2．了解Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质；了解Cu的化合物的性质及用途。(重点)
3．掌握Fe2＋、Fe3＋的相互转化以及Fe2＋、Fe3＋的检验方法。(重难点)
铁的氧化物和氢氧化物
[基础·初探]
教材整理1 铁的氧化物
1．铁的存在
地壳中元素的含量居于前四位的是氧、硅、铝、铁，铁元素主要以＋2和＋3价化合物的形式存在。
2．铁的氧化物组成与物理性质
名称
氧化亚铁
氧化铁
四氧化三铁
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
—
铁红
磁性氧化铁
Fe的
化合价
＋2
＋3
＋2、＋3
颜色、状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
溶解性
都不溶于水
3.铁氧化物的主要化学性质
(1)FeO不稳定，在空气中受热易被氧化成Fe3O4。
(2)FeO和Fe2O3属于碱性氧化物，与盐酸反应的离子方程式分别为FeO＋2H＋
===Fe2＋＋H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。
(3)Fe2O3与CO反应的化学方程式为Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，此反应为工业炼铁的反应原理。
(4)四氧化三铁(Fe3O4)的化学式可写成FeO·Fe2O3，Fe3O4溶于盐酸的离子方程式为Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。
教材整理2 铁的氢氧化物
Fe(OH)2与Fe(OH)3的比较与转化
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色态
白色固体
红褐色固体
溶解性
难溶于水
难溶于水
与盐酸反应(离子方程式)
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
稳定性
不稳定，分解产物很复杂
不稳定，受热易分解：
2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
制法
可溶性亚铁盐与碱反应：FeSO4＋2NaOH===
Fe(OH)2↓＋Na2SO4
可溶性铁盐与碱反应：FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl
转
化
方程式
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
现象
白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色
[探究·升华]
[思考探究]
Fe(OH)2和Fe(OH)3的制备
在两支试管里分别加入少量的FeCl3和新制FeSO4溶液，然后滴入NaOH溶液，观察并记录现象。
FeCl3溶液
FeSO4溶液
实验装置
甲
乙
问题思考：
(1)两试管中有什么现象？久置于空气中又有什么现象？
【提示】 甲中有红褐色沉淀，久置不变色；乙中有白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色。
(2)在制备Fe(OH)2时，为什么要用新制的FeSO4溶液并将吸有NaOH溶液的胶头滴管尖嘴插入液面以下？
【提示】 用新制的FeSO4溶液是防止Fe2＋被氧化成Fe3＋；滴管尖嘴插入液面以下是防止生成的Fe(OH)2与O2接触而被氧化。
(3)在实验中，若想长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀，除使用新制FeSO4溶液外，还应创造一个怎样的反应环境？
【提示】 因为Fe(OH)2易被氧化而发生颜色变化，故应尽可能创造无氧环境以防止Fe(OH)2被氧化。
[认知升华]
Fe(OH)2的常用制备方法问题分析
因为Fe(OH)2易被氧化，为了能较长时间观察到Fe(OH)2的颜色，在实验时常采用以下方法：
(1)使用新制的FeSO4，加热煮沸NaOH溶液赶尽空气，并将盛NaOH溶液的胶头滴管插入液面下挤出NaOH溶液。
(2)采用油层覆盖法，以便隔绝空气。在上述实验方法的基础上，将2 mL苯(或汽油)加入盛FeSO4溶液的试管中，苯(或汽油)可以覆盖在FeSO4溶液表面，防止空气进入，可以较长时间地观察白色沉淀的生成。
(3)在试管上面先充满氢气，保持“还原气氛”，可以有充足的时间观察到白色的Fe(OH)2絮状沉淀生成。如图所示。
[题组·冲关]
题组1 铁的氧化物和氢氧化物的性质与应用
1．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述白色沉淀和残渣分别是( )
A．Fe(OH)3 Fe2O3 B．Fe(OH)2 Fe2O3
C．Fe(OH)2 Fe(OH)3 D．Fe(OH)2 Fe3O4
【解析】 Fe与稀硫酸反应生成FeSO4，再加氨水生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热时被氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3受热分解后生成Fe2O3。
【答案】 B
2．下列有关说法不正确的是( )
A．Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁的化合价为＋2和＋3
B．FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，均与盐酸反应
C．Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性
D．Fe(OH)3比Fe(OH)2稳定
【答案】 C
题组2 Fe(OH)2的实验制备
3．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
【解析】 因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3，故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气或氧气。装置①是先用H2将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③中液面上加苯阻止了空气进入；②由于能接触到空气中的O2，故不能较长时间观察到白色沉淀。
【答案】 B
铁盐、亚铁盐和铜盐
[基础·初探]
教材整理1 铁盐、亚铁盐
1．Fe3＋的检验
2．Fe2＋和Fe3＋的转化
写出下列反应的离子方程式：
(1)FeCl3溶液与铁粉：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；
(2)FeCl2溶液与氯水：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
3．铁盐的净水作用
铁盐在天然水中可生成Fe(OH)3胶体，和水中的悬浮物形成絮状不溶物沉降下来。
教材整理2 铜盐
1．物理性质
硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等铜盐易溶于水；铜绿的主要成分是Cu2(OH)2CO3，其难溶于水。
2．化学性质
(1)铜的化学性质不活泼，使用铜器皿比较安全。
(2)铜盐属于重金属盐，都有毒，原因是铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性而失去生理活性。
[探究·升华]
[思考探究]
探究1 Fe3＋和Fe2＋的检验：
(1)铁粉和稀硫酸反应的实验，如何证明产物不是Fe3＋？
【提示】 向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，若溶液不变红，说明产物中不含Fe3＋。
(2)检验某未知溶液中是否含Fe2＋时，能否先滴加氯水，后滴加KSCN溶液？
【提示】 不能。若未知溶液中含有Fe3＋，滴加KSCN溶液时，溶液变成红色，会干扰Fe2＋的检验。
(3)如何检验Fe2(SO4)3溶液中是否有Fe2＋？
【提示】 取待测溶液，加入酸性KMnO4溶液，若紫色褪去，说明含Fe2＋。
探究2 Fe2＋与Fe3＋的转化
实验
操作
实验现象
加适量铁粉振荡后，溶液变成浅绿色，再加KSCN溶液不变红，再滴加氯水后，溶液变成红色。
离子
方程式
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
结论
Fe3＋遇到较强的还原剂时，会被还原成Fe2＋；Fe2＋在较强的氧化剂的作用下会被氧化成Fe3＋。
[认知升华]
升华1 Fe3＋、Fe2＋的检验方法归类
(1)Fe3＋的检验方法
(2)Fe2＋的检验方法
升华2 “铁三角”的转化关系——Fe、Fe2＋、Fe3＋的相互转化
(1)Fe只有还原性，可以被氧化成＋2价或＋3价的铁。
(2)Fe2＋既有氧化性又有还原性。
(3)Fe3＋具有较强的氧化性，可被还原为＋2价或0价的铁。
[题组·冲关]
题组1 “铁三角”的转化关系及其应用
1．在FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁屑，反应结束后滤出固体物质，滤液中的阳离子可能是( )
①有Fe2＋ ②Fe2＋和Fe3＋ ③Fe2＋和Cu2＋ ④Cu2＋和Fe3＋
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
【解析】 题中“滤出固体”说明是单质Cu或Cu、Fe的混合物，因为氧化性顺序为Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋，则溶液一定没有Fe3＋，一定有Fe2＋，可能有Cu2＋。
【答案】 A
2．欲除去FeSO4溶液中含有的CuSO4和Fe2(SO4)3等少量杂质，应选用的试剂是( )
A．氨水 B．铝粉
C．铁粉 D．NaOH溶液
【解析】 加入铁粉后，Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，然后将过量的铁粉及Cu过滤即可。
【答案】 C
3．要除去FeCl3溶液中的FeCl2杂质，采用的方法是( )
A．加入足量的镁粉 B．通入Cl2
C．加入足量的溴水 D．加入足量的KMnO4溶液
【解析】 FeCl2被氯气氧化为FeCl3，不引入杂质。
【答案】 B
题组2 Fe2＋、Fe3＋的检验
4．下列离子的检验方法合理的是( )
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋
C．向某溶液中加入NaOH溶液，得到红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明溶液中含有Fe2＋，不含有Mg2＋
【解析】 Fe3＋与SCN－生成红色Fe(SCN)3，该现象可以证明存在Fe3＋，但无法确定Fe2＋的存在，A项错误；通入Cl2后存在Fe3＋，原溶液可能存在Fe2＋或Fe3＋或Fe2＋、Fe3＋，B项错误；Fe(OH)3是中学应掌握的唯一红褐色沉淀，C项正确；Fe(OH)2转化为红褐色Fe(OH)3时会掩盖其他白色沉淀的观察，所以当含Fe2＋的溶液中含有其他能与碱生成白色沉淀的离子时，也同样出现上述现象，D项错误。
【答案】 C
5．要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含Fe2＋，进行如下实验操作时，最佳顺序是( )
①加足量氯水 ②加足量KMnO4溶液 ③加少量KSCN溶液
A．①② B．③②
C．③① D．①②③
【解析】 本题检验方法的关键是Fe3＋遇SCN－反应显红色，而Fe2＋遇SCN－不显红色。加入KSCN溶液不显红色证明无Fe3＋，再加氯水，如有Fe2＋可被氧化为Fe3＋，遇SCN－反应显红色。KMnO4溶液本身呈紫色，使Fe3＋与SCN－反应显红色的实验现象不易观察，故C正确。
【答案】 C
第三节 用途广泛的金属材料
1．了解合金的定义及特性。(重点)
2．了解铜合金和钢的分类、组成及用途。
3．初步认识合理使用金属材料的意义。
合金与金属材料
[基础·初探]
教材整理1 常见合金的重要应用
1．合金
(1)定义
由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。是混合物，没有固定的熔点。
(2)性质
①硬度：合金的硬度及机械加工性能一般高于各成分金属；
②熔点：合金的熔点一般低于各成分金属。
2．常见的合金
(1)铜合金
(2)钢——用量最大、用途最广的合金。
(3)铝合金
(4)钛合金
教材整理2 正确选用金属材料
1．金属材料的分类
金属材料
2．正确使用金属材料的几个方面
[题组·冲关]
题组1 常见合金的组成、性能与应用
1．下列关于合金的叙述正确的是( )
①具有金属的特性
②通过熔合而成
③含有两种或两种以上金属或金属与非金属
④一般来说，合金的熔点比各成分的熔点低
A．①② B．③④
C．②③④ D．全部
【解析】 合金一般是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质，其熔点一般低于成分金属，硬度高于成分金属。
【答案】 D
2．合金相对纯金属制成的金属材料来说优点是( )
①合金的硬度一般比它的各成分金属的大 ②一般合金的熔点比它各成分金属的更低 ③改变原料的配比，改变生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金 ④合金比纯金属的导电性更强 ⑤合金比纯金属的应用范围更广泛
A．①②③⑤ B．②③④
C．①②④ D．①②④⑤
【解析】 合金一般比各成分金属熔点低、硬度大，具有更好的机械加工性能，故应用范围更广泛。但合金的导电性却不一定比纯金属更强，比如铝合金的导电性比纯铝要差。
【答案】 A
【题后归纳】 合金的深化理解
(1)合金是混合物而不是纯净物。
(2)不锈钢的抗腐蚀能力比纯铁强。
(3)合金具有许多优良的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加合；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。
(4)并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点高于另一金属的沸点，则二者不能形成合金。
题组2 正确选用金属材料
3．下列用途主要体现铝的物理性质的是( )
①家用铝锅 ②制盛浓硝酸的容器 ③制导线
④制包装铝箔 ⑤做防锈油漆 ⑥制成合金作制造飞机的材料
A．①②③④ B．②③⑤⑥
C．①③④⑥ D．②④⑤⑥
【解析】 因为金属铝具有良好的导热、导电性，故可制作家用铝锅和输电线路的导线；铝的密度小、延展性好，可制包装铝箔；铝合金的密度小、强度高，可作飞机、火箭等航空制造业的材料；制盛浓硝酸的容器是利用了铝被钝化的化学性质；做防锈油漆是利用了铝是活泼金属的化学性质。
【答案】 C
4．镁铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等，下列与这些用途无关的性质是( )
A．不易生锈 B．导电性好
C．密度小 D．强度高
【答案】 B
【题后归纳】 正确选用金属材料的一般思路
?1?金属的性质决定其主要用途，在选用材料时应首先考虑其性质与用途的一致性。
?2?所选材料的强度、机械性能、外观、加工难度等主要从金属的物理性质考虑，如密度、强度、延展性、导电性、导热性、强度等。
?3?材料的稳定性、日常维护应从其化学性质考虑，如在空气、水、酸、碱、盐环境中的化学稳定性及耐腐蚀性等。
?4?材料的经济性，如价格，应从原料的储量、开采与冶炼难度等方面考虑。
题组3 合金与酸的反应计算
5．两种金属混合物粉末16 g，与足量的盐酸反应时生成标准状况下11.2 L氢气，符合上述情况的金属混合物是( )
A．Mg、Fe B．Zn、Ag
C．Fe、Zn D．Mg、Al
【解析】 在标准状况下11.2 L H2是1 g，与足量盐酸反应生成1 g H2，需上述金属：Mg－12 g，Ag不反应可视为无穷大，Al－9 g，Fe－28 g，Zn－32.5 g。该两种金属混合生成1 g H2时所需的质量为16 g，应介于两种金属分别与盐酸反应生成1 g H2时消耗金属质量的中间。
【答案】 A
