专题二 常见无机物及其应用

专题二 常见无机物及其应用

1、钠元素及其化合物的性质与应用教学过程

一、复习预习

1、回忆金属的通性；

2、复习元素周期表及元素周期律的相关知识。

二、知识讲解

考点1、钠的性质 1．物理性质：

银白色金属光泽、质软、可以用刀切割、密度小于水大于煤油、熔沸点低。 2．化学性质：

（1）钠与非金属单质反应：2Na＋Cl2

缓慢氧化：4Na+O2

剧烈燃烧：2Na+O2（2）钠与水的反应2Na+2H2O 2OH+H2↑

（3）与酸（主要指非氧化性酸）的反应：

钠不足，则反应为：钠与酸直接反应。2Na+2H+ 钠过量，则反应为：钠先与酸反应，再与水反应。 （4）与盐溶液反应：

①将适量金属钠投入氯化铵溶液：（还有刺激性气味的无色气体产生） 2Na+2NH4Cl+2H2O

2NaCl+2NH3↑+H2↑

分析：新生成的碱与NH4+反应产生NH3

②将适量金属钠投入硫酸铜溶液：（还有淡蓝色的絮状沉淀和少量黑色物质生成） 2Na+CuSO4+2H2O 氧化铜受热分解而成

③将适量金属钠投入氯化铁溶液：（还有红褐色沉淀产生） 6Na+2FeCl3+6H2O

6NaCl+2Fe(OH)3↓+3H2↑

分析：新生成的碱与铁离子反应

3．钠的保存：少量的钠保存于煤油中，大量的钠密封于固体石蜡中。

4．钠的用途：电光源、钠钾合金常温下呈液态用于原子反应堆导热剂、还原剂用于冶炼金属。 特别提示：

1．钠与氧气反应的产物与反应物用量无关，与反应条件有关。 2．钠与水、酸反应的本质为钠与水电离出的H+反应。

Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑

分析：新生成的碱与铜离子反应，少量黑色物质为氧化铜，是由具有不稳定性的氢

+

2Na+H2↑

－

点燃 2NaCl（白烟） 2Na＋S Na2S

△ 2Na2O（白色固体）

+ 2Na＋

Na2O2（淡黄色固体）

2NaOH+H2↑ 2Na+2H2O

考点2、钠的氧化物 物质 化学式 电子式 化合价 阴、阳离子个数比 颜色、状态 O2 化学性质 CO2 H2O HCl SO2 类别 稳定性 用途 转化关系 特别提示：

1．Na2O2与H2O、CO2的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应，每生成1mol O2都转移2mol电子。

2．在研究Na2O2与其他溶液反应时，要注意到Na2O2的强氧化性和溶液的强碱性。 3．凡是分子组成符合（CO）m·（H2）n的物质，Wg该物质在O2中完全燃烧，将其产物（CO2和水蒸气）通过足量的Na2O2后，固体增重必为Wg。或是由C、H、O三种元素组成的物质，只要C、O原子个数比为1：1，即可满足该条件。

4．等物质的量的Na2O和 Na2O2分别投入等量且足量的水中，所得溶液的物质的量浓度相等。

2Na2O+O2 Na2O+CO2 Na2O+H2O Na2O+2HCl Na2O+SO2 碱性氧化物 不稳定，可继续氧化 制NaOH，用途较少 2Na2O＋O22Na2O2 O(－2) 1：2 白色固体 Na2O2 Na2CO3 2NaOH 2NaCl+H2O Na2SO3 －－－ 2Na2O2+2CO2 2Na2O2+2H2O 2Na2O2+4HCl Na2O2 +SO2 过氧化物 稳定 做供氧剂、氧化剂、漂白剂等 2Na2CO3+O2 4NaOH+O2 ↑ 4NaCl+2H2O+O2↑ Na2SO4 O(－1) 1：2 淡黄色粉末 氧化钠 Na2O 过氧化钠 Na2O2

考点3、碳酸钠和碳酸氢钠 物质 俗名 颜色状态 水溶性 溶液与 酚酞 与盐酸 Na2CO3 苏打、纯碱 白色固体 易溶于水 溶解度大小比较：Na2CO3 >NaHCO3 变红 颜色深浅比较：Na2CO3 > NaHCO3 Na2CO3+2HCl 2NaCl+CO2↑+H2O NaHCO3+HCl NaCl+H2O+CO2↑ 变红 NaHCO3 小苏打 白色粉末 能溶于水 反应 与氯化钙溶液 反应速率：NaHCO3 >Na2CO3 Na2CO3+CaCl2 －＋(CO32+Ca2 CaCO3↓+ 2NaCl CaCO3↓) －－－－－－－ NaHCO3+Ca(OH)2（过量）NaOH+CaCO3↓ +H2O (HCO3+OH+Ca2+==CaCO3↓+H2O) －－ 与澄清石灰水 Na2CO3+Ca(OH)2(CO32+Ca2 －＋ CaCO3↓+2NaOH CaCO3↓) 2NaHCO3+Ca(OH)2（少量）Na2CO3+CaCO3↓+2H2O (2HCO3+2OH+Ca2+－－ Na2CO3+H2O CaCO3↓+2H2O+CO32) －与氢氧化钠溶液 热稳定性 主要用途 －－－－－ 稳定 玻璃、造纸、制肥皂、洗涤 Na2CO3→NaHCO3：Na2CO3＋CO2＋H2O NaOH+NaHCO3 (OH＋HCO3 2NaHCO3 △ －－2 CO3＋H2O) －Na2CO3＋CO2↑＋H2O 发酵、医药、灭火器 2NaHCO3 －－相互 转化 NaHCO3→Na2CO3： NaOH＋NaHCO3 2NaHCO3 △ Na2CO3＋H2O（OH＋HCO32 CO3＋H2O） －Na2CO3＋CO2↑＋H2O 1．分别加热，有气体放出者为NaHCO3（适用于固体） 2．分别滴加盐酸，立即有气体放出者为NaHCO3刚开始无气体放出，一段时间后鉴别 有气体放出者为Na2CO3， 3．分别滴加CaCl2溶液或BaCl2溶液，白色沉淀生成者为Na2CO3，NaHCO3无现象 4．等浓度溶液，碱性较强的为Na2CO3

考点4、焰色反应、碱金属元素

1．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，化学上叫焰色反应。（为物理变化）

2．焰色反应的操作顺序可概括成如下几个字：洗－烧—蘸—烧。

3．观察钾的焰色时，要透过蓝色钴玻璃，因为钾中常混有含钠元素的杂质，而蓝色钴玻璃可滤过黄光。

钾――紫色（透过蓝色钴玻璃） 钠――黄色

4．碱金属元素简单对比 原子结构 相似性 最外层均为1个电子 递变性（由上到下） 电子层数逐渐增多 核电荷数逐渐增大 原子半径逐渐增大 元素性质 物理性质 单质性质 化学性质

较强的金属性 （除Cs外）都呈银白色， 密度较小，熔沸点较低 都有较强的还原性 都与氧气反应 都与水反应生成强碱与氢气 金属性依次增强 密度逐渐增大（K反常）， 熔点逐渐降低 还原性依次增强， 与O2反应越来越剧烈， 产物越来越复杂 三、例题精析

【例题1】

【题干】质量相等、质量分数相同的两份稀盐酸分别与碳酸钠和碳酸氢钠完全反应，消耗碳酸钠和碳酸氢钠的质量（ ）

A．碳酸钠多 B．碳酸氢钠多 C．一样多 D．无法确定 【答案】B 【

解

析

】

利

用

关

系

式

法

：

NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑

Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑ 可得2NaHCO3～～2HCl～～Na2CO3

168 73 106

显然可见：碳酸氢钠多。故选：B。

【例题2】

【题干】（2011北京高考11）下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3

．．质量分数的是（ ）

A．取a克混合物充分加热，减重b克

B．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体 C．取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克 D．取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体。 【答案】C

【解析】NaHCO3受热易分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，所以通过加热分解利用差量法即可计算出Na2CO3质量分数，A正确；Na2CO3和NaHCO3均可与盐酸反应生成水、二氧化碳和氯化钠，所以bg固体是氯化钠，利用守恒法可计算出Na2CO3质量分数，B正确；混合物与足量稀硫酸充分反应，也会生成水和二氧化，所以逸出的气体是二氧化碳，但会混有水蒸气，即碱石灰增加的质量不是二氧化碳的质量，因此选项C不能测出混合物中Na2CO3质量分数；Na2CO3和NaHCO3都与Ba(OH)2反应，反应的方程式为 CO32＋Ba2

－

＋

2

BaCO3↓、HCO3＋OH＋Ba

－

－

＋

H2O＋BaCO3↓，因此最后得到的固

体是BaCO3，所以可以计算出Na2CO3质量分数，选项D也正确。

【例题3】

【题干】200℃时，11.6 g由CO2和H2O组成的混合气体与足量Na2O2充分反应后，固体质量增加3.6 g，则原混合气体的平均摩尔质量为(g·mol1)（ ）

－

A．5.8 B．11.6 C．23.2 D．46.4 【答案】C

【解析】本题属于有关混合物的计算题；设气体混合物中CO2的物质的量为x，H2O的物质的量为y。

2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2 Δm 2 56 x 28x 2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2 Δm 2 4

y 2y

?28x＋2y＝3.6?则：?，解得：x＝0.1，y＝0.4。

?44x＋18y＝11.6?

11.6 g－

M＝＝23.2 g·mol1。

0.5 mol

【例题4】

【题干】将2.5 g Na2CO3、NaHCO3、NaOH的固体混合物完全溶解于水，制成溶液，然后向该溶液中逐滴加入1 mol/L的盐酸，所加入盐酸的体积与产生CO2的体积(标准状况)关系如图所示：

（1）写出OA段所发生反应的离子方程式__________________________。 （2）当加入35 mL盐酸时，产生CO2的体积为________mL(标准状况)。 （3）计算原混合物中NaOH的质量及碳酸钠的质量分数。

【答案】（1）H＋OH=H2O CO23＋H＝HCO3 （2）224 mL

＋

－

－

＋

－

（3）设Na2CO3、NaHCO3、NaOH的物质的量分别为x、y、z则有：

－－－106 g·mol1×x＋84 g·mol1×y＋40 g·mol1×z＝2.5 g??－

L1×(0.045－0.025)L?x＋y＝1 mol·－?L1×0.025 L?x＋z＝1 mol·

解得：x＝0.01 mol，y＝0.01 mol，z＝0.015 mol 所以m(NaOH)＝40 g·mol1×0.015 mol＝0.6 g

－

0.01 mol×106 g·mol1

w(Na2CO3)＝×100%＝42.4%

2.5 g

－

【解析】由图可知OA段没有产生CO2气体，故发生的反应为：H＋OH===H2O，CO32

＋

－

－

＋H=HCO3。当加入35 mL盐酸时，只有 10 mL盐酸发生了反应HCO3＋H=CO2↑＋H2O故V(CO2)＝1 mol·L1×10 mL×103 L·mL1×22.4 L·mol1×103 mL·L1＝224 mL。(3)见答案。

－

－

－

－

－

＋－－＋

四、课堂运用

【基础】

1．一定温度下，向饱和NaOH溶液中加入一定量的钠块，充分反应后恢复到原来温度，下列说法正确的是（ ）

A．溶液中溶质质量增加，溶剂质量减少，溶液的溶质质量分数变大 B．溶液的pH不变，有氢气放出

C．溶液中的Na＋ 数目减小，有氧气放出 D．溶液中的c(Na＋ )增大，有氧气放出 【答案】B

【解析】钠放于NOH溶液中，与水反应生成NaOH和H2，由于原溶液是饱和溶液，且温度不变，故有NaOH晶体析出，而析出晶体后溶液仍饱和，故溶液的浓度不变，pH不变。 2．焰火“脚印”“笑脸”“五环”，让北京奥运会开幕式更加辉煌、浪漫，这与高中化学中“焰色反应”知识相关。下列说法中正确的是（ ） A．非金属单质燃烧时火焰均为无色 B．所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色 C．焰色反应均应透过蓝色钴玻璃观察 D．NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同 【答案】D

【解析】A项，氢气在氯气中燃烧呈现苍白色火焰，在空气中燃烧为淡蓝色的火焰，A项错误；铂丝的焰色反应为无色，B项错误；观察钾及其化合物的焰色反应时需要透过蓝色钴玻璃，其他焰色反应不需要，C项错误；焰色反应是元素特有的性质，所以D项正确。 3．可用于判断碳酸氢钠粉末中混有碳酸钠的实验方法是（ ） A．加热时无气体放出 B．滴加盐酸时有气泡放出

C．溶于水后滴加稀BaCl2溶液有白色沉淀生成 D．溶于水后滴加澄清石灰水有白色沉淀生成 【答案】C

【解析】解决此题关键要掌握Na2CO3和NaHCO3的性质异同，特别是与澄清石灰水的反应，两者都会产生白色沉淀，因此无法鉴别，而加BaCl2溶液，现象不同，仅Na2CO3与BaCl2反应中有BaCO3沉淀生成。 【巩固】

1．氢化钠（NaH）是一种白色的离子化合物，其中钠元素显+1价；氢化钠与水反应放出氢气。下列叙述中，不正确的是（ ）

A．NaH中存在-1价的氢离子，还原性比氢原子强 B．NaH与H2O反应时水作氧化剂，反应放出热量

C．NaH中氢元素的离子的电子层排布与氦原子的电子层排布相同 D．微粒半径：H+＞H＞H- 【答案】D

【解析】A、还原性强弱看微粒失电子的能力，阴离子H-比H原子的微粒半径大，最外层电子受原子核的吸引作用相对来说小，所以易失电子，故还原性强，故A正确；B、NaH与H2O反应NaH+H2O=NaOH+H2↑，反应中水中的氢元素化合价降低，因此水做氧化剂，故B确；C、氢阴离子是氢原子得一个电子形成的，其离子的电子层排布与氦原子相同，故C正确；D、H原子核外有一个电子，H-核外有两个电子，H+电子层上无电子，同种元素的各种微粒，核外电子数越多，半径越大，可知微粒半径大小顺序为H-＞H＞H+，故D错误；故选D。

2．将0.01mol下列物质分别加入100mL蒸馏水中，恢复至室温，所得溶液中阴离子浓度的大小顺序是(溶液体积变化忽略不计)（ ）

①Na2O2

②Na2O

③Na2CO3 ④NaCl

A．①>②>③>④ C．①=②>③>④ 【答案】A

B．①>②>④>③ D．①=②>③=④

【解析】①②溶于水，溶质都是0.02moL，但前者有氧气生成，因此氢氧根浓度大，有①>②；③中碳酸根水解使得阴离子浓度稍大于④。因此有A正确。 3．有关纯碱和小苏打的叙述正确的是（ ）

A．等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量稀盐酸反应，NaHCO3产生的CO2多 B．等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的同种盐酸反应，NaHCO3消耗的盐酸多 C．向NaHCO3溶液中滴入Ba(OH)2溶液无沉淀，而向Na2CO3溶液中加入Ba(OH)2溶液出现白色沉淀

D．Na2CO3和NaHCO3都既能与酸反应，又能与氢氧化钠反应 【答案】A

【解析】Na2CO3、NaHCO3分别与HCl反应，有关物质的质量关系是： Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑ 106 g 73 g 44 g NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑ 84 g 36.5 g 44 g

显然，等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量盐酸反应，NaHCO3产生的二氧化碳多，Na2CO3消耗盐酸多，故A正确，B不正确；向NaHCO3溶液中滴加Ba(OH)2溶液有如下反应：HCO3

－

＋OH===CO32＋H2O，CO32＋Ba2===BaCO3↓，C选项不正确；Na2CO3不能与NaOH

－

－

－

＋

反应，D选项不正确。 【拔高】

1．将3.72g由金属钠、氧化钠和过氧化钠组成的混合物与足量水反应，在标准状况下得到

672mL混合气体．将该混合气体用电火花点燃，恰好完全反应，则原混合物中钠、氧化钠、过氧化钠的物质的量之比为（ ）

A．3：2：1 B．4：2：1 C．2：1：1 D．1：1：1 【答案】C

【解析】Na、Na2O、Na2O2 的混合物与足量的水反应得到的气体是氢气和氧气的混合物，将该混合气 体通过放电，恰好完全反应，说明氢气和氧气反应的物质的量之比恰好等于它们反应的计量数之比，由混合气体的体积可得出氢气、氧气的物质的量。氢气来源于钠和水的反应，通过氢气可求出钠的物质的量；氧气来源于过氧化钠与水的反应，通过氧气的物质的量可求出过氧化钠的物质的量。求出钠、过氧化钠的质量，总重量减去钠、过氧化钠的质量就是氧化钠的质量，质量除以摩尔质量可得氧化钠的物质的量，用钠、氧化钠、过氧化钠的物质的量之比即可。该混合气体通过放电，恰好完全反应，根据方程式2H2+O2

2H2O可知，氢气和氧气反应的物质的量之比恰好等于它们反应的计量数之比，即氢气和氧气的物质的量之比为2：1，标准状况下得到672mL混合气体，所以氢气的体积672ml×2/3=448ml，物质的量为0.02mol。氧气的体积为672ml-448ml=224ml，物质的量为0.01mol。根据2Na+2H2O=2NaOH+H2↑可知，钠的物质的量为0.04mol，钠的质量为0.92g；根据2Na2O2+2H2O=

4NaOH+O2↑可知，过氧化钠的物质的量为0.02mol，过氧化钠的质量为0.02mol×78g/mol=

1.56g。所以氧化钠的质量为3.72g-0.92g-1.56g=1.24g，氧化钠的物质的量为1.24g/62g/mol=

0.02mol。所以原混合物中钠、氧化钠、过氧化钠的物质的量之比0.04mol：0.02mol：0.02mol=2：1：1。故选：C。

2．将0.4gNaOH和1.06g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1mol·L-1稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是（ ）

【答案】C

【解析】向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加盐酸时，首先和NaOH反应生成水和氯化钠，当滴入0.1L时，两者恰好反应完全；继续滴加时，盐酸和Na2CO3开始反应，首先发生：HCl+ Na2CO3= NaHCO3+NaCl，不放出气体，当再加入0.1L时，此步反应进行完全；继续滴加时，发生反应：NaHCO3+HCl =NaCl+H2O+CO2↑；此时开始放出气体，分析图像，可知选C。

课程小结

※ 构建元素化合物的知识主线

单质①NaCl

氧化物 Na

氧化物对应水化物 Na2O，Na2O2

相应的盐

NaOH

Na2CO3，NaHCO3

2、铝元素及其化合物的性质与应用教学过程

一、复习预习

1．复习与钠有关的化学反应方程式的书写； 2．复习元素周期表及元素周期律的相关知识。

二、知识讲解

考点1、铝单质

1．物理性质：银白色金属，质较软，但比镁要硬，熔点比镁高。有良好的导电、导热性和

延展性。

2．化学性质：铝是较活泼的金属。

（1）通常与氧气易反应，生成致密的氧化膜起保护作用，同时也容易与Cl2、S等非金属单质反应：

△ △ 点燃 4Al+3O22Al2O3 2Al+3S Al2S3 2Al+3Cl2 2AlCl3 （2）与酸反应：强氧化性酸，如浓硫酸和浓硝酸在常温下，使铝发生钝化现象；加热时，能反应，但无氢气放出；铝与非氧化性酸反应生成氢气。 2Al+3H2SO4

Al2(SO4)3+3H2↑

2NaAlO2 + 3H2↑。

（3）与强碱溶液反应：2Al + 2NaOH + 2H2O （5）铝热反应：可用来冶炼金属

高温 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe （4）与某些盐溶液反应：如，能置换出CuSO4、AgNO3等溶液中的金属。

该反应放热大，能使置换出的铁成液态，适用性强。在实验室中演示时要加入引燃剂，如镁条和氯酸钾等。

高温 4Al+3MnO2 2Al2O3+3Mn 2Al+Cr2O3 特别提示：

高温

Al2O3+2Cr

1．等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气量相同。

2．足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的物质的量之比为1：3。

3．一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠反应产生氢气的物质的量之比为介于1：1和1：3之间。则必定是铝与盐酸反应时铝过量而盐酸不足；铝和氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。

考点2、氧化铝（Al2O3）

1．物理性质：白色固体，熔点高（2054℃），沸点2980℃，常作为耐火材料。 2．化学性质：两性氧化物，既能与强酸反应又能与强碱反应生成盐和水的氧化物。

Al2O3 + 6HCl Al2O3 + 2NaOH 3．用途：

Al2O3是工业冶炼铝的原料2Al2O3（熔融）特别提示：

1．制备单质铝不能电解熔融的氯化铝，只能电解熔融的氧化铝，并且需要加入冰晶石来降低氧化铝的熔点。

2AlCl3 + 3H2O 2NaAlO2 + H2O

通电 4Al + 3O2↑。

考点3、氢氧化铝（Al(OH)3）：

1．物理性质：白色难于水的胶状沉淀。 2．化学性质：

（1）既能与强酸又能与强碱反应生成盐和水的氢氧化物，两性氢氧化物。 Al(OH)3 + 3HCl Al(OH)3 + NaOH （2）加热能分解。

AlO +3 H2O

23

3．制备：可溶性铝盐与氨水反应Al3+ + 3NH3·H2O

+

AlCl3 + 3H2O：Al(OH)3 + 3H

3+

Al + 2H2O

－

NaAlO2 + 2H2O：Al(OH)3 + OH AlO2 + 2H2O

－

2Al(OH)3

△ +

Al(OH)3↓+ 3NH4

考点4、铝盐

AlCl3的性质 NaOH的量 NH3·H2O 少量 过量 与量 AlCl3＋3NaOHAlCl3＋4NaOHAlCl3＋3NH3·H2OAl(OH)3↓＋3NaCl NaAlO2＋2H2O＋3NaCl Al(OH)3↓＋3NH4Cl Al3＋3OH＋＋－－Al(OH)3↓ AlO2＋2H2O Al(OH)3↓＋－Al3＋4OH＋Al3＋3NH3·H2O

的量 无关 3NH4 NaAlO2的性质 ＋HCl的量 少量 NaAlO2＋HCl＋H2O过量 NaAlO2＋4HCl少量 过量 Na2CO3 NaAlO2＋CO2＋2H2OAl(OH)3↓＋NaCl AlCl3＋NaCl＋2H2O 2Al(OH)3↓＋AlO2＋H＋H2OAlO2＋4H－－＋＋－＋Al(OH)3↓ Al3＋2H2O 2Al(OH)3↓＋Al(OH)3↓＋2NaAlO2＋CO2＋3H2O2AlO2＋CO2＋3H2OCO32 －CO2的量 Al(OH)3↓＋NaHCO3 AlO2＋CO2＋2H2OHCO3 －－特别提示：

AlCl3与碱反应不与酸反应，因此Al3与OH不共存；AlO2与酸反应不与碱反应，因

＋

－

－

此AlO2与H不共存。

－＋

考点5、铝的冶炼

1．铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中主要是以氧化铝的形式存在。 2．工业生产的流程：

铝土矿（主要成分是氧化铝）酸化，过滤

氢氧化铝

△ 用氢氧化钠溶解过滤氧化铝

铝。

向滤液中通入二氧化碳

主要反应：Al2O3 + 2NaOH

2Al(OH)3

2NaAlO2 + H2O

2Al(OH)3↓+ Na2CO3

4Al + 3O2↑。

CO2 + 3H2O + 2NaAlO2

△ Al2O3 +3 H2O ，2Al2O3（熔融）

考点6、有关Al(OH)3的图像探究

1．在AlCl3溶液中逐滴加入NaOH至过量的图像

现象： 先产生沉淀，后沉淀消失。

－

－

方程式：Al3++3OH Al(OH)3↓，Al(OH)3+OH 2．在NaOH溶液中逐滴加入AlCl3至过量的图像

AlO2+2H2O

－

现象：开始无沉淀，一段时间后有沉淀

方程式：Al3++ 4OH

－

3+

AlO2+2H2O，Al+3AlO2+6H2O

－

－

4Al(OH)3↓

3．在NaAlO2溶液中逐滴加入HCl至过量的图像。

现象：开始有沉淀，之后沉淀溶解 方程式：H++AlO2+ H2O

－

+

Al(OH)3↓，Al(OH)3+3H 3+

Al+3H2O

4．在HCl溶液中逐滴加入NaAlO2至过量的图像。

现象：开始无沉淀，一段时间后有沉淀 方程式：AlO2+4H+

－

3+3+

Al+2H2O，Al+3AlO2+6H2O

－

4Al(OH)3↓

5．向MgCl2和AlCl3混合溶液中加入NaOH

现象：开始产生沉淀，之后沉淀部分溶解 方程式：Mg2++2OH

－ －

3+

Mg(OH)2↓，Al+3OH

－

Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH AlO2+2H2O

－

三、例题精析

【例题1】

【题干】以下关于铝的叙述正确的是（ ）

A．铝的化学性质很活跃，在空气中极易锈蚀 B．铝对稀硫酸有耐腐蚀性质

C．铝在高温下还原性很强，可以用铝冶炼高熔点金属

D．铝的导电性比铜、银更强，所以常用以制造电线、电缆 【答案】C

【解析】根据铝的性质进行分析，铝容易被空气中的氧气氧化，表面生成致密的氧化物保护膜，铝能与酸反应生成氢气，还原性强，可以用来冶炼铁，铝的导电性比铜差。故选C。

【例题2】

【题干】（2013山东卷）足量下列物质与等质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是（ ）

A．氢氧化钠溶液 B．稀硫酸 C．盐酸 D．稀硝酸 【答案】A

【解析】首先硝酸与金属铝反应不生成氢气，根据生成物的化学式：NaAlO2、Al2(SO4)3、AlCl3，通过物料守恒可直接判断出等量的铝消耗NaOH物质的量最少。

【例题3】

【题干】应用电解法制备的物质主要有三种：一是铝的工业制备；二是电解饱和NaCl溶液制备烧碱；三是金属钠的制备．下列关于这三个工业生产的描述中正确的是（ ）

A．电解法制铝时一般是用熔融态的氧化铝进行电解，但也可用熔融态的A1C13 B．电解法生产铝时，每转移3mol电子的时候，就能生产出1mol的铝

C．在电解饱和NaCl溶液中，电解池中的阴极产生的是H2，NaOH在阳极附近产生 D．电解饱和NaCl溶液和金属钠的冶炼都用到了NaC1，在电解时它们的阴极都是C1-失电子 【答案】B

【解析】A、电解法制取金属应电解熔融态的金属离子化合物，不能电解熔融态的共价化合物；氯化铝因为属于共价化合物，熔融态没有自由移动的离子，故不导电，不能用于电解，故A错误。

B、2Al2O3

4Al+3O2↑ 转移电子 4mol 12mol 1mol 3mol

所以电解法生产铝时，每转移3mol电子的时候，就能生产出1mol的铝，故B正确。

C、在电解饱和NaCl溶液中，电解池中的阴极上氢离子得电子产生H2，所以水电离出的氢氧根离子在阴极附近产生，导致NaOH在阴极附近产生，故C错误。

D、饱和NaCl溶液和金属钠的冶炼都用到了NaC1，电解时氯化钠溶液时，阴极上氢离子得电子生成氢气，电解熔融态氯化钠时，阴极上钠离子得电子生成钠单质，故D错误。故选B。 【例题4】

【题干】把由NaOH、AlCl3、MgCl2三种固体组成的混合物，溶于足量水中后有1.16g白色沉淀，在所得浊液中，逐滴加入1.00mol/l的盐酸，加入盐酸的体积与生成沉淀的质量关系

如右图所示：

W/gBA沉淀质量010.030.0CV(HCl)/ml

（1）A点沉淀物的化学式为_____________，理由_____________________。 （2）写出A点到B点发生反应的离子方程式________________________________。 （3）原混合物中MgCl2的质量是___________，AlCl3的质量是___________，NaOH的质量是_______。

（4）C点溶液的体积为______________ml。

【答案】（1）Mg(OH)2；加入10.0mlHCl后沉淀才增加，说明加入10.0mlHCl正好把过量的NaOH中和掉，故A点的沉淀物只有Mg(OH)2。

（2）AlO2＋H＋H2O （3）1.90 g；2.67 g；5.20 g （4）130.0 mL

【解析】（1）加入10.0mlHCl后沉淀才增加，说明加入10.0mlHCl正好把过量的NaOH中和掉，故A点的沉淀物只有Mg(OH)2。

（2）A→B，AlO2刚好生成Al(OH)3，反应为AlO2＋H＋H2O （3）n（MgCl2）=n[Mg(OH)2]=1.16g÷58g/mol=0.0200mol

m(MgCl2）=0.0200mol×95g/mol=1.90g

n(AlCl3)=m（AlO2）=1.00mol/l×(30.0ml－10.0ml) ×103L/ml=0.020mol

－

－

－

－

＋

－

＋

Al(OH)3↓

Al(OH)3↓

m(AlCl3)=0.0200mol×133.5g/mol=2.67g

n(NaOH)=2n(MgCl2）+4n(AlCl3)+1.00mol/l×0.0100L=0.130mol m(NaOH)=0.130mol×40g/mol=5.20g

（4）从B→C，加入的HCl刚好把Mg(OH)2、Al(OH)3溶解掉。

n（HCl）=30.0ml×103L/ml×1.00mol/l+2 n[Mg(OH)2]+3nAl(OH)3=0.1300mol

－

V（HCl）=0.1300mol÷1.00mol/l=0.1300L=130.0ml

四、课堂运用

【基础】

1．下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是（ ）

A．W03 B．MgO C．MnO2 D．V2O5 【答案】B

【解析】铝热反应的实质为金属单质之间的置换反应，能跟铝粉组成铝热剂的金属氧化物对应的金属活泼性应较铝弱，则A．W的活泼性小于Al，WO3可与Al发生铝热反应，故A不选；B．Mg的活泼性大于Al，MgO不能与Al发生铝热反应，故B选；C．Mn的活泼性小于Al，MnO2可与Al发生铝热反应，故C不选；D．V的活泼性小于Al，V2O5可与Al

发生铝热反应，故D不选。故选B。

2．实验室中，要使偏铝酸钠溶液中的AlO2离子全部沉淀出来，最适宜用的试剂是（ ）

A．NaOH溶液 B．CO2 C．盐酸 D．氨水 【答案】B

【解析】偏铝酸钠为强碱弱酸盐，偏铝酸根离子易水解而使其溶液呈碱性，要使偏铝酸根离子转化为氢氧化铝沉淀，则应该向溶液中加入酸性氧化物或酸，要使沉淀不能被溶解，则应该加入弱酸性的物质。故选B。

3．将过量的气体通入到一种溶液中，一定能产生沉淀的是（ ）

①二氧化硫通入到硝酸钡溶液中 ②二氧化碳通入到偏铝酸钠溶液中 ③二氧化碳通入到氯化钙溶液中 ④氨气通入到氯化铝溶液中。 A．只有①②③ B．只有①② C．只有②④ D．只有①②④ 【答案】D

【解析】①二氧化硫通入到硝酸钡溶液中，二氧化硫与水反应生成亚硫酸，在酸性环境中硝酸根具有强氧化性，把亚硫酸钡氧化为硫酸钡沉淀，故①符合；②二氧化碳通入到偏铝酸钠溶液中，碳酸酸性强于氢氧化铝，发生反应，CO2+3H2O+2AlO2=2Al)OH)3↓+CO32，故②

－

－

－

符合；③二氧化碳通入到氯化钙溶液中，碳酸钙溶于盐酸，所以不发生反应，故③不符合；④氨气通入到氯化铝溶液中，氢氧化铝不溶于弱碱，发生反应为Al3++3NH3·H2O2O=Al(OH)3↓+3NH4+，故④符合；综上所述①②④符合；故选D。 【巩固】

1．甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液，各加入10 mL 0.1 mol·L-1 AlCl3溶液，两烧杯中都有沉淀生成。下列判断正确的是（ ）

A．甲中沉淀一定比乙中的多 B．甲中沉淀可能比乙中的多 C．甲中沉淀一定比乙中的少 D．甲中和乙中的沉淀可能一样多 【答案】BD

【解析】此题考查了元素化合物知识。根据氢氧化铝的性质，其能溶于氢氧化钠但不溶于氨水，故此加入时，两烧杯中生成的都是氢氧化铝沉淀；相同体积相同pH的两溶液中的溶质氨水大于氢氧化钠，当两者均不足量时，生成的沉淀氨水多；氨水过量，氢氧化钠不足量时，生成的沉淀氨水多；氨水过量，氢氧化钠恰好时，生成的沉淀一样多；氨水和氢氧化钠都过量时，生成的沉淀氨水多；可知BD正确。

2．（2012?安徽）已知室温下，Al(OH)3的Ksp或溶解度远大于Fe(OH)3。向浓度均为0.1mol·L-1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列示意图表示生成Al(OH)3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系，合理的是（ ）

【答案】C

【解析】浓度均为0.1 mol?L-1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中，溶液中铁离子、铝离子的浓度相同为0.1mol/L，Al(OH)3，当铁离子完全沉淀，铝离子再转化为氢氧化铝沉淀，当铝离子沉淀完全，再加入氢氧化钠，氢氧化铝溶解，沉淀的质量减少，由于氢氧化铁不溶于碱，故沉淀减少到一定值不再变化，为氢氧化铁的物质的量．据此结合图象分析。 【拔高】

1．A、B、C、D、E五种化合物，均含有某种短周期常见元素，它们的转化关系如图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶的白色固体，E则易溶于水，若取A溶液灼烧，焰色反应为浅紫色（透过蓝色钴玻璃）。

（1）写出化学式：A________，B________，C________，D________，E________。 （2）写出下列反应的离子方程式：

A→B____________________________________________________________________， A→D___________________________________________________________________。 【答案】（1）KAlO2 Al(OH)3 Al2O3 AlCl3 NaAlO2

（2）AlO2＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3 AlO2＋4H=Al3＋2H2O

－

－

－

＋

＋

【解析】本题的突破口应在B、C两物质上，只要推断出B、C，其他物质的推断就很容易了。在短周期元素的化合物中，既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的，应为两性物质或弱酸的酸式盐如NaHCO3等，又因为B

△ C，故可知C为Al2O3，B为Al(OH)3，

依次推出D是AlCl3，A与过量CO2生成Al(OH)3，且A溶液的焰色反应为浅紫色，则A为KAlO2，E为NaAlO2。相应反应的离子方程式也不难写出。

2．（2013大纲卷）铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石（Na3AlF6）混合熔

融电解制得。

①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：

②以萤石（CaF2）和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：

回答下列问题：

（1）写出反应1的化学方程式 ；

（2）滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是 ，反应2的离子方程式为 ；

（3）E可作为建筑材料，化合物C是 ，写出由D制备冰晶石的化学方程式 ；

（4）电解制铝的化学方程式是 ，以石墨为电极，阳极

产生的混合气体的成分是 。

【答案】（1）2NaOH＋SiO2＝Na2SiO3＋H2O 2NaOH＋Al2O3＝2NaAlO2＋H2O

（2）CaSiO3 2AlO2＋CO2＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋CO32

－

－

（3）浓H2SO4 12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3＝2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O （4）2Al2O3

4Al＋3O2↑ O2、CO2（CO）

【解析】（1）反应1为“碱溶”，发生的反应为：杂质反应2NaOH＋SiO2＝Na2SiO3＋H2O，2NaOH＋Al2O3＝2NaAlO2＋H2O；

（2）滤液I的主要成分是NaAlO2和Na2SiO3，加入生石灰发生的反应：CaO+H2O=Ca(OH)2和Ca(OH)2 ＋Na2SiO3＝CaSiO3＋2NaOH，即沉淀为CaSiO3。滤液II的主要成分是NaAlO2，通入的气体A是CO2，发生反应的方程式为2NaAlO2＋CO2＋3H2O＝2A l(OH)3↓＋Na2CO3；

（3）根据生成物可以作为建筑材料以及加入C能和CaF2发生反应，可知C是浓硫酸，反应的方程式为CaF2+H2SO4（浓）

（4）电解法制铝的方程式为2Al2O3

CaSO4+2HF；

4Al＋3O2↑，阳极产生的气体是O2。

课程小结

※ 铝三角

① Al3+ + 4OH

－

AlO2 + 2H2O

3+

Al + 2H2O

－

②AlO2+ 4H+

－－

③AlO2+ H+ + H2O

2AlO2 + CO2 + 3H2O AlO2 + CO2 + 2H2O Al3+ + 3AlO2 + 6H2O

－

－－

Al(OH)3↓

2

2 Al(OH)3↓+ CO3（CO2不足）

－

Al(OH)3↓+ HCO3（CO2过量） 4Al(OH)3↓

2

CO3＋Al(OH)3↓

－

－

－

HCO3＋AlO2＋H2O ④Al(OH)3+OH

－

－－

AlO2+2H2O

3+

Al + 2H2O +

Al(OH)3↓+ 3NH4

⑤Al(OH)3 + 3H+ ⑥Al3+ + 3NH3·H2O Al3+ + 3H2O

－

Al(OH)3 + 3H+

2Al(OH)3↓ + 3CO2↑ 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑ Al(OH)3↓ + 3H2S↑ 4Al(OH)3↓

AlCl3

NaAlO2

－

2Al3+ + 3CO32+ 3H2O Al3+ + 3HCO3

－

Al(OH)3↓ + 3CO2↑

2Al3+ + 3S2 + 6H2O Al3+ + 3HS + 3H2O

－

Al3+ + 3AlO2 + 6H2O

－

※ 构建元素化合物的知识主线

Al2O3

Al

Al(OH)3

3、铁、铜元素及其化合物的性质与应用教学过程

一、复习预习

1、回忆金属铝及其化合物的相关性质； 2、复习元素周期表及元素周期律的相关知识。

二、知识讲解

考点1、铁单质

1．铁元素在周期表中的位置及结构

铁位于第四周期第Ⅷ族，铁是地壳中最丰富的元素之一，在金属中仅次于铝。铁分布很广，能稳定地与其他元素结合，常以氧化物的形式存在，有赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、褐铁矿（主要成分是Fe2O3·3H2O）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、黄铁矿（主要成分是FeS2）、钛铁矿（主要成分是FeTiO3）等。铁是活泼的过渡元素。 2．单质铁的性质：

（1）物理性质：银白色光泽、密度大，熔沸点高，延展性、导电、导热性较好、能被磁铁吸引。

（2）化学性质：铁是较活泼的金属，铁原子的最外层电子数为2个，可失去2个或3个电子而显+2价或+3价，但+3价的化合物较稳定。 ①与非金属反应： 3Fe + 2O2

△ Fe3O4 2Fe + 3C122FeCl3

说明：铁丝在氯气中燃烧时，生成棕黄色的烟，加水振荡后，溶液显黄色。 Fe + S

FeS 说明：铁跟氯气、硫反应时，分别生成+3价和+2价的铁，说明氧化性：氯气＞硫。 ②与水反应：

A．在常温下，在水和空气中的O2、CO2等的共同作用下，Fe易被腐蚀(铁生锈)。 B．在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2：3Fe + 4H2O(g)③与酸反应：

A．与非氧化性酸（如稀盐酸、稀H2SO4等）的反应。例如：Fe + 2H或浓HNO3中。但在加热条件也可以反应。

④与比铁的活动性弱的金属的盐溶液发生置换反应。例如：Fe + Cu2

考点2、铁的氧化物

化合价 色、态 水溶性 和弱氧化性酸反应 和强氧化和强还原FeO + 2H+ H2O 3FeO+10HNO3(稀) FeO＋2HI FeI2＋ 2+ Fe + ＋ ＋

Fe3O4 + 4H2

Fe

2＋

+ H2↑

B．铁遇到冷的浓H2SO4、浓HNO3时，产生钝化现象，因此金属铁难溶于冷的浓H2SO4

Fe

2＋

+ Cu

FeO +2 黑色粉末 Fe2O3(铁红) +2 红棕色粉末 均不溶于水 Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O Fe2O3 + 6HNO3(稀) 2Fe(NO3)3 + 3H2O Fe2O3＋6HI 2FeI2 Fe3O4(磁性氧化铁) +2、+3 黑色晶体 Fe3O4 + 8H+ 3+ 2Fe + Fe2+ + 4H2O 3Fe3O4+28HNO3(稀) 9Fe(NO3)3+NO↑+14H2O Fe3O4＋8HI 3FeI2＋ 性酸反应 3Fe(NO3)3 + NO↑+5H2O 性酸反应 H2O 稳定性 制备 特别提示：

在空气中氧化为Fe3O4 高温熔融，过量的铁与O2反应：2Fe+O2 2FeO ＋I2＋3H2O 在空气中稳定 氢氧化铁加热分解 2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O I2＋4H2O 在空气中稳定 铁在氧气中燃烧 3Fe + 2O2 Fe3O4 1．FeO与非氧化性酸相遇时，发生复分解反应，生成亚铁盐；但与强氧化性酸相遇，Fe2+被氧化成Fe3+，生成铁盐；

2．Fe3O4在三种氧化物中最为稳定，一般不与酸、碱和氧气反应，所以在铁的表面若能形成Fe3O4膜，便能起到保护作用，防止生锈。Fe3O4是一种复杂的氧化物，它不属于碱性氧化物，可以写成FeO·Fe2O3的形式有+2、+3 价；

3．FeO、Fe2O3是碱性氧化物； 4．空气中：6FeO + O2

考点3、铁的氢氧化物

色态 水溶性 与酸反应 与强氧化酸反应 稳定性 Fe(OH)2 + 2H+ 3Fe(OH)2+10HNO3 3Fe(NO3)3+NO↑+8H2O 不稳定，易被空气中的氧气氧化，颜色变化： 白色→灰绿色→红褐色 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 制取 特别提示：

1．氢氧化亚铁极易被氧化，溶解在水中的少量的氧气都能将它氧化成氢氧化铁，所以按一般强碱与弱酸盐反应制弱碱的操作很难得到。要制得白色沉淀必须用加热煮沸过的蒸馏水（以减少溶解在水中的氧气）临时配制硫酸亚铁溶液，最好在溶液中再滴几滴植物油以避免硫酸亚铁溶液与空气接触，准备加入的氢氧化钠溶液也要先加热煮沸，并且滴管尖嘴要伸入硫酸亚铁溶液的底部再慢慢挤，以防止带入氧气。

考点4、Fe2＋、Fe3＋的检验 1．Fe2的检验方法：

＋

2Fe3O4。

Fe(OH) 2(氢氧化亚铁) 白色固体 难溶于水 2+ Fe + 2H2O Fe(OH)3(氢氧化铁) 红褐色固体 +3H+ Fe(OH)3 Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+ 3+ Fe+3H2O 较稳定空气中久置会部分失水成铁锈受热易分解 4Fe(OH)3 新制FeSO4溶液与NaOH溶液隔绝空气反应： 铁盐与可溶性碱反应 Fe2++2OH－ Fe(OH)2↓ Fe3++3OH－ Fe(OH)3↓ ①含有Fe2的溶液呈浅绿色；

＋

②向待检液中滴加NaOH溶液或氨水，产生白色絮状沉淀，露置在空气中一段时间后，沉淀变为灰绿色，最后变为红褐色，说明含Fe2。

＋

③向待检液中先滴加KSCN溶液，无变化，再滴加新制的氯水，溶液显红色说明含Fe2

＋

。有关的离子方程式为： 2Fe2 + Cl2

＋＋

33

2Fe+2Cl，Fe+ 3SCN

＋

－

＋

－

Fe(SCN)3

＋

④向待检测溶液中滴加K3【Fe(CN)6】溶液，有蓝色沉淀生成，说明含Fe2。 2．Fe3的检验方法：

①含有Fe3的溶液呈黄色；

＋

②向待检液中滴加NaOH溶液或氨水，产生红褐色沉淀，说明含Fe3；

＋

③向待检液中滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，说明含Fe3；

＋

④向待检液中滴加苯酚溶液，溶液呈紫色，说明含Fe3。

＋

考点5、铜及其化合物 1．铜及其化合物的颜色

铜是硬度较小的紫红色金属，具有良好的延展性、导电性和导热性。 物质 物质 颜色 颜色 Cu CuO 紫红色 CuSO4 黑色 CuSO4.5H2O Cu(OH)2 白色 蓝色 蓝色 Cu2O 红色 Cu2S 黑色 2．铜的化学性质 （1）与非金属单质反应

2Cu＋O2

△ Cu2(OH)2CO3 绿色

2CuO，2Cu＋S

△

Cu2S，Cu＋Cl2

CuCl2

（2）与酸反应

A．与非氧化性酸（稀盐酸、稀硫酸）不反应 B．与氧化性酸反应 Cu＋2H2SO4(浓) Cu＋4HNO3(浓) 3Cu＋8HNO3(稀) （3）与盐溶液反应

Cu＋2FeCl3

铜锈。

2Cu＋O2＋H2O＋CO2

Cu2(OH)2CO3

CuCl2＋2FeCl2

（4）铜在干燥空气中性质稳定，但在潮湿空气中会被腐蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的

△ CuSO4＋SO2↑＋2H2O

Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

三、例题精析

【例题1】

【题干】已知铁与稀硝酸反应方程式为3Fe+8HNO3═3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O，对这一反应的叙述正确的是（ ） A．Fe(NO3)2是还原产物

B．当反应中有12mol电子转移时，生成NO的物质的量为4mol C．氧化剂与还原剂物质的量之比为8：3 D．HNO3只做这个反应的氧化剂 【答案】B

【解析】A．Fe元素化合价升高得到硝酸亚铁，发生氧化反应，硝酸亚铁为氧化产物，故A错误；B．反应后铁元素表现+2价，当反应中有12 mol电子转移时，参加反应的Fe为6 mol，结合方程式计可知成NO的物质的量为6mol×2/3=4mol，故B正确；C．硝酸起氧化剂作用生成NO，Fe其还原剂作用生成硝酸亚铁，由NO与硝酸亚铁系数结合原子守恒判断氧化剂与还原剂物质的量之比为2：3，故C错误；D．反应后氮元素化合价表现为硝酸亚铁中的+5及NO中的+2价，硝酸起氧化剂与酸的作用，故D错误，故选B。

【例题2】

【题干】高铁酸钾( K2FeO4)是一种新型的自来水处理剂，它的性质和作用是（ ）

A．有强氧化性，可消毒杀菌，还原产物能吸附水中杂质 B．有强还原性，可消毒杀菌，氧化产物能吸附水中杂质 C．有强氧化性，能吸附水中杂质，还原产物能消毒杀菌 D．有强还原性，能吸附水中杂质，氧化产物能消毒杀菌 【答案】A

【解析】高铁酸钾(K2FeO4)中Fe的化合价是+6价，具有强氧化性，其还原产物Fe3+水解生成氢氧化铁胶体，能吸附水中杂质。

【例题3】

【题干】过量铁跟一定量硝酸反应最终生成硝酸亚铁，下列图象是表示铁和反应过程中生成的硝酸铁之间的物质的量（mol）的关系，其中正确的是（ ）

A

【答案】B

B

C

D

【解析】铁不足，发生Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O，过量铁跟一定量硝酸反应最终生成硝酸亚铁，则Fe与硝酸的物质的量比大于1：4时发生2Fe(NO3)3+Fe=3Fe(NO3)2，即生成3molFe(NO3)2，消耗2 mol Fe反应生成Fe(NO3)3，共消耗3 mol Fe，只有图象B符合，故选B。

【例题4】

将铁和氧化铁的混合物15g，加入150ml稀硫酸中，在标准状况下放出氢气1.68L，【题干】

同时铁和氧化铁均无剩余，像溶液中滴入硫氰化钾溶液，未见颜色变化。为了中和过量的硫酸，而且使铁完全转化成Fe(OH)2，共消耗3mol/l的氢氧化钠溶液200ml，原硫酸溶液的浓度是：（ ）

A．1.5mol/l B．2mol/l C．2.5mol/l D．3mol/l 【答案】B

2

【解析】根据溶液的电中性计算。反应终了，溶液中大量存在的只有Na和SO4，由于溶

＋

－

液呈电中性，溶液中阳离子所带电荷等于阴离子所带负电荷，即2n（SO42）=n（Na），n

－

＋

（SO42）=n（H2SO4）=0.5 n（Na）=0.5×0.2×3=0.3mol，所以H2SO4的浓度是0.3÷0.15=2mol/l。

－

＋

四、课堂运用

【基础】

1．在反应3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O中，被还原的硝酸与未被还原硝酸的分子个数比为（ ）

A．2：1 B．1：4 C．3：1 D．1：3 【答案】D

【解析】反应中N元素化合价降低，HNO3为氧化剂，Cu元素化合价升高，被氧化，根据方程式可判断，当8 mol HNO3参加反应时，有2 mol被还原，表现为氧化性，6molHNO3表现为酸性，被还原的HNO3与未被还原的HNO3物质的量之比是1：3，根据N=nNA知被还原的硝酸与未被还原硝酸的分子个数比为1：3，故选D。

2．下列有关氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中，不正确的是（ ）

A．氢氧化亚铁易被空气氧化 B．氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀 C．可利用如图所示装置，制备氢氧化亚铁 D．实验制备中，氢氧化钠溶液应预先煮沸 【答案】B

【解析】A、氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，故A正确；B、氢氧化亚铁为白色絮状沉淀，不是灰绿色，故B错误；C、氢氧化亚铁的制备要隔绝空气，可将硫酸亚铁滴入氢氧化钠溶液中，故C正确；D、将硫酸亚铁滴入氢氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液预先煮沸可以将其中的空气排净，故D正确。故选B。

3．（2010全国卷1）能正确表示下列反应的离子方程式是（ ）

A．将铜屑加入Fe3溶液中：2Fe3＋Cu

＋

＋

2Fe2＋Cu2

＋

＋

B．将磁性氧化铁溶于盐酸：Fe3O4＋8HD．将铁粉加入稀硫酸中：2Fe＋6H【答案】A

＋

＋

3Fe3＋4H2O

＋

＋

－

C．将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合：Fe2＋4H＋NO3

＋

＋

Fe3＋2H2O＋NO↑

＋

2Fe3＋3H2↑

【解析】A正确，符合3个守恒；B错误，电荷不守恒，Fe3O4中Fe有两种价态，正确应该为：Fe3O4＋8H=2Fe3＋Fe2＋4H2O；C错误，得失电子不守恒，电荷不守恒；正确的应

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为：3Fe2＋NO3＋4H=3Fe3＋NO↑＋2H2O；D错误，不符合客观实际，反应后铁只能产

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生Fe2和H2；故选A。

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【巩固】

1．由5mol Fe2O3、4mol Fe3O4和3mol FeO组成的混合物，加入纯铁1mol并在高温下和Fe2O3反应。若纯铁完全反应，则反应后混合物中FeO与Fe2O3的物质的量之比可能是

A．4:3 B．3:2 C．3:1 D．2:l 【答案】BC

【解析】此题考查了知识。分析题给混合物和高温下发生的反应，可知当Fe2O3+Fe=3FeO时，反应后混合物中含有6 mol FeO、4 mol Fe2O3，则FeO与Fe2O3的物质的量之比为3:2；当发生反应：Fe2O3+Fe+FeO=Fe3O4时，反应后混合物中含有2molFeO、4molFe2O3，则FeO与Fe2O3的物质的量之比为1:2；当两反应均存在时，FeO与Fe2O3的物质的量之比处于两着之间，故BC可能。

2．（2011山东高考12）Al、Fe、Cu都是重要的金属元素。下列说法正确的是（ ）

A．三者对应的氧化物均为碱性氧化物 B．三者的单质放置在空气中均只生成氧化物

C．制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法 D．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液是阴极上依次析出Cu、Fe、Al 【答案】C

【解析】铝对应的氧化物Al2O3属于两性氧化物，A不正确；铝属于活泼金属其表面易被空气中氧气氧化形成一层致密的氧化膜而使铝不易被腐蚀；铁放置在空气可以直接发生化学腐蚀，例如铁与氯气直接反应而被腐蚀；铜放置在空气中会和空气中氧气、二氧化碳和水缓慢的反应生成碱式碳酸铜即铜绿，方程式为2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3，因此选项B不正确；AlCl3、FeCl3、CuCl2均属于强酸弱碱盐，在溶液中会水解生成相应的氢氧化物和HCl，溶液在加热时会促进水解，同时生成的HCl挥发，进一步促进水解，当溶液蒸干后将最终将得到相应的氢氧化物，所以选项C正确；铝属于活泼的金属元素，在水溶液中Al3+不会放电生成铝单质；Fe3+在水溶液会放电但产物是Fe2+，而不是单质铁；只有Cu2+在阴极上得到电子生成单质铜。所以选项D也不正确。

课程小结

※铁三角及其应用

图中：

①Fe—Fe2+： Fe与弱氧化剂反应，如H+、Cu2+ 、I2 、S等；

②Fe2+—Fe：用还原剂如H2 、CO等还原FeO或用Mg、Zn、Al等还原Fe2+盐溶液。 ③Fe—Fe3+： 铁与强氧化剂反应如KMnO4 、Cl2、Br2、浓H2SO4 浓HNO3等。 ④Fe3+—Fe： 用还原剂如H2 、CO等还原Fe2O3或用足量Mg、Zn、Al等还原Fe3+的

盐溶液。

⑤Fe2+—Fe3+：Fe2+遇强氧化剂的反应如KMnO4 、Cl2、Br2、O2、浓H2SO4、浓HNO3、

H2O2、Na2O2、HClO等。

⑥Fe3+—Fe2+：Fe3+遇某些还原剂的反应如Fe、Cu、SO32、I、H2S、S2、HS、SO2

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等以及少量的Zn、Mg、Al等。

特别提示：

1．亚铁盐很容易被空气中的O2氧化成铁盐，为防止氧化，可向亚铁盐溶液中加入一定量的铁屑。

2．氯化铁溶液中混有氯化亚铁时，可向溶液中通入足量氯气或滴加新制的氯水，除去Fe2。

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3．Fe3+与I、S2、HS、SO32，Fe2+与NO3（H）、ClO、MnO4在溶液中发生氧

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化还原反应不能大量共存。

4、硅、硫元素及其化合物的性质与应用教学过程

一、复习预习

1、复习金属及其化合物的相关性质及其方程式； 2、复习元素周期表及元素周期律的相关知识。

二、知识讲解

考点1、硅单质存在与性质

1．存在：硅是一种亲氧元素，自然界中无游离态的硅，主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。

2．单质硅：单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅为原子晶体，灰黑色、有金属光泽、硬而脆、熔沸点高。导电性介于导体和绝缘体之间，是常用的半导体材料。

化学性质： ①常温Si+2F2

SiF4；Si+4HF

SiF4↑+2H2↑；

Si+2NaOH+H2O②加热：Si+O2

3．制备单质硅：

△ Na2SiO3+2H2↑

SiO2；Si+2Cl2

△ SiCl4。

高温 工业上用焦炭在电炉中还原二氧化硅制取粗硅：SiO2+2CSi+2CO↑ 高温 高温 粗硅提纯：Si+2Cl2 SiClSi+4HCl 4 SiCl4+2H2

4．用途：半导体材料、太阳能电池、电脑芯片

考点2、二氧化硅与二氧化碳的对比

物质 物理性质 ①与水反应 ②与酸化 学 性 质 反应 ③与碱反应 ④与盐反应 ⑤与碱性氧化物反应 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、碳酸盐等 SiO2+CaO 高温 二氧化硅 硬度大、熔沸点高、常温下为固体、不溶于水 不反应 SiO2+4HF SiO2+2NaOH SiF4↑+2H2O Na2SiO3+H2O 二氧化碳 熔沸点低，常温下为气体，可溶于水 CO2+H2O不反应 CO2（少）+2NaOH 或CO2(过)+NaOH Ca(ClO)2+CO2+H2O CO2+Na2CO3+H2O CO2+Na2O Na2CO3+H2O NaHCO3 CaCO3↓+2HClO 2NaHCO3 H2CO3 可用氢氟酸刻蚀玻璃 盛碱液的试剂瓶用橡皮塞 高温 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ 高温 SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑ CaSiO3 Na2CO3

考点3、硅酸、硅酸盐 （1）硅酸(H2SiO3)

H2SiO3是一种比H2CO3还要弱的酸，它不溶于水，不能使指示剂褪色，是一种白色粉末状的固体。

①硅酸制备：（强酸制弱酸） Na2SiO3+CO2+H2O Na2SiO3+2HCl Na2SiO3+H2SO4

Na2CO3+H2SiO3↓ 2NaCl+H2SiO3↓ Na2SO4+H2SiO3↓

所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体－硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用做实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。 ②如果对硅酸加热，其可以分解生成SiO2：H2SiO3

△ H2O +SiO2

（2）硅酸盐

①硅酸钠：溶于水，其水溶液俗称“水玻璃”，是一种矿物胶。盛水玻璃的试剂瓶要使用橡胶塞。能与酸性较强的酸反应：

Na2SiO3+2HCl Na2SiO3+CO2+H2O

H2SiO3↓(白)+2NaCl；

H2SiO3↓+Na2CO3

②硅酸盐材料是传统的无机非金属材料：玻璃、水泥、各种陶瓷等都是以黏土、石英和长石等为原料生产的硅酸盐制品，比较如下：

硅酸盐产品 原料 反应原理 主要设备 主要成分 反应条件 水泥 石灰石、黏土 玻璃 纯碱、石灰石、石英 高温 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ 发生复杂的物理化学变化（不作要求） 高温 SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑ 水泥回转窑 玻璃窑 3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 高温 高温 陶瓷生产的一般过程：混合→成型→干燥→烧结→冷却→陶瓷，

随着现代科学技术的发展，一些具有特殊结构、特殊功能的新型无机非金属材料如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等相继被生产出来。

考点4、硫的性质 1．存在

硫元素广泛存在于自然界中，游离态硫存在于火山喷口附近和地壳的岩层中，化合态的硫主要以硫化物和硫酸盐的形式存在。 2．物理性质

硫通常情况下是一种淡黄色的固体，俗名硫黄，不溶于水，易溶于CS2（因此性质常用CS2来洗涤附有硫的试管）。 3．化学性质

由硫所处的化合价可知，硫既有氧化性又有还原性。

①硫的氧化性

△ △ △ 点燃 H2 + S H2S Na + S Na 2S Fe + S FeS 2Cu + S Cu2S ②还原性

S + O2

点燃 SO2（强调只能生成二氧化硫）

3SO2↑ + 2H2O H2SO4 + 6NO2↑+ 2H2O

S + 2H2SO4（浓）S + 6HNO3（浓）3S + 6KOH

③既体现氧化性又体现还原性

2K2S + K2SO3 +3H2O

考点5、硫的氧化物 1．SO2物理性质

是一种无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，容易液化，易溶于水（1:40），易液化的气体有：Cl2、NH3、SO2。 2．SO2的化学性质

（1）酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性

SO2 + H2O SO2 + 2NaOH SO2 + Na2O （2）二氧化硫有氧化性 2H2S + SO2===3S↓ + 2H2O （3）二氧化硫有还原性

二氧化硫能被许多氧化剂氧化，如：O2、KMnO4、X2、Fe3+、HNO3等。 2SO2＋O2

－

H2SO3

Na2SO3 + H2O Na2SO3

2MnO4＋5SO2＋2H2O X2＋SO2＋2H2O 2Fe3＋SO2+2H2O

＋

2SO3

22

2Mn＋5SO4＋4H

＋

－

＋

－

－

＋

2

SO4＋2X＋4H 22

SO4＋2Fe+4H

－

＋

＋

（4）二氧化硫有漂白性

漂白原理：与有色物质结合成不稳定的无色化合物。加热后，不稳定物质要分解，又恢复成原来的颜色。

它的漂白原理与前面的新制氯水、过氧化钠、过氧化氢等的漂白不同。 原理 实质 效果 范围 物质 氧化还原反应 永久性 可漂白大多数有色物质，能使紫色石蕊试液褪色 氯水 氯水中的HClO将有色物质氧化成无色二氧化硫 SO2溶于水产生的H2SO3与有色物质结合生成不稳定无色物质 非氧化还原反应 暂时性 漂白某些有色物质，不能使紫色石蕊试液褪色 3．SO2与CO2的鉴别方法

可以用品红溶液，或KMnO4溶液，或溴水做试剂来鉴别SO2和CO2。 4．实验室制取SO2的方法

在实验室常用亚硫酸钠的晶体与较浓的硫酸反应来制取SO2： Na2SO3(固) + H2SO4(较浓)

Na2SO4 + H2O + SO2?

因SO2的溶解度较大，故应当用较浓的硫酸（常用1∶1或70%左右的H2SO4）。其装置与制取Cl2、HCl的装置相同。反应开始时不需要加热，随反应的进行硫酸被冲稀，反应速率减慢时，可稍微加热以加快反应速率。 5．SO2对大气的污染与防治

危害：SO2气体的排放会造成大气污染，形成酸雨。

治理方法：开发新能源；燃煤进行脱硫处理；处理工业废气。 6．SO3的性质

标况下为无色固体，能与水剧烈反应生成硫酸（放出大量的热），SO3具有酸性氧化物的通性，能与碱性氧化物或碱反应生成硫酸盐。SO3能够溶解在浓硫酸中, 形成发烟硫酸。

考点6、硫酸

1．稀硫酸的性质H2SO4 2．浓硫酸

（1）浓硫酸的物理性质

纯硫酸是一种无色粘稠的油状液体，可用此鉴别浓硫酸和稀硫酸，常用浓硫酸的质量分数为98.3%的浓硫酸的沸点为338℃，其密度为1.84g/cm3，其物质的量浓度为18.4mol/L。它的浓度越大，溶液的密度越大。 （2）浓硫酸的特性

①吸水性：可做干燥剂，但不能干燥碱性气体（NH3）和强还原性气体（如H2S、HBr、HI等）

②脱水性

吸水性是指吸收物质中本来就有的湿存水或水蒸气，而脱水是指将化合物（主要是指有机化合物）中的氢、氧两种元素按原子个数比为2：1脱去。

③强氧化性

A．与金属的反应 2H2SO4（浓）+ Cu

△ 2

。 2H + SO4（稀硫酸具有酸的通性）

＋

－

CuSO4 + SO2↑+ 2H2O

钝化：由于浓硫酸有强氧化性，在常温下，可使某些金属如Fe、Al等表面因氧化生成一层致密的氧化膜，阻止内部金属继续与浓硫酸反应，这种现象称为钝化。但加热条件下反应。

B．与非金属反应

如木炭、硫、磷等非金属在加热条件下能与浓硫酸反应。 C + 2H2SO4(浓)

△ CO2↑+ 2SO2↑ + 2H2O（只体现了浓硫酸的氧化性） 3SO2↑ + 2H2O S↓ + SO2↑+ 2H2O Br2 + SO2↑ + 2H2O

△ S + 2H2SO4(浓) H2S + H2SO4(浓) 2HBr + H2SO4(浓) ④难挥发性

C．浓硫酸还能与一些具有还原性的化合物发生氧化还反应

用难挥发性酸制备挥发性酸：H2SO4＋2NaCl3．检验SO42的方法

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Na2SO4＋2HCl↑

在实验室中，常常先用盐酸把溶液酸化，以排除Ag+、CO32、SO32、PO43等离子的

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干扰，再加入BaCl2溶液，如有白色沉淀出现，则说明原溶液中一定有SO42存在。

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考点7、硫酸的工业制法──接触法

三阶段 三方程 三设备 有关 原理 SO2制取和净化 4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2 沸腾炉 矿石粉碎,以增大矿石与空气的接触面，加快反应速率 炉气：SO2、N2、O2、矿尘(除尘)、砷硒化合物(洗涤)、H2O气(干燥) 净化气：SO2、N2、O2 矿尘杂质：易使催化剂 说 明 “中毒” H2O气：腐蚀设备、影响生产

反应条件——理论需要：低温、高压、催化剂； 实际应用：400℃～500℃、常压、催化剂 实际用98.3%的浓硫酸吸收SO3，以免形成酸雾不利于气体三氧化硫被进一步吸收 SO2、O2、N2、SO3 尾气：SO2及N2、O2不能直接排入大气中 SO2转化为SO3 2SO2＋O2 催化剂 SO3吸收和H2SO4的生成 SO3＋H2O=H2SO4 吸收塔 逆流原理(98.3%的浓硫酸从塔顶淋下，气体由下往上，流向相反，充分接触，吸收更完全) 2SO3 接触室 逆流原理(热交换器)目的：冷热气体流向相反，冷的SO2、O2、N2被预热，而热的SO3、SO2、O2、N2被冷却。 设备中排出的气体 三、例题精析

【例题1】

【题干】下列表述正确的是（ ）

①人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅；

②化学家采用玛瑙研钵磨擦固体反应物进行无熔剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐； ③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料；

④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃璃制作的变色眼镜来保护眼睛；

⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能。

A．①②③ B．②④ C．③④⑤ D．③⑤

【答案】D

【解析】①人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是三氧化二铝，故①错误；②玛瑙的主要成分是二氧化硅，故②错误；③水泥的成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙，是硅酸盐，故③正确；④变色眼镜由添加氧化亚铜的普通玻璃璃制作，故④错误；⑤晶体硅可以制太阳能电池，利于环保、节能，故⑤正确；故选D。

【例题2】

【题干】下列溶液中通入SO2一定不会产生沉淀的是

A．Ba(OH)2 【答案】D

【解析】A生成BaSO3沉淀；SO2溶于水显酸性，被Ba(NO3)2氧化生成硫酸，进而生成BaSO4

B．Ba(NO3)2

C．Na2S

D．BaCl2

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