高一化学必修一讲义.doc

1. 从实验学化学一、蒸馏操作：蒸馏操作应注意的事项，如图：蒸馏烧瓶中所盛液体不能超过其容积的23，也不能少于13；温度计水银球部分应置于蒸馏烧瓶支管口下方约0.5cm处；冷凝管中冷却水从下口进，上口出；为防止爆沸可在蒸馏烧瓶中加入适量碎瓷片；蒸馏烧瓶的支管和伸入接液管的冷凝管必须穿过橡皮塞，以防止馏出液混入杂质；加热温度不能超过混合物中沸点最高物质的沸点。思考与讨论 蒸馏与蒸发的区别蒸馏与蒸发的区别：加热是为了获得溶液的残留物(浓缩后的浓溶液或蒸干后的固体物质)时，要用蒸发；加热是为了收集蒸气的冷凝液体时，要用蒸馏。蒸发操作应注意的事项：注意蒸发皿的溶液不超过蒸发皿容积的23；加热过程中要不断搅拌，以免溶液溅出；如果蒸干，当析出大量晶体时就应熄灭酒精灯，利用余热蒸发至干。二、萃取实验操作萃取的操作方法如下：用普通漏斗把待萃取的溶液注入分液漏斗，再注入足量萃取液；随即振荡，使溶质充分转移到萃取剂中。振荡的方法是用右手压住上口玻璃塞，左手握住活塞部分，反复倒转漏斗并用力振荡；然后将分液漏斗置于铁架台的铁环上静置，待分层后进行分液；蒸发萃取剂即可得到纯净的溶质。为把溶质分离干净，一般需多次萃取。分液的操作方法：用普通漏斗把要分离的液体注入分液漏斗内，盖好玻璃塞；将分液漏斗置于铁架台的铁圈上，静置，分层；将玻璃塞打开，使塞上的凹槽对准漏牛口上的小孔再盖好，使漏斗内外空气相通，以保证漏斗里的液体能够流出；打开活塞，使下层液体慢慢流出，放入烧杯，待下层液体流完立即关闭活塞，注意不可使上层液体流出；从漏斗上端口倒出上层液体。化学方法提纯和分离物质的“四原则”和“三必须” (1)“四原则”是：一不增(提纯过程中不增加新的杂质)；二不减(不减少欲被提纯的物质)；三易分离(被提纯物与杂质容易分离)；四易复原(被提纯物质要复原)。(2)“三必须”是：一除杂试剂必须过量；二过量试剂必须除尽(因为过量试剂带入新的杂质)；三除杂途径选最佳。三、化学计量在实验中的应用3.1 物质的量1.定义：表示含有一定数目粒子的集合体。2.对象：微观粒子，包括分子、原子、质子、中子、电子等3.符号：n4.单位：摩尔，mol5.使用“物质的量”与“摩尔”时的注意事项“物质的量”四个字是一个整体概念，不得简化或增添任何字，如不能说成“物质量”“物质的质量”或“物质的数量”等。物质的量是七个基本物理量之一；同“时间”，“长度”等一样，其单位是摩尔（mol）。物质的量表示的是微观粒子或微观粒子的特定组合的集合体，不适用于宏观物质，如1 mol苹果的说法是错误的。使用摩尔作单位时必须用化学式指明粒子的种类，如1 mol H表示1摩尔氢原子，1 mol H2表示1摩尔氢分子，1 mol H表示1摩尔氢离子。不能说1 mol氢，应该说1 mol氢原子(或分子或离子)。3.2 阿伏伽德罗常数1.规定：1 mol粒子集合体所含粒子数与0.12kg12C中所含的碳原子数相同，约为6.021023，把6.021023 mol-1叫做阿伏伽德罗常数。也就是说6.021023个粒子的任何粒子集合体称1mol。2.符号：NA（准确数）6.021023mol-1（近似值）3.单位：mol-14.如果用n表示物质的量，NA表示阿伏伽德罗常数，N表示微粒数，三者之间的关系是：N = nNA,由此可以推知n = N/NA。3.3 摩尔质量1.定义：单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量。2.符号：M3.单位：g/mol4. 1 mol任何粒子的质量以克为单位时，在数值上都与该粒子的相对原子质量或相对分子质量相等。5.注意：对具体的物质来说，摩尔质量都是常数，不随物质的量的多少而变，也不随物质聚集状态的改变而改变。3.4 气体摩尔体积1.决定物质的体积的因素：粒子的数目、粒子的大小和粒子之间的距离当粒子数相同时，决定固体、液体的体积的主要因素是粒子的大小，决定气体的体积主要因素是粒子间的距离。2.气体摩尔体积(1)定义：单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积。(2)符号：Vm(3)单位为Lmol-1(4)定义式：Vm=V/n(5)注意事项：1）气体摩尔体积的适用范围：气态物质，可以是单一气体，也可以是混合气体，如0.2 mol H2与0.8 mol O2的混合气体在标准状况下的体积约为22.4 L。2）气体摩尔体积的数值与温度和压强有关：标准状况下任何气体的气体摩尔体积为22.4 Lmol-13）非标准状况下气体摩尔体积可能是22.4 Lmol1，也可能不是22.4 Lmol1。1 mol气体的体积若为22.4 L，它所处的状况不一定是标准状况，如气体在273和202 kPa时，Vm为22.4 Lmol1。4）利用22.4 Lmol-1计算或判断时一定要看清气体所处的状况。常出现的错误：忽视物质在标准状况下的状态是否为气态，如水在标准状况下为液态，计算该条件下的体积时不能应用22.4 Lmol-1。忽视气体所处的状态是否为标准状况，如“常温常压下2 mol O2的体积为44.8 L”的说法是错误的，因常温常压下气体摩尔体积不是22.4 Lmol-1。3.阿伏加德罗定律及推论(1)阿伏加德罗定律的内容同温同压下相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。适用范围：任何气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。“四同”定律：同温、同压、同体积、同分子数中只要有“三同”则必有第“四同”。即“三同定一同”。(2)阿伏加德罗定律的推论：同温、同压，V1/V2=n1/n1=N1/N2同温、同体积，p1/p2=n1/n1=N1/N2同温、同压，1/2=M1/M23.5 物质的量浓度1.定义：单位体积溶液里所含溶质B的物质的量，也称为B的物质的量浓度。2.符号：c(B)。定义式为：c(B)，3.单位：molL-14.注意：在公式c(B)中(1)溶质是用物质的量表示而不是质量表示；体积表示溶液的体积，而不表示溶剂的体积，并且体积单位为L。用1 L水溶解40 g NaOH，所得溶液的浓度为1 mol/L。（）(2)从一定物质的量浓度溶液中取出任意体积的溶液，物质的量浓度不变，但随溶液体积的变化溶质的物质的量不同。1 mol/L MgCl2溶液中，c(Mg2+)=1mol/L，c(Cl-)=2mol/L。（）从1 L 1 mol/L NaCl溶液中取出0.1 L溶液，其中Cl-的物质的量浓度仍为1 mol/L。（）(3)气体溶于一定体积的水中，溶液的体积不等于溶剂的体积而应根据溶液密度和溶液质量求算。(4)若浓溶液稀释或浓度差别较大的溶液混合，混合后溶液的总体积比原来的体积之和小。(5)带结晶水的物质溶于水后，溶质是不含结晶水的化合物，溶剂中的水包括结晶水。5.有关物质的量浓度的计算(1)已知一定体积V L的溶液中溶质的质量m g，求溶液物质的量浓度c=n/V=m/MV(2)标准状况下，求算一定体积Vo L气体溶于水后形成的溶液的体积为V L，溶液的物质的量浓度c=n/V=Vo/22.4L(3)溶液的稀释与混合稀释前后溶质的物质的量不变c1V1=c2V2混合c1V1+c2V2=c混V混a混合后溶液体积V混=V1+V2(两溶液浓度相同或差别较小或稀溶液混合)b混合物溶液体积改变V混(两溶液浓度差别较大)(4)物质的量浓度c(B)与溶质质量分数(w)的换算c(B)M：溶质B的摩尔质量，：溶液密度(gmL1)，w：溶质的质量分数溶质质量分数(w)与溶解度(S)的换算w=S/(S +100)100%(5)标准状况下气体溶于水所得溶液的物质的量浓度标准状况下，V L气体溶于V(H2O)L中，所得溶液密度为(gmL1)则：气体的物质的量：溶液体积：V10-3LmL-1根据cc特别提醒：溶液体积的单位是L，的单位是gmL-1时，利用V(溶液)计算V(溶液)时注意单位换算。当气体作为溶质溶于水时，溶液的体积不等于气体体积和溶剂体积之和，也不等于溶剂的体积，而应该是V(溶液)。浓度差别较大的两溶液或浓溶液加水稀释时，混和后溶液的体积V(混合)。四、溶液的配置1.容量瓶的使用注意事项(1)不能将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释，溶液注入容量瓶前要恢复到室温。容量瓶不能作反应器，不能加热，也不能久贮溶液。(2)容量瓶三标注：温度、容积、刻度线。常见容积规格：100 mL，250 mL，500 mL，1000 mL。选择容量瓶必须指明规格，但不能配制任意体积一定物质的量浓度的溶液，如配制500 mL 1 molL-1 NaCl溶液应选择500 mL容量瓶，若需要480 mL上述溶液，因无480 mL容量瓶，也选择500 mL容量瓶，配500 mL溶液所需溶质的物质的量应按配制500 mL溶液计算。(3)容量瓶使用前一定要检验是否漏液。方法是：向容量瓶中注入少量水，塞紧玻璃塞，用手指按住瓶塞，另一只手按住瓶底倒转容量瓶，一段时间后观察瓶塞处是否有液体渗出，若无液体渗出，将其放正，把玻璃塞旋转180，再倒转观察。(4)配制溶液前容量瓶有少量的水（或未烘干），并不影响实验结果。(5)移液时需玻璃棒引流，以防液体溅至瓶外。(6)读书时视线平视，加水至溶液凹液面最低点恰好与刻度线相切。(7)定容后摇匀，会出现液面低于刻度线的情况（正常），切勿加水。(8)如果加水定容时超过刻度线或转移液体时溶液洒到容量瓶外，均应重新配制。2.实验过程和所需仪器仪器：托盘天平、一定容积容量瓶、玻璃棒、烧杯、胶头滴管过程：称量、溶解、冷却、移液、洗涤、定容、摇匀3.配制一定物质的量浓度溶液过程中的注意事项(1)称量NaOH等易潮解和强腐蚀性的药品，不能放在纸上称量，应放在小烧杯里称量。若稀释浓H2SO4，需在烧杯中加少量蒸馏水再缓缓加入浓H2SO4，并用玻璃棒搅拌。(2)用蒸馏水洗涤烧杯与玻璃棒约23次。(3)定容时加水至液面在刻度线以下12cm，改用胶头滴管逐滴加水，加水至溶液凹液面最低点恰好与刻度线相切。4.配制一定物质的量浓度溶液的误差分析一般是依据实验原理，对实验结果的数学表达式进行分析(属于公式法)。c(B)。c(B)的误差取决于m和V的值是否准确。以配制一定物质的量浓度的NaOH溶液为例分析以下操作：能引起误差的一些操作过程分析对c的影响称量时间过长或用滤纸称NaOHmV减小不变偏低移液前容量瓶有少量的水不变不变不变向容量瓶注液时少量流出减小不变偏低未洗烧杯和玻璃棒减小不变偏低未冷却室温就移液定容不变减小偏高定容时，水加多后用滴管吸出减少不变偏低定容摇匀时液面下降再加水不变增大偏低定容时俯视读数(读刻度)不变减小偏高定容时仰视读刻度不变增大偏低定容误差的判断方法定容的目标是容量瓶的容积，相关主要方法是以平视式、以容量瓶的刻度线为目标、观察液面与刻度的位置关系，标准是液面的最低点与刻度线齐平时，液体体积恰好等于容量瓶的容积。(A)仰视式观察，溶液体积偏大。如图(a)(B)俯视式观察，溶液体积偏小。如图(b)第二章 化学物质及其变化一、物质的分类二、胶体三种分散系的比较分散系溶液胶体浊液外观均一、透明、稳定多数均一、透明、介稳性不均一、不透明、不稳定分散质粒子直径(本质)1nm1nm100nm100nm组成离子分子集合体少数分子集合体能否透过滤纸能能不能典型实例食盐水、碘酒淀粉溶液泥水胶体的性质、制备、提纯和应用内容主要应用举例性质丁达尔效应一束光通过胶体时产生一条“光路”鉴别胶体和溶液布朗运动胶粒在胶体中不停地做无规则运动电泳胶粒在外加电场作用下做定向移动胶粒带电：如Fe(OH)3胶粒带正电，H2SiO3胶粒带负电工厂除尘聚沉聚沉方法有：加热、加入电解质、加入相反电荷的胶体加工豆腐、工业制肥皂，解释某些自然现象，如土壤保肥、沙洲的形成制备水解法Fe3+H2O =Fe(OH)3(胶体) 3H净水剂的使用(不加热)提纯渗析胶粒较大不能透过半透膜，而离子、分子较小可透过半透膜，用此法将胶体提纯净化、精制胶体说明：电泳现象表明胶粒带电荷，但胶体都是电中性的。一般来说，金属氢氧化物、金属氧化物的胶体微粒吸附阳离子，带正电荷，如Fe(OH)3胶体和Al(OH)3胶体微粒。非金属氧化物、金属硫化物胶体微粒吸附阴离子，带负电荷，如As2S3胶体、H2SiO3胶体的微粒。同种胶体的胶粒带相同的电荷。三、离子反应3.1 酸、碱、盐在水溶液中的电离1、电解质和非电解质 在水溶液或熔化状态下能够导电的化合物叫做电解质 在水溶液或熔化状态下都不能导电的化合物叫做非电解质注意事项：电解质和非电解质研究的是化合物，单质和混合物既不是电解质也不是非电解质电解质导电是有条件的，即电解质必须在水溶液或熔化状态下才能导电能导电的物质不一定是电解质酸、碱、盐和部分金属氧化物是电解质非金属氧化物、大部分有机物为非电解质2、电离：电解质离解成自由移动的离子的过程3、电离方程式的书写：K2SO4=2K+SO42NaOH=Na+OH-；HCl=H+Cl-4、酸、碱、盐电离时生成的阳离子全部是H+的化合物叫做酸电离时生成的阴离子全部是OH-的化合物叫做碱电离时能生成金属阳离子和酸根阴离子的化合物叫做盐3.2 离子反应：1、离子反应发生的条件：离子反应发生条件：生成沉淀、生成气体、水。2、离子方程式的书写：（写、拆、删、查）写：写出正确的化学方程式。（要注意配平。）拆：把易溶的强电解质（易容的盐、强酸、强碱）写成离子形式。 常见易溶的强电解质有：三大强酸（H2SO4、HCl、HNO3），四大强碱NaOH、KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2 （澄清石灰水拆，石灰乳不拆），可溶性盐，这些物质拆成离子形式，其他物质一律保留化学式。删：删除不参加反应的离子（价态不变和存在形式不变的离子）查：检查书写离子方程式等式两边是否原子个数守恒、电荷数守恒。3、离子方程式正误判断：（看几看）看是否符合反应事实(能不能发生反应，反应物、生成物对不对)。 看是否可拆。 看是否配平（原子个数守恒，电荷数守恒）。 看“”“ ”“”“”是否应用恰当。4、离子共存问题学习离子能否共存时，应从以下几个方面去考虑：、是否发生复分解反应，包括是否有难容物质生成、难电离物质生成、易挥发性物质生成，如有则不共存。、是否发生氧化还原反应，如有则不共存。、是否发生互促水解反应，如有则不共存。、是否发生络合反应，如有则不共存。多种离子能否大量共存于同一溶液中，归纳起来就是：一色、二性、三特殊、四反应。1一色溶液颜色若限定无色溶液，则Cu2、Fe3、Fe2、MnO4等有色离子不能存在。2二性溶液的酸、碱性(1)在强酸性溶液中，OH及弱酸根阴离子(如CO32、SO32、S2、CH3COO等)均不能大量存在；(2)在强碱性溶液中，H及弱碱阳离子(如NH4、Al3、Mg2、Fe3等)均不能大量存在；(3)酸式弱酸根离子(如HCO3、HSO3、HS等)在强酸性或强碱性溶液中均不能大量存在。3三特殊三种特殊情况(1)AlO2与HCO3不能大量共存：AlO2HCO3H2O=Al(OH)3CO32；(2)“NO3H”组合具有强氧化性，能与S2、Fe2、I、SO32等因发生氧化还原反应而不能大量共存；(3)NH4与CH3COO、CO32，Mg2与HCO3等组合中，虽然两种离子都能水解且水解相互促进，但总的水解程度仍很小，它们在溶液中能大量共存(加热就不同了)。4四反应四种反应类型指离子间通常能发生的四种类型的反应，能相互反应的离子显然不能大量共存。(1)复分解反应如Ba2与SO42、NH4与OH、H与CH3COO等；(2)氧化还原反应如Fe3与I、NO3(H)与Fe2、MnO4(H)与Br等；(3)相互促进的水解反应如Al3与HCO3、Al3与AlO2等；(4)络合反应如Fe3与SCN等。四、氧化还原反应 定义：物质得到氧的反应是氧化反应，物质失去氧的反应是还原反应，根据物质得氧和失氧为标准来判断。氧化反应和还原反应同时发生，相互依存。像这样一种物质被氧化，同时另一种物质被还原的反应称为氧化还原反应。1、物质所含元素化合价升高的反应是氧化反应物质所含元素化合价降低的反应是还原反应有元素化合价升降的化学反应是氧化还原反应没有元素化合价升降的化学反应是非氧化还原反应。2、氧化反应与电子转移的关系利用2-13氯化钠形成示意图，图2-14氯化氢分子形成示意图归纳失去（或偏离）电子的反应叫做氧化反应，得到（或偏向）电子的反应叫做还原反应有电子转移（得失或偏移）的反应是氧化还原反应没有电子转移（得失或偏移）的反应是非氧化还原反应4.1 氧化剂还原剂小结：概括：“升失氧；低得还”物质所含元素化合价升高，是因为在反应过程中失去电子，结果被氧化，是还原剂，还原剂具有还原性，还原剂被氧化得到氧化产物；物质所含元素化合价降低，是因为在反应过程中得到电子，结果被还原，是氧化剂，氧化剂具有氧化性，氧化剂被还原得到还原产物。4.2 氧化还原反应的基本规律及作用1、电子守恒规律还原剂失电子总数（或物质的量）=氧化剂得电子总数（或物质的量）作用：有关氧化还原反应的计算，配平氧化还原反应方程式。2、表现性质规律 元素处于最高价，只有氧化性；元素处于最低价，只有还原性；元素处于中间价，既 氧化性又有还原性。作用：判断物质的氧化性、还原性；金属单质只有还原性，非金属单质大多数既有氧化性又有还原性。3、由强到弱规律：较强还原性的还原剂跟较强氧化性的氧化剂反应，生成弱氧化性的氧化产物和弱还原性的还原产物还原性：还原剂还原产物氧化性：氧化剂氧化产物作用：判断氧化还原反应在一定条件下能否发生，比较粒子氧化性或还原性强弱，选择合适的氧化剂或还原剂制备物质。4、反应先后规律当有多种氧化性或多种还原性物质时，氧化性越强的氧化剂与还原性越强的还原剂优先反应，即“强者先行”。作用：判断氧化还原反应的先后顺序5、正易逆难规律越容易失去电子的物质，失去电子后就越难得到电子；越容易得到电子的物质，得到电子后就越难失去电子。4.3 物质氧化性、还原性相对强弱判断的一般方法1、根据金属活动顺序表K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt AuK+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ H+ Cu2+ Ag+2、根据氧化还原反应还原性强弱是：还原剂还原产物氧化性强弱是：氧化剂氧化产物3、根据氧化还原反应进行的难易（反应条件）的不同4、根据被氧化或被还原程度4.4 氧化还原反应的运用1、制备某些物质实验室制备氧气、氢气等。工业上用还原剂冶炼金属。2、用强氧化剂Cl2、ClO2等进行小型水厂、游泳池水、医院污水、工业污水的处理，即利用强氧化剂进行消毒、杀菌。3、燃料的燃烧，提供热能等。4、化学电源的研制、开发及合理利用。5、电镀以防止金属的腐蚀。另外有些氧化还原反应会对人类带来危害，例如：易燃物的自燃、食品的腐败、钢铁的锈蚀等。我们运用化学知识来防止这类氧化还原反应的发生或减慢其进程。第三章 金属及其化合物一、钠 Na1.1 纳单质1、单质钠的物理性质：钠质软、银白色、熔点低、密度比水的小但比煤油的大。2、单质钠的化学性质： 钠与O2反应常温下：4Na + O22Na2O （新切开的钠放在空气中容易变暗）加热时：2Na + O2Na2O2 （钠先熔化后燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体Na2O2。）钠在空气中的变化过程：NaNa2ONaOHNa2CO310H2O（结晶）Na2CO3（风化），最终得到是一种白色粉末。一小块钠置露在空气中的现象：银白色的钠很快变暗（生成Na2O），跟着变成白色固体(NaOH)，然后在固体表面出现小液滴（NaOH易潮解），最终变成白色粉未（最终产物是Na2CO3）。 钠与H2O反应2Na2H2O2NaOHH2 离子方程式：2Na2H2O2Na2OHH2（注意配平）实验现象：钠浮在水面上，熔成小球，在水面上游动，有哧哧的声音，最后消失，在反应后的溶液中滴加酚酞，溶液变红。“浮钠密度比水小；游生成氢气；响反应剧烈；熔钠熔点低；红生成的NaOH遇酚酞变红”。 钠与盐溶液反应如钠与CuSO4溶液反应，应该先是钠与H2O反应生成NaOH与H2，再和CuSO4溶液反应，有关化学方程式：2Na2H2O2NaOHH2 CuSO42NaOHCu(OH)2Na2SO4总的方程式：2Na2H2OCuSO4Cu(OH)2Na2SO4H2实验现象：钠熔成小球，在液面上四处游动，有蓝色沉淀生成，有气泡放出K、Ca、Na三种单质与盐溶液反应时，先与水反应生成相应的碱，碱再和盐溶液反应 钠与酸反应：2Na2HCl2NaClH2（反应剧烈） 离子方程式：2Na2H2NaH23、钠的存在：以化合态存在。4、钠的保存：保存在煤油或石蜡中。5、工业制钠：电解熔融的NaCl：2NaCl(熔融) 2Na + Cl26、钠的用途： 在熔融的条件下钠可以制取一些金属，如钛、锆、铌、钽等； 钠钾合金是快中子反应堆的热交换剂； 钠蒸气可作高压钠灯，发出黄光，射程远，透雾能力强。1.2 氧化钠和过氧化钠1、Na2O Na2O + H2O = 2NaOH,白色固体，是碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性：Na2O + CO2 = Na2CO3,Na2O + 2HCl = 2NaCl + H2O .另外：加热时，2Na2O + O2 = 2Na2O22、Na2O2：淡黄色固体是复杂氧化物，易与水和二氧化碳反应。2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2 ；2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2 （作供氧剂）。因此Na2O2常做生氧剂，同时，Na2O2还具有强氧化性，有漂白作用。如实验：Na2O2和水反应后的溶液中滴加酚酞，变红后又褪色。1.3 钠盐：Na2CO3与NaHCO3的性质比较Na2CO3NaHCO3俗称纯碱、苏打小苏打水溶性比较Na2CO3 NaHCO3溶液酸碱性碱性碱性与酸反应剧烈程度较慢（二步反应）较快（一步反应）与酸反应Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2CO32+2H+=CO2+H2ONaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2HCO3+H+=H2O+CO2热稳定性加热不分解加热分解2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2与CO2反应Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3不反应与NaOH溶液反应不反应（不能发生离子交换）NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2OHCO3+OH=H2O+CO32与Ca(OH)2溶液反应Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3+2NaOHCa2+CO32=CaCO3也能反应生成CaCO3沉淀与CaCl2、溶液反应有CaCO3沉淀不反应用途洗涤剂，玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业发酵粉、灭火剂、治疗胃酸过多（有胃溃疡时不能用）相互转化Na2CO3溶液能吸收CO2转化为NaHCO3Na2CO3 + H2O + CO2 = 2 NaHCO3NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O注意几个实验的问题：1、向饱和的Na2CO3溶液中通足量的CO2有晶体NaHCO3析出。2、Na2CO3溶液与稀HCl的反应:向Na2CO3溶液中滴加稀HCl，先无气体，后有气体，如果n(HCl)小于n(Na2CO3)时反应无气体放出。发生的反应：先Na2CO3 + HCl = NaCl + NaHCO3,后NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O +CO2 向稀HCl中滴加Na2CO3溶液，先有气体，反应是：Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2如果用2mol的Na2CO3和2.4mol的稀HCl反应，采用方法放出CO2是0.4mol；采用方法放出CO2为1.2mol。希望同学们在解题时要留意。3、Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的鉴别：取两种试液少量，分别滴加CaCl2或BaCl2溶液，有白色沉淀的原取溶液为Na2CO3，另一无明显现象的原取溶液为NaHCO34、侯氏制碱法反应式：NaCl + NH3 + CO2 + H2O = NaHCO3 + NH4Cl.注意：在生产中应先在饱和的NaCl溶液中先通入NH3，后通入CO2，NaHCO3晶体析出过滤，在滤液中加入NaCl细末和通NH3析出NH4Cl晶体为副产品。NH4Cl晶体析出后的母液进行循环试用，提高原料的利用率。1.4 氢氧化钠NaOH俗称烧碱、火碱、苛性钠，易潮解，有强腐蚀性，具有碱的通性。2、 铝的性质2.1 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。 通常与氧气易反应，生成致密的氧化物起保护作用。4Al + 3O2 = 2Al2O3。同时也容易与Cl2、S等非金属单质反应。 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；非强氧化性酸反应时放出氢气。（ 2Al6H2Al33H2 ） 与强碱溶液反应：2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2（ 2Al2OH2H2O2AlO23H2 ） 与某些盐溶液反应：如能置换出CuSO4、AgNO3等溶液中的金属。 铝热反应：铝与某些金属氧化物的反应（如V、Cr、Mn、Fe的氧化物）叫做铝热反应2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe。Al 和 Fe2O3的混合物叫做铝热剂。利用铝热反应焊接钢轨。2.2 铝的冶炼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。工业生产的流程：铝土矿（主要成分是氧化铝）用氢氧化钠溶解过滤向滤液中通入二氧化碳酸化，过滤氢氧化铝氧化铝铝。主要反应：Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O ，CO2 + 3H2O + 2NaAlO2 = 2Al(OH)3+ Na2CO3 ，2Al(OH)3 Al2O3 +3 H2O ,2Al2O3 4Al + 3O2。2.3 铝的用途铝有良好的导电、导热性和延展性，主要用于导线、炊具等，铝的最大用途是制合金，铝合金强度高，密度小，易成型，有较好的耐腐蚀性。迅速风靡建筑业。也是飞机制造业的主要原料。2.4 氧化铝（Al2O3）白色固体，熔点高（2054），沸点2980，常作为耐火材料；是两性氧化物。我们常见到的宝石的主要成分是氧化铝。有各种不同颜色的原因是在宝石中含有一些金属氧化物的表现。如红宝石因含有少量的铬元素而显红色，蓝宝石因含有少量的铁和钛元素而显蓝色。工业生产中的矿石刚玉主要成分是氧化铝，硬度仅次于金刚石，用途广泛。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 = 2AlCl3 + 3H2O ,Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O 。Al2O3是工业冶炼铝的原料，由于氧化铝的熔点高，电解时，难熔化，因此铝的冶炼直到1886年美国科学家霍尔发现在氧化铝中加入冰晶石(Na3AlF6 )，使氧化铝的熔点降至1000度左右，铝的冶炼才快速发展起来，铝及其合金才被广泛的应用。2Al2O3 4Al + 3O2。2.5 氢氧化铝（Al(OH)3）白色难溶于水的胶状沉淀，是两性氢氧化物。加热易分解。两性氢氧化物：既能与强酸又能与强碱反应生成盐和水的氢氧化物。Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O, Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O2Al(OH)3 Al2O3 +3 H2O2.6 明矾的净水 化学式：KAl(SO4)212H2O，它在水中能电离：KAl(SO4)2 = K+ + Al3+ + 2SO42-。铝离子与水反应，生成氢氧化铝胶体，具有很强的吸附能力，吸附水中的悬浮物，使之沉降已达净水目的。Al3+ + 3H2O = Al(OH)3 (胶体)+ 3H+ 。（Al(OH)3）的制备：在氯化铝溶液中加足量氨水。AlCl3 + 3NH3H2O = Al(OH)3+ 3NH4Cl 。 实验：A、向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，现象是先有沉淀，后溶解。反应式：先Al3+ + 3OH- = Al(OH)3, 后Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O。B、向氢氧化钠溶液中滴加氯化铝溶液，现象是开始无沉淀，后来有沉淀，且不溶解。反应式：先Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O，后Al3+ + 3AlO2- + 6H2O = 4Al(OH)3。 实验：向偏铝酸钠溶液中通二氧化碳，有沉淀出现。CO2 + 3H2O + 2NaAlO2 = 2Al(OH)3+ Na2CO3。 将氯化铝溶液和偏铝酸钠溶液混和有沉淀出现。 Al3+ + 3AlO2- + 6H2O = 4Al(OH)3。 实验：A、向偏铝酸钠溶液中滴加稀盐酸，先有沉定，后溶解。反应的离子方程式：AlO2- + H+ + H2O = Al(OH)3 ,Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 2H2O 。B、向稀盐酸中滴加偏铝酸钠溶液，先无沉淀，后有沉淀且不溶解。反应的离子方程式：AlO2- + 4H+ = Al3+ + 2H2O ,3AlO2- + Al3+ + 6H2O = 4Al(OH)3。AlAl2O3 Al(OH)3AlO2-Al3+ 铝三角：3、 铁 Fe3.1 铁单质1、单质铁的物理性质：铁片是银白色的，铁粉呈黑色，纯铁不易生锈，但生铁（含碳杂质的铁）在潮湿的空气中易生锈。（原因：形成了铁碳原电池。铁锈的主要成分是Fe2O3）。2、单质铁的化学性质： 与非金属单质反应：3Fe2O2 Fe3O4（现象：剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的固体）2Fe + 3Cl2 2FeCl3, Fe + S FeS。 与非氧化性酸反应：Fe2HClFeCl2H2 （ Fe2HFe2H2 ） 常温下铝、铁遇浓硫酸或浓硝酸钝化。加热能反应但无氢气放出。 与盐溶液反应：FeCuSO4FeSO4Cu （ FeCu2Fe2Cu ）；Fe +2 FeCl3 = 3FeCl2 与水蒸气反应：3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H23.2 铁的冶炼原料：铁矿石（提供铁元素）、焦炭（提供热量和还原剂）、空气（提供氧气）、石灰石（除去铁矿石中的二氧化硅杂质）。设备：高炉。主要反应：C + O2 CO2 ,，C + CO2 2CO （这两个反应是制造还原剂并提供热量），3CO + Fe2O3 2Fe 3CO2 ，CaCO3 CaO + CO2 ，CaO + SiO2 CaSiO3.3.3 铁的氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3主要性质白色难溶于水的沉淀，不稳定，易被氧化成氢氧化铁，颜色变化为：白色灰绿色红褐色。反应式：4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3。Fe(OH)22HFe22H2O红褐色难溶于水的沉淀，受热易分解。2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O ,能溶于强酸溶液，生成相应的盐。Fe(OH)33H2Fe33H2O3.4 Fe2+、Fe3+的检验离子Fe2+Fe3+常见方法滴加KSCN溶液，无明显变化，再加氯水，溶液变血红色；直接观察溶液是浅绿色；滴加氢氧化钠溶液，出现沉淀的颜色变化是：白色灰绿色红褐色。直接观察溶液是黄色；滴加氢氧化钠溶液，出现红褐色沉淀；滴加KSCN溶液，有血红色溶液出现。3.5 铁三角Fe与弱氧化剂反应，如H+、Cu2+ 、I2 、S等；用还原剂如H2 、CO等还原FeO或用Mg、Zn、Al等还原Fe2+盐溶液。 铁与强氧化剂反应如Cl2、Br2、浓H2SO4 、浓HNO3等。 用还原剂如H2 、CO等还原Fe2O3或用足量Mg、Zn、Al等还原 Fe2+遇强氧化剂的反应如Cl2、Br2、O2、浓H2SO4、浓HNO3、 H2O2、Na2O2、HClO等。 Fe3+遇某些还原剂的反应如Fe、Cu、SO2、I-、H2S等以及少量的Zn、Mg、Al等。 四、焰色反应1、定义：金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈现特殊颜色的性质。2、操作步骤：铂丝（或铁丝）用盐酸浸洗后灼烧至无色，沾取试样（单质、化合物、气、液、固均可）在火焰上灼烧，观察颜色。 3、重要元素的焰色：钠元素黄色、 钾元素紫色（透过蓝色的钴玻璃观察，以排除钠的焰色的干扰）焰色反应属物理变化。与元素存在状态（单质、化合物）、物质的聚集状态（气、液、固）等无关，只有少数金属元素有焰色反应。五、常见合金的重要应用1、铜合金黄铜（含锌及少量的锡、铅、铝等）及白铜（含镍、锌及少量锰）成分。2、钢是用途最广、用量最大的金属合金，据成分可分为两打类：碳素钢、合金钢。钢是铁的合金，含碳量在0.032之间常含少量硅、锰，几乎不含硫、磷等元素。钢的分类：碳素钢、合金钢。第四章 非金属及其化合物一、硅（Si）1.1 单质硅硅元素在地壳中的含量排第二，在自然界中没有游离态的硅，只有以化合态存在的硅，常见的是二氧化硅、硅酸盐等。硅原子最外层有4个电子，既不易失去电子又不易得到电子，主要形成四价的化合物。 物理性质：有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大。 化学性质：常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2 Si2NaOHH2ONa2SiO32H2在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。SiO2SiO2 Si2Cl2SiCl4 用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等。 硅的制备：工业上，用C在高温下还原SiO2可制得粗硅。SiO22CSi(粗)2CO Si(粗)2Cl2SiCl4 SiCl42H2Si(纯)4HCl1.2 二氧化硅（SiO2） SiO2的空间结构：立体网状结构，SiO2直接由原子构成，不存在单个SiO2分子。 物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。 化学性质：SiO2常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应（氢氟酸除外），能与强碱溶液、氢氟酸反应，高温条件下可以与碱性氧化物反应： 与强碱反应：SiO22NaOHNa2SiO3H2O（生成的硅酸钠具有粘性，所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液，避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住，打不开，应用橡皮塞）。与氢氟酸反应SiO2的特性：SiO24HFSiF4+2H2O（利用此反应，氢氟酸能雕刻玻璃；氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放，应用塑料瓶）。高温下与碱性氧化物反应：SiO2CaOCaSiO3 用途：光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、水晶镜片、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。1.3 硅酸（H2SiO3） 物理性质：不溶于水的白色胶状物，能形成硅胶，吸附水分能力强。 化学性质：H2SiO3是一种弱酸，酸性比碳酸还要弱，其酸酐为SiO2，但SiO2不溶于水，故不能直接由SiO2溶于水制得，而用可溶性硅酸盐与酸反应制取：（强酸制弱酸原理）Na2SiO32HCl2NaClH2SiO3 Na2SiO3CO2H2OH2SiO3Na2CO3（此方程式证明酸性：H2SiO3H2CO3） 用途：硅胶作干燥剂、催化剂的载体。1.4 硅酸盐硅酸盐：硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称。硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3，Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，可以作黏胶剂和木材防火剂。硅酸钠水溶液久置在空气中容易变质：Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3（有白色沉淀生成）硅酸盐由于组成比较复杂，常用氧化物的形式表示：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。硅酸钠：Na2SiO3 Na2OSiO2 硅酸钙：CaSiO3 CaOSiO2高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O32SiO22H2O 正长石：KAlSiO3不能写成 K2O Al2O33SiO2，应写成K2OAl2O36SiO2 传统硅酸盐工业三大产品有：玻璃、陶瓷、水泥。1.5 普通玻璃原料：碳酸钠、石灰石和石英。主要反应：SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2,SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2（原理：难挥发性酸酸酐制易挥发性酸酸酐）。主要成分：Na2OCaOSiO2 。工业生产中根据需要制成各种特制玻璃。如钢化玻璃、有色玻璃、光学玻璃、防弹玻璃等。水泥：原料：黏土，石灰石。普通硅酸盐水泥的主要成分：2CaO SiO2,3CaO SiO2 ,3CaO Al2O3。 信息材料光导纤维：它的主要成分是SiO2，是目前应用最广的信息材料，它有信息传输大，信号准确，便于铺设，耐磨耐腐蚀，试用寿命长等优点。一条通常的光缆可以同时传输十亿门电话的信号。分子筛：许多硅酸盐具有多孔的结构,孔的大小与一般分子的大小相当,而且组成不同的硅酸盐的孔径不同.因此这些硅酸盐具有筛分分子的作用,人们把它们称为分子筛(molecular sieve).如组成为Na2OAl2O32SiO2nH2O的铝硅酸盐,其中有许多笼状空穴和通道.这种结构使它很容易可逆地吸收或失去水及其他小分子,如二氧化碳、氨、甲醇、乙醇等，但它不能吸收那些大得不能进入空穴地分子。因此它可用于吸水、分离气体、吸附有毒气体等作用。分子筛常用于分离、提纯气体或液体混合物。作干燥剂、离子交换剂、催化剂、催化剂载体、净化水、净化空气、防毒器械、食品保鲜、电子产品处理、石油化工等方面。二、富集在海水中的元素-氯2.1 氯气 Cl2氯原子最外电子层上有7个电子，在化学反应中很容易得到1个电子形成Cl，化学性质活泼，在自然界中没游离态的氯，氯只以化合态存在（主要以氯化物和氯酸盐）。 物理性质：黄绿色有刺激性气味有毒的气体，密度比空气大，易液化成液氯，易溶于水。（氯气收集方法向上排空气法或者排饱和食盐水；液氯为纯净物） 化学性质：氯气化学性质非常活泼，很容易得到电子，作强氧化剂，能与金属、非金属、水以及碱反应。与金属反应（将金属氧化成最高正价）NaCl22NaCl CuCl2CuCl2 2Fe3Cl22FeCl3（氯气与金属铁反应只生成FeCl3，而不生成FeCl2。）（思考：怎样制备FeCl2？Fe2HClFeCl2H2，铁跟盐酸反应生成FeCl2，而铁跟氯气反应生成FeCl3，这说明Cl2的氧化性强于盐酸，是强氧化剂。）与非金属反应Cl2H2 2HCl（氢气在氯气中燃烧现象：安静地燃烧，发出苍白色火焰）将H2和Cl2混合后在点燃或光照条件下发生爆炸。燃烧定义：所有发光发热的剧烈化学反应都叫做燃烧，不一定要有氧气参加。Cl2与水反应Cl2H2OHClHClO 离子方程式：Cl2H2OHClHClO将氯气溶于水得到氯水（浅黄绿色），氯水含多种微粒，其中有H2O、Cl2、HClO、Cl、H+、OH(极少量，水微弱电离出来的)。氯水的性质取决于其组成的微粒：1）强氧化性：Cl2是新制氯水的主要成分，实验室常用氯水代替氯气，如氯水中的氯气能与KI，KBr、FeCl2、SO2、Na2SO3等物质反应。2）漂白、消毒性：氯水中的Cl2和HClO均有强氧化性，一般在应用其漂白和消毒时，应考虑HClO，HClO的强氧化性将有色物质氧化成无色物质，不可逆。3）酸性：氯水中含有HCl和HClO，故可被NaOH中和，盐酸还可与NaHCO3，CaCO3等反应。4）不稳定性：HClO不稳定光照易分解。，因此久置氯水(浅黄绿色)会变成稀盐酸(无色)失去漂白性。5）沉淀反应：加入AgNO3溶液有白色沉淀生成（氯水中有Cl）。自来水也用氯水杀菌消毒，所以用自来水配制以下溶液如KI、 KBr、FeCl2、Na2SO3、Na2CO3、NaHCO3、AgNO3、NaOH等溶液会变质。Cl2与碱液反应：与NaOH反应：Cl22NaOHNaClNaClOH2O Cl22OHClClOH2O与Ca(OH)2溶液反应：2Cl22Ca(OH)2Ca(ClO)2CaCl22H2O此反应用来制漂白粉，漂白粉的主要成分为Ca(ClO)2和CaCl2，有效成分为Ca(ClO)2。漂白粉之所以具有漂白性，原因是：Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO3+2HClO生成的HClO具有漂白性；同样，氯水也具有漂白性，因为氯水含HClO；NaClO同样具有漂白性，发生反应2NaClOCO2H2O=Na2CO3+2HClO；干燥的氯气不能使红纸褪色，因为不能生成HClO，湿的氯气能使红纸褪色，因为氯气发生下列反应Cl2H2OHClHClO漂白粉久置空气会失效（涉及两个反应）：Ca(ClO)2CO2H2OCaCO32HClO， ，漂白粉变质会有CaCO3存在，外观上会结块，久置空气中的漂白粉加入浓盐酸会有CO2气体生成，含CO2和HCl杂质气体。氯气的用途：制漂白粉、自来水杀菌消毒、农药和某些有机物的原料等。2.2 氯气的制法（1）氯气的工业制法：原料：氯化钠、水。原理：电解饱和食盐水。 装置：阳离子隔膜电解槽。反应式：2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2(2)氯气的实验室制法原理：利用氧化剂氧化浓盐酸中的Cl-。常用的氧化剂有：MnO2、KMnO4、KClO3等。反应式：MnO2 + 4HCl(浓) MnCl2 + Cl2+ 2H2O2KMnO4 + 16HCl(浓) 2KCl + 2MnCl2 + 10Cl2+ 8H2OKClO3 + 6HCl（浓） = KCl + 3Cl2+ 3H2O装置：发生装置由圆底烧瓶、分液漏斗、双孔塞、导管、铁架台、石棉网、酒精灯等组成。收集：用向上排空气法或用排饱和食盐水或排饱和氯水的方法。验满：看颜色或用湿润的淀粉碘化钾试纸。尾气吸收：用氢氧化钠溶液吸收。除杂：用饱和食盐水除去HCl 杂质； 干燥：用浓H2SO4 。2.3 氯、溴、碘1Cl2、Br2、I2的物理性质的比较气体物理性质Cl2黄绿色有刺激性气味的有毒气体，能溶于水（1:2），易液化，密度比空气大。Br2深红棕色液体，易挥发，有刺激性气味，有毒，在水中溶解度不大，但在有机溶剂中溶解度较大，储存时要加水，水封，以防止挥发。I2紫黑色固体，有光泽，易升华，在水中溶解度不大，但在有机溶剂中溶解度较大。2Cl2、Br2、I2在不同溶剂中的颜色比较水酒精苯汽油四氯化碳Cl2黄绿色（新制）黄绿色黄绿色黄绿色黄绿色Br2黄橙橙橙红橙橙红橙橙红橙橙红I2深黄褐色棕深棕浅紫紫紫深紫浅紫红紫红3Cl2、Br2、I2的化学性质的比较与金属反应2Na + Cl2