化学必背知识手册分类专题01 金属及其化合物【高考化学必背知识手册】21

这是一份化学必背知识手册分类专题01 金属及其化合物【高考化学必背知识手册】21，共19页。试卷主要包含了单质钠的结构和性质，钠的氧化物的结构和性质，碳酸钠的性质和应用，碳酸氢钠的性质和应用，有关Na2CO3，碱金属元素，焰色试验等内容，欢迎下载使用。
一、单质钠的结构和性质
1．钠的结构
（1）构成微粒：Na+和自由电子，作用力金属键
（2）电子排布式：1s22s22p63s1
①能量不同的电子种类：4
②运动状态不同的电子种类：11
2．钠的物理性质
（1）颜色状态：银白色固体
（2）硬度：很小，可以用小刀切，剩余的钠要放回原瓶
（3）密度：比水的小，而比煤油的大，比酒精的大
（4）熔点：比较低
3．钠和氧气的反应
（1）条件不同，产物不同，现象不同
①Naeq \(-------→,\s\up7(O2),\s\d5(常温))Na2O，表面变暗
②Naeq \(-------------→,\s\up7(O2),\s\d5(加热或点燃))Na2O2，产生黄色火焰；生成淡黄色固体
（2）钠元素的存在形态：只以化合态形式存在
（3）变质：钠在空气中长期放置最终变成碳酸钠
（4）保存：一般保存在煤油或石蜡油中
（5）灭火：钠着火时一般用砂土扑灭
4．钠与活性氢的反应
（1）反应本质及关系式：2Na+2H+2Na++H2↑
①水：2Na+2H2O2NaOH+H2↑
②盐酸：2Na+2HCl2NaCl+H2↑
③乙醇：2Na+2CH3CH2OH2CH3CH2ONa+H2↑
④乙酸：2Na+2CH3COOH2CH3COONa+H2↑
⑤苯酚：2Na+2OH2ONa+H2↑
（2）反应速率快慢：HCl＞CH3COOH＞OH＞CH3CH2OH＞H2O
（3）反应现象
①水
②乙醇：钠沉在液体底部，缓慢反应冒出气泡
5．钠与盐反应
（1）钠和熔融盐反应
①反应原理：发生置换反应
②熔融TiCl4：4Na+TiCl44NaCl+Ti
（2）钠和盐溶液（CuSO4）反应
①反应原理：NaNaOHCu（OH）2↓
②主要现象：有气泡产生，产生蓝色沉淀
6．钠的用途
（1）制钠的化合物：制Na2O2等
（2）冶金还原剂：从熔融的卤化物中置换出钛、锆、铌、钽等难熔金属
（3）制高压钠灯：黄光，射程远、透雾能力强
（4）原子反应堆导热剂：钠、钾合金，室温下是液体，吸热能力强
二、钠的氧化物的结构和性质
1．钠的氧化物的结构
2．转化关系
（1）反应：2Na2O+O22Na2O2
（2）稳定性：Na2O2更稳定
3．Na2O2的自身氧化还原反应
（1）关系式：2Na2O2~O2~2e－
（2）方程式
①CO2：2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
②H2O：2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
（3）氧化剂是Na2O2，还原剂是Na2O2
（4）Na2Ox变质：在空气中长期放置最终变成Na2CO3
4．Na2O2的还原性和强氧化性
（1）遇KMnO4等强氧化剂时，表现出还原性，氧化产物为O2。
（2）强氧化性
①转化关系：Na2O2eq \(--------------------------→,\s\up7(S(-2)、S(+4)、I－、Fe2+),\s\d5(强还原剂))O2－或OH－或H2O
②SO2：Na2O2+SO22Na2SO4
③Na2SO3：Na2SO3+Na2O2+H2ONa2SO4+2NaOH
5．钠的氧化物和盐溶液反应
（1）反应原理
①钠的氧化物先和水反应，生成的NaOH再和盐发生复分解反应
②过氧化钠与还原性溶液反应：直接发生氧化还原反应
（2）反应举例
①CuCl2溶液eq \(------→,\s\up7(Na2O),\s\d5(现象))产生蓝色沉淀
②MgCl2溶液eq \(------→,\s\up7(Na2O2),\s\d5(现象))产生白色沉淀和无色气体
③FeCl2溶液eq \(------→,\s\up7(Na2O),\s\d5(现象))产生白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色
④FeCl2溶液eq \(------→,\s\up7(Na2O2),\s\d5(现象))立即产生红褐色沉淀
6．Na2O2的漂白性
（1）原理及特点：氧化性漂白，永久性漂白
（2）适用范围：能漂白有机色素，不能漂白无机色素（如墨汁）
（3）实验现象
①石蕊试液现象是溶液先变蓝后褪色，并有气泡产生
②酚酞试液现象是溶液先变红后褪色，并有气泡产生
③品红溶液现象是溶液红色褪去，并有气泡产生
7．Na2O2的用途
（1）漂白剂：纸浆、毛、丝、草帽辫
（2）消毒剂：强氧化性，杀菌消毒
（3）供氧剂：吸入二氧化碳和水蒸气，呼出氧气
三、碳酸钠的性质和应用
1．俗名：纯碱或苏打，水溶液呈碱性
2．Na2CO3与酸的反应
（1）盐酸
①Na2CO3NaHCO3CO2
②HClCO2NaHCO3
（2）碳酸：Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3
3．Na2CO3与碱反应
（1）KOH：不反应
（2）Ca(OH)2：Na2CO3+Ca（OH）2CaCO3↓+2NaOH
4．Na2CO3的水解反应
（1）第一步：CO32－+H2OHCO3－+OH－
（2）第二步：HCO3－+H2OH2CO3+OH－
5．Na2CO3与可溶性盐反应
（1）钙、钡盐：发生复分解反应
①CO32－+Ca2+CaCO3↓ ②CO32－+Ba2+BaCO3↓
（2）铝、铁盐：发生水解相互促进反应
①2Al3++3CO32－+3H2O2Al（OH）3↓+3CO2↑
②2Fe3++3CO32－+3H2O2Fe（OH）3↓+3CO2↑
6．Na2CO3的用途
（1）制玻璃
①Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
②CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑
（2）制肥皂：油脂的碱性水解，其主要成分是高级脂肪酸钠
（3）去污剂：热的碱液去除餐具上的油污
（4）造纸、纺织
四、碳酸氢钠的性质和应用
1．俗名：小苏打，水溶液呈弱碱性
2．色、态：白色细小的晶体
3．溶解性
（1）所有的碳酸氢盐都能溶于水
（2）溶解度比Na2CO3的小，原因是NaHCO3中含有氢键
（3）饱和Na2CO3溶液eq \(------→,\s\up7(CO2),\s\d5(过量))现象是有白色晶体析出
4．热不稳定性：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
5．与盐酸的反应：NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑
6．NaHCO3与强碱溶液反应
（1）本质：HCO3－+OH－＝CO32－+H2O
（2）可溶性钙、钡碱：量不同，产物不同
①少量Ca(OH)2：2NaHCO3+Ca（OH）2CaCO3↓+Na2CO3+2H2O
②过量Ca(OH)2：NaHCO3+Ca（OH）2CaCO3↓+NaOH+H2O
③共同现象都是：产生白色沉淀
7．NaHCO3与可溶性盐的反应
（1）钙、钡盐：不反应
（2）铝、铁盐：双水解反应
①Al3++3HCO3－Al（OH）3↓+3CO2↑
②Fe3++3HCO3－Fe（OH）3↓+3CO2↑
（3）Na[Al(OH)4]或NaAlO2：酸碱中和反应
HCO3－+[Al(OH)4]－Al(OH)3↓+CO32－+H2O
AlO2－+HCO3－+H2OAl(OH)3↓+CO32－
8．NaHCO3的用途
（1）发酵粉：①中和食品发酵产生的有机酸；②加热分解产生大量CO2
（2）治胃酸：中和胃中过多的盐酸
（3）灭火剂
①干粉灭火器：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
②泡沫灭火器：Al3++3HCO3－Al（OH）3↓+3CO2↑
11．侯氏制碱法
（1）流程：饱和NaClNaHCO3Na2CO3
（2）原理：利用NaHCO3的溶解度小，析出晶体
（3）反应
①制NaHCO3：NaCl+NH3+H2O+CO2NaHCO3↓+NH4Cl
②制Na2CO3：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
（4）循环利用的物质：CO2
五、有关Na2CO3、NaHCO3的检验、鉴别和除杂
1．Na2CO3、NaHCO3的除杂
2．Na2CO3、NaHCO3的鉴别
（1）固体的鉴别
①加热法：产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。
②气体法：滴入稀盐酸，产生气泡速率快的是NaHCO3固体。
（2）溶液的鉴别
①沉淀法：加入BaCl2溶液或CaCl2溶液，产生沉淀的是Na2CO3溶液。
②测pH法：用pH试纸测相同浓度的稀溶液，pH大的是Na2CO3溶液。
3．Na2CO3和NaHCO3的检验
（1）步骤
①向溶液中加入足量的BaCl2溶液或CaCl2溶液，过滤
②分别向沉淀和滤液中加入足量的稀盐酸
③将产生的气体依次通过品红溶液和澄清石灰水
（2）现象及结论：品红溶液不褪色，澄清石灰水变浑浊
①沉淀上产生该现象：原溶液中含有Na2CO3
②滤液中产生该现象：原溶液中含有NaHCO3
③同时产生该现象：原溶液中含有Na2CO3和NaHCO3
六、碱金属元素
1．碱金属的一般性与特殊性
（1）原子结构与性质
①相同点：最外层上都只有1个电子
②不同点：从Li→Cs电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大
（2）化学性质
①性质的相似性（用R表示碱金属元素）
②性质的递变性
③性质的具体体现
2．碱金属单质、化合物的特殊性
（1）密度：一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的小。
（2）颜色：除了Cs略带金色光泽外，其余的都是银白色有金属光泽的固体
（3）保存
①一般都保存在煤油或石蜡油中，锂只能保存在石蜡油中
②试剂瓶中的试剂取出后，一般不能放回原瓶，但金属Na、K等需立即放回原瓶
（4）盐的溶解性
①一般情况下，碱金属所形成的盐均溶于水，并且在一定温度下，酸式盐比正盐的溶解度大
②NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小
（5）碱金属氢化物（如NaH）：都是离子化合物，其中氢以H－形式存在，是强还原剂
（6）锂与O2反应与钠不同，只生成Li2O，而不生成Li2O2
七、焰色试验
1．实验图示
2．操作顺序
3．常见元素的焰色试验的颜色
4．特别提醒
（1）焰色试验是某些金属元素的性质，与元素的存在形态无关
①产生原因：加热灼烧时，基态电子吸收能量跃迁到激发态，由激发态跃迁回基态时，释放的能量以可见光形式呈现
②变化类型：物理变化
（2）黄色火焰能够遮盖紫色火焰
①蓝色钴玻璃可以将黄光过滤掉，避免钠元素的干扰
②若肉眼看不到紫色火焰，则样品中可能含钾元素
③若肉眼看到紫色火焰，则样品中一定不含钠元素
考点2 镁及其化合物
一、单质镁
1．镁的结构
（1）构成微粒：Na+和自由电子，作用力金属键
（2）电子排布式：1s22s22p63s2
（3）第一电离能：I1（Mg）＞I1（Al）
2．镁和非金属单质反应
（1）镁和氧气反应：Mg+O2→MgO
①Mgeq \(-------→,\s\up7(O2),\s\d5(常温))具有抗腐蚀性，原因：表面生成一层致密的氧化物阻止铝和氧气继续反应
②Mgeq \(-------→,\s\up7(O2),\s\d5(点燃))放出大量的热，发出耀眼的白光
（2）镁与N2反应：3Mg+N2Mg3N2（除氮气）
3．镁的置换反应
（1）CO2：2Mg+CO22MgO+C
（2）H2O：Mg+2H2OMg（OH）2+H2↑
（3）HCl：Mg+2HClMgCl2+H2↑
（4）NH4Cl溶液
①反应：Mg+2NH4ClMgCl2+H2↑+2NH3↑
②原理：Mg与H+反应，促进NH4Cl的水解平衡正向移动
4．镁的用途
（1）国防金属：镁合金的强度高、机械性能好，制造汽车、飞机、火箭
（2）冶金工业：用做还原剂和脱氧剂
（3）军事上：用做照明弹
二、镁的重要化合物的性质和应用
1．氧化镁
（1）物性：白色粉末，密度小，熔点2852℃
（2）用途：作耐火材料
2．氯化镁
（1）物理特性：易吸水而发生潮解，可作干燥剂（不能干燥NH3）
（2）用途：炼镁的原料
3．碳酸镁
（1）溶解性：难溶于水，溶解度比Mg（OH）2的大
（2）热不稳定性：MgCO3MgO+CO2↑（工业制备MgO）
4．镁的化合物间的重要转化关系
（1）某些镁盐加热蒸干、灼烧的产物
①MgCl2Mg（OH）2MgO
②Mg(NO3)2Mg（OH）2MgO
③MgSO4MgSO4
④Mg(HCO3)2MgCO3Mg（OH）2MgO
（2）惰性电极电解某些镁的化合物
①MgCl2溶液：MgCl2+2H2OMg（OH）2↓+Cl2↑+H2↑
②熔融MgCl2：MgCl2Mg+Cl2↑（工业上炼镁原理）
③熔融MgO：2MgO2Mg+O2↑（耗能多，不适于炼镁）
三、海水提镁
1．流程图
2．基本反应
（1）制取石灰乳：CaCO3CaOCa（OH）2
①CaCO3CaO+CO2↑
②CaO+H2OCa（OH）2
（2）沉淀Mg2+：Ca（OH）2+Mg2+Mg（OH）2↓+Ca2+
（3）提取MgCl2：Mg（OH）2+2HCl＝MgCl2+2H2O
（4）制氯化镁晶体：MgCl2+6H2OMgCl2·6H2O
①基本操作：加热浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥称量
②基本仪器：酒精灯、烧杯、玻璃棒、漏斗、干燥器、天平

（5）氯化镁晶体脱水：MgCl2·6H2OMgCl2+6H2O
①HCl的作用：带走部分水蒸气，减少MgCl2的水解
②HCl的作用：抑制MgCl2的水解，得到无水MgCl2
（6）制金属镁：MgCl2Mg+Cl2↑
3．原料
（1）直接原料：海水、贝壳和盐酸
（2）间接原料：氢气
（3）循环利用：氯气
考点3 铝及其化合物
一、单质铝的结构、性质和应用
1．物理性质
（1）色质态：银白色有金属光泽的质软的固体
（2）熔沸点：熔点660.4℃，沸点2467℃
（3）三性：延展性、导热性和导电性良好
（4）密度：2.7g/cm3，是一种轻金属
2．与氧气反应：Al+O2→Al2O3
（1）Aleq \(-------→,\s\up7(O2),\s\d5(常温))具有抗腐蚀性，原因：表面生成一层致密的氧化物阻止铝和氧气继续反应
（2）Aleq \(-------→,\s\up7(O2),\s\d5(点燃))放出大量的热，发出耀眼的白光
3．铝热反应
（1）实验装置
①镁条的作用：用镁燃烧放出的热量引燃铝热反应
②氯酸钾作用：氯酸钾对镁的燃烧起助燃作用
（2）反应：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
（3）本质：Al和不活泼金属氧化物的置换反应
（4）特点：反应放出大量的热，得到熔融的金属
（5）应用：冶炼V、Cr、Mn等难熔金属；焊接钢轨
①冶炼V：10Al+3V2O55Al2O3+6V
②冶炼Cr：2Al+Cr2O32Cr+Al2O3
③冶炼Mn：4Al+3MnO23Mn+2Al2O3
④冶炼Cu：2Al+3Cu2O6Cu+Al2O3
4．铝与酸的反应
（1）氧化性酸
①Aleq \(---------------------→,\s\up7(浓硝酸、浓硫酸),\s\d5(常温))钝化
②Aleq \(---------------------→,\s\up7(浓硝酸、浓硫酸),\s\d5(加热))剧烈反应，分别放NO2和SO2气体
③Aleq \(----------→,\s\up7(稀硝酸),\s\d5(常温))放NO气体
（2）非氧化性酸：Aleq \(---------------------→,\s\up7(稀盐酸、稀硫酸),\s\d5(常温))放H2
①关系式：2Al~6H+~3H2↑
②离子方程式：2Al+6H+2Al3++3H2↑
5．铝与强碱溶液的反应
（1）化学：2Al+2NaOH+6H2O2Na［Al（OH）4］+3H2↑
（2）离子：2Al+2OH－+6H2O2［Al（OH）4］－+3H2↑
（3）铝和强碱溶液的反应的过程
①置换反应：2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑
②中和反应：Al(OH)3+NaOHNa［Al（OH）4］
③还原剂是Al，氧化剂是H2O
5．铝与盐溶液的反应
（1）CuSO4eq \(-------→,\s\up7(Al),\s\d5())Cu；AgNO3eq \(-------→,\s\up7(Al),\s\d5())Ag
（2）FeCl3eq \(-------→,\s\up7(Al),\s\d5(少量))Fe2+；FeCl3eq \(-------→,\s\up7(Al),\s\d5(过量))Fe
二、铝的氧化物
1．物性：白色的难熔（熔点高）的物质
2．两性氧化物
（1）与酸溶液反应
①盐酸：Al2O3+6H+2Al3++3H2O
②碳酸：不反应
（2）与碱溶液反应
①烧碱：Al2O3+2OH－+3H2O2[Al(OH)4]－
②氨水：不反应
3．电分解反应
（1）阳极反应：2O2－－4e－O2↑
（2）阴极反应：Al3++3e－Al
（3）电解反应：2Al2O34Al+3O2↑
（4）冰晶石的作用：降低Al2O3的熔点，节能
（5）阳极石墨与氧气反应，被消耗，需要定时更换
4．氧化铝的用途
（1）耐火材料：制耐火坩埚、耐火管和耐高温的实验仪器
（2）炼铝原料：电解熔融的氧化铝
三、铝的氢氧化物
1．物性：白色的难溶于水胶状物质
2．两性氢氧化物
（1）与酸溶液反应
①碱式电离：Al（OH）3Al3++3OH－
②盐酸：Al（OH）3+3H+Al3++3H2O
③碳酸：不反应
（2）与碱溶液反应
①酸式电离：Al（OH）3+H2OH++［Al（OH）4］－
②烧碱：Al(OH)3+OH－［Al（OH）4］－
③氨水：不反应
3．热分解反应：2Al（OH）3Al2O3+3H2O
4．氢氧化铝的用途
（1）Al(OH)3作治疗胃酸过多的内服药
（2）Al(OH)3胶体做净水剂
5．Al（OH）3的三种制备方法
（1）可溶性铝盐溶液与过量氨水反应
Al3++3NH3·H2O＝Al（OH）3↓+3NH4+
（2）向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量CO2
［Al（OH）4］－+CO2＝Al（OH）3↓+HCO3－
（3）相互促进水解法
四、铝盐
1．Al3+和烧碱溶液反应
（1）少量烧碱：Al3++3OH－Al（OH）3↓
（2）过量烧碱：Al3++4OH－[Al(OH)4]－
（3）滴加顺序不同，现象不同
①向铝盐溶液中滴加强碱溶液：Al3+Al（OH）3［Al（OH）4］－
②向强碱溶液中滴加铝盐溶液：OH－［Al（OH）4］－Al（OH）3
2．Al3+和过量氨水反应
（1）离子反应：Al3++3NH3·H2OAl（OH）3↓+3NH4+
（2）反应现象：产生白色沉淀
（3）应用：实验制取Al(OH)3沉淀
3．水解性：Al3++3H2OAl（OH）3+3H+
（1）AlCl3溶液Al（OH）3Al2O3
（2）Al(NO3)3溶液Al（OH）3Al2O3
（3）Al2(SO4)3溶液Al2(SO4)3
（4）双水解
①Na2CO3：2Al3++3CO32－+3H2O2Al（OH）3↓+3CO2↑
②NaHCO3：Al3++3HCO3－Al（OH）3↓+3CO2↑
③Na2S：2Al3++3S2－+6H2O2Al（OH）3↓+3H2S↑
④NaHS：Al3++3HS－+3H2OAl（OH）3↓+3H2S↑
⑤NaClO：Al3++3ClO－+3H2OAl（OH）3↓+3HClO
4．明矾
（1）化学式：KAl（SO4）2·12H2O
（2）物理性质：白色的晶体，易溶于水
（3）电离方程式：KAl（SO4）2K++Al3++2SO42－
（4）用途：Al3+水解产生Al（OH）3胶体，常用做净水剂
（5）溶液配制：常加入少量稀硫酸以防止它的水解
（6）明矾溶液和氢氧化钡溶液反应
①滴加Ba（OH）2溶液至SO42－沉淀完全
KAl（SO4）2+2Ba（OH）2K［Al（OH）4］+2BaSO4↓
②滴加Ba（OH）2溶液至Al3+沉淀完全
2KAl（SO4）2+3Ba（OH）2K2SO4+3BaSO4↓+2Al（OH）3↓
5．铵明矾［NH4Al（SO4）2·12H2O］和碱溶液的反应
（1）铵明矾溶液和氢氧化钡溶液反应
①滴加Ba（OH）2溶液至SO42－沉淀完全
NH4Al（SO4）2+2Ba（OH）2Al（OH）3↓+NH3·H2O+2BaSO4↓
②滴加Ba（OH）2溶液至Al3+沉淀完全
2NH4Al（SO4）2+3Ba（OH）2（NH4）2SO4+3BaSO4↓+2Al（OH）3↓
（2）铵明矾溶液和氢氧化钠溶液反应
①OA段：Al3++3OH－Al（OH）3↓
②AB段：NH4++OH－NH3·H2O
③BC段：Al(OH)3+OH－［Al（OH）4］－
五、四羟基合铝酸盐（偏铝酸盐）
1．相当处理：[Al(OH)4]－Al(OH)3+OH－
2．和盐酸反应
（1）少量盐酸：[Al(OH)4]－+H+Al(OH)3↓+H2O
（2）过量盐酸：[Al(OH)4]－+4H+Al3++4H2O
（3）滴加顺序不同，现象不同
①向四羟基合铝酸盐溶液中滴加强酸溶液：
[Al(OH)4]－Al（OH）3↓［Al（OH）4］－
②向强酸溶液中滴加四羟基合铝酸盐溶液：
H+［Al（OH）4］－Al（OH）3↓
3．和CO2反应
（1）少量CO2：2[Al(OH)4]－+CO22Al(OH)3↓+CO32－+H2O
（2）过量CO2：[Al(OH)4]－+CO2Al(OH)3↓+HCO3－
4．和NaHCO3溶液反应：HCO3－+[Al(OH)4]－Al(OH)3↓+CO32－+H2O
5．水解性
（1）离子反应：[Al(OH)4]－Al(OH)3+OH－
（2）AlCl3：Al3++3[Al(OH)4]－4Al(OH)3↓
（3）MgCl2：2[Al(OH)4]－+Mg2+2Al(OH)3↓+Mg(OH)2↓
（4）NH4Cl：[Al(OH)4]－+NH4+Al(OH)3↓+ NH3·H2O
6．铝土矿提铝（Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2）
（1）强酸→强碱→弱酸法
（2）强碱→强酸→弱碱法
考点4 铁及其化合物
一、单质铁
1．铁元素的存在
（1）游离态：存在于陨铁中
（2）化合态
2．铁的原子结构
（1）电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2
①最高能级电子数6
②最高能层电子数2
③未成对电子数4
④稳定性：Fe2+＜Fe3+
（2）微粒结构示意图
（3）周期表中位置：第4周期第Ⅷ族
3．铁的物理性质
（1）颜色：纯铁呈银白色，常见的铁呈灰黑色
（2）特性：能够被磁铁吸引，可用于分离提纯
4．铁的化学性质
（1）弱氧化剂：Feeq \(---------------------→,\s\up7(S、I2、H+、Cu2+),\s\d5())Fe2+
①Fe+SFeS
②Fe+I2FeI2
③Fe+H+Fe2++H2↑
④Fe+Cu2+Fe2++Cu
（2）强氧化剂：Feeq \(-----------------------------------------→,\s\up7(Cl2、Br2、浓硫（硝）酸、稀硝酸),\s\d5())Fe3+
①Feeq \(---------→,\s\up7(Cl2),\s\d5(点燃))FeCl3，生成棕红色烟
②Feeq \(----------→,\s\up7(浓硫酸),\s\d5(常温))钝化；Feeq \(----------→,\s\up7(浓硫酸),\s\d5(加热))Fe3+或Fe2+
③Feeq \(----------→,\s\up7(浓硝酸),\s\d5(常温))钝化；Feeq \(----------→,\s\up7(浓硝酸),\s\d5(加热))Fe3+或Fe2+
④Feeq \(-----------→,\s\up7(稀硝酸),\s\d5(过量))Fe2+；Feeq \(-----------→,\s\up7(稀硝酸),\s\d5(少量))Fe3+
（3）生成Fe3O4的反应
①O2：3Fe+2O2Fe3O4
②水蒸气：3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2
二、亚铁盐的性质及应用
1．弱氧化性
（1）Mg、Al、Zn与亚铁盐溶液发生置换反应
①Fe2++ZnFe+Zn2+
②Fe2++MgFe+Mg2+
③3Fe2++3Al3Fe+2Al3+
（2）K、Ca、Na与亚铁盐溶液反应
①先与水反应：2Na+2H2O2NaOH+H2↑
②碱与亚铁盐反应：Fe2++2OH－Fe（OH）2↓
2．强还原性
（1）能够被Cl2、Br2氧化
①除FeCl3溶液中的FeCl2溶液：2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－
②Br2：2Fe2++Br22Fe3++2Br－
（2）能够被O2氧化
①反应：12Fe2++O2+6H2O8Fe3++4Fe（OH）3↓
②保存：密封保存，防止O2将Fe2+氧化；加少量铁将Fe3+还原成Fe2+
③一般现用现配，不能长期保存
（3）能够被酸性的H2O2氧化
①反应：2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O
②应用：除去Fe3+中Fe2+的最佳方法
（4）与酸性条件下的MnO4－、NO3－、ClO－等离子不能大量共存
①酸性MnO4－：5Fe2++MnO4－+8H+5Fe3++Mn2++4H2O
②酸性NO3－：3Fe2++NO3－+4H+3Fe3++NO↑+2H2O
③酸性ClO－：2Fe2++2H++ClO－2Fe3++H2O+Cl－
（5）还原性：I－＞Fe2+＞Br－
①向FeBr2溶液通入Cl2，先氧化Fe2+，后氧化Br－
②向FeI2溶液通入Cl2，先氧化I－，后氧化Fe2+
3．水解性：Fe2++2H2OFe（OH）2+2H+
（1）防亚铁盐水解：加相应的稀酸
①FeSO4：加稀硫酸
②FeCl2：加稀盐酸
③Fe（NO3）2：不能加任何酸，防止HNO3将Fe2+氧化
（2）加热蒸干灼烧亚铁盐溶液
①FeSO4Fe2（SO4）3
②FeCl2或Fe(NO3)2Fe（OH）2Fe（OH）3Fe2O3
三、铁盐的性质及应用
1．与KSCN溶液反应
（1）反应：Fe3++3SCN－Fe（SCN）3
（2）现象：产生血红色溶液
（3）应用：检验Fe3+的最佳方法
2．强氧化性
（1）与Fe反应
①反应：2Fe3++Fe3Fe2+
②应用：除去Fe2+中的Fe3+
（2）与Cu反应
①反应：2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
②应用：电子工业上腐蚀铜印刷电路板
（3）Mg、Al、Zn等活泼金属
①少量锌：2Fe3++Zn2Fe2++Zn2+
②过量锌：2Fe3++3Zn2Fe+3Zn2+
（4）与KI溶液反应
①反应：2Fe3++2I－2Fe2++I2（FeI3不存在的原因）
②应用：溶液颜色变化不明显，产生紫黑色沉淀
（5）与SO2反应
①反应：2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++SO42－+4H+
②应用：溶液由棕黄色变成浅绿色
（6）与H2S反应
①反应：2Fe3++H2S2Fe2++S↓+2H+
②应用：溶液由棕黄色变成浅绿色，产生黄色沉淀
（7）Na2S溶液
①少量Na2S：2Fe3++S2－S↓+2Fe2+
②过量Na2S：2Fe3++3S2－2FeS↓+S↓
3．水解性
（1）离子反应：Fe3++3H2OFe（OH）3+3H+
①FeCl3 Fe（OH）3Fe2O3
②Fe2（SO4）3Fe2（SO4）3
（2）溶液配制：先加入冷的稀酸，再加水稀释到相应浓度
（3）双水解
①Na2SiO3：2Fe3++3SiO32－+6H2O2Fe（OH）3↓+3H2SiO3↓
②NaClO：Fe3++3ClO－+3H2OFe（OH）3↓+3HClO
四、铁的氧化物
1．物理性质和用途
2．能够被某些还原剂还原：FexOyeq \(---------------------→,\s\up7(H2、CO、C、Al),\s\d5(加热或高温))Fe
（1）H2：FeO+H2Fe+H2O
（2）CO：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2（高炉炼铁的主反应）
（3）C：Fe3O4+2C3Fe+2CO2↑
（4）Al：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3（铝热反应）
3．与酸反应
（1）与非氧化性酸（如稀盐酸）发生复分解反应
①FeO：FeO+2H+Fe2++H2O
②Fe3O4：Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O
③Fe2O3：Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O
（2）与氧化性酸（如稀硝酸）发生复分解反应或氧化还原反应
①FeO：3FeO+10H++NO3－3Fe3++NO↑+5H2O
②Fe3O4：3Fe3O4+28H++NO3－9Fe3++NO↑+14H2O
③Fe2O3：Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O
（3）与还原性酸（如氢碘酸）发生复分解反应或氧化还原反应
①FeO：FeO+2H+Fe2++H2O
②Fe3O4：Fe3O4+8H++2I－3Fe2++I2+4H2O
③Fe2O3：Fe2O3+6H++2I－2Fe2++I2+3H2O
五、铁的氢氧化物
1．铁的氢氧化物的制备
（1）制备氢氧化铁
①烧碱：Fe3++3OH－Fe（OH）3↓
②氨水：Fe3++3NH3·H2OFe（OH）3↓+3NH4+
（2）氢氧化亚铁
①烧碱：Fe2++2OH－Fe（OH）2↓
②氨水：Fe2++2NH3·H2OFe(OH)2↓+2NH4+
（3）制备纯净的Fe（OH）2常用的三种方法
2．Fe(OH)2转化为Fe(OH)3
（1）反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3↓
（2）现象：白色沉淀→灰绿色→红褐色
3．化学性质
（1）热不稳定性
①Fe(OH)3Fe2O3+H2O
②Fe(OH)2eq \(-------------→,\s\up7(加热),\s\d5(隔绝空气))FeO+H2O
③Fe(OH)2eq \(----------→,\s\up7(加热),\s\d5(空气中))Fe2O3+H2O
（2）与非氧化性酸（如稀盐酸）反应
①Fe（OH）3：Fe（OH）3+3H+Fe3++3H2O
②Fe(OH)2：Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O
（3）与氧化性酸（如稀硝酸）反应
①Fe（OH）3：Fe（OH）3+3H+Fe3++3H2O
②Fe(OH)2：3Fe（OH）2+10H++NO3－3Fe3++NO↑+8H2O
（4）与还原性酸（如氢碘酸）反应
①Fe（OH）3：2Fe（OH）3+6H++2I－2Fe2++I2↓+6H2O
②Fe(OH)2：Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O
六、铁离子和亚铁离子的检验
1．Fe3+的检验
（1）试液血红色溶液（最佳方法）
（2）试液产生红褐色沉淀
（3）苯酚法
①反应：6C6H5OH+Fe3+［Fe（OC6H5）6］3－+6H+
②现象：溶液变成紫色
2．Fe2+的检验
（1）试液无现象血红色溶液
（2）溶液先产生白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色
（3）铁氰化钾K3[Fe(CN)6]法
①反应：3Fe2++2[Fe(CN)6]3－＝Fe3[Fe(CN)6]2↓
②现象：产生蓝色沉淀
3．Fe3+和Fe2+混合液
（1）检验Fe2+
①试液高锰酸钾溶液紫红色褪去（用稀硫酸酸化）
②试液溴水褪色
③试液蓝色沉淀
（2）检验Fe3+
①试液血红色溶液
②试液试纸变蓝
【特别提醒】检验FeCl3溶液中是否含FeCl2溶液，不能用酸性高锰酸钾溶液，因为Cl－也能使其褪色，应该用铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液。
七、铁及其化合物间的转化关系
1．“铁三角”的转化关系
2．“铁三角”的转化关系及应用举例
（1）判断离子共存
①Fe2+eq \f(不共存,氧化还原反应)NO3－（H+）、ClO－、MnO4－（H+）
②Fe3+eq \f(不共存,氧化还原反应)S2－、HS－、I－、SO32－、HSO3－
③Fe3+eq \f(不共存,水解互促反应)HCO3－、CO32－、AlO2－、SiO32－、ClO－
（2）盐溶液的配制与保存
①Fe2+的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe2+被氧化；加少量相应的酸，防止Fe2+水解。
②Fe3+的盐溶液：加少量相应的酸防止Fe3+水解。
考点5 铜及其化合物
一、单质铜的性质及应用
1．铜的原子结构
（1）电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，价电子排布图：
①最高能级电子数10
②最高能层电子数1
③未成对电子数1
④稳定性：Cu2+＜Cu+
（2）原子结构示意图：
（3）周期表中位置：第4周期第IB族，位于ds区
2．铜的物理性质
（1）颜色：呈红色或紫红色
（2）三性：导电性、导热性和延展性良好
3．与非金属单质反应
（1）与氧气反应：条件不同，产物不同
①加热：2Cu+O22CuO
②常温：2Cu+O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3
（2）与其他非金属反应
①Cueq \(-----→,\s\up7(S),\s\d5(加热))Cu2S
②Cueq \(------→,\s\up7(Cl2),\s\d5(点燃))CuCl2
4．与酸反应
（1）稀硫酸
①普通条件：Cu不能置换出H2
②电解条件：Cu+H2SO4（稀）CuSO4+H2↑
（2）浓硫酸：Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O
（3）浓硝酸：Cu+4HNO3（浓）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O
（4）稀硝酸：3Cu+8HNO3（稀）3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
5．与盐溶液反应
（1）硝酸银：2AgNO3+Cu2Ag+Cu（NO3）2
（2）氯化铁：2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2
6．单质铜在化学实验中的应用
（1）除去某种气体中的氧气
（2）乙醇催化氧化的催化剂
①催化原理：CuCuOCu
②催化反应：2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
（3）防止可燃性气体燃烧回火的安全装置
二、铜的氧化物和氢氧化物的性质及应用
1．氧化铜
（1）物性：黑色粉末状固体
（2）弱氧化性：CuOeq \(-------------------→,\s\up7(H2、CO、C、Al),\s\d5(NH3、乙醇))Cu
①Al：2Al+3CuO3Cu+Al2O3
②C：2CuO+C2Cu+CO2↑
③NH3：2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O
④乙醇：CH3CH2OH+CuOCH3CHO+H2O+Cu
（3）热不稳定性
①反应：4CuO2Cu2O+O2↑
②原因：Cu+的价电子构型为3d10的稳定结构
2．氧化亚铜
（1）物性：砖红色固体
（2）用途：作为红色玻璃和搪瓷的着色剂
3．氢氧化铜
（1）物理性质：蓝色不溶于水的固体
（2）化学性质
①弱碱性：Cu(OH)2+2H+Cu2++2H2O
②不稳定性：Cu（OH）2CuO+H2O
③弱氧化性：2Cu(OH)2+RCHORCOOH+Cu2O↓+2H2O
④络合性：Cu(OH)2+4NH3·H2O [Cu(NH3)4]2++2OH－+4H2O
三、几种常见的铜盐
1．可溶性铜盐
（1）水解性：Cu2++2H2OCu（OH）2+2H+
①防水解：加入相应的稀酸
②制无水物：CuCl2·H2OCuCl2，在HCl气氛中加热
（2）与碱反应
①Cu2+Cu（OH）2↓
②Cu2+Cu（OH）2↓[Cu(NH3)4]2+（深蓝色溶液）
（3）硫酸铜晶体（CuSO4·5H2O）
①物性：蓝色晶体，俗称胆矾、蓝矾
②结构：［Cu（H2O）4］SO4·H2O
（4）硫酸铜的应用
①CuSO4：检验某些气体或液态有机物中微量水的存在
②硫酸铜溶液和消石灰配制波尔多液，其杀菌原理是重金属盐使细菌蛋白质变性
2．碱式碳酸铜
（1）俗名：铜锈或铜绿
（2）热分解反应：Cu2（OH）2CO32CuO+CO2↑+H2O
（3）与盐酸反应：Cu2（OH）2CO3+4H+2Cu2++3H2O+CO2↑
（4）与氢气反应：Cu2（OH）2CO3+2H22Cu+CO2↑+2H2O
（5）与铝反应：3Cu2（OH）2CO3+4Al6Cu+CO2↑+2Al2O3+3H2O
考点6 金属的冶炼、金属材料
一、金属的冶炼
1．金属在自然界中的存在
（1）化合态：大多数金属，金属元素都显正价
（2）游离态：金、铂等极少数金属
2．冶炼实质：金属离子金属原子（Mn++ne－＝M）
3．冶炼依据：金属离子的氧化性强弱不同
4．冶炼方法
（1）电解法：冶炼金属活泼性很强的金属（如K、Ca、Na、Mg、Al等）
①2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑
②MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑
③2Al2O3（熔融）4Al+3O2↑
（2）热还原法：用还原剂（C、CO、H2、Al、Na等）还原金属活泼性介于Zn~Cu之间的金属化合物。
①Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
②2CuO+C2Cu+CO2↑
③WO3+3H2W+3H2O
④TiCl4+4NaTi+4NaCl
⑤Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3
（3）热分解法：用于冶炼不活泼金属Hg、Ag。
①2HgO2Hg+O2↑ ②2Ag2O4Ag+O2↑
5．铜的冶炼“两方法”
（1）湿法炼铜：Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu。
（2）高温炼铜
①工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得粗铜
2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO（炉渣）
2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2
2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑
②电解精炼铜：用粗铜做阳极，失电子变为Cu2+，用纯铜棒做阴极即可得精铜
二、金属材料和合金的组成
1．金属材料：包括纯金属及其合金
2．合金的组成和性能
（1）组成
①合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。
②合金是混合物，不是化合物。
③在合金中各组成成分元素的化合价都为0价
（2）形成：所有成分在一定温度范围内都是液体
（3）合金具有金属特性，如导电、传热等。
（4）合金的特点
①合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，如合金的硬度、熔点不同于其成分金属。
②调节合金的性能：调节所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件
（5）合金硬度变大的原因：改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层间的相对滑动变得困难。
（6）腐蚀速率：一般合金容易生锈（形成原电池）
三、铁合金
1．合金元素：主要是铁和碳
2．铁合金分类：根据含碳的不同分类
（1）生铁：含碳量2%~4.3%，硬度大，抗压、性脆、韧性差
（2）钢：含碳量0.03%~2%，硬度小，延展性好、韧性好、机械性能好
3．钢的分类
（1）碳素钢
①低碳钢：韧性、焊接性好，但硬度低，用于制造钢板、钢丝和钢管等
②中碳钢：硬度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等
③高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等
（2）合金钢（特种钢）
①形成：在碳素钢中适量加入合金元素，使钢的组织机构发生变化
②性能：强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等
③不锈钢：合金元素主要是铬（Cr）和镍（Ni）
四、铝合金和新型合金
1．硬铝
（1）合金元素：Cu、Mg、Si、Mn
（2）性能：密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力
（3）用途：制造飞机和宇宙飞船的理想材料
2．储氢合金
（1）概念：能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物的材料
（2）实用性要求
①储氢量大
②金属氢化物容易形成，稍微加热容易分解
③室温下吸、放氢速率快
（3）代表物：Ti-Fe合金，La-Ni合金
3．其他新型合金：钛合金、耐热合金、形状记忆合金等
物质
氧化钠
过氧化钠
氧的价态
－2价
－1价
电子式
所含离子
2个Na+和1个O2－
2个Na+和1个O22－
化学键
离子键
离子键和共价键
氧化物类别
碱性氧化物
过氧化物（不属碱性氧化物）
序号
混合物（括号内为杂质）
除杂方法
①
Na2CO3（s）（NaHCO3）
加热法
②
NaHCO3（aq）（Na2CO3）
通入足量CO2
③
Na2CO3（aq）（NaHCO3）
滴加适量NaOH溶液
元素
Li
Na
K
Rb
Cs
与氧气反应
反应越来越剧烈，产物越来越复杂
Li2O
Na2O、Na2O2
K2O、K2O2、KO2
更复杂氧化物
与水反应
反应越来越剧烈
反应缓慢
反应剧烈
轻微爆炸
剧烈爆炸
氢氧化物
碱性强弱：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH
元素
钠
钾
锂
钙
锶
钡
铜
焰色
黄色
紫色
紫红色
砖红色
洋红色
黄绿色
绿色
名称
氧化亚铁
四氧化三铁
氧化铁
化学式
FeO
Fe3O4
Fe2O3
铁的化合价
+2
+2、+3
+3
氧化物类型
碱性氧化物
非碱性氧化物
碱性氧化物
颜色状态
黑色粉末
黑色晶体
红棕色粉末
俗 名
磁性氧化铁
铁红、铁锈
用 途
磁性材料
油漆颜料
有机保护层法
还原气保护法
阳极铁电解法
图1
图2
图3