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镁铝铁铜（基础班）课件 2024年化学奥林匹克竞赛
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这是一份镁铝铁铜（基础班）课件 2024年化学奥林匹克竞赛，共60页。PPT课件主要包含了镁与碱土金属，物理性质，单质的物理性质，导热性好，化学性质，与水作用，镁与二氧化碳的作用，焰色反应，碱土金属的应用，碱土金属的存在等内容，欢迎下载使用。
单质的物理性质和化学性质
●为何我们在实验室看到的镁条表面是黑的？
有金属光泽密度小硬度小熔点低
如单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物：
BeO MgO CaO SrO BaO2
与氧、硫、氮、卤素反应，形成相应的化合物。
●镁条在空气中燃烧的时候也会与氮反应。
M + 2H2O → M(OH)2 + H2(g)
●铍能与水蒸气反应，镁能将热水分解，而钙、 锶、钡与冷水能比较剧烈地反应。
2Mg + 2CO2→ 2MgO+ C
NO2过量 4Mg + 2NO2 =点燃= 4MgO + N2NO2少量 7Mg + 2NO2 =点燃= 4MgO + Mg3N2
●那么镁能与二氧化硫、二氧化氮反应吗？
Mg+SO2==(点燃)MgO+SS+Mg==(点燃)MgS如果SO2过量还会继续反应
砖红色 洋红色 紫红色。
红色焰火的简单配方：
KClO3：34% Sr(NO3)2: 45% 炭 粉：10% 镁 粉：4% 松 香：7%
镁：镁合金用来制造飞机、运输工具、军事器 材等。
镁的存在和镁单质的制备
地壳中存在形式： 菱镁矿（碳酸镁）MgCO₃， 白云石（碳酸镁钙）CaMg(CO₃)₂， 光卤石（水合氯化镁钾）KCl·MgCl₂·H₂O中。
镁是在地球的地壳中第八丰富的元素，约占2%的质量，亦是宇宙中第九多元素
●镁在海水中中存在海水中存在氯化镁，每立方英里海水含有约120亿磅镁。海洋及盐湖中的镁比陆地上更多,是镁的主要来源.海水中含有10多种元素,镁的含量排第三,位居Na、K之后.海水中含镁0.13%每立方千米海水中有130万t镁,相当于世界镁年消耗量的4倍盐湖水的镁浓度比海水更高.以东以色列、约旦之间的”死海”(实为另一内陆湖),受到千万干旱气候的造化,湖水极浓,含镁竟高达4%.
熔融盐电解 2MgCl2 (l) Mg (l) + Cl2(g)
正常氧化物(O2-)：
过氧化物(O22-)：
M + O2 —— MO
●碱土金属的氢氧化物都是白色固体。
M(OH)2溶解度较小（ Be(OH)2 和Mg(OH)2 是难溶的）
Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 两性 中强 强 强 强
(箭头指向)碱性增强，溶解度增大。
氢氧化物酸碱性判断标准
R拉电子能力与离子势有关: φ＝Z/r (r以pm为单位)
解离方式与 R拉电子能力有关
碱金属氢氧化物均为碱性，Be(OH)2为两性， 其它碱土金属氢氧化物为碱性。
1.晶体类型： 碱土金属的卤化物不是典型的离子晶体，有一定的共价性。
例如：Be2+极化力强， BeCl2已过渡为共价化合物。
重要盐类： 卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐。
BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2熔点/ ℃ 415 714 775 874 962
IIA盐类难溶居多，常见盐类除氯化物、硝酸 盐外， 其他难溶，如MCO3、MC2O4、M3(PO4)2、 MSO4、 MCrO4。
3、热稳定性 碱土金属的盐： 卤化物、硫酸盐、碳酸盐对热也较稳定。
BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3T分 /℃ ＜100 540 900 1290 1360
氯化镁，呈无色片状晶体，微溶于丙酮，溶于水、乙醇、甲醇、吡啶。在湿空气中潮解并发烟。
无水氯化镁不能由氯化镁溶液或氯化镁晶体（MgCl2·6H2O）直接蒸发或加热得到，要在氯化氢氛围中操作。
硫酸镁的作用分外用和内用两种，包括如下：（1）外用，比如有明显的湿疹、外伤性水肿、炎症，外敷硫酸镁之后可以起到收敛、抗炎、消肿的作用。（2）内用，硫酸镁可以改善钾离子代谢，对于顽固性的低血钾，静脉注射或口服硫酸镁之后可以改善钾离子的代谢，对钾离子的升高和功能的改善有很大的作用。
氟化钙： 俗称萤石，是制取HF和F2的重要原料。在冶金工业中用作助熔剂，也用于制作光学玻璃和陶瓷等。
氯化钙： CaCl2·6H2O加热脱水形成白色多孔CaCl2。 无水CaCl2有很强的吸水性，常用的干燥剂。不能用于干燥NH3气和乙醇。氯化钙和冰的混合物是实验室常用的致冷剂。 氯化钡： 氯化钡用于灭鼠剂和鉴定SO42-离子的试剂等。氯化钡易溶于水。可溶性钡盐对入、畜都有害，对人致死量为0.8g，切忌入口。
Na2SO4·10H2O俗称芒硝，由于它有很大的熔化热(253kJ·kg-1)，是一种较好的相变贮热材料的主要组分。无水硫酸钠俗称元明粉，大量用于玻璃、造纸、水玻璃、陶瓷等工业中。
硫酸钙： CaSO4·2H2O俗名生石膏，加热到393K左右变成熟石膏CaSO4·1/2H2O,用以制模型、塑像、水泥、粉笔和石膏绷带等。
BaSO4俗称重晶石，将重晶石粉与煤粉混合，在高温下(1173-1473K)煅烧还原成可溶性BaS和CO气体。往BaS水溶液中通CO2，则得到BaCO3。 硫酸钡是唯一无毒的钡盐，医疗诊断中用作肠胃系统的X射线造影剂—“钡餐”。
对角线规则： ⅠA 族的Li与ⅡA族的Mg， ⅡA族的Be与ⅢA族的Al， ⅢA 族的B与ⅥA族的Si，这三对元素在周期表中处于对角线位置：
相应的两元素及其化合物的性质有许多相似之处。这种相似性称为对角线规则。
1、锂与镁的相似性：单质与氧作用生成正常氧化物；单质直接与氮化合生成氮化物；氢氧化物均为中强碱，且水中溶解度不大；氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶；氯化物均能溶于有机溶剂中。
硼族(ⅢA)：B，Al，Ga，In，Tl价电子构型：ns2np1硼族元素的最大特征是缺电子元素（价电子数<价层轨道数），可形成缺电子化合物。例如：BF3，H3BO3。
同素异形体：无定形硼， 晶形硼 棕色粉末, 黑灰色 化学活性高， 硬度大 熔点，沸点都很高。多种晶形硼中含有B12基本结构单元
由于铝的亲氧性，它被用于冶炼镍、锰、钒等难熔金属，成为铝热法。也可用于焊接工艺上。
还可用于制备耐高温的金属陶瓷。
铝的物理性质如下：颜色和光泽：铝是银白色而具有光泽的金属。质量：质量轻，20℃时密度为2.6989g/cm³。毒性：无毒性和磁性。
铝的化学性质： 1、铝不仅在点燃的条件下与氧气发生反应，还可以在空气中直接氧化生成氧化铝； 2、铝与盐溶液可发生置换反应； 3、铝可与水发生反应； 4、铝热反应 5、常温下铝在浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，既可以与酸反应又可以与碱反应。
●先将铝片或者铝丝打磨干净,再在硝酸汞溶液中 浸泡一会,取出露置于空气中,铝表面会形成一 些毛刷状物质,该实验又被称为"铝毛实验".●“铝毛”主要成分是氧化铝,
●铝在空气中与氧气反应在其表面形成致密的氧 化膜，阻止氧气与铝的进一步反应，从而起到 防腐的作用。
●铝在空气中若不能形成致密的氧化膜，就会 像铁一样无限制的“生锈”从而被腐蚀。
2Al +6HCl = 2AlCl3+ 3H2↑ 2Al + 3H2SO4(稀)= Al2(SO4)3+ 3H2↑ 2Al + 2NaOH + 2H2O =2NaAlO2+3H2↑ Al + 6HNO3(浓)=Δ=Al(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O Al + 4HNO3(稀)= Al(NO3)3+ NO↑+ 2H2O 8Al + 30HNO3(再稀一点)=8Al(NO3)3+ 3N2O↑+15H2O 8Al + 30HNO3(极稀)====8Al(NO3)3+ 3NH4NO3+ 9H2O
电解法：Al2O3——Al+O2
电解熔融的氧化铝，用冰晶石作熔剂。
●氯化铝的熔点是194℃而氧化铝的熔点是2054℃， 为何工业是用电解氧化铝而不是电解氯化铝来得 到金属铝？
1.氧化铝和氢氧化铝 氧化铝：Al2O3 α- Al2O3 ：刚玉，硬度大，不溶于水、 酸、碱。 γ- Al2O3 ：活性氧化铝，可溶于酸、 碱，可作为催化剂载体。
红宝石 蓝宝石 黄玉/黄晶Cr（Ⅲ） Fe（Ⅲ）,Ti(Ⅳ) Fe（Ⅲ）
有些氧化铝晶体透明，因含有杂质而呈现鲜明颜色。
氢氧化铝：Al(OH)3
离子晶体 分子晶体
AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3
离子键 共价键
用干法合成AlCl3：
潮湿空气中的AlCl3，遇NH3生成NH4Cl。
1.d区元素在周期表中的位置
2、d区元素的物理性质
熔点、沸点高 熔点最高的单质：钨(W)硬度大 硬度最大的金属：铬(Cr)密度大 密度最大的单质：锇(Os)导电性，导热性，延展性好。
3、d区元素的化学性质
总趋势：从左至右活泼性降低。
有多种氧化态。红色为常见的氧化态。
5、d区元素离子的颜色
水合离子呈现多种颜色。
Ⅷ族 Fe C Ni 铁系 Ru Rh Pd Os Ir Pt
最高氧化值不等于族序数。
辉钴矿：CAsS；镍黄铁矿：NiS·FeS；
白色金属，磁性材料；Fe，C和Ni熔点接近。
赤铁矿：Fe2O3；磁铁矿：Fe3O4；
与稀酸反应(C，Ni反应缓慢)
纯Fe，C，Ni在水、空气中稳定； 加热时，Fe,C,Ni可与O2,S,X2等反应。
浓、冷HNO3可使Fe，C，Ni钝化；浓H2SO4可使Fe钝化。
钴(Ⅱ)和镍(Ⅱ)的重要化合物
还原性：Fe(Ⅱ)>C(Ⅱ)>Ni(Ⅱ)
Fe(Ⅲ) C(Ⅲ) Ni(Ⅲ)F- FeF3 CF3 * (350℃分解) Cl- FeCl3 CCl3 * (常温分解)Br- FeBr3 * *I- * * *
① FeCl3有明显的共价性，易潮解。
② CCl26H2O变色硅胶。
Fe(Ⅱ), C(Ⅱ), Ni(Ⅱ)的硫化物
FeS CS NiS
4×10-21(α)2×10-25(β)
3.2×10-19(α)1.0×10-24(β)2.0×10-26(γ)
但CS, NiS形成后由于晶型转变而不再溶于酸。
水溶液中铁、钴、镍的离子及其反应
1.Fe(Ⅱ),Fe(Ⅲ)的水溶液
Fe3+水解最终产物：Fe(OH)3
Fe3+进一步水解：
Fe2+具有还原性：(保存Fe2+溶液应加入Fe)
Fe3+中等强度氧化剂。(FeCl3烂板剂)
2.水溶液中的配合反应
异硫氰合铁(Ⅲ)配离子
四异硫氰合钴(Ⅱ)配离子
实验中用固体KSCN或NH4SCN
常用盐：K4[Fe(CN)6] 黄血盐 黄色 K3[Fe(CN)6] 赤血盐 晶体为红色
2.向FeCl2溶液中滴入几滴KSCN溶液，可观察到溶液 ，然后向溶液中滴加几 滴氯水，可观察到 。
1.向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液，可观察到溶液呈 ，然后向溶液中加入过量 的铁粉，可观察到 。
3.如何证明含亚铁离子的溶液中是否含有铁离子？
4.如何证明含铁离子的溶液中是否含有亚铁离子？
Fe2+的鉴定：(酸性条件)
Fe3+的鉴定：(酸性条件)
[KFeⅢ (CN)6FeⅡ]x 的结构
单质：Cu，Ag，Au矿物：孔雀石：Cu2(OH)2CO3 辉银矿：Ag2S 碲金矿：AuTe2
特征颜色：Cu(紫红)，Ag(银白)，Au(黄)熔点、沸点较其它过渡金属低导电性、导热性好，且Ag>Cu>Au延展性好
Au，Ag不与O2发生反应，当有沉淀剂或配合剂存在时，可反应。
所以不可用铜器盛氨水。
活泼性：Cu>Ag>Au
①Cu,Ag,Au不能置换稀酸中的H+(还原性差)；②生成难溶物或配合物,使单质还原能力增强；
③ Cu,Ag,Au可溶于氧化性酸。
难溶物： CuCl CuBr CuI CuSCN CuCN Cu2S
配合物:CuCl2-,CuBr2-,CuI2-,Cu(SCN)2-,Cu(CN)2-
Cu(I)的配合物多为2配位
形成Cu(NH3)2+，但不稳定，易被空气氧化而非歧化。
Cu(II)的配合物多为4配位
检验糖尿病：红色为有病，蓝色没有病
对[Cu(H2O)4]SO4·H2O结构的解释有两种
几种银和金的常见化合物
难溶的多易溶：AgNO3, AgF, AgClO4难溶：AgCl, AgBr, AgI, AgCN, AgSCN, Ag2S, Ag2CO3, Ag2CrO4。热稳定性差 （见光、受热易分解）
颜色AgCl AgBr AgI Ag2O Ag2CrO4 Ag2S白 浅黄 黄 褐 砖红 黑
水溶液中铜族元素的离子及反应
2.Cu2+的鉴定：(弱酸性)
水溶液中：稳定性 Cu(I)
Cu2+ 0.859V CuI - 0.185V CuCu2+ 0.447V CuCl2- 0.232V CuCu2+ 0.561V CuCl 0.117V CuCu(NH3)42+ 0.013V Cu(NH3)2+ -0.128V Cu
有配合剂、沉淀剂存在时Cu(I)稳定性提高
高温，固态时：稳定性 Cu(I)>Cu(II)
4.Ag(I)离子的反应
第3题 (10分) 铜是人类最早使用的金属之一，早在史前时代， 人们就 开始采掘露天铜矿，并应用于制造武器、工具和其他器皿 ，铜对早期人类文明的进步影响深远。 3-1 铜的单质呈 色。铜在干燥的空气中比较稳定， 但在富含CO2的潮湿空气中，其表面将缓慢生成一层绿色 “铜锈”，“铜锈”的主要成分的化学式为 。
3-2 氯化亚铜是白色结晶或粉末，微溶于水，不溶于乙醇。常用作催化剂、杀菌剂、媒染剂、脱色剂等。通常可在弱酸或近中性条件下利用适宜还原剂及沉淀剂制备氯化亚铜。实验步骤如下： ① 配置一定浓度的Na2CO3与Na2SO3混合水溶液A； ② 配置一定浓度的CuSO4与NaCl混合水溶液B； ③ 将A溶液缓慢滴加至B溶液中，并不断搅拌； ④ 反应完毕，抽滤并分别用1% HCl溶液、无氧水及无水 乙醇洗涤产品。 请根据以上内容，回答下列问题。 3-2-1 写出该方法中制备氯化亚铜的化学方程式 。 3-2-2 溶液A中加入Na2CO3的作用是什么？ 3-2-3 如果将B溶液逐滴加入到A溶液中，会因生成一种配 合物而难以制得CuCl，请用离子方程式解释原因。
第3题 (10分)3-1 紫红 Cu2(OH)2CO3 (各2分，共4分)3-2-1 2CuSO4 + Na2SO3 + 2NaCl + Na2CO3 = 2CuCl + 3Na2SO4 + CO2 (2分)3-2-2 消除反应生成的H+ (2分)3-2-3 2Cu2+ + 5SO32- + H2O + 2CO32- = 2[Cu(SO3)2]3- + SO42- + 2HCO3- (2分)
1-1、铁、钴、镍通常称为铁系元素，元素性质有很多相似性，如都有磁性，都属于中等活泼金属，都能与常见配体形成配合物。但Fe2+和Ni2+在氨水中的反应现象不同，Fe2+在氨水中先生成 色沉淀，放置后最终转变成红棕色沉淀，该沉淀化学式为 。 1-2、镍有六配位单核配位化合物[NiA2(NO2)2]，其中部分元素组成为：Ni：21.66%，N：31.03%，C：17.73%；未知配体A中不含氧；在配合物中已知配体的氮氧键不等长。（1）配位化合物的化学式为 （2分）（2）配合物的几何构型为 （2分）（3）配位原子为 （2分）
第30届中国化学奥林匹克竞赛（江苏赛区）夏令营暨选拔赛试题
1-1 白 ；Fe(OH)3 1-2 （1）[Ni(NH2CH2CH2NH2)2(NO2)2] （2）八面体型 （3）N、O
三草酸合铁酸钾晶体呈翠绿色，易溶于水，难溶于乙醇，且在加热与光照下易分解。该物质具有光敏性，可广泛应用于光化学和光催化反应中量子收率的测定。另外，三草酸合铁酸钾在部分有机反应中体现出良好的催化性能，并可作为制备活性铁催化剂的主要原料。4-1 实验室制备三草酸合铁酸钾的方法如下：步骤一：将(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶于水并加入H2SO4酸化，在不断搅拌下加入饱和H2C2O4溶液，以制备FeC2O4；步骤二：在FeC2O4中加入饱和K2C2O4溶液，缓慢滴加H2O2溶液并快速搅拌，此时体系中有红棕色沉淀生成。交替加入饱和H2C2O4与饱和K2C2O4溶液至沉淀消失，此时溶液呈透明的亮绿色；步骤三：水浴浓缩、冷却结晶，并用无水乙醇洗涤数次，低温干燥。根据上述实验步骤，回答下列问题：（1）步骤中使用硫酸的目的是 （1分），步骤二中双氧水的作用为 （1分）。（2）步骤二中所产生的红棕色沉淀为 （填写化学式，1分），产生该沉淀的化学方程式为 （2分）。 4-2 常用高锰酸钾作为滴定剂和指示剂，以测定所制备三草酸合铁酸钾的含量。滴定过程中指示终点颜色为 （1分）。请写出滴定过程中所发生反应的离子方程式 （2分）。
第31届中国化学奥林匹克竞赛（江苏赛区）夏令营试题（p222）
4-3 在N2氛围下，三草酸合铁酸钾结晶水合物的热失重曲线（TG）如图1所示。结果表明，97℃处10.89%的失重与失去样品中所有结晶水分子的理论计算值非常吻合；283℃时，样品8.82%的失重与分解产生等物质的量CO2的理论计算值8.96%非常接近，此时三草酸合铁酸钾分解为K2C2O4与另一种配合物A，且两者物质的量之比为1:2，请回答：（1）三草酸合铁酸钾结晶水合物的化学式为 。(1分)（2）配合物A的名称为 。(1分)图1 三草酸合铁酸钾晶体的热失重曲线图
图1 三草酸合铁酸钾晶体的热失重曲线图
4-1（1）防止亚铁离子的水解（1分）；将+2价铁元素氧化为+3价铁元素（1分）（2）Fe(OH)3（1分）6 FeC2O4 + 3H2O2 +6K2C2O4 = 4 K3[Fe(C2O4)3] + 2Fe(OH)3 （2分）4-2 浅红色（1分）5C2O42- + 2MnO4 - +16 H+ = 10 CO2↑ + 2Mn2+ + 8H2O（2分）4-3（1）K3[Fe(C2O4)3]·3H2O（1分）（2）二草酸合亚铁酸钾（1分）参考方程式：2K3[Fe(C2O4)3]→2K2[Fe(C2O4)2]+ K2C2O4+ 2CO2↑
化合物A能发生如下列框图的转化关系（A--J均含相同元素），化合物A是一种黑色固体，不溶于水、稀醋酸及稀NaOH溶液中，而易溶于热HCl溶液中，红色沉淀H不溶于稀酸或稀碱中，但可溶于热HNO3中。判断框图中A—J各物质中该元素的主要存在形式的化学式。
A：CuO; B：CuCl42-; C：CuCl32- 或CuCl2-; D：CuCl; E：Cu(NH3)2+; F：Cu(NH3)42+; G：Cu(CN)2-; H：Cu; I：Cu(H2O)62+; J：Cu(OH)2
●某常见金属M的硫酸盐A的水溶液为蓝色，加入氨水生成深蓝色的配离子B，B在隔绝空气条件下与金属M反应，可以生成无色配离子C。在A的溶液中加入KI可以得到沉淀D。D可以用于检查室内汞含量是否超标：用涂有D的试纸悬挂于室内，室温下若三小时内试纸变色，则表明室内汞超标。请写出下列各物质的化学式：①A B C D 。②从原子结构的角度分析，C为无色的原因是？③估计沉淀D的颜色为？④用D试纸检测汞蒸气时，其反应方程式为?
①A CuSO4 B Cu(NH3)42+ C Cu(NH3)2+ D CuI②3d10，d轨道全满③白色（或无色）④4CuI + Hg = Cu2HgI4 + 2Cu
单质的物理性质和化学性质
●为何我们在实验室看到的镁条表面是黑的？
有金属光泽密度小硬度小熔点低
如单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物：
BeO MgO CaO SrO BaO2
与氧、硫、氮、卤素反应，形成相应的化合物。
●镁条在空气中燃烧的时候也会与氮反应。
M + 2H2O → M(OH)2 + H2(g)
●铍能与水蒸气反应，镁能将热水分解，而钙、 锶、钡与冷水能比较剧烈地反应。
2Mg + 2CO2→ 2MgO+ C
NO2过量 4Mg + 2NO2 =点燃= 4MgO + N2NO2少量 7Mg + 2NO2 =点燃= 4MgO + Mg3N2
●那么镁能与二氧化硫、二氧化氮反应吗？
Mg+SO2==(点燃)MgO+SS+Mg==(点燃)MgS如果SO2过量还会继续反应
砖红色 洋红色 紫红色。
红色焰火的简单配方：
KClO3：34% Sr(NO3)2: 45% 炭 粉：10% 镁 粉：4% 松 香：7%
镁：镁合金用来制造飞机、运输工具、军事器 材等。
镁的存在和镁单质的制备
地壳中存在形式： 菱镁矿（碳酸镁）MgCO₃， 白云石（碳酸镁钙）CaMg(CO₃)₂， 光卤石（水合氯化镁钾）KCl·MgCl₂·H₂O中。
镁是在地球的地壳中第八丰富的元素，约占2%的质量，亦是宇宙中第九多元素
●镁在海水中中存在海水中存在氯化镁，每立方英里海水含有约120亿磅镁。海洋及盐湖中的镁比陆地上更多,是镁的主要来源.海水中含有10多种元素,镁的含量排第三,位居Na、K之后.海水中含镁0.13%每立方千米海水中有130万t镁,相当于世界镁年消耗量的4倍盐湖水的镁浓度比海水更高.以东以色列、约旦之间的”死海”(实为另一内陆湖),受到千万干旱气候的造化,湖水极浓,含镁竟高达4%.
熔融盐电解 2MgCl2 (l) Mg (l) + Cl2(g)
正常氧化物(O2-)：
过氧化物(O22-)：
M + O2 —— MO
●碱土金属的氢氧化物都是白色固体。
M(OH)2溶解度较小（ Be(OH)2 和Mg(OH)2 是难溶的）
Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 两性 中强 强 强 强
(箭头指向)碱性增强，溶解度增大。
氢氧化物酸碱性判断标准
R拉电子能力与离子势有关: φ＝Z/r (r以pm为单位)
解离方式与 R拉电子能力有关
碱金属氢氧化物均为碱性，Be(OH)2为两性， 其它碱土金属氢氧化物为碱性。
1.晶体类型： 碱土金属的卤化物不是典型的离子晶体，有一定的共价性。
例如：Be2+极化力强， BeCl2已过渡为共价化合物。
重要盐类： 卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐。
BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2熔点/ ℃ 415 714 775 874 962
IIA盐类难溶居多，常见盐类除氯化物、硝酸 盐外， 其他难溶，如MCO3、MC2O4、M3(PO4)2、 MSO4、 MCrO4。
3、热稳定性 碱土金属的盐： 卤化物、硫酸盐、碳酸盐对热也较稳定。
BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3T分 /℃ ＜100 540 900 1290 1360
氯化镁，呈无色片状晶体，微溶于丙酮，溶于水、乙醇、甲醇、吡啶。在湿空气中潮解并发烟。
无水氯化镁不能由氯化镁溶液或氯化镁晶体（MgCl2·6H2O）直接蒸发或加热得到，要在氯化氢氛围中操作。
硫酸镁的作用分外用和内用两种，包括如下：（1）外用，比如有明显的湿疹、外伤性水肿、炎症，外敷硫酸镁之后可以起到收敛、抗炎、消肿的作用。（2）内用，硫酸镁可以改善钾离子代谢，对于顽固性的低血钾，静脉注射或口服硫酸镁之后可以改善钾离子的代谢，对钾离子的升高和功能的改善有很大的作用。
氟化钙： 俗称萤石，是制取HF和F2的重要原料。在冶金工业中用作助熔剂，也用于制作光学玻璃和陶瓷等。
氯化钙： CaCl2·6H2O加热脱水形成白色多孔CaCl2。 无水CaCl2有很强的吸水性，常用的干燥剂。不能用于干燥NH3气和乙醇。氯化钙和冰的混合物是实验室常用的致冷剂。 氯化钡： 氯化钡用于灭鼠剂和鉴定SO42-离子的试剂等。氯化钡易溶于水。可溶性钡盐对入、畜都有害，对人致死量为0.8g，切忌入口。
Na2SO4·10H2O俗称芒硝，由于它有很大的熔化热(253kJ·kg-1)，是一种较好的相变贮热材料的主要组分。无水硫酸钠俗称元明粉，大量用于玻璃、造纸、水玻璃、陶瓷等工业中。
硫酸钙： CaSO4·2H2O俗名生石膏，加热到393K左右变成熟石膏CaSO4·1/2H2O,用以制模型、塑像、水泥、粉笔和石膏绷带等。
BaSO4俗称重晶石，将重晶石粉与煤粉混合，在高温下(1173-1473K)煅烧还原成可溶性BaS和CO气体。往BaS水溶液中通CO2，则得到BaCO3。 硫酸钡是唯一无毒的钡盐，医疗诊断中用作肠胃系统的X射线造影剂—“钡餐”。
对角线规则： ⅠA 族的Li与ⅡA族的Mg， ⅡA族的Be与ⅢA族的Al， ⅢA 族的B与ⅥA族的Si，这三对元素在周期表中处于对角线位置：
相应的两元素及其化合物的性质有许多相似之处。这种相似性称为对角线规则。
1、锂与镁的相似性：单质与氧作用生成正常氧化物；单质直接与氮化合生成氮化物；氢氧化物均为中强碱，且水中溶解度不大；氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶；氯化物均能溶于有机溶剂中。
硼族(ⅢA)：B，Al，Ga，In，Tl价电子构型：ns2np1硼族元素的最大特征是缺电子元素（价电子数<价层轨道数），可形成缺电子化合物。例如：BF3，H3BO3。
同素异形体：无定形硼， 晶形硼 棕色粉末, 黑灰色 化学活性高， 硬度大 熔点，沸点都很高。多种晶形硼中含有B12基本结构单元
由于铝的亲氧性，它被用于冶炼镍、锰、钒等难熔金属，成为铝热法。也可用于焊接工艺上。
还可用于制备耐高温的金属陶瓷。
铝的物理性质如下：颜色和光泽：铝是银白色而具有光泽的金属。质量：质量轻，20℃时密度为2.6989g/cm³。毒性：无毒性和磁性。
铝的化学性质： 1、铝不仅在点燃的条件下与氧气发生反应，还可以在空气中直接氧化生成氧化铝； 2、铝与盐溶液可发生置换反应； 3、铝可与水发生反应； 4、铝热反应 5、常温下铝在浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，既可以与酸反应又可以与碱反应。
●先将铝片或者铝丝打磨干净,再在硝酸汞溶液中 浸泡一会,取出露置于空气中,铝表面会形成一 些毛刷状物质,该实验又被称为"铝毛实验".●“铝毛”主要成分是氧化铝,
●铝在空气中与氧气反应在其表面形成致密的氧 化膜，阻止氧气与铝的进一步反应，从而起到 防腐的作用。
●铝在空气中若不能形成致密的氧化膜，就会 像铁一样无限制的“生锈”从而被腐蚀。
2Al +6HCl = 2AlCl3+ 3H2↑ 2Al + 3H2SO4(稀)= Al2(SO4)3+ 3H2↑ 2Al + 2NaOH + 2H2O =2NaAlO2+3H2↑ Al + 6HNO3(浓)=Δ=Al(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O Al + 4HNO3(稀)= Al(NO3)3+ NO↑+ 2H2O 8Al + 30HNO3(再稀一点)=8Al(NO3)3+ 3N2O↑+15H2O 8Al + 30HNO3(极稀)====8Al(NO3)3+ 3NH4NO3+ 9H2O
电解法：Al2O3——Al+O2
电解熔融的氧化铝，用冰晶石作熔剂。
●氯化铝的熔点是194℃而氧化铝的熔点是2054℃， 为何工业是用电解氧化铝而不是电解氯化铝来得 到金属铝？
1.氧化铝和氢氧化铝 氧化铝：Al2O3 α- Al2O3 ：刚玉，硬度大，不溶于水、 酸、碱。 γ- Al2O3 ：活性氧化铝，可溶于酸、 碱，可作为催化剂载体。
红宝石 蓝宝石 黄玉/黄晶Cr（Ⅲ） Fe（Ⅲ）,Ti(Ⅳ) Fe（Ⅲ）
有些氧化铝晶体透明，因含有杂质而呈现鲜明颜色。
氢氧化铝：Al(OH)3
离子晶体 分子晶体
AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3
离子键 共价键
用干法合成AlCl3：
潮湿空气中的AlCl3，遇NH3生成NH4Cl。
1.d区元素在周期表中的位置
2、d区元素的物理性质
熔点、沸点高 熔点最高的单质：钨(W)硬度大 硬度最大的金属：铬(Cr)密度大 密度最大的单质：锇(Os)导电性，导热性，延展性好。
3、d区元素的化学性质
总趋势：从左至右活泼性降低。
有多种氧化态。红色为常见的氧化态。
5、d区元素离子的颜色
水合离子呈现多种颜色。
Ⅷ族 Fe C Ni 铁系 Ru Rh Pd Os Ir Pt
最高氧化值不等于族序数。
辉钴矿：CAsS；镍黄铁矿：NiS·FeS；
白色金属，磁性材料；Fe，C和Ni熔点接近。
赤铁矿：Fe2O3；磁铁矿：Fe3O4；
与稀酸反应(C，Ni反应缓慢)
纯Fe，C，Ni在水、空气中稳定； 加热时，Fe,C,Ni可与O2,S,X2等反应。
浓、冷HNO3可使Fe，C，Ni钝化；浓H2SO4可使Fe钝化。
钴(Ⅱ)和镍(Ⅱ)的重要化合物
还原性：Fe(Ⅱ)>C(Ⅱ)>Ni(Ⅱ)
Fe(Ⅲ) C(Ⅲ) Ni(Ⅲ)F- FeF3 CF3 * (350℃分解) Cl- FeCl3 CCl3 * (常温分解)Br- FeBr3 * *I- * * *
① FeCl3有明显的共价性，易潮解。
② CCl26H2O变色硅胶。
Fe(Ⅱ), C(Ⅱ), Ni(Ⅱ)的硫化物
FeS CS NiS
4×10-21(α)2×10-25(β)
3.2×10-19(α)1.0×10-24(β)2.0×10-26(γ)
但CS, NiS形成后由于晶型转变而不再溶于酸。
水溶液中铁、钴、镍的离子及其反应
1.Fe(Ⅱ),Fe(Ⅲ)的水溶液
Fe3+水解最终产物：Fe(OH)3
Fe3+进一步水解：
Fe2+具有还原性：(保存Fe2+溶液应加入Fe)
Fe3+中等强度氧化剂。(FeCl3烂板剂)
2.水溶液中的配合反应
异硫氰合铁(Ⅲ)配离子
四异硫氰合钴(Ⅱ)配离子
实验中用固体KSCN或NH4SCN
常用盐：K4[Fe(CN)6] 黄血盐 黄色 K3[Fe(CN)6] 赤血盐 晶体为红色
2.向FeCl2溶液中滴入几滴KSCN溶液，可观察到溶液 ，然后向溶液中滴加几 滴氯水，可观察到 。
1.向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液，可观察到溶液呈 ，然后向溶液中加入过量 的铁粉，可观察到 。
3.如何证明含亚铁离子的溶液中是否含有铁离子？
4.如何证明含铁离子的溶液中是否含有亚铁离子？
Fe2+的鉴定：(酸性条件)
Fe3+的鉴定：(酸性条件)
[KFeⅢ (CN)6FeⅡ]x 的结构
单质：Cu，Ag，Au矿物：孔雀石：Cu2(OH)2CO3 辉银矿：Ag2S 碲金矿：AuTe2
特征颜色：Cu(紫红)，Ag(银白)，Au(黄)熔点、沸点较其它过渡金属低导电性、导热性好，且Ag>Cu>Au延展性好
Au，Ag不与O2发生反应，当有沉淀剂或配合剂存在时，可反应。
所以不可用铜器盛氨水。
活泼性：Cu>Ag>Au
①Cu,Ag,Au不能置换稀酸中的H+(还原性差)；②生成难溶物或配合物,使单质还原能力增强；
③ Cu,Ag,Au可溶于氧化性酸。
难溶物： CuCl CuBr CuI CuSCN CuCN Cu2S
配合物:CuCl2-,CuBr2-,CuI2-,Cu(SCN)2-,Cu(CN)2-
Cu(I)的配合物多为2配位
形成Cu(NH3)2+，但不稳定，易被空气氧化而非歧化。
Cu(II)的配合物多为4配位
检验糖尿病：红色为有病，蓝色没有病
对[Cu(H2O)4]SO4·H2O结构的解释有两种
几种银和金的常见化合物
难溶的多易溶：AgNO3, AgF, AgClO4难溶：AgCl, AgBr, AgI, AgCN, AgSCN, Ag2S, Ag2CO3, Ag2CrO4。热稳定性差 （见光、受热易分解）
颜色AgCl AgBr AgI Ag2O Ag2CrO4 Ag2S白 浅黄 黄 褐 砖红 黑
水溶液中铜族元素的离子及反应
2.Cu2+的鉴定：(弱酸性)
水溶液中：稳定性 Cu(I)
Cu2+ 0.859V CuI - 0.185V CuCu2+ 0.447V CuCl2- 0.232V CuCu2+ 0.561V CuCl 0.117V CuCu(NH3)42+ 0.013V Cu(NH3)2+ -0.128V Cu
有配合剂、沉淀剂存在时Cu(I)稳定性提高
高温，固态时：稳定性 Cu(I)>Cu(II)
4.Ag(I)离子的反应
第3题 (10分) 铜是人类最早使用的金属之一，早在史前时代， 人们就 开始采掘露天铜矿，并应用于制造武器、工具和其他器皿 ，铜对早期人类文明的进步影响深远。 3-1 铜的单质呈 色。铜在干燥的空气中比较稳定， 但在富含CO2的潮湿空气中，其表面将缓慢生成一层绿色 “铜锈”，“铜锈”的主要成分的化学式为 。
3-2 氯化亚铜是白色结晶或粉末，微溶于水，不溶于乙醇。常用作催化剂、杀菌剂、媒染剂、脱色剂等。通常可在弱酸或近中性条件下利用适宜还原剂及沉淀剂制备氯化亚铜。实验步骤如下： ① 配置一定浓度的Na2CO3与Na2SO3混合水溶液A； ② 配置一定浓度的CuSO4与NaCl混合水溶液B； ③ 将A溶液缓慢滴加至B溶液中，并不断搅拌； ④ 反应完毕，抽滤并分别用1% HCl溶液、无氧水及无水 乙醇洗涤产品。 请根据以上内容，回答下列问题。 3-2-1 写出该方法中制备氯化亚铜的化学方程式 。 3-2-2 溶液A中加入Na2CO3的作用是什么？ 3-2-3 如果将B溶液逐滴加入到A溶液中，会因生成一种配 合物而难以制得CuCl，请用离子方程式解释原因。
第3题 (10分)3-1 紫红 Cu2(OH)2CO3 (各2分，共4分)3-2-1 2CuSO4 + Na2SO3 + 2NaCl + Na2CO3 = 2CuCl + 3Na2SO4 + CO2 (2分)3-2-2 消除反应生成的H+ (2分)3-2-3 2Cu2+ + 5SO32- + H2O + 2CO32- = 2[Cu(SO3)2]3- + SO42- + 2HCO3- (2分)
1-1、铁、钴、镍通常称为铁系元素，元素性质有很多相似性，如都有磁性，都属于中等活泼金属，都能与常见配体形成配合物。但Fe2+和Ni2+在氨水中的反应现象不同，Fe2+在氨水中先生成 色沉淀，放置后最终转变成红棕色沉淀，该沉淀化学式为 。 1-2、镍有六配位单核配位化合物[NiA2(NO2)2]，其中部分元素组成为：Ni：21.66%，N：31.03%，C：17.73%；未知配体A中不含氧；在配合物中已知配体的氮氧键不等长。（1）配位化合物的化学式为 （2分）（2）配合物的几何构型为 （2分）（3）配位原子为 （2分）
第30届中国化学奥林匹克竞赛（江苏赛区）夏令营暨选拔赛试题
1-1 白 ；Fe(OH)3 1-2 （1）[Ni(NH2CH2CH2NH2)2(NO2)2] （2）八面体型 （3）N、O
三草酸合铁酸钾晶体呈翠绿色，易溶于水，难溶于乙醇，且在加热与光照下易分解。该物质具有光敏性，可广泛应用于光化学和光催化反应中量子收率的测定。另外，三草酸合铁酸钾在部分有机反应中体现出良好的催化性能，并可作为制备活性铁催化剂的主要原料。4-1 实验室制备三草酸合铁酸钾的方法如下：步骤一：将(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶于水并加入H2SO4酸化，在不断搅拌下加入饱和H2C2O4溶液，以制备FeC2O4；步骤二：在FeC2O4中加入饱和K2C2O4溶液，缓慢滴加H2O2溶液并快速搅拌，此时体系中有红棕色沉淀生成。交替加入饱和H2C2O4与饱和K2C2O4溶液至沉淀消失，此时溶液呈透明的亮绿色；步骤三：水浴浓缩、冷却结晶，并用无水乙醇洗涤数次，低温干燥。根据上述实验步骤，回答下列问题：（1）步骤中使用硫酸的目的是 （1分），步骤二中双氧水的作用为 （1分）。（2）步骤二中所产生的红棕色沉淀为 （填写化学式，1分），产生该沉淀的化学方程式为 （2分）。 4-2 常用高锰酸钾作为滴定剂和指示剂，以测定所制备三草酸合铁酸钾的含量。滴定过程中指示终点颜色为 （1分）。请写出滴定过程中所发生反应的离子方程式 （2分）。
第31届中国化学奥林匹克竞赛（江苏赛区）夏令营试题（p222）
4-3 在N2氛围下，三草酸合铁酸钾结晶水合物的热失重曲线（TG）如图1所示。结果表明，97℃处10.89%的失重与失去样品中所有结晶水分子的理论计算值非常吻合；283℃时，样品8.82%的失重与分解产生等物质的量CO2的理论计算值8.96%非常接近，此时三草酸合铁酸钾分解为K2C2O4与另一种配合物A，且两者物质的量之比为1:2，请回答：（1）三草酸合铁酸钾结晶水合物的化学式为 。(1分)（2）配合物A的名称为 。(1分)图1 三草酸合铁酸钾晶体的热失重曲线图
图1 三草酸合铁酸钾晶体的热失重曲线图
4-1（1）防止亚铁离子的水解（1分）；将+2价铁元素氧化为+3价铁元素（1分）（2）Fe(OH)3（1分）6 FeC2O4 + 3H2O2 +6K2C2O4 = 4 K3[Fe(C2O4)3] + 2Fe(OH)3 （2分）4-2 浅红色（1分）5C2O42- + 2MnO4 - +16 H+ = 10 CO2↑ + 2Mn2+ + 8H2O（2分）4-3（1）K3[Fe(C2O4)3]·3H2O（1分）（2）二草酸合亚铁酸钾（1分）参考方程式：2K3[Fe(C2O4)3]→2K2[Fe(C2O4)2]+ K2C2O4+ 2CO2↑
化合物A能发生如下列框图的转化关系（A--J均含相同元素），化合物A是一种黑色固体，不溶于水、稀醋酸及稀NaOH溶液中，而易溶于热HCl溶液中，红色沉淀H不溶于稀酸或稀碱中，但可溶于热HNO3中。判断框图中A—J各物质中该元素的主要存在形式的化学式。
A：CuO; B：CuCl42-; C：CuCl32- 或CuCl2-; D：CuCl; E：Cu(NH3)2+; F：Cu(NH3)42+; G：Cu(CN)2-; H：Cu; I：Cu(H2O)62+; J：Cu(OH)2
●某常见金属M的硫酸盐A的水溶液为蓝色，加入氨水生成深蓝色的配离子B，B在隔绝空气条件下与金属M反应，可以生成无色配离子C。在A的溶液中加入KI可以得到沉淀D。D可以用于检查室内汞含量是否超标：用涂有D的试纸悬挂于室内，室温下若三小时内试纸变色，则表明室内汞超标。请写出下列各物质的化学式：①A B C D 。②从原子结构的角度分析，C为无色的原因是？③估计沉淀D的颜色为？④用D试纸检测汞蒸气时，其反应方程式为?
①A CuSO4 B Cu(NH3)42+ C Cu(NH3)2+ D CuI②3d10，d轨道全满③白色（或无色）④4CuI + Hg = Cu2HgI4 + 2Cu
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