高中化学 专题3 从矿物到基础材料本专题重难点突破学案 苏教版必修1.doc

专题3 从矿物到基础材料本专题重难点突破学习目标定位1.熟知金属单质及其重要化合物的性质。2.掌握金属与酸反应的计算规律和方法。3.熟知硅及其化合物之间的转化关系。4.了解sio2、si、na2sio3的特性和用途。一、金属的重要化学性质及其应用【例1】对下列实验现象及其解释不正确的是()a金属钠在cl2中燃烧产生白烟，这是因为产生的nacl固体颗粒分散到空气中所致b把烧红的铁丝放在氧气中，发出耀眼白光，产生黑色固体，这是因为该反应放热多，生成的fe3o4为黑色c单质mg、al与o2反应，条件不同，可能产生不同的产物d镁带在空气中点燃发出耀眼光芒，并发生三个反应：2mgo22mgo、3mgn2mg3n2、2mgco22mgoc(黑色)，mg常用于照明弹。在这些反应中，mg都是作还原剂解析nacl为白色固体，固体小颗粒分散到空气中就形成烟，所以a项正确；mg或al与o2反应，不论加热与否，都是只有一种产物mgo或al2o3，所以c项错误；d项中，mg与o2反应放出大量热，火焰明亮，所以军事上常用它制照明弹，在这三个反应中，mg的化合价都是从0价升高到2价，所以mg都是作还原剂，d项正确。答案c理解感悟金属与氧气反应的多样性(1)活泼金属(如na)在常温下即可反应，加热或点燃所得的产物一般更复杂。4nao2=2na2o(常温)2nao2na2o2(2)较活泼的金属在高温下一般都能剧烈反应，常温下一般也能反应，但具体情况存在差异。mg和al在加热时均能剧烈反应(al在纯o2中)，常温下因能形成致密氧化膜而阻止内层金属继续反应，所以mg、al虽然较活泼，但常温下在空气中能够稳定存在。2mgo2=2mgo4al3o2=2al2o3铁丝在纯o2中剧烈燃烧生成fe3o4；铁在空气中缓慢氧化，形成的氧化膜(生锈)不致密而能持续反应。3fe2o2fe3o44fe3o2=2fe2o3(3)不活泼的金属(如au、pt)一般不与o2反应。【例2】根据你对金属钠性质的了解，回答下列问题：(1)由于金属钠很容易跟空气中的_、_等物质反应，通常将它保存在_里，以使它与_、_等隔绝。(2)将金属钠加入fe2(so4)3溶液中会产生红褐色沉淀。你能解释这一现象吗？解析(1)由于金属钠很活泼，很容易跟空气中的氧气、水蒸气等物质反应，因此保存时应隔绝空气，通常保存在煤油中。这是因为钠的密度大于煤油的密度且钠与煤油不反应，钠在煤油中沉在底部而避免了与空气的接触。(2)金属钠与盐溶液的反应，不可能置换出金属单质，这是因为钠首先要和溶液中的水反应生成naoh和h2，生成的naoh能和fe2(so4)3反应生成红褐色fe(oh)3沉淀。答案(1)氧气水蒸气煤油氧气水蒸气(2)钠投入fe2(so4)3溶液中，首先发生反应：2na2h2o=2naohh2，生成的naoh能与fe2(so4)3反应：6naohfe2(so4)3=2fe(oh)33na2so4，所以会观察到有红褐色沉淀生成。该反应的总反应方程式可以表示为6na6h2ofe2(so4)3=2fe(oh)33na2so43h2。二、重要金属化合物的性质及其应用【例3】现有两瓶无标签的无色溶液，分别装有na2co3和nahco3，用下列试剂或方法能将两者区分的是()ca(oh)2盐酸cacl2naoh加热a b c d解析都是碱，可以使na2co3、nahco3中都含有co，结果现象一样(都有沉淀、都无沉淀)，所以不能区分；使二者放出co2的速度不同，可以区分；使na2co3有沉淀，而nahco3无沉淀，可以区分；加热法，因二者都是溶液，加热都不分解，无法区分。答案c理解感悟na2co3与nahco3的区分方法方法一：与强酸反应。在两个试管中放入等量的两种固体，同时加入等量的同一盐酸，放气体快者为nahco3。方法二：加热法。对固体进行加热，把产生的气体通入澄清石灰水，使澄清石灰水变浑浊者为nahco3。方法三：沉淀法。在两种溶液中加入bacl2(或cacl2)溶液，有沉淀生成者为na2co3。【例4】由单质a与化合物b两种粉末组成的混合物，在一定条件下可按如图所示发生转化：请回答：(1)a、b的化学式分别为_、_。(2)反应的化学方程式：_。(3)写出反应的离子方程式：_；_。解析由红褐色沉淀知为fe(oh)3，h为fe(oh)2，f为fecl2，单质d为fe。又因溶液e与co2生成沉淀j，则j为al(oh)3，al(oh)3与盐酸反应生成的溶液k为alcl3溶液，灼烧后生成的化合物c为al2o3。固体b加盐酸后生成溶液g，溶液g又与d(fe)生成溶液f，则知b为fe2o3，进而推知其他物质。答案(1)alfe2o3(2)fe2o32alal2o32fe(3)2al2oh2h2o=2alo3h22fe3fe=3fe2理解感悟(1)特殊颜色焰色反应na：黄色；k：紫色(透过蓝色钴玻璃)有色溶液含有的离子fe2fe3cu2mno颜色浅绿色黄色蓝色紫红色有色固体红色：cu、fe2o3(红棕色)红褐色：fe(oh)3绿色：cu2(oh)2co3、feso47h2o蓝色：cu(oh)2、cuso45h2o黑色：feo、cuo、mno2、炭黑浅黄色：na2o2、agbr白色：fe(oh)2、mg(oh)2、al(oh)3、caco3、baso4、agcl(2)特殊性质在一定条件下能漂白有色物质的淡黄色固体只有na2o2。遇scn显红色的只有fe3。常见的可溶于naoh溶液的白色沉淀有al(oh)3，可溶于naoh溶液的金属氧化物有al2o3。不溶于水又不溶于稀盐酸或稀硝酸的化合物有baso4、agcl。(3)特殊反应既能与强酸又能与强碱溶液反应的物质：金属单质，如al；两性氧化物，如al2o3等；两性氢氧化物，如al(oh)3等；弱酸的酸式盐，如nahco3等；弱酸的铵盐，如nh4hco3、(nh4)2co3等。能与水反应放出气体的物质：活泼金属单质，如k、ca、na、mg(加热)、fe(高温生成fe3o4)；金属过氧化物，如na2o2。(4)特殊转化关系特征转化：abc(酸或碱)如：nana2ona2o2naoh三角转化【例5】过去电子工业常用30%的fecl3溶液腐蚀敷有铜箔的绝缘板，制成印刷线路板，发生反应的化学方程式为2fecl3cu=2fecl2cucl2。(1)检验腐蚀后的溶液中是否含有fe3应选用的试剂是_。(2)为了从使用过的废腐蚀液中回收铜，并重新制得纯净的fecl3溶液，可采用下列实验步骤，请在各空格内填上适当的物质以使实验达到预期目的。(3)写出有关化学反应的离子方程式：_；_；_。解析(1)fe3与scn反应，生成的fe(scn)3呈红色。(2)先要审清题意，目的有两个：“回收铜，重新制得纯净的fecl3溶液。”由题中给出的反应可知，废腐蚀液中含有fecl3、fecl2和cucl2，回收铜可利用fe与cucl2的置换反应来完成，步要加入过量fe粉，发生反应：2fecl3fe=3fecl2、fecucl2=fecl2cu，所以a为fecl2，b为fe和cu。除去cu中的fe可加盐酸，cu不溶于盐酸，fe与盐酸反应生成fecl2和h2。、两过程得到的fecl2汇集在一起被cl2氧化：2fecl2cl2=2fecl3。答案(1)kscn溶液(或其他含scn的盐溶液)(2)fe盐酸cl2a：fecl2b：fe、cuc：cu(3)2fe3fe=3fe2、fecu2=fe2cufe2h=fe2h22fe2cl2=2fe32cl理解感悟铁元素及其化合物的推断题的解题关键：一是寻找特征反应及特征现象，二是正确运用“铁三角”的转化关系，三是注意与其他金属及其化合物知识的综合。化学框图题综合性强，难度大，解题时常由于知识的综合性不够，找不到“突破口”而无法下手。【例6】某溶液中可能含有h、na、nh、mg2、fe3、al3、so等离子，已知：该溶液的焰色反应没有黄色；当向该溶液中加入某浓度的naoh溶液时，发现生成沉淀的物质的量随naoh溶液的体积变化如图所示。由此可知：(1)该溶液中肯定含有的离子是_；各离子的物质的量之比为_。(2)肯定不含的阳离子是_。解析由图可判断出最初0.2 mol naoh是与h反应，溶液中无mg2、fe3，因为最后无沉淀。从图形的0.3 mol碱使其沉淀、0.1 mol碱使其溶解”可以确定有al3。关键是寻找与oh反应、而又使沉淀量不变化的离子，从题给离子中可以找出是nh。在h、al3、nh共存时，加入oh，与oh反应的前后顺序是h、al3、nh。原因是电解质的强弱是h2oal(oh)3nh3h2o，最弱者先形成，三者的强弱可以从下面三个反应来证明：al33nh3h2o=al(oh)33nh 证明al(oh)3比氨水弱al(oh)33h=al33h2o证明h2o比al(oh)3弱待溶液中成为al(oh)3、nh3h2o时，再加入oh，才能溶解al(oh)3。这是因为al(oh)3与弱碱不反应，只有在强碱性时才溶解。该题还有个陷阱就是易把so当作是不能确定的。由于溶液是电中性的，必须有阴离子，所以so一定存在。n(h)n(nh)n(al3)n(so)231n(so)，再利用电荷守恒：n(h)n(nh)3n(al3)2n(so)得n(h)n(nh)n(al3)n(so)2314。答案(1)h、nh、al3、son(h)n(nh)n(al3)n(so)2314(2)na、mg2、fe3理解感悟(1)铝盐、氢氧化铝、偏铝酸盐(铝三角)之间的转化al33oh=al(oh)3al34oh=alo2h2oalohh2o=al(oh)3alo4h=al32h2oal(oh)33h=al33h2oal(oh)3oh=alo2h2o(2)铝及其化合物的两性常用于混合物的分离、除杂与鉴别，如fe3与al3的分离，除去fe2o3中混有的al2o3，选用一种试剂鉴别nacl、mgcl2、alcl3溶液等。三、金属与酸反应的计算规律和方法1金属与酸反应的定量规律(只考虑生成氢气的情况)(1)金属与酸反应，金属失去电子的物质的量等于酸得到电子的物质的量。(2)1 mol a价金属与足量酸反应，可生成 mol氢气。(3)当参加反应的金属与产生氢气的质量差相等时，则反应后两溶液增加的质量相等。(4)相同物质的量的金属与足量的酸反应产生氢气的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。(5)特别注意，在钠等极活泼金属与酸反应时，金属过量时还会跟水反应产生氢气。2铝分别与酸、碱反应产生氢气量的比较(1)等量的铝分别与足量的盐酸和naoh溶液反应，消耗盐酸和naoh的物质的量之比为31。(2)等量的铝分别与足量的盐酸和naoh溶液反应，产生h2的体积比为11。(3)足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和naoh溶液反应，产生h2的体积比为13。3摩尔电子质量和平均摩尔电子质量(1)摩尔电子质量：某物质在反应中转移1 mol电子时该物质的质量，如mg的摩尔电子质量为 gmol112 gmol1，al的摩尔电子质量为 gmol19 gmol1。(2)平均摩尔电子质量：两种或两种以上物质的混合物在反应中转移1 mol电子时混合物的质量，如2 g金属混合物生成2.24 l h2(标准状况)，则平均摩尔电子质量为10 gmol1。【例7】(1)取w g钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积之比是_。(2)取0.1 mol钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积之比是_。(3)若产生相同体积(同温同压)的氢气，所需钠、镁、铝三种金属的物质的量之比是_；质量之比是_。(4)若将0.2 mol钠、镁、铝分别投入到10 ml 1 moll1盐酸中，在标准状况下产生氢气的体积大小顺序是_。解析(1)利用电子守恒，产生氢气的体积之比即为金属转移的电子数之比：(1)(2)(3)。(2)0.1 mol钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，金属转移的电子数之比为(0.1 mol1)(0.1 mol2)(0.1 mol3)，所以产生氢气的体积之比为123。(3)与前两问恰好反过来，氢气的体积相等，转移的电子数相等，即金属的失电子数相等。(4)mg、al过量应以盐酸的量计算生成的气体的体积(转移电子为0.01 mol)，na也过量，但过量的钠可以与水反应(共转移电子0.2 mol)。答案(1)(2)123(3)63223129(4)v(na)v(al)v(mg)【例8】由zn、fe、mg、al四种金属中的两种组成的混合物10 g与足量的盐酸反应产生1.0 g h2，则混合物中一定含有的金属是()azn bfe cal dmg解析zn、fe、mg与盐酸反应后在产物中的化合价皆为2价，而al为3价，故可用平均摩尔电子质量法。该混合物的平均摩尔电子质量10 gmol1，zn、fe、mg、al的摩尔电子质量分别为32.5 gmol1、28 gmol1、12 gmol1、9 gmol1，由于是两种金属组成的混合物，平均摩尔电子质量必介于两种金属的摩尔电子质量之间，故混合物中一定含有金属al。答案c四、如何学好硅及其化合物1抓住转化关系，形成知识体系硅及其化合物是生产生活中应用较为广泛的物质，这就需要熟练掌握硅及其化合物的性质，下面我们从硅及其化合物之间的转化角度入手来构建硅及其化合物的知识网络。2注重归纳总结，熟知特殊性质硅作为非金属元素应该具有非金属的性质，但是在学习硅及其化合物时，我们发现硅的某些性质却表现出与其他非金属的不同，现归纳如下：(1)硅的还原性比碳强，而碳在高温下能从sio2中还原出si，即sio22csi2co。此反应之所以能够发生是因为生成的co是气体，它离开反应体系使得反应向生成si的方向进行到底。(2)非金属单质一般不与非氧化性酸反应，而硅不但与氢氟酸反应，而且有氢气生成，化学方程式为si4hf=sif42h2。(3)酸性氧化物一般不与酸发生反应，而二氧化硅却能与氢氟酸反应，生成四氟化硅和水。(4)无机酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸却难溶于水。(5)在水溶液中，碳酸的酸性比硅酸强，二氧化碳与硅酸钠反应生成碳酸钠和硅酸沉淀。在高温下碳酸钠与二氧化硅反应生成硅酸钠和二氧化碳，其原因是在高温条件下，生成的二氧化碳离开反应体系而使反应进行到底。(6)na2sio3水溶液俗称水玻璃、泡花碱，但泡花碱却是盐溶液而非碱，这是由于水玻璃显碱性。3列表比较异同，掌握反应规律(1)co2和sio2的性质比较co2sio2物理性质气体，熔、沸点低，能溶于水固体，熔、沸点高，硬度大，不溶于水与碱性氧化物反应caoco2=caco3caosio2casio3与碱液反应2naohco2=na2co3h2o