鲁科版必修1 第4章 材料家族中的元素 章末知识整合 课件（60张）.ppt

第4章材料家族中的元素章末知识整合 知识网络构建一 硅 铝 铁 铜及其化合物间的转化关系 二 材料的分类 本章重难点专题突破一 硅及其化合物1 掌握硅及其化合物的性质在实际生产生活中的应用 1 si o2sio2 硅是亲氧元素 自然界中没有游离态的硅 只有化合态的硅 2 sio2 4hf sif4 2h2o hf是唯一可以与sio2发生反应的酸 hf是弱酸 盛装氢氟酸的试剂瓶不能用玻璃瓶 3 sio2 2naoh na2sio3 h2o na2sio3的水溶液俗称水玻璃 是一种矿物胶 该化学方程式可解释为什么盛碱液的试剂瓶常用橡胶塞 而不用玻璃塞 4 sio2 caocasio3 解释水泥和玻璃的成分中都含有硅酸钙 5 sio2 2csi 2co 工业上制备粗硅的方法 6 h2sio3sio2 h2o 硅酸易失去水 7 na2sio3 2hcl h2sio3 胶体 2nacl或na2sio3 2hcl 2nacl h2sio3 2h h2sio3 在溶液中h 与不能大量共存 na2sio3 co2 h2o na2co3 h2sio3 co2 h2o h2sio3 通入过量co2时 na2sio3 2h2o 2co2 h2sio3 2nahco3 解释硅酸盐溶液在空气中长时间放置所发生的化学反应 还可以证明硅酸的酸性小于碳酸 利用该反应在实验室中制备硅酸 通过上面的分析 利用物质之间的转化关系 就可以把某种元素形成的各种物质串成一个知识块 这种学习方法是学习物质性质的一种有效方法 在以后的学习中要多总结 典例1 a b c d e分别代表单质或化合物 它们之间的相互转化关系如图所示 a为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质 其晶体结构与金刚石相似 sio2 2csi 2co 请回答下列问题 1 形成单质a的原子的结构示意图为 它的最高化合价为 2 b的化学式为 b与碳反应生成a和e的化学方程式是 3 c的化学式为 d的化学式为 4价 sio2 casio3 na2sio3 解析 由 a为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质 其晶体结构与金刚石相似 推知a为si 根据ba e 不难推知b为sio2 c为casio3 d为na2sio3 2 熟知硅及其化合物性质的特殊性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sio2 2csi 2co 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 非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气 而硅与氢氧化钠等强碱溶液反应产生氢气 3 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si 4hf sif4 2h2 4 酸性氧化物一般不与酸发生反应 而二氧化硅能与氢氟酸反应 生成四氟化硅和水 5 无机酸一般易溶于水 而硅酸和原硅酸却难溶于水 6 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 7 na2sio3水溶液俗称水玻璃 泡花碱 但泡花碱是盐溶液而非碱 这是由于水玻璃显碱性 从上面的分析可以看出 硅及其化合物的这些特殊点并不是真的特殊 而是由于某些原因导致硅及其化合物表现出了与其他同类物质不同的性质 在学习物质性质时 一定要注重理解而不要盲目地记忆规律 典例2 有a b c d四种含有硅元素的物质 它们能发生如下反应 c与烧碱反应生成a和水 已知a溶液的焰色反应为黄色 a溶液与钙盐反应生成白色沉淀d b在空气中燃烧生成c c在高温下 与碳酸钙反应生成d和一种气体 c在高温下与碳反应生成单质b 根据上述变化 1 写出化学式 b d 2 写出c与烧碱反应生成a和水的反应方程式 si casio3 sio2 2naoh na2sio3 h2o 解析 c含硅且能与烧碱反应 c可能是sio2和h2sio3 a溶液是钠盐溶液 又含硅 a确定为na2sio3 d为casio3 b o2 c 可能是sio2 确定b为si c为sio2 反应为sio2 caco3casio3 co2 反应为sio2 2csi 2co 二 铝及其化合物1 al3 al oh 3 al oh 4 间的相互转化 铝三角 1 al3 al oh 3 可溶性铝盐与少量naoh溶液反应 al3 3oh 少量 al oh 3 可溶性铝盐与氨水反应 al3 3nh3 h2o al oh 3 3nh 4 2 al oh 3 al3 al oh 3溶于强酸溶液 al oh 3 3h al3 3h2o 3 al3 al oh 4 可溶性铝盐与过量的强碱反应 al3 4oh 过量 al oh 4 4 al oh 4 al3 四羟基合铝酸盐溶液与足量的盐酸反应 al oh 4 4h al3 4h2o 5 al oh 4 al oh 3 四羟基合铝酸盐溶液中加入少量盐酸 al oh 4 h 少量 al oh 3 h2o 四羟基合铝酸盐溶液中通入co2 2 al oh 4 co2 少量 2al oh 3 h2o al oh 4 co2 过量 al oh 3 6 al oh 3 al oh 4 al oh 3溶于强碱溶液 al oh 3 oh al oh 4 2 氢氧化铝图像解析方法 1 向alcl3溶液中滴加naoh溶液至过量 发生反应的离子方程式为oa段 al3 3oh al oh 3 ab段 al oh 3 oh al oh 4 从图中不难看出 向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液 若达不到最大沉淀量时 对应的氢氧化钠溶液的体积有两种情况 一是氯化铝过量即加入的氢氧化钠不足 二是加入的氢氧化钠过量将生成的氢氧化铝溶解了一部分 2 向铝盐溶液中滴入氨水或向氨水中滴加铝盐溶液 由于氢氧化铝只能与强酸或强碱反应 氨水是一种弱碱 所以氢氧化铝不会溶解在氨水中 则向铝盐溶液中滴入氨水或向氨水中滴加铝盐溶液 反应现象是相同的 若向铝盐中滴加氨水 离子反应方程式为3nh3 h2o al3 al oh 3 当氨水增加到n al3 n nh3 h2o 1 3时 产生最大沉淀量 3 向四羟基合铝酸盐溶液中滴入强酸 发生反应的离子方程式为oa段 al oh 4 h al oh 3 h2oab段 al oh 3 3h al3 3h2o当n al oh 4 n h 1 1时 产生最大沉淀量 继续滴入强酸 沉淀逐渐溶解 4 向na al oh 4 溶液中通入co2 由于碳酸的酸性大于氢氧化铝 所以四羟基合铝酸钠能与二氧化碳反应 生成氢氧化铝 产生的al oh 3沉淀不溶解在碳酸中 所以产生的沉淀不消失 5 向alcl3 mgcl2的酸性溶液中滴加naoh溶液 反应的离子方程式依次为h oh h2o mg2 2oh mg oh 2 al3 3oh al oh 3 al oh 3 oh al oh 4 出现的现象是先没有明显现象 继续滴加会产生沉淀 到沉淀最大值 继续滴加naoh 沉淀部分溶解 最后剩余的为氢氧化镁沉淀 消失的是氢氧化铝沉淀 关于氢氧化铝的图像 实际上就是氢氧化铝 铝盐和四羟基合铝酸盐之间的转化关系 需要熟练记忆有关的化学反应方程式 再结合数学上函数图像的有关知识 一定会把握住这个知识点 典例3 某溶液中可能含有h na mg2 fe3 al3 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 2 3 1 4 na mg2 fe3 解析 不难判断出最初两份naoh是与h 反应 也不难判断出溶液中无mg2 fe3 因为最后无沉淀 也判断出有al3 从图形的 先三份碱使其沉淀 后一份碱使其溶解 可以确定 关键是寻找离子中与oh 反应 而又使沉淀量不变化的离子 从题给离子中可以确定是 在h al3 共存时 加入oh 与oh 反应的前后顺序是h al3 原因是电解质的强弱关系是h2o al oh 3 nh3 h2o 最弱者先生成 所以是上述反应顺序 三者的强弱可以从下面三个反应来证明 al3 3nh3 h2o al oh 3 3nh 4 证明al oh 3比氨水弱 al oh 3 3h al3 3h2o 证明h2o比al oh 3弱 待溶液中完全生成al oh 3 nh3 h2o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 只有与强碱反应时才溶解 该题还有个陷阱就是易把当作是不能确定的 由于溶液是电中性的 必须有阴离子 所以一定存在 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 1mola价金属与足量酸反应 可生成mol氢气 3 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 4 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3 1 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1 1 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1 3 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1mol电子时该物质的质量 如mg的摩尔电子质量为g mol 1 12g mol 1 al的摩尔电子质量为g mol 1 9g mol 1 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1mol电子时混合物的质量 如2g金属混合物生成2 24lh2 标准状况 则平均摩尔电子质量为mol 10g mol 1 典例4 计算填空 1 取wg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 1mol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 同温同压下 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 1 2 3 6 3 2 23 12 9 4 若将0 2mol钠 镁 铝分别投入10ml1mol l 1盐酸中 在标准状况下产生氢气的体积大小顺序是 v na v al v mg 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 2 0 1mol钠 镁 铝分别与足量盐酸反应 金属转移的电子数之比为 0 1mol 1 0 1mol 2 0 1mol 3 所以产生氢气的体积之比为1 2 3 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 01mol na也过量 但过量的钠可以与水反应 共转移电子0 2mol 四 无机推断题的方法思路与判断无机推断题具有明显的学科特点 它既能检验学生对基础知识的掌握情况 又能考查学生灵活运用的能力 更能考查学生分析问题 进行逻辑推理的能力 对学生的综合能力要求较高 难度通常较大 是难点之一 解无机推断题的关键在于寻找突破口 中学阶段可作为突破口的常见的有以下六类 1 特殊的化学性质如溶于水显碱性的气体有nh3 可溶于hf的酸性氧化物只有sio2 既可溶于强酸又可溶于强碱的固体物质有al al2o3 al oh 3 2 物质的特有颜色 3 特征反应现象 1 焰色反应显黄色的元素是na 显紫色 透过蓝色钴玻璃 的元素是k 2 在空气中由无色迅速变为红棕色的气体是no 3 使品红溶液退色 加热后又恢复红色的是so2 cl2使品红溶液退色 加热后不恢复红色 4 能使淀粉变蓝的是i2 5 与碱溶液反应生成白色沉淀且放置空气中迅速变灰绿色最终变红褐色的离子是fe2 6 滴入scn 溶液显红色以及遇苯酚显紫色的离子是fe3 7 既能跟酸反应又能跟碱反应且生成气体的物质一般是al nh4hco3 nh4 2co3 nh4hso3 nh4 2so3 nh4 2s nh4hs 8 能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是nh3 9 与碱反应产生气体的物质是al si 铵盐 产生气体一般是h2 nh3 10 与水反应产生气体的物质一般是na f2 na2o2 4 特征反应形式及转化关系 2 交叉型转化 3 三角型转化 5 特殊反应条件 1 高温 铝热反应 制玻璃 烧石灰 炼铁 制水煤气 制粗硅 水与fe反应等 2 高温高压 催化剂 n2 3h22nh3 3 加热 催化剂 2kclo3mno22kcl 3o2 2so2 o22so3 4nh3 5o24no 6h2o 4 放电 3o22o3 n2 o22no等 6 重要工业生产反应 1 煅烧石灰石 2 煅烧黄铁矿 3 二氧化硫的催化氧化 4 氨的催化氧化 5 合成氨 6 电解饱和食盐水 7 工业制盐酸 8 高炉炼铁 9 工