新高考化学复习专题五金属及其化合物教学课件

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考点1　钠、铁及其化合物一、钠及其化合物1.钠(1)物理性质及保存方式:质软、银白色、有金属光泽,导电性、导热性良好,密度ρ煤油< ρ钠<ρ水,熔点较低;保存在煤油或石蜡油中。
 (3)用途:①冶炼金属(4Na+TiCl4  4NaCl+Ti);②高压钠灯;③钠钾合金用作原子反应堆的传热介质。
知识拓展钠汞齐具有缓和的还原性,常在有机合成中作还原剂。钠在实验室中常用来除去残留 在有机溶剂中的微量水分。
2.钠的氧化物——Na2O和Na2O2
归纳总结Na2O2中氧元素呈-1价,既有氧化性又有还原性,一般表现氧化性,其氧化性表现如下:
3.碳酸钠和碳酸氢钠(1)性质比较
(2)碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法①利用热稳定性不同 ②利用和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下) 
③利用溶液的酸碱性不同 归纳总结碳酸钠与盐酸的反应分步进行,第一步反应为Na2CO3+HCl  NaHCO3+NaCl,第二步反应为NaHCO3+HCl  NaCl+CO2↑+H2O。则向同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中滴加盐酸,NaHCO3溶液先产生气泡。
4.焰色试验(1)本质:电子的跃迁,物理变化。(2)实验步骤:铂丝    原色    观察火焰颜色  铂丝  原色。注意　实验中也可用洁净的无锈铁丝代替铂丝。
(3)一些金属元素的焰色注意　观察钾元素的焰色要透过蓝色钴玻璃。
5.侯氏制碱法(1)工艺流程
注意　先向饱和食盐水中通入氨气,再通入二氧化碳,有助于反应进行。
(2)反应原理①产生NaHCO3的反应:NH3+NaCl+CO2+H2O NaHCO3↓+NH4Cl(利用了物质溶解度的差异,碳酸氢钠的溶解度最小,析出)。②产生Na2CO3的反应:2NaHCO3  Na2CO3+CO2↑+H2O。(3)绿色化学思想:循环使用的物质为CO2、NaCl。(4)优点(与索尔维法制纯碱相比):食盐利用率提高到了96%,副产物NH4Cl可作氮肥。
二、铁及其化合物1.铁及其性质(1)Fe位于元素周期表第四周期Ⅷ族。原子结构示意图为  。常见价态:+2和+3。(2)物理性质:导热性、延展性良好,有导电性,易被磁铁吸引。(3)化学性质
 ①铁遇冷的浓硝酸、浓硫酸发生钝化。②Fe与过量稀HNO3反应生成Fe3+:Fe+N +4H+  Fe3++NO↑+2H2O
③Fe与少量稀HNO3反应生成Fe2+:3Fe+2N +8H+  3Fe2++2NO↑+4H2O注意　氧化性酸会把Fe氧化为Fe3+,但当Fe过量时,发生反应:2Fe3++Fe  3Fe2+。④与铁反应的非金属单质的氧化性强弱决定产物中铁元素为+2价还是+3价,如:2Fe+3Cl2  2FeCl3、Fe+S  FeS
4.铁盐及亚铁盐的检验与鉴别(1)观察法:含Fe2+的溶液呈浅绿色,含Fe3+的溶液呈棕黄色。(2)用KSCN和氯水检验 (3)加碱法 (4)淀粉-KI试纸法
(5)加溴水 (6)特征试剂法溶液  褪色→Fe2+溶液  溶液呈紫色→Fe3+溶液  溶液呈橙红色→Fe2+
注意　①检验Fe2+时不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能向加KSCN后的混合溶液加 入足量的新制氯水中(新制氯水可能会氧化SCN-)。②Fe3+、Fe2+、Cl-同时存在时不能 用酸性KMnO4溶液检验Fe2+(Cl-能还原KMnO4,有干扰)。③用邻二氮菲检验Fe2+时,要 求溶液pH必须在2~9之间。5.Fe、Fe2+、Fe3+间的相互转化Fe+2HCl  FeCl2+H2↑
2Fe+3Cl2  2FeCl32Fe2++Cl2  2Fe3++2Cl-Fe2++Zn  Fe+Zn2+2Fe3++Cu  2Fe2++Cu2+
Fe2O3+3CO  2Fe+3CO2
考点2　金属资源的开发利用一、金属冶炼 1.热分解法:适合冶炼不活泼的金属。2HgO  2Hg+O2↑2Ag2O  4Ag+O2↑2.热还原法:用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属氧化物,适合冶炼较活泼的金属。Fe2O3+3CO  2Fe+3CO2 2Al+Cr2O3  Al2O3+2Cr
3.电解法:适合冶炼金属活动性很强的金属。2NaCl(熔融)  2Na+Cl2↑2Al2O3(熔融)  4Al+3O2↑MgCl2(熔融)  Mg+Cl2↑二、金属材料1.合金(1)组成:两种或两种以上的金属(或金属与非金属)加热熔合生成的具有金属特性的物 质。
(2)性能:熔点一般比各成分金属低,硬度和强度一般比各成分金属大。(3)常见合金 ②铝合金,如硬铝密度小、强度高,具有较强的抗腐蚀能力,是制造飞机和宇宙飞船的 理想材料。③新型合金:储氢合金、钛合金、耐热合金、形状记忆合金等,广泛用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。
2.镁及其化合物的性质(1)镁(Mg)的性质及用途①物理性质:银白色、有金属光泽的固体,密度、硬度较小,导电性、导热性、延展性 良好。②化学性质
③用途:用于信号弹和焰火,镁合金用于制造航天部件。(2)氧化镁(MgO):白色粉末,熔点高,可作耐高温、耐火材料,是一种碱性氧化物。(3)氢氧化镁[Mg(OH)2]:白色固体,难溶于水,溶解度小于碳酸镁,是一种中强碱。(4)从海水中提取金属镁的方法①流程 ②注意事项:①脱水时,为防止MgCl2水解,应在HCl气氛中进行;②应电解熔融氯化镁制取镁。
3.铝及其化合物的性质(1)铝(Al)①物理性质:银白色、有金属光泽的固体,密度、硬度较小,导电性、导热性、延展性 良好。②化学性质
注意　铝遇冷的浓硝酸、浓硫酸发生钝化。Al 也可表示为[Al(OH)4]-。③用途:制作导线,铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。(2)氧化铝(Al2O3)
①物理性质及用途:白色固体,难溶于水,熔、沸点高;可作耐火材料,冶炼铝的原料。②化学性质a.两性氧化物:Al2O3+6H+ 2Al3++3H2O、Al2O3+2OH- 2Al +H2O。b.发生分解:2Al2O3(熔融)  4Al+3O2↑。(3)氢氧化铝[Al(OH)3]①物理性质及用途:白色不溶于水的固体,可用于制药。②两性氢氧化物:Al(OH)3+3H+ Al3++3H2O、Al(OH)3+OH- Al +2H2O。
4.铜及其化合物的性质(1)铜的性质
①物理性质:紫红色固体,导热性、导电性、延展性良好。②化学性质 注意　铜与氧化性强的Cl2、O2反应生成+2价铜的化合物,与氧化性弱的S反应生成+1 价铜的化合物。
(2)铜的化合物及转化
 　　　　　　 Cu2O  Cu(OH)2氧化亚铜(Cu2O)为砖红色固体,难溶于水,在稀硫酸中发生歧化反应:Cu2O+2H+  Cu2++Cu+H2O。无水CuSO4:遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O),可用于检验水。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)1 ml Na分别与足量H2O、O2、Cl2充分反应时,均转移1 ml电子。 (　    )(2)金属钠着火时,可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火。 (　    )(3)将Na加入饱和NaCl溶液中,溶液变浑浊。 (　    )(4)侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异。 (　    )(5)铁的化学性质比较活泼,所以铁在自然界中全部以化合态形式存在。 (　    )(6)常温下,用铁制容器可以运输浓硝酸或浓硫酸。 (　    )(7)检验Fe(NO3)2晶体是否变质:将样品溶于稀硫酸后滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红。 (　    )
(8)向Fe2O3中加入HI溶液,离子方程式为Fe2O3+6H+  2Fe3++3H2O。 (　    )(9)将足量Fe放入Cl2中加热生成FeCl2。 (　    )(10)铝比铁活泼,在空气中耐腐蚀能力不如铁。 (　    )(11)1 ml Al与足量的稀硫酸或氢氧化钠溶液反应,转移电子数相同。 (　    )(12)除去Cu粉中混有的CuO的方法是加入稀硫酸溶解、过滤、洗涤、干燥。 (　    )(13)MgCl2、AlCl3熔点低于MgO、Al2O3,工业上通过电解熔融MgCl2、AlCl3来制备金 属Mg、Al。 (　    )
2.下列有关物质性质的应用错误的是 (　    )A.苯甲酸钠可用作增味剂B.碘酸钾可用作营养强化剂C.NaH可用作野外生氢剂D.NaOH和铝粉的混合物可用作管道疏通剂
3.《梦溪笔谈》中对古剑的记载:“古人以剂钢为刃,柔铁为茎干,不尔则多断折”。下列说法正确的是 (　    )A.剂钢属于合金　　B.剂钢硬度比纯铁小C.柔铁是高碳钢　　D.剂钢熔点比纯铁高
4.铬与铝性质相似,但活泼性比铝弱、熔点比铝高。下列说法错误的是 (　    )A.可用铝热反应制备铬B.常温下铬在浓硝酸中发生钝化C.可直接蒸发CrCl3溶液制备无水CrCl3D.已知碱性条件下,Cr(Ⅲ)可被氧化为Cr(Ⅵ),则其氧化产物为Cr 
5.某同学为测定Na2CO3固体(含少量NaCl)的纯度,设计如下装置(含试剂)进行实验。下列说法不正确的是 (　    )A.必须在②③间添加吸收HCl的装置B.④的作用是防止空气中的气体影响实验结果的精确度C.通入空气可保证②中产生的气体完全转移到③中D.称取样品和③中产生的沉淀的质量即可求算Na2CO3固体的纯度
  微专题　化工流程题解题策略一、化工流程图的结构特点
二、化工流程操作及目的1.原料的预处理
(1)浸取的目的、措施和方式
(2)物质转化过程中常用的分离、提纯方法①过滤:分离难溶物和可溶物,根据特殊需要采用趁热过滤、抽滤等方法。②萃取和分液:利用物质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同分离、提纯物质。③蒸发结晶:提取溶解度随温度变化不大的物质,如NaCl。④冷却结晶:提取溶解度随温度变化较大的物质、易水解的物质或结晶水合物。⑤蒸馏和分馏:分离沸点不同(一般相差30 ℃及以上)且互溶的液体混合物。⑥冷却法:利用气体易液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却法分离出氨气。⑦反萃取:被萃取物萃入有机相后,一般需要使其重新返回水相,此时使有机相与反萃 剂(一般为无机酸或碱的水溶液,也可以是纯水)接触,使被萃取物转入水相,这一过程相 当于萃取的逆过程,故称为反萃取。
2.反应条件的控制(1)改变温度:①改变反应速率;②改变物质的溶解度(注意气体溶解度随温度升高而减小);③防止物质分解或挥发(H2O2、铵盐、氨水、硝酸等易分解,有机溶剂、气体、浓 盐酸、浓硝酸等易挥发);④促进或抑制平衡移动(例如水解平衡);⑤催化剂的活性在 某温度下达到最高;⑥防止副反应发生。
方法技巧回答温度过高、过低时的答题思路
(2)改变压强:①减压蒸馏,降低温度,防止物质分解;②改变气体溶解度;③促进或抑制 平衡移动;④真空防氧化(也可充入氩气、氮气等保护气)。(3)调节溶液的pH:调节溶液pH是工业流程中常用的条件控制方法,调控的主要目的是生成产品或除去杂质。
3.物质转化与跟踪(1)循环物质的确定
(3)滤渣、滤液成分的确定要考虑样品中成分在每一步骤中与每一种试剂反应的情况:①反应过程中哪些物质(离子)消失了。②所加试剂是否过量或离子间发生化学反应又产生了哪些新离子,还要考虑这些离子间是否会发生反应。
4.获得产品阶段的常用操作(1)洗涤:冷水、热水、饱和溶液或有机溶剂洗涤,减少产品溶解损失。(2)在气体氛围中蒸发:如从溶液中析出FeCl3、AlCl3等溶质时,应在HCl气流中加热,以 防水解。(3)蒸发浓缩、冷却结晶:如除去KNO3中的少量NaCl,获得KNO3晶体。(4)蒸发结晶、趁热过滤:如除去NaCl中的少量KNO3,获得NaCl晶体。
例1 (2024届河北保定期中,14)以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量 Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO3·3H2O的实验过程如下。下列说法正确的是(        ) A.“酸溶”时所用硫酸的浓度越大越好B.过滤和萃取都要用到的仪器是分液漏斗
C.H2O2氧化时发生的反应为2Fe2++H2O2+2H+  2Fe3++2H2OD.萃取分液后的水层加入Na2CO3溶液就可以产生MgCO3沉淀
  解题导引    废渣中加入40% H2SO4酸溶,Mg2SiO4转化为H4SiO4沉淀,滤渣为H4SiO4(原硅酸);金属元素转化为对应的金属阳离子,滤液中加入30% H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,经过 “萃取分液”除去Fe3+;再通过调节pH可将Al3+转化为Al(OH)3沉淀,过滤后向滤液中加 入沉淀剂并经一系列操作得到MgCO3·3H2O。
  解析    若硫酸浓度过大,电离出的H+浓度会减小;过滤操作不需要分液漏斗;萃取分液后的水层中还有Al3+,应先将Al3+除去,再加入Na2CO3以得到MgCO3·3H2O;故选C。
例2 (2024届湖南长沙一中月考一,11)用磁铁矿(主要成分为Fe3O4、含Al2O3和SiO2等杂 质)制取FeCO3的工艺流程如下: 
下列说法正确的是 (　    )A.“酸浸”过程中加入过量H2SO4能抑制金属离子水解和提高铁元素的浸出率B.“调节pH”时应控制溶液的pH大于3.3C.“沉铁”时应将过滤1的滤液滴加到Na2CO3溶液中,并不断搅拌D.“过滤2”所得滤液中的溶质为Na2SO4
  解题导引    “酸浸”时Fe3O4和H2SO4反应生成FeSO4和Fe2(SO4)3,加入Fe,将Fe3+还原为Fe2+;再加入20%氨水调pH,使A13+沉淀完全,而Fe2+不沉淀;然后过滤,除去过量的Fe以 及Al(OH)3和未参与反应的SiO2;在滤液中加入Na2CO3溶液,使Fe2+转化为FeCO3,再经过 滤、洗涤、干燥得FeCO3产品。
  解析    Fe3+、Fe2+、Al3+均易水解,“酸浸”过程中加入过量H2SO4可以抑制水解,提高Fe元素的浸出率,A项正确;加入20%氨水调pH,使Al3+沉淀完全而Fe2+不沉淀,则5.2≤pH <6.5,B项错误;若将过滤1的滤液滴加到Na2CO3溶液中,因溶液碱性较强,会产生Fe(OH)2 沉淀,进而被氧化为Fe(OH)3,使产品不纯,C项错误;过滤1的滤液中含(NH4)2SO4,则“过 滤2”所得滤液中的溶质除了Na2SO4外,还有(NH4)2SO4,D项错误。
例3 (2024届重庆渝中期中,13)硼氢化钠(NaBH4)广泛用于化工生产,常温下能与水反应, 易溶于异丙胺(沸点为33 ℃)。工业上可用硼镁矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O,含少量杂 质Fe3O4)制取NaBH4,其工艺流程如下: 
下列说法错误的是 (　    )A.“碱溶”时产生的滤渣有Fe3O4和Mg(OH)2B.“操作2”的名称为“蒸馏”C.流程中可循环利用的物质有异丙胺D.流程中理论上每生产1 g NaBH4,需加入还原剂的总质量约为1.92 g
  解题导引    硼镁矿粉碎后加入浓NaOH溶液,得到含NaBO2的溶液,Fe3O4不溶于NaOH溶液。根据元素守恒,滤渣中还有Mg(OH)2。将含NaBO2的溶液浓缩结晶得到Na2B4O7·10H2O,晶体脱水得到的Na2B4O7固体在高温下与Na、H2、SiO2反应生成NaBH4、Na2SiO3。由题干信息知,NaBH4常温下能与水反应,易溶于异丙胺,故加入异丙胺溶解NaBH4,将其与Na2SiO3分离,再蒸馏得到NaBH4,同时回收异丙胺,循环利用。