第五单元 金属及其化合物【知识清单】-2024-2025学年高一化学单元速记·巧练（沪科版2020必修第二册）

第五单元 金属及其化合物 01 思维导图 02 考点速记 课题1 金属的性质 1、 金属的通性 （1）在常温下，除汞是液体以外，其余金属都是固体。 （2）除金、铜、铋等少数金属具有特殊的颜色外，大多数金属呈银白色。但当金属处于粉末状态时，常显不同的颜色。 （3）金属都是不透明的，金属表面一般都有光泽，黄金、白银、铂金等饰品就是利用了这一性质。 （4）金属的密度、硬度、熔点等性质的差别很大。 （5）金属具有导电性。 （6）金属具有导热性。 （7）金属具有良好的延展性。 课题2 重要的金属化合物 二、铁及其化合物 1、铁的化学性质 (1)铁在一定条件下能跟非金属反应： 铁与氧化性不同的物质反应，生成铁的价态也不同。如与C12反应生成+3价铁的化合物FeCl3，与S反应生+2价铁的化合物FeS。 (2)与盐酸、稀硫酸的置换=H2↑ (3)与强氧化性酸反应 ①铁的钝化：铁在冷的浓H2SO4、浓HNO3中，表面会形成一层致密的氧化膜，发生钝化现象。 ②Fe与稀HNO3的反应： Fe+4HNO3(稀) =Fe(NO3)3+NO↑+2H2O 3Fe+8HNO3(稀) =3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O (4)与水反应： 3Fe+4H2O Fe3O4+4H2↑ 【注意】铁在热的浓硫酸、浓硝酸中不钝化=Fe2+（铁过量），Fe3+ (铁少量) (5)与盐溶液反应=置换活动顺序排在后面的金属 2、铁的重要化合物 （1）铁的氧化物 【注意】铁是变价金属。铁能失去最外层2个电子，也能失去次外层1个电子。因此铁通常显+2价和+3价，且+3价更稳定。 3、铁的氢氧化物 【注意】制备Fe(OH)2时，需注意以下问题： ①Fe2+必须是新制的并放入铁粉以防Fe2+被氧化成Fe3+； ②除去溶液中溶解的O2，其方法是加热NaOH溶液； ③滴管末端插入试管内的液面以下； ④必要时可在液面上加植物油或苯进行液封。 4、铁盐和亚铁盐 (1) Fe2+和 Fe3+比较 (2) “铁三角”的转化关系（由学生书写方程式。） ①FeO+H2Fe+H2O ②Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ ③2FeCl2+C12=2FeCl3 ④2FeCl3+Fe=3FeCl2 ⑤3Zn+2FeCl3=3ZnCl2+2Fe ⑥2Fe+3C122FeCl3 (3) Fe2+和 Fe3+的检验 ▲Fe3+的检验 ①滴加KSCN(或NH4SCN)无色溶液，溶液变成红色。 Fe3++3SCN-=Fe (SCN)3 ②滴加NaOH溶液，产生红褐色沉淀。 Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓(红褐色) ▲Fe2+的检验 ①先滴加KSCN溶液，无明显现象，再加入新制氯水，溶液立即变成红色。 2 Fe2++C12—2 Fe3++2C1- Fe3++3SCN-=Fe (SCN)3 ②滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，随后沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。 Fe2++20H-=Fe(OH)2↓(白色) 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(红褐色) 三、铝及其化合物 1、铝的化学性质 （1）铝的氧化反应 ▲A1与O2反应，发出耀眼的白光，生成Al2O3：4Al+3O22Al2O3 ▲铝的钝化：铝在冷的浓硝酸和浓硫酸中发生钝化现象。 （2）铝与其他非金属单质反应 （5）铝热反应：2Al+Fe2O3Al2O3 +2Fe；Al+Cr2O32Cr+Al2O3 【归纳】(1)铝粉与氧化铁的混合物叫做铝热剂。 (2)V2O5、Cr203、Mn02能发生与氧化铁相似的铝热反应。 (3)工业上常利用铝热反应冶炼某些难熔的金属。 （6）铝与热水反应：2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑ 白色胶状沉淀 （7）铝与盐酸、稀硫酸反应=H2↑ （8）铝与碱反应： 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 3、Al(OH)3的弱酸性和弱碱性 （1）Al(OH)3能跟强酸和强碱溶液反应，具有两性。 Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O （2）Al(OH)3溶于强酸强碱，而不溶于弱酸弱碱，所以在反应中可把Al(0H)3认为是一元弱酸或三元弱碱。 【归纳】A12O3也具有两性，既能和强酸、强碱反应，但不能和弱酸、弱碱反应。具体反应如下： Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O 课题3化学变化中的能量变化 一、化学能与热能的相互转化 如图，我们知道有些燃烧反应能够释放出热能，那么其它反应的吸热和放热由什么决定的？请完成下列知识点： 1．吸热反应和放热反应 (1)定义 吸热反应：吸收热量的化学反应； 放热反应：放出热量的化学反应。 (2)实验探究[实验6－1][实验6－2] ①镁和稀盐酸的反应 实验现象 有气泡产生；用温度计测量，水银柱上升 离子反应 Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑ 实验结论 活泼金属与酸反应是放热反应 ②Ba(OH)2·8H2O和氯化铵反应 实验现象 闻到刺激性气味，烧杯壁发凉；玻璃片和烧杯黏结在一起，混合物呈糊状 化学反应 Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O 实验结论 该反应是吸热反应 常见的吸热反应有：大多数的分解反应，C和CO2、C和H2O的反应，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应等。常见的放热反应有：大多数的化合反应，酸碱中和反应，金属与酸或水的反应，燃烧反应，爆炸反应等。 二、化学键与化学反应中能量变化的关系 如图是氢气与氯气反应的过程示意图，结合本图，完成下列知识点： 1．化学反应中能量变化的原因 　可以用键能计算反应类型 E1>E2，反应吸收能量；E1<E2，反应释放能量。 2．决定化学反应中能量变化的因素 反应物总能量大于生成物总能量，反应放热； 反应物总能量小于生成物总能量，反应吸热。 3．化学反应中能量转化的形式 (1)化学反应的能量变化还可以看做是“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等释放出来的过程。 (2)化学反应的能量变化也可以看做是热能、电能或光能等物质外部的能量转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来的过程。 4．从化学键的角度理解化学反应过程中的能量变化 化学反应过程中的能量变化来源于化学反应过程中旧化学键断裂与新化学键形成时的能量变化。 (1)若反应物中的化学键断开时吸收的能量高于生成物成键释放的能量，则该反应吸收能量，吸收的能量＝反应物分解吸收的总能量－生成物形成释放的总能量。 (2)若反应物中的化学键断开时吸收的能量低于生成物成键释放的能量，则该反应放出能量，放出的能量＝生成物形成释放的总能量－反应物分解吸收的总能量。 5．从总能量的角度理解化学反应过程中的能量变化 一个确定的化学反应完成后的结果是吸收能量还是放出能量取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。具体情况见下表： 放热反应 吸热反应 能量变化 反应物的总能量大于生成物的总能量 反应物的总能量小于生成物的总能量 键能变化 生成物的总键能大于反应物的总键能 生成物的总键能小于反应物的总键能 图示 常见实例 ①金属与水或酸的反应；②金属氧化物与水或酸的反应；③可燃物的燃烧反应及缓慢氧化；④酸与碱的中和反应；⑤大部分化合反应 ①大部分分解反应； ②Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应 ③高温下焦炭与水的反应 三、化学能转化为电能 如图是电能的来源，哪些是化学能转化为电能呢？请完成下列知识点： 1．燃煤发电的能量转化 (1)过程：化学能热能机械能电能 (2)燃烧(氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键。 2．原电池 (1)实验[实验6－3] 实验装置 注意图中电子与离子流向 实验现象 铜片：有气泡产生 锌片：逐渐溶解 电流表：指针偏转 结论 有电流产生，装置中化学能转化为电能 (2)原电池概念：将化学能转变为电能的装置。 (3)铜锌原电池工作原理： 电极材料 电子转移 电极反应式 反应类型 Zn 失电子 Zn－2e－===Zn2＋ 氧化反应 Cu 得电子 2H＋＋2e－===H2↑ 还原反应 电池总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 (4)反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。 (5)构成原电池的条件 理论上，自发的氧化还原反应均可设计成原电池。必须自发 ①两个活泼性不同的金属(或一个为金属，一个为能导电 的非金属)电极。 ②具有电解质溶液。 ③形成闭合回路。 四、常见化学电源 如图是常用的化学电源，请完成下列知识点，以对它们有所了解： 1．干电池 干电池是一种一次性电池，放电后不能再充电。 2．充电电池 充电电池又称为二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。 ①铅酸蓄电池　②镍氢电池　③锂离子电池 3．燃料电池 (1)原理：利用原电池工作原理将燃料和氧化剂反应所放出的化学能直接转化为电能。 (2)与其他电池的区别：反应物由外设装备提供燃料和氧化剂。,微判断 学习任务1　原电池的构成条件、工作原理及正、负极的判断 如图是原电池工作原理示意图，结合本图完成下列讨论： 1．在铜锌稀硫酸原电池中，电子是怎样移动的？电子能否通过电解质溶液？如果不能，电流是如何形成的？ 提示　由于金属锌比金属铜活泼，锌失去电子，电子通过导线流向铜片。电子不能通过电解质溶液，在稀硫酸中H＋移向铜片，SO移向锌片，阴、阳离子定向移动形成电流。 2．(1)若将2中铜片换作石墨棒，能否产生电流？电极反应有无变化？ (2)若将2中稀硫酸换作硫酸铜溶液，能否产生电流？电极反应有何不同？ (3)若将稀硫酸换为酒精，还能否产生电流？ 提示　(1)改为石墨棒后，仍然可以形成原电池，产生电流。锌为负极，石墨棒为正极，电极反应及原电池反应均不变。 (2)将稀硫酸换作硫酸铜溶液，也可以形成原电池，产生电流。锌为负极，发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋，铜为正极，发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu，总反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。 (3)酒精是非电解质，此时不能构成原电池，因此不能产生电流。 1．原电池的工作原理 (1)反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。 (2)电子的移动方向：负极流出，经导线流向正极。 (3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 2．原电池的判断方法 3．原电池正、负极的判断方法 易错提醒　(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。 (2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 (3)在判断原电池正、负极时，既要考虑金属活泼的强弱也要考虑电解质溶液性质。如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。 03 素养提升 一、知识要点 吸热反应和放热反应的判断方法 (1)根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——决定因素。 若反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，反之是吸热反应。 (2)根据化学键断裂或形成时的能量变化判断——用于计算。 若断裂反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量，属于放热反应，反之是吸热反应。 (3)根据反应物和生成物的相对稳定性判断。 由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应，反之为吸热反应。 (4)根据反应条件判断。 凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应。 　　　 放热反应　　　　　　　　吸热反应 二、核心素养 (1)吸热反应、放热反应实质⇒培养学生变化观念与平衡思想 (2)吸热反应、放热反应判断⇒培养学生证据推理与模型认知水平 1．加快氧化还原反应的速率 (1)原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。 (2)实例：实验室用Zn和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几滴硫酸铜溶液，形成原电池，加快反应速率。 2．比较金属活泼性强弱 (1)原理：一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。 (2)实例：有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生。由原电池原理可知，金属活动性：A＞B。 3．设计原电池 (1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 (2)选择合适的材料。 ①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。 ②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。 (3)实例：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例 1 学科网（北京）股份有限公司 $$