内容正文:
考前速记02
常见元素及其化合物知识集萃
(一)物质的性质
1.钠
(1)钠的取用方法:用镊子夹取一小块钠,用滤纸吸干表面的煤油,在玻璃片上用小刀切取黄豆粒大小的钠,剩余的钠放回原试剂瓶。
(2)钠与氧气反应的产物与反应温度有关,加热或点燃产物是过氧化钠。
(3)不管生成氧化钠还是过氧化钠,金属钠失电子均变为+1价的阳离子,因而等量的钠完全反应失去的电子数相同。
(4)钠与水、酸、盐溶液反应的本质与顺序:本质上均是与H+的反应,反应顺序是“有酸酸在前,无酸水为先”。
(5)钠与水、酸反应的实质都是与H+的反应。钠与乙醇反应,钠块先沉在液面下,后上下浮动、能看到表面冒出气泡,并不能熔化成小球。
(6)金属钠暴露在空气中会发生一系列变化,最终生成Na2CO3:银白色金属钠Na2ONaOH表面形成NaOH浓溶液Na2CO3·10H2ONa2CO3。
(7)钠、钾、镁等活泼金属着火后,不能用水或泡沫灭火器灭火,应用干沙土扑灭。
(8) Na2O、Na2O2结构中阳离子和阴离子的个数之比均为2:1;
(9)1 mol Na2O2与足量CO2或H2O发生反应时转移电子数是1 mol;
(10)Na2O2不是碱性氧化物。
(11)同温、同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液的碱性是Na2CO3>NaHCO3;因此,向两溶液中分别滴入酚酞溶液,Na2CO3溶液呈红色而NaHCO3溶液呈浅红色。
(12)Na2CO3溶液中混有少量NaHCO3时,理论上加入适量NaOH可以除去,但实际上无法操作,因为无法准确控制NaOH的用量。
(13)当Na2CO3、NaHCO3溶液的浓度不同时,一般不用气体法来鉴别。
(14)不能用Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3,因为二者都能产生白色沉淀。
(15)焰色试验属于物理变化,焰色属于元素的性质,即同种元素的单质或化合物,固体或相应的溶液均会产生同样的焰色。
(16)用稀盐酸而不用稀硫酸清洗铂丝的原因:铂丝表面的杂质与盐酸反应生成的氯化物沸点较低,易汽化挥发,而硫酸盐的沸点较高,不易汽化挥发。
(17)并不是所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色。
(18)碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大,但钾的密度比钠的小。
(19)碱金属一般都保存在煤油中,但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。
2.铁
(1)自然界中有少量游离态的铁(陨石中),纯净的铁块是银白色的,而铁粉是黑色的。
(1)Fe分别与O2(点燃)、H2O(g)(高温)反应的产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。
(2)Fe在Cl2中燃烧,无论Cl2过量还是不足均生成FeCl3;铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2S3;铁与碘蒸气反应生成的是FeI2而不是FeI3。
(3)常温下,Fe、Al在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化,但加热后继续反应。
(4)铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3,而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
(5)Fe3O4的组成可理解为FeO·Fe2O3,与非氧化性酸如盐酸、稀硫酸反应时生成Fe2+和Fe3+;与氧化性酸如HNO3反应时生成Fe3+;与还原性酸如HI反应时生成Fe2+。
(6)Fe2+主要表现为还原性,Fe2+与NO可共存,但有H+存在时不共存。
(7)向含Fe2+的溶液中加入硝酸、KMnO4溶液、氯水等具有氧化性的物质时,溶液会出现浅绿色棕黄色的颜色变化,该现象可用于Fe2+的检验。
(8)Fe3+的检验方法较多,如观察溶液颜色法(棕黄色)、NaOH溶液法(生成红褐色沉淀)、KSCN溶液法(生成血红色溶液),前面两种方法需溶液中Fe3+浓度较大时才适用,最好也最灵敏的方法是KSCN溶液法。Fe2+的检验可采用先加入KSCN溶液后加入氧化剂的方法。
3.铝
(1)Mg、Al在常温下均易在其表面形成致密的氧化膜。
(2)活泼金属与酸反应是金属的通性,而铝不仅能与酸(H+)反应,还能够与碱溶液反应,表现出特殊性:2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑。
(3)常温下,能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”,而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。
(4)铝制品不宜长时间盛放咸菜等腌制食品,原因是氯化钠溶液中的氯离子会破坏氧化膜的结构。
(5)铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。
(6)用铝箔包裹的钠与H2O反应时既考虑Na与H2O的反应,又考虑Al与NaOH溶液的反应。
(7)铝热剂(发生铝热反应)。铝热剂是铝与金属氧化物的混合物,铝热反应本质上是金属之间的置换反应,所以要遵循金属活动性顺序。例如:CuO与Al能发生铝热反应,而Al与MgO的混合物不能发生铝热反应。
(8)制取Al(OH)3,一般不用强酸或强碱溶液,因为强酸、强碱能溶解生成的Al(OH)3,而又无法控制酸碱的用量,一般使用氨水或CO2制取。
4.卤素
(1)氯气与水、强碱的反应中,氯气既做氧化剂又作还原剂。
(2)常温下干燥的氯气或液氯均不与铁反应,故液氯通常储存在钢瓶中。
(3)氯气具有强氧化性,与变价金属反应时均生成高价态的金属氯化物,如FeCl2不能由两种单质化合生成。
(4)氯气没有漂白性,不能使干燥的有色布条褪色,但可使湿润的有色布条褪色,起漂白作用的物质是HClO。
(5)Cl2可使湿润石蕊试纸先变红后褪色,原因是Cl2与水反应生成的酸使石蕊先变红,HClO使变色后的石蕊褪色。
(6)HClO不稳定,不能单独存在,只存在于氯水、次氯酸盐溶液或次氯酸盐与酸反应的混合物中。
(7)久置氯水成分与性质分析:氯水中存在Cl2+H2OHCl+HClO,久置氯水中因HClO见光分解,随着HClO的消耗,最后成为盐酸,久置氯水酸性增强,无漂白性。
(8)氯水的保存:密封保存在棕色试剂瓶中,并放在阴暗处。
(9)氯水能导电,但氯水是混合物,液氯是单质,它们既不是电解质,也不是非电解质。
(10)不能用pH试纸测量氯水的pH,原因是氯水中的HClO具有漂白性。
(11)工业上制取漂白粉是用氯气与石灰乳反应制得,而不是用氯气与石灰水反应。
(12)“84”消毒液的主要成分为NaClO,漂粉精的有效成分为Ca(ClO)2。“84”消毒液和洁厕灵不能混合使用,其原因是ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O。
(13)Br2在常温下呈液态,是唯一的液态非金属单质。液态Br2有剧毒,易挥发,故保存Br2时在试剂瓶中Br2液面上需用水封,磨口的玻璃塞用蜡封。
(14)淀粉遇I2显蓝色,这是碘单质的特殊性质,该性质可用于检验Cl2。Cl2可使湿润的淀粉KI试纸变蓝,其实质是Cl2+2I-===2Cl-+I2。此外碘单质易升华,是常温下固体单质中唯一的双原子分子。
(15)Br2和I2都可被某些有机溶剂(如四氯化碳、苯)萃取。
(16)氟元素无正价,F2与H2O发生置换反应生成O2:2F2+2H2O===4HF+O2。
(17)F2不能从NaX溶液中置换出X2(X代表Cl、Br、I)。
(18)卤族元素的单质F2、Cl2、Br2均能将Fe氧化为Fe3+,而I2只能把Fe氧化为Fe2+,即:I2与Fe反应产生FeI2,Fe与其他卤素单质生成FeX3。
(19)加碘食盐中的碘是KIO3而不是I2或KI。
5.硅
(1)自然界中无游离态的硅,通常原子晶体不导电,但硅是很好的半导体材料,是制作光电池的材料。SiO2不导电,是制作光导纤维的材料。
(2)不要混淆硅和二氧化硅的用途:用作半导体材料的是晶体硅而不是SiO2,用于制作光导纤维的是SiO2而不是硅。
(3)工业上制备粗硅,是用过量的C和SiO2高温下反应,由于C过量,生成的是CO而不是CO2,该反应必须在隔绝空气的条件下进行。
(4)氢氟酸不能用玻璃容器盛放;NaOH溶液能用玻璃试剂瓶盛放,但不能用玻璃塞。
(5)酸性氧化物一般能与水反应生成酸,但SiO2不溶于水;酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能与HF反应。
(6)不要混淆常见含硅物质的成分:①计算机芯片的成分是晶体硅而不是SiO2;②水晶、石英、玛瑙等主要成分是SiO2,而不是硅酸盐;③传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐。
6.硫
(1)实验室中,残留在试管内壁上的硫可用CS2溶解除去,也可用热的NaOH溶液除去,反应化学方程式为3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O。
(2)硫单质的氧化性较弱,与变价金属反应时一般生成低价态金属硫化物(和Cl2与变价金属的反应情况相反),如FeS、Cu2S等。
(3)汞蒸气有毒,实验室里不慎洒落一些汞,可撒上硫粉进行处理。
(4)硫在空气中燃烧发出淡蓝色火焰,在纯氧中燃烧发出蓝紫色火焰,产物只能是SO2,无论O2的量是否充足,均不会生成SO3。
(5)SO2使品红溶液褪色表现的是SO2的漂白性,加热后溶液颜色复原;SO2使酸性高锰酸钾溶液、溴水、氯水、碘水褪色表现的是SO2的还原性,加热后溶液颜色不复原。
(6)SO2不能漂白酸碱指示剂,如只能使紫色的石蕊试液变红,但不能使之褪色。
(7)SO2能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色,体现了SO2的还原性,而不是漂白性。
(8)浓硫酸能氧化(必要时加热)除Au、Pt以外的所有金属,其还原产物是SO2而不是H2。
(9)常温下,浓硫酸与Fe、Al并不是不反应,而是发生了“钝化”,“钝化”是浓硫酸将Fe、Al氧化而在其表面形成一层致密的氧化物薄膜,阻止了浓硫酸与Fe、Al的继续反应,体现了浓硫酸的强氧化性。
(10)注意“量变”引起的“质变”。在理解浓硫酸与铜、锌、铁、铝以及与碳、硫等反应时,要动态地看待反应过程,如在浓硫酸与铜的反应中,开始是浓硫酸,但随着反应的进行硫酸的浓度逐渐减小,最后变成了稀硫酸,稀硫酸与铜不反应。
(11)工业制硫酸过程中,为了提高SO3的吸收率,防止形成酸雾,常用浓硫酸来吸收SO3得到发烟硫酸。
7.氮
(1)因为水溶液中发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,所以无论何种情况下水溶液中不会剩余NO2。
(2)氮的氧化物都有毒,其中NO2与N2O4存在下列平衡:2NO2N2O4,因此实验测得NO2的平均相对分子质量大于46。
(3)NO只能用排水法收集,不能用排空气法收集;而NO2只能用向上排空气法收集,不能用排水法收集。
(4)验证某无色气体是NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气),无色气体变为红棕色。
(5)NO2既有氧化性又有还原性,以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。
(6)氨气极易溶于水,直接通入水中会引起倒吸。氨水的成分主要是NH3·H2O,但在计算浓度时,溶质应为NH3,且氨水的浓度越大,密度越小。
(2)固体中NH的检验方法是取样溶解,加入浓氢氧化钠溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体,若试纸变蓝说明原固体含有NH。
(7)液氨是由氨气液化而得到的纯净物,所含粒子只有NH3分子;氨水是由NH3溶于水而形成的混合物,所含粒子有三种分子:NH3、NH3·H2O、H2O,三种离子:NH、OH-、H+。
(8)实验室用固体铵盐与碱共热制NH3时,不能使用NH4HCO3、NH4NO3及NaOH固体,因为NH4HCO3受热分解产生CO2,使制得的NH3不纯;NH4NO3受热时易发生爆炸;NaOH容易吸水结块,不利于NH3的产生和逸出,且加热条件下NaOH容易腐蚀玻璃。
(9)干燥氨气时不能选用酸性干燥剂,如浓硫酸、P2O5等,也不能选用无水CaCl2,因为它们均能与NH3发生反应,通常选用碱石灰。
(10)吸收氨气(或HCl)时要注意防止倒吸。
(二)常见物质的用途
N2:合成氨,填充灯泡(与氩气),保存粮食。
稀有气体:保护气,霓虹灯,激光。
H2:探空气球,氢氧焰,冶金,合成氨,高能无害燃料。
CO2:灭火剂,制纯碱,制尿素,人工降雨(干冰)。
C:金刚石:制钻头;石墨:制电极,坩埚,铅笔芯,高温润滑剂;木炭:制黑火药;焦炭:冶金;炭黑:制油黑、颜料、橡胶耐磨添加剂。
CaCO3:建筑石料,混凝土,炼铁熔剂,制水泥,制玻璃,制石灰。
Cl2:氯气是一种重要的化工原料,在生活和生产中的应用十分广泛。自来水的消毒、农药的生产、药物的合成等都需要用到氯气。
ClO2:二氧化氯的应用十分广泛,除用于一般的杀菌、消毒外,还广泛地用于环保、灭藻、漂白、保鲜、除臭等方面。
Br2:溴可用于生产多种药剂,如熏蒸剂、杀虫剂、抗爆剂等。
AgBr:溴化银是一种重要的感光材料,是胶卷中必不可少的成分。
I2:碘是一种重要的药用元素,含碘食品的生产也需要碘元素。
AgI:可用于人工降雨。
S:制硫酸,硫化橡胶,制黑火药,制农药石硫合剂,制硫磺软膏治疗皮肤病。
P:白磷制高纯度磷酸],红磷[制农药,制火柴,制烟幕弹。
Si:制合金,制半导体。
SiO2:制光导纤维,石英玻璃,普通玻璃]
Na2O2:过氧化钠可用作漂白剂和呼吸面具中的供氧剂。
Na:钠除了可用来制取一些钠的化合物外,还可用于从钛、锆、铌、钽等金属的氯化物中置换出金属单质。充有钠蒸气的高压钠灯发出的黄光射程远,透雾能力强,常用于道路和广场的照明。
Na、K:钠和钾的合金在常温下是液体,可用于快中子反应堆作热交换剂。
Na2CO3:碳酸钠的水溶液呈碱性,因而被称为“纯碱”。热的纯碱溶液可以去除物品表面的油污。纯碱是一种非常重要的化工原料,在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金、食品等工业中有着广泛的应用。
NaHCO3:碳酸氢钠是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一;在医疗上,它是治疗胃酸过多的一种药剂。
Mg:镁能与铜、铝、锡、锰、钛等形成许多合金,镁合金的密度较小,但硬度和强度都较大,因此被大量用于制造火箭、导弹和飞机的部件等。由于镁燃烧会发出耀眼的白光,因此常用来制造信号弹和焰火。
MgO:氧化镁的熔点高达2 800 ℃,是优质的耐高温材料。
FeCl3:在制作印刷电路板的过程中常利用铜与氯化铁溶液的反应。
FeCl3、FeSO4:氯化铁、硫酸亚铁是优良的净水剂。(说明:Fe3+、Fe2+可水解生成胶体)
Fe2O3:氧化铁红颜料跟某些油料混合,可以制成防锈油漆。
Fe:磁性材料大多数是含铁的化合物。人体中的铁元素大部分存在于血红蛋白内,血红蛋白起着运输氧气、二氧化碳的作用。铁的化合物还在人体内发生的氧化还原反应中起传递电子的作用。人体缺铁会引起贫血等疾病。
Cu2+:由于铜盐能杀死某些细菌,并能抑制藻类生长,因此游泳场馆常用硫酸铜作池水消毒剂。稀的硫酸铜溶液还可用于杀灭鱼体上的寄生虫,治疗鱼类皮肤病和鳃病等。
Na2SiO3:硅酸钠是极少数可溶于水的硅酸盐中的一种,硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”,是建筑行业经常使用的一种黏合剂。人们也经常把具有特殊用途的木材、纺织品等用水玻璃浸泡,这样加工的产品既耐腐蚀又不易着火。
分子筛(具有多孔结构的硅酸盐):常用于分离、提纯气体或液体混合物,还可作干燥剂、离子交换剂、催化剂及催化剂载体等。
SiO2:二氧化硅除可用于制作光学镜片、石英坩埚外,还可用于制造光导纤维。光导纤维非常细,导光能力很强,一条光缆由上万条光导纤维组成,因此利用光缆通讯能同时传输大量的信息。
Si:硅晶体的导电性介于导体和绝缘体之间,是一种重要的半导体材料,广泛应用于电子工业的各个领域。
SO2:在工业上,二氧化硫可用于漂白纸浆以及草帽等编织物。
H2SO4:硫酸在生产中具有广泛的应用。化肥、医药、农药的生产,金属矿石的处理,金属材料的表面清洗等都要用到硫酸。
明矾:净水剂。
CaSO4:人们常用它制作各种模型和医疗上用的石膏绷带。在水泥生产中,可用石膏调节水泥的凝结时间。在石膏资源丰富的地方也可以用它来制硫酸。
BaSO4:硫酸钡不容易被X射线透过,在医疗上可用作检查肠胃的内服药剂,俗称“钡餐”。硫酸钡还可用作白色颜料,并可作高档油漆、油墨、造纸、塑料、橡胶的原料及填充剂。
FeSO4:在医疗上硫酸亚铁可用于生产防治缺铁性贫血的药剂,在工业上硫酸亚铁还是生产铁系列净水剂和颜料氧化铁红(主要成分为Fe2O3)的原料。
皓矾:医疗收敛剂,木材防腐剂,媒染剂,制颜料。
乙烯:果实催熟剂。
(三)常见物质的颜色
有色气体单质:F2、Cl2、O3
其他有色单质:Br2(深红色液体)、I2(紫黑色固体)、S(淡黄色固体)、Cu(紫红色固体)、Au(金黄色固体)、Si(灰黑色晶体)、C(黑色粉未)
无色气体单质:N2、O2、H2
有色气体化合物:NO2
黄色固体:S、Na2O2、Ag3PO4、AgBr、AgI
黑色固体:FeO、Fe3O4、MnO2、C、CuS、CuO
红色固体:Fe(OH)3、Fe2O3、Cu2O、Cu
蓝色固体:五水合硫酸铜(胆矾或蓝矾)
绿色固体:七水合硫酸亚铁(绿矾)
紫黑色固体:KMnO4、碘单质。
白色[Fe(OH)2、CaCO3、BaSO4、AgCl、BaSO3]
有色离子(溶液)Cu2+、Fe2+、Fe3+、MnO4-、Fe(SCN)3(血红色)
不溶于稀酸的白色沉淀:AgCl、BaSO4
不溶于稀酸的黄色沉淀:S、AgBr、AgI
(四)常见物质的名称和化学式
名 称
主要成分的化学式
名 称
主要成分的化学式
漂白粉
Ca(ClO)2、CaCl2
液氨
NH3
面碱、洗涤碱
Na2CO3·10H2O
铜 绿
Cu2(OH)2CO3
纯碱(苏打)
Na2CO3
硫铁矿
FeS2
烧(火)碱
NaOH
蓝(胆)矾
CuSO4·5H2O
硫 磺
S
绿矾
FeSO4·7H2O
小苏打
NaHCO3
明(白)矾
KAl(SO4)2·12H2O
大苏打(海波)
Na2S2O3·5H2O
皓矾
ZnSO4·7H2O
生石灰
CaO
金刚石
C
消(熟)石灰
Ca(OH)2
石墨
C
石膏
CaSO4·2H2O
水银
Hg
熟石膏
2CaSO4·H2O
水晶
SiO2
干冰
CO2
芒硝
Na2SO4·10H2O
铁红
Fe2O3
尿素
CO(NH2)2
磁性氧化铁
Fe3O4
碳酐
CO2
碳铵
NH4HCO3
硫酐
SO3
硫铵
(NH4)2SO4
硝酐
N2O5
硝铵
NH4NO3
磷酐
P2O5
泻盐
MgSO4·7H2O
双氧水
H2O2
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