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第一章 從實(shí)驗(yàn)學(xué)化學(xué)
第一節(jié) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本方法
一、熟悉化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作
危險(xiǎn)化學(xué)品標(biāo)志,如酒精、汽油??易燃液體;
濃H2SO4、NaOH(酸堿)??腐蝕品
二、混合物的分離和提純:
1、分離的方法:
①過(guò)濾:固體(不溶)和液體的分離。
②蒸發(fā):固體(可溶)和液體分離。
③蒸餾:沸點(diǎn)不同的液體混合物的分離。
④分液:互不相溶的液體混合物。
⑤萃。豪没旌衔镏幸环N溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里溶解性的不同,用一種溶劑把溶質(zhì)從它與另一種溶劑所組成的溶液中提取出來(lái)。
2、粗鹽的提純:
(1)粗鹽的成分:主要是NaCl,還含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4、泥沙等雜質(zhì)
(2)步驟:
①將粗鹽溶解后過(guò)濾;
②在過(guò)濾后得到粗鹽溶液中加過(guò)量試劑BaCl2(除SO42-)、Na2CO3(除Ca2+、過(guò)量的Ba2+)、NaOH(除Mg2+)溶液后過(guò)濾;
③得到濾液加鹽酸(除過(guò)量的CO32-、OH-)調(diào)pH=7得到NaCl溶液;
④蒸發(fā)、結(jié)晶得到精鹽。
加試劑順序關(guān)鍵:
(1)Na2CO3在BaCl2之后;
(2)鹽酸放最后。
3、蒸餾裝置注意事項(xiàng):
①加熱燒瓶要墊上石棉網(wǎng);
②溫度計(jì)的水銀球應(yīng)位于蒸餾燒瓶的支管口處;
③加碎瓷片的目的是防止暴沸;
④冷凝水由下口進(jìn),上口出。
4、從碘水中提取碘的實(shí)驗(yàn)時(shí),選用萃取劑應(yīng)符合原則:
①被萃取的物質(zhì)在萃取劑溶解度比在原溶劑中的大得多;
②萃取劑與原溶液溶劑互不相溶;
③萃取劑不能與被萃取的物質(zhì)反應(yīng)。
三、離子的檢驗(yàn):
①SO42-:先加稀鹽酸,再加BaCl2溶液有白色沉淀,原溶液中一定含有SO42-。Ba2++SO42-=BaSO4↓
②Cl-(用AgNO3溶液、稀硝酸檢驗(yàn))加AgNO3溶液有白色沉淀生成,再加稀硝酸沉淀不溶解,原溶液中一定含有Cl-;或先加稀硝酸酸化,再加AgNO3溶液,如有白色沉淀生成,則原溶液中一定含有Cl-。Ag++Cl-=AgCl↓。
③CO32-:(用BaCl2溶液、稀鹽酸檢驗(yàn))先加BaCl2溶液生成白色沉淀,再加稀鹽酸,沉淀溶解,并生成無(wú)色無(wú)味、能使澄清石灰水變渾濁的氣體,則原溶液中一定含有CO32-。
第二節(jié) 化學(xué)計(jì)量在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
1、物質(zhì)的量(n)是國(guó)際單位制中7個(gè)基本物理量之一。
2、五個(gè)新的化學(xué)符號(hào):
概念、符號(hào) | 定義 | 注 意 事 項(xiàng) |
物質(zhì)的量: n | 衡量一定數(shù)目粒子集體的物理量 | ①摩爾(mol)是物質(zhì)的量的單位,只能用來(lái)衡量微觀粒子:原子、分子、離子、原子團(tuán)、電子、質(zhì)子、中子等。 ②用物質(zhì)的量表示微粒時(shí),要指明粒子的種類。 |
阿伏加德羅常數(shù): NA | 1mol任何物質(zhì)所含粒子數(shù)。 | NA有單位:mol -1 或 /mol,讀作每摩爾, NA≈6.02×1023mol -1 。 |
摩爾質(zhì)量: M | 單位物質(zhì)的量物質(zhì)所具有的質(zhì)量 | ①一種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量以g/mol為單位時(shí),在數(shù)值上與其相對(duì)原子或相對(duì)分子質(zhì)量相等。 ②一種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量不隨其物質(zhì)的量變化而變 |
氣體摩爾體積: Vm | 單位物質(zhì)的量氣體所具有的體積 | ①影響氣體摩爾體積因素有溫度和壓強(qiáng)。 ②在標(biāo)準(zhǔn)狀況下(0℃,101KPa)1mol任何氣體所占體積約為22.4L即在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,Vm≈22.4L/mol |
物質(zhì)的量濃度: C | 單位體積溶液所含某溶質(zhì)B物質(zhì)的量。 | ①公式中的V必須是溶液的體積;將1L水溶解溶質(zhì)或者氣體,溶液體積肯定不是1L。 ②某溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度不隨所取溶液體積多少而變 |
3、各個(gè)量之間的關(guān)系:
4、溶液稀釋公式:(根據(jù)溶液稀釋前后,溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變)
C濃溶液V濃溶液=C稀溶液V稀溶液 (注意單位統(tǒng)一性,一定要將mL化為L(zhǎng)來(lái)計(jì)算)。
5、溶液中溶質(zhì)濃度可以用兩種方法表示:
①質(zhì)量分?jǐn)?shù)W
②物質(zhì)的量濃度C
質(zhì)量分?jǐn)?shù)W與物質(zhì)的量濃度C的關(guān)系:C=1000ρW/M(其中ρ單位為g/cm3)
已知某溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為W,溶液密度為ρ(g/cm3),溶液體積為V,溶質(zhì)摩爾質(zhì)量為M,求溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度C。
【 推斷:根據(jù)C=n(溶質(zhì))/V(溶液) ,而n(溶質(zhì))=m(溶質(zhì))/M(溶質(zhì))= ρ V(溶液) W/M,考慮密度ρ的單位g/cm3化為g/L,所以有C=1000ρW/M 】。(公式記不清,可設(shè)體積1L計(jì)算)。
6、一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制
(1)配制使用的儀器:托盤天平(固體溶質(zhì))、量筒(液體溶質(zhì))、容量瓶(強(qiáng)調(diào):在具體實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)寫規(guī)格,否則錯(cuò)。、玻璃棒、膠頭滴管。
(2)配制的步驟:
①計(jì)算溶質(zhì)的量(若為固體溶質(zhì)計(jì)算所需質(zhì)量,若為溶液計(jì)算所需溶液的體積)②稱。ɑ蛄咳。廴芙猓o置冷卻)④轉(zhuǎn)移 ⑤洗滌⑥定容⑦搖勻。(如果儀器中有試劑瓶,就要加一個(gè)步驟:裝瓶)。
例如:配制400mL0.1mol/L的Na 2 CO 3 溶液:
(1)計(jì)算:需無(wú)水Na 2 CO 3 5.3g。
(2)稱量:用托盤天平稱量無(wú)水Na 2 CO 3 5.3 g。
(3)溶解:所需儀器燒杯、玻璃棒。
(4)轉(zhuǎn)移:將燒杯中的溶液沿玻璃棒小心地引流到500mL容量瓶中。
(5)定容:當(dāng)往容量瓶里加蒸餾水時(shí),距刻度線1-2cm處停止,為避免加水的體積過(guò)多,改用膠頭滴管加蒸餾水到溶液的凹液面正好與刻度線相切,這個(gè)操作叫做定容。
注意事項(xiàng):
①不能配制任意體積的一定物質(zhì)的量濃度的溶液,這是因?yàn)槿萘科康娜莘e是固定的,沒(méi)有任意體積規(guī)格的容量瓶。
②溶液注入容量瓶前需恢復(fù)到室溫,這是因?yàn)槿萘科渴軣嵋渍,同時(shí)溶液溫度過(guò)高會(huì)使容量瓶膨脹影響溶液配制的精確度。
③用膠頭滴管定容后再振蕩,出現(xiàn)液面低于刻度線時(shí)不要再加水,這是因?yàn)檎袷帟r(shí)有少量溶液粘在瓶頸上還沒(méi)完全回流,故液面暫時(shí)低于刻度線,若此時(shí)又加水會(huì)使所配制溶液的濃度偏低。
④如果加水定容時(shí)超出了刻度線,不能將超出部分再吸走,須應(yīng)重新配制。
⑤如果搖勻時(shí)不小心灑出幾滴,不能再加水至刻度,必須重新配制,這是因?yàn)樗鶠⒊龅膸椎稳芤褐泻腥苜|(zhì),會(huì)使所配制溶液的濃度偏低。
⑥溶質(zhì)溶解后轉(zhuǎn)移至容量瓶時(shí),必須用少量蒸餾水將燒杯及玻璃棒洗滌2?3次,并將洗滌液一并倒入容量瓶,這是因?yàn)闊安AО魰?huì)粘有少量溶質(zhì),只有這樣才能盡可能地把溶質(zhì)全部轉(zhuǎn)移到容量瓶中。
第二章 化學(xué)物質(zhì)及其變化
第一節(jié) 物質(zhì)的分類
1、掌握兩種常見(jiàn)的分類方法:交叉分類法和樹(shù)狀分類法。
2、分散系及其分類:
(1)分散系組成:分散劑和分散質(zhì),按照分散質(zhì)和分散劑所處的狀態(tài),分散系可以有9種組合方式。
(2)當(dāng)分散劑為液體時(shí),根據(jù)分散質(zhì)粒子大小可以將分散系分為溶液、膠體、濁液。
分散系 | 溶液 | 膠體 | 濁液 |
分散粒子直徑 | <1nm | 1~100nm | >100nm |
外觀 | 均一,透明,穩(wěn)定 | 均一,透明,介穩(wěn)體系 | 不均一,不透明,不穩(wěn)定 |
能否透過(guò)濾紙 | 能 | 能 | 不能 |
能否透過(guò)半透膜 | 能 | 不能 | 不能 |
實(shí)例 | 食鹽水 | Fe(OH)3膠體 | 泥漿水 |
3、膠體:
(1)常見(jiàn)膠體:Fe(OH)3膠體、Al(OH)3膠體、血液、豆?jié){、淀粉溶液、蛋白質(zhì)溶液、有色玻璃、墨水等。
(2)膠體的特性:能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)。區(qū)別膠體與其他分散系常用方法丁達(dá)爾效應(yīng)。
膠體與其他分散系的本質(zhì)區(qū)別是分散質(zhì)粒子大小。
(3)Fe(OH)3膠體的制備方法:將飽和FeCl3溶液滴入沸水中,繼續(xù)加熱至體系呈紅褐色,停止加熱,得Fe(OH)3膠體。
第二節(jié) 離子反應(yīng)
一、電解質(zhì)和非電解質(zhì)
電解質(zhì):在水溶液里或熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物。
1、化合物
非電解質(zhì):在水溶液中和熔融狀態(tài)下都不能導(dǎo)電的化合物。(如:酒精[乙醇]、蔗糖、SO 2 、SO 3 、NH 3 、CO 2 等是非電解質(zhì)。)
(1)電解質(zhì)和非電解質(zhì)都是化合物,單質(zhì)和混合物既不是電解質(zhì)也不是非電解質(zhì)。
(2)酸、堿、鹽和水都是電解質(zhì)(特殊:鹽酸(混合物)電解質(zhì)溶液)。
(3)能導(dǎo)電的物質(zhì)不一定是電解質(zhì)。能導(dǎo)電的物質(zhì):電解質(zhì)溶液、熔融的堿和鹽、金屬單質(zhì)和石墨。
電解質(zhì)需在水溶液里或熔融狀態(tài)下才能導(dǎo)電。固態(tài)電解質(zhì)(如:NaCl晶體)不導(dǎo)電,液態(tài)酸(如:液態(tài)HCl)不導(dǎo)電。
2、溶液能夠?qū)щ姷脑颍河心軌蜃杂梢苿?dòng)的離子。
3、電離方程式:要注意配平,原子個(gè)數(shù)守恒,電荷數(shù)守恒。如:Al2(SO4)3=2Al3++3SO42-
二、離子反應(yīng):
1、離子反應(yīng)發(fā)生的條件:生成沉淀、生成氣體、水。
2、離子方程式的書寫:(寫、拆、刪、查)
①寫:寫出正確的化學(xué)方程式。(要注意配平。)
②拆:把易溶的強(qiáng)電解質(zhì)(易容的鹽、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿)寫成離子形式。
常見(jiàn)易溶的強(qiáng)電解質(zhì)有:
三大強(qiáng)酸(H2SO4、HCl、HNO3),四大強(qiáng)堿[NaOH、KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2 (澄清石灰水拆,石灰乳不拆)],可溶性鹽,這些物質(zhì)拆成離子形式,其他物質(zhì)一律保留化學(xué)式。
③刪:刪除不參加反應(yīng)的離子(價(jià)態(tài)不變和存在形式不變的離子)。
④查:檢查書寫離子方程式等式兩邊是否原子個(gè)數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。
3、離子方程式正誤判斷:(看幾看)
①看是否符合反應(yīng)事實(shí)(能不能發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)物、生成物對(duì)不對(duì))。
②看是否可拆。
③看是否配平(原子個(gè)數(shù)守恒,電荷數(shù)守恒)。
④看“=”“ ”“↑”“↓”是否應(yīng)用恰當(dāng)。
4、離子共存問(wèn)題
(1)由于發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)(生成沉淀或氣體或水)的離子不能大量共存。
生成沉淀:AgCl、BaSO4、BaSO3、BaCO3、CaCO3、Mg(OH)2、Cu(OH)2等。
生成氣體:CO32-、HCO3-等易揮發(fā)的弱酸的酸根與H+不能大量共存。
生成H2O:①H+和OH-生成H2O。②酸式酸根離子如:HCO3-既不能和H+共存,也不能和OH-共存。如:HCO3-+H+=H2O+CO2↑, HCO3-+OH-=H2O+CO32-
(2)審題時(shí)應(yīng)注意題中給出的附加條件。
①無(wú)色溶液中不存在有色離子:Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnO4-(常見(jiàn)這四種有色離子)。
②注意挖掘某些隱含離子:酸性溶液(或pH<7)中隱含有H+,堿性溶液(或pH>7)中隱含有OH-。
③注意題目要求“大量共存”還是“不能大量共存”。
第三節(jié) 氧化還原反應(yīng)
一、氧化還原反應(yīng)
1、氧化還原反應(yīng)的本質(zhì):有電子轉(zhuǎn)移(包括電子的得失或偏移)。
2、氧化還原反應(yīng)的特征:有元素化合價(jià)升降。
3、判斷氧化還原反應(yīng)的依據(jù):凡是有元素化合價(jià)升降或有電子的轉(zhuǎn)移的化學(xué)反應(yīng)都屬于氧化還原反應(yīng)。
4、氧化還原反應(yīng)相關(guān)概念:
還原劑(具有還原性):失(失電子)→升(化合價(jià)升高)→氧(被氧化或發(fā)生氧化反應(yīng))→生成氧化產(chǎn)物。
氧化劑(具有氧化性):得(得電子)→降(化合價(jià)降低)→還(被還原或發(fā)生還原反應(yīng))→生成還原產(chǎn)物。
【注】一定要熟記以上內(nèi)容,以便能正確判斷出一個(gè)氧化還原反應(yīng)中的氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物;氧化劑、還原劑在反應(yīng)物中找;氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物在生成物中找。
二、氧化性、還原性強(qiáng)弱的判斷
(1)根據(jù)氧化還原反應(yīng)方程式在同一氧化還原反應(yīng)中,
氧化性:氧化劑>氧化產(chǎn)物
還原性:還原劑>還原產(chǎn)物
三、如果使元素化合價(jià)升高,即要使它被氧化,要加入氧化劑才能實(shí)現(xiàn);如果使元素化合價(jià)降低,即要使它被還原,要加入還原劑才能實(shí)現(xiàn);
第三章 金屬及其化合物
第一節(jié) 金屬的化學(xué)性質(zhì)
一、鈉 Na
1、單質(zhì)鈉的物理性質(zhì):鈉質(zhì)軟、銀白色、熔點(diǎn)低、密度比水的小但比煤油的大。
2、單質(zhì)鈉的化學(xué)性質(zhì):
①鈉與O2反應(yīng)
常溫下:4Na + O2=2Na2O (新切開(kāi)的鈉放在空氣中容易變暗)
加熱時(shí):2Na + O2==Na2O2 (鈉先熔化后燃燒,發(fā)出黃色火焰,生成淡黃色固體Na2O2。)
Na2O2中氧元素為-1價(jià),Na2O2既有氧化性又有還原性。
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
Na2O2是呼吸面具、潛水艇的供氧劑,Na2O2具有強(qiáng)氧化性能漂白。
②鈉與H2O反應(yīng)
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
離子方程式:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑(注意配平)
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:“浮??鈉密度比水小;游??生成氫氣;響??反應(yīng)劇烈;
熔??鈉熔點(diǎn)低;紅??生成的NaOH遇酚酞變紅”。
③鈉與鹽溶液反應(yīng)
如鈉與CuSO4溶液反應(yīng),應(yīng)該先是鈉與H2O反應(yīng)生成NaOH與H2,再和CuSO4溶液反應(yīng),有關(guān)化學(xué)方程式:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4
總的方程式:2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:有藍(lán)色沉淀生成,有氣泡放出
K、Ca、Na三種單質(zhì)與鹽溶液反應(yīng)時(shí),先與水反應(yīng)生成相應(yīng)的堿,堿再和鹽溶液反應(yīng)
④鈉與酸反應(yīng):
2Na+2HCl=2NaCl+H2↑(反應(yīng)劇烈)
離子方程式:2Na+2H+=2Na++H2↑
3、鈉的存在:以化合態(tài)存在。
4、鈉的保存:保存在煤油或石蠟中。
5、鈉在空氣中的變化過(guò)程:Na→Na2O→NaOH→Na2CO3→Na2CO3?10H2O(結(jié)晶)→Na2CO3(風(fēng)化),最終得到是一種白色粉末。
一小塊鈉置露在空氣中的現(xiàn)象:銀白色的鈉很快變暗(生成Na2O),跟著變成白色固體(NaOH),然后在固體表面出現(xiàn)小液滴(NaOH易潮解),最終變成白色粉未(最終產(chǎn)物是Na2CO3)。
二、鋁 Al
1、單質(zhì)鋁的物理性質(zhì):銀白色金屬、密度。▽佥p金屬)、硬度小、熔沸點(diǎn)低。
2、單質(zhì)鋁的化學(xué)性質(zhì)
①鋁與O2反應(yīng):常溫下鋁能與O2反應(yīng)生成致密氧化膜,保護(hù)內(nèi)層金屬。加熱條件下鋁能與O2反應(yīng)生成氧化鋁:4Al+3O2==2Al2O3
②常溫下Al既能與強(qiáng)酸反應(yīng),又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng),均有H2生成,也能與不活潑的金屬鹽溶液反應(yīng):
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
(2Al+6H+=2Al3++3H2↑ )
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
(2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ )
2Al+3Cu(NO3)2=2Al(NO3) 3+3Cu
(2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu)
注意:鋁制餐具不能用來(lái)長(zhǎng)時(shí)間存放酸性、堿性和咸的食品。
③鋁與某些金屬氧化物的反應(yīng)(如V、Cr、Mn、Fe的氧化物)叫做鋁熱反應(yīng)
Fe2O3+2Al == 2Fe+Al2O3,Al 和 Fe2O3的混合物叫做鋁熱劑。利用鋁熱反應(yīng)焊接鋼軌。
三、鐵
1、單質(zhì)鐵的物理性質(zhì):鐵片是銀白色的,鐵粉呈黑色,純鐵不易生銹,但生鐵(含碳雜質(zhì)的鐵)在潮濕的空氣中易生銹。(原因:形成了鐵碳原電池。鐵銹的主要成分是Fe2O3)。
2、單質(zhì)鐵的化學(xué)性質(zhì):
①鐵與氧氣反應(yīng):3Fe+2O2===Fe3O4(現(xiàn)象:劇烈燃燒,火星四射,生成黑色的固體)
②與非氧化性酸反應(yīng):Fe+2HCl=FeCl2+H2↑(Fe+2H+=Fe2++H2↑)
常溫下鋁、鐵遇濃硫酸或濃硝酸鈍化。加熱能反應(yīng)但無(wú)氫氣放出。
③與鹽溶液反應(yīng):Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(Fe+Cu2+=Fe2++Cu)
④與水蒸氣反應(yīng):3Fe+4H2O(g)==Fe3O4+4H2
第二節(jié) 幾種重要的金屬化合物
一、氧化物
1、Al2O3的性質(zhì):氧化鋁是一種白色難溶物,其熔點(diǎn)很高,可用來(lái)制造耐火材料如坩鍋、耐火管、耐高溫的實(shí)驗(yàn)儀器等。
Al2O3是兩性氧化物:既能與強(qiáng)酸反應(yīng),又能與強(qiáng)堿反應(yīng):
Al2O3+ 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O(Al2O3+6H+=2Al3++3H2O)
Al2O3+ 2NaOH == 2NaAlO2 +H2O(Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O)
2、鐵的氧化物的性質(zhì):FeO、Fe2O3都為堿性氧化物,能與強(qiáng)酸反應(yīng)生成鹽和水。
FeO+2HCl =FeCl2 +H2O
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
二、氫氧化物
1、氫氧化鋁 Al(OH)3
①Al(OH)3是兩性氫氧化物,在常溫下它既能與強(qiáng)酸,又能與強(qiáng)堿反應(yīng):
Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O(Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O)
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O(Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O)
②Al(OH)3受熱易分解成Al2O3:2Al(OH)3==Al2O3+3H2O(規(guī)律:不溶性堿受熱均會(huì)分解)
③Al(OH)3的制備:實(shí)驗(yàn)室用可溶性鋁鹽和氨水反應(yīng)來(lái)制備Al(OH)3
Al2(SO4)3+6NH3?H2O=2 Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4
(Al3++3NH3?H2O=Al(OH)3↓+3NH4+)
因?yàn)閺?qiáng)堿(如NaOH)易與Al(OH)3反應(yīng),所以實(shí)驗(yàn)室不用強(qiáng)堿制備Al(OH)3,而用氨水。
2、鐵的氫氧化物:氫氧化亞鐵Fe(OH)2(白色)和氫氧化鐵Fe(OH)3(紅褐色)
①都能與酸反應(yīng)生成鹽和水:
Fe(OH)2+2HCl=FeCl2+2H2O(Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O)
Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O(Fe(OH)3 + 3H+= Fe3++ 3H2O)
②Fe(OH)2可以被空氣中的氧氣氧化成Fe(OH)3
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(現(xiàn)象:白色沉淀→灰綠色→紅褐色)
③Fe(OH)3受熱易分解生成Fe2O3:2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O
3、氫氧化鈉NaOH:俗稱燒堿、火堿、苛性鈉,易潮解,有強(qiáng)腐蝕性,具有堿的通性。
三、鹽
1、鐵鹽(鐵為+3價(jià))、亞鐵鹽(鐵為+2價(jià))的性質(zhì):
①鐵鹽(鐵為+3價(jià))具有氧化性,可以被還原劑(如鐵、銅等)還原成亞鐵鹽:
2FeCl3+Fe=3FeCl2(2Fe3++Fe=3Fe2+)(價(jià)態(tài)歸中規(guī)律)
2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2(2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+)(制印刷電路板的反應(yīng)原理)
亞鐵鹽(鐵為+2價(jià))具有還原性,能被氧化劑(如氯氣、氧氣、硝酸等)氧化成鐵鹽:
2FeCl2+Cl2=2FeCl3(2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-)
②Fe3+離子的檢驗(yàn):
a.溶液呈黃色;
b.加入KSCN(硫氰化鉀)溶液變紅色;
c.加入NaOH溶液反應(yīng)生成紅褐色沉淀[Fe(OH)3]。
Fe2+離子的檢驗(yàn):
a.溶液呈淺綠色;
b.先在溶液中加入KSCN溶液,不變色,再加入氯水,溶液變紅色;
c.加入NaOH溶液反應(yīng)先生成白色沉淀,迅速變成灰綠色沉淀,最后變成紅褐色沉淀。
2、鈉鹽:Na2CO3與NaHCO3的性質(zhì)比較
Na2CO3 | NaHCO3 | |
俗稱 | 純堿、蘇打 | 小蘇打 |
水溶性比較 | Na2CO3 > NaHCO3 | |
溶液酸堿性 | 堿性 | 堿性 |
與酸反應(yīng)劇烈程度 | 較慢(二步反應(yīng)) | 較快(一步反應(yīng)) |
與酸反應(yīng) | Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ CO32-+2H+=CO2↑+H2O | NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ HCO3-+H+=H2O+CO2↑ |
熱穩(wěn)定性 | 加熱不分解 | 加熱分解 2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑ |
與CO2反應(yīng) | Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 | 不反應(yīng) |
與NaOH溶液反應(yīng) | 不反應(yīng)(不能發(fā)生離子交換) | NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O HCO3-+OH-=H2O+CO32- |
與Ca(OH)2溶液反應(yīng) | Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH Ca2++CO32-=CaCO3↓ | 也能反應(yīng)生成CaCO3沉淀 |
與CaCl2溶液反應(yīng) | 有CaCO3沉淀 | 不反應(yīng) |
用途 | 洗滌劑,玻璃、肥皂、造紙、紡織等工業(yè) | 發(fā)酵粉、滅火劑、治療胃酸過(guò)多(有胃潰瘍時(shí)不能用) |
相互轉(zhuǎn)化 | Na2CO3 NaHCO3 |
四、焰色反應(yīng)
1、定義:金屬或它們的化合物在灼燒時(shí)使火焰呈現(xiàn)特殊顏色的性質(zhì)。
2、操作步驟:鉑絲(或鐵絲)用鹽酸浸洗后灼燒至無(wú)色,沾取試樣(單質(zhì)、化合物、氣、液、固均可)在火焰上灼燒,觀察顏色。
3、重要元素的焰色:鈉元素黃色、鉀元素紫色(透過(guò)藍(lán)色的鈷玻璃觀察,以排除鈉的焰色的干擾)
焰色反應(yīng)屬物理變化。與元素存在狀態(tài)(單質(zhì)、化合物)、物質(zhì)的聚集狀態(tài)(氣、液、固)等無(wú)關(guān),只有少數(shù)金屬元素有焰色反應(yīng)。
第三節(jié) 用途廣泛的金屬材料
1、合金的概念:由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。
2、合金的特性:合金與各成分金屬相比,具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械的性能。
①合金的硬度一般比它的各成分金屬的大
②合金的熔點(diǎn)一般比它的各成分金屬的低
第四章 非金屬及其化合物
一、硅及其化合物Si
硅元素在地殼中的含量排第二,在自然界中沒(méi)有游離態(tài)的硅,只有以化合態(tài)存在的硅,常見(jiàn)的是二氧化硅、硅酸鹽等。
硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖為
,
硅元素位于元素周期表第三周期第ⅣA族,硅原子最外層有4個(gè)電子,既不易失去電子又不易得到電子,主要形成四價(jià)的化合物。
1、單質(zhì)硅(Si):
(1)物理性質(zhì):有金屬光澤的灰黑色固體,熔點(diǎn)高,硬度大。
(2)化學(xué)性質(zhì):
①常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑,只能跟F2、HF和NaOH溶液反應(yīng)。
Si+2F2=SiF4
Si+4HF=SiF4↑+2H2↑
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
②在高溫條件下,單質(zhì)硅能與O2和Cl2等非金屬單質(zhì)反應(yīng)。
(3)用途:太陽(yáng)能電池、計(jì)算機(jī)芯片以及半導(dǎo)體材料等。
(4)硅的制備:工業(yè)上,用C在高溫下還原SiO2可制得粗硅。
SiO2+2C=Si(粗)+2CO↑
Si(粗)+2Cl2=SiCl4
SiCl4+2H2=Si(純)+4HCl
2、二氧化硅(SiO2):
(1)SiO2的空間結(jié)構(gòu):立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),SiO2直接由原子構(gòu)成,不存在單個(gè)SiO2分子。
(2)物理性質(zhì):熔點(diǎn)高,硬度大,不溶于水。
(3)化學(xué)性質(zhì):SiO2常溫下化學(xué)性質(zhì)很不活潑,不與水、酸反應(yīng)(氫氟酸除外),能與強(qiáng)堿溶液、氫氟酸反應(yīng),高溫條件下可以與堿性氧化物反應(yīng):
①與強(qiáng)堿反應(yīng):SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O(生成的硅酸鈉具有粘性,所以不能用帶磨口玻璃塞試劑瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液,避免Na2SiO3將瓶塞和試劑瓶粘住,打不開(kāi),應(yīng)用橡皮塞)。
②與氫氟酸反應(yīng)[SiO2的特性]:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O(利用此反應(yīng),氫氟酸能雕刻玻璃;氫氟酸不能用玻璃試劑瓶存放,應(yīng)用塑料瓶)。
③高溫下與堿性氧化物反應(yīng):SiO2+CaOCaSiO3
(4)用途:光導(dǎo)纖維、瑪瑙飾物、石英坩堝、水晶鏡片、石英鐘、儀器軸承、玻璃和建筑材料等。
3、硅酸(H2SiO3):
(1)物理性質(zhì):不溶于水的白色膠狀物,能形成硅膠,吸附水分能力強(qiáng)。
(2)化學(xué)性質(zhì):H2SiO3是一種弱酸,酸性比碳酸還要弱,其酸酐為SiO2,但SiO2不溶于水,故不能直接由SiO2溶于水制得,而用可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)制。海◤(qiáng)酸制弱酸原理)
Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓
Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3(此方程式證明酸性:H2SiO3<H2CO3)
(3)用途:硅膠作干燥劑、催化劑的載體。
4、硅酸鹽
硅酸鹽:硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱。硅酸鹽種類很多,大多數(shù)難溶于水,最常見(jiàn)的可溶性硅酸鹽是Na2SiO3,Na2SiO3的水溶液俗稱水玻璃,又稱泡花堿,是一種無(wú)色粘稠的液體,可以作黏膠劑和木材防火劑。硅酸鈉水溶液久置在空氣中容易變質(zhì):
Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓(有白色沉淀生成)
傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)三大產(chǎn)品有:玻璃、陶瓷、水泥。
硅酸鹽由于組成比較復(fù)雜,常用氧化物的形式表示:活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水。氧化物前系數(shù)配置原則:除氧元素外,其他元素按配置前后原子個(gè)數(shù)守恒原則配置系數(shù)。
硅酸鈉:Na2SiO3 Na2O?SiO2
硅酸鈣:CaSiO3 CaO?SiO2
高嶺石:Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3?2SiO2?2H2O
正長(zhǎng)石:KAlSiO3不能寫成 K2O? Al2O3?3SiO2,應(yīng)寫成K2O?Al2O3?6SiO2
二、氯及其化合物
氯原子結(jié)構(gòu)示意圖為
,
氯元素位于元素周期表中第三周期第ⅦA族,氯原子最外電子層上有7個(gè)電子,在化學(xué)反應(yīng)中很容易得到1個(gè)電子形成Cl-,化學(xué)性質(zhì)活潑,在自然界中沒(méi)游離態(tài)的氯,氯只以化合態(tài)存在(主要以氯化物和氯酸鹽)。
1、氯氣(Cl2):
(1)物理性質(zhì):黃綠色有刺激性氣味有毒的氣體,密度比空氣大,易液化成液氯,易溶于水。(氯氣收集方法?向上排空氣法或者排飽和食鹽水;液氯為純凈物)
(2)化學(xué)性質(zhì):氯氣化學(xué)性質(zhì)非常活潑,很容易得到電子,作強(qiáng)氧化劑,能與金屬、非金屬、水以及堿反應(yīng)。
①與金屬反應(yīng)(將金屬氧化成最高正價(jià))
Na+Cl2===點(diǎn)燃2NaCl
Cu+Cl2===點(diǎn)燃CuCl2
2Fe+3Cl2===點(diǎn)燃2FeCl3
(氯氣與金屬鐵反應(yīng)只生成FeCl3,而不生成FeCl2。)
(思考:怎樣制備FeCl2?Fe+2HCl=FeCl2+H2↑,鐵跟鹽酸反應(yīng)生成FeCl2,而鐵跟氯氣反應(yīng)生成FeCl3,這說(shuō)明Cl2的氧化性強(qiáng)于鹽酸,是強(qiáng)氧化劑。)
②與非金屬反應(yīng)
Cl2+H2===點(diǎn)燃2HCl(氫氣在氯氣中燃燒現(xiàn)象:安靜地燃燒,發(fā)出蒼白色火焰)
將H2和Cl2混合后在點(diǎn)燃或光照條件下發(fā)生爆炸。
燃燒:所有發(fā)光發(fā)熱的劇烈化學(xué)反應(yīng)都叫做燃燒,不一定要有氧氣參加。
③Cl2與水反應(yīng)
Cl2+H2O=HCl+HClO
離子方程式:Cl2+H2O=H++Cl?+HClO
將氯氣溶于水得到氯水(淺黃綠色),氯水含多種微粒,其中有H2O、Cl2、HClO、Cl-、H+、OH-(極少量,水微弱電離出來(lái)的)。
氯水的性質(zhì)取決于其組成的微粒:
(1)強(qiáng)氧化性:Cl2是新制氯水的主要成分,實(shí)驗(yàn)室常用氯水代替氯氣,如氯水中的氯氣能與KI,KBr、FeCl2、SO2、Na2SO3等物質(zhì)反應(yīng)。
(2)漂白、消毒性:氯水中的Cl2和HClO均有強(qiáng)氧化性,一般在應(yīng)用其漂白和消毒時(shí),應(yīng)考慮HClO,HClO的強(qiáng)氧化性將有色物質(zhì)氧化成無(wú)色物質(zhì),不可逆。
(3)酸性:氯水中含有HCl和HClO,故可被NaOH中和,鹽酸還可與NaHCO3,CaCO3等反應(yīng)。
(4)不穩(wěn)定性:HClO不穩(wěn)定光照易分解。,因此久置氯水(淺黃綠色)會(huì)變成稀鹽酸(無(wú)色)失去漂白性。
(5)沉淀反應(yīng):加入AgNO3溶液有白色沉淀生成(氯水中有Cl-)。自來(lái)水也用氯水殺菌消毒,所以用自來(lái)水配制以下溶液如KI、KBr、FeCl2、Na2SO3、Na2CO3、NaHCO3、AgNO3、NaOH等溶液會(huì)變質(zhì)。
④Cl2與堿液反應(yīng):
與NaOH反應(yīng):Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O)
與Ca(OH)2溶液反應(yīng):2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
此反應(yīng)用來(lái)制漂白粉,漂白粉的主要成分為Ca(ClO)2和CaCl2,有效成分為Ca(ClO)2。
漂白粉之所以具有漂白性,原因是:Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO生成的HClO具有漂白性;同樣,氯水也具有漂白性,因?yàn)槁人琀ClO;NaClO同樣具有漂白性,發(fā)生反應(yīng)2NaClO+CO2+H2O==Na2CO3+2HClO;
干燥的氯氣不能使紅紙褪色,因?yàn)椴荒苌蒆ClO,濕的氯氣能使紅紙褪色,因?yàn)槁葰獍l(fā)生下列反應(yīng)Cl2+H2O=HCl+HClO。
漂白粉久置空氣會(huì)失效(涉及兩個(gè)反應(yīng)):Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO,,漂白粉變質(zhì)會(huì)有CaCO3存在,外觀上會(huì)結(jié)塊,久置空氣中的漂白粉加入濃鹽酸會(huì)有CO2氣體生成,含CO2和HCl雜質(zhì)氣體。
⑤氯氣的用途:制漂白粉、自來(lái)水殺菌消毒、農(nóng)藥和某些有機(jī)物的原料等。
2、Cl-的檢驗(yàn):
原理:根據(jù)Cl-與Ag+反應(yīng)生成不溶于酸的AgCl沉淀來(lái)檢驗(yàn)Cl-存在。
方法:先加稀硝酸酸化溶液(排除CO32-干擾)再滴加AgNO3溶液,如有白色沉淀生成,則說(shuō)明有Cl-存在。
三、硫及其化合物
1、硫元素的存在:硫元素最外層電子數(shù)為6個(gè),化學(xué)性質(zhì)較活潑,容易得到2個(gè)電子呈-2價(jià)或者與其他非金屬元素結(jié)合成呈+4價(jià)、+6價(jià)化合物。硫元素在自然界中既有游離態(tài)又有化合態(tài)。(如火山口中的硫就以單質(zhì)存在)
2、硫單質(zhì):
①物質(zhì)性質(zhì):俗稱硫磺,淡黃色固體,不溶于水,熔點(diǎn)低。
②化學(xué)性質(zhì):S+O2===點(diǎn)燃SO2(空氣中點(diǎn)燃淡藍(lán)色火焰,純氧中藍(lán)紫色)
3、二氧化硫(SO2)
(1)物理性質(zhì):無(wú)色、有刺激性氣味有毒的氣體,易溶于水,密度比空氣大,易液化。
(2)SO2的制備:S+O2===點(diǎn)燃SO2或Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O
(3)化學(xué)性質(zhì):①SO2能與水反應(yīng)SO2+H2OH2SO3(亞硫酸,中強(qiáng)酸)此反應(yīng)為可逆反應(yīng)。
可逆反應(yīng)定義:在相同條件下,正逆方向同時(shí)進(jìn)行的反應(yīng)。(關(guān)鍵詞:相同條件下)
②SO2為酸性氧化物,是亞硫酸(H2SO3)的酸酐,可與堿反應(yīng)生成鹽和水。
a、與NaOH溶液反應(yīng):
SO2(少量)+2NaOH=Na2SO3+H2O (SO2+2OH-=SO32-+H2O)
SO2(過(guò)量)+NaOH=NaHSO3(SO2+OH-=HSO3-)
b、與Ca(OH)2溶液反應(yīng):
SO2(少量)+Ca(OH)2=CaSO3↓(白色)+H2O
2SO2(過(guò)量)+Ca(OH)2=Ca(HSO3) 2 (可溶)
對(duì)比CO2與堿反應(yīng):
CO2(少量)+Ca(OH)2=CaCO3↓(白色)+H2O
2CO2(過(guò)量)+Ca(OH)2=Ca(HCO3) 2 (可溶)
將SO2逐漸通入Ca(OH)2溶液中先有白色沉淀生成,后沉淀消失,與CO2逐漸通入Ca(OH)2溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相同,所以不能用石灰水來(lái)鑒別SO2和CO2。能使石灰水變渾濁的無(wú)色無(wú)味的氣體一定是二氧化碳,這說(shuō)法是對(duì)的,因?yàn)镾O2是有刺激性氣味的氣體。
③SO2具有強(qiáng)還原性,能與強(qiáng)氧化劑(如酸性高錳酸鉀溶液、氯氣、氧氣等)反應(yīng)。SO2能使酸性KMnO4溶液、新制氯水褪色,顯示了SO2的強(qiáng)還原性(不是SO2的漂白性)。
(催化劑:粉塵、五氧化二釩)
SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl(將SO2氣體和Cl2氣體混合后作用于有色溶液,漂白效果將大大減弱。)
④SO2的弱氧化性:如2H2S+SO2=3S↓+2H2O(有黃色沉淀生成)
⑤SO2的漂白性:SO2能使品紅溶液褪色,加熱會(huì)恢復(fù)原來(lái)的顏色。用此可以檢驗(yàn)SO2的存在。
SO2 | Cl2 | |
漂白的物質(zhì) | 漂白某些有色物質(zhì) | 使?jié)駶?rùn)有色物質(zhì)褪色 |
原理 | 與有色物質(zhì)化合生成不穩(wěn)定的無(wú)色物質(zhì) | 與水生成HClO,HClO具有漂白性,將有色物質(zhì)氧化成無(wú)色物質(zhì) |
加熱 | 能恢復(fù)原色(無(wú)色物質(zhì)分解) | 不能復(fù)原 |
⑥SO2的用途:漂白劑、殺菌消毒、生產(chǎn)硫酸等。
4、硫酸(H2SO4)
(1)濃硫酸的物理性質(zhì):純的硫酸為無(wú)色油狀粘稠液體,能與水以任意比互溶(稀釋濃硫酸要規(guī)范操作:注酸入水且不斷攪拌)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%(或18.4mol/l)的硫酸為濃硫酸。不揮發(fā),沸點(diǎn)高,密度比水大。
(2)濃硫酸三大性質(zhì):吸水性、脫水性、強(qiáng)氧化性。
①吸水性:濃硫酸可吸收結(jié)晶水、濕存水和氣體中的水蒸氣,可作干燥劑,可干燥H2、O2、SO2、CO2等氣體,但不可以用來(lái)干燥NH3、H2S、HBr、HI、C2H4五種氣體。
②脫水性:能將有機(jī)物(蔗糖、棉花等)以水分子中H和O原子個(gè)數(shù)比2?1脫水,炭化變黑。
③強(qiáng)氧化性:濃硫酸在加熱條件下顯示強(qiáng)氧化性(+6價(jià)硫體現(xiàn)了強(qiáng)氧化性),能與大多數(shù)金屬反應(yīng),也能與非金屬反應(yīng)。
a. 與大多數(shù)金屬反應(yīng)(如銅):2H2SO4 (濃)+Cu===△CuSO4+2H2O+SO2 ↑
(此反應(yīng)濃硫酸表現(xiàn)出酸性和強(qiáng)氧化性 )
b. 與非金屬反應(yīng)(如C反應(yīng)):2H2SO4(濃)+C===△CO2 ↑+2H2O+SO2 ↑
(此反應(yīng)濃硫酸表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性 )
注意:常溫下,F(xiàn)e、Al遇濃H2SO4或濃HNO3發(fā)生鈍化。
濃硫酸的強(qiáng)氧化性使許多金屬能與它反應(yīng),但在常溫下,鋁和鐵遇濃硫酸時(shí),因表面被濃硫酸氧化成一層致密氧化膜,這層氧化膜阻止了酸與內(nèi)層金屬的進(jìn)一步反應(yīng)。這種現(xiàn)象叫金屬的鈍化。鋁和鐵也能被濃硝酸鈍化,所以,常溫下可以用鐵制或鋁制容器盛放濃硫酸和濃硝酸。
(3)硫酸的用途:干燥劑、化肥、炸藥、蓄電池、農(nóng)藥、醫(yī)藥等。
四、氮及其化合物
1、氮的氧化物:NO2和NO
N2+O2========高溫或放電2NO,生成的一氧化氮很不穩(wěn)定:2NO+O2 == 2NO2
一氧化氮:無(wú)色氣體,有毒,能與人血液中的血紅蛋白結(jié)合而使人中毒(與CO中毒原理相同),不溶于水。是空氣中的污染物。
二氧化氮:紅棕色氣體(與溴蒸氣顏色相同)、有刺激性氣味、有毒、易液化、易溶于水,并與水反應(yīng):
3NO2+H2O=2HNO3+NO,此反應(yīng)中NO2既是氧化劑又是還原劑。以上三個(gè)反應(yīng)是“雷雨固氮”、“雷雨發(fā)莊稼”的反應(yīng)。
2、硝酸(HNO3):
(1)硝酸物理性質(zhì):純硝酸是無(wú)色、有刺激性氣味的油狀液體。低沸點(diǎn)(83℃)、易揮發(fā),在空氣中遇水蒸氣呈白霧狀。98%以上的硝酸叫“發(fā)煙硝酸”,常用濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為69%。
(2)硝酸的化學(xué)性質(zhì):具有一般酸的通性,稀硝酸遇紫色石蕊試液變紅色,濃硝酸遇紫色石蕊試液先變紅(H+作用)后褪色(濃硝酸的強(qiáng)氧化性)。用此實(shí)驗(yàn)可證明濃硝酸的氧化性比稀硝酸強(qiáng)。濃硝酸和稀硝酸都是強(qiáng)氧化劑,能氧化大多數(shù)金屬,但不放出氫氣,通常濃硝酸產(chǎn)生NO2,稀硝酸產(chǎn)生NO,如:
①Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
②3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
反應(yīng)①還原劑與氧化劑物質(zhì)的量之比為1?2;反應(yīng)②還原劑與氧化劑物質(zhì)的量之比為3?2。
常溫下,F(xiàn)e、Al遇濃H2SO4或濃HNO3發(fā)生鈍化,(說(shuō)成不反應(yīng)是不妥的),加熱時(shí)能發(fā)生反應(yīng):
當(dāng)溶液中有H+和NO3-時(shí),相當(dāng)于溶液中含HNO3,此時(shí),因?yàn)橄跛峋哂袕?qiáng)氧化性,使得在酸性條件下NO3-與具有強(qiáng)還原性的離子如S2-、Fe2+、SO32-、I-、Br-(通常是這幾種)因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存。(有沉淀、氣體、難電離物生成是因發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)而不能大量共存。)
3、氨氣(NH3)
(1)氨氣的物理性質(zhì):無(wú)色氣體,有刺激性氣味、比空氣輕,易液化,極易溶于水,1體積水可以溶解700體積的氨氣(可做紅色噴泉實(shí)驗(yàn))。濃氨水易揮發(fā)出氨氣。
(2)氨氣的化學(xué)性質(zhì):
a. 溶于水溶液呈弱堿性:
生成的一水合氨NH3?H2O是一種弱堿,很不穩(wěn)定,受熱會(huì)分解:
氨氣或液氨溶于水得氨水,氨水的密度比水小,并且氨水濃度越大密度越小,計(jì)算氨水濃度時(shí),溶質(zhì)是NH3,而不是NH3?H2O。
氨水中的微粒:H2O、NH3、NH3?H2O、NH4+、OH?、H+(極少量,水微弱電離出來(lái))。
噴泉實(shí)驗(yàn)的原理:是利用氣體極易被一種液體吸收而形成壓強(qiáng)差,使氣體容器內(nèi)壓強(qiáng)降低,外界大氣壓把液體壓入氣體容器內(nèi),在玻璃導(dǎo)管尖嘴處形成美麗的“噴泉”。
噴泉實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵:
(1)氣體在吸收液中被吸收得既快又多,如NH3、HCl、HBr、HI、NO2用水吸收,CO2、SO2,Cl2、H2S等用NaOH溶液吸收等。
(2)裝置的氣密性要好。
(3)燒瓶?jī)?nèi)的氣體純度要大。
b. 氨氣可以與酸反應(yīng)生成鹽:
①NH3+HCl=NH4Cl
②NH3+HNO3=NH4NO3
③ 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
因NH3溶于水呈堿性,所以可以用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)氨氣的存在,因濃鹽酸有揮發(fā)性,所以也可以用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近集氣瓶口,如果有大量白煙生成,可以證明有NH3存在。
(3)氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法:
①原理:銨鹽與堿共熱產(chǎn)生氨氣
②裝置特點(diǎn):固+固氣體,與制O2相同。
③收集:向下排空氣法。
④驗(yàn)滿:
a. 濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙(NH3是唯一能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體)
b. 蘸濃鹽酸的玻璃棒(產(chǎn)生白煙)
⑤干燥:用堿石灰(NaOH與CaO的混合物)或生石灰在干燥管或U型管中干燥。不能用CaCl2、P2O5、濃硫酸作干燥劑,因?yàn)镹H3能與CaCl2反應(yīng)生成CaCl2?8NH3。P2O5、濃硫酸均能與NH3反應(yīng),生成相應(yīng)的鹽。所以NH3通常用堿石灰干燥。
⑥吸收:在試管口塞有一團(tuán)濕的棉花其作用有兩個(gè):一是減小氨氣與空氣的對(duì)流,方便收集氨氣;二是吸收多余的氨氣,防止污染空氣。
(4)氨氣的用途:液氨易揮發(fā),汽化過(guò)程中會(huì)吸收熱量,使得周圍環(huán)境溫度降低,因此,液氨可以作制冷劑。
4、銨鹽
銨鹽均易溶于水,且都為白色晶體(很多化肥都是銨鹽)。
(1)受熱易分解,放出氨氣:
(2)干燥的銨鹽能與堿固體混合加熱反應(yīng)生成氨氣,利用這個(gè)性質(zhì)可以制備氨氣:
(3)NH4+的檢驗(yàn):樣品加堿混合加熱,放出的氣體能使?jié)竦募t色石蕊試紙變藍(lán),則證明該物質(zhì)會(huì)有NH4+。
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