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元素及化合物

来源:小侦探旅游网
二、元素及其化合物

(一)水

1.水、蒸馏水是纯净物、化合物和氧化物。矿泉水、海水、河水、糖水和盐水属于混合物 2. 污染水质的因素:工业生产中的废渣、废水、废气(即“三废”)和生活污水的任意排放, 农业生产中施用的农药、化肥随雨水流入河流。 3.电解水实验(水中加少量硫酸或NaOH,增强水的导电性)

通电

① 水通电(正极O2 负极H2 ,体积比1:2) 2H2 O==2H2 ↑ + O2 ↑

②证明物质里是否含水方法:白色的无水硫酸铜遇水变蓝色 (二)空气

4.空气的成分按体积分数计算:氮气78%,氧气21%,稀有气体0.94%,CO2 0.03%

5.环境污染知识:排放到空气中的气体污染物较多的是二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳

6.测定空气成份或除去气体里的氧气,要用易燃的磷,磷燃烧后生成固体,占体积小易分离。 不能用碳、硫代替磷。碳、硫跟氧气反应生成气体,难跟其他气体分离。 ( 三)氧气的性质和用途

7.氧气的物理性质:不易溶于水,密度比空气的略大。液氧、固态氧淡蓝色。 8.氧气的用途:气焊、航天、潜水、登山、医疗、液氧炸药、炼铁、炼钢 9.氧气的化学性质:支持燃烧,有助燃性。可供呼吸用,是常用的氧化剂。 ⑴木炭在氧气中燃烧(O2可使带火星的木条的木条复燃)C + O2 现象:发出白光,放出热量,生成使石灰水变浑浊的气体 ⑵硫在空气中燃烧,硫在氧气中燃烧 S + O2

点燃点燃 CO2

SO2

硫在空气里燃烧发出微弱的淡蓝色火焰,产生有刺激性气味的气体,放出热量; 在氧气里燃烧发出蓝紫色火焰,产生有刺激性气味的气体;放出热量 ⑶磷在空气中燃烧 4P + 5O2

点燃2P2 O5

现象:发出白光,产生大量的白烟,放出热量

白磷着火点低,易自燃,要放在水中密封保存,可隔绝空气,防止它自燃。 ⑷镁在空气(或氧气)中燃烧 2Mg + O2

点燃 2MgO

现象:发出耀眼的白光,放出热量,生成白色固体

点燃

⑸铁丝在氧气中燃烧 3Fe + 2O2 = Fe3 O4

现象:剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体,放出热量

此实验必须先在集气瓶里装少量水或在瓶底铺一层细砂,防止溅落的熔化物使瓶底炸裂 ⑹氢气在空气中燃烧(点燃爆鸣气) 2H2 + O2

点燃2H2 O

现象:纯净的氢气在空气里安静地燃烧,发出淡蓝色火焰,放出热量;

1

不纯的氢气点燃会爆炸

⑺蜡烛在氧气里燃烧得更旺,发出白光,放出热量,瓶壁内有水珠。 向瓶内倒入澄清的石灰水,石灰水变浑浊。 (四)氧气的制法:

10.工业制取氧气的方法:分离液态空气制取氧气,此变化是物理变化,不是分解反应 实验室制取氧气反应原理:

①加热高锰酸钾 2KMnO4K2 MnO4 + MnO2 + O2 ↑ ②加热氯酸钾和二氧化锰的混合物 2KClO3③过氧化氢溶液中放入MnO2:H2O2

MnO2MnO2△△2KCl + 3O2 ↑

H2O+O2↑

实验室制取氧气注意事项:

①试管口略向下倾斜(防止因加热时药品所含湿气变为水蒸气,至管口冷凝成水滴而倒流,使试管破裂);②用排水法收集氧气,导管口开始有气泡放出时不宜立即收集,当气泡连续地较均匀地放出后再收集(因为开始放出的气泡不纯,含有空气)③排水法收集氧气结束时,应先撤去导管,后停止加热(防止水倒吸入试管,导致热的试管破裂。)

其他生成氧气的反应:

通电

④水通电(正极O2 负极H2 ,体积比1:2) 2H2 O=2H2 ↑ + O2 ↑ (五)氢气的性氢气的性质和用途

11.氢气的性质(1)物理性质:密度最小的气体,难溶于水 (2)化学性质

①可燃性:氢气在空气中燃烧 2H2 + O2

点燃2H2 O

现象:纯净的氢气在空气里安静地燃烧,发出淡蓝色火焰,放出热量 不纯的氢气点燃会爆炸,所以点燃氢气前一定要先检验氢气的纯度。 ②还原性:氢气还原氧化铜 H2 +CuO Cu+H2 O 现象:黑色氧化铜逐渐光亮的红色的铜,管壁有水珠产生 氢气还原氧化铜实验注意事项:“酒精灯迟到早退”,即

开始时要先通入氢气后加热(目的是排净管内空气,防止氢气与管内空气混合受热发生爆炸); 实验结束时要先停止加热,继续通入氢气至试管冷却(防止生成的铜受热被氧化成CuO) (3)氢气的用途:充气球,冶炼金属,高能燃料,化工原料

12.生成氢气的反应(实验室制取H2最常用的试剂是:锌粒和稀硫酸,也可用②③⑤⑥⑦) ①锌粒和稀硫酸反应Zn+H2 SO4=ZnSO4+H2↑②铁和稀硫酸反应Fe+H2 SO4=FeSO4+H2 ↑③镁和稀硫酸反应 Mg+H2 SO4=MgSO4+H2↑

2

△④铝和稀硫酸反应2Al+3H2 SO4=Al2(SO4)3+3H2↑

⑤锌粒和盐酸反应 Zn +2HCl=ZnCl2 + H2 ↑⑥铁和盐酸反应Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ ⑦镁和盐酸反应 Mg + 2HCl=MgCl2+H2↑⑧铝和盐酸反应 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ (六)铁的性质

13.铁的物理性质:有银白色金属光泽的固体,有良好的延性和展性,质软,是导体 铁的化学性质:(1)铁跟氧气反应铁在潮湿的空气里(既有H2O又有O2时)易生锈,铁锈是混合物,主要成分是氧化铁Fe2 O3。防锈方法:在铁表面涂一层保护膜(如涂漆或油);镀锌等金属或烤蓝。铁在氧气里燃烧生成四氧化三铁,剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体,放出热量

(2)铁可跟酸和排在铁后的金属的盐溶液发生置换反应(反应后溶液呈浅绿色) ① 铁跟硫酸铜溶液反应(现代湿法冶金的先驱)化学方程式:Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 现象:铁丝表面覆盖一层红色的铜, 反应后溶液呈浅绿色

②铁跟硫酸反应:Fe+H2 SO4=FeSO4 + H2 ↑ 铁跟盐酸反应:Fe+2HCl=FeCl2 + H2 ↑ 现象:有气泡生成,反应后溶液呈浅绿色(铁有两种离子:铁离子Fe 亚铁离子Fe+) 铁元素有三种氧化物:氧化铁Fe2O3 氧化亚铁FeO 四氧化三铁Fe3O4

14.生铁和钢:都是铁的合金,区别是含碳量不同,生铁的含碳量高,钢含碳量低。 合金:金属与金属(或非金属)熔合而成,具有金属性质的混合物。(纯净物不是合金) (七)单质碳的性质

3+

2

15.金刚石和石墨是由碳元素组成的两种不同的单质,它们物理性质不同、化学性质相同。 它们的物理性质差别大的原因碳原子的排列不同

16.碳的化学性质跟氢气的性质相似(常温下碳的性质不活泼) ①可燃性:木炭在氧气中燃烧 C + O2 碳燃烧不充分(或氧气不充足) 2C+O2

点燃CO2现象:发出白光,放出热量

点燃2CO

2Cu + CO2 ↑

②还原性: 木炭高温下还原氧化铜 C + 2CuO

高温 现象:黑色物质受热后变为亮红色固体, 同时放出能使石灰水变浑浊的气体

试验注意事项:①试管口略向下倾斜(防止因加热时生成的水蒸气至管口冷凝成水滴而倒流, 使试管破裂);②实验结束时,应先把导管从石灰水里移开,然后再熄灭酒精灯(防止石灰 水倒吸入试管,导致热的试管破裂。) 木炭高温下还原氧化铁 3C + 2Fe2 O3( 氢气跟CO2不反应)

3

高温4Fe + 3CO2 ↑

高温条件下碳还原二氧化碳生成一氧化碳 C + CO2一氧化碳在空气中燃烧生成二氧化碳 2CO+O2

点燃高温2CO C

2CO2 ①② ③④

碳、一氧化碳、二氧化碳三种物质间的转换关系: CO2 CO

⑤⑥

(八)二氧化碳的性质

17.二氧化碳的物理性质:可溶于水,密度比空气的大。加压降温易变为固体“干冰 用途:灭火,温室里作肥料,干冰用于致冷和人工降雨,化工原料 18.二氧化碳的化学性质

①跟水反应:二氧化碳通入水中生成碳酸 CO2 + H2 O =H2 CO3 二氧化碳通入紫色石蕊试液,石蕊试液变红色;加热又变为紫色 ②跟碱反应生成盐和水:(用澄清的石灰水鉴定CO2) 二氧化碳通入澄清的石灰水 CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 ↓+H2 O 现象:有白色沉淀生成(或:澄清的石灰水变浑浊)

二氧化碳跟氢氧化钠反应:CO2 + 2NaOH= Na2 CO3 +H2 O(无明显现象) ③通常情况下,CO2不支持燃烧,也不能燃烧。 (九)一氧化碳的性质

19.一氧化碳的物理性质:无色、无味、比空气的密度略小、难溶于水 20.一氧化碳的化学性质

①可燃性: 一氧化碳在空气中燃烧生成二氧化碳

现象:发出蓝色火焰,放出热量 2CO+O2

点燃2CO2

△ ②还原性:一氧化碳还原氧化铜(不是置换反应) CO + CuOCu + CO2 现象:黑色物质受热后变为亮红色固体, 同时放出能使石灰水变浑浊的气体 特别注意尾气的处理:一氧化碳有剧毒,会使空气受污染,必须把未反应的CO燃 烧转变成无污染的CO2

一氧化碳还原氧化铁 3CO + Fe2 O3 = 2Fe + 3CO2

③毒性:一氧化碳吸入肺里跟血液的血红蛋白结合,破坏了血红蛋白的输氧能力

三种有可燃性、还原性的物质:氢气、碳、一氧化碳(都可用于冶炼金属、用作燃料) (十)碳酸钙的性质和用途

21.碳酸钙主要以石灰石和大理石存在,大理石和石灰石主要成分是CaCO3 。大理石和石灰石做建 筑材料,工业上用石灰石制生石灰(CaO)和二氧化碳、制水泥。

4

22.碳酸钙的物理性质:白色固体,难溶于水。 化学性质: ①跟盐酸、硝酸反应(碳酸钙不溶于水,可溶于酸)

CaCO3 +2HCl=CaCl2 +H2 O+CO2 ↑ (实验室制取CO2的反应) CaCO3 +2HNO3 =Ca(NO3 )2 +H2 O+CO2 ↑ CaCO3 高温 ②高温分解:CaCO3

高温CaO+CO2 ↑

加水

Ca(OH)2 CaO+H2O=Ca(OH)2 (生石灰跟水反应生成熟石灰) CaO (十一)有机物

23. 甲烷

密度比空气的小有可燃性CH4 +2O2 =CO2 +2H2 O 现象:火焰明亮呈蓝色,放出大量热 24.乙醇(俗名:酒精,C2 H5 OH)无色液体,易挥发,与水可任意比互溶 酒精燃烧 C2 H5 OH +3O2

点燃CH4(俗名:沼气,天然气的主要成分)是最简单的有机物。难溶于水,

点燃

2CO2 +3H2 O

甲醇(CH3OH)有毒,不能饮用,饮用后使人双目失明,大量饮用会使人死亡。

25.煤(主要含碳元素,称为“工业的粮食”)、石油(主要含碳元素、氢元素,称为“ 工业的血液”)天然气(主要成分是CH4),三种最重要的矿物燃料,都是混合物 (十二)酸 碱 盐 氧化物

碱的通性 酸的通性

①紫色石蕊试液遇碱变蓝色, ①紫色石蕊试液遇酸变红色, 无色酚酞试液遇碱变红色 无色酚酞试液遇酸不变色 ②氢前的金属+酸→盐+H2 ↑ 注意:浓硫酸、硝酸跟金属反 应不生成氢气,生成水

②碱+酸性氧化物→盐+水 ③酸+碱性氧化物→盐+水 ③碱+酸→盐+水(“中和反应”) ④酸+碱→盐+水(“中和反应”) ④碱+盐→另一种碱+另一种盐 ⑤酸+盐→另一种酸+另一种盐 碱的通性的① ② ④项的碱必须是可溶于水 碳酸盐+酸→盐+H2O + CO2 ↑

盐的通性(盐的通性中(1)(3)(4)项的盐必须是可溶于水)

5

⑴金属+盐→金属+盐(必须符合金属活动性顺序规律) ⑵酸+盐→酸+盐 碳酸盐+酸→盐+H2O + CO2 ↑ ⑶盐1+碱1→盐2+碱2 参加反应的盐和碱都必须是可溶于水

⑷盐1 +盐2 →盐3 +盐4参加反应的盐都必须是可溶于水且符合复分解反应的规律) 26.氧化物的性质:

CaO+H2 O=Ca(OH)2

CO2 +H2 O=H2 CO3 SO2 +H2 O=H2 SO3 SO3 +H2 O=H2 SO4 27.盐酸和硫酸用途:硫酸和盐酸可除去金属表面的锈,都是重要的工业原料

盐酸(氢氯酸,HCl气体的水溶液,无色液体) 浓盐酸有挥发性,会挥发出HCl 硫酸(H2 SO4 ) 浓硫酸有吸水性,可作气体的干燥剂

28.浓硫酸的稀释:稀释浓硫酸时,必须把浓硫酸沿着容器壁慢慢地注入水里,并不 断搅拌,使产生的热量迅速扩散,切不可把水倒入浓硫酸里。

酸 物理性质 化 证明是 酸的方 法 学 跟金 属氧 化物 反应 跟碱 反应 的方性 程式 现象 跟碳质 酸盐反应 检验-Cl、

盐酸 挥发性 在空气中产生白雾 ①石蕊试石蕊试液遇盐酸:变红色 液 无色酚酞遇盐酸:不变色 ②跟金Zn +2HCl=ZnCl2+H2↑ 属反应 Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ 氧化铁 固体溶解,溶液变黄色 Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O 氧化铜 氢氧 化铁 氢氧 化铜 碳酸钠 碳酸钙 方法 固体溶解,溶液变黄色 硫酸 浓硫酸有吸水性 石蕊试液遇硫酸:变红色 无色酚酞遇硫酸:不变色 Zn +H2SO4=ZnSO4+H2↑ Fe +H2SO4=FeSO4+H2↑ 固体溶解,溶液变黄色 Fe2O3+ 3H2SO4= Fe2(SO4)3+3H2O 固体溶解,溶液由无色变蓝色 固体溶解,溶液由无色变蓝色 固体溶解,溶液变黄色 固体溶解,溶液由无色变蓝色 固体溶解,溶液由无色变蓝色 Cl:加硝酸银溶液,再加硝酸 6

- SO42: -SO42 -现象 方程式 有不溶于硝酸的白色沉淀生成 有不溶于硝酸的白色沉淀生成 此类反应必须加稀硝酸,以消除CO32-、OH-对实验的影响。 盐酸(或氯化物)和硫酸(硫酸盐)的区别方法:最好用可溶性钡的化合物氯化钡 (硝酸钡或氢氧化钡),有白色沉淀生成的是硫酸(硫酸盐),无现象的是盐酸 不能用硝酸银溶液,因硝酸银跟硫酸反应有硫酸银白色沉淀生成。 29.氢氧化钠(俗名:烧碱、火碱、苛性钠 化学式:NaOH)

物理性质: 白色固体,极易溶于水且放出大量热,有吸水性,易潮解

氢氧化钠易潮解,称量时必须放在玻璃器皿(如烧杯、表面皿)里称量。 NaOH会吸收空气中的水分,又会跟二氧化碳反应,所以必须密封保存

用途:作中性或碱性气体的干燥剂,不能干燥二氧化硫、二氧化碳、氯化氢,

可干燥H2、O2、N2、CO、NH3 CH4等;用于肥皂、石油、造纸等工业

化学性质:(KOH的化学性质跟

NaOH相同)

①二氧化碳、二氧化硫分别通入氢氧化钠溶液里(无明显现象)

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O SO3+2NaOH=Na2SO4+H2O ②硫酸和硝酸分别跟氢氧化钠溶液发生中和反应(无明显现象) ③氢氧化钠跟盐反应

a. 氢氧化钠溶液跟氯化铁、硫酸铁、硝酸铁溶液的现象和方程式:

现象有红褐色沉淀生成:6NaOH+Fe2(SO4)3=3Na2SO4+2Fe(OH)3↓ b. 氢氧化钠溶液跟氯化铜、硫酸铜、硝酸铜溶液的现象和方程式: 现象有蓝色沉淀生成:2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓

c. 氢氧化钠溶液跟氯化镁、硫酸镁、硫酸铝溶液的现象有白色沉淀生成

方程式:2NaOH+MgSO4=Na2SO4+Mg(OH)2↓

30.氢氧化钙(俗名:消石灰、熟石灰 化学式Ca(OH)2 ) 白色固体,微溶于水,溶解度随温度升高而降低。用生石灰跟水反应制得。

用途:与硫酸铜配制农药“波尔多”液,可用来降低土壤酸性,制建筑业的三合土

氢氧化钠和氢氧化钙不同点:氢氧化钙跟二氧化碳、碳酸钠、碳酸钾反应有白色沉 淀生成,氢氧化钠则无沉淀生成。

CO2+ Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O Na2CO3+ Ca(OH)2 =CaCO3↓+2NaOH 写出下列转变的化学方程式:CaCO3→CaO→Ca(OH)2→CaCO3

32.常见的盐

7

a.氯化钠(NaCl 食盐的主要成分) NaCl+AgNO3 =NaNO3 +AgCl↓ 粗盐提纯的步骤:1.溶解 2.过滤 3.蒸发 4.称量并计算粗盐的产率。

实验仪器:药匙、烧杯、玻璃棒、蒸发皿、漏斗、量筒、酒精灯、 b.碳酸钠(俗名:纯碱,Na2 CO3 类别:盐, 不是碱)

①碳酸钠+酸→盐+H2 O + CO2 ↑ 例: Na2 CO3 +2HNO3 =2NaNO3 +H2 O+CO2 ↑ ②2AgNO3 +Na2 CO3 =2NaNO3 +Ag2 CO3 ↓ ③CaCl2 +Na2 CO3 =2NaCl+CaCO3 ↓ ④BaCl2 +Na2 CO3 =2NaCl+ BaCO3 ↓ ⑤Ca(OH)2 +Na2 CO3 =2NaOH+ CaCO3 ↓ c.硫酸铜(硫酸铜晶体俗名:蓝矾、胆矾)

①硫酸铜溶液跟可溶性碱反应有蓝色沉淀生成物:CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2 SO4 ②置换反应Fe + CuSO4 =FeSO4 + Cu Zn + CuSO4 =ZnSO4 + Cu

*、化学符号及含义

1.若干个原子:在元素符号前加数字,“1”省略

S 表示1个硫原子,硫元素,硫单质 2Ca 2个钙原子 2.若干个分子:化学式前加数字(单个的元素符号除外)

①2H2 O 2个水分子 ②2N2 2个氮分子 ③nSO2 n个二氧化硫分子

3.若干个离子:离子符号前加数字(离子的电荷数标在右上角,电荷的数值等于它的化合价) ①2S2- 2个硫离子 ②2Ca2+ 2个钙离子 ③2SO4 2- 2个硫酸根离子 ④nOH- n个氢氧根离子 ⑤2Fe3+ 2个铁离子 ⑥3Fe2+ 3个亚铁离子 4.元素的化合价:标在元素符号的正上方

+2 -2 +1

Ca +2价的钙元素 O -2价的氧元素 H2O 水中氢元素的化合价+1价 5.“2”的含义 2Ca2+ 前2:表示2个钙离子,后2:每个钙离子带2个单位正电荷

2H2 O 前2:表示2个水分子 后2:每个水分子中有2个氢原子

+2

CaO 氧化钙中钙元素的化合价是+2价。

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