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1、 化学金属与非金属知识点汇总及化学实验的基本知识铝及其化合物: (一)、铝 1.铝与NaOH溶液的反应:因它是唯一能与碱反应的金属,具有代表性,易成高考的热点,主要涉及 除杂问题,离子方程式书写写问题。 2.铝箔的燃烧:现象是铝箔熔化,失去光泽,但不滴落。原因是铝表面的氧化膜保护了铝,氧化铝的 熔点(2050)远远高于铝(660)的熔点。 3.铝、铁钝化:常温下,与浓硫酸、浓硝酸发生钝化(发生化学反应)不是不反应,因生成了致密的 氧化膜。但在加热条件下,则能继续反应、溶解。 4.铝热反应:实验现象:剧烈反应,发出耀眼的光芒,放出大量的热,有大量的熔化物溅落下来。引燃剂:镁条、氯酸钾; 铝热剂:
2、铝粉和金属氧化物组成的混合物。 5.离子共存:加入铝能产生氢气的溶液,说明此溶液含有大量的H+或OH-,酸溶液中不能含有NO3-、AlO2-, 溶液中一旦有了NO3-,溶液就成了HNO3,它与铝将不再产生氢气;碱溶液中不能含有Al3+、NH4+,但可含有AlO2-。(二)、氧化铝 1.熔点高:作耐火坩埚,耐火管和耐高温的实验验仪器等。 2.两性氧化物:因它是典型的两性氧化物,特别与碱的反应,更应引起重视。 3.工业制备铝:2Al2O3(熔融) 4Al+3O2 (三)、氢氧化铝 1.制备原理:命题角度为是离子方程式的书写;强调用氨水,而不能用强碱。 2.两性氢氧化物:因它是典型的两性氢氧化物,特
3、别与碱反应,更应引起重视。 3.治疗胃酸过多:因其碱性不强,不会对胃壁产生强剌激作用,但可与胃酸(盐酸)反应,不能用 强碱如NaOH。 4.明矾净水原理:因溶液中的铝离子发生水解,生成Al(OH)3胶体,它可以和水中的悬浮形物形成不 溶物沉降下来,故明矾可用作净水剂。 点评:铝及其化合物具有一些独特的性质,如铝与碱的反应、Al2O3、Al(OH)3分别是两性氧化物、两性氢氧化物。利用铝能与碱反应而其他金属不能,经常出现在实验题中,有关Al、Al3+、AlO2-的离子共存问题,也是高考的热点。 铁及其化合物:(一)、铁 1.铁与水蒸气的反应:可能设计成探究实验,探究产物等。 2.铁的生锈:纯铁不
4、易生锈,生铁放在潮湿的环境中易生锈,原理是发生电化学腐蚀,涉及的主要反应原理:Fe-2e-=Fe2+(负极), 2H2O+O2+4e-=4OH- (正极), 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3, 2Fe(OH)3xH2O =Fe2O3nH2O+(2x-n) H2O 3.铁与氯气、盐酸反应:产物分别为FeCl3、FeCl2,且它们之间的相互转化,在推断题和实验题的除杂中经常出现。(二)、氧化物 1.铁的氧化物成分:废铁屑的主要成分Fe2O3;铁锈的主要成分为Fe2O3nH2O;黑色晶体、磁性氧化铁为Fe3O4;红棕色粉未,俗称铁红,作红色油漆和涂料的为Fe2O3,赤铁矿的主要成
5、分为Fe2O3,它是炼铁的原料。铁在氧气燃烧与铁与水蒸气反应的产物都是Fe3O4。以上知识,往往容易出现在推断题和实验题中。 (三)、氢氧化物 1.实验室制备Fe(OH)2 :现象:白色沉淀灰绿色红褐色沉淀。命题角度为:较长时间的看到 Fe(OH)2白色沉淀,采取的防护措施:一是煮沸,二是将胶头滴管插入液面以下,三是加一层油膜,如苯、汽油等。 2.Fe(OH)3的受热分解:2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O,与此相以的还有Cu(OH)2、Al(OH)3。 3.氢氧化铁胶体的制备:因其具有独特性,制备胶体的过程和对应的方程式是高考的重点与热点。 实验操作要点:四步曲:先煮沸,加入饱和的FeC
6、l3溶液,再煮沸至红褐色,停止加热。对应的离子方程式为Fe3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+,强调之一是用等号,强调之二是标明胶体而不是沉淀,强调之三是加热。(四)、铁盐与亚铁盐 1.Fe2+、Fe3+的检验: (1)Fe2+:一是碱液法:先生成白色沉淀,又迅速转变成灰绿色,最后变成红褐色沉淀 二是先加入KSCN溶液,不变色,再加入氯水后,出现血红色。(注意:此处不用高锰酸钾溶液氧 化,因其具有紫色) (2)Fe3+:一碱液法:加入碱液,出现红褐色沉淀。 二是加入KSCN溶液,出现血红色,离子方程式为:Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3(络合物) 2.铁盐与亚铁盐的配制:因Fe2+、
7、Fe3+易水解,且Fe2+易被空气中的氧气氧化,故配制过程为:先将它们 溶解在对应的酸中,然后加水冲稀到指定的浓度。(注意:配制亚铁盐溶液时,要加入少量的铁粉,以防止Fe2+的氧化) 3.制印刷电路板常用FeCl3作腐蚀液:一是离子方程式的书写正误(违反电荷守恒定律),二是利用此反应式设计成原电池,考查原电池原理的应用。 4.离子共存:不能与Fe2+共存的离子:(H+、NO3-)、(MnO4-)、(ClO-);不能与Fe3+共存的离子有:I-、SO32-、S2-、SCN-。主要是对Fe2+的还原性、Fe3+的氧化性的考查,此为离子共存问题和实验题的常见命题点。5.Na2FeO4(高铁酸钠)作新
8、型净水剂:原理是高价铁具有强氧化性,能杀菌消毒;同时生成Fe(OH)3胶体,能吸附水中悬浮的杂质,因此它是一种新型的净水剂. 6.Fe2+、Fe3+、Cu2+、Al3+的除杂:这是近几年高考实验命题的热点。原理是利用Fe3+、Cu2+、Al3+水解完全生成沉淀所需的PH范围不同。一般操作方法是:先是加入氧化剂(氯气或H2O2),将Fe2+氧化成Fe3+,然后加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3等其他物质(以不引入杂质离子为准),目的是调节溶液的PH,待Fe3+水解完全生成沉淀(此时其他离子不水解),过滤除去。 点评:它和其他金属及其化合物相比,知识点多,高考命题往往将知识、实验、化学概念与理
9、论考查集于一身,设计成具有一定综合性的题目,因此,它在高考中的霸主地位不可动摇。铜及其化合物 1.铜绿的形成:2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3, 为了避免青铜器生成铜绿,采用的方法是:(1)将青铜器保存在干燥的环境中。(2)不能将青铜器与银质(金属活性差的金属)接触,避免发生电化学腐蚀。 2.波尔多液消毒:主要应用在农业植物杀菌和公共场合的消毒。其主要成分组分CuSO4溶液、石灰水, 原理是重金属盐能使蛋白质变性。重金属还有Ba、Pb、Hg、Cd、Ag、Au等 3.粗铜的精炼:重在考查精炼原理:考查角度为电极材料,电极反应及溶液浓度变化等。精炼原理为:电解池中,粗铜作阳极,
10、精铜作阴极,电解质为硫酸铜溶液。阳极反应:Cu-2e-=Cu2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+;阴极反应:Cu2+e- =Cu。 硫酸铜溶液浓度几乎不变4.电解硫酸铜溶液:它是考查电解原理及规律的重要载体,必须熟练书写其电解方程式。 5.铜与浓硫酸反应:铜与浓硫酸在加热的条件下发生反应,不加热不反应;铜与稀硫酸在加热条件下也 不反应,但在有氧化剂存在的条件下发生反应,如通入O2(加热)或加入H2O2,对应的化学方程式为:2Cu+O2+H2SO4 2CuSO4+2H2O, Cu+2H2O2+H2SO4=CuSO4+4H2O。 6.制备CuSO4方案的选择:方法如下:一是CuCu
11、OCuSO4; 二是用铜和浓硫酸的反应; 三是用铜和稀硫酸、双氧水方案的选择主要从绿色化学概念角度进行:一是原料利用率高,节约成本;二是不产生有毒气体,不造成大气污染。与之相同的还有Cu(NO3)2的制备。 8.Cu2+水解:与Fe3+结合考查实验除杂;CuCl2溶液的蒸干、和含有结晶水时除去结晶水,分别对应的操作是加入盐酸,和在HCl气氛中加热。 点评:近几年的高考题中,有关对铜及其化合物的考查有“升温”的表现。它的命题有如下特点:一是紧密联系生活实际;二是与铁等其他金属一同出现在实验题中。硅(一)、硅1.硅元素在地壳中的含量排第二,在自然界中没有游离态的硅, 2.熔点高,硬度大,为原子晶体
12、. 常温下,化学性质不活泼(常温下仅与强碱NaOH、HF、F2反应)2.用途:太阳能电池、计算机芯片以及良好的半导体材料等。 (二)、二氧化硅(SiO2): (1)SiO2的空间结构:SiO2直接由原子构成,不存在单个SiO2分子。 (2)物理性质:难溶于水,熔点高,硬度大 (3)化学性质:SiO2常温下化学性质很不活泼,不与水、酸反应(氢氟酸除外),能与强碱溶液、氢 氟酸反应,高温条件下可以与碱性氧化物反应: 与强碱反应:生成的硅酸钠,具有粘性,所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3 溶液,避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住,打不开. 应用橡皮塞。 与氢氟酸反应SiO
13、2的特性:(利用此反应,氢氟酸能雕刻玻璃;氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放, 应用塑料瓶)。 高温下与碱性氧化物反应:SiO2CaO CaSiO3 (4)用途:光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。(三)、硅酸(H2SiO3): (1)物理性质:不溶于水的白色胶状物,能形成硅胶,吸附水分能力强。 (2)化学性质:H2SiO3是一种弱酸,酸性比碳酸还要弱,但SiO2不溶于水,故不能直接由SiO2溶于水制 得,而用可溶性硅酸盐与酸反应制取:(强酸制弱酸原理)Na2SiO3H2OCO2=H2SiO3Na2CO3(NaHCO3) (酸性:H2SiO3H2CO3) (3)用途:硅胶
14、作干燥剂、催化剂的载体。 (四)、硅酸盐 硅酸盐:硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称.硅酸盐种类很多,大多数难溶于水,最常 见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3,Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃,又称泡花碱,是一种无色粘稠的液体,可以作黏胶剂和木材防火剂。硅酸钠水溶液久置在空气中容易变质:Na2SiO3H2OCO2=H2SiO3Na2CO3 (有白色沉淀生成)传统硅酸盐工业三大产品有:玻璃、陶瓷、水泥。 硅酸盐由于组成比较复杂,常用氧化物的形式表示:活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。 点评:有关硅及化合物知识,在高考中主要以选择题的形式出现,考查硅及二氧化硅的用途,出现的频率很高
15、。 氯及其化合物 1、氯气(Cl2): (1)物理性质:黄绿色有刺激性气味的有毒气体,易液化.液氯为纯净物 (2)化学性质:化学性质非常活泼,很容易得到电子,作强氧化剂,能与金属、非金属、水以及碱反应。 与金属反应(将金属氧化成最高正价) NaCl22NaCl CuCl2CuCl2 (棕黄色的烟) 2Fe3Cl22FeCl3(棕褐色的烟)(氯气与金属铁反应只生成FeCl3,而不生成FeCl2。)(铁跟盐酸反应生成FeCl2,而铁跟氯气反应生成FeCl3,说明Cl2的氧化性强于盐酸,是强氧化剂与非金属反应 Cl2H2 2HCl(氢气在氯气中燃烧现象:安静燃烧,发出苍白色火焰) 将H2和Cl2混合后在点燃或光照条件下发生爆炸。 Cl2与水反应:离子方程式中,应注意次氯酸是弱酸,要写成化学式而不能拆开。 将氯气溶于水得到氯水(浅黄绿色),氯水含七种微粒,其中有Cl2,HClO,H2O,H+,Cl-,ClO-,OH- 氯水的性质取决于其组成的微粒:
