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《元素及其化合物知识总结》  

2011-02-14 10:32:22|  分类: 化学学习 |  标签: |举报 |字号 订阅

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《元素及其化合物知识总结》  

 

(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  CO2

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  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 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  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 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

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。

⑻ 加热碱式碳酸铜 (俗称铜绿)Cu2 (OH)2 CO3 2CuO + H2 O + CO2 ↑

(现象:绿色粉末变黑色,管壁有水珠,生成的气体使澄清的石灰水变浑浊)

                     (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                2KMnO4 K2 MnO4  + MnO2  + O2 ↑

②加热氯酸钾和二氧化锰的混合物 2KClO3 2KCl + 3O2 ↑

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

③水通电(正极O2 负极H2 ,体积比1:2)    2H2 O=2H2 ↑ + O2 ↑

④加热氧化汞                  2HgO 2Hg  + 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 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↑   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 ↑

③   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Fe3+   亚铁离子Fe2+)

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

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 CO2现象:发出白光,放出热量

     碳燃烧不充分(或氧气不充足)    2C+O2 2CO

②还原性:  

   木炭高温下还原氧化铜  C  + 2CuO 2Cu + 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

 

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 4Fe + 3CO2 ↑

( 氢气跟CO2不反应)       

高温条件下碳还原二氧化碳生成一氧化碳 C + CO2 2CO      C                                                                                                    

一氧化碳在空气中燃烧生成二氧化碳 2CO+O2 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 2CO2

  ②还原性:一氧化碳还原氧化铜(不是置换反应)  CO  + CuO Cu + 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。

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 CaO+CO2 ↑

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

                 (十一)有机物

23. 甲烷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,

密度比空气的小    点燃

 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 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

三大系列物质

同系列内的物质间一般不反应,但可在适当条件下相互转化

     系列一                           系列二             系列三

        金属                                                 非金属

         ↓O2                                                  ↓O2

       金属氧化物                                        非金属氧化物

       碱性氧化物                                         酸性氧化物

         ↓H2O                             盐                 ↓H2O

   碱                                                   酸

 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①②④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)

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:

①有四种碱性氧化物跟水反应生成碱,其他的碱性氧化物不溶于水跟水不反应

    Na2 O+H2 O=2NaOH          CaO+H2 O=Ca(OH)2

    K2 O+H2 O=2KOH            BaO+H2 O=Ba(OH)2

②酸性氧化物:大部分非金属氧化物都是酸性氧化物,跟水化合生成同价的含氧酸。

  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(H2SO4 )  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

盐酸

硫酸

物理性质

挥发性 在空气中产生白雾

浓硫酸有吸水性

化  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

证明是酸的方法

①石蕊试液

石蕊试液遇盐酸:变红色

石蕊试液遇硫酸:变红色

无色酚酞遇盐酸:不变色

无色酚酞遇硫酸:不变色

②跟金属反应 

Zn +2HCl=ZnCl2+H2↑

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

Zn +H2SO4=ZnSO4+H2↑

Fe +H2SO4=FeSO4+H2↑

跟金属氧化物

反应

氧化铁

 

固体溶解,溶液变黄色

固体溶解,溶液变黄色

Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O

Fe2O3+ 3H2SO4= Fe2(SO4)3+3H2O

氧化铜

固体溶解,溶液由无色变蓝色

固体溶解,溶液由无色变蓝色

 

 

跟碱反应的方程式现象

氢氧

化铁

固体溶解,溶液变黄色

固体溶解,溶液变黄色

 

 

氢氧

化铜

 

固体溶解,溶液由无色变蓝色

固体溶解,溶液由无色变蓝色

 

 

跟碳酸盐反应

碳酸钠

 

 

碳酸钙

 

 

检验Cl-、SO42-

方法

Cl-:加硝酸银溶液,再加硝酸

SO42-:

现象

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

方程式

 

 

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.硝酸(HNO3 )有酸的通性,但跟金属反应不生成氢气    磷酸H3 PO4

30.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  SO2+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↓

31.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

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,正盐  不是碱)

①碳酸钠+酸→盐+H2 O + CO2 ↑  

 例:  Na2 CO3  +2HNO3 =2NaNO3 +H2 O+CO2 ↑

①           2AgNO3 +Na2 CO3 =2NaNO3 +Ag2 CO3 ↓

②            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加热蓝色硫酸铜晶变为白色     无水硫酸铜是白色固体,遇水变蓝色

CuSO4·5H2O CuSO4  +5H2O   

 CuSO4  +5H2O= CuSO4·5H2O

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

③置换反应Fe  + CuSO4 =FeSO4  + Cu   

    Zn  + CuSO4 =ZnSO4  + Cu

 

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