人教版化学必修一第三章第二节几种重要的金属化合物教案.docx
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人教版化学必修一第三章第二节几种重要的金属化合物教案
第二节 几种重要的金属化合物
一、钠的重要化合物
1、Na2O与Na2O2
Na2O与Na2O2都是Na的氧化物,都只含有Na和O两种元素,那么,它们的化学性质是否相同?
让我们一起动手做实验来探究一下
Na2O2与水反应
实验步骤:
把水滴入盛有少量过氧化钠固体的试管中,立即把带火星的木条放在试管口,检验生成的气体。
实验现象:
反应生成的气体能使木条复燃。
实验结论:
Na2O2与H2O反应放热,生成物助燃
(1)与水反应:
Na2O+H2O==2NaOH
2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑
[板书]
2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑
Na2O2既是氧化剂又是还原剂
碱性氧化物是与H2O化合生成碱,由此可知,Na2O是碱性氧化物,Na2O2是过氧化物。
分别装入Na2O和Na2O2的试管中滴入适量的水,充分反应后,滴入2滴酚酞试剂。
实验现象:
Na2O加入水无明显现象,滴酚酞变红
Na2O2加入水,剧烈反应,有汽泡变出,溶液变红后褪色
由此可知,Na2O2是强氧化剂,有漂白性。
(2)与CO2反应:
2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
Na2O+CO2==Na2CO3
人进行呼吸时,需要呼出CO2,吸进O2,而CO2与Na2O2正好可以反应生成O2,以保证人体正常呼吸。
Na2O2可用做呼吸面具和潜水艇里的供氧剂。
名称
氧化钠
过氧化钠
化学式
Na2O
Na2O2
色态
白色固体
淡黄色固体
与H2O反应
Na2O+H2O==2NaOH
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
与CO2反应
Na2O+CO2==Na2CO3
2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
类别
碱性氧化物
过氧化物
生成条件
Na在空气中缓慢氧化
Na在空气中燃烧
稳定性
不稳定
2Na2O+O2
2Na2O2
相对稳定
用途
供氧剂、强氧化剂、漂白剂
Na、Na2O、Na2O2、NaOH在空气中放置一段就会变质,最后产物是什么?
(Na2CO3)
Na2CO3往往含有结晶水,就是我们日常生活中常用的苏打,它还有一个分子量比它小的弟弟------小苏打,它们的性质既相似又不同,下面我们就学习它们的性质
2、Na2CO3与NaHCO3
在2支试管里分别加入少量Na2CO3和NaHCO3(各约1克)
观察二者外观上的细小差别,分别滴入几滴水,振荡试管,观察现象,用手摸一摸试管底部,有什么感觉?
继续向试管内加入10mL水,用力振荡,有什么现象?
向试管内滴入1-2滴酚酞溶液,各有什么现象?
在下表中记录实验现象并得出初步结论
步骤
Na2CO3
NaHCO3
白色粉末,加H2O结块成晶体,放热
细小白色粉末,加H2O,部分溶解,没有明显放热感觉
振荡长时间后可溶解
仍有固体残余
溶液变红
微红
初步结论
加水变成含结晶水的晶体
部分溶解,碱性比Na2CO3弱
Na2CO3与Na2CO3·10H2O是两种不同的纯净物,Na2CO3·10H2O在空气中易被风化而变成粉末
根据初中所学的知识回答,检验某一物质是否含有碳酸根(CO32―),用什么方法?
(加HCl,看是否有气体生成,将生成气体通入澄清石灰水,溶液变浑浊,有沉淀产生)
如此看来,在Na2CO3中滴加稀盐酸,必定有气体生成,那么在NaHCO3 中滴加稀盐酸,现象又如何呢?
是否和Na2CO3 与HCl的反应一样吗?
让我们通过实验来得出结论。
(1)与盐酸反应
Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑(慢)
CO32―+2H+==H2O+CO2↑
NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑(快)
HCO3―+H+==H2O+CO2↑
慢的原因是因为先生成HCO3―,再进一步反应生成H2O和CO2
那么,滴加HCl产生无色无味气体的物质中是否一定有CO32―?
(不一定,还可能含有HCO3―)
怎样来区别Na2CO3与NaHCO3呢?
实验步骤:
分别向装有Na2CO3和NaHCO3的溶液中分别加入BaCl2溶液
实验现象:
Na2CO3有白色沉淀;NaHCO3没有现象
(2)与BaCl2溶液反应:
Ba2++CO32―==BaCO3↓
碳酸盐的正盐除了K+、Na+、NH4+外都不溶于水,而酸式盐却都溶于水,因此,鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液,我们常用BaCl2或CaCl2做试剂来鉴别。
Na2CO3与NaHCO3的另一个不同点是热稳定性不同.
现象
发生反应的化学方程式
结论
Na2CO3
石灰水无变化
-----------
受热不分解
NaHCO3
石灰不变浑浊
2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑
易分解
(3)热稳定性:
Na2CO3稳定,NaHCO3受热易分解
2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑
正盐比酸式盐稳定。
Na2CO3和NaHCO3性质比较
物质
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱、苏打
小苏打
色态
白色粉末(Na2CO3·10H2O)为晶体)
白色晶体
溶解性
易溶于水
溶解度相对小
与H+反应
慢,CO32―+2H+==H2O+CO2↑
快,HCO3―+H+==H2O+CO2↑
与可溶性钡、钙盐
Ba2++CO32―==BaCO3↓Ca2++CO32―==CaCO3↓
不反应
热稳定性
稳定,受热,难分解,Na2CO3·10H2O易风化
不稳定,2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑
用途
玻璃,制皂,造纸,纺织
发酵粉,制药
Na2CO3和NaHCO3混合时的提纯方法?
Na2CO3粉末中混有NaHCO3,用加热法
2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑
Na2CO3溶液中混有NaHCO3,滴加适量NaOH
NaHCO3+NaOH==Na2CO3+H2O
NaHCO3溶液中混有Na2CO3通入过量CO2
Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3
Na2CO3与HCl反应时加入的顺序不同,现象如何?
在盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液,立即产生气泡
2H++CO32―==H2O+CO2↑
在Na2CO3溶液中加入稀盐酸时,滴加一定量后才产生气泡
CO32―+H+==HCO3―
HCO3―+H+==H2O+CO2↑
如何鉴别Na2CO3与NaHCO3
利用热稳定性不同
与酸反应速率不同
阴离子不同,分别加CaCl2和BaCl2溶液
(4)制取Na2CO3的方法------侯氏制碱法(索尔维制碱法)
侯氏制碱法的过程
向饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2
NH3+H2O+CO2==NH4HCO3
依据NaHCO3溶解度小,会从溶液中析出
NaCl+NH4HCO3==NaHCO3↓+NH4Cl
∴NaCl+NH3+H2O+CO2==NaHCO3↓+NH4Cl
将NaHCO3晶体滤出,NH4Cl可作氮肥
2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑
根据之前的学习知道,K、Na的化学性质非常相似,初中学习物质的溶解性我们知道,Na+、K+盐全溶,用离子反应是不可能把Na+、K+鉴别出来,怎样鉴别钠盐和钾盐呢?
(我们利用元素本身的性质来研究,利用焰色反应)
3、焰色反应
(1)定义:
很多金属或金属的化合物在灼烧时都会使火焰发出特殊的颜色,在化学上称为焰色反应。
要注意的是,焰色反应不是化学反应是物理变化,检验的是元素的性质,主要用来检验金属元素。
那么,应如何操作焰色反应的实验呢?
(2)操作:
洗――烧――蘸――烧
洗---用稀盐酸洗铂丝。
(用稀盐酸将其表面的氧化物反应掉,生成的氯化物灼烧时易汽化而挥发,以除去干扰焰色反应的杂质,不能用稀H2SO4洗,因生成的硫酸盐沸点高)
烧---用盐酸洗涤过的铂丝在火焰上烧到与原来颜色相同为止。
(除去杂质)
蘸---用灼烧合格的Pt丝蘸取被灼烧的物质
烧---将沾在铂丝的物质在火焰上灼烧,并观察其现象。
值得注意的是,选用火焰颜色较浅的煤气灯和酒精灯;金属丝本身在火焰上燃烧应无颜色,同时熔点要高,不易被氧化,用Pt丝效果较好,也可用Fe、Ni、W来代替。
经过操作后,我们能够发现不同的金属元素具有不同的颜色
钠盐:
黄色 钾盐:
透过蓝色的钴玻璃呈紫色。
焰色反应很灵敏,微量的金属都被检验出来,一般的溶液中都有少量Na+,由于K+ 焰色反应非常浅,容易被Na 干扰。
(3)用途:
离子检验
焰色材料
――漫话焰火
1、火焰是靠内装的火药的引燃、发射的。
常用的黑火药用KNO3、S、C按一定的比例混合成,主要反应为
S+2KNO3+3C==K2S+3CO2↑+N2↑
反应中放出大量的热,使生成的气体在高温下有限空间产生较强的压力,将焰色射送出去。
2、五光十色的焰色――
火焰发色剂
Sr(NO3)2――红色 NaNO3――黄色 Ba(NO3)2 ――绿色
LiNO3――紫红色
Mg、Al、Zn粉等在烧灼则产生耀眼的白光
火花――Al、Fe燃烧,爆炸时以散开的白色或黄色熔融粒子喷射而形成的。
浓烟――@及未反应的木炭粉等形成的。
燃放焰火虽可以给人带来欢乐,但引起的环境污染是相当严重的。
以上我们学习钠的化合物的知识以及一种科学检验元素的方法――焰色反应。
2、铝的重要化合物
Al占地壳总质量的7.7%,在所有元素中是第3位,在金属中为第1位,主要存在的形式为:
铝土矿(Al2O3)、明矾石(K2SO4·Al2(SO4)3·2Al2O3·6H2O)、长石(K2O·Al2O3·6SiO2)、云母等
Al的最常见的重要化合物有Al2O3、Al(OH)3、KAl(SO4)2等,它们有哪些性质呢?
下面我们就来学习这几种重要的Al的化合物的性质。
1、氧化铝(aluninumoxide)
Al2O3为白色粉末,不溶于,熔点2050℃,用作耐火材料,自然界中纯净的Al2O3为无色晶体,俗称刚玉。
硬度仅次于金刚石,通常所说的是红(铬)蓝(钛)宝石是混有少量不同氧化物杂质的刚玉。
我们曾介绍过Al2O3是典型的两性氧化物。
Al2O3是典型的两性氧化物(amphotericoxide)
Al2O3+6H+==2Al3++3H2O
Al2O3+6OH―==2AlO2―+H2O (强碱)
2、氢氧化铝(aluninumhydroxide)
我们曾提到过Al(OH)3 是典型的两性氢氧化物,既能跟酸起反应,又能跟碱起反应。
Al(OH)3是典型的两性氢氧化物(amphoterichydroxide)
(1)化学性质:
Al(OH)3+3H+==Al3++3H2O
Al(OH)3+OH―==AlO2―+2H2O (强碱)
为什么Al(OH)3具有两性呢?
H++AlO2―+H2O
Al(OH)3
Al3++3OH―
但是Al(OH)3不与弱酸反应,如向Al(OH)3浊液通入CO2不反应;也不与碱反应,如NH3·H2O,故实验室用NH3·H2O制备Al(OH)3
(2)Al(OH)3 的制备
实验步骤:
在试管里另入10mL0.5mol/LAl2(SO4)3溶液,滴加氨水,生成白色胶状物质,继续滴加氨水,直到不再产生沉淀为止。
当氨水过量时,沉淀不溶解,沉淀放在蒸发皿中加热,生成白色粉末。
在实验室可以用铝盐溶液与NH3·H2O反应来制取Al(OH)3
Al2(SO4)3+6NH3·H2O==2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4
Al3++3NH3·H2O==Al(OH)3↓+3NH4+
2Al(OH)3
Al2O3+3H2O
为什么不用强碱比如氢氧化钠呢?
因为氢氧化钠会和生成的氢氧化铝反应,无法控制量。
Mg(OH)2、Al(OH)3性质比较
Mg(OH)2
Al(OH)3
物理性质
白色粉末、难溶于H2O
白色胶状物,难溶于水
化
学
性
质
电离
中强碱,
Mg(OH)2==Mg2++2OH―
两性氢氧化物,H++AlO2―+H2O
Al(OH)3
Al3++3OH―
跟酸
Mg(OH)2+2H+==
Mg2++2H2O
Al(OH)3+3H+==
Al3++3H2O
跟碱
不反应
Al(OH)3+OH―==
AlO2―+2H2O
分解
Mg(OH)2
MgO+H2O
2Al(OH)3
Al2O3+3H2O
实验室
制法
Mg2++2OH―=Mg(OH)2↓
Al3++3NH3·H2O==Al(OH)3↓+3NH4+
3、硫酸铝钾(KAl(SO4)2)
明矾就是带12个结晶水的硫酸铝钾,即KAl(SO4)2·12H2O
KAl(SO4)2是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的化合物,是一种复盐。
复盐:
KAl(SO4)2==K++Al3++2SO42―
明矾溶液中滴入石蕊试液,变红,为什么?
Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+
明矾水解所产生的胶状物Al(OH)3吸附能力强,可以吸附水里的杂质,并形成沉淀使水澄清。
所以,明矾常作净水剂,但广泛使用铝盐净化水,可能导致脑损伤,造成严重的记忆力丧失,这是老年痴呆症特有的症状。
使用时要切实注意,尽量扬长避短,才能使Al及其化合物对人类社会发展发挥出更为重要的作用。
同时氢氧化铝还能作为胃药,一般胃病比较严重的人可以服用氢氧化铝片,中和胃酸。
(铝三角)
3、铁的重要化合物
1、铁的氧化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
铁红
磁性氧化铁
色态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
价态
+2价
+3价
+3,+2价
水溶性
不溶
不溶
不溶
稳定性
不稳定,在空气里加热迅速被氧化
稳定
稳定
非氧化性反应
碱性氧化物FeO+2H+==Fe2++H2O
碱性氧化物
Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O
复杂氧化物,Fe3O4+8H+==Fe2++2Fe3++4H2O
与氧化性酸反应
3FeO+10HNO3==3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O
Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O
3Fe3O4+28HNO3==9Fe(NO3)3+NO↑+14H2O
共性
高温时,都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原,还原过程中Fe的价态降低,最终生成Fe
2、铁的氢氧化物
氢氧化铁
氢氧化亚铁
Fe(OH)2和Fe(OH)3的制备
实验步骤:
在2支试管晨分别加入少量FeCl3和FeSO4 溶液,然后滴入NaOH溶液,观察并描述发生的现象。
FeCl3 溶液
FeSO4溶液
加
NaOH
溶液
立即产生红褐色沉淀
开始时生成白色絮状沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
离子
方程式
Fe3++3OH―==Fe(OH)3↓
Fe2++2OH―==Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3
生成Fe(OH)2时,开始生成白色絮状沉淀是Fe(OH)2,最后生成的红褐色沉淀是Fe(OH)3,从Fe的化合价来看,Fe(OH)2被什么氧化了?
(被空气中O2氧化)
为了制取氢氧化亚铁那么我们应该采用什么方法?
1、使用新制的FeSO4溶液和NaOH溶液
2、配置溶液用的蒸馏水先煮沸,排出蒸馏水中的O2
3、加入NaOH溶液的胶头滴管的尖端插入FeSO4溶液液面以下
4、如果在试管中的FeSO4溶液上面加一层植物油,则生成的Fe(OH)2保存的时间会更长
Fe(OH)2、Fe(OH)3均为弱碱,具有碱的通性
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色态
白色固体
红褐色固体
溶解性
难溶于水
难溶于水
类别
二元弱碱
三元弱碱
与非氧化性酸
Fe(OH)2+2H+==
Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+==
Fe3++3H2O
与氧化性酸
3Fe(OH)2+10HNO3==3Fe(NO3)3+NO↑+8H2O
Fe(OH)3+3H+==
Fe3++3H2O
稳定性
分解产生很复杂
2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O
制法
Fe2++2OH―==Fe(OH)2↓
Fe3++3OH―==Fe(OH)3↓
转化关系
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3
3、铁盐和亚铁盐
(1)常见的亚铁盐(绿色):
FeCl2、FeSO4
具有强还原性,必须现制现用
保存方法:
加入少量铁粉
常见的铁盐(黄色):
FeCl3、Fe2(SO4)3
具有强氧化性
Fe3+的检验
在2支试管里分别加入5mLFeCl2溶液和5mLFeCl3溶液,各滴入几滴KSCN溶液。
观察现象并记录
滴入KSCN溶液
FeCl3溶液
呈血红色
FeCl2溶液
无变化
Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3 (血红色)
我们利用这一特别现象来检验Fe3+,险些之外,还可用与NaOH溶液反应
Fe2++2OH―==Fe(OH)2 (白色絮状沉淀)
4Fe(OH)2↓+O2+2H2O==4Fe(OH)3↓
白色――灰绿色――红褐色
Fe3++3OH― ==Fe(OH)3 ↓(红褐色沉淀)
Fe3+的氧化性
在盛有2mLFeCl3溶液的试管中,加入少量铁粉,振荡试管,充分反应后,滴入几滴KSCN溶液,观察并记录现象。
再加入几滴氯水,又发生了什么变化?
FeCl3溶液中加入
现象
反应的离子方程式
铁粉,KSCN溶液
不显血红色
2Fe3++Fe==3Fe2+
氯水,振荡
显血红色
2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl―
Fe3+遇到较强的还原剂时,会被还原成Fe2+;而Fe2+在较强的氧化剂的作用下会被氧化成Fe3+
亚铁盐和铁盐之间可以相互转化
(铁三角)
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