走进高中初高中化学教学衔接指导讲义.docx
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走进高中初高中化学教学衔接指导讲义
走进高中——初高中化学教学衔接指导讲义
第五讲身边的化学物质(三)
1、金属
(1)金属的性质
在元素周期表中,金属元素除汞外,元素的中文名称都带有金字旁。
区别金属和非金属
金属
非金属
具有金属光泽,大都数呈银白色
有多种颜色
具有延展性
没有延展性
具有可锻性
不具有可锻性
硬度通常较大
硬度不一致
是良好的导电体
一般不可以导电
是良好的导热体
导热性能差
密度高
密度低
熔点高
熔点低
金属物理性质:
常温下为固体(汞为液体)、有金属光泽、大多数为电、热的优良导体 有延展性、密度较大、熔点较高。
金属的化学性质
①金属与氧气的反应
2Mg+O2
2MgO
4Al+3O2=2Al2O3
3Fe+2O2
Fe3O4
2Cu+O2
2CuO
除银、金铂外,大多数金属都能与氧气反应,但反应的难易和剧烈程度不同。
Mg、Al等在常温下就能与氧气反应;Fe、Cu等在常温时几乎不与氧气反应,金在高温时也不与氧气反应。
②金属与盐酸、稀硫酸的反应
Mg+2HCl==MgCl2+H2↑
Mg+H2SO4(稀)=MgSO4+H2↑
Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑
在金属活动性顺序里,位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢,而位于氢后面的金属则不能。
几种不同金属的混合物与同一种酸或盐反应时,按金属活动性由强到弱的顺序,依次逐一的发生反应。
③金属与盐溶液的反应
2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu
Zn+CuSO4=Zn(NO3)2+Cu
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag
在金属活动性顺序里,位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的化合物溶液里置换出来。
在一种金属与含几种金属阳离子的混合盐溶液反应时,按金属阳离子所对应的金属的活动性由弱到强的顺序,依次逐一地被置换出来。
(3)金属的冶炼
金属冶炼就是把金属从化合态变成游离态。
为了得到金属单质,常用的金属冶炼方法是用碳作还原剂与金属氧化物在高温下发生还原反应,碳能夺取金属氧化物中的氧,把游离态的金属单质还原出来。
炽热的碳也能在高温条件下与二氧化碳反应,生成一氧化碳,一氧化碳也可以夺取金属氧化物中的氧,产生游离的金属单质。
2CuO+C
2Cu+CO2↑C+CO2
2CO
CuO+CO
Cu+CO2
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
(4)金属的锈蚀
金属日久之后,表面往往会失去光泽,产生锈蚀现象。
①钢铁在潮湿空气中极易生锈。
钢铁锈的化学过程和铁锈的成分都相当复杂,一般可表示如下:
4Fe+2H2O+3O2=2(Fe2O3·H2O)
铁锈
由此可知,钢铁生锈的条件是:
铁与O2、水接触(铁锈的主要成分:
Fe2O3·H2O)。
铁锈很疏松,不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应,因此铁制品可以全部被锈蚀。
因而铁锈应及时除去。
②铜产生铜绿(碱式碱酸铜Cu2(OH)2CO3)的条件:
铜与O2、水、CO2接触。
2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2(OH)2CO3
③防止铁制品生锈的措施:
a.保持铁制品表面的清洁、干燥
b.表面涂保护膜:
如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等
c.制成不锈钢
(6)金属资源的保护和利用:
保护金属资源的途径:
①防止金属腐蚀
②回收利用废旧金属
③合理开采矿物
④寻找金属的代用品
意义:
节约金属资源,减少环境污染
例题:
取三支试管和三根除去铁锈和油污的铁钉及其他用品,进行以下实验:
①在第一支试管中放一根铁钉,注入蒸馏水,使铁钉一半露出水面,一半在水中。
②在第二支试管中放入一根铁钉,浸没在煮沸过的蒸馏水中,再注入少量机油,使水和空气隔绝。
③将第三支试管用酒精灯烘干内壁,然后放入少量生石灰,再放入一根铁钉,用橡皮塞塞紧试管口。
将三支试管放置数日后,铁钉会不会起变化,从上述实验你认为在什么条件下铁最易生锈?
解析:
从铁、氧气、水等物质相互接触所能发生的化学反应来分析上述化学实验。
②、③两支试管中的铁钉基本不发生变化。
这是因为②中的蒸馏水煮沸过,水中溶解的少量氧气被赶跑,且水面上有机油,使水与空气隔绝,外界氧气不能进入水中,此试管中的铁基本不起反应。
③中试管经干燥,而且加入干燥剂生石灰,试管内几乎无水蒸气,铁钉也基本不起反应。
只有①的试管中铁钉表面生成铁锈,露出水面的部分生成的铁锈更多。
从上述实验可知铁在潮湿的空气中最容易生锈。
【典型例题】
【例题1】
。
解析:
化学反应前后,原子的种类和原子个数都不发生改变,反应前有4个氢原子,说明2X中也有4个氢原子,反应前有4个氧原子,生成物CO2中已有2个氧原子,说明2X中也有2个氧原子,反应前有1个碳原子,生成物CO2已有1个碳原子,说明2X中没有碳原子,因此,2X中有4个氢原子,2个氧原子,也就是说X中有2个氢原子1个氧原子,即X为H2O。
答案:
H2O
【例题2】A、B、C、D四种物质反应前和反应后质量如下表所示,请写出A、B、C、D四种物质间发生的化学反应式并写出反应后B物质的质量。
解析:
要写化学反应式,先要确定反应物和生成物,A物体,反应前后质量减少8g为反应物,C、D二物质反应前后质量分别增加2g、3g,为生成物。
根据质量守恒定律可知,A物减少8g,而C物、D物合起来增加5g,说明B物质该增加(8g-5g=3g),也就是说,B物也是生成物。
答案:
A=B+C+D,反应物B物质量为:
8g+3g=11g
【例题3】将一定量的铁粉投入到硫酸和硫酸铜的混合液中,充分反应后过滤,向过滤后的溶液中插入一根铁丝,片刻后取出,发现铁丝表面出现红色物质,则过滤后得到的滤渣中一定含有( )
A.铜 B.铁 C.铜和铁 D.不一定
解析:
铁粉投入到硫酸和硫酸铜的混合液中,会发生二个化学反应,分别为:
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑;Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。
反应后生成的铜不会再和其它物质反应,所以过滤后的滤渣中肯定有铜,而滤渣中是否有多余的铁粉,要看溶液中硫酸和硫酸铜的量,如果硫酸或硫酸铜反应后还有剩余,则铁粉肯定已用完,否则说明铁粉有余或恰好也用完。
本题中,在反应后的溶液中插入铁片,出现红色物质,说明原反应中硫酸铜溶液有剩余,也就是说,原铁粉已被硫酸铜溶液反应完。
答案:
A
2、有机化合物
有机物是一类含碳化合物(除碳的氧化物、碳酸、碳酸盐等以外)。
大多含有C、H、O、N等元素。
有机物特点:
难溶于水,熔点低,受热易分解,易燃烧,不易导电等。
(1)一些简单的有机物
①甲烷的性质及用途:
a.物理性质:
无色、无味,比空气轻,难溶于水。
b.化学性质:
可燃性
天然气、沼气的主要成分都是甲烷。
甲烷与一氧化碳、氢气都是可燃性气体,所以在点燃前必须先检验纯度,否则会引起爆炸。
c.用途:
燃料和工业原料
②丁烷和乙炔
③常见有机物的用途
有机物
用途
汽油
是石油产品之一,用作燃料、溶剂
乙醇(酒精)
用作消毒和作燃料。
浸泡各种药材和动物制药酒
氯仿
化工原料和良好溶剂
乙酸(醋酸)
用作食醋
乙酸乙酯
作溶剂、香精和粘合剂
④对生命活动具有重大意义的有机物
(2)三大化石燃料
①煤——“工业的粮食” 是古代植物遗体经过非常复杂变化而形成的;主要含C(含少量H、N、S、O等);把煤隔绝空气加强热(即干馏),可得到焦炭、煤焦油和焦炉气。
②石油——“工业的血液” 是古代动植物遗体在地壳中经过复杂变化而形成;主要含C、H(含少量S、O、N等);为黑色或棕色粘稠液体,不溶于水,密度比水大,没有固定的熔点和沸点。
③天然气——较清洁能源 主要成分是甲烷(CH4)
【典型例题】
【例题1】下列物质中,不属于有机物的是( )
A、沼气 B、乙炔 C、碳酸 D、酒精
解析:
从有机物的概念看:
含碳的化合物叫做有机物。
其中CO、
、
等少数化合物,虽然它们也含有碳元素,但由于它们的组成和性质跟无机化合物很相似,因而一向把它们作无机物来研究。
答案:
C
【例题2】下列关于有机物的说法正确的是( )
A.只有在生物体内才能合成的物质
B.有机物都难溶于水,而易溶于有机溶剂
C.有机物都是含碳的复杂化合物
D.有机物晶体一般为分子晶体,熔点、沸点较低
分析:
有机物并不一定要在生物体内才能合成,如化工厂内由无机物CO2和NH3反应生产有机物尿素CO(NH2)2,故A是错误的。
并不是所有的有机物都不溶于水而易溶于有机溶剂的,如乙醇可与水以任意比互溶;乙酸钠是有机物,但它是离子化合物,易溶于水而较难溶于有机溶剂,故B也是错误的。
有机物虽都含碳,但并不多是复杂化合物,如甲烷的分子结构就是正四面体的并不复杂的化合物,结构简单与复杂只是个相对的概念,不是区别有机物和无机物的特征标志,故C也是错误的,答案为D。
【例题3】某有机物在氧气里充分燃烧,生成的二氧化碳和水的质量之比为22:
9,由此可得出的正确结论是( )
A.该有机物分子中碳、氢、氧原子个数比为1:
2:
3
B.该有机物分子中碳、氢原子个数比为1:
2
C.该有机物分子中肯定含氧元素
D.无法判断该有机物中是否含有氧元素
分析:
生成二氧化碳和水说明该有机物中肯定含有C和H。
它们的质量之比为22:
9,说明生成的二氧化碳和水的分子个数比为1:
1,所以碳、氢原子个数比为1:
2。
但不能确定有机物中是否含有氧,因为生成物中二氧化碳和水蒸气中所含的氧,可能由氧气提供,也可能由有机物和氧气共同提供。
答案为B、D。
【例题4】组成有机化合物的化学元素主要是_______________元素,还可能含有_________等元素。
分析:
本题主要是考查对有机物概念的掌握情况。
有机物是一类含碳化合物(除碳的氧化物、碳酸和碳酸盐外),因此有机物中肯定含有碳元素。
而常见的有机物通常还含有氢、氧、氮等。
因此本题的答案是组成有机化合物的化学元素主要是碳元素,还可能含有氢、氧、氮等元素。
【例题5】27g某有机物在足量氧气中燃烧,生成88g二氧化碳和27g水,此有机物对氧气的相对密度是1.6875,求该有机物的化学式。
分析:
我们可以先求出最简式和式量,再根据有机物的相对分子质量求出化学式,假设该有机物的化学式的最简式为CmHn,则:
该有机物的最简式为C2H3,式量为27
设该有机物的化学式为(C2H3)x
该有机物的相对分子质量=1.6875×32=54,x=54÷27=2
所以该有机物的化学式为C4H6。
【例题6】某气体X是氢气、一氧化碳、甲烷中的一种气体或几种气体的混合气。
点燃该气体后,在火焰上方罩一个干而冷的烧杯,烧杯内壁有无色液滴出现(此无色液滴能使无水硫酸铜变蓝),再向烧杯中注入少量澄清的石灰水,振荡,石灰水变浑浊。
根据上述实验现象判断,气体X的成分可能是什么?
用化学式将答案填在下表内(
(1)至(5)为可能的组合)
可能的组成
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
选题目的:
培养学生的推理能力和发散思维能力。
解析:
混合气体燃烧后的产物无色液滴能使无水硫酸铜变蓝,说明有水生成。
再向烧杯中注入少量澄清的石灰水,振荡,石灰水变浑浊,说明产物中有二氧化碳生成。
通过检验生成物来确认混合气体的组成。
如果混合气体燃烧后的产物是二氧化碳和水,则证明混合气体中一定含有碳元素和氢元素。
即无论H2、CO、CH4如何混合,只要混合气体中含有碳元素和氢元素,燃烧后就会产生二氧化碳和水。
答案:
混合气体的可能组成为:
(1)CH4
(2)CO、H2 (3)H2、CH4(4)CO、CH4(5)H2、CH4、CO
3、常见的材料
(1)无机非金属材料
三大无机材料:
水泥、陶瓷、玻璃
①水泥:
常见的是硅酸盐水泥,是由石灰石与黏土混在一起在炉中燃烧成熟料后加石膏磨细而成。
钢筋混泥土:
水泥、钢筋、沙、石、水搅拌一起形成的。
具有牢固结实的特点。
②玻璃:
普通玻璃是由石英砂、苏打、石灰石经过配料、熔化、成型、退火等工序制成。
③陶瓷:
硅酸盐和其他矿物原料制成。
具有耐水、耐酸碱和绝缘性等优点。
(2)金属材料
金属材料包括:
铁、铝、铜等纯金属和合金(纯金属90多种、合金有几千种)。
合金是由一种金属跟其他一种或几种金属(或金属与非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质。
一般说来,合金的熔点比各成分低,硬度比各成分大,抗腐蚀性能更好
合金
铁的合金
铜合金
焊锡
钛和钛合金
硬铝
(铝合金)
形状记
忆金属
生铁
钢
黄铜
青铜
成分
含碳量
2%~4.3%
含碳量
0.03%~2%
铜锌
合金
铜锡
合金
铅锡
合金
是21世纪的重要金属材料,钛合金与人体有很好的“相容性”,因此可用来制造人造骨等。
优点:
熔点高、密度小;可塑性好、易于加工、机械性能;抗腐蚀性能好
铝、铜、镁、锰合金
钛镍
合金
备注
不锈钢:
含铬、镍的钢
具有抗腐蚀性能
紫铜为纯铜
熔点低
质轻而坚硬,飞机、汽车、建筑材料
(3)有机合成材料
①塑料
性质特点:
具有可塑性,轻而结实,加工容易,柔软度高,绝热性佳,是良好的绝缘体,不会与化学物品发生反应,有的还有特殊功能;塑料的结构稳定,不易分解(降解),因此废弃的塑料制品会造成“白色污染”,带来严重的环境污染问题。
种类:
②合成纤维
棉花、羊毛属于天然纤维。
利用煤、石油、水等做原料经过一系列化学反应制造的是合成纤维。
它们的共同特点是:
不霉不蛀、强度高、易洗易干;缺点是:
易起静电、吸水性和透气性差。
③合成橡胶
合成橡胶是以合成高分子化合物为基础具有可逆变形的高弹性材料。
分为通用橡胶和特种橡胶两类。
如丁苯橡胶(产量最大的通用合成橡胶)、顺丁橡胶(具有特别优异的耐寒性、耐磨性和弹性,还具有较好的耐老化性能。
大部分用于生产轮胎,少部分用于制造耐寒制品)、氯丁橡胶(抗张强度高,耐热、耐光、耐老化、耐油性能均优于天然橡胶,有较强的耐燃性和优异的抗延燃性,化学稳定性较高);硅橡胶(一种特种橡胶,具有优异的耐气候性和耐臭氧性以及良好的绝缘性。
主要用于航空工业、电气工业等
(4)材料的发展
①材料的发展历程:
石器→陶器→青铜器→钢铁的使用→合成材料的使用→新型材料的使用
②新型材料——指新出现或正在发展中的、具有优异特性和功能并能满足技术进步所需的材料。
——包括:
光电子信息材料、先进复合材料、超级陶瓷材料、新型金属材料、新型高分子材料、超导材料。
光电子材料:
实现光子变电子、电子变光子、一种频率的光子变为另一种频率的光子,或自发辐射变为受激辐射的技术,称为光电子技术。
先进复合材料:
树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳纤维复合材料
超级陶瓷材料:
纳米陶瓷等
新型金属材料:
记忆合金、铝合金、金属玻璃等
新型高分子材料:
导电塑料做成的塑料电池、人工器官、可降解材料、高吸水性高分子
超导材料:
纳米材料:
纳米材料是指由粒径在1-100纳米(1mm=10-9m)之间的粒子组成的材料。
将宏观物体细分成纳米粒子后,它将显著的不同。
【基础练习】
(一)
1.小兰家中收藏一件清末的铝制佛像,该佛像至今仍保存完好。
该佛像仍未锈蚀的主要原因是( )
A.铝不易发生化学反应
B.铝的氧化物容易发生还原反应
C.铝不易被氧化
D.铝易氧化,但氧化铝具有保护内部铝的作用
2.铁是一种应用广泛的金属。
下列有关铁的说法中,正确的是( )
A.铁丝在氧气中燃烧生成氧化铁
B.铁在干燥的空气中容易生锈
C.铁是地壳里含量最多的金属元素
D.用铁锅炒菜可使食物中增加微量铁元素
3.联合国卫生组织经过考察和研究,认为我国使用的铁锅是有益于人类健康的理想炊具。
并向全世界推广。
其主要原因是( )
A.价格便宜,不易生锈
B.铁锅含有碳元素
C.烹调的食物中留有人体需要的铁元素
D.传热慢,保温性能好
4.被雨水淋湿的自行车必须先用干布擦净后,再用带油的布擦,其理由是( )
A.使自行车更加润滑、运转灵活
B.防止铁在干燥空气中被氧化
C.擦油保持自行车的光亮
D.防止铁与水分接触在空气中生锈
5.今年5月24日中央电视台报道,继“食盐加碘”后,我国又将启动“酱油加铁”工程。
“酱油加铁”的意义是( )
①补充人体需要的铁元素
②预防缺铁性贫血病
③改善酱油的味道
④增加黑色素
⑤减少厨房污染物
⑥提高人们健康水平
A.①②③ B.④⑤⑥ C.③④⑤ D.①②⑥
6.钢铁厂冶炼生铁的主要反应原理是
。
该反应中被还原的物质是( )
A.CO B.Fe2O3 C.Fe D.CO2
7.据估计,全世界每年因生锈损失的钢铁,约占世界年产量的四分之一,为探究钢铁锈蚀的原因,某探究性学习小组进行如图所示实验:
数天后,只有试管(I)中铁在水面处生锈明显。
如下列结论错误的是( )
A.常温下,铁和氧气不易发生反应
B.常温下,铁和水不易发生反应
C.常温下,铁跟水、氧气不易发生反应
D.铁的防锈原理是使铁隔绝空气和水
8.金属钛(Ti)是航空、宇航、军工、电子等方面的必须原料。
在生产钛的过程中可用镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛,反应的化学方程式为:
。
该反应属于( )
A.化合反应 B.分解反应 C.置换反应 D.复分解反应
9.在ZnCl2和CuCl2的混合溶液中加入过量的铁粉,充分反应后,过滤,所得滤液中含有的溶质是( )
A.CuCl2、ZnCl2、FeCl2 B.CuCl2、ZnCl2
C.FeCl2、ZnCl2 D.只有FeCl2
10.钢铁是人类生活和生产中非常重要的材料,但全世界每年都有约占产量四分之一的钢铁生锈损失。
通过查阅资料、进行实验对上述问题进行研究。
请回答下列问题:
(1)我国在春秋战国时期钢铁生产就处于世界领先地位。
工业上用一氧化碳和赤铁矿(主要成分是Fe2O3)炼铁的化学方程式是:
_______________________________;
(2)常温下,铁生锈的条件是铁接触空气中的_________和________;请设计一个化学实验证明上述结论:
________________________;
(3)防止钢铁制品生锈常用的方法是(举一个实例):
_________________;
(4)多数食品容易吸收空气中的水分而潮湿,并吸收空气中的氧气而腐败。
生产上多在食品中放入一小包CaO粉末,可使食品保持干燥;现已研究成功在食品中放入一小包铁粉(包裹在多孔泡沫塑料袋中),铁粉吸收水分和氧气,变为铁锈。
用铁粉代替CaO粉末的优点是:
_________________。
11.黄金是一种贵重金属。
在人类漫长的历史中,素有“沙里淘金”、“真金不怕火炼”之说。
这说明黄金在自然界中主要以________形式存在,也说明黄金的化学性质在自然条件下非常_________。
12.现有铁片、铜片、硝酸汞溶液和盐酸几种物质,欲确定Fe、Cu、Hg、H的活动性顺序,有如下三种方案:
A.
(将铁片投入盐酸中);
(将铁片放入硝酸汞溶液中);
(将铜片放入盐酸中)(以下说明省略)
B.
;
;
C.
;
;
试评价这三种方案:
(1)最差的方案是________,理由是____________________;
(2)最好的方案是_________,理由是___________________。
13.下图表示分别用相同质量的锌和铁与等量同种的稀硫酸反应的情况。
图中t表示反应时间,m为生成H2的质量。
由图分析可知,A是金属__________,B是金属__________,这说明的问题是_________________。
(二)
1.下列化学反应中,与实验事实不符的是( )
A.铁和硫酸铜溶液反应得到铜
B.铁和稀硫酸反应放出氢气
C.铁和稀盐酸反应得到氯化铁
D.铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁
2.钢铁厂冶炼生铁的主要反应原理是。
该反应中被还原的物质是( )
A.CO B.Fe2O3 C.Fe D.CO2
3.将一洁净的铁片放入下列溶液中,片刻后取出,溶液的质量明显减少的是( )
A.食盐溶液 B.硫酸锌溶液
C.稀硫酸 D.硫酸铜溶液
4.质量相等的金属镁和铝分别加入质量相等、溶质质量分数相等的两份稀硫酸中,反应完毕后,金属均有剩余。
则反应两种溶液质量关系是( )
A.相等
B.镁反应后的溶液质量大
C.铝反应后的溶液质量大
D.无法比较
5.向氧化铜和锌粉的混合物中加入一定量的稀硫酸,反应停止后过滤,再向滤液中插入铁片,铁片无变化。
以下判断正确的是( )
A.滤液中一定含有铜和锌
B.滤液中一定含有Zn2+
C.滤液中一定含有铜
D.滤液中一定含有Cu2+
6.现有锌粉、铝粉和铜粉,某化学兴趣小组为研究它们的活动性顺序,需用的试剂是( )
A.稀盐酸 B.氯化铝溶液 C.硫酸铜溶液 D.硫酸锌溶液
7.向ZnSO4和CuCl2的混合溶液中加入过量的铁粉,充分反应后,过滤、洗涤、干燥得到滤渣,该滤渣中含有的金属是( )
A.Zn、Fe B.Zn、Cu C.Fe、Cu D.Zn、Fe、Cu
8.向含AgNO3、Cu(NO3)2、Mg(NO3)2混合溶液中,加入一定量的锌粒,充分反应后过滤,向滤出的固体
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- 走进 高中 高中化学 教学 衔接 指导 讲义