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几种重要的金属化合物
高一化学人教版《必修1》
第三章化学物质及其变化
第二节几种重要的金属化合物
(40—42)课时)
第二节 几种重要的金属化合物
一、教材的地位及其作用
《几种重要的金属化合物》是人教版高一化学必修I第三章《金属及其化合物》中的第二节,在第一章从实验学化学和第二章化学物质及其变化的基础上学习元素化合物知识既保证了学生具备一定的实验技能,也可以为前面的实验和理论知识补充感性认识的材料。
本节知识是金属的化学性质知识的延伸和发展。
在自然界中金属元素基本上都以化合物的形式存在,只有既了解金属单质的化学性质,又了解它们的化合物的性质才是比较全面地了解了金属,金属化合物的性质是建立在金属单质性质的基础之上。
本节对钠、铝、铁、铜等重要金属的化合物的性质按氧化物、氢氧化物和相应盐的顺序编写。
同类化合物的性质有许多相似性,这样编排便于从一类化合物的性质中找出共性,形成规律性的知识,有利于对同类其他化合物的认识和推断。
二、学情分析:
同学们在学习金属的化学性质时,对实验法和比较的学习方法有了一定的理解,本节课在方法上仍然在方法上延续。
在知识上学生也有了一定的储备,接受难度不大,但有关计算问题是同学们接受上的难点,需要一定的练习。
第二节 几种重要的金属化合物
第4课时
(一)知识与技能:
1、理解铝的化合物之间的转换关系,掌握相关的计算方法。
(二)过程与方法:
1、采用对比分析、讨论归纳和练习引导,突破教学难点。
(三)情感、态度与价值观:
1、通过对铝的氧化物、氢氧化物的两性说明元素的递变性,对学生进行辩证唯物主义教育。
知识点一、铝三角
1、三角关系:
Al3+、Al(OH)3与AlO2—相互转化的关系
Al3+
②过量H+
⑥OH—
①过量OH—
⑤H+
④OH—
Al(OH)3
AlO2—
③H+
有关离子方程式:
A、Al3+与AlO2—的相互转化
①Al3+→AlO2—:
Al3++4OH-=AlO2-+2H2O②AlO2—→Al3+:
AlO2-+4H+=Al3++2H2O
B、AlO2—与Al(OH)3的相互转化
③AlO2—→Al(OH)3:
H++AlO2-+H2O=Al(OH)3↓④Al(OH)3→AlO2—:
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
C、Al3+与Al(OH)3的相互转化
⑤Al(OH)3→Al3+:
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O⑥Al3+→Al(OH)3:
Al3++3OH-=Al(OH)3↓
2、铝三角的应用
①制取Al(OH)3
常用弱碱与可溶的铝盐反应:
Al3++3NH3·H2O==Al(OH)3↓+3NH4+
也可以用偏铝酸盐与弱酸反应:
AlO2-+CO2+2H2O==Al(OH)3↓+CO32-
还可以用铝盐与偏铝酸盐反应:
Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓
②离子共存问题:
a、Al3+与OH—、S2—、AlO2—、HCO3—、CO32—、HSO32—等离子因生成沉淀或双水解而不能大量共存;
b、AlO2—与Al3+、H+、NH+、Fe3+等离子因生成沉淀或双水解反应而不能大量共存。
知识点二、铝的化合物的有关图象
1、四个基本图象
①向铝盐溶液中逐滴滴加强碱性溶液直至过量②向强碱性溶液中逐滴滴加铝盐溶液直至过量
现象:
先产生沉淀,后沉淀消失。
现象:
开始无沉淀,一段时间后有沉淀
Al3++3OH-=Al(OH)3↓Al3++4OH-=AlO2-+2H2O
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2OAl3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓
如若将强碱性溶液换成氨水又是怎样的图像?
③向偏铝酸盐溶液中逐滴滴加强酸溶液直至过量④向强酸溶液中逐滴滴加偏铝酸盐溶液直至过量
现象:
开始有沉淀,之后沉淀溶解现象:
开始无沉淀,一段时间后有沉淀
H++AlO2-+H2O=Al(OH)3↓AlO2-+4H+=Al3++2H2O
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2OAl3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓
将强酸溶液换成弱酸(如通入CO2)又是怎样的图像?
向
溶液中滴加稀氨水直至过量⑥向
溶液中通入
气体直至过量
2、基本图象的拓展
①若AlCl3溶液中混有MgCl2,向此溶液中逐滴滴加NaOH溶液直至过量,发生了什么反应?
图象是怎样的?
现象:
开始产生沉淀,之后沉淀部分溶解
Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓
Al3++3OH-=Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
②若AlCl3溶液中除混有外MgCl2,还混有盐酸,向此溶液中逐滴滴加NaOH溶液直至过量,发生的反应有何不同,图象有什么样的变化?
现象:
开始无沉淀,之后产生沉淀,之后沉淀部
分溶解
H++OH-=H2O
Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓
Al3++3OH-=Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
③若AlCl3溶液中除混有MgCl2和盐酸外,还混有NH4Cl,向此溶液中逐滴滴加NaOH溶液直至过量,发生的反应又有何不同,图象又有什么样的变化?
现象:
开始无沉淀,之后产生沉淀,沉淀量
保持不变,沉淀部分溶解
H++OH-=H2O
Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓
Al3++3OH-=Al(OH)3↓
NH4++OH-
NH3·H2O
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
【典型例题】
例1向30mL1mol·L-1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4mol·L-1的NaOH溶液,若产生0.78g白色沉淀,则加入的NaOH溶液的体积可能为( )
A.3mLB.7.5mLC.15mLD.17.5mL
例2某无色溶液中,已知含有H+、Mg2+、Al3+等阳离子,逐滴加入NaOH(溶液),则消耗NaOH(溶液)体积(x轴)和生成沉淀量(y轴)之间的函数关系,可用下图表示,则下列图中正确的是( )
例3 将0.1mol的镁、铝混合物溶于100mL2mol·L-1的H2SO4溶液中,然后再滴加1mol·L-1的NaOH溶液。
请回答:
(1)若在滴加NaOH溶液的过程中,沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化的关系如上图所示。
当V1=160mL时,则金属粉末中n(Mg)=________mol,V2=______mL。
(2)若在滴加NaOH溶液过程中,欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀完全,则滴入NaOH溶液的体积V(NaOH)=__________mL。
(3)若混合物仍为0.1mol,其中Mg粉的物质的量分数为a,用100mL2mol·L-1的H2SO4溶解此混合物后,
再加入450mL1mol·L-1的NaOH溶液,所得沉淀中无Al(OH)3。
满足此条件的a的取值范围是___________________________。
解析
(1)由图像可知V1mLNaOH溶液是与过量H2SO4反应的,则与Mg、Al反应的H2SO4为:
0.2mol-0.16mol×
=0.12mol,设0.1mol的Mg、Al混合物中Mg、Al的物质的量分别为x、y。
则有方程组:
解得
当加入V2mLNaOH溶液时,得到Mg(OH)2沉淀和NaAlO2,关系式为:
Mg2+~2OH-,Al3+~4OH-得
V2=160mL+
×103mL·L-1=440mL。
(2)当Mg2+、Al3+刚好沉淀完全时,溶液中只有Na2SO4,关系式2NaOH~H2SO4得
V(NaOH)=
=400mL。
(3)当所得沉淀无Al(OH)3时,NaOH溶液过量,反应后生成的溶质为Na2SO4、NaAlO2,则根据Na元素守恒有
n(NaOH)=0.45L×1mol·L-1≥0.1L×2mol·L-1×2+0.1×(1-a)mol。
解得a≥
,则满足此条件的a的取值范围是
≤a<1。
答案
(1)0.06 440
(2)400 (3)
≤a<1
例4由铝和某种金属A组成的混合物,将它分成两等份。
一份放入过量的盐酸中,混合物完全溶解放出12.32升氢气(标准状况下同),溶液质量增加了9.7克,另一份放入过量的烧碱溶液中,充分反应后放出8.96升氢气,溶液质量增加了6.4克,而金属A不反应,试通过计算判断A可能是什么金属?
(取原子量较小的一种金属)
解析:
(1)图解法分析题意
(2)确定解题突破口:
从过程B入手(因为此过程中只有金属Al反应,另一种金属M不反应)找到解题方法:
差量法解题(因为题目中明确给了两个过程中溶液质量增加的变化量)
(3)从B过程分析:
发生下列化学反应
……①
从A过程分析,发生下列反应
……②
(设金属M,化合价为+x)
①与②分析,共同点2Al~3H2∴A、B两过程中铝的量相等,产生H2气量相等,溶液质量增加相等(皆为每溶解54gAl生成6g氢气)
∴另一种金属M与HCl反应产生H2为12.32L-8.96L=3.36L
另一种金属M与HCl反应会形成溶液质量的增加为9.7g×6.4g=3.3g
设金属M原子量为y:
△m增加
3.36L3.3g
讨论:
x=+1y=12不合理x=+2y=24(合理)
∴另一种金属为镁
作业:
【基础达标】
1、镁粉在焰火,闪光粉中是不可少的原料,工业制造镁粉将镁蒸气在气体中冷却。
下列可作为冷却气体的是()
①空气②CO2③Ar④H2⑤N2
A、①②B、②③C、③④D、④⑤
2、下列物质中,不属于纯净物的是()
①重水②双氧水③硬水④硫酸⑤氢溴酸⑥蒸馏水
A、①③B、③④C、①⑤D、③⑤
3、铝热反应说明了()
A、铝的还原性大于铁,且反应时放出大量的热B、铝比铁熔点低
C、铁、铝易形成合金D、反应需要加热,所以铝热反应是吸热反应
4、在两个烧杯中,各加入相同体积3摩/升的硫酸溶液,随后分别置于天平左右两个托盘上,调节天平,使之平衡,此时向两个烧杯中分别加入10.8克Mg、Al反应完毕后,天平两端将会()
A、不平衡,放铝的一端托盘上升B、不平衡,放镁的一端托盘上升
C、仍保持平衡D、无法确定
5、用铝热法从下列氧化物中还原出物质的量相同的各金属,耗铝最少的是()
A、Cr2O3B、MnO2C、V2O5D、WO3
6、一定量时的盐酸分别与下列物质完全反应,所得溶液浓度最小的是()
A、MgB、MgOC、MgCO3D、Mg(OH)2
7、高温超导体中,铊(T1)是组成成分之一,已知铊和铝是同族元素,关于铊的性质的推断,可能错误的()
①是银白色的软质金属②能生成+3价的离子化合物③T1(OH)3和A1(OH)3一样是两性的④与稀硝酸作用生成硝酸盐⑤与CL3反应生成盐
A、①和②B、只有③C、④和⑤D、②与⑤
8、下列离子方程式书写正确的是()
A、硫酸铝中加入过量氨水:
Al3++3OH-=AL(OH)3↓
B、氢氧化铝跟盐酸反应:
2Al(OH)3+6H+=2Al3++6H2O
C、硫酸铜与氢氧化钡溶液应:
Ba2++SO42-=BaSO4↓
D、偏铝酸钠溶液与适量稀硝酸反应:
AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓
9、将两种金属单质组成的混合物11克加到足量的稀H2SO4中,最终可得到11.2升H2(标况下),则这两种金属可能是()
A、Zn和FeB、Ag和MgC、AL和CuD、Mg和Zn
10、已知部分被氧化的镁1.6克和足量的盐酸反应,在标况下生成H21.12升。
在跟盐酸反应前被氧化的镁是()
A、1.2克B、0.64克C、0.4克D、0.24克
11、把等质量的金属镁分别放在①纯氧气中②空气中③二氧化碳中,充分燃烧,得到固体物质的总质量分别为W1、W2、W3,三者的大小关系是()
A、无法判断B、W1一定小于W2C、W3一定大于W2D、W1等于W3
12、只用一种试剂就可鉴别Na+、Mg2-、Al3-三种离子
只用一种试剂就可鉴别Na2S、Na2CO3、NaAlO2、Na2SiO3、NaNO3五种药品。
【能力提升】
1、将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量稀H2SO4反应,生成H22.8L(标准状况),原混合物中的质量可能是
A.2gB.14gC.8gD.10g
2、将某物质的量的镁和铝相混合,取等质量的该混合物四份,分别加到足量的下列溶液中,充分反应后,放出氢气最多的是
A.3mol·L-1HClB.4mol·L-1的HNO3C.8mol·L-1NaOHD.18mol·L-1H2SO4
3、在氯化镁和硫酸镁的混合液中,若Mg2+与Cl-的物质的量浓度之比为4∶3时,下列判断正确的是
A.溶液中Mg2+与SO
的物质的量浓度相等B.溶液中Mg2+与SO
物质的量浓度之比为5∶8
C.溶液中Mg2+与SO
物质的量浓度之比为8∶5D.溶液中氯化镁和硫酸镁物质的量相等
4、将AlCl3溶液和NaOH溶液等体积混合得到的沉淀物和溶液中所含铝元素的质量相等,则原AlCl3溶液和NaOH溶液物质的量浓度之比可能是
A.2∶3B.1∶3C.1∶4D.2∶7
5、在相同条件下,将Mg、Al、Fe分别投入质量相同且足量的稀盐酸中,反应结束后三种溶液的质量仍相同,则投入的Mg、Al、Fe三者的质量大小关系为
6、在m毫升b摩/升AlCl3溶液中加入等体积a摩/升NaOH溶液。
(1)当a≤3b时,生成Al(OH)3沉淀的物质的量是。
(2)当a,b满足条件时,无沉淀生成。
(3)当a,b满足条件时,有沉淀生成,生成AL(OH)3沉淀的质量是。
7、在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验,三组各取30 mL同浓度的盐酸溶液,加入同一种镁铝合金粉末,产生气体,有关数据列表如下:
实验序号
甲
乙
丙
合金质量(mg)
255
385
459
生成气体体积(mL)
280
336
336
(1)甲组实验中,盐酸(填“过量”“适量”或“不足量”),理由是。
乙组实验中,盐酸(填“过量”“适量”或“不足量”),理由是。
要算出盐酸的物质的量浓度,题中可作计算依据的数据是,求得的盐酸的物质的量浓度为。
(2)求合金中Mg、Al的物质的量之比,题中可作计算依据的数据是,求得的Mg、Al的物质的量之比为。
(3)在丙组实验之后,向容器中加入1 mol·L-1的氢氧化钠溶液,能使合金中的铝恰好溶解,不形成含铝的沉淀,并使Mg2+刚好沉淀完全,再过滤出不溶固体,求滤液中各溶质的物质的量和所加入氢氧化钠溶液的体积(写计算过程)。
8、下列图象中,纵坐标为沉淀物的量,横坐标为某溶液中加入反应物的物质的量,试按题意将相应的字母序号填入表中:
溶液
加入物质
答案序号
氯化铝溶液
加入过量氨水
饱和石灰水
通入过量CO2气体
含少量NaOH的偏铝酸钠的溶液
通入过量CO2气体
含少量NaOH的偏铝酸钠溶液
逐滴加入稀盐酸
MgCl2、AlCl3的混合液
逐滴加入NaOH溶液至过量
9、Al(OH)3、MgCO3及NaHCO3的混合物32.4加入过量盐酸,生成CO3气体4.48升(标况下);继续向反应后的溶液中加入过量NaOH溶液,生成5.8克白色沉淀。
求该混合物中三种物质的质量百分含量。
【精选习题】1.C2.D3.A4.D5.A6.D7.B8.D9.C10.D11.C12.NaOH,HCl
【能力提升】1.C2.A3.C4.AD5.Al>Mg>Fe6.
(1)
(2)a≥4b(3)3b≤a<4b
7.
(1)过量因为乙组所用合金量比甲组多,产生H2也多,说明甲组中HCl未反应完不足量因为甲组255 g合金生成H2
280 mL,每克合金生成H2:
mL。
若乙组中合金耗尽,应生成H2:
×385=423 mL,实际只生成336 mL,所以盐酸不足量盐酸30 mL、气体336 mL1 mol·L-1
(2)合金255 mg,气体280 mL1∶1
(3)n(NaCl)=0.03 moln(NaAlO2)0.009 molV(NaOH)=39 mL
8.C、B、D、E、A9.Al(OH)3%=48.15%MgCO3%=NaHCO3%=25.93%
第二节 几种重要的金属化合物
第5课时
教学目标
(一)知识与技能
1、掌握几种铁的重要化合物的化学性质。
2、通过演示和学生实验,培养学生观察能力,动手能力及分析问题能力。
(二)过程与方法
1、通过实物展示,演示和学生实验相结合的方法,适时启发,诱导使学生掌握知识点。
2、采用对比分析,讨论归纳和实验探究,突破教学重点、难点。
(三)情感态度和价值观
1、通过对我国钢铁工业发展,激发学生爱国热情。
2、通过铁的氧化物,氢氧化物的学习,培养学生的思维能力和分析综合能力。
教学重点
铁的氧化物和氢氧化物的性质
教学难点
氢氧化亚铁的制备
教学过程
[引入]铁在地壳中的含量位于第四,我国是地球上铁矿富集国之一,自改革开放以来,钢铁企业迅速发展,当今成为举世瞩目的钢铁大国,铁及其氧化物用途非常广泛。
下面我们就来系统的探究它们的性质。
[多媒体展示]故宫城墙,赤铁矿石,锈迹斑斑的铁制品。
[实物演示]学生观察,形成感性认识。
FeO是一种黑色粉末
Fe3O4是具有磁性的黑色晶体,俗称磁性氧化物,用作红色涂料。
Fe2O3是一种红棕色粉末,俗称铁红,是赤铁矿的主要成份,是冶铁的原料。
[设问]如何将不溶于水的FeO,Fe2O3中的铁变成离子
生:
因FeO,Fe2O3是碱性氧化物可与酸生成可溶性的盐和水,离子方程式如下
FeO+2H+=Fe2++H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
[观察]Fe2+是浅绿色,Fe3+是黄褐色
投影:
1、铁的氧化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4
铁元素的化合价
+2
+3
+2、+3
颜色、状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
俗名
铁红
磁性氧化铁
水溶性
不溶于水
不溶于水
不溶于水
氧化物类别
碱性氧化物
碱性氧化物
特殊氧化物
与非氧化性酸反应
FeO+2H+=Fe2++H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O
与还原剂反应
FeO+CO
Fe+CO2
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
3Fe3O4+8Al
9Fe+4Al2O3
用途
用作红色油漆和涂料;赤铁矿是炼铁原料
[过渡]铁的可溶性盐又可与碱反应制铁的氢氧化物
[板书]铁的氢氧化物
实验探究:
指导学生完成实验3-9,观察并记录实验现象。
归纳整理:
2、铁的氢氧化物
(1)Fe(OH)2的制备
实验:
FeSO4溶液中加NaOH.
①现象:
生成白色沉淀,后又迅速转变为灰绿色,最后生成红褐色
②Fe2+容易被氧化,所以FeSO4溶液要新配制.
③为了防止滴加NaOH时带入空气,可将吸收NaOH的长滴管伸入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液.
④为了防止Fe2+被氧化,还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量煤油或其它密度比水大但不溶于水的有机物以隔绝空气.
化学方程式:
FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓(白色)
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(红褐色)
(白色→灰绿色→红褐色)
讨论:
氢氧化亚铁的制备方法改进。
多媒体展示氢氧化亚铁的制备改进装置。
(2)Fe(OH)3的制备
实验:
FeCl3溶液中加NaOH溶液.
①现象:
生成红褐色沉淀
②化学方程式:
FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaClFe3++3OH-=Fe(OH)3↓(红褐色)
③热稳性:
Fe(OH)3对热不稳定,受热能失去水生成红棕色的Fe2O3粉末.
化学方程式:
2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O
小结:
难溶性或微溶性的碱受热不稳定,容易分解。
生成相应的氧化物和水
投影:
铁的两种氢氧化物的比较
化学式
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
物质类别
二元弱碱
三元弱碱
与非氧化性酸的反应
Fe(OH)2+H3SO4=FeSO4+2H2O
Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O
2Fe(OH)3+3H3SO4=Fe2(SO4)3+6H2O
Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O
与氧化性酸的反应
3Fe(OH)2+10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3+NO↑+8H2O
3Fe(OH)2+10H++NO3-=3Fe3++NO↑+8H2O
Fe(OH)3+3HNO3(稀)=Fe(NO3)3+3H2O
Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O
与还原性酸的反应
Fe(OH)2+2HI=FeI2+2H2O
Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O
2Fe(OH)3+6HI=2FeI2+6H2O+I2
2Fe(OH)3+6H++2I-=2Fe2++6H2O+I2
热稳定性
分解产物复杂
2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O
作业:
1、书后习题
2、阅读教材
板书设计:
1、铁的氧化物
2、铁的氢氧化物
(1)Fe(OH)2的制备
(2)Fe(OH)3的制备
第二节 几种重要的金属化合物
第6课时
教学目标
(一)知识与技能
1、掌握几种铁的重要化合物的化学性质。
2、掌握Fe3+的氧化性及鉴别。
3、通过演示和学生实验,培养学生观察能力,动手能力及分析问题能力。
(二)过程与方法
1、通过实物展示,演示和学生实验相结合的方法,适时启发,诱导使学生掌握知识点。
2、采用对比分析,讨论归纳和实验探究,突破教学重点、难点。
(三)情感态度和价值观
1、通过对我国钢铁工业发展,激发学生爱国热情。
2、铁盐与亚铁盐的转化,培养学生的思维能力和分析综合能力。
教学重点
Fe3+的氧化性及其检验。
教学难点
Fe3+与Fe2+的相互转化
实验探究:
指导学生完成实验实验3-10和科学探究实验,观察并记录实验现象。
归纳整理:
3、铁盐和亚铁盐
(1)Fe3
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- 重要 金属 化合物