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最新高中化学必修一笔记(整理精华版)


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第 1 章 认识化学学科
第 1 节 认识化学科学
一、化学的含义和特征
1、化学的含义:在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用的自然 科学。 2、特征:认识分子和制造分子。 3、物质的变化分为两种:物理变化和化学变化。

二、化学的形成和发展
1661 年,英国,波

义耳提出化学元素的概念,标志着近代化学诞生。 1771 年,法国,拉瓦锡建立燃烧现象的氧化学说。 1803 年,英国,道尔顿提出了原子学说。 1869 年,俄国,门捷列夫发现元素周期表。

三、元素与物质的关系
1、元素的存在状态:物质都是有元素组成的,元素在物质中以游离态和化合态两种形式存在, 在这两种状态下,分别形成单质和化合物。 2、研究物质的顺序:金属 非金属→氢化物 ↓ ↓ 金属氧化物 非金属氧化物 ↓ ↓ 碱 含氧酸 ↓ ↓ 盐 盐 3、氧化物的酸碱性:

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第 1 章 认识化学学科
第 2 节 研究物质性质的方法和程序
一、研究物质的基本方法:观察、实验、分类、比较等方法。
(一)Na 的性质
1、物理性质:钠是一种银白色金属,熔点为 97.8℃,沸点为 882.9℃,密度为 0.97g/cm3。 2、化学性质:容易失去一个电子,形成 Na+(稳定结构) ,还原性极强。 点燃 点燃 (1)与非金属反应:①4Na+O2====2Na2O ②2Na+O2====Na2O2 ③2Na+Cl2====2NaCl 点燃 ④2Na+S==== Na2S (2)与水反应:2Na+2H2O====2NaOH+H2↑现象:浮:Na 浮在水面上;熔:融化成一个小球; 游:四处游动;响:发出咝咝响声;红:试液变红。 (3)与酸反应:2Na+2HCl====2NaCl+H2↑ (4)与盐反应:①2Na+2H2O+CuSO4====Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑ ②6Na+6H2O+2FeCl3====2Fe(OH)3↓+6NaCl+3H2↑ ③4Na+TiCl (熔融状) 高温 Ti+4NaCl
4

(5)Na 在空气中的一系列变化:
2 2 2 2 ?? ? ? NaOH ?? ? ? ? Na2CO3· Na ? Na2O ?? 10H2O ?? ?? Na2CO3

O

H O

CO , H O

风化

4Na+O2====2Na2O → Na2O+H2O====2NaOH → 2NaOH+9H2O+CO2====Na2CO3· 10H2O → Na2CO3· 10H2O 风化 Na2CO3+10H2O↑ 3、Na 的保存:钠通常保存在煤油或石蜡油中。 4、Na 的用途:钠和钾的合金可用作原子反应堆的导热剂;高压钠灯;金属冶炼。

(二)Na2O 的性质
1、物理性质:白色固体,不可燃。 2、化学性质: (1)与水反应:Na2O+H2O====2NaOH (2)与酸反应:Na2O+2HCl====2NaCl+H2O (3)与非金属反应:Na2O+CO2====Na2CO3 3、Na2O 的用途:制 NaOH,Na2CO3

(三)Na2O2 的性质
1、物理性质:淡黄色固体。 2、化学性质: (1)与水反应:2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑(放出大量的热) (2)与非金属反应:2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2↑(放出大量的热) (3)与酸反应:2Na2O2+4HCl====4NaCl+2H2O+O2↑ 3、Na2O2 的用途:作供氧剂、漂白剂、强氧化剂 【向 NaOH 溶液中通入 CO2 气体至过量】 :无明显现象,加热溶液后生成气体。 2NaOH+CO ====Na CO +H O+O ↑ → 2NaHCO 加热 Na CO +H O+CO ↑
2 2 3 2 2 3 2 3 2 2

【向 Ca(OH)2 溶液中通入 CO2 气体至过量】 :先生成沉淀,后沉淀消失,加热溶液后生成沉淀和气 体。 Ca(OH)2+CO2====CaCO3↓+H2O → CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2 → Ca(HCO3)2 加热 CaCO3↓+H2O+CO2↑
2

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二、研究物质的基本程序:
观察物质外观 → 预测物质性质 实验和观察 → 解释和结论

↓↑进一步研究
发现特殊现象,提出新问题

(一)氯气的性质
1、物理性质:黄绿色气体,有刺激性气味,有毒,能溶于水,易液化,密度大与空气。 2、化学性质: (1)与金属反应: ①与钠反应:2Na+Cl 点燃 2NaCl 剧烈燃烧,黄色火焰、生成白烟。
2

剧烈燃烧,生成棕黄色烟。 规律:变价金属与 Cl2 反应一般生成高价金属的氧化物。 (2)与非金属反应: ①氢气在氯气中燃烧:H +Cl 点燃 2HCl 苍白色火焰,瓶口内壁出现白雾。
2 2 2 2

②与铁反应:2Fe+3Cl2 点燃 2FeCl3 ③与铜反应:Cu+Cl 点燃 CuCl

剧烈燃烧,生成棕褐色/红褐色烟。

②氢气与氯气混合光照:H2+Cl2 光照 2HCl (3)与水反应:Cl2+H2O===HCl+HClO

发生爆炸。

H 2 O, HClO(弱酸) ?分子:Cl 2 , ? 氯水呈黄绿色 氯水有漂白性 ? 新制氯水中的微粒 ? ? ? ClO ? , (OH ? ) ?离子:H , Cl , ? 呈酸性 生成AgCl沉淀 ?
(4)与碱反应:①2Cl2+2Ca(OH)2====CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 2Cl2+2H2O====2HCL+2HClO 2HCl+Ca(OH)2====CaCl2+2H2O 2HClO+Ca(OH)2====Ca(ClO)2+2H2O ②Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O Cl2+H2O====HCl+HClO HCl+NaOH====NaCl+H2O HClO+NaOH====NaClO+H2O (5)与盐反应:Cl2+2KI====2KCl+I2 Cl2+2NaBr====NaCl+Br2 3、氯气的用途:用来制造盐酸、有机溶解剂和杀菌消毒剂。

(二)HClO 的性质
1、不稳定性:2HClO 光照 2HCl+O2↑ 2、强氧化性:漂白粉和消毒剂的主要成分:Ca(ClO)2+H2O+CO2====CaCO3↓+2HClO Ca(ClO)2+2HCl====CaCl2+2HClO 2NaClO+H2O+CO2====Na2CO3+2HClO 【制漂白剂:2Cl2+2Ca(OH)2====CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O】 3、弱酸性:HClO 的酸性比 H2CO3 还弱。 【工业上电解 NaCl 溶液制取 Cl 、NaOH、H :2NaCl+2H O 通电 2NaOH+H ↑+Cl ↑】
2 2 2 2 2

【实验室制氯气:MnO2+4HCl(浓) 加热 MnCl2+Cl2↑+2H2O】

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第 1 章 认识化学学科
第 3 节 化学中常用的物理量——物质的量
一、物质的量(n)
1、定义:它是一个描述宏观物质中所含有的微粒数目的多少的一个物理量。 2、单位:摩尔,简称摩,符号是 mol。 3、阿伏伽德罗常数(NA) :0.012kg C 所含的碳原子数目叫做阿伏伽德罗常数。
12

1mol 任何微粒所含的微粒数均为 NA 个。

NA =6.02×1023 mol-1
4、公式:n = N A
N

N:微粒数。

二、摩尔质量(M)
1、定义:单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量。 1mol 的任何物质的质量, 以 g 为单位时, 它在数值上等于该物质的相对原子/分子质量。 2、单位:g·mol-1(g/mol)或 kg·mol-1(kg/mol)。 3、公式:n = M
m

三、摩尔体积(Vm)
1、定义:一定温度和压强下,单位物质的量的气体所占的体积叫做气体的摩尔体积。 2、单位:L·mol-1(L/mol)或 m3·mol-1(m3/mol) 3、标准状况下,气体摩尔体积约为 22.4 L·mol-1。 (标准状况:指温度为 0℃、压强为 101kPa 的 状况,简称 STP。 ) 4、公式:n = Vm 5、书写规律: ①在相同条件下,1mol 气体所占的体积比 1mol 固体或液体所占的体积大得多。 ②在相同条件下,1mol 固体或液体的体积不同,而 1mol 气体的体积却几乎完全相同。 ③在相同条件下,决定物质的体积的微观因素: 气体体积大小 1、粒子数目 固、液体体积大小 的主要因素 2、粒子(半径)大小 的主要因素 3、粒子间的平均距离 【阿伏伽德罗定律:在同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。 】 pV =n RT 热力学温度 气体常数
V

四、物质的量浓度(cB)
1、定义:单位体积溶液中所含溶质的物质的量。 2、单位:mol·L-1(mol/L)或 mol·m-3(mol/m-3)。 3、公式:n B=c B×V 4、一定物质的量浓度溶液的配置:

4

-5(1)主要仪器:容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、托盘天平(砝码)、药匙、量筒。 容量瓶:①常用于配置一定体积的、浓度准确的溶液。 ②规格:100mL、250mL、500mL、1000mL 瓶上通常标注有温度、容量、刻度线。 (2)配置步骤:①计算 ③溶解(冷却至室温 20℃) ⑤洗涤:2-3 次。 ⑧摇匀 ②称量(量取) ④转移 ⑥摇匀 ⑨装瓶贴标签

⑦定容:加水至刻度线下 1-2cm 处,在用胶头滴管加水至刻度线。

五、化学中的一些定量关系
1、化学方程式中的定量关系 H2 1 2g 1mol 1 1mol + : : : : : Cl2 1 71g 1mol 1 22.4L 71g ==== : : : : : : 2HCl 2 73g 2mol 2 44.8L 2mol (分子数之比) (质量之比) (物质的量之比) (体积之比) (标况下,物质的量与气体体积关系) (标况下,物质的量与气体体积、质量的关系)

22.4L :

2、物质的量与各种物理量之间的关系 ÷气体密度 ρ(g/L) 物质的质量 m(g) ×气体密度 ρ(g/L)

气体的体积 L(STP)

×M

÷M ÷NA ×NA

÷Vm ×NA ÷NA ×NA ÷NA

×Vm
气体物质的 分子数

物质的微粒数

物质的量 n (mol)

溶质的质量 m(g)

÷M

溶质的物质 的量 n (mol)

溶质的微粒数

×M ÷溶液体积 V(L)

×溶液体积 V(L)

物质的量浓度 B

c

× 1000 ?

M

÷ 1000 ?

M

溶质质量分数

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第 2 章 元素与物质世界
第 1 节 元素与物质的分类
一、元素在自然界中的存在状态
1、游离态:元素以单质形式存在的状态。 2、化合态:元素以化合物形式存在的状态。

二、研究物质的顺序
金属→金属氧化物→碱→盐 非金属→非金属氧化物→含氧酸→盐 氢化物

三、物质的分类
? ? ?金属单质 ? ?单质? ? ?非金属单质 ? ? ? ?有机化合物 ? ? ? ? ? ? ?酸性氧化物( SO2 , SO3 , P2 O5 ) ? ? ? ? ? ? ? ? ?氧化物?碱性氧化物( Na 2 O, CaO, Fe2 O3 ) ? ? ? ? ? ? ?两性氧化物(Al2 O3 ) ? ? ? ? ?不成盐氧化物 ? ? (CO,NO) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?一元酸( HCl, HNO3 ) ? ? ? ? ? ? ? ?按电离出的氢原子数 ? ?二元酸( H 2 SO4 , H 2 SO3 ) ? ? ? ? ? ?三元酸( H PO ) ? ? ? ? ? 3 4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 无氧酸 ( HCL ) ? ? ? ? ? ? ?酸?按是否含氧元素 ? ? ? ?含氧酸( H 2 SO4 ) ? ? ? ? ? ? ? ? ?强酸(HCl , HNO3 , H 2 SO4 , HClO4 , HClO3 ) ? ? ? ?按照在水里是否完全电 离? ? ?纯净物? ? ? ? ?弱酸( H 2 CO3 , HClO, H 2 SO3 ) ? ? ? ? ? ? ? ? 化合物 ? ? ? ? ? ? ?无机化合物? ? 物质? ?一元碱( NaOH ) ? ? ? ? ? ? ? ?按电离出的氢氧根离子 ? 数目 ? ?二元碱[ Ba(OH ) 2 ] ? ? ? ? ? ? ?三元碱[ Fe(OH ) ] ? ?碱? ? 3 ? ? ? ? ? ? ? ? 强碱 ( K 、 Na 、 Ca 、 Ba碱) ? ? ? ? ? 按照在水里是否完全电 离? ? ? ? ? ? H 2 O) ?弱碱( NH 3 · ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 按酸根离子分:碳酸盐 ,硫酸盐,氯化物等 ? ? ? ? ? ? ?盐? ? 按阳离子分:铜盐、铁 盐、铵盐等 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?正盐( Na 2 CO2 ) ? ? ? ? ? ? ? ? 根据酸与碱是否完全被 中和?酸式盐( NaHCO3 , NaHSO4 ) ? ? ? ? ? ? ?碱式盐[Cu (OH ) CO ] ? ? ? ? 2 2 3 ? ? ? ? ? ? ? ?溶液 ? ? ? ?悬浊液(泥水混合物) ?混合物? ?浊液? ? ?乳浊液(油水混合物) ? ? ? ,有色玻璃] ? ?胶体[ Fe(OH ) 3 胶体,淀粉溶液,烟雾 ?

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四、物质的分散体系
1、定义:一种或几种物质(称为分散质)分散到另一种物质(成为分散剂)中形成分散系。 2、分类:
?浊液(悬浊液或乳浊液 ) — —粒子直径大于 10-7 m ? 分散系?胶体 — —粒子直径在 10?9 ~ 10?7 m ?溶液 — —粒子直径小于 10?9 m ?

3、胶体的性质 (1)丁达尔效应(现象) :可见光束通过胶体时,在入射光侧面可观察到明亮的光区。 此性质可用于胶体与溶液的区别。 (2)聚沉:胶体形成沉淀析出的现象。加盐、加热和搅拌均能引起胶体的聚沉。 (3)电泳:在通电情况下,胶体微粒向直流电源的某一极移动,这种现象称为电泳。 (4)渗析:利用半透膜分离胶体中的杂质分子或离子,提纯、精制胶体的操作称为渗析。 4、胶体的制备:FeCl +3H O 加热 Fe(OH) +3H O
3 2 3 2

将饱和的 FeCl3 溶液滴加到沸水中,加热至呈红褐色。 5、胶体的应用: (1)农业生产:土壤的保肥作用 (2)医疗卫生:血液透析、血清纸上电泳、利用电泳分离蛋白质 (3)日常生活:制豆腐原理(胶体的聚沉)和豆浆、牛奶、明矾净水,都跟胶体有关。

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第 2 章 元素与物质世界
第 2 节 电解质
一、电解质及其电离
1、电解质:在溶液中或熔融状态下能够导电的化合物。 非电解质:在溶液中或熔融状态下不能够导电的化合物。 2、电解质的电离:电解质溶于水或受热熔化时,离解成能够自由移动的离子的过程称为电离。 3、强电解质与弱电解质:
? ? ?强酸 ? ? ? 强电解质 ( 在水溶液中能完全电离 ) ?强碱 ? ? ?绝大多数盐 ? ? ? ? ? ?电解质? 化合物? ?弱酸 ? ? ? ?弱电解质(在水溶液中不能完全电 离)?弱碱 ? ? ?极少数盐 ? ? ? ? ? ? 非电解质 ?

4、电离方程式:HCl====H++Cl+ NaCl====Na++ClH2CO3 H++HCO3CH3COOH CH3COO-+H+ H2O H++OH-

NaOH====Na++OHNaHSO4====Na++H++SO42HCO3H++CO32NH3·H2O NH4++OH-

二、电解质在水溶液中的反映
1、离子反应:溶液中有离子参加的反应称为离子反应。 2、离子方程式: (1)离子方程式:用实际参加反应的离子来表示反应的式子。 (2)离子反应发生的条件:复分解式的离子反应只要满足下列 3 个条件之一则发生反应: ①生成了难溶物 ②生成了难电离物质 ③生成了气体 (3)书写时的注意事项: ①两守恒:a、电荷守恒 b、质量守恒 ②书写时用分子式表示:a、难溶物质 b、难电离物质(包括弱酸、弱碱、水,如 CH3COOH, NH3·H2O) c、气体 d、单质 e、氧化物 f、Ca(OH)2 :在反应中写离子式;在生成物中写化学式; 澄清石灰水时写离子式;石灰乳或消石灰石写化学式。 g、浓硫酸、浓磷酸、硝酸铅(CH3COO)2Pb

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第 2 章 元素与物质世界
第 3 节 氧化剂和还原剂
一、氧化还原反应
1、定义:在化学反应过程中有电子转移的化学反应叫做氧化还原反应; 在化学反应过程中没有电子转移的化学反应叫做非氧化还原反应。 2、氧化还原反应的实质:有电子转移(得失或偏移) 。 3、特征(标志) :反应前后元素的化合价有升降。 4、氧化反应及还原反应: 氧化剂(氧化性)——得电子——化合价降低——发生还原反应——还原产物 反 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 应 同时存在 数目相等 数目相等 同时存在 同时产生 物 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 还原剂(还原性)——失电子——化合价升高——发生氧化反应——氧化产物 5、氧化还原反应表示方法: ①双线桥法: 得 e ,还原反应 氧化剂+还原剂
-

生 成 物

氧化产物+还原产物

失 e ,氧化反应 失 2 e ,氧化反应 点燃 2Na+Cl2==== 2NaCl 得 e ,还原反应
-

失 12 e ,氧化反应
2 2KClO3====== 2KCl+3O2↑ 加热

-

MnO

得 12 e ,还原反应

-

②单线桥法:

e

-

氧化剂+还原剂 氧化产物+还原产物 6、氧化还原反应与化合、分解、置换、复分解反应的关系: 分解反应 氧化还原反应 复分解反应 置换反应 化合反应

二、氧化剂和还原剂
1、定义:氧化剂:在氧化还原反应中,所含的某种元素的化合价降低的反应物,称为氧化剂; 还原剂:在氧化还原反应中,所含的某种元素的化合价升高的反应物,称为还原剂。 2、氧化性、还原性与化合价的关系:元素处于高价态时,应具有氧化性; 元素处于最高价态时,只具有氧化性;

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- 10 元素处于低价态时,应具有还原性; 元素处于最低价态时,只具有还原性。 常见的氧化剂:O2,O3,Cl2,Br2,HNO3,浓 H2SO4,HClO,H2O2,KMnO4,Fe3+ 常见的还原剂:金属单质,C,CO,H2,KI,H2S,Fe2+,S2 ,I3、氧化性与还原性的比较 ①方程式法 得e 强氧化剂+强还原剂====还原产物(弱还原性)+氧化产物(弱氧化性)
失e
-

氧化性:氧化剂>氧化产物 ; 还原性:还原剂>还原产物 【特例:CuSO4+H2S====CuS↓+H2SO4】 ②反应条件:是否加热 ③活动性顺序:氧化性减弱 单质的还原性减弱 F,O,Cl,Br,I,S K,Ca,Na,Mg,Al,Zn,Fe,Sn,Pd,(H),Cu,Hg,Ag,Pt,Ag
对应阴离子的还原性减弱 失去 nH
+

对应阳离子的氧化性减弱

【 【拓展:强酸+弱酸盐====强酸盐+弱酸 【 + 得到 nH

得 H+能力:弱酸盐>强酸盐 失 H+能力:强酸>弱酸

】 】 】

3、反应的先后顺序:一种氧化剂与多种还原剂反应,还原性强的先反应; 一种还原剂与多种氧化剂反应,氧化性强的先反应。

三、铁及其化合物的氧化性或还原性
常见价态 元素 相关 物质 0价 Fe Fe +2 价 Fe FeCl2 浅绿色 Fe(OH)2 白色 FeO 黑色 +3 价 Fe FeCl3 红棕色 Fe(OH)3 红褐色 Fe2O3 红棕色

(一)Fe 的性质
1、物理性质:固体,纯铁具有银白色金属光泽,密度为 7.8g/cm3,延展性良好。 2、化学性质: (1)与弱氧化剂反应:Fe+2H+====Fe2++H2↑ Fe+S 加热 FeS Fe+2FeCl3====3FeCl2 Fe+Cu2+====Fe2++Cu (2)与强氧化剂反应:Fe(少量)+4HNO3====Fe(NO)3+NO↑+2H2O 3Fe(过量)+8HNO3====3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O 2Fe+6H SO (浓) 加热 Fe (SO ) +3SO ↑+6H O 2Fe+3Cl2 点燃 2FeCl3
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2 4 2 4 3 2 2

- 11 【Fe 遇冷的浓硝酸、浓硫酸钝化,生成致密的氧化膜】 (3)与水反应:3Fe+4H O(g) 高温 Fe O +4H ↑ (4)与氧气反应:3Fe+2O2 点燃 Fe3O4 (二)亚铁盐和铁盐的转化 1、Fe → Fe ①2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl②4Fe2++O2+4H+====4Fe3++2H2O ③4Fe(OH)3+O2+H2O====4Fe(OH)3 3+ 2+ 2、Fe → Fe ①2Fe3++Fe====3Fe2+ ②2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+ ③2Fe3++2I-====2Fe2++I2
2+ 3+

2

3

4

2

白色→灰绿色→红褐色

(三)Fe2+、Fe3+的检验
1、Fe 的检验:①加 NaOH 溶液:Fe2++2OH-====Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+O2+H2O====4Fe(OH)3 先生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变为红褐色沉淀 ②加 KSCN(硫氰化钾)—Cl2(强氧化剂等): 2Fe2++Cl2====2Fe3++2ClFe3++3SCN-====Fe(SCN)3(血红色) 3+ 2、Fe 的检验:①加 KSCN 溶液:Fe3++3SCN-====Fe(SCN)3(血红色) ②加 NaOH 溶液:Fe3++3OH-====Fe(OH)3↓
2+

(四)铁和铁的化合物相互转化关系
稀H2SO4

Fe
CO,高温;Al粉,点燃 O2(过量)高温

HCl

FeCl2

Cu Cl2,加热 Cl2 Fe Zn
CO,高温

O2,高温(Fe过量)

CO,高温

O2,点燃 Fe3O4

FeSO4

H2SO4

FeCl3 SCN-

FeO

Fe2O3 加热 H2O,O2

OH

-

H2SO4

OH-

Fe(SCN)3 HCl

Fe(OH)2

Fe(OH)3

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第 3 章 元素与物质世界
第 1 节 碳的多样性
一、多种多样的碳单质
1、同素异形体:有同一种元素组成的性质不同的单质。 2、碳单质的物理性质与用途: 碳的单质 金刚石 物理性质 无色透明,不到点,硬度很大,是天然 存在的最硬物质, 用途 a、 雕琢做装饰品; b、玻璃刀; c、钻头。

石墨 C60 无定 形碳 木炭 活性 炭

深灰色,有金属光泽,不透明,质软, 铅笔芯、 电极、 润 有滑腻感,导电。 滑剂等。 形似足球,结构稳定,灰黑色固体。 他们都是由石墨的微小晶体和少量杂 质构成,成黑色或灰黑色;疏松多孔结 构,吸附性强。 用于材料科学、 超 导体等方面。 燃料 吸附剂

二、广泛存在的含碳化合物
1、含碳的化合物:

?氢化物:甲烷等有机物 ?非金属:石墨,金刚石 ,C 60 等 ? ? CO,CO 2 ?非金属氧化物: 2、 ? 含氧酸: H CO , HCOOH ( 甲酸 ) 2 3 ? ?盐:大理石 (CaCO3 ),白云石 [CaMg(CO3 ) 2 ],菱锌矿 ( ZnCO3 ),菱镁矿 ( MgCO3 ), ? ? 菱铁矿 ( FeCO3 ),碳酸钠,碳酸氢钠 ?
碳酸钠与碳酸氢钠的性质: 化学名称 化学组成(化学 式) 俗称 晶体颜色 溶解性(水中) 与盐酸反应 与盐(CaCl2)反应 与 NaOH 反应 无水物 白色粉末 碳酸钠 无水物 Na2CO3 结晶水合物 Na2CO3 · 10H2O 纯碱、苏打 结晶水合物 无色晶体 大 Na2CO3+2HCl====2NaCl+CaCO3 Na2CO3+CaCls====2NaCl+CaCO3↓ 不反应 较大 NaHCO3+HCl====NaCl+CO2↑ +H2O 不反应 NaHCO3+NaOH====Na2CO3+H2O 小苏打 白色晶体 碳酸氢钠 NaHCO3

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- 13 与 Ca(OH)2 完全 反应 热稳定性 鉴别方法 相互转化 加热或适量NaOH Na2CO3 CO2+H2O 2NaHCO3(固体) 加热 Na2CO3+CO2↑+H2O NaHCO3 NaHCO3(溶液)+NaOH====Na2CO3+H2O Na2CO3(溶液)+CO2+H2O====2NaHCO3 Na2CO3+Ca(OH)2==== CaCO3↓ +2NaOH 受热不分解 2NaHCO3+Ca(OH)2====CaCO3↓ +Na2CO3+2H2O 2NaHCO 加热 Na CO +CO ↑
3 2 3 2

+H2O ①加热固体,产生能使澄清的石灰水变浑浊的无色气体的是碳酸氢钠。 ②溶解,加入 CaCl2 溶液,产生白色沉淀的是碳酸钠。

三、碳酸盐和碳酸氢盐的转化
一般来说,碳酸盐能与碳酸(二氧化碳和水)反应转化为碳酸氢盐,碳酸氢盐在受热分解时 或与碱反应是能转化为碳酸盐。

四、C,CO 和 CO2 之间的转化
C CaCO3 NaHCO3

CO

CO2

Na2CO3

五、炼铁中的主要化学反应
C+O2 点燃 CO2 CO +C 高温 2CO
2

CO+3Fe2O3 高温 2Fe3O4+CO2 Fe O +CO 高温 3FeO+CO
3 4 2

FeO+CO 高温 Fe+CO2 CaCO 高温 CaO+CO ↑
3 2

CaO+SiO2 高温 CaSiO3

六、有机物和无机物之间的转化
1828 年,德国化学家维勒用无机化合物氰酸铵(NH4CNO)合成出有机化合物——尿素 [CO(NH2)2],由此突破了无机化合物和有机化合物之间的界限。

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第 3 章 元素与物质世界
第 2 节 氮的循环
一、自然界中氮的循环
1、氮的固定(简称固氮) :将游离态的氮转化为含氮化合物叫做氮的固定。 氮的固定主要有自然固氮和人工固氮(或工业固氮)两种方式。 人工固氮 ?

?合成氮 ?高能固氮 自然固氮 ? ?仿生固氮 ?生物固氮

2、氮的存在形式: (1)游离态:氮气

? ( NH 3 ) ? ?铵盐 ?气态氢化物 ?无机化合物 ? (2)化合态: ? ?氧化物? ?酸 ? ?盐 ?有机物:氨基酸、蛋白 质和核酸 ?

二、氮循环中的重要物质
(一)氮气
1、N2 的物理性质:纯净的氮气是一种无色、无味、无毒的气体,密度比空气的稍小。氮气在水中 的溶解度很小,通常状况下,1 体积水中只能溶解大约 0.02 体积的氮气。在压强为 101kPa 时,氮 气在-195.8℃时变成无色液体,在-209.9℃时变成雪花状固体。 2、N2 的化学性质: N2+3H2 (1)氮气的氧化性:
高温、高压 催化剂

2NH3

氨气的工业制法

N2+3Mg 点燃 Mg3N2 【可逆反应:在相同条件下能同时向正反两个方向进行的反应称为可逆反应。 】 (2)氮气的还原性:N2+O2 放电2NO 3、N2 的用途:制冷剂,保护气,冷藏食品,制氨气、硝酸、化肥。

(二)一氧化氮和二氧化氮的性质:
名称 化学式 物理性质 化学 性质 与水反应 与 O2 反应 2NO+O2====2NO2 一氧化氮 NO 二氧化氮 NO2

无色气体, 难溶于水, 红棕色气体,难溶于水,有刺激性气 有毒。 味,有毒。 3NO2+H2O====2HNO3+NO(工业制 硝酸)

综合以上两个方程式:4NO+3O2+2H2O====4HNO3

(三)氨与氮肥
1、氨的物理性质:氨是没有颜色、有刺激性气味的气体;在标准状况下,密度为 0.771g/L,比空 气轻;极易溶于水且能快速溶解,在常温常压下,1 体积水能溶解 700 体积氨 气。

14

- 15 2、氨的化学性质: (1)与水反应:NH3+H2O NH3 · H2O NH4+OH(2)与酸反应:NH3+HCl====NH4Cl(生成白烟) NH3+H2SO4====(NH4)2SO4 NH3+HNO3====NH4NO3 用途:可以检验氨气的存在。 与其他酸反应:NH3 · H2O+CO2(少量)====NH4HCO3 (3)与氧化剂反应: 高温 ①与氧气反应(NH3 体现还原性) :4NH3+5O2======4NO+6H20(工业制硝酸的基础)
催化剂

②与 Cl2 反应:8NH3+3Cl2====N2+6NH4Cl(用于检验 Cl2 是否泄漏) ③与 CuO 反应:2NH +3CuO 加热 N +3Cu+3H O
3 2 2

(4)与还原剂反应:4NH3+6NO====5N2+6H2O 3、化学氮肥:①铵态氮肥(NH4+):硫铵[(NH4)2SO4]、碳铵(NH4HCO3)、氯化铵(NH4Cl)、硝铵 (NH4NO3)。 ②硝态氮肥(NH3 ):硝铵(NH4NO3) ③有机态氮肥:尿素[CO(NH2)2] 注意:a、铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰等混合使用。 b、碳铵储存时,应密封包装并放在阴凉通风处。

(四)铵盐
1、铵盐的物理性质:白色晶体,易溶于水。 2、铵盐的化学性质: (1)受热分解:NH4HCO3 加热 NH3↑+CO2↑+H2O NH4Cl 加热 NH3↑+HCl,NH3+HCl====NH4Cl(试管底部白色固体减少,试管壁 上出现白色固体) (NH4)2CO3 加热 2NH3↑+CO2↑+H2O (2)与碱反应:NH4++OH 加热 NH3↑+H2O 氨的实验室制法:2NH4Cl+Ca(OH)2 加热 2NH3↑+CaCl2+2H2O 装置:固+固 气体。 原理:利用固体固体氯化铵与消石灰混合加热制得。 干燥:碱石灰。 收集方法:向下排空气法。 验满:用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,试纸变成蓝色。 尾气处理:塑料袋收集。 3、铵盐的检验:因为铵盐中存在 NH4+,所以铵盐的检验主要就是 NH4+的检验。 (1)若试样为固体,可用两种方法来检验: 方法一:取少量样品放入研钵中,加入固态碱进行研磨。若闻到有氨的刺激性气味,说明样 品中含有 NH4+。 方法二:取少量样品与碱混合于试管中,然后加热,将湿润的红色石蕊试纸靠近管口试纸变 蓝,说明样品中有 NH4+;也可将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近管口,若有白烟产生,说 明样品中含有 NH4+。 (2)若试样为液体,可取少量液体注入试管中,再加入碱液,微热,然后用湿润的红色石蕊试 纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒检验。

加热

(五)硝酸
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- 16 1、硝酸的物理性质:纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体,熔点为-42℃,沸点为 83℃,密度为 1.5g/cm3,质量分数为 95%以上的浓硝酸在空气中由于挥发 出硝酸蒸汽会产生“发烟“现象,通常叫做发烟硝酸。 2、硝酸的化学性质: (1)强酸性:具有酸的通性。 (2)不稳定性:浓硝酸受热或见光分解成红棕色的 NO2 气体。 4HNO3(浓) 受热或见光4NO2↑+O2↑+2H2O 硝酸越浓,越易分解。浓硝酸久置呈黄色,是由于硝酸分解产生的 NO2 溶于稀 硝酸。为了防止硝酸见光分解,一般将它保存在棕色试剂瓶里,放置在阴凉处。 (3)强氧化性:能与除金、铂以外的大多数金属反应,产物与硝酸的浓度有关,浓硝酸与金属 反应生成的气体主要是二氧化氮,稀硝酸与金属反应生成的气体主要是一氧化 氮。 ①与金属反应:4HNO3(浓)+Cu====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 剧烈反应,铜不断溶解,溶液先变绿后变蓝,生成红棕色气体。 8HNO3(稀)+3Cu====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 反应速度慢,铜不断溶解,溶液变蓝,生成无色气体,遇空气后变成红褐色。 【常温下,浓硝酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而钝化。 】 【浓硝酸与浓盐酸的混合物(体积比 3:1)叫王水,能使一些不溶于硝酸的金属如铂、金等溶 解。 】 ②与非金属反应:4HNO (浓)+C 加热 CO ↑+4NO ↑+2H O
3 2 2 2

3、硝酸的工业制法:4NH3+5O2=====4NO+6H2O
催化剂

高温

2NO+O2====2NO2 3NO2+H2O====2HNO3+NO 4、硝酸的用途:重要的化工原料,常用来制氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。

三、人类活动对氮循环和环境的影响
1、活化氮: (1)N2 是惰性的,可被植物吸收的 NH4+和 NO3 是活化氮的主要形态。 (2)人类的固氮活动使活化氮数量猛增,有利有弊。利是提高了农产品的产量;弊是引起了温 室效应、水体污染和酸雨等问题。 2、与氮有关的环境污染问题: (1)光化学烟雾:汽车尾气中的氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生反应形成的一种有毒 的烟雾。 (2)酸雨:氮氧化物与空气中的水反应生成的硝酸和亚硝酸,是酸雨的成分之一。 (3)水体的富营养化:水体中氮的含量增大,会导致藻类“疯长” ,迅速覆盖在水面上,造成水 体富营养化。后果是使水中氧气含量减少,造成大量鱼虾死亡。 3、污染的预防和控制:使用清洁能源,减少氮氧化物的排放,为汽车安装尾气转化装置对化肥、 硝酸厂的尾气进行处理,保护森林,植树绿化等。

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- 17 -

第 3 章 元素与物质世界
第 3 节 硫的转化
一、自然界中的硫
(一)自然界中不同价态得硫的转化
H2S O2,H2O SO2 H2SO3 S 阳光 SO3 H2SO4 H2S 地表 石膏(CaSO4 · 2H2O)等

火山喷发 地下 FeS2 黄铁矿

(二)硫单质的性质
1、物理性质:硫单质俗称硫磺。通常状况下,它是一种黄色或淡黄色的固体;很脆,易研成粉 末;不溶于水,微溶于酒精,易溶于 CS2;熔点和沸点都不高。 2、化学性质: (1)与金属反应(氧化性) : 加热 ①2Cu+S Cu S(铜丝在硫蒸气中剧烈燃烧,发红光,生成黑色固体。 )
2

②Fe+S 加热 FeS(剧烈燃烧,发光,发热,生成黑色固体。 ) ③Hg+S 加热 HgS ④2Na+S 加热 Na S(钠燃烧,火星四射,并轻微爆炸。 )
2

规律:硫与变价金属反应,生成低价金属硫化物。 (2)与非金属反应(还原性) : ①S+O 点燃 SO
2 2

②S+H2 加热 H2S ③2S+C 高温 CS2 3、硫的用途:可以制造硫酸、化肥、火柴及杀虫剂等,还可用于制造火药、烟花爆竹等。 黑火药的主要成分是硫磺、硝石和木炭。 主要反应:S+2KNO +3C 点燃 K S+3CO ↑+N ↑
3 2 2 2

二、实验室里研究不同价态硫元素间的转化
(一)硫元素间的转化
价态: 性质: 相关 物质 -2 价 只有还原性 H2S ↓ 氢硫酸 0价 S S +4 价 SO2 ↓ H2SO3 +6 价 只有氧化性 SO3 ↓ H2SO4 既有氧化性,又有还原性

(二)二氧化硫的性质
1、物理性质:无色、有刺激性气味的有毒气体,易溶于水。

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- 18 2、化学性质: (1)酸性氧化物的通性: ①与水反应:SO2+H2O

H2SO3 ②与碱性氧化物反应:SO2+CaO 加热 CaSO3 ③与碱反应:SO2(少量)+2NaOH====Na2SO3+H2O SO2(少量)+Ca(OH)2====CaSO3↓+2H2O 2SO2(过量)+Ca(OH)2====Ca(HSO3)2 ④与某些盐反应:SO2+Na2CO3====NaSO3+CO2 (2)氧化性:2H2S+SO2====3S+2H2O 加热 (3)还原性:2SO2+O2 2SO3 催化剂 SO2+X2+2H2O====H2SO4+2HX(X=Cl、Br、I) (4)漂白性:品红 通入SO2 无色溶液 加热 品红+SO2↑ SO2 与有色物质化合生成不稳定的无色物质,这些无色物质容易分解而恢复原色。 【若 Cl2 与 SO2 等物质的量混合,则二者都失去漂白作用:Cl2+SO2+H2O====2HCl+H2SO4】

(三)浓硫酸的性质
1、浓硫酸的特性: (1)吸水性:是指浓 H2SO4 吸收游离水的性能。 应用:浓 H2SO4 是一种理想的干燥剂,但不能干燥的气体有:NH3、H2S、HI、HBr 等。 (2)脱水性:是指浓 H2SO4 将有机物中氢氧元素按氢氧原子个数比 2:1 夺出。 应用:浓 H2SO4 是很多有机反应的脱水剂。 (3)强氧化性:是指硫酸分子中+6 价的硫易得电子,通常被还原为 SO2。 Cu+2H SO (浓) 加热 CuSO +SO ↑+2H O(酸性、强氧化性)
2 4 4 2 2

C+2H2SO4(浓) 加热 CO2↑+2SO2↑+2H2O(强氧化性) S+2H SO 加热 3SO ↑+2H O(强氧化性)
2 4 2 2

Na2SO4(固体粉末)+H2SO4====Na2SO4+H2O+SO2↑(酸性) 2、硫酸的工业制备:S+O 点燃 SO (或 4FeS +11O 点燃 8SO +2Fe O )
2 2 2 2 2 2 3

SO2+O2

加热 2SO3 催化剂

SO3+H2O====H2SO4 3、硫酸根离子的鉴别: 加盐酸 溶液 无明显现象 (排除了Ag ,CO3 ,SO3 等干扰)
+ 2 2

加BaCl2 溶液 (确认含 SO42 离子)
-

产生白色沉淀

三、酸雨及其防治
1、硫酸型酸雨的形成:2SO2+O2 粉尘等催化 2SO3;SO3+H2O====H2SO4 H2SO3;2H2SO3+O2====2H2SO4 或 SO2+H2O

2、酸雨的防治: (1)消除污染源,研究开发新能源。 (2)化学手段:①对含硫燃料预先进行脱硫处理; ②对释放的 SO2 废气处理或回收利用。

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- 19 -

第 3 章 元素与物质世界
第 4 节 海水中的元素
一、海水——元素宝库
1、常量元素:在每升海水中的含量大于 1mg 的元素称为海水中的常量元素。 氯、钠、镁、硫、钙、钾、碳、锶(Sr)、溴(Br)、硼(B)、氟(F)共 11 种元素是海 水中的常量元素。 常量元素的总量占海水所溶解物质总量的 99.9%。 2、微量元素:在每升海水中的含量低于 1mg 的元素称为海水中的微量元素。 重要的微量元素及其用途: ①锂(Li):热核反应的重要材料之一,也是制造锂电池和特种合金的原料。 ②碘(I):碘酒消毒,碘是人体必需元素,食盐加碘(KIO3)以防形成甲状腺肿大。 ③铀(U):做核燃料。 3、氯碱工业:工业上用电解饱和食盐水的方法制取氢氧化钠、氯气和氢气。 (1)反应原理:2NaCl+2H O 通电 2NaOH+H ↑+Cl ↑
2 2 2

(2)氯碱工业的产品及用途: 氢氧化钠 造纸、玻璃、肥皂、纺织等 漂白剂 电解饱和食盐水 氯气 盐酸 氢气 冶炼金属等 合成农药等

二、镁与海水提镁
1、海水提镁: (1)海水提镁的流程图: 贝壳 (CaCO3) 高温 CaO

Ca(OH)2 加碱 过滤 加盐酸 Mg(OH)2 电解

Cl2

+
Mg

MgCl2(熔融) 结晶、过滤、 干燥、熔融 煅烧 (2)海水提镁的主要方程式:CaCO3 CaO+CO2↑ CaO+H2O====Ca(OH)2 MgCl2+Ca(OH)2====Mg(OH)2↓+CaCl2 Mg(OH)2+2HCl MgCl2+2H2O

卤水

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- 20 2MgCl2(熔融)电解 2Mg+Cl2↑ 2、镁的性质: (1)物理性质:银白色的金属,密度小(是铝的密度的 2/3) ,熔点较低,导电,导热。 + 2+ (2)化学性质:①与非氧化性强酸反应:Mg+2H ====Mg +H2↑ ②与非金属反应:与氧气 2Mg+O 点燃 2MgO
2

与氯气 Mg+Cl2 加热 MgCl2 与氮气 3Mg+N 点燃 Mg N
2 3

2

③与二氧化碳反应:2Mg+CO2 点燃 C+2MgO ④与沸水反应:Mg+2H O 加热 Mg(OH) +H ↑
2 2 2

⑤与盐溶液反应:Mg+CuSO4====Cu+MgSO4 3、镁的用途:在冶金工业上,金属镁常用作还原剂和脱氧剂; 镁合金的强度高、机械性能好,是制造汽车、飞机、火箭的重要材料,从 而获得“国防金属”的美誉; 氧化镁的熔、沸点较高,是较好的耐火材料。

三、 氯、溴、碘
1、氯、溴、碘单质的物理性质: 物质 颜色 状态 气味 溶解性 和溶液 的颜色 水中 有 机 溶 剂 酒精 中 CCl4 中 Cl2 黄绿色 气体 有刺激性气味 微溶于水,溶液显 浅黄绿色 易溶于酒精,溶液 显浅黄绿色 易溶于 CCl4, 溶液 显浅黄绿色 Br2 深红棕色 液体 有刺激性气味 微溶于水,溶液显 黄色或橙色 易溶于酒精,溶液 显橙色或橙红色 易溶于 CCl4,溶液 显橙色或橙红色 I2 紫黑色 固体 有特殊气味 微溶于水,溶液显 黄褐色 易溶于酒精,溶液 显棕褐色 易溶于 CCl4,溶液 显紫色或紫红色

【萃取与物质分离】 : (1)原理:利用混合物中一种溶质在互不相溶的溶剂里溶解性的不同,用一种溶剂把溶质 从它与另一溶剂所组成的溶液中提取出来的方法叫做萃取。 (2)萃取必须具备的 3 个条件:①萃取剂和原溶剂互不相溶; ②萃取剂和溶质互不发生反应; ③溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶液中的溶解度。 2、氯、溴、碘单质的氧化性强弱比较: 氯水与 KBr 溶液反应:Cl2+2KBr====2KCl+Br2(溶液由无色变为橙黄色) 氯水与 KI 溶液反应:Cl2+2KI====2KCl+I2(溶液由无色变为褐色) 溴水与 KI 溶液反应:Br2+2KI====2KBr+I2(溶液由无色变为褐色) Cl2、Br2、I2 的氧化性强弱关系:Cl2>Br2>I2 Cl 、Br 、I 的还原性强弱关系:Cl <Br <I 3、卤化银: 物质 颜色 AgCl 白色
20

AgBr 浅黄色

AgI 黄色

- 21 在水中和强酸 (HCl、HNO3)的溶 解性 见光分解 用途(感光材料) 4、溴、碘的提取与用途: (1)溴的提取: 海水(苦卤MgBr2) 浓缩 加热 氧化 提取 粗Br2 精制 高纯度Br2 既不溶于水,也不溶于强酸。

2AgX====2Ag+X2 制作照相胶卷和相纸等 可用于人工降雨



MgBr2+Cl2====Br2+MgCl2 鼓入空气或水蒸气

(2)溴及其化合物的用途: ①在工业上:溴大量地用来制造燃料和抗爆剂,见光易分解的溴化银常被用做感光材料; ②在农业生产中:常常使用含溴的杀虫剂; ③在医药方面: 红药水的主要成分就是含溴和汞的有机化合物, 溴化钠和溴化钾常被用做镇静 剂。 (3)碘的提取: 海洋植物(海带KI) 研磨 氧化 2KI+Br2====2KBr+I2 2KI+Cl2====2KCl+I2 萃取 加CCl4或苯 I2

21

- 22 -

第 4 章 材料家族中的元素
第 1 节 硅 无机非金属材料
一、单质硅与半导体材料
1、硅的物理性质:单质硅有晶体硅和无定形硅(非晶体)两种。 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。单质硅的导电性介于导体和绝 缘体之间。存在状态:化合态。 2、硅的化学性质:常温下,硅的化学性质不活泼,在加热条件下可发生反应。

?Si ? 2 F2 ???? SiF4 ?Si ? O2 ???? SiO2 ? 加热时? 常温时?Si ? 4 HF ???? SiF4 ? 2 H 2 ?Si ? 2Cl 2 ???? SiCl 4 ? ?Si ? 2 NaOH ? H 2O ???? Na2 SiO3 ? 2 H 2 ?
3、工业获取硅:制得粗硅:SiO2+2C 高温 Si+2CO↑ 进一步提纯:Si+2Cl 高温 SiCl
2 4

SiCl4+2H2 高温 Si+4HCl 4、硅的用途:用做半导体材料,制造晶体管、集成电路、硅整流器和太阳能电池等。

二、二氧化硅与光导纤维
1、二氧化硅的物理性质:二氧化硅广泛存在于自然界中,沙子、石英的主要成分是二氧化硅。 二氧化硅的熔点高、硬度大,不溶于水。纯净的二氧化硅是无色透明的 晶体。 2、二氧化硅的化学性质:SiO +2C 高温 Si+2CO↑
2

SiO2+CaO 高温 CaSiO3 SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O(常被用来刻蚀玻璃) SiO +Na CO 高温 Na SiO +CO ↑
2 2 3 2 3 2

SiO2+CaCO3 高温 CaSiO3+CO2↑ 3、二氧化硅的用途:二氧化硅常被用于制石英表中的压电材料和高性能的现代通信材料——光 导纤维。

三、硅酸
1、硅酸的物理性质:硅酸为白色粉末状固体,不溶于水。 2、硅酸的化学性质:H2SiO3 加热 H2O+SiO2 H2SiO3+2NaOH====Na2SiO3+2H2O 3、原硅酸:将较强酸溶液(或 CO2 气体)加入(通入)可溶性硅酸盐溶液中,即生成白色胶状 的原硅酸(H4SiO4) 。原硅酸几乎不溶于水,是弱酸,不稳定。这种白色胶状物在空 气里放置一段时间后,会失水变成硅酸。

22

- 23 -

四、硅酸盐与无机金属材料
硅酸盐制品性质稳定,熔点较高,大都难溶于水。 1、硅酸盐的表示方法:硅酸盐的组成比较复杂,常用氧化物的形式表示。 表示顺序:活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水。 2、玻璃: (1)主要原料:石灰石、纯碱、石英 (2)制玻璃的反应:Na2CO3+ SiO2 高温 Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+ SiO2 高温 CaSiO3+CO2↑ (3)主要成分:Na2SiO3,CaSiO3,SiO2 (4)种类:普通玻璃、有色玻璃、铅玻璃、钢化玻璃 (5)主要性能:玻璃态物质没有固定的熔沸点,可在一定范围内软化。 3、水泥: (1)主要原料:粘土、石灰石、石膏等 (2)主要成分:硅酸三钙(3CaO· SiO2) 、硅酸二钙(2CaO· SiO2) 、铝酸三钙(3CaO· Al2O3) (3)主要性能:水硬性、不可逆性 4、陶瓷: (1)主要原料:粘土 (2)种类:土器、陶瓷、瓷器 (3)主要性能:抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 5、硅酸钠的性质:硅酸钠是极少数可溶于水的硅酸盐中的一种,其水溶液俗称“水玻璃” ,是建 筑业的一种黏合剂。 Na2SiO3+2HCl====2NaCl+H2SiO3↓ Na2SiO3+CO2+H2O====Na2CO3+H2SiO3↓

23

- 24 -

第 4 章 材料家族中的元素
第 2 节 铝 金属材料
一、铝及铝合金
(一)铝
1、铝的物理性质:铝是一种银白色金属,熔点为 660.4℃,沸点为 2467℃,密度为 2.7g· cm-3,导 电性好。 2、铝的化学性质: (1)与非金属反应:4Al+3O 加热 2Al O 剧烈燃烧,放出大量的热和耀眼的白光。
2 2 3

2Al+3Cl2 加热 2AlCl3 (2)与金属氧化物反应:2Al+Fe2O3 高温 Al2O3+2Fe(铝热反应) 剧烈反应,火星四溅,放出大量的热和耀眼的白光,生成液态铁。 (3)与非氧化性酸反应:2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑ 2Al+3H2SO4====Al2(SO4)3+3H2↑ 常温下与强氧化性酸作用,铝表面形成致密的氧化膜而钝化,不溶解。 (4)与碱反应:2Al+2NaOH+6H2O====2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 3、铝的工业制法:2Al2O3电解 4Al+3O2↑

(二)氧化铝
1、氧化铝的物理性质:氧化铝为白色固体,难溶于水,熔点高。 2、氧化铝的化学性质:氧化铝是两性氧化物,既能与强酸反应又能与强碱反应。 (1)与酸反应:Al2O3+6HCl====2AlCl3+3H2O (2)与碱反应:Al2O3+2NaOH+3H2O====2Na[Al(OH)4]

(三)氢氧化铝
1、氢氧化铝的物理性质:氢氧化铝是白色胶状固体,难溶于水,具有吸附性,能凝聚水中的悬 浮物,又能吸附色素。 2、氢氧化铝的化学性质:氢氧化铝是两性氢氧化物,既能与强酸反应又能与强碱反应。 (1)与酸反应:Al(OH)3+3HCl====AlCl3+3H2O (2)与碱反应:Al(OH)3+NaOH====Na[Al(OH)4] (3)受热分解:2Al(OH) 加热 Al O +3H O
3 2 3 2

3、氢氧化铝的制备:AlCl3+3NH3· H2O====Al(OH)3↓+3NH4Cl Na[Al(OH)4]+CO2(过量)====NaHCO3+Al(OH)3↓ 4、氢氧化铝的用途:可用做净水剂和色素吸附剂。

(四)铝盐、四羟基合铝酸盐
1、向 AlCl3 溶液中滴加 NaOH 至过量: AlCl3+3NaOH====3NaCl+Al(OH)3↓ Al(OH)3+NaOH====Na[Al(OH)4] 现象:先生成白色沉淀,后沉淀溶解。 沉淀

NaOH
24

- 25 2、向 AlCl3 溶液中滴加 NH3·H2O 至过量: AlCl3+3NH3· H2O====Al(OH)3+3NH4Cl 现象:生成白色沉淀。 沉淀

NH3· H2O 3、向 Na[Al(OH)4]溶液中滴加 HCl 至过量: Na[Al(OH)4]+HCl====NaCl+H2O+Al(OH)3↓ Al(OH)3+3HCl====AlCl3+3H2O 现象:先生成白色沉淀,后沉淀溶解。 沉淀

HCl 4、向 Na[Al(OH)4]溶液中通入 CO2 至过量: Na[Al(OH)4]+CO2====NaHCO3+Al(OH)3↓ 现象:生成白色沉淀。 沉淀

(五)铝合金及其制品

CO2

铝合金具有密度小、强度高、塑性好等特点。因表面易形成致密的氧化物保护膜而具有一定 的抗腐蚀能力。

二、金属与金属材料
1、金属的分类: (1)冶金工业上将金属分为两大类: 黑色金属:包括铁、锰、铬以及它们的合金。 有色金属:包括除黑色金属以外的其它金属材料及其合金。 (2)按密度分类: 轻金属:密度<4.5g/cm3 重金属:密度>4.5g/cm3 2、钢铁: 钢铁种类 生铁 其它元素含量 含碳量 2%—4.3% 性能 硬度大,但较脆且不易机械 加工

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- 26 钢 不锈钢 含碳量 0.03%—2%,增加了硅、锰等元素 在普通钢基础上,加入了铬、镍等元素 改善了铁的性能,但易锈蚀 在空气中能保持金属光泽, 且有不生锈的特性

3、几种有色金属材料——金、银、铜 (1)金、银、铜的物理性质:金是质地柔软的黄色金属;银是具有金属光泽、质地柔软的银白 色金属;铜是硬度较小的紫红色金属。它们都具有良好的延展性、 导电性和导热性。 (2)铜的化学性质: ①与非金属反应:2Cu+O 加热 2CuO
2

Cu+Cl2 点燃 CuCl2 2Cu+S 加热 Cu S
2

铜在潮湿的空气里,表面生成一层绿色的铜锈: 2Cu+O2+H2O+CO2====Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜) ②与盐反应:Cu+2Fe3+====Cu2++2Fe2+ Cu+2Ag+====2Ag+Cu2+ ③与氧化性酸反应:Cu+4HNO3(浓) ====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+2H SO (浓) 加热 CuSO +SO ↑+2H O
2 4 4 2 2

与非氧化性酸不反应。 (3)铜的化合物的性质: ①铜及其化合物的颜色: 物质 颜色 Cu 紫红色 CuO 黑色 Cu2S 黑色 Cu2O 红色 CuSO4 白色 Cu(OH)2 蓝色 CuSO4· 5H2O 蓝色 Cu2(OH)2CO3 绿色

②化学性质:CuSO4+5H2O====CuSO4· 5H2O CuSO · 5H O 加热 CuSO +5H O
4 2 4 2

4CuO 高温 2Cu2O+O2↑ Cu2(OH)2CO3 加热 2CuO+CO2↑+H2O (4)金、银、铜在工业生产中和高科技领域里的应用: 金及其合金 各种电子元件 飞机和航天器部件 有机合成中的催化剂 银 化学电源:银镉电池、银铁电池、银镁电池、银锌电池 银镓合金做牙齿填充材料 电线、通讯电缆 铜 硅芯片上用铜布线 制造水管及其他排水设施

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第 4 章 材料家族中的元素
第 3 节 复合材料
一、认识复合材料
1、复合材料的概念和组成: (1)复合材料:将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料。 (2)复合材料由两部分组成:一部分称为基体,在复合材料中起黏结作用; 另一部分称为增强体,在复合材料中起骨架作用。 2、复合材料的性质:复合材料既保持了原有材料的特点,又使各组分之间协同作用,形成了优 于原材料的特性。 3、常见的复合材料: 基体 金属 陶瓷 合成树脂 合成树脂 4、复合材料的分类: 增强体 C SiO2 SiO2、Al2O3、MgO C 性能 耐酸碱, 化学稳定性好, 强度高, 密度小, 韧性好。 强度高, 抗冲击, 绝缘性好, 耐热温度高于 300℃。 耐高温,强度高,导电性好,导热性好。 耐 1600℃以上高温,强度高,密度小。

?树脂基复合材料 ? 按基体分类 ?金属基复合材料 ?陶瓷基复合材料 ?

?颗粒增强复合材料 ? 按增强体的形状分类 ?夹层增强复合材料 ?纤维增强复合材料 ?

二、形形色色的复合材料
1、生产生活中常用的复合材料: 材料名称 玻璃钢 碳纤维增强 复合材料 基体 合成树脂 合成树脂 增强体 玻璃纤维 碳纤维 性质 强度高,密度小,有较好耐化学腐蚀、 电绝缘性和机械加工性能。 韧性好,强度高而质轻。

2、航空、航天领域中的复合材料: 飞机、火箭的机翼和机身以及导弹的壳体、尾翼中的复合材料,大多是以纤维为增强体、金属 为基体的复合材料,这些材料具有耐高温、强度高、导电性好、导热性好、不吸湿和不易老化 等优点; 航天飞机机身上的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的。

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