由此可见,浓硫酸和稀硫酸都具有氧化性,但产生氧化性的原因是不同的,因此其氧化能力也有强与弱的差别,被还原产物也不相同。 (四) 氮族元素
1、一氧化氮和二氧化氮
⑴一氧化氮:无色气体,难溶于水,有很大毒性,在常温下极易被氧化成二氧化氮。2NO+O2=== 2NO2
⑵二氧化氮:有刺激性气味的红棕色气体,溶于水生成硝酸和一氧化氮。 3NO2+H2O=== 2HNO3+NO 4NO2N2O4(无色) 注意:关于氮的氧化物溶于水的几种情况的计算方法。 ① NO2或NO2与N2(或非O2)的混合气体溶于水时可依据:3NO2+H2O=== 2HNO3+
NO 利用气体体积变化差值进行计算。 ② NO2和O2的混合气体溶于水时,由4NO2+2H2O+O2=== 4HNO3 可知,当体积比为 =4:1,恰好完全反应 V(NO2):V(O2) >4:1,NO2过量,剩余气体为NO <4:1,O2过量,乘余气体为O2 ③ NO和O2同时通入水中时,其反应是:2NO+O2=== 2NO2 ,3NO2+H2O=== 2HNO3
+NO ,总反应式为:4NO+2H2O+3O2=== 4HNO3 当体积比为 =4:3,恰好完全反应 V(NO):V(O2) >4:3,NO过量,剩余气体为NO <4:3,O2过量,乘余气体为O2 ④NO、NO2、O2三种混合气体通入水中,可先按①求出NO2与H2O反应生成的NO的体积,再加上原混合气体中的NO的体积即为NO的总体积,再按③方法进行计算。 2、硝酸的化学性质
①HNO3具有酸的通性。 ② HNO3具有强氧化性,表现在能与多数金属、非金属、某些还原性化合物起反应。要注
意,由于硝酸氧化性很强,任何金属与硝酸反应都不能放出氢气,在与不活泼金属如Cu、Ag等反应时,浓硝酸还原产物为NO2,稀硝酸还原产物为NO,(但不能认为稀硝酸的氧化性比浓硝酸强);
—
③ 在溶液中NO3几乎与所有离子能大量共存,但注意,当溶液的酸性较强可形成硝酸溶
—++
液,具有还原性的某些离子则不能与其大量共存,如NO3、H、Fe2 中任意两者能大量共存,但三者则不能大量共存。
—
即:NO3 在中性或碱性溶液中不表现氧化性,而在酸性溶液中表现强氧化性。 3、氨气的实验室制法
反应原理:2NH4Cl+Ca(OH)2
△CaCl2+2NH3↑+2H2O 不能用NaOH代替Ca(OH)2,
因为NaOH吸湿后容易结块,产生的气体不易逸出,并且NaOH对玻璃有强烈的腐蚀作用。 装置:制NH3的气体发生装置与制O2、CH4的相同。干燥氨气不能选用浓H2SO4、P2O5,也不能选用无水CaCl2,应选用碱石灰。收集NH3应采用向下排空气法。容器口塞一团棉花(防止空气进入试管,以保证收集的NH3比较纯净)。检验:a、用湿润的红色石蕊试纸(变蓝);b、蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口(白烟)。实验室还常根据浓氨水的强挥发性,向浓氨水中加入NaOH或CaO得到氨气。NaOH或CaO的作用是吸水和吸水后使溶液温度显著升高,二者都能减少氨气的溶解。 (五) 碳族元素
1、碳族元素性质的相似性和递变性
16
2、碳酸正盐与酸式盐性质比较
+++
①在水中溶解性:正盐除K、Na、NH4等易溶于水外,其余都难溶于水;而只要存在的酸式盐都易溶于水。
一般来说,在相同温度下酸式盐的溶解度比正盐大,如CaCO3难溶于水,Ca(HCO3)2
易溶于水,但也有例外,如NaHCO3溶解度比Na2CO3小。
++
②热稳定性:正盐中除K、Na等受热难分解外,其余受热易分解;酸式盐在水溶液或固态时加热都易分解。如 Ca(HCO3)2
△CaCO3↓+CO2↑+H2O
一般来说,热稳定性大小顺序为:正盐>酸式盐>多元盐(盐的阳离子相同,成盐的酸相同)。
-
③可溶性正盐、酸式盐都能发生水解,但相同阳离子的相同浓度时溶液中CO32的水解
-
程度比HCO3大
④都能与酸作用,但相同条件放出CO2的速率酸式盐比正盐快。 (六) 碱金属
1、碱金属性质递变规律
结构决定性质,由于碱金属的原子结构具有相似性和递变性,所以其化学性质也具有相似性和递变性。 ①相似性:
a、都能与氧气等非金属反应
b、都能与水反应生成氢氧化物和氢气 c、均为强还原剂。 ②递变规律(锂→铯)
c与氧气反应越来越剧烈,产物结构越来越复杂 a、 与水反应剧烈程度依次增强
b、 还原性依次增强,金属性依次增强
2、NaOH的性质
①物理性质:俗名苛性钠、火碱、烧碱,是一种白色固体,极易潮解;有强烈的腐蚀性,能腐蚀磨口玻璃瓶,使瓶口与瓶塞粘结。 ②化学性质
a、 与酸碱指示剂作用,使紫色的石蕊溶液变蓝,无色的酚酞变红。 b、 与酸性氧化物作用,生成盐和水 c、 与酸作用,生成盐和水
d、 与盐作用,生成新碱和新盐。(要满足复分解反应发生的条件,同时参加反应的碱和盐
一般是易溶解的碱和盐) e、 与一些单质的反应
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ Cl2+2NaOH=== NaClO+NaCl+H2O Si+2NaOH+H2O=== Na2SiO3+2H2↑ ③制法: 2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2↑+Cl2↑
NaAlO2NaOHO2或Fe2O3电解,冰晶石CO2+H2O 或HClNa2CO3+Ca(OH)2=== CaCO3↓+2NaOH (七) 几种重要的金属
1、铝及其化合物间的相互转化关系、反应
AlAl2O3△Al(OH)317
现象及图象分析 ① 向AlCl3溶液中滴加NaOH 溶液直至过量,如图所示。 ② 现象:白色沉淀逐渐增多达最大值,继续加NaOH溶 液沉淀逐渐溶解,直至完全消失。 +-Al3+3OH=== Al(OH)3
――
Al(OH)3+OH=== AlO2+2H2O
②向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液直至过量,如下图所 示。现象:开始时无沉淀,接着产生沉淀。达最大值后 不增减。 +-―Al3+4OH=== AlO2+2H2O
―+
3AlO2+Al3+6H2O=== 4 Al(OH)3↓
③向NaAlO2溶液中滴加盐酸直到过量,
如图所示。现象:先有白色沉淀后完全消失。
―+
AlO2+H+H2O=== Al(OH)3↓
++
Al(OH)3↓+3H===Al3+3H2O
④向盐酸溶液中滴加NaAlO2溶液,直至过量, 如图所示。现象:开始无沉淀,接着产生白色 沉淀。
―++
AlO2+4H=== Al3+2H2O
―+
3AlO2+Al3+6H2O=== 4 Al(OH)3↓
2、镁及其化合物间的相互转化关系 3、镁和铝的氧化物比较 物质类型 物理性质 化 学 性 质 跟水反应 跟酸反应 跟碱反应 ++Al(OH)3 (mol)4n3n4nNaOH(mol)Al(OH)3 (mol)n3n4nNaOH(mol)AlCl 3Al(OH)3 (mol)n3nHCl 4nNaOH(mol)Al(OH)3 (mol)4n3n4nNaOH(mol)NaAlO2 MgO 碱性氧化物 白色粉末,熔点高(2800℃) 缓慢溶解于水生成Mg(OH)2 MgO+H2O === Mg(OH)2 MgO+2H=== Mg2+H2O ++Al2O3 两性氧化物 白色固体,熔点高(2045℃) 难溶于水 Al2O3 +6H=== 2A l 3+3H2O ++不反应 Al2O3 +2OH=== 2A O2+3H2O --4、Fe2与Fe3的相互转化 +
⑴Fe2的还原性:
++-
2Fe2+Cl2 === 2Fe3+2Cl 4Fe(OH)2+O2+2H2O=== 4Fe(OH)2
+++
12Fe2+3O2+6H2O=== 4Fe(OH)3↓+8Fe3(Fe2露置空气中,易被氧化) 酸性条件下:
+++
4Fe2+O2+4H=== 4 Fe3+2H2O
+++
4Fe2+H2O2+2H=== 2 Fe3+2H2O
+-+++
5Fe2+MnO4+8H=== 5 Fe3+4H2O+Mn2
18
⑵Fe3强氧化性
++++
一般氧化性:Cu2<Fe3<Ag Cl2>Br2>Fe3>I2>SO2>S
+++
2Fe3+Cu=== 2 Fe2+Cu2
++
2Fe3+Fe=== 3 Fe2
+-+
2Fe3+2I=== 2 Fe2+I2
+-++
2Fe3+H2S=== 2 Fe2+S↓+2 H
+
Fe3水解显酸性:
++
2Fe3+3H2O Fe(OH)3+3H
所以配制FeSO4溶液时常加入少量铁粉(或铁钉)防止氧化,配制Fe2(SO4)3时常加少量H2SO4,抑制水解。
5、金属冶炼的反应原理及方法
绝大部分金属在自然界中以化合态存在,金属冶炼的实质是用还原的方法使金属化合中的金属离子得到电子变成金属单质。 由于金属的化学活泼性不同,金属离子得到电子还原成金属的能力也就不同 ,按金属活
++
泼顺序对应金属阳离子氧化性K→Ag逐渐增强,金属冶炼也由难变易。一般有三种冶炼方法:
⑴热分解法:适合于冶炼金属活泼性较差的金属。如:
+
2HgO
△2Hg+O2↑ 2Ag2O
△4Ag+O2↑
⑵热还原法,用还原剂(CO、C、H2、Al等)还原金属氧化物,适合于金属活泼性介于Zn~Cu之间的大多数金属的冶炼。如 Fe2O3+3CO2Al+Cr2O3WO3+3H2高温2Fe+3CO2 2Cr+Al2O3
高温高温W+3H2O
⑶电解法:适合冶炼金属活泼性很强的金属(一般是在金属活泼顺序表中排在铝前边的金属)。如: 2Al2O3电解2Al+3O2↑
电解MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑
第三部分 有机化学基础
(一) 同系物和同分异构体
1、同位素、同素异形体、同系物、同分异构和同一种物质的比较 同位素 内涵 质子数相同、中子数不同的核素(原子)互称为同位素 比较的对象 核素(原子) 分子式 结构 电子排布相同,原子核结构不同 性质 物理性质不同、化学性质相同 符号表示不同,如H、D、T 19
同素异形体 同系物 同分异构体 同一种物质 同一元素组成的不同单质,称这种元素的同素异形体 结构相似,分子组成相差一个或若干个CH2原子团的有机物,互称为同系物 分子式相同、结构不同的化合物互称为同分异构体 单质 元素符号表示相单质的组同,分子式可不同,成或结构如石墨与金刚石、不同 O2与O3 物理性质不同,化学性质相似 有机化合物 不同 结构相似,物理性质不官能团类同,化学性质型与数目相似 相同 物理性质不同,化学性质不一定相同 有机化合物 相同 不同 分子式和结构式都相同的物质 相同 相同 相同
(二) 同分异构体的类型及其判定
类型:⑴碳链异构是指分子中碳原子之间的连接次序不同而产生的异构现象。 ⑵位置异构是指官能团或取代基在碳链或碳环上位置不同而产生的异构现象。
⑶官能团异构是指具有相同的化学式,但所含官能团不同的异构现象。包括以下几种:①环烷烃和烯烃;②二烯烃和炔烃;③醇和醚;④醛和酮;⑤羧酸和酯;⑥氨基酸与硝基化合物等。
判定:①分子式相同;②主碳链结构或官能团位置不同;③可以同类,也可以不同类;④联想空间结构
(三) 有机物的化学性质及推断 1、有机反应的重要条件
有机反应的条件往往是有机推断的突破口。
⑴能与NaOH反应的有:①卤代烃水解;②酯水解;③卤代烃醇溶液消去;④酸;⑤酚;⑥乙酸钠与NaOH制甲烷
⑵浓H2SO4条件:①醇消去;②醇成醚;③苯硝化;④酯化反应 ⑶稀H2SO4条件:①酯水解;②糖类水解;③蛋白质水解 ⑷Ni,加热:适用于所有加氢的加成反应 ⑸Fe:苯环的卤代 ⑹光照:烷烃光卤代
⑺醇、卤代烃消去的结构条件:β-C上有氢 ⑻醇氧化的结构条件:α-C上有氢 2、醇、酚、羧酸中羟基的活性比较 羟基种类 醇羟基 重要代表物 CH3CH2-OH 与Na反应 √
与NaOH反应 × 与Na2CO3反应 × 20