本试题 “已知A、B、C、D两种短周期元素,分别属于不同的主族,其原子序数依次增大,其中A与D、B与C的原子的最外层电子数之和均为9,A原子的最外层与次外层电子数相等...” 主要考查您对偏铝酸盐
铝盐(铝离子)
单质铁
氯气
单质硫
元素周期表
元素的推断
金属、非金属的有关计算
等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
偏铝酸盐:
偏铝酸盐是指含有“AlO2-”集团的盐,是铝及其氧化物与强碱反应的产物。
例如Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O。
偏铝酸盐的性质用离子方程式表示如下: ①偏铝酸盐溶液发生水解反应,溶液呈碱性。 ALO2-+2H2O==AL(OH)3+OH- ②偏铝酸盐与酸反应与强酸发生反应:适量强酸:ALO2-+H+H2O==AL(OH)3 过量强酸:ALO2-+4H+==AL3++2H2O 与弱酸(H2CO3)发生反应:即通入CO2气适量CO2:2ALO2-+CO2+3H2O==2AL(OH)3+CO32- 过量CO2:ALO2-+CO2+2H2O==AL(OH)3+HCO3- ③铝盐与偏铝酸盐溶液反应: AL3++3ALO2-+6H2O==4AL(OH)3 偏铝酸盐也可以理解为两性物质Al盐偏碱性的盐。AlO2-+H+(少量)+H2O==Al(OH)3↓
AlO2-+4H+(过量)==Al3++2H2O
偏铝酸盐的性质:
偏铝酸盐的性质用离子方程式表示如下:
①偏铝酸盐溶液发生水解反应,溶液呈碱性。AlO2-+2H2O==Al(OH)3+OH-
②偏铝酸盐与酸反应与强酸发生反应:
适量强酸:AlO2-+H++H2O==Al(OH)3
过量强酸:AlO2-+4H+==Al3++2H2O
与弱酸(H2CO3)发生反应:即通入适量CO2:2AlO2-+CO2+3H2O==2Al(OH)3+CO32-
过量CO2:AlO2-+CO2+2H2O==Al(OH)3+HCO3-
③铝盐与偏铝酸盐溶液反应:Al3++3AlO2-+6H2O==4Al(OH)3偏铝酸盐也可以理解为两性物质Al盐偏碱性的盐。
方法与技巧:
偏铝酸盐是在强碱性条件下生成的,所以它的存在环境也是强碱性环境,在离子共存题目中,经常遇到含有AlO2-的情况,遇到这样的题目,我们可以认为该溶液中含有OH-,与很多显酸性的离子不共存。例如:AlO2-与Al3+、Fe3+、NH4+、HCO3-等常见离子不共存。
“铝三角”关系:
Al3++3OH-===Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O
Al3++4OH-===AlO2-+2H2O
AlO2-+2H2O+CO2===Al(OH)3↓+HCO3-
AlO2-+H++H2O===Al(OH)3↓
AlO2-+4H+===Al3++2H2O
铝盐:
铝盐是指正三价铝离子和酸根阴离子组成的盐,一般来说呈白色或无色晶体,溶于水,个别不溶于水。
常用的铝盐主要有三氯化铝、硫酸铝和明矾。
(1)与碱反应:Al3++3OH-(少量)==Al(OH)3↓
Al3++4OH-(过量)== AlO2-+2H2O
(2)Al3++3AlO2-+6H2O==4Al(OH)3↓
铝盐的性质:
Al3+易水解,显酸性Al3++3H2O==Al(OH)3+3H+
(1)与碱反应:Al3++3OH-(少量)==Al(OH)3↓
Al3++4OH-(过量)==AlO2-+2H2O
(2)易发生双水解:Al3++3AlO2-+6H2O==4Al(OH)3↓
铝盐与强碱溶液作用生成Al(OH)3沉淀的计算
反应关系如下:
(1)Al3++3OH-==Al(OH)3(生成沉淀)
(2)Al(OH)3+OH-==AlO2-+2H2O(沉淀溶解)
(3)Al3++4OH-==AlO2-+2H2O(生成沉淀,又恰好溶解)
分析以上三个化学反应方程式,所得Al(OH)3沉淀的物质的量与n(Al3+)、n(OH-)的关系为:
当≤3时,所得沉淀的物质的量:n[Al(OH)3]=n(OH-)
当≥4时,所得沉淀的物质的量:n[Al(OH)3]=0
当3<<4时,所得沉淀的物质的量:n[Al(OH)3]=4n(Al3+)-n(OH-)
2、有关Al(OH)3的图像分析
①向溶液中滴加溶液
O~A段:
A~B段:
②向强碱溶液中滴入铝盐溶液
O~A段:
A~B段:
③向铝盐溶液中滴入氨水或向氨水中滴加铝盐溶液
A. 向铝盐中滴加氨水时,当氨水增加到时,产生最大沉淀量
B. 向氨水中滴加铝盐溶液时,开始时氨水过量,如图所示
分析得:氢氧化铝不溶于弱碱氨水中。
④向偏铝酸盐溶液中滴入强酸
O~A段:
O~B段:
⑤向盐酸中滴加偏铝酸盐溶液
O~A段:
A~B段:
“铝三角”关系:
Al3++3OH-===Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O
Al3++4OH-===AlO2-+2H2O
AlO2-+2H2O+CO2===Al(OH)3↓+HCO3-
AlO2-+H++H2O===Al(OH)3↓
AlO2-+4H+===Al3++2H2O
典型例题解析:
在50mLbmol·L-1的AlCl3溶液中加入50mLamol·L-1NaOH溶液。
(1)当a≤3b时,生成Al(OH)3沉淀的物质的量为________。
(2)当a、b满足________条件时,无沉淀产生。
(3)当a、b满足________条件时,先有沉淀生成,后又有部分沉淀溶解,此时Al(OH)3的质量为________g。
解析:依题意知,在AlCl3溶液中加入NaOH溶液有如下两个反应发生: AlCl3+3NaOH===Al(OH)3↓+3NaCl ①
AlCl3+4NaOH===NaAlO2+3NaCl+2H2O ②
根据以上两反应可以看出:
(1)当a≤3b时,只发生第一个反应,此时NaOH不足量,产生沉淀的量取决于NaOH。3n[Al(OH)3]=n(NaOH)?。所以答案为0.05a/3mol。
(2)如果无沉淀生成,Al元素全部以AlO2-形式存在。 n(AlCl3)∶n(NaOH)≤1∶4,即a∶b≥4∶1,所以答案为a≥4b。
(3)此种情况应当是两个反应均发生,铝元素以Al(OH)3和AlO2-两种形式存在。符合关系:即,整理得:3b<a<4b或。
求沉淀的量的方法很多。
解法一:联立方程法。
设反应①中,AlCl3物质的量为x,则Al(OH)3为x,NaOH为3x。
反应②中AlCl3物质的量为y,NaOH为4y。
解得x=(0.2b-0.05a)mol=0.05(4b-a)mol。 m[Al(OH)3]=78g·mol-1×0.05(4b-a)mol=3.9(4b-a)g。
解法二:守恒法。此种条件下,溶液中的离子有Na+、Cl-、AlO2-。
n(AlO2-)=n(Na+)-n(Cl-)=0.05amol-0.05×3bmol。
n[Al(OH)3]=n(Al3+)总-n(AlO2-)=0.05bmol-(0.05amol-0.15bmol)=(0.2b-0.05a)mol=0.05(4b-a)mol。
m[Al(OH)3]=78g·mol-1×0.05(4b-a)mol =3.9(4b-a)g。
【答案】
铁元素:
在元素周期表中的位置:铁的原子序数26,位于周期表中第四周期,第Ⅷ族。
(1)物理性质:银白色、有金属光泽,密度较大,熔点较高,硬度较小,具有导电、导热、延展性,可被磁铁吸引。
(2)化学性质:较活泼的金属,+2、+3价两种价态
①与强氧化剂反应(如:Cl2 Br2 过量稀HNO3)生成+3价铁的化合物。如:
注:铁常温下在浓硫酸和浓硝酸中钝化,但加热可以反应,且被氧化成Fe3+
②与弱氧化剂反应(如S I2 H+ Cu2+)生成+2价铁的化合物,如:
③铁与氧气、水蒸气反应生成Fe3O4(FeO·Fe2O3)
铁的性质:
铁与稀硝酸的反应:
两式可通过2Fe3++Fe==3Fe2+联系起来。
注意:
化学性质:
铁元素性质活泼,有较强的还原性。
铁三角关系:
氯气:
①化学式:Cl2
②氯元素在周期表中的位置:第三周期ⅦA族
③氯原子的电子式:
④氯的原子结构示意图:
⑤氯原子的外围电子排布式:
⑥化学键类型:非极性共价键
⑦氯分子的电子式:
⑧氯分子的结构式:
硫:
硫是一种非金属元素,化学符号是S,原子序数是16。单质硫是一种非常常见的无臭无味的非金属,纯的硫是黄色的晶体,又称作硫磺。
分子结构:硫元素有多种同素异形体 (由同一种元素形成的性质不同的单质)。若将硫的分子式设为 Sx,则x=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,18。Sx的分子结构可用如图表示。
硫的物理性质和化学性质:
(1)物理性质:硫为黄色晶体,俗称硫黄,质脆,易研成粉末。硫的密度比水大,不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS。
(2)化学性质:硫位于第3周期ⅥA族,最外层有6个电子,在反应中易得到2个电子而呈-2价;硫的最高正价为+6价;单质硫的化合价为0,处于中间价态,故单质硫既有氧化性又有还原性,在反应中既可作氧化剂又可作还原剂。
如;
①弱氧化性
在加热的条件下,硫黄能被H:和绝大多数的金属单质还原。南于硫的氧化性比较弱,与变价金属反应时往往生成低价态的金属硫化物。例如:
②弱还原性
在一定条件下,硫黄可被F2、O2、Cl2等非金属单质以及一些具有氧化性的化合物氧化,例如:
③硫黄在强碱溶液里加热可发生歧化反应。 (可用热碱液除去试管中残留的硫)
④特性:Hg、Ag在常温下不跟O2反应,但易跟S 反应。
元素周期表编排原则:
(1)把电子层数相同的各种元素按原子序数递增的顺序从左至右排成横行。
(2)把最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序由上到下排列成纵行。
注意:①元素周期表是元素周期律的具体表现形式,它反映了元素之间相互联系的规律。
②历史上第一个元素周期表是1869年俄国化学家门捷列夫在前人探索的基础上排成的,他将元素按相对原子质量由小到大依次排列,并将化学性质相似的元素放在一个纵行。
元素周期表的结构:
(1)周期
①周期的含义在元素周期表中,把电子层数相同的元素,按原子序数递增的顺序从左到右排成横行,这样每个横行为一个周期。现在使用的元素周期表有7个横行,即7 个周期。
②周期的划分
(2)族
①族的含义在周期表中,把不同横行(即周期)中最外层电子数相同的元素,按电子层数递增的顺序由上到下排成纵行,除第8、9、10三个纵行叫做第Ⅷ族外,其余15个纵行,每个纵行为一族。现在使用的元素周期表有18 个纵行,它们被划分为16个族。
②族的划分
(3)元素周期表中主族元素金属性和非金属性的递变
元素性质推断知识点归纳:
(1)质量最轻的元素是氢(H),其单质可以填充气球;质量最轻的金属是锂(Li);熔点最高的非金属单质是石墨;熔点最高的金属单质是钨(W);熔点最低的金属单质是汞(Hg)。
(2)地壳中含量最多是氧(O),其次是Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H、Ti。
(3)既难得电子,又难失电子且为单原子分子的气体是稀有气体。
(4)最高正价与最低负价绝对值之差为4的是硫(S);最高正价与最低负价绝对值之差为零的是碳(C)和硅(Si)。
(5)碳(C)是形成化合物最多的元素,是构成有机物的骨架元素,可形成多种同素异形体,其中硬度最大的是金刚石,而C60是分子晶体,熔点较低。
(6)常温下能与水反应放出氧气,单质是氟(F2),化合物是过氧化钠(Na2O2)。
(7)硅(Si)是构成地壳岩石骨架的主要元素,单质硅可被强碱溶液腐蚀且能放出氢气,还能被弱酸氢氟酸所溶解。
(8)能在空气中自然的非金属单质是白磷(P4),白磷有毒,能溶于CS2,和红磷互为同素异形体,红磷不能自然,不溶于CS2,白磷与红磷在一定的条件下可以相互转化。
(9)既能在二氧化碳中燃烧,又能在氮气中燃烧的金属是Mg,既能与酸溶液又能与碱溶液作用且均放出氢气的金属是铝(Al)。
(10)同一元素的气态氢化物和最高价氧化物的水化物化合生成盐的元素一定是氮(N)。
(11)同一元素的气态氢化物和气态氧化物反应生成该元素得单质和水,该元素可能是氮(N)或硫(S)。
(12)光照时可以释放电子的是铷(Rb)和铯(Cs);常温下呈液态的金属是汞(Hg),非金属单质是溴(Br2)。
解元素推断题必备知识归纳
(1)与元素的原子结构相关知识归纳
①最外层电子数等于次外层电子数的元素是Be、Ar;最外层电子数是次外层电子数2倍的元素有C;最外层电子数是次外层电子数3倍的元素有O;最外层电子数是次外层电子数4倍的元素有Ne。
②次外层电子数是最外层电子数2倍的元素有Li、Si;次外层电子数是最外层电子数4倍的元素有Mg。
③内层电子数是最外层电子数2倍的元素有Li、P;电子总数是最外层电子数2倍的元素有Be。原子核内无中子的元素是11H。
④常见等电子微粒:
电子数 |
分子 |
阳离子 |
阴离子 |
2 |
H2、He |
Li+、Be2+ |
H- |
10 |
Ne、HF、H2O、NH3、CH4 |
Na+、Mg2+、Al3+、H3O+、NH4+ | O2-、F-、OH-、NH2- |
18 |
Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4、C2H6、CH3OH |
K+、Ca2+ |
S2-、HS-、Cl- |
AlCl3与NaOH反应的相关计算:
1、求Al(OH)3沉淀的量
2、求反应物碱的量
铝与酸、碱反应的计算规律:
铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理:
(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比为
(2)足量的锅分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比为
(3)一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,若产生氢气的体积比为,则必定是:
①铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;
②铝与氢氧化钠溶液反应时,铝不足而氢氧化钠过量。
解有关硝酸与金属反应的计算题的技巧:
1.灵活运用得失电子守恒、原子守恒及溶液中的电荷守恒关系例如Cu与HNO3反应中就有以下等量关系:
(1)N原子守恒:反应前所有的N只存在于HNO3中;反应后含N的物质有HNO3的还原产物(假设此处有NO3、NO)和Cu(NO3)3,若HNO3过量,则过量HNO3中也含一部分N,则有:n(N)=n(NO2)+ n(NO)+2n[Cu(NO3)3]+n剩(HNO3)。
(2)得失电子守恒:在反应中失去电子的是参加反应的Cu,;得到电子的是被还原的HNO3(假设还原产物为NO2、NO),NO3-+e→ NO2、NO3-+3e→NO。根据得失电子守恒,则有:
(3)溶液中的电荷守恒:在任何溶液中,阴离子所带负电荷总数与阳离子所带正电荷总数在数值上是相等的。在Cu与HNO3反应后的溶液中,若HNO3不过量,阳离子只有Cu2+,阴离子只有NO3-(此类计算不考虑H2O电离出的极少量的H+、OH-);若HNO3过量,溶液中阳离子有Cu2+和H+,阴离子只有NO3-。则有:
①若HNO3不过量:
②若HNO3过量:
2.铁与稀HNO3的反应规律
(2)上述反应可以认为先发生反应①,若Fe有剩余则发生①×2+ ③即得反应②,所以,无论是反应①还是反应②,被还原的HNO3皆占参加反应的HNO3的。
有关镁、铝的图像集锦:
Al(OH)3与Al3+、AlO2-之间的转化,是建立在 Al(OH)3两性基础上的,有关相互转化的配比和沉淀Al(OH)3的质量变化,见下表:
与“已知A、B、C、D两种短周期元素,分别属于不同的主族,其原子...”考查相似的试题有: