本试题 “A是一种红棕色金属氧化物,B、D是金属单质,J是一种难溶于水的白色化合物,受热后容易发生分解。(1)写出下列物质的化学式: A:__________E:___________J...” 主要考查您对单质铝
氧化铝
氢氧化铝
氧化铁
氢氧化亚铁
氢氧化铁
亚铁盐(二价铁离子)
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。
铝的主要性质:
铝的特殊性质:
铝既能与酸反应,也能与强碱反应。
铝与酸反应:铝与浓硫酸在常温下发生钝化,2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑
铝与碱反应:2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑
铝热反应:
铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。此种反应被称为铝热反应。
可简单认为是铝与某些金属氧化物(如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)或非金属氧化物(如SiO2等)在高热条件下发生的反应。
铝热反应常用于冶炼高熔点的金属,并且它是一个放热反应,
其中镁条为引燃剂,氯酸钾为助燃剂。
其装置如下图所示:
铝热反应配平技巧:
取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数,即可快速配平,如8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中,可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12,则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4,然后便可得到Al为8,Fe为9。
镁铝的化学性质比较:
单质 | 镁 | 铝 |
与非金属反应 | 2Mg+O2=(点燃)=2MgO (发出耀眼白光) Mg+Cl2=(点燃)=MgCl2 3Mg+N2=(点燃)=Mg3N2 |
4Al+3O2=(加热)=2Al2O3 2Al+3Cl2=(加热)=2AlCl3 2Al+3S=(加热)=Al2S3 |
与沸水反应 | Mg+2H2O=(加热)=Mg(OH)2+H2↑ | 不反应 |
与酸反应 | Mg+2H+==Mg2++H2↑ 与稀硝酸反应生成Mg(NO3)2、NOx(或者N2、NH4NO3)、H2O |
2Al+6H+==2Al3++3H2↑ 在冷的浓硝酸或浓硫酸中钝化 |
与氧化物反应 | 2Mg+CO2=(点燃)=2MgO+C (剧烈燃烧,生成白色粉末和黑色固体) |
2Al+Fe2O3=(高温)=2Fe+Al2O3(铝热反应) |
与盐溶液反应 | Mg+2NH4++2H2O==Mg2++2NH3·H2O+H2↑ Mg+Cu2+==Mg2++Cu |
2Al+3Hg2+=2Al3++3Hg |
与强碱反应 | 不反应 | 2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑ |
取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数,即可快速配平,如8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中,可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12,则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4,底下便可得到Al为8,Fe为9。
铝与酸、碱反应的计算技巧:
铝与酸、碱反应的实质都是,,所以根据得失电子守恒可知:,利用此关系可以方便地进行有关计算。
铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的计算:
Al是我们中学阶段学习的唯一既与H+反应也与OH-反应的金属,它与酸、碱反应既有相同点,也有不同点。
相同点:Al均被氧化成+3价,所以1molAl不论与H+还是与OH-反应均生成3gH2。
不同点:1molAl与H+反应消耗3molH+,而与OH-反应只消耗1molOH-,所以含有等物质的量的NaOH溶液和HCl溶液分别与足量的铝反应时生成的氢气的物质的量之比为3∶1。
“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
钝化:
铝、铁在常温下与浓硫酸发生钝化,钝化不是不反应,而是被氧化成一层致密的氧化物薄膜,恰恰说明金属的活泼性。
氧化铝的性质:
氧化铝的两性:
氧化铝属于两性氧化物,既能与酸反应,也能与强碱反应:
Al2O3+6H+===2Al3++3H2O
Al2O3+2OH-===2AlO2-+H2O
氧化铝与氧化镁的比较:
氧化物 | MgO | Al2O3 | |
工业制备 | MgCO3=(煅烧)=MgO+CO2↑ | 铝土矿——Al2O3 | |
中央物理性质 | 白色固体,熔点高,密度小 | 白色固体,熔点高,密度较小 | |
主要化学性质 | H2O | MgO+H2O==Mg(OH)2,很慢 | 不溶解,也不反应 |
H+ | MgO+2H+==Mg2++H2O | Al2O3+6H+==2Al3++3H2O | |
OH- | 不反应 | Al2O3+2OH-==2AlO2-+H2O | |
重要用途 | 制造耐火、耐高温器材 | 制造耐火、耐高温器材;工业冶炼铝 |
氢氧化铝的性质:
不溶于水的白色胶状物质;能凝聚水中的悬浮物,可用作净水剂、可治疗胃酸过多、作糖的脱色剂等;既能与酸反应,又能与碱反应。
(1)与酸反应:Al(OH)3+3H+==Al3++3H2O
(2)与碱反应:Al(OH)3+OH-==AlO2-+2H2O
氢氧化铝的性质:
氢氧化铝的制备:
实验室制法:Al2(SO4)3+6NH3·H2O==(NH4)2SO4+Al(OH)3↓
其他制法:①AlO2-+HCO3-+H2O=Al(OH)3↓+CO32-
②2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-
③AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
④3AlO2-+Al3++6H2O==4Al(OH)3↓
例题:用稀H2SO4、NaOH溶液和金属铝为原料制取Al(OH)3。
甲、乙、丙三个学生的制备途径分别是
甲:
乙:
丙:
若要得到等量的Al(OH)3,则( B )
A.三者消耗的原料相同 B.甲消耗的原料的总物质的量最多 C.乙消耗的原料的总物质的量最少 D.丙消耗的原料的总物质的量最多
有关Al(OH)3的计算及图象分析:
解答有关Al(OH)3的图象和计算问题要注意以下三点:
(1)“铝三角”关系图中各物质转化方程式中的化学计量数关系。
(2)铝元素的存在形式。
(3)图象分析时:首先要看清横、纵坐标的含义,其次要对图象进行全面的分析,尤其需要关注的是特殊点(起点、折点、顶点、终点)的含义。
1、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:
方法与技巧:
氧化铁:
化学式Fe2O3,溶于盐酸,为红棕色粉末。其红棕色粉末为一种低级颜料,工业上称氧化铁红,用于油漆、油墨、橡胶等工业中,可做催化剂,玻璃、宝石、金属的抛光剂,可用作炼铁原料。
(1)色态:红色粉末,俗称铁锈(铁红)
(2)溶解性:溶于盐酸、稀硫酸生成+3价铁盐;难溶于水,不与水反应。
(3)氧化性:高温下被CO、H2、Al、C、Si等还原
氧化铁的化学性质:
铁的氧化物:
化学式 | FeO | Fe2O3 | Fe3O4 |
俗称 | —— | 铁红 | 磁性氧化铁 |
色态 | 黑色粉末 | 红棕色粉末 | 黑色晶体 |
铁的价态 | +2 | +3 | +2、+3 |
水溶性 | 不溶 | 不溶 | 不溶 |
与酸反应 | FeO+2H+==Fe2++H2O | Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O | Fe3O4+8H+==Fe2++2Fe3++4H2O |
用途 | 玻璃色料 | 油漆、颜料 | 做颜料和抛光剂 |
氧化性 | 高温时都能与C、CO、H2反应,被还原生成Fe单质 |
氢氧化亚铁:
化学式为Fe(OH)2,白色固体,难溶于水,碱性较弱,可与常见酸反应;在空气中易被氧化,白色→灰绿色→红褐色。反应方程式如下:
(1)
(2)
(3)
氢氧化亚铁的性质:
氢氧化亚铁极易被氧化,水中的溶解氧就可以把它氧化。
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
4Fe(OH)2+O2=△=2Fe2O3+4H2O
铁的氢氧化物:
Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | |
色态 | 白色固体 | 红褐色固体 |
与盐酸反应 | Fe(OH)2+2H+==Fe2++2H2O | Fe(OH)3+3H+==Fe3++3H2O |
热稳定性 | 在空气中加热迅速生成Fe3O4 | 2Fe(OH)3=(加热)=Fe2O3+3H2O |
二者的关系 | 在空气中Fe(OH)2能够非常迅速地被氧化成Fe(OH)3,现象是:白色迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。反应方程式为:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 |
氢氧化亚铁的制备:
因Fe(OH)2在空气中易被氧化,4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,故Fe(OH)2在水中不能稳定存在,在实验室制取Fe(OH)2时,一定要用新制的亚铁盐和先加热驱赶掉O2的NaOH溶液,且滴管末端要插入试管内的液面以下,再滴加NaOH溶液,也可以在反应液面上滴加植物油或苯等物质进行液封,以减少Fe(OH)2与O2的接触。关于Fe(OH)2制备的方法很多,核心问题有两点,一是溶液中溶解的氧必须除去,二是反应过程必须与O2隔绝。
1、操作方法:在试管里注入少量新制备的硫酸亚铁溶液,再向其中滴入几滴煤油,用胶头滴管吸取氢氧化钠溶液,将滴管尖端插入试管里溶液液面下,逐滴滴入氢氧化钠溶液,观察现象。另外,为使氢氧化亚铁的制备成功,先将硫酸亚铁溶液加热,除去溶解的氧气。
实验现象:滴入溶液到硫酸亚铁溶液中有白色絮状沉淀生成。白色沉淀放置一段时间,振荡后迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。
注:白色沉淀:Fe(OH)2;灰绿色沉淀:Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物;红褐色沉淀:Fe(OH)3
方法的改进:可在液面上滴加苯或者油进行液封,可有效防止氧的溶解。
【典例】 Ⅰ.用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入________。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液,这样操作的理由是__________________________________________________________ ________________________________________________________
Ⅱ.在如图所示的装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
(1)在试管Ⅰ中加入的试剂是________。
(2)在试管Ⅱ中加入的试剂是________。
(3)为了制得Fe(OH)2白色沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是_____________________________。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,理由是_________________________________________________________________。
【答案】:Ⅰ.(1)稀H2SO4、铁屑 (2)煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化 Ⅱ.(1)稀H2SO4和铁屑 (2)NaOH溶液 (3)检验试管Ⅱ出口处排出的H2的纯度,当排出的H2已经纯净时再夹紧止水夹 (4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,故外界O2不易进入
2、电化学制备
【典例】 由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。若用下图所法实验装置可制得纯净的Fe(OH)2沉淀。两极材料分别为石墨和铁。
①a电极材料为_______,其电极反应式为_______________。
②电解液d可以是_______,则白色沉淀在电极上生成;也可以是_______,则白色沉淀在两极之间的溶液中生成。
A.纯水 B.NaCl溶液 C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液
③液体c为苯,其作用是______________,在加入苯之前,对d溶液进行加热处理的目的是___________。
④为了在短时间内看到白色沉淀,可以采取的措施是____________________。
A.改用稀硫酸做电解液 B.适当增大电源电压 C.适当缩小两电极间距离 D.适当降低电解液温度
⑤若d改为Na2SO4溶液,当电解一段时间,看到白色沉淀后,再反接电源,继续电解,除了电极上看到气泡外,另一明显现象为___________。
【答案】:①Fe;Fe-2e-=Fe2+ ②C;B ③隔绝空气防止Fe(OH)2被空气氧化;排尽溶液中的氧气,防止生成的Fe(OH)2在溶液中氧化 ④B、C ⑤白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
氢氧化铁:
红褐色固体,难溶于水,易与酸反应;加热可分解生成氧化铁。反应方程式如下:
(1)
(2)
(3)
氢氧化铁胶体的制备:
操作步骤:将烧杯中的蒸馏水加热至沸腾,向沸水中滴加5~6滴饱和FeCl3溶液,继续煮沸至呈红褐色为止。
离子方程式:Fe3++3H2O=(加热)=Fe(OH)3(胶体)+3H+
铁的氢氧化物:
Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | |
色态 | 白色固体 | 红褐色固体 |
与盐酸反应 | Fe(OH)2+2H+==Fe2++2H2O | Fe(OH)3+3H+==Fe3++3H2O |
热稳定性 | 在空气中加热迅速生成Fe3O4 | 2Fe(OH)3=(加热)=Fe2O3+3H2O |
二者的关系 | 在空气中Fe(OH)2能够非常迅速地被氧化成Fe(OH)3,现象是:白色迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。反应方程式为:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 |
浅绿色溶液,既有氧化性性又具有还原性,主要表现还原性
(1)与氧化剂反应生成三价铁
(2)与碱反应
(3)Fe2+易被氧化,水溶液中易水解。亚铁盐溶液(FeCl2)在保存时加入少量铁屑以防止Fe2+被氧化,滴入少量相应的酸溶液(HCl),防止Fe2+水解。
与“A是一种红棕色金属氧化物,B、D是金属单质,J是一种难溶于水...”考查相似的试题有: