本试题 “阅读下面的信息,推断元素及有关物质,按要求回答物质:信息①:X、Y、Z、W是常见的短周期元素,其原子序数依次增大,且原子核外最外层电子数均不少于2。(1)...” 主要考查您对镁的单质及其化合物
硅酸盐
(浓)硫酸
原子核外电子的排布
元素的性质
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镁:
化学式Mg,它是一种银白色的轻质碱土金属,化学性质活泼,能与酸反应生成氢气,具有一定的延展性和热消散性。镁元素在自然界广泛分布,是人体的必需元素之一,原子结构示意图:。
氧化镁:
化学式MgO是镁的氧化物,一种离子化合物。常温下为一种白色固体。氧化镁以方镁石形式存在于自然界中,是冶镁的原料。
氢氧化镁:
化学式Mg(OH)2,式量58.32。白色无定形粉末。难溶于水,易溶于稀酸和铵盐溶液。饱和水溶液的浓度为1.9毫克/升(18℃),呈碱性。加热到350℃失去水生成氧化镁。用做分析试剂,还用于制药工业。氧化镁跟水反应可得氢氧化镁。
镁及其化合物的物理性质和化学性质:
物理性质 | 化学性质 | |
Mg | 银白色固体,密度1.738g﹒cm3-,熔点645℃,沸点1090℃,导电导热性较好,延展性较好 | ①镁和铝两元素的原子最外层分别有2个和3个电子。在参加化学反应时,容易失去最外层电子成为阳离子,表现还原性。 Mg-2e-==Mg2+ ②镁与非金属反应 O2+2Mg2MgO Cl2+MgMgCl2 S+MgMgS 3Mg+N2Mg3N2 说明在常温下,镁能与空气里的氧气发生反应,生成一层致密的氧化物薄膜,从而使金属失去光泽。由于这层氧化物薄膜能阻止金属的继续氧化,所以镁有抗腐蚀性。 ③镁与酸反应 2HCl+Mg==MgCl2+H2↑ 2H++Mg==Mg2++H2↑ 镁跟硝酸、浓硫酸反应时,硝酸中的氮元素、硫酸中的硫元素被还原,不生成氢气。 ④镁跟某些氧化物反应 2Mg+CO2C+2MgO ⑤镁跟水反应 Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑ 说明:镁跟冷水反应非常缓慢. |
MgO | 白色固体,离子化合物,熔点为3073K,硬度(莫氏)为6.5,难溶于水的固体,熔点很高,是很好的耐火材料 | 典型的碱性氧化物,不能与水反应 |
Mg(OH)2 | 白色难溶于水的固体,其水溶液中c(OH-)很小,可以使酚酞溶液变成浅红色 Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq) |
①可与酸反应生成盐和水,如Mg(OH)2+2HCl==MgCl2+2H2O ②热稳定性差,受热容易分解 Mg(OH)2MgO+H2O |
工业制备镁:
电解熔融状态的氯化镁制取镁
阳极反应:2Cl--2e-==Cl2↑
阴极反应:Mg2++2e-==Mg
总反应:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
Mg2++2Cl-==Mg+Cl2↑
说明氧化镁比氯化镁熔点高,为了降低能耗,工业电解制取镁采用的原料是氯化镁而不是氧化镁。
氧化镁的应用:
氧化镁可用于染料,油漆,玻璃,化学试剂,医药,食品添加剂等方面,工业上利用MgO熔点高的特点,制造耐火材料。
硅酸钠:
(1)化学式:Na2SiO3
(2)俗称:其水溶液俗称水玻璃
(3)物理性质:硅酸钠溶液是无色黏稠液体
(4)化学性质:
①与盐酸反应 Na2SiO3+2HCl==== 2NaCl+H2SiO3(胶体)
②与CO2反应 NaSiO3+CO2+H2O ==Na2CO3+H2SiO3↓
③与水发生水解反应硅酸钠溶液显碱性
(5)制备:SiO2+2NaOH== Na2SiO3+H2O
(6)保存:试剂瓶不能配磨口玻璃塞
(7)用途:常用于制备硅胶和木材防火剂等
硫酸:
硫酸的分子式:H2SO4;结构式:,H2SO4中硫元素为+6价,处于最 0 高价,具有氧化性,但只有浓H2SO4表现出强氧化性,而稀硫酸、硫酸盐巾的硫元素通常不表现氧化性。
硫酸的物理性质和化学性质:
1.硫酸的物理性质
纯硫酸是无色、黏稠的油状液体,密度大,沸点高,是一种难挥发的强酸,易溶于水,能以任意比与水互溶.浓硫酸溶于水时放出大量的热。常见浓硫酸的质量分数为98.3%,其密度为 1.84g·cm-3,沸点为338℃,物质的量浓度为18.4mol·L-1.H2SO4的浓度越大,密度越大,若将30%的H2SO4溶液与10%的H2SO4溶液等体积混合,所得溶液的质量分数大于20%。
2.稀硫酸的化学性质
稀硫酸具有酸的通性。
(1)与指示剂作用:能使紫色石蕊试液变红。
(2)与碱发生中和反应
(3)与碱性氧化物或碱性气体反应
(4)与活泼金属发生置换反应
(5)与某些盐溶液反应
4.浓硫酸的特性
(1)吸水性将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中,其质量将增加,密度将减小,浓度降低,体积变大。这是因为浓硫酸具有吸水性,实验室里常利用浓硫酸作干燥剂。
浓硫酸不仅可以吸收空气中的水,还可吸收混在气体中的水蒸气、混在固体中的湿存水、结晶水合物中的部分结晶水。。
浓H2SO4中的H2SO4分子可强烈地吸收游离的水分子形成一系列的硫酸水合物:。这些水合物很稳定,所以浓H2SO4可作某些不与其反应的气体、固体的干燥剂,同时不能暴露在空气中。能够用浓H2SO4干燥的气体有、等酸性或中性气体,而具有还原性的气体和碱性气体NH3则不能用浓H2SO4干燥。另外在酯化反应中,如中,浓H2SO4作催化剂和吸水剂。
(2)脱水性指浓H2SO4将有机物里的氧、氧元素按原子个数比2:1脱去生成水的性质。浓H2SO4从有机物中脱下来的是氢、氧元素的原子,不是水,脱下来的氢、氧元素的原子按2:1的比例结合成H2O;对于分子中所含氢、氧原子个数比为2:l的有机物(如蔗糖、纤维素等),浓H2SO4可使其炭化变黑,如:
(3)强氧化性常温下,Fe、Al遇浓H2SO4会发生钝化。但热的浓 H2SO4能氧化大多数金属(除金、铂外)、某些非金属单质及一些还原性化合物。如:
在这些氧化还原反应中,浓硫酸的还原产物一般为SO2。
浓、稀硫酸的比较与鉴别:
1.比较
稀硫酸—弱氧化性—可与活泼金属反应,生成H2—氧化性由H+体现。
浓硫酸——强氧化性——加热时可与绝大多数金属和某些非金属反应,通常生成SO2——氧化性由体现。
2.鉴别
从浓H2SO4和稀H2SO4性质的差异人手,可知鉴别浓H2SO4和稀H2SO4的方法有多种。
方法一:取少量蒸馏水,向其中加入少量试样硫酸,如能放出大量热则为浓H2SO4,反之则为稀H2SO4。
方法二:观察状态,浓H2SO4呈黏稠状,而稀H2SO4为黏稠度较小的溶液。
方法三:用手掂掂分量,因为浓H2SO4的密度较大 (1.84g·cm-3,相同体积的浓H2SO4和稀H2SO4,浓H2SO4的质量比稀H2SO4大很多。
方法四:取少量试样,向其中投入铁片,若产生气体,则为稀H2SO4,;若无明显现象(钝化),则为浓H2SO4。
方法五:用玻璃棒蘸取试样在纸上写字,立即变黑 (浓H2SO4的脱水性)者为浓H2SO4,另一种为稀H2SO4。
方法六:取少量试样,分别投入一小块铜片,稍加热发生反应的(有气泡产生)为浓H2SO4。(浓H2SO4的强氧化性),无现象的是稀H2SO4.
硫酸的用途及使用:
(1)用途硫酸是化学工业最黄要的产品之一,它的用途极广(如下图)。
①利用其酸性可制磷肥、氮肥,可除锈,可制实用价值较高的硫酸盐等。
②利用其吸水性,在实验室浓H2SO4常用作干燥剂。
③利用其脱水性,浓H2SO4常作精炼石油的脱水剂、有机反应的脱水剂等。
④利用浓H2SO4的高沸点和难挥发性,常用于制取各种挥发性酸。
⑤浓H2SO4常作有机反应的催化剂。
(2)浓硫酸的安全使用
①浓H2SO4的稀释稀释浓硫酸时应特别注意:将浓硫酸沿器壁慢慢地注入水中,并不断搅拌,使产生的热量迅速地扩散出去。切不可把水倒人浓硫酸里。两种液体混合时,要把密度大的加到密度小的液体中,如浓H2SO4、浓HNO3-混合酸的配制方法是把浓H2SO4沿器壁慢慢地注入浓HNO3中。
②万一不小心将浓硫酸溅到皮肤上、衣服上或桌面上,应分别怎样处理?
皮肤上:用干布迅速拭去,再用大量水冲洗,最后涂上3%~5%的碳酸氢钠溶液。
衣服上:用大量水冲洗。
桌面上:大量时,用适量。NaHCO3,溶液冲洗,后用水冲洗,再用抹布擦干;少量时用抹布擦即可。
原子核外电子的排布:
在多电子原子中,由于各电子所具有的能量不同,因而分布在离核远近不同的区域内做高速运动。能量低的电子在离核近的区域内运动,能量高的电子在离核较远的区域内运动。
电子层:
电子层在含有多个电子的原子里,电子分别存能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层,也称作电子层,分别用n=1,2,3,4,5.6,7或K、L、 M、N、O、P、Q来表示从内到外的电子层
原子结构与元素的性质:
原子的核外电子排布对元素的化学性质有着非常重要的影响。元素的化学性质主要取决于原子的核外最外层电子数。
1.元素的金属性、非金属性(得失电子能力)与最外层电子数的关系
(1)稀有气体元素原子最外层电子数为8(He为 2),已达稳定结构,既不易失电子也小易得电子,所以化学性质不活泼。
(2)金属元素原子最外层电子数一般小于4,较易失去电子而达到稳定结构,其单质表现还原性。
(3)非金属元素原子最外层电子数一般大于或等于4,较易获得电子而达到稳定结构,其单质多表现氧化性。
2.元素的化合价与原子最外层电子数的关系
元素显正价还是显负价及其数值大小与原子的最外层电子数密切相关。其一般规律可归纳如下表:
核外电子排布的一般规律:
(1)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子.
(2)原子最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。
(3)次外层电子数目不超过18个(K层为次外层时不超过2个,L层为次外层时不超过8个)。倒数第三层电子数目不超过32个。
(4)核外电子分层排布,电子总是优先排布在能量最低的电子层里,然后由里向外,依次排布在能量逐渐升高的电子层里,即最先排K层,当K层排满后,冉排L层等。原子核外电子排布不是孤立的,而是相互联系的。层数相同而位置不同的电子层中最多容纳的电子数小一定相同,如N层为最外层时,最多只能排8个电子;N层为次外层时,最多只能排18个电子而不是32个电子(2×42=32)。
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