高中化学 3.2《几种重要的金属化合物》学案24 新人教版必修1

第二节 几种重要的金属化合物

【本节学习要点】

1．了解金属氧化物的物理性质，掌握金属氧化物与H2O、酸反应的规律，以及A

l2O3的两性，Na2O2与H2O、CO2的反应。

2．了解金属氢氧化物的物理性质，掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3的制备以及它们与酸反应的性质和受热分解规律，掌握Al(OH)3的两性。

3．掌握Na2CO3、NaHCO3的性质，了解其主要用途

4．掌握Fe2＋、Fe3＋的检验方法及其相互转化。

重难点一、钠的重要化合物

1．Na2O和Na2O2的比较

名称,氧化钠,过氧化钠

化学式,Na2O,Na2O2氧元素

化合价,－2,－1阳、阴离子数比,Na＋和O2－之比为2∶1,Na＋和O2－2之比为2∶1

类别,碱性氧化物,不属于碱性氧化物颜色状态,白色固体,淡黄色固体与H2O

反应,Na2O＋H2O===2NaOH,2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑与CO2

反应,Na2O＋CO2===Na2CO3,2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2与盐酸

反应,Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O,2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑

生成条件,常温下与氧气反应,点燃或加热时与氧气反应稳定性,不稳定,较稳定

用途,—,强氧化剂、供氧剂、漂白剂

特别提醒 (1)Na2O2不是碱性氧化物，因其与酸(盐酸、稀H2SO4等)反应时除生成盐、水外，还生成O2，不符合碱性氧化物的概念。

(2)Na2O2具有强氧化性，能氧化S2－、SO2、SO2－3、Fe2＋、酸碱指剂等。

(3)Na2O2具有漂白性，因Na2O2能氧化有色物质而使物质褪色，能漂白品红溶液、酸碱指示剂、有色布条等。

2．有关Na2O2与CO2、H2O反应的规律应用

2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2

2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑

(1)物质的量的关系

无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O与放出O2的物质的量之比为2∶1。 (2)气体体积关系

若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2，气体的体积减少为原混合气体体积的12。

(3)电子转移关系

当Na2O2与CO2、H2O反应时，每产生1 mol O2转移2 mol e－。

(4)固体质量关系

①由2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2得

Na2O2——Na2CO3 Δm＝m(CO)

即Na2O2增加质量等于等物质的量的CO的质量

②由2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑得

2Na2O2——4NaOH Δm＝m(H2)

即Na2O2增加质量等于等物质的量的H2的质量(或水中H的质量)

③由2CO＋O2=====火花2CO2,2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑，

2H2＋O2=====电火花2H2O,2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2，

得CO＋Na2O2===Na2CO3，H2＋Na2O2===2NaOH，

所以只要有少量O2存在，在电火花作用下引发反应，CO(或H2)可与足量Na2O2作用完全转化为Na2CO3(或NaOH)，Na2O2增加的质量就是CO(或H2)的质量。

(5)先后顺序关系

一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)混合物反应，可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完成后，再与H2O(g)发生反应。

3．Na2CO3和NaHCO3的比较

物质,碳酸钠(Na2CO3),碳酸氢钠(NaHCO3)

俗名,纯碱或苏打,小苏打

色、态,白色粉末

(Na2CO3·xH2O

为晶体),细小白色晶体

溶解性,

易溶于水,可溶于水

同温度下的溶解度：Na2CO3＞NaHCO3

热稳定性,稳定，受热难分解；但结晶碳酸钠 (Na2CO3·xH2O)易风化,不稳定，受热易分解2NaHCO3=====△Na2CO3＋H2O＋CO2↑与酸反应,

Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑,NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑

反应速度：NaHCO3＞Na2CO3

与碱反应,Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH

Na2CO3＋NaOH—不反应,2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O

NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O与可溶性钙盐、钡盐反应,Na2CO3＋CaCl2===

CaCO3↓＋2NaClNa2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl,不反应

相互转化,Na2CO3CO2＋H2O①固(加热)，②液(NaOH)NaHCO3

特别提醒 (1)碳酸及碳酸盐的热稳定性

①可溶性碳酸盐(不包括铵盐)>不溶性碳酸盐>酸式碳酸盐>碳酸。如常见的碳酸盐及碳酸的热稳定性如下：Na2CO3>CaCO3>NaHCO3>Ca(HCO3)2>H2CO3。

②一价金属盐比二价金属盐稳定

如：Na2CO3>CaCO3，NaHCO3>Ca(HCO3)2

③相同金属阳离子，正盐比酸式盐稳定

如：Na2CO3>NaHCO3，CaCO3>Ca(HCO3)2

(2)NaHCO3与Ca(OH)2反应，反应物的比例不同，反应不同

①当NaHCO3过量时

2NaHCO3＋Ca(OH)2(少量)===CaCO3↓＋2H2O＋Na2CO3

②当Ca(OH)2过量时

NaHCO3＋Ca(OH)2(过量)===CaCO3↓＋NaOH＋H2O

(3)Na2CO3与盐酸的反应

滴加顺序,向Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸,向稀盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液

反应现象,开始无气泡：当滴加到一定量时有气泡放出,开始就有气泡放出

反应原理,Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3

NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑,Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑

产气量,只有在盐酸相对Na2CO3溶液足量时，两种滴加方式产生的CO2才会相同，否则，前一种滴加方式产生的CO2不如后者多。

应用,稀盐酸和Na2CO3溶液的鉴别，加入试剂的次序不同，引起反应中反应物过量情况不同，因而产生的现象不同。

4．Na2CO3、NaHCO3的鉴别

(1)热稳定性不同。分别加热少量的样品，若发生分解反应，将产生的气体通入澄清的石灰水中，石灰水变浑浊的原试剂是NaHCO3，另一种试剂为Na2CO3。

(2)与酸反应速率不同。分别取一定量的固体，加入等浓度等体积的盐酸，反应较快的原试剂是NaHCO3，另一种试剂为Na2CO3。

(3)阴离子不同。分别取其稀溶液，分别滴加BaCl2稀溶液，产生沉淀的原试剂为Na2CO3，另一种为NaHCO3。

(4)溶液的碱性强弱不同。在其等浓度稀溶液中加酚酞试液，溶液呈红色的原试剂为Na2CO3，溶液为浅红色的是NaHCO3。

(5)利用Na2CO3和NaHCO3溶液与稀盐酸反应的原理差异，鉴别NaHCO3和Na2CO3溶液。分别取少量溶液，分别逐滴加入盐酸，开始无气体逸出的为Na2CO3，开始即有气体逸出的为NaHCO3：HCl＋Na2CO3===NaCl＋NaHCO3，

HCl＋NaHCO3===NaCl＋CO2↑＋H2O。

5．CO2－3和HCO－3的检验

(1)当某溶液加盐酸放出无色、无味、使澄清石灰水变浑浊的气体，则原溶液中含有CO2－3或HCO－3。

(2)若需要进一步确证是CO2－3还是HCO－3，需取原试液滴加BaCl2溶液，如有沉淀，则含有CO2－3：CO2－3＋Ba2＋===BaCO3↓，若没有沉淀，则含有HCO－3。

6．物质的分离提纯

(1)Na2CO3固体中混有少量NaHCO3：可用加热法除去。

(2)NaHCO3溶液中混有少量的Na2CO3：可通入过量CO2，进行转化。饱和Na2CO3溶液中通入CO2，则析出NaHCO3晶体，Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3↓。

(3)Na2CO3溶液中的NaHCO3：可加适量的NaOH溶液进行转化。NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O。

(4)CO2气体中的HCl：通入饱和NaHCO3溶液，

NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。

(5)NaCl溶液中混有NaHCO3：向溶液中加入适量盐酸。

7．焰色反应中需要注意的问题

(1)洗涤铂丝必须用稀HCl而不能用稀H2SO4，原因是硫酸盐的沸点高，不易挥发，而用盐酸洗涤可以使铂丝上的高沸点杂质转化为沸点相对较低的氯化物，从而在灼烧时容易挥发而除去。

(2)焰色反应选用灯的颜色应是无色或浅色的，以免对物质的焰色产生干扰。

(3)实验室若无铂丝，可用无锈的洁净铁丝代替。

(4)观察钾的火焰时，要通过蓝色钴玻璃，因为钾中常有微量的钠黄色火焰会掩盖紫色火焰，透过蓝色钴玻璃可以滤去黄光。

特别提醒 焰色反应呈黄色，一定含Na元素，也可能含K元素，需透过蓝色钴玻璃进一步检证。

重难点二、铝的重要化合物 1．Al3＋、Al(OH)3、AlO－2相互转化的关系：

(1)典型反应

Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O

Al(OH)3+3H+===3H2O+Al3+

AlO2-+H2O+H+===Al(OH)3↓

AlO2-+4H+===Al3++2H2O

Al3++3OH-===Al(OH)3↓

Al3++4OH-===AlO2-+2H2O

(2)制取Al(OH)3的方法

①Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH+

②AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3

③3AlO－2＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓

注意 Al(OH)3不溶于氨水和碳酸，制备时一般不选用强碱或强酸

2．Al3＋、Al(OH)3、AlO－2相互转化的图象分析

(1)如下图所示，向A

lCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量：

Al3++3OH-===Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O

现象：白色胶状沉淀逐渐增多至最大值(A

点)，继续滴加NaOH溶液，沉淀逐渐溶解，最后完全消失。

(2)如下图所示，向A

lCl3溶液中，滴加氨水直至过量：