根据题中的叙述找出反应物,生成物以及反应条件,再依据方程式的书写规则进行书写,根据化学式进行分析,根据元素质量比的解法进行分析.根据氢元素的质量分数进行分析.
解:该沉淀中只有铝是金属元素,所以金属氧化物是氧化铝,一种具有氨臭味的气体就是氨气,两种非金属氧化物只能是碳和氢的氧化物,也就是水和二氧化碳,该沉淀在高温的条件下生成氧化铝,氨气,水和二氧化碳,故答案为:.从化学式可以看出,该物质是由氮,铝,氢,碳,氧五种元素组成的,故答案为:,元素的质量比是相对原子质量和原子个数乘积的比值,,故答案为:.从化学式可知氢元素的质量分数是:,所以,吨该化合物中含有的氢元素的质量是:,故答案为:.
在解此类方程式的书写题时,首先确定反应原理,然后再依据原理找出反应物,生成物和反应条件,根据方程式的书写规则书写方程式.通过此类题,要掌握元素质量比,元素种类等的解答.
1177@@3@@@@书写化学方程式、文字表达式、电离方程式@@@@@@111@@Chemistry@@Junior@@$111@@2@@@@质量守恒定律@@@@@@16@@Chemistry@@Junior@@$16@@1@@@@物质的化学变化@@@@@@2@@Chemistry@@Junior@@$2@@0@@@@初中化学@@@@@@-1@@Chemistry@@Junior@@$1115@@3@@@@分子、原子、离子、元素与物质之间的关系@@@@@@106@@Chemistry@@Junior@@$106@@2@@@@微粒构成物质@@@@@@15@@Chemistry@@Junior@@$15@@1@@@@物质构成的奥秘@@@@@@2@@Chemistry@@Junior@@$2@@0@@@@初中化学@@@@@@-1@@Chemistry@@Junior@@$1138@@3@@@@化学式的书写及意义@@@@@@108@@Chemistry@@Junior@@$108@@2@@@@物质组成的表示@@@@@@15@@Chemistry@@Junior@@$15@@1@@@@物质构成的奥秘@@@@@@2@@Chemistry@@Junior@@$2@@0@@@@初中化学@@@@@@-1@@Chemistry@@Junior@@$1146@@3@@@@元素质量比的计算@@@@@@108@@Chemistry@@Junior@@$108@@2@@@@物质组成的表示@@@@@@15@@Chemistry@@Junior@@$15@@1@@@@物质构成的奥秘@@@@@@2@@Chemistry@@Junior@@$2@@0@@@@初中化学@@@@@@-1@@Chemistry@@Junior@@$1153@@3@@@@有关化学式的计算和推断@@@@@@108@@Chemistry@@Junior@@$108@@2@@@@物质组成的表示@@@@@@15@@Chemistry@@Junior@@$15@@1@@@@物质构成的奥秘@@@@@@2@@Chemistry@@Junior@@$2@@0@@@@初中化学@@@@@@-1@@Chemistry@@Junior@@
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第五大题，第1小题
求解答 学习搜索引擎 | 超细氧化铝是一种重要的功能陶瓷,实验室可以用N{{H}_{4}}Al{{(S{{O}_{4}})}_{2}}和N{{H}_{4}}HC{{O}_{3}}为原料在一定条件下反应生成N{{H}_{4}}AlO(OH)HC{{O}_{3}},该物质是一种难溶于水的沉淀物,该沉淀若在高温分条件下可分解得到一种超细的金属氧化物和两种非金属氧化物及另外一种具有氨臭味的气体.用你所学的知识完成下列问题:(1)N{{H}_{4}}AlO(OH)HC{{O}_{3}}在高温时会发生分解反应,写出该物质在高温条件下分解的方程式___.(2)N{{H}_{4}}AlO(OH)HC{{O}_{3}}是一种组成比较复杂的化合物,该化合物组成中含有___种元素,其中氮,碳,氧三种元素的质量比是___.(3)若N{{H}_{4}}AlO(OH)HC{{O}_{3}}的相对分子质量是139,则278吨该化合物中含有的氢元素的质量是___吨.有水参加的化合反应的生成物中（　　）A. 一定含水分子B. 可能含氢元素C. 一定含有氧元素D. 可能含有金属元素
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A、有水参加的化合反应的生成物中不可能有水，因此不含有水分子，故错误；B、根据质量守恒定律可知，有水参加的化合反应的生成物中一定含有氢、氧元素，故错误；C、根据质量守恒定律可知，有水参加的化合反应的生成物中一定含有氢、氧元素，故正确；D、有水参加的化合反应，其它反应物中可能含有金属元素，根据质量守恒定律可知，生成物中可能含有金属元素，例如氧化钙和水反应，故正确；故选：CD．
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根据质量守恒定律结合物质的构成进行分析．
本题考点：
质量守恒定律及其应用．
考点点评：
难度较大，掌握质量守恒定律和物质的构成等是解题的关键．
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人教版高中化学必修1模块考试复习提纲
人教版高中化学必修 1 模块考试复习提纲第一章从实验学化学 化学是一门以实验为基础的自然科学。 第一节化学实验基本方法 一、化学实验安全 1、遵守实验室规则。2、了解安全措施。3、掌握正确的操作方法。4、重视并逐步熟悉污染物和废弃物的处理方法。 Page4 图 1―1 一些常用危险化学品的标志 可直接加热的仪器、需要垫上石棉网进行加热的仪器 二、混合物的分离和提纯 优
先考虑物理方法，然后再考虑化学方法。 1、过滤和蒸发 过滤：从液体中分离出不溶的固体物质。 蒸发：从溶液中分离出已溶解的溶质。 实验：粗盐提纯步骤：溶解过滤蒸发转移 检验 SO42-的方法：先加过量的稀盐酸（可排除 Ag+和 CO32-的干扰） ，再加 BaCl2 溶液，若有白色沉淀产生，则原溶 液中含有 SO42-，反之则无。 检验 CO32-的方法： 加入少量的稀盐酸， 将产生的气体通入澄清的石灰水 （溶质为 Ca （OH） ） 若有白色沉淀产生， 2 ， 则原溶液中含有 CO32-，反之则无。 除去粗盐（主要成分为 NaCl）中含有的可溶性杂质 CaCl2、MgCl2 和一些硫酸盐（以 Na2SO4 为代表）时添加试剂 的顺序：BaCl2 溶液、NaOH 溶液、Na2CO3 溶液、稀 HCl 或 BaCl2 溶液、Na2CO3 溶液、NaOH 溶液、稀 HCl（其它 方法合理亦可，要注意一定要在加 Na2CO3 溶液之前先加 BaCl2）Na2SO4+BaCl2=BaSO4 +2NaCl Page110 附录二部分酸、碱和盐的溶解性表（20℃） 溶解性规律：硝酸盐、铵盐、钾盐、钠盐都可溶盐酸盐：AgCl 不溶硫酸盐：BaSO4 不溶，CaSO4、Ag2SO4 微溶碳 酸盐： （NH4）2CO3、K2CO3、Na2CO3 可溶碱：NH3?H2O、KOH、NaOH、Ca（OH）2、可溶不溶于酸的盐：AgCl、 BaSO4 2、蒸馏和萃取 蒸馏的原理：利用混合物中各组分的沸点不同，除去易挥发、难挥发或不挥发的杂质。 实验：实验室制取蒸馏水 萃取的原理：利用物质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把物质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提 取出来。 对萃取剂的要求： （1）溶质在萃取剂中的溶解度更大（2）萃取剂和原溶剂互不相溶等 分液：将萃取后两种互不相溶的液体分开的操作，叫做分液。 实验：用 CCl4 萃取碘水中的碘单质注意：碘单质能升华 第二节化学计量在实验中的应用 一、物质的量的单位―摩尔①物质的量是一个物理量， 它 表示含有一定数目粒子的集合体，符号为 n。 ②物质的量的单位为摩尔， 简 称摩，符号为 mol。 ③国际上规定，1mol 粒子集 12 体所含的粒子数与 0.012kg C 中 所含的碳原子数相同，约为 6.02 23 ×10 。 ④把 1mol 任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数，符号为 NA， 23 -1 通常用 6.02×10 mol 表示。 作为 物质的量的单位， mol 可以计量所 有微观粒子。 单位物质的量的物质所具有的质 量叫做摩尔质量。 摩尔质量的符号为 M，常用的单位为 g/mol（或 g?mol ） 。粒子的摩尔质量在数 值上等于它的相对质量。 n=m/M二、气体摩尔体积 物质体积的大小取决于构成这种物质的粒子数目、粒子的大小和粒子之间的距离这三个因素。当粒子数相同时，固 态物质或液态物质的体积主要决定于粒子的大小，气体的体积主要决定于气体粒子之间的距离。在相同的温度和压 强下（STP） ，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。 （阿伏加德罗定律，又称四同定律）单位物质的量的气 。 体所占的体积叫做气体摩尔体积，符号为 Vm，常用的单位有 L/mol（或 L?mol-1） Vm=V/n 气体摩尔体积的数值不是固定不变的，它决定于气体所处的温度和压强。在 0℃和 101kPa（标准状况）的条件下， 气体摩尔体积约为 22.4L/mol。温度升高，气体摩尔体积增加；压强增大，气体摩尔体积减小。 （1mol 气体的体积为 22.4L，该气体不一定处于标准状况下） *理想气体状态方程 PV=nRT（R 为气体普适常数，R=8.3144107 尔格?克分子-1?度-1） 由理想气体状态方程得到的三个推论： （1）V1/V2=n1/n2（STP） （2）M1/M2=ρ1/ρ2=D （STP） （3）M=ρ?Vm 三、物质的量在化学实验中的应用 物质的量浓度是表示单位体积溶液里所含溶质 B 的物质的量，也称为 B 的物质的量浓度，符号为 CB。物质的量浓 度可表示为：CB=nB/V 物质的量浓度常用的单位为 mol/L（或 mol?L-1） 。 浓溶液稀释：C1?V1=C2?V2 或ω1?m1=ω2?m2 物质的量浓度与溶液的密度的关系：CB=1000ρ?ω/M （ω表示溶质的质量分数） 容量瓶是用来配制一定物质的量浓度的溶液的仪器（惟一的用途） 。其常用的规格有 100mL、250mL、500mL 和 1000mL。容量瓶上标有容积、温度和刻度线（只有一条）三项。 实验：配制 100mL1.00mol/LNaCl 溶液步骤： （1）计算（2）称量（在托盘天平两边先各放一张薄纸，所放薄纸 的质量相同） （3）溶解（用玻璃棒搅拌加快 NaCl 溶解） （4）冷却（5）移液（要用玻璃棒引流） （6）洗涤（反复 2~3 次，将洗涤液倒入瓶中） （7）振荡（8）定容（用洗瓶注水至液面离瓶颈刻度线下 1~2cm 时改用胶头滴管滴加 蒸馏水至凹液面最低处与刻度线相切） （9）摇匀（反复倒转） （10）装瓶贴签 注意正确使用仪器和用品（如使用托盘天平时要注意先调零，天平两边左物右码，添加砝码时要先大后小，砝码用 毕后放回盒中） ，正确称量药品（如防止腐蚀仪器等） ，尽量减小误差（误差不可避免）等问题。分析产生误差的原 因。理论值即计算值，实际值是实际操作产生的数值。 第二章化学物质及其变化 第一节物质的分类 一、简单分类法及其应用 树状分类法、交叉分类法-1物质的分类：金属单质八点图： 单质 非金属单质金属非金属 纯净物氧化物碱性氧化物酸性氧化物 酸碱酸 物质化合物碱盐盐 盐注：线段两端的物质均能发生化学反应 混合物有机物 二、分散系及其分类 把一种（或多种）物质分散在另一种（或多种）物质中所得到的体系，叫做分散系。前者属于被分散的物质，称作 分散质；后者起容纳分散质的作用，称作分散剂。按照分散质或分散剂所处的状态（气态、液态、固态） ，它们之 间可以有 9 种组合方式。 当分散剂是水或其它液体时，如果按照分散质粒子的大小来分类，可以把分散系分为溶液、胶体和浊液（浊液分为 乳浊液和悬浊液） 。溶液中的溶质粒子通常小于 1nm（即 1×10-9m） ，浊液中的粒子通常大于 100nm，胶体粒子的大 小在 1~100nm 之间。 溶液是最稳定的，无论存放的时间有多长，在一般情况下溶质都不会自动与溶剂分离；而浊液很不稳定，分散质将 在重力的作用下沉降下来；胶体则介于二者之间，在一定条件下能稳定存在，属于介稳体系。 分散系 溶液 胶体 浊液 性质 均一、稳定、透明 均一、介稳体系、透明 不均一、不稳定、不透明 分散质粒子大小 1nm 1~100nm 100nm 能否透过滤纸 能 能 不能Fe（OH）3 胶体的制备方法：向沸水中加入 5~6 滴 FeCl3 饱和溶液，继续煮沸至红褐色，停止加热。 光束照射时胶体中有光亮通路，而溶液中无光亮通路。这条光亮的“通路”是由于胶体粒子对光线散射形成的，叫 做丁达尔效应。该现象叫做丁达尔现象。利用丁达尔效应是区分胶体与溶液的一种常用物理方法（乳浊液有时也具 有丁达尔效应，因而不能以此区分） 。 胶体的实例、胶体的应用以及渗析法 初中教材中的四种基本反应类型：化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应。 第二节离子反应 一、酸、碱、盐在水溶液中的电离 在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物叫做电解质。在水溶液里或熔融状态下都不能导电的化合物叫做非电解 质。单质和混合物既不是电解质，也不是非电解质。化合物在水溶液里或熔融状态下离解成自由移动的离子叫做电 离。能溶于水的电解质加入水后，在水分子的作用下，离子脱离晶体表面，进入水中，形成能够自由移动的水合离 子，电解质发生了电离。这一过程可以用电离方程式表示（为方便起见，用离子符号表示水合离子） 。目前所涉及 到的化合物除酒精（化学式 C2H5OH）和蔗糖（化学式 C12H22O11）外均属于电解质。电离出的阳离子全部都是 H+ 的化合物叫做酸，电离出的阴离子全部都是 OH-的化合物叫做碱，能电离出金属阳离子（或类金属阳离子 NH4+） 和酸根阴离子的化合物叫做盐。 二、离子反应及其发生的条件 电解质在溶液中的反应实质上是离子之间的反应，这样的反应称作离子反应。用实际参加反应的离子符号来表示反 应的式子叫做离子方程式。 （要注意元素守恒和电荷守恒） 离子方程式书写四步骤：写、拆、删、查。 在离子方程式中能拆的物质有：强酸、强碱、可溶性盐。 离子方程式不仅可以表示一个具体的化学反应，而且还可以表示同一类型的离子反应。离子反应的实质是离子浓度减少的过程。 根据化学方程式写出离子方程式，根据离子方程式写出化学方程式。 第三节氧化还原反应 一、氧化还原反应 物质所含元素化合价升高的反应是氧化反应，物质所含元素化合价降低的反应是还原反应。凡是有元素化合价升降 的化学反应都是氧化还原反应。氧化反应和还原反应必须同时出现。化学反应可以按照是否为氧化还原反应重新分 类。 HCl 是共价化合物，H 和 Cl 依靠共用电子对达到稳定结构。 有电子转移（得失或偏移）的反应，是氧化还原反应。 二、氧化剂和还原剂 氧化剂是得到电子（或电子对偏向）的物质，在反应时所含元素的化合价降低。氧化剂具有氧化性，反应时本身被 还原。还原剂是失去电子（或电子对偏离）的物质，在反应时所含元素的化合价升高。还原剂具有还原性，反应时 本身被氧化。 氧化剂：化合价降低，得电子（电子用 e-表示） ，发生还原反应，被还原。 还原剂：化合价升高，失电子，发生氧化反应，被氧化。 常见的氧化剂：O2、Cl2、浓硫酸、HNO、KMnO4、FeCl3 等 常见的还原剂：活泼的金属单质如 Al、Zn、Fe，以及 C、H2、CO 等。 分析氧化还原反应的化学（或离子）方程式。 第三章金属及其化合物第一节金属的化学性质 （金属的物理性质：有金属光泽，导电、导热性好，有延展性等。 ） 根据八点图可知能与金属反应的物质的类型 一、金属与非金属的反应 金属钠质软（可用小刀切开） ，有金属光泽的银白色固体，熔点低，密度比水小，比煤油大。化学性质活泼，常保 存在石蜡油或煤油中。 取出一小块金属钠，用滤纸吸去金属钠表面的煤油，用小刀切开金属钠，切面会用银白色变为灰白色（被氧化为氧 化钠） 。 在加热或点燃时，钠会被氧化为过氧化钠。 活泼金属在空气中易与氧气反应，表面生成一层氧化物。有的氧化膜疏松，不能保护内层金属，如铁锈等；有的氧 化膜致密，可以保护内层金属不被继续氧化，如镁、铝等表面的氧化层，因此在点燃镁条前，常用砂纸打磨。 用酒精灯加热铝箔时，溶化的铝箔不会滴落。 （氧化铝的熔点比铝高。 ） 金属元素原子的最外层电子数较少，易失去最外层电子，形成金属阳离子，因此金属单质往往表现还原性，当遇到 氧化剂时，就会发生氧化还原反应。 二、金属与酸和水的反应 位于金属活动性顺序中氢以前的金属遇到酸时，能够发生化学反应，生成盐和氢气。 在烧杯中加一些水，滴入几滴酚酞溶液，然后把一小块钠放入水中。钠浮在水面上，熔成闪亮的小球，迅速向四处 游动，发出“嘶嘶”的响声，溶液变红。说明反应有气体和碱生成。 当火灾现场有大量活泼金属存放时，必须用干燥沙土来灭火。 铁能与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，写方程式时注意不要在氢气的后面加气体符号。 ．． 三、铝与氢氧化钠溶液的反应 铝既能与盐酸反应， 又能与 NaOH 溶液反应， 反应都放出氢气。如果盐酸或 NaOH 溶液过量， （ 每摩尔铝都放出 1.5mol 氢气。 ） 铝表面的氧化铝也能与酸或强碱反应。多数金属元素在自然界中以化合态存在，只有极少数极不活泼的金属如金等以游离态存在。 四、物质的量在化学方程式计算中的应用 具体格式参照 Page52 第二节几种重要的金属化合物 一、钠的重要化合物 钠是一种活泼的金属元素，在自然界中不存在游离态的钠，钠元素都是以化合态存在与自然界的。 1、氧化钠和过氧化钠 氧化钠是白色固体，由钠在常温下生成。氧化钠是碱性氧化物，能与酸反应生成盐和水，O 显-2 价。过氧化钠是淡 黄色固体，由钠在加热或点燃时生成。过氧化钠不是碱性氧化物，O 显-1 价，具有强氧化性，可用于漂白。过氧化 钠在参与化学反应时会放出氧气，可用于供氧。 2、碳酸钠和碳酸氢钠 碳酸钠是正盐，俗名纯碱、苏打；碳酸氢钠是酸式盐，俗名小苏打。正盐加酸可转化为酸式盐，酸式盐加碱或加热 可转化为正盐。如果需要碳酸，可加入水和二氧化碳。 碳酸钠的溶解性大于碳酸氢钠。碳酸钠溶液的碱性强于碳酸氢钠溶液。碳酸钠的热稳定性强于碳酸氢钠。碳酸钠受 热不会分解，而碳酸氢钠受热分解为碳酸钠、水和二氧化碳。碳酸钠和碳酸氢钠都能与酸反应生成盐、水和二氧化 碳。 注意：在计算中，加热碳酸氢钠后，水会汽化逸出，因此剩余的物质中只有碳酸钠。 碳酸钠粉末易结晶生成碳酸钠晶体―水合碳酸钠。碳酸钠晶体在干燥空气里容易逐渐失去结晶水（风化）变成碳酸 钠粉末。 将金属钠长期放置在空气中，金属钠最后会变为碳酸钠粉末。 3、焰色反应 很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色，这在化学上叫做焰色反应。焰色反应是物理变化。 ．． 方法：把焊在玻璃棒上的铂丝（或用光洁无锈的铁丝）放在酒精灯（最好用煤气灯）外焰里灼烧，至与原来的火焰 颜色相同时为止。用铂丝（或铁丝）蘸取金属的盐溶液，在外焰上灼烧，观察火焰的颜色。将铂丝（或铁丝）用盐 酸洗净后，在外焰上灼烧至没有颜色时，再蘸取其它盐溶液进行实验。 重要的金属焰色：钠：黄色；钾：紫色（透过蓝色钴玻璃） 利用金属的焰色反应，可检验部分金属元素。烟花的色彩也是利用金属的焰色反应产生的。 二、铝的重要化合物 铝是地壳中含量最多的金属元素。 1、氧化铝 氧化铝是白色固体，难溶于水，熔点很高，硬度高。氧化铝可有效地保护内层金属。氧化铝是冶炼金属铝的原料， 也是一种比较好的耐火材料。 氧化铝能与酸和强碱反应。它与酸反应生成铝盐和水，与强碱反应生成偏铝酸盐和水。因此，氧化铝是一种两性氧 化物。 2、氢氧化铝 氢氧化铝是白色固体，不溶于水，能形成白色胶体，凝聚水中的悬浮物，可吸附色素。在实验室里，常常用铝盐溶 液（常为硫酸铝或氯化铝）与氨水反应来制取氢氧化铝。 氢氧化铝能与酸和强碱反应。它与酸反应生成铝盐和水，与强碱反应生成偏铝酸盐和水。因此，氢氧化铝是一种两 性氢氧化物。 氢氧化铝碱性不强，可中和胃酸（稀盐酸） 。 加热时，氢氧化铝分解为氧化铝和水。 对比将铝盐溶液滴入氢氧化钠溶液（无明显变化）和将氢氧化钠溶液滴入铝盐溶液（有沉淀生成，振荡不消失）的不同。 十二水合硫酸铝钾俗名明矾，是无色晶体，可溶于水，具有吸附性，可作净水剂。 三、铁的重要化合物 铁在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位，主要以+2 和+3 价化合物的形式存在。 1、铁的氧化物 氧化亚铁是黑色粉末，铁元素的化合价为+2 价，不溶于水，也不与水反应。氧化亚铁是碱性氧化物，它与酸反应生 成亚铁盐和水。 氧化铁（三氧化二铁）是红棕色粉末（铁红，常用作红色油漆和涂料） ，铁元素的化合价为+3 价，不溶于水，也不 与水反应。氧化铁是碱性氧化物，它与酸反应生成铁盐和水。赤铁矿（主要成分是氧化铁）是炼铁原料，可被 CO 还原为铁。 四氧化三铁（磁性氧化铁）是黑色固体，铁元素的化合价为+2 和+3 价，不溶于水，也不与水反应。四氧化三铁是 碱性氧化物，它与酸反应生成铁盐、亚铁盐和水。 2、铁的氢氧化物 铁的两种氢氧化物可以分别由相应的可溶性盐与碱反应制得。 氢氧化亚铁，弱碱，白色固体，铁元素的化合价为+2 价，难溶于水，在潮湿空气中易被氧化为氢氧化铁。无氧条件 下，氢氧化亚铁受热分解为氧化亚铁和水。 氢氧化铁，弱碱，红褐色固体，铁元素的化合价为+3 价，难溶于水，受热分解为氧化铁和水。 在 FeSO4 溶液中加入 NaOH 溶液，有白色絮状沉淀生成。白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。因此，制取 氢氧化亚铁要用长滴管或煮沸 NaOH 溶液。3、铁盐和亚铁盐 Fe2+是强还原剂，易被氧化为 Fe3+，因此保存亚铁盐溶液时要加入还原铁粉。★Fe 的检验：方法①滴加 KSCN（硫氰化钾）或 NH4SCN（硫氰化铵）溶液，无明显现象，再滴加新制氯水（氧2+化剂） ，溶液立即变为血红色。方法②滴加 NaOH 溶液，生成白色絮状沉淀，该沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红 褐色。 Fe3+的检验：滴加 KSCN（硫氰化钾）或 NH4SCN（硫氰化铵）溶液，溶液立即变为血红色。 Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3Fe2+加入强氧化剂可转化为 Fe3+。Fe3+加入还原剂可转化为 Fe2+。铜绿（即铜锈）的主要成分是碱式碳酸铜 Cu2（OH）2CO3。铝盐和铁盐具有净水作用。 第三节用途广泛的金属材料（阅读材料） 第三节用途广泛的金属材料（阅读材料） 一、常见合金的重要应用 合金具有许多优良的物理、化学或机械性能。合金的硬度可以大于它的纯金属成分，合金的熔点也可以低于它的成 分金属。使用不同的原料，改变原料的配比，变更制造合金的工艺等，可以制得具有不同性能的合金，从而可以满 足生产及科研工作中的不同用途和要求。 1、铜合金 青铜是我国使用最早的合金，主要含铜、锡、铅。常见的铜合金还有黄铜（铜锌合金，还含有少量的锡、铅、铝等） 和白铜（含镍、锌及少量的锰）等。 2、钢 钢是用量最大、用途最广的合金，根据其化学成分，可分为碳素钢和合金钢。 含碳量在 2%～4.3%的铁的合金为铸铁，含碳量一般在 0.03%～2%的铁的合金为钢。在 Fe-C 合金中，有目的地加入 各种适量的合金元素，来提高钢铁的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性等性能。常用的合金元素有 Si、Mn、Cr、Ni、 Mo、W、V、Ti、Nb、B 等，形成了形形色色的合金铸铁或合金钢。碳素钢又叫普通钢。它所含的碳、硅、锰比生铁少得多，硫和磷的含量也比生铁低得多。根据含碳量的不同，碳素 钢的性质也各不相同，含碳量越高硬度越大，含碳量越低韧性越强。工业上一般把含碳量低于 0.3%的叫做低碳钢； 含碳量在 0.3%～0.6%之间的叫做中碳钢；含碳量在 0.6%以上的叫做高碳钢。低碳钢和中碳钢用来制造机器零件、 管子等，高碳钢用来制造刀具、量具和冲压模具等。 合金钢也叫特种钢。在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种不 同的特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀，以及其他许多优良性能。下面是一些特种钢的 性能和用途：种 类 钨钢、锰钢 锰硅钢 钼钢 钨铬钢 性 能 硬度很大 韧性特别强 抗高温 硬度大，韧性很强 用 途 制造金属加工工具、拖拉机履带和车轴等 制造弹簧片、弹簧圈等 制造飞机的曲轴、特别硬的工具等 做机床刀具和模具等 制造化工生产上的耐酸塔、医疗器械和日常用品等镍铬钢（不锈钢） 抗腐蚀性能强，不易氧化钢是用量最大、用途最广的合金，根据其化学成分，可分为碳素钢和合金钢。 一般地说，含碳量在 2%～4.3%的铁的合金叫做生铁。生铁里除含碳外，还含有硅、锰以及少量的硫、磷等，它可 铸不可锻。根据生铁里碳的存在形态不同，又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁。 炼钢生铁 碳在这种铁的合金里主要是以碳化铁的形态存在。这种生铁质硬而脆，难于加工，一般都用来炼钢，所 以叫它炼钢生铁。由于它的断口呈白色，又叫白口铁。 铸造生铁 碳在这种铁的合金里是以片状的石墨形态存在。由于石墨质软并有润滑作用，因而这种生铁具有良好的 切削、耐磨和铸造性能等。但是，由于有片状石墨的存在，降低了它的抗拉强度，使它不能锻轧，只能用于制造各 种铸件，如铸造机床床座、铁管等。因此，把这种生铁称为铸造生铁。由于它的断口呈灰色，通常又叫灰口铁。 球墨铸铁 把铸造生铁加热熔化，并用镁合金或稀土合金等处理，就能使铁碳合金里的石墨从片状变为球状。这种 球状石墨的形成使铸铁的机械性能大大提高。球墨生铁比普通生铁好，它的某些性能接近于钢，而价格却比钢便宜 得多。因此，它可以代替一部分钢材用于制造曲轴、齿轮和阀门等。 按用途不同分，生铁除炼钢生铁、铸造生铁外还有特种生铁。特种生铁为含有特种金属元素的生铁。在高炉冶炼过 程中，铁矿中的某些金属元素如铬、镍 、钴、钡、钛、铌等大部分还原进入铁水。 非铁合金大体可分为：轻合金（铝合金、钛合金、镁合金、铍合金等）、重有色合金（铜合金、锌合金、锰合金、 镍合金等）、低熔点合金（铅、锡、镉、铋、铟、镓、汞及其合金）、难熔合金（钨合金、钼合金、铌合金、钽合 金等）、贵金属（金、银、铂、钯等）和稀土金属等。其中应用最广的是铝合金。据统计，协和式超音速飞机全部 结构的 71%是用特殊的铝合金制造的；高速火车、汽车等交通工具对铝型材的用量需求不断加大；建筑装饰用的铝 材越来越多，既漂亮、又耐腐蚀；电力系统和家用电器中铝导线的用量超过铜导线；铝箔可用于包装食品和香烟； 铝合金还可用作电容器等。 金属材料可分为黑色金属材料和有色金属材料。 二、正确选用金属材料 选择材料时，常常要考虑以下几个方面：主要用途、外观、物理性质、化学性质、价格、加工难度、日常维护和对 环境的影响等。 第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角―硅 硅在地壳中的含量仅次于氧，居第二位。硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。硅原子的 最外层有 4 个电子，既不易失去也不易得到电子。硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。 一、二氧化硅和硅酸 硅是一种亲氧元素，在自然界中总是与氧相互化合。 1、二氧化硅（SiO2） SiO2 由原子直接构成，具有网状结构，不溶于水，其存在形态有结晶形（石英晶体）和无定形（硅藻土）两大类， 统称硅石。水晶和玛瑙都是石英晶体。纯净的 SiO2 是现代光学及光纤制品的基本原料。 SiO2 的化学性质很不活泼，氢氟酸（HF）是惟一可以与之反应的酸，可以生成 SiF4 气体和水。因此，可以用 HF 来雕刻玻璃。 SiO2 是酸性氧化物，可与强碱反应生成硅酸盐和水，在高温的条件下可与碱性氧化物反应生成硅酸盐。 氢氟酸和碱要存放于塑料瓶中。 2、硅酸（H2SiO3） 硅酸是一种很弱的酸（酸性比碳酸还弱） ，溶解度很小。根据强酸制弱酸的原理，可用硅酸钠、水和 CO2 反应制取 硅酸。注意，生成的硅酸是胶体。硅酸凝胶经干燥脱水后得到硅酸干凝胶，由于可与水反应生成原硅酸，因此可作 为干燥剂。 二、硅酸盐 硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，在自然界中分布极广。硅酸盐结构复杂，可用二氧化硅和金属氧化 ，可溶于水，其水溶 物的组合形式表示，它们大多不溶于水，化学性质稳定。最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3）液显碱性，俗称水玻璃、泡花碱，是制备硅胶和木材防火剂等的原料，也用作玻璃黏合剂。根据高沸点酸制低沸点 酸的原理， 碳酸盐可与二氧化硅在高温条件下反应生成相应的硅酸盐和二氧化碳气体。 三大类硅酸盐产品是： 陶瓷、 玻璃和水泥。普通玻璃中也含有二氧化硅。金刚砂是碳化硅（SiC） ，硬度很大。 三、硅单质 单质硅有晶体和无定形两种。 晶体硅的结构与金刚石类似， 是有金属光泽的黑色固体， 不溶于水， 熔点高， 硬度大， 质脆， 在常温下化学性质不活泼。 硅与氟气反应生成 SiF4， 与氢氟酸反应生成 SiF4 气体和氢气。 单晶硅用于半导体、 计算机芯片和光电池。 第二节富集在海水中的元素―氯 氯原子既具有氧化性，又具有还原性，但表现典型的非金属性。氯在自然界中已化合态存在。 一、活泼的黄绿色气体―氯气 实验室制氯气：二氧化锰和浓盐酸共热生成氯化锰（MnCl2） 、氯气和水。在这个反应中，二氧化锰是氧化剂，浓盐 酸是还原剂 MnO2+4HCI===MnCI2+CI2↑+2H2O 氯气是黄绿色、有刺激性气味的有毒气体，能溶于水（可溶解的氯气与水的体积比为 1：2） ，在低温和加压的条件 下可转变为液态（液氯）和固态。 氯气化学性质活泼，具有强氧化性。大多数金属在氯气中燃烧生成金属的氯化物。钠燃烧时产生白烟，铁燃烧时产 生棕色的烟，铜燃烧时产生棕黄色的烟（可加水观察溶液颜色与铁燃烧加以区别） 。氢气在氯气中安静地燃烧，发 出苍白色火焰，生成有刺激性气味的气体（HCl） ，瓶口有白雾。氢气和氯气在光照条件下反应会发生爆炸，瓶口有 白雾。 （HCl 极易溶于水，可溶解的 HCl 与水的体积比为 1：500，水溶液为氢氯酸，即盐酸。 ） 燃烧不一定要有氧气参加。凡是发光放热的氧化还原反应，都是燃烧。 氯气与水反应生成盐酸和次氯酸（HClO） 。在这个反应中，氯气发生自身氧化还原。 氯气的水溶液称为氯水。新制氯水中含有 Cl2、H2O、HClO、HCl、H+、Cl-、ClO-、OH-（极少量） 。新制氯水具有 氧化性，能杀菌消毒，是因为新制氯水中含有次氯酸。因此，干燥的氯气不能漂白物质。次氯酸具有强氧化性，可 用于漂白、杀菌、消毒。次氯酸是很弱的酸，不稳定，只存在于水溶液中，在光照条件下分解为盐酸和氧气。久置 氯水会变为稀盐酸。实验现象 解释或化学方程式滴入 AgNO3 溶液白色沉淀AgNO3+HCl=AgCl↓+HNO3滴在蓝色石蕊试纸上先变红后很快褪色氯水具有酸性和漂白性滴入红墨水褪色氯水具有漂白性近年来，人们已开始研究并试用新的自来水消毒剂，如二氧化氯（ClO2） 、臭氧（O3）等。 在常温下，将氯气通入 NaOH 溶液可以生成漂白液（ “84” ）的有效成分次氯酸钠（NaClO） 、氯化钠和水。 NaClO+HCl=NaCl+HClO（强酸制弱酸） 2NaClO+H2O+CO2=Na2CO3+2HClO（强酸制弱酸） （由此可见，复分解反应发生的条件是有沉淀、气体或难电离的物质生成。 ） NaClO 也会分解，但比 HClO 稳定。 与氯气和 NaOH 的反应类似，将氯气通入冷的消石灰（氢氧化钙）中即制得以次氯酸钙[Ca（ClO）2]为有效成分的漂白粉。如果氯气与氢氧化钙反应充分，并使次氯酸钙成为主要成分，则得到漂白精。 二、氯离子（Cl-）的检验 先在被测溶液中滴入少量稀硝酸使溶液酸化，以排除干扰离子（如 CO32-） ，再滴加 AgNO3 溶液。如果产生不溶于 酸的白色沉淀，则原溶液中含有 Cl-，反之则无。 氯气能从可溶性溴盐、可溶性碘盐的溶液中置换出溴单质或碘单质。 第三节硫和氮的氧化物 一、二氧化硫和三氧化硫 游离态的硫存在于火山喷口附近或地壳的岩层里，火山喷出物中含有大量含硫化合物，如硫化氢（H2S） 、二氧化硫 和三氧化硫等。化合态的硫主要以硫化物和硫酸盐的形式存在，如硫铁矿（FeS2） 、黄铜矿（CuFeS2） 、石膏 （CaSO4?2H2O）和芒硝（Na2SO4?10H2O）等。石油、天然气、煤等化石燃料中经常含硫。 硫（俗称硫黄）是一种黄色晶体，质脆，易研成粉末，不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳（CS2，一种有机 溶剂） ，具有还原性和氧化性。硫在氧气中燃烧生成二氧化硫（体现了 S 的还原性） 。 二氧化硫是无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，容易液化，易溶于水（可溶解的 SO2 与水的体积比为 1：40） 。SO2 是一种酸性氧化物，它溶于水时生成亚硫酸（H2SO3） ，溶液显酸性。亚硫酸是中等偏弱的酸，酸性比 碳酸强，不稳定，容易分解成水和二氧化硫，因此二氧化硫与水反应生成亚硫酸是一个可逆反应，用“ 示。 SO2+H2O H2SO3 二氧化硫在适当温度（需加热）并有催化剂存在的条件下，可以被氧气氧化成三氧化硫。三氧化硫在标准状况下为 固体，也是一种酸性氧化物，它溶于水生成硫酸，工业上利用这一原理生产硫酸。 SO3+H2O=H2SO4（放热） 三氧化硫与碱性氧化物反应生成硫酸盐，与碱反应生成硫酸盐和水。 硫化氢是一种无色、有臭鸡蛋味的剧毒气体。 二、二氧化氮和一氧化氮 空气中的氮气约占总体积的 78%，化学性质不活泼，可用作保护气。在放电或高温条件下，氮气和氧气可化合为一 氧化氮。 一氧化氮是一种无色气体，不溶于水，有毒， 能与血红蛋白结合。在空气中易被氧化为二氧化氮。 因此， 在闪电时， 大气中常有少量 NO2 产生，并随雨水落下。 2NO+O2=2NO2 二氧化氮红棕色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水。NO2 溶于水时生成硝酸和一氧化 氮。工业上利用这一原理生产硝酸。 3NO2+H2O=2HNO3+NO 三、二氧化硫和二氧化氮对大气的污染 煤、石油和某些金属矿物中含硫或硫的化合物，因此燃烧或冶炼时，往往会生成二氧化硫。在机动车内燃机中燃料 燃烧产生的高温条件下，空气中的氮气往往也参与反应，因此汽车尾气中含有 NO。二氧化硫和二氧化氮是主要的 大气污染物。它们能直接危害人体健康，引起呼吸道疾病，严重时会时人死亡。大气中的二氧化硫和二氧化氮溶于 水后形成酸性溶液，随雨水降下，就可能成为酸雨。酸雨的 pH 小于 5.6。 汽车尾气中还含有 CO、未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物（如使用含铅汽油）和颗粒物等，严重污染大气。 第四节氨硝酸硫酸 一、氨 含氮化合物可作为氮肥，也是重要的化工原料。 固氮：将氮气转化为氮的化合物。”表人工固氮：合成氨 氮气和氢气在高温、高压、催化剂的作用下反应生成氨气。 （可逆反应） 1、氨的性质 喷泉实验（利用压强）实验装置图见 Page97 图 4―27 现象：水进入烧杯，形成喷泉，溶液变红。 结论：NH3 极易溶于水，其水溶液显碱性。 氨是无色、有刺激性气味的气体，极易溶于水且溶解得快。在常温下，1 体积水大约可溶解 700 体积氨气。氨的水 溶液叫做氨水。氨溶于水时，大部分与水结合成一水和氨（NH3?H2O） 。NH3?H2O 很不稳定，受热就会分解为氨 和水。 氨水有弱碱性，能使酚酞溶液变红或使湿润的红色石蕊试纸变蓝。NH4+的检验：步骤：1、取少量待测物与试管中；2、滴加 NaOH 溶液；3、加热。 现象：湿润的红色石蕊试纸变蓝。 结论：原物质是铵盐（含有 NH4+） 。 NH3+H2O NH3?H2ONH4++OHNH4++OH-可简单表示为：NH3+H2O氨与酸反应生成铵盐。如氨遇到氯化氢时，迅速反应生成氯化铵晶体。 铵盐是氨态氮肥，都易溶于水，受热易分解（氯化铵受热分解为氨气和氯化氢气体，但不能以此来制取氨气，因为 氨气和氯化氢气体会在试管口遇冷重新化合为白色固体氯化铵， 碳酸氢铵受热分解为氨气、 水蒸气和二氧化碳气体。 铵盐与碱共热生成与碱的阳离子相同的盐、水和氨气。 氨的催化氧化：用于制造硝酸。 4mol 氨气与 5mol 氧气在催化剂的作用和加热条件下可生成 4mol 一氧化氮和 6mol 水。 氨是一种重要的化工产品，是氮肥工业、有机合成工业及制造硝酸、铵盐和纯碱的原料。氨很容易液化，液化时放 热。液氨汽化时要吸收大量的热，使周围温度急剧降低，因此，氨常用作制冷剂。 2、氨的实验室制法 在实验室里，常用加热铵盐和碱的混合物或加热浓氨水的方法制取氨。由于氨极易溶于水，常用向下排空气法来收 集。 干燥：碱石灰（CaO 和 NaOH 固体混合物） 验满（检验） ：方法①使湿润的红色石蕊试纸变蓝。方法②用蘸有浓盐酸的玻璃棒（产生白烟） 。 尾气处理：硫酸或水（硫酸更好一些） 。 试管口放棉花的目的：使氨气与空气对流速度减慢，防止氨气大量逸出。 可将漏斗倒置在水面上防止倒吸。 二、硫酸和硝酸的氧化性 浓硫酸是无色粘稠油状液体，沸点高，密度大，难挥发，可与水以任意比互溶，溶解时强烈放热。98%浓硫酸的密 度为 1.84g/cm3，溶质的物质的量浓度是 18.4mol/L。 浓硫酸具有酸的通性，以及强腐蚀性、强氧化性、吸水性（与水结合成水合物） 、脱水性（按水的组成比脱去纸、 棉布、木条等有机物中的氢、氧元素） 。 向蔗糖中加入浓硫酸，并用玻璃棒搅拌，可观察到蔗糖变黑，体积迅速膨胀，变成疏松多孔的海绵状的炭，并放出 有刺激性气味和酸味的气体。 浓硫酸与铜片共热反应生成硫酸铜、水和二氧化硫。生成盐体现了浓硫酸的酸性，铜被氧化体现了浓硫酸的强氧化 性。浓硫酸是氧化剂，铜是还原剂。 浓硫酸与 C 共热反应生成二氧化碳气体、水和二氧化硫。浓硫酸的氧化性是由除 O、H 外的中心元素提供的，强于 H+的氧化性。 稀释浓硫酸时，必须将浓硫酸注入水中，并且不停地用玻璃棒进行搅拌。 98%浓硝酸被称为“发烟硝酸” （实际上是酸雾） ，具有酸的通性，强氧化性和挥发性。 注意：浓硝酸和稀硝酸都具有强氧化性。 浓硝酸与铜片反应生成硝酸铜、水和二氧化氮。该反应可用于实验室制二氧化氮。 稀硝酸与铜片反应生成硝酸铜、水和一氧化氮。常温下反应很慢，加热时变快。该反应可用于实验室制一氧化氮。 浓硫酸和冷的浓硝酸可使铁和铝钝化（加热时会继续反应） ，铁和铝的表面会生成一层致密的氧化膜，阻止进一步 的反应。因此，可用铁罐车来运送浓硫酸。 浓硫酸与稀硫酸的对比：浓硫酸 稀硫酸强弱弱（主要以分子状态存在，弱酸性，不能用来制取 强（可以用来与活泼金属反应制取氢气） 氢气） H2SO4（浓）+2NaOH=Na2SO4+2H2O 2NaCl+H2SO4(浓） Na2SO4+2HCl↑酸 化学 性 方程式H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4应用制氯化氢等挥发性酸除铁锈、制硫酸铵等盐类强氧化性（硫元素被还原，可以与不活泼金属如 弱氧化性（氢元素被还原，只能与金属 强弱 Cu 及非金属如 C 等发生氧化还原反应） 氧 化学 化 性 方程式 Cu+2H2SO4(浓） CuSO4+SO2↑+2H2O Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 活动性顺序中排在氢前面的金属反应）应用精炼石油、制造炸药等 浓硫酸有吸水性实验室制氢气、制盐等 无吸 水 性 应用 干燥剂浓硫酸有脱水性 化学 脱 水 性 应用 在有机反应中作脱水剂、制染料等 方程式 C12H22O11 12C+11H2O无区别浓硫酸与稀硫酸的方法有很多，以下方法仅供参考（只掌握其中三四种方法即可）。 （1）密度法：浓硫酸的密度比稀硫酸大得多，可以测试这两支试管相同体积液体的重量，重量大的是浓硫酸，重 量小的是稀硫酸（或用密度计进行测试）。 （2）黏度法：浓硫酸是黏稠的液体，而稀硫酸接近水的黏度，所以将两支试管拿起摇动几下，观察。流动性差的是浓硫酸，流动性好的是稀硫酸。 （3）稀释法：浓硫酸溶于水时放出大量的热，故可用稀释法进行鉴别。在小烧杯中加入 10 mL 水，再慢慢沿烧杯 壁加入某种硫酸，放出热量大的是浓硫酸，热量变化很小的是稀硫酸。（4）露置法：浓硫酸具有吸水性，而稀硫 酸无此特性。分别称取等量的两种硫酸，露置在空气中一段时间后再称量，质量明显增加的是浓硫酸，另一种是稀 硫酸。 （5）吸水法：在两支试管中各加入少量胆矾，再分别加入几滴硫酸，晶体溶解且溶液变蓝的是稀硫酸，若蓝色晶 体变白，则加入的酸是浓硫酸。 （6）钝化法：取已去氧化膜的两块铁片或铝片，分别放入盛有两种硫酸的试管中。无明显现象的是浓硫酸，有气 泡产生的是稀硫酸。 （或取已去氧化膜的两块铁片或铝片， 分别放入盛有两种硫酸的试管中片刻， 取出后用水洗净， 再分别浸入 CuSO4 溶液中，过一会儿后如果有红色物质析出，则原试管所盛的是稀硫酸；若无现象，则原试管所盛 的是浓硫酸。） （7）氧化法：浓硫酸具有强氧化性，而稀硫酸的氧化性弱。分别取两支试管，加入铜片后再分别加入两种硫酸， 加热，能产生刺激性气味气体的是浓硫酸，另一种是稀硫酸。 （8）脱水法：分别用玻璃棒醮取两种酸涂在纸上，过一段时间后，若纸上出现黑色痕迹，则涂的是浓硫酸。 （9）生雾法：在两支试管中各加少量浓盐酸，再分别加入少量的两种硫酸，若有大量白雾生成，则加入的是浓硫 酸。 （10） 导电法： 取两种酸少许于两只小烧杯中， 分别做导电性实验， 若小灯泡发光且亮， 则烧杯中所盛的是稀硫酸。
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