化学必修一元素及其化合物的转变思维导

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Na2O2是淡黄色;

Fe2O3是红棕色;

Fe3O4、CuO是黑色;

Mg(OH)2、Al(OH)3是白色;

Fe(OH)3是红褐色;

Cu(OH)2是蓝色;

Cu2O是砖红色。         

(3)常见物质的重要用途

钠——制Na2O2、冶炼Ti等金属、钠钾合金作原子反应堆的导热剂

铁粉——袋装食品中的脱氧剂

生石灰(CaO)——袋装食品中的干燥剂

氧化铁(Fe2O3)——红色涂料、冶炼铁

氧化铝(Al2O3)——耐火材料、冶炼铝

氢氧化铝——中和胃酸

明矾[KAl(SO4)2·12H2O]——净水剂

氯化铁——印刷电路板回收铜、净水剂

小苏打(NaHCO3)——治疗胃酸过多、制发酵粉、制灭火剂

纯碱(Na2CO3)——去油污

高铁酸钠(Na2FeO4)——杀菌、消毒、净水

(4)金属活动性顺序与金属冶炼

①规律方法

金属的冶炼方法与金属的活动性有密切的关系。

②必记重要结论

a.电解法冶炼活泼金属使用的是熔融金属盐,不是盐溶液。

b.钠、镁的冶炼是电解熔融的NaCl、MgCl2,铝的冶炼是电解加了冰晶石的熔融Al2O3,而不是电解熔融的AlCl3,原因为AlCl3是共价化合物,熔融态不导电。

2.写出下列反应的化学方程式或离子方程式

(1)钠及其化合物

写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式:

①离子方程式:2Na2O2+2H2O===4Na++4OH-+O2↑;

②化学方程式:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2;

③化学方程式:Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH;

④离子方程式:OH-+CO2===HCO3-;

⑤离子方程式:CO32-+CO2+H2O===2HCO3-。

(2)铝及其化合物

写出图中标号反应的离子方程式:

①Al2O3+6H+===2Al3++3H2O

②Al2O3+2OH-===2AlO2-+H2O

③Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O

④Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O

(3)铁及其化合物

写出图中标号反应的离子方程式或化学方程式:

①离子方程式:Fe+2H+===Fe2++H2↑或Fe+Cu2+===Fe2++Cu;

②化学方程式:2Fe+3Cl22FeCl3;

③离子方程式:2Fe3++Fe==3Fe2+或2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+;

④化学方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。

(4)铜及其化合物

写出图中标号反应的离子方程式或化学方程式:

①离子方程式:3Cu+8H++2NO3-===3Cu2++2NO↑+4H2O或Cu+4H++2NO3-===Cu2++2NO2↑+2H2O;

②化学方程式:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O;

③离子方程式:Cu2++2OH-===Cu(OH)2↓。

3.金属及其化合物常考性质误区

1、Na2O2的认识误区

①Na2O2不是碱性氧化物。

②Na2O2与CO2或H2O反应时,Na2O2既是氧化剂又是还原剂。

③过氧化钠中阴离子为O22-。

2、铝及其重要化合物“两性”的理解误区

①铝可与强酸、强碱反应,但铝不属于两性金属。

②Al2O3、Al(OH)3分别属于两性氧化物、两性氢氧化物,但它们只能与强酸、强碱反应。

③既能与酸反应生成气体,又能与碱反应生成气体的物质未必一定是Al,还可能是(NH4)2CO3或NH4HCO3等。

3、Fe3+、Fe2+的检验误区

①溶液中加入KSCN溶液,溶液变红色,只能说明溶液中含有

Fe3+,无法证明是否含有Fe2+。

②当溶液中含有Fe3+时,只能利用Fe2+的还原性证明Fe2+的存在,如加入酸性KMnO4溶液,紫红色褪去。

③某溶液中加入碱溶液后,最终得到红褐色沉淀,并不能断定该溶液中一定含有Fe3+,也可能含有Fe2+。

4.金属及其化合物常见转化关系

1直线型转化关系

2三角型转化关系

3交叉型转化关系

5.无机化学图像

1向NaOH溶液中通入一定量的CO2气体,充分反应后,向所得溶液中逐滴加入盐酸的图像分析

若a=0(即图像从原点开始)

溶液中的溶质为NaHCO3

若VOa=Vab(即Oa段与ab段消耗盐酸的体积相同)

溶液中的溶质为Na2CO3

若VOaVab,(即Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积)

溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH的混合物

若VOaVab(即Oa段消耗盐酸的体积小于ab段消耗盐酸的体积)

溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3

2混合离子(含Al3+、Mg2+、NH4+、H+)反应的图像分析

向含有铝离子、镁离子、氢离子、铵根离子的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,H+先与OH-反应,该过程中无沉淀生成,而后Al3+、Mg2+与OH-反应至沉淀达到最大值,接着NH4+与OH-反应,该过程中沉淀量不发生变化,最后Al(OH)3再与OH-反应导致沉淀部分溶解。

OA段:H++OH-===H2O

AB段:Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓、Al3++3OH-===Al(OH)3↓

BC段:NH4++OH-===NH3·H2O

CD段:Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O

3、有关复盐与Ba(OH)2反应的图像分析

(1)明矾与Ba(OH)2溶液反应的图像分析

向含1.0mol明矾[KAl(SO4)2·12H2O]的溶液中滴入Ba(OH)2溶液,加入Ba(OH)2的量与沉淀物质的量图像:

①当n[Ba(OH)2]=1.5mol时,恰好发生反应:2KAl(SO4)2+3Ba(OH)2===3BaSO4↓+2Al(OH)3↓+K2SO4;即n[KAl(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]=2∶3时,生成1.5mol硫酸钡和1.0mol氢氧化铝沉淀,此时沉淀的物质的量最大,为2.5mol。

离子方程式:2Al3++3Ba2++3SO42-+6OH-===3BaSO4↓+2Al(OH)3↓。

②当n[Ba(OH)2]1.5mol时,生成的Al(OH)3逐渐溶解,并且溶液中继续有BaSO4沉淀生成。

③当n[Ba(OH)2]=2.0mol时,恰好发生反应:

KAl(SO4)2+2Ba(OH)2===2BaSO4↓+KAlO2+2H2O,即n[KAl(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]=1∶2时,生成的1.0molAl(OH)3完全溶解,但又生成0.5molBaSO4;此时沉淀的物质的量为2.0mol,但质量最大。继续滴加Ba(OH)2溶液,沉淀的质量和物质的量都不再发生变化。

离子方程式:Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-===2BaSO4↓+AlO2-+2H2O。

(2)NH4Al(SO4)2与Ba(OH)2反应的图像分析

向含2.0molNH4Al(SO4)2溶液中滴入Ba(OH)2溶液,其反应过程:

4、解答无机图像题思维流程

[说明] 前两“看”较直观,难度较小。第三“看”难度大些,只有在正确书写出变化过程中的反应方程式并理清化学方程式中化学计量数与题目相关量的数量关系后才能顺利破题。

二、金属及其化合物在实验中应用

1.钠的重要化合物的性质实验

(1)Na2O2的强氧化性

①Na2O2投入FeCl2溶液中,可将Fe2+氧化成Fe3+,同时生成红褐色沉淀。

②Na2O2投入氢硫酸中,可将H2S氧化成单质硫,溶液变浑浊。

③Na2O2投入Na2SO3溶液中,可将SO32-氧化成SO42-。

④Na2O2具有漂白性,投入品红溶液中,可使品红溶液褪色。

(2)Na2CO3与NaHCO3的鉴别

①热稳定性不同

②和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下)

2.铝及其化合物的性质实验

(1)铝热反应实验

将干燥的氧化铁与铝粉的混合物放入纸漏斗中,在混合物上面加少量KClO3固体,中间插上一根镁条,并将镁条点燃。

实验现象:反应放出大量的热,并放出耀眼的光芒;纸漏斗下部被烧穿,有熔融物落入沙中。

反应原理:Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3。

(2)AlCl3溶液的鉴别

AlCl3溶液中滴加NaOH溶液的现象为:先生成白色沉淀,后沉淀溶解;NaOH溶液中滴加AlCl3溶液的现象为:开始没有沉淀产生,后产生白色沉淀,继续滴加沉淀不溶解。

3.铁及其化合物的性质实验

(1)Fe3+的检验方法较多,如观察溶液颜色法、NaOH溶液法、KSCN溶液法,最好也最灵敏的方法是KSCN溶液法,实验现象为溶液变红色。Fe2+的检验可采用先加入KSCN溶液无颜色变化再加入氧化剂溶液变红色的方法。

(2)除去酸性ZnCl2溶液中的FeCl2,应先加入H2O2,再加入ZnO,使Fe3+水解生成沉淀过滤除去。 

4.常考金属及其化合物的除杂方法

5.无机化工流程题的解题方法

1、无机化工流程题的解题步骤

第一步:要通过学过的化学知识明确原料和产品(包括副产品)间的转化关系,即箭头方向所代表的含义。

第二步:分析流程中的每一个步骤,从几个方面了解流程:①反应物是什么;②发生了什么反应;③该反应造成了什么后果,对制造产品有什么作用。抓住一个关键点:一切反应或操作都是为获得产品而服务的。

第三步:由于该类试题多与实际的工业生产相联系,有些问题就需要从生产成本、物质的循环利用、环境污染等角度进行考虑。

第四步:注意从题设问题中获取信息,帮助解题。

2、无机物制备工艺流程题的破解方法

(1)首尾分析法

对一些线型流程工艺(从原料到产品为“一条龙”的生产工序)题,首先对比分析流程图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品),从对比分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和分离、提纯产品的化工工艺,然后结合题设的问题,逐一推敲解答。

(2)截段分析法

对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工艺流程题,用截段分析法更容易找到解题的切入点。用截段分析法解工艺流程题关键在于看清主、副产品是如何分开的,以此确定如何截段,截几段更合适,一般截段以产品为准点。

03

一、非金属元素及其化合物的性质及应用

1.常见非金属元素及其化合物的性质

(1)有颜色的气体:Cl2(黄绿色)、NO2(红棕色)等。

(2)有漂白作用的气体:Cl2(有水时)、SO2等,能使品红溶液褪色,加热后恢复原色的是SO2。

(3)同一元素的气态氢化物和气态氧化物反应,生成该元素的单质和水,该元素可能是S或N。 

(4)同一元素的气态氢化物和最高价氧化物对应的水化物发生化合反应生成盐的元素一定是N。

(5)溶于水显碱性的气体只有NH3。

(6)在空气中迅速由无色变为红棕色的气体只有NO。

(7)可溶于氢氟酸的酸性氧化物只有SiO2。

(8)能与NaOH溶液作用产生H2的非金属单质只有Si。

(9)常温下使铁、铝发生钝化的是浓硫酸与浓硝酸。 

2.常见物质的用途

硅——半导体材料、太阳能电池板、计算机芯片

活性炭——吸附剂、去除冰箱中的异味

臭氧(O3)——漂白剂、消毒剂

氯气——杀菌消毒、制盐酸、制漂白粉等

二氧化碳——灭火剂、用于人工降雨、用作气体肥料

二氧化硅——制石英玻璃、光导纤维

二氧化硫——漂白剂、杀菌消毒

双氧水——漂白剂、消毒剂、脱氧剂

氢氟酸——蚀刻玻璃制品

氨——制冷剂(液氨)、制硝酸、铵盐

次氯酸钠(NaClO)——漂白剂、杀菌剂

硅胶——袋装食品干燥剂

3.非金属及其化合物之间的相互转化

(1)碳、硅及其化合物

写出下列转化的化学方程式或离子方程式:

(2)氮及其化合物

写出下列转化的化学方程式:

(3)硫及其化合物

写出下列反应的化学方程式:

(4)卤素单质及其化合物

写出图中标号反应的离子方程式:

4.常考非金属单质及其重要化合物的性质与应用

5.常见的非金属单质及其化合物的转化关系

01

直线型转化关系

02

多向型转化关系

03

连续氧化关系

04

不能一步完成的转化关系

①SiO2不能通过一步反应转化为H2SiO3。

②S不能通过一步反应转化为SO3。

③N2不能通过一步反应转化为NO2。

④Cl2不能通过一步反应生成FeCl2。

6.环境污染及保护

01

NOx对环境污染的处理

消除氮氧化物(NO、NO2)对环境污染的常用方法有:

方法1:NaOH溶液吸收法

反应方程式为NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O,2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O。

当尾气中n(NO2)n(NO)时,可用过量NaOH溶液完全吸收。

当尾气中,n(NO2)n(NO)时,通入O2(或空气)后再用NaOH溶液完全吸收。

方法2:烟气脱硝法

该法是在一定温度和催化剂作用下,利用氨作还原剂将NOx还原为无毒的N2和水,化学方程式为

方法3:催化转化法

在汽车排气管上安装催化转化器,使汽车尾气中的NOx(NO或NO2)与CO反应转化成无毒的物质。

反应原理为

02

SO2对环境污染的处理

消除SO2对环境污染的常用方法有:

方法1:钙基固硫法

为防治酸雨,工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧,燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙,从而使硫转移到煤渣中,

方法2:氨水脱硫法

该脱硫法采用喷雾吸收法,雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2,其反应的化学方程式为NH3+SO2+H2O===NH4HSO3,2NH3+SO2+H2O===(NH4)2SO3,2(NH4)2SO3+O2===2(NH4)2SO4。

方法3:钠、碱脱硫法

钠、碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2,得到Na2SO3和NaHSO3,发生反应的化学方程式为2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O,Na2CO3+SO2===Na2SO3+CO2,Na2SO3+SO2+H2O===2NaHSO3。

方法4:双碱脱硫法

先利用烧碱吸收SO2,再利用熟石灰浆液进行再生,再生后的NaOH碱液可循环使用,化学反应原理为

①吸收反应:2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O,2Na2SO3+O2===2Na2SO4。

②再生反应:Na2SO4+Ca(OH)2===CaSO4↓+2NaOH。

二、常见气体的制备

1.巧用如图“神奇装置”制备以下气体,并写出反应的化学方程式。

(1)NH3:浓氨水—生石灰

CaO+H2O===Ca(OH)2、NH3·H2ONH3↑+H2O;

(2)Cl2:KMnO4—浓盐酸

2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O;

(3)O2:MnO2—H2O2(或Na2O2—H2O)

2H2O22H2O+O2↑(或2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑);

(4)NO2:Cu—浓硝酸

Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;

(5)NO:Cu—稀硝酸

3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

(6)CO2:CaCO3—稀盐酸

CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑;

(7)H2:Zn—稀硫酸

Zn+H2SO4(稀)===ZnSO4+H2↑。

2.巧组制气装置,回答下列问题。

(1)实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2,选用的发生装置为B,反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O; 

若选用C装置制取Cl2,锥形瓶中的固体物质是KMnO4(填化学式)。

(2)实验室用Na2SO3与较浓的H2SO4制取SO2,选用的发生装置为C,收集装置可用E,反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O。   

(3)实验室用氯化铵与熟石灰两种固体加热制取氨气,氨气的密度比空气的小,极易溶于水。推断:实验室制取氨气应选用的发生装置为A,收集装置为F,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;

用C装置可以快速制取氨气,所用的试剂是浓氨水、生石灰(合理即可)。

3.(1)除去Cl2中的HCl,用饱和食盐水;

(2)除去CO2中的HCl,用饱和NaHCO3溶液;

(3)除去SO2中的HCl,用饱和NaHSO3溶液。

4.(1)Cl2、SO2、NO2等有毒气体常用NaOH溶液吸收。

(2)HCl、NH3等易溶于水的气体用水吸收,但要防止倒吸。

(3)CO常用燃烧法处理。

04

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