元素及其化合物 金属元素及其化合物 1. 金属元素的原子结构特点和在周期表中的位置 （1）结构特点：金属元素原子的最外层电子数较少，原子的 半径（与同周期元素相比）较大 （2）位置：金属元素集中于元素周期表的左下方，分布于 AA族和所有的副族元素族中，副族是完全由金属元素构成的 族。 2. 金属性强弱的判断规律 （1）与水（或非氧化性酸）反应的剧烈程度； （2）金属最高价氧化物对应水化物碱性的强弱； （3）置换反应； （4）原电池的正、负极； （5）电解时金属阳离子的放电顺序(金属阳离子的氧化性)。 3. 金属单质的性质 （1）金属晶体：金属单质形成的晶体都属于金属晶体，它们 由金属离子和自由电子构成；金属晶体有导电、导热、延展、金 属光泽等通性。 （2）金属单质的化学性质 金属在化学反应中都较容易失去电子被氧化：Mne=Mn+ 。可以根据失电子能力判断金属单质还原性的强弱。 金属单质跟酸反应的规律： a. 与非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸等）反应 位于H前的金属能与非氧化性酸发生置换反应，实质是： M+nH+ Rn+ H2 注意： 金属原子失去电子数与被还原的H+的离子数、生成的H2的分 子数之间存在什么关系？ n（e）=n（H+）= （H2）； m（溶液）=m（M）m（H2）； 等物质的量的金属与足量的酸反应，生成H2物质的量多少决 定于该金属元素的化合价或失电子的数目； 另外，等质量的金属跟足量的酸反应生成H2的多少应如何判 断？ b. 与强氧化性酸的反应 注意：Fe和Al遇冷的浓硫酸、浓硝酸发生钝化反应；强氧化 性酸跟金属反应不能生成H2。 4. 金属氧化物 金属氧化物可分为碱性氧化物、两性氧化物、过氧化物 三类。 （1）碱性氧化物，如Na2O、FeO、CuO、Fe2O3等，其性质是 能与酸反应生成盐和水； （2）两性氧化物，如Al2O3，其性质是既能与酸作用生成盐和 水、也能与碱作用生成盐和水； （3）过氧化物，如Na2O2、BaO2等，其晶体中存在的阳离子是 Na+、Ba2+，阴离子是过氧离子（ ）；过氧化物典型的化学性 质是与水和二氧化碳作用均能产生氧气。 5. 金属氢氧化物 在NaOH、Ca(OH)2、Mg(OH)2、Al(OH)3、Fe(OH)3、 Fe(OH)2、Cu(OH)2等常见重要的金属氢氧化物中： （1）属于强碱的是NaOH、Ca(OH)2； （2）难溶于水的是Mg(OH)2、Al(OH)3、Fe(OH)3、Fe(OH)2、 Cu(OH)2； （3）受热易分解的是Mg(OH)2、Al(OH)3、Fe(OH)3、Fe(OH)2 、Cu(OH)2； （4）易被氧化的是Fe(OH)2； （5）和HI反应不能生成对应价态金属盐的是Fe(OH)3； 思考：实验室中如何制备Al(OH)3和Fe(OH)2？为什么？（通 过阅读课本找到答案）。 6. 注意两个“三角”关系 铝铝及其重要化合物相互关系 Fe（）和Fe()的转化 7. 金属的冶炼 （1）原理：在一定条件下，用还原剂把金属矿石中的金属离 子还原成金属单质。 （2）方法：根据金属活动性强弱，常用以下三种方法。 电解法，如:钾KCl、钠NaCL、钙、铝Al2O3； 热还原法，如:铁、钨、铬； 热分解法，如：汞、银。 例1 工业上对海水资源开发利用的部分工艺流程如下图所示。 阳离子交换膜 作用： 防止CL2与NAOH反 应 防止CL2与H2混合 如果无阳离子交换膜， CL2与NAOH反应，生 成NACL,NACLO （1）电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽，离子 膜和隔膜均允许通过的分子或离子是 。电解槽中的阳极 材料为 。 （2）本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按 Br2、Mg(OH)2、CaSO4的顺序制备？ 原因是 。 （3）溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化 碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化 碳，原因是 。 解析 （1）工业上用离子交换膜法电解食盐水时采用的阳离子交 换膜只允许Na+通过，隔膜电解槽中的隔膜只允许水和离子通过， 则两者均允许通过的离子或分子共同的是阳离子（或Na+），电解 槽中用来做阳极的是钛或石墨。 （2）硫酸钙是微溶性的物质，如果先反应生成氢氧化镁，加入石 灰水生成氢氧化镁沉淀的同时，过量的Ca(OH)2会生成硫酸钙沉淀 ，造成产品中有杂质，使产品不纯。 （3）用四氯化碳萃取溴时需要的工艺复杂，设备投资大，并且四 氯化碳会造成环境污染。 答案 （1）阳离子（或Na+） 钛（或石墨） （2）否 如果先沉淀Mg(OH)2，则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀，产 品不纯 （3）四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大；经济效益低、环境 污染严重 非金属元素及其化合物 化工生产条件的选择是理论联系生产实际的一个重点应用， 在处理问题选择生产条件时既涉及外界条件对化学反应速率和化 学平衡的影响，又会考虑生产实际问题。在备考复习时应结合非 金属元素及其化合物的性质用途来夯实基础，尤其是对合成氨、 二氧化硫的催化氧化的生产条件的选择充分理解、熟练掌握，并 学会举一反三。 1. 非金属元素的原子结构及其在周期表中的位置 （1）非金属元素在周期表中的位置：除氢外，都在周期表的右上方 ，共有22种。 （2）非金属元素的原子结构特征及化合价 与同周期的金属原子相比较最外层电子数较多（一般为47个， 氢为1个，氦为2个，硼为3个），次外层都是饱和结构（2、8或18电 子结构） 与同周期金属原子相比较，非金属原子核电荷数较大，原 子半径较小，化学反应中易得电子，表现氧化性。氟为非金属性 最强的元素。 最高正价等于族序数，对应最低负价等于族序数减去8；硫 、氮、氯等呈现变价。 2. 比较非金属性强弱的八条依据 （1）元素在周期表中的相对位置 同周期元素，自左向右，元素的非金属性依次增强，如F ONCB；ClSPSi等。 同主族元素自上而下，非金属性依次减弱，如FClBrI ；OSSe；NPAs等 。 （2）非金属单质与氢气化合的越容易，非金属性越强。如F2、Cl2 、Br2、I2与H2化合由易到难，所以，非金属性FClBrI。 （3）气态氢化物的越稳定，非金属性越强，如稳定性HFH2O HClNH3HBrHIH2SPH3，所以非金属性FO ClNBr ISP。 （4）最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，非金属性越强，如 酸性HClO4H2SO4H3PO4H2CO3H4SiO4，则非金属性ClSP CSi。 （5）非金属性强的元素的单质能置换出非金属性弱的元素的单质 。如2F2+2H2O 4HF+O2；O2+4HCl 2H2O+2Cl2（地康 法制Cl2）；Cl2+2NaBr 2NaCl+Br2；3Cl2+2NH3 N2+6HCl； Cl2+H2S S+2HCl。 （6）非金属单质对应阴离子的还原性越强，该非金属元素的 非金属性越弱。常见阴离子的还原性由强到弱的顺序是S2I BrClF，则非金属性SIBrClF。 （7）与变价金属反应时，金属所呈价态越高，非金属性越强 ，如Cu+Cl2 CuCl2；2Cu+S Cu2S，说明非金属性ClS。 （8）几种非金属同处于一种物质中，可用其化合价判断非金 属性的强弱，如HClO、HClO3中，氯元素显正价、氧元素显负价 ，说明氧的非金属性强于氯。 3. 非金属元素的化学性质（注意反应条件、现象、生成物的 聚集状态）总结 （1）与非金属反应 氧化性：与氢反应生成氢化物 还原性 S、N2、P、C与O2反应 C、P与Cl2反应 C与S反应 （2）与金属反应 Cl2、Br2与金属反应（变价金属显高价） O2与金属反应 S与金属反应（变价金属显低价） N2与活泼金属反应（如Mg等）反应 C与活泼金属反应 1氯氯元素的知识识网络络 碳、硅及化合物的联系网络 氧及其化合物相互联系 硫及其化合物相互联系 氮及其化合物间的转化关系 例1 化合物A、B、C、D、E、F是中学化学中的常见物质。这些化 合物之间存在下图所示的关系。其中A和B的反应是一种重要化工 生产中的主要反应之一。 （1）A、C、F中含有的相同元素是： ； （2）化合物C的化学式是： ；化合物C可溶于水，水溶 液呈 性，因为（用离子方程式表示）： ； （3）C的水溶液和D能否反应： ；其原因是（用文字表 述，并认为可反应则还要写出其反应方程式）： ； （4）该化工工业称为： 。 解析 重要化工生产中的反应而又需要高温条件的只有很少的几 个，由此可以打开突破口。注意:SiO 水解产物直接写成H2SiO3。 答案 （1）钠 （2）Na2SiO3 碱 SiO +2H2O H2SiO3+2OH （3）能 碳酸的酸性比硅酸酸性强: Na2SiO3+CO2+H2O Na2CO3+ H2SiO3 （4）硅酸盐工业 点评 碳族元素的多个反应是重要工业生产的基础，碳族元素的 工业反应通常都需要高温条件，这是进行与化学工业、碳族元素 等有关的推导时常见的突破口之一。 3. 以无机框图形式，考查考生的综合思维能力 例3 A、B、C、D四种无机物在一定条件下具有如下图所示的 转化关系： 回答下列问题： （1）若以上反应均为氧化还原反应，且A、B、C均含有同一 返回目录 种元素： 若D为非金属单质，则C的化学式为 （写出一种物 质即可）。 当D为金属单质时，请写出检验B中阳离子的一种方法 。 （2）若以上反应均为非氧化还原反应： 当D为酸或酸性气体时，则A与少量D反应的离子方程式是 。 若D为碱，则C的名称是 ，D的电子式是 。 解析 纵观此框图，包含了三个反应：A+DB，B+DC， A+CB，且D是前两个反应的反应物，然后联系到元素化合物中 的几个三角关系便可突破。 答案 （1）CO2 向B的盐溶液中滴入几滴KSCN溶液，溶液变 成血红色 （2）AlO + H+ + H2O Al（OH）3 偏铝酸钠 Na+ H 点评 元素化合物中的三角关系有：“硫三角”、“氮三角”、“铝三 角”和“铁三角”等，具体构成如何，你清楚吗？ 4. 将非金属元素与实验题型相融合，考查考生的实验能力 例4 某学生为了测定部分变质的Na2SO3样品的纯度，设计了 如下实验。 回答下列问题： （1）写出A装置中玻璃仪器的名称：酒精灯、 。 （2）实验开始后，写出B中反应的离子方程式 。 （3）C中的现象是 ，E装置的作用是 。 （4）按右图所示称取一定量的Na2SO3样 品放入A装置的烧瓶中，滴入足量的H2SO4完 全反应。然后将B中完全反应后的溶液与足 量的BaCl2溶液反应，过滤、洗涤、干燥，得 白色沉淀23.3 g，则原样品中Na2SO3的纯度 为 （精确到0.1%）。 （5）在过滤沉淀时若过滤液出现浑浊，则必须要重复操作， 若该学生没有重复过滤，则测定的结果将 （填“偏高”、“偏低 ”或“无影响”）。 （6）要使测定结果准确，第一：装置气密性必须良好；第二 ：应先点燃 处酒精灯（填装置字母）。 解析 先从装置的各个部件的作用及其反应原理入手，如A、D两 装置分别是SO2与氯气的发生装置。 答案 （1）圆底烧瓶、分液漏斗 （2）Cl2+SO2+2H2O 4H+2Cl+S