氧化還原反應(yīng)與元素化合物（上）

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁元素元素性質(zhì)自主招生考試的出題思路：在熟練控制第三周期各主族元素性質(zhì)的基礎(chǔ)上，按照元素周期律及氧還還原反應(yīng)邏輯判斷不認(rèn)識元素及化合物的性質(zhì)。一、鹵族元素1．鹵素單質(zhì)的重要化學(xué)性質(zhì)氟氯溴碘與金屬反應(yīng)能強(qiáng)烈地與所有金屬化合，加熱時絕大多數(shù)金屬能在氟氣中強(qiáng)烈燃燒。加熱時能與所有金屬化合，許多金屬能在氯氣中燃燒(如、、等)。加熱時能與除鉑系元素外的其它金屬化合，反應(yīng)強(qiáng)烈程度較氯氣差。加熱時能與除貴金屬外的其它金屬化合，但對許多變價金屬只氧化成低價態(tài)。與非金屬反應(yīng)低溫時能與硫、磷、砷、硼、碳、硅等非金屬化合，加熱時期能與、等稀少氣體化合。能與大多數(shù)非金屬化合，不如氟氣強(qiáng)烈.如：(過量)能與部分非金屬化合。如：能與部分非金屬化合，反應(yīng)活性不如溴。如：與反應(yīng)冷暗處強(qiáng)烈化合而爆炸。強(qiáng)光照耀下強(qiáng)烈化合而爆炸。高溫條件下化合。持續(xù)加熱時緩慢化合。與水反應(yīng)(與水強(qiáng)烈反應(yīng))+.與堿反應(yīng)+，,2．鹵化物 ⑴溶解性 金屬鹵化物多數(shù)易溶于水，常見金屬氯化物中難溶于水的有、、、(微溶)，溴化物、碘化物與此類似，而氟化物有些“反常”，例如易溶而其它難溶，難溶而其它卻易溶(為堿土金屬)。 ⑵水解性 除強(qiáng)金屬性金屬的氯化物、溴化物和碘化物外，其余鹵化物都可發(fā)生不同程度的水解(有些非金屬鹵化物常溫時水解速率極慢，但在加熱或高溫下可發(fā)生顯然的水解，如等)。鹵化物的水解產(chǎn)物通常是：含氧酸或氧化物，其負(fù)價部分與水中氫離子結(jié)合生成鹵化氫或氫鹵酸。例如： ，(多數(shù)、價金屬鹵化物分級水解成堿式鹽) (與相似) ，(高價態(tài)金屬鹵化物易水解生成膠狀沉淀) (非金屬鹵化物水解普通生成含氧酸) 有些水解產(chǎn)物還能發(fā)生后續(xù)反應(yīng)。例如： ， (與相似) ⑶絡(luò)合性 鹵素離子都含有孤對電子，是重要而常見的絡(luò)合劑，其中氟離子易與電荷高、半徑小的陽離子形成穩(wěn)定的絡(luò)離子，如離子、離子、離子、離子等，離子易與電荷低、半徑大的陽離子形成穩(wěn)定的絡(luò)離子，如離子、離子等，離子、離大居中。鹵素離子的絡(luò)合性有廣泛的運用。二、氧族元素1．氧化物類型周期表中的分布對水、酸、堿的作用實例堿性氧化物主要分布在s區(qū)、d區(qū)和ds區(qū)；R為低價態(tài)()金屬元素。與水反應(yīng)生成可溶性堿。，(、、Ba)。與水反應(yīng)生成不溶性堿.MgO、(為ⅢB)。不與水反應(yīng)，但能與酸反應(yīng)生成鹽。、、、、、兩性氧化物主要頒布在p區(qū)和d區(qū)；R大都為中間價態(tài)(+2~+4)的金屬元素。與酸或堿反應(yīng)生成鹽。RO(R=Be、Sn、Pb、Zn)，(、、、As、、)，(、、、、)。酸性氧化物主要分布在p區(qū)和d區(qū)；R為較高價態(tài)(+3+7)的非金屬或金屬元素.。與水反應(yīng)生成含氧酸、、、、、、、、、、、、、、不與水反應(yīng)，但能與堿反應(yīng)生成鹽、、、、中性氧化物——不與水、酸、堿反應(yīng)、、2．硫⑴硫及其重要化合物的氧化性和還原性硫有價、+4價、+6價等多種價態(tài)，硫處于最低價態(tài)的硫化氫具有強(qiáng)還原性；處于最高價態(tài)的濃硫酸具有強(qiáng)氧化性；處于中間價態(tài)的單質(zhì)硫和二氧化硫，前者是以氧化性為主的非金屬單質(zhì)，后者是以還原性為主的酸酐，它們之間的氧化、還原關(guān)系如圖所示(箭頭旁邊標(biāo)明了中學(xué)常見的氧化劑或還原劑)：圖硫及其重要化合物的氧化性和還原性注：①圖中能氧化的氧化劑，同樣也能氧化或(+4價硫的還原性：)。例如：，注②：濃硫酸的還原產(chǎn)物普通是，但還原劑的還原性較強(qiáng)，還可以還原成S或.例如：⑵硫化物溶解性：硫化物的溶解情況可分為五類，如表所示：易溶于水，發(fā)生水解.不溶于水，溶于稀鹽酸.不溶于稀鹽酸，溶于濃鹽酸.不溶于濃鹽酸，溶于濃硝酸.不溶于濃硝酸，僅溶于王水.(白色)(白色)MgSBaS(白色)(白色)ZnSFeS(白色)(黑色)MnSNiS(肉色)(黑色)SnSPbS(褐色)(黑色)(黃色)(黃色)(黑色)(黑色)CuS(黑色)(暗棕)HgS(黑色)其溶解原理舉例表示如下：，，，.少數(shù)硫化物不能在水溶液中穩(wěn)定存在.例如遇水徹底水解：.酸堿性：硫化物的酸堿性與相應(yīng)的氧化物很相似.例如：顯堿性：顯兩性偏酸性，顯酸性.顯堿性：顯兩性偏酸性，顯酸性.三、氮族元素1．氮⑴氮氣氮分子中兩氮原子以共價叁鍵結(jié)合()，鍵能很大()，所以常溫下氮氣的性質(zhì)很穩(wěn)定.在高溫下，獲得充足的能量，能與多種金屬和非金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng).例如：，，，.⑵氨和銨鹽銨鹽：普通為無色晶體，易溶于水.與堿共熱放出氨氣(常據(jù)此鑒定銨鹽)，其晶體受熱易分解，普通分解為氨和相應(yīng)的酸(或酸式鹽).例如：，.【例題】銨鹽受熱分解的過程實質(zhì)上是銨根離子把質(zhì)子(離子)轉(zhuǎn)移給酸根離子的過程.對于相同類型的銨鹽，可按照上述反應(yīng)原理判斷熱穩(wěn)定性.試判斷、、、的熱穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱的順序是.【解析】因為離子半徑：，故結(jié)合質(zhì)子的能力：，因此熱穩(wěn)定性：。因具有還原性，故具有強(qiáng)氧化性的酸的銨鹽受熱時，可發(fā)生氧化-還原反應(yīng)而分解。例如：(產(chǎn)物因溫度不同而變化)，。⑶氮的氧化物氮有+1價至+5價的多種氧化物，其中以NO和較為重要，其重要性見表：NO①無色氣體。②微溶于水，但不與水或堿反應(yīng)。③具有還原性，易被空氣氧化.。④具有弱氧化性.⑤具有絡(luò)合性。。(棕色)①紅棕色氣體。②易溶于水或堿中：，。③具有弱還原性：④具有強(qiáng)氧化性：。⑤常溫下能發(fā)生聚合反應(yīng)。⑷氮的含氧酸及其鹽亞硝酸和亞硝酸鹽：亞硝酸是中強(qiáng)酸()，其水溶液可采用向亞硝酸鹽的冷溶液中參加強(qiáng)酸的主意得到.如：。亞硝酸及亞硝酸鹽中，氮處于中間價態(tài)+3價，因此，既有氧化性，又有還原性。例如：(用于定量測定亞硝酸鹽)，。硝酸及硝酸鹽：硝酸是易揮發(fā)的強(qiáng)酸，具有不穩(wěn)定性和強(qiáng)氧化性。硝酸鹽比硝酸穩(wěn)定得多，未經(jīng)酸化的溶液不顯氧化性。固體硝酸鹽在高溫下都是強(qiáng)氧化劑，其受熱分解的普通邏輯是：K、Ca、NaMg、Al、Mn、Zn、Cr、Fe、Sn、Pb、CuHg、Ag亞硝酸鹽金屬氧化物金屬。濃硝酸和濃鹽酸的混合液(體積比)稱為王水，王水能溶解鉑、金等硝酸所不能溶解的金屬。例如：。2．氮族元素磷及其重要化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系砷、銻、鉍的化學(xué)性質(zhì)四、碳、硅、硼1．單質(zhì)：以還原性為主的非金屬2．氧化物碳、硅、硼的特征氧化物的性質(zhì)和晶體類型如表所示：色、態(tài)無色氣體無色固體無色固體晶體類型分子晶體原子晶體原子晶體與水反應(yīng)與堿反應(yīng)與鎂反應(yīng)無作用碳的另一重要氧化物是一氧化碳.CO是無色有毒氣體，具有可燃性、還原性和加合性，是一種重要的絡(luò)合劑.CO的還原性被用于測定微量CO的存在。例如：五、堿金屬和堿土金屬1．單質(zhì)堿金屬的強(qiáng)還原性堿土金屬的強(qiáng)還原性2．氧化物堿金屬和堿土金屬大都能形成三種類型的氧化物：普通氧化物(含有離子)、過氧化物(含有離子)、超氧化物(含有)，如表所示：堿金屬和堿土金屬形成的氧化物、氧化物類型在空氣中燃燒直接形成其它主意形成普通氧化物過氧化物超氧化物、Be、Mg、Ca、Sr、BaNaK、Rb、CsⅠA、ⅡA所有元素除Be外的其它元素除Li、Be、Mg外的其它元素同一金屬在不同條件下可制得不同的氧化物。以鈉為例：，，，，，。室溫下，過氧化物、超氧化物與水或稀酸反應(yīng)都生成過氧化氫，過氧化氫又分解放出，因此它們可用作氧氣發(fā)生劑、漂白劑。，，，，。過氧化物和超氧化物都能吸收二氧化碳并放出氧氣，例如：，，過氧化物和超氧化物都是強(qiáng)氧化劑.例如：，，3．氫化物堿金屬及鈣、鍶、鋇在氫氣氣流下加熱能形成白色氫化物固體，它們的結(jié)構(gòu)類似于相應(yīng)的離子型鹵化物，故稱離子型氫化物或鹽型氫化物。鈹和鎂的氫化物(、)屬共價型的多聚物。離子型氫化物在受熱時可以分解成氫氣和金屬：(M=Na、K、Rb、Cs)，(M=Ca、Sr、Ba).離子型氫化物都是強(qiáng)還原劑.例如：，，，。4．鋰和鎂的相似性鋰和鎂的性質(zhì)與它們同族元素性質(zhì)相差較多，表現(xiàn)出異常性；但它們與下一周期右下方的元素在性質(zhì)上有較大的類似性，即鋰與鎂、鈹與鋁的性質(zhì)相似.其中鋰與鎂的相似性主要表現(xiàn)：鋰和鎂在過量的氧氣中燃燒時不形成過氧化物；它們都能與氮氣化合成氮化物(其它堿金屬無此性質(zhì))；鋰和鎂的氫氧化物、碳酸鹽受熱時，可分解為和；鋰和鎂的某些鹽類，如氟化物、碳酸鹽、磷酸鹽等均難溶于水。六、鋁和過渡金屬鋁、鋅、錫、鉛都能同強(qiáng)堿溶液反應(yīng)放出氫氣。(或)(或)(或)(或)(2010·北大)Ca在空氣中燃燒的固體產(chǎn)物溶于水，放熱，放出有臭味的氣體，寫出方程式。(2010·北大)Fe，Cu溶于稀硝酸，剩余固體為以下情況時，溶液中可能的陽離子：⑴不剩余固體⑵剩余固體為Cu⑶剩余固體為Fe，Cu⑷可不可能剩余的固體惟獨Fe，為什么？日本某一材料研究所的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種“碳納米管溫度計”，這種溫度計被認(rèn)為世界上最小的溫度計。研究人員在長約m、直徑為m的碳納米管中充入液態(tài)的金屬鎵。當(dāng)溫度升高時，管中的鎵就會膨脹，通過電子顯微鏡就能讀取溫度值。這種溫度計測量的范圍可從18℃到490℃，確切度較高，所以它可用于檢查電子線路是否異常、測定毛細(xì)血管的溫度等許多方面。試分析緣故及金屬鎵的特性。下表是某種常見金屬的部分性質(zhì)：色彩狀態(tài)硬度密度熔點導(dǎo)電性導(dǎo)熱性延展性銀白色固體較軟660.4良好良好良好將該金屬投入冷水中無變化，投入稀鹽酸中可產(chǎn)生大量的無色氣體。試回答：①判斷該金屬可能的一種用途：。該金屬的活動性比銅(填“強(qiáng)”或“弱”)。②請自選試劑，設(shè)計不同的實驗探索該金屬與鐵的活動性強(qiáng)弱，并完成下表：預(yù)測驗證主意預(yù)測實驗現(xiàn)象該金屬比鐵活潑該金屬活潑性比鐵弱在燒制磚瓦時，用粘土做成的坯經(jīng)過烘燒后，鐵的化合物轉(zhuǎn)化成而制成紅色的磚瓦。若烘燒后期從窯頂向下慢慢澆水，窯內(nèi)會產(chǎn)生大量的氣體。它們把該紅色物質(zhì)還原成黑色的化合物是，同時還有未燒的碳的顆粒，而制得了青色磚瓦。用坩堝鉗夾住一小塊剛用酸充足處理過的鋁箔，在酒精燈上加熱至熔化，發(fā)現(xiàn)熔化的鋁并不滴落。請對上述實驗現(xiàn)象做出解釋。(09·清華)什么金屬可以用來盛濃硝酸？寫出兩種，并給出理由。(08·北大)在做鋁和氯化銅溶液反應(yīng)實驗時，看見到了預(yù)料之外的現(xiàn)象：①鋁絲表面上的銅沒有緊密吸附在鋁絲的表面而是呈蓬松的海綿狀；②反應(yīng)一段時光后有大量氣泡逸出，且在一段時光內(nèi)氣泡越來越快，經(jīng)點燃能發(fā)出爆鳴聲，證實是氫氣，請解釋。(08·清華)我國載人航天飛船的發(fā)射與返回均獲得勝利，它標(biāo)志著我國的航天事業(yè)已躋身于世界前列。寫出它的火箭燃料和燃燒的化學(xué)方程式。向、溶液中通入以制備，①通入一段時光后，生成沉淀；②繼續(xù)通入，沉淀逐漸出現(xiàn)直至溶液澄清；③再通入，又生成沉淀。此時，加熱濃縮冷卻結(jié)晶過濾，得到。⑴寫出各步反應(yīng)的化學(xué)方程式。⑵原溶液中、的物質(zhì)的量之比為多少時，相宜生成。請解釋：⑴為何要在HI水溶液中參加少量的銅？⑵為什么配制碘酒時要參加適量的KI？有一鈉鹽A易溶于水，A與濃硫酸共熱有氣體B產(chǎn)生；趁熱將B通入溶液中，有黃綠色氣體C生成；將C通入另一鈉鹽D溶液中，得紅棕色物體E；加堿溶液于E中，發(fā)現(xiàn)色彩趕緊褪去，當(dāng)溶液酸化時紅棕色又展示.寫出上述變化的反應(yīng)方程式。(09·清華)回答下列問題：⑴配平方程式：。⑵寫出與水反應(yīng)的離子方程式。⑶無數(shù)因素可以影響與水反應(yīng)的速率，如溫度、pH值等。請問pH值是怎樣影響這個反應(yīng)的速率的？⑷是一種常用的還原劑，可以將無數(shù)金屬離子還原成單質(zhì)。請寫出與反應(yīng)的離子方程式。練習(xí)：鹵族元素氣態(tài)氫化物的水溶液的酸性如何變化？為什么氫氟酸是弱酸？已知粗碘中含有(氯化碘)和(溴化碘)，它們的性質(zhì)與鹵素單質(zhì)的性質(zhì)相似。升華法提純碘時，為了除去這些雜質(zhì)，可參加適量的物質(zhì)舉行預(yù)處理。參加的物質(zhì)是下列中的A．碘 B．液氯 C．氟化鉀 D．碘化鉀硝酸銀是一種重要的無機(jī)試劑，用途十分廣泛。工業(yè)上常用硝酸與銀反應(yīng)制備硝酸銀。請回答以下問題。⑴工業(yè)上選用體積比為的中等濃度的硝酸，試分析其理由。⑵原料銀常從精煉銅的陽極泥得來，含有雜質(zhì)銅，則產(chǎn)品含有什么雜質(zhì)？倘若要制得純凈的硝酸銀，怎樣把其中的雜質(zhì)除云？(提醒：濕潤的氧化銀表現(xiàn)為中強(qiáng)堿，其溶解性較氫氧化銅大)⑶工業(yè)尾氣中含有多種氮氧化物(用表示)，是嚴(yán)重的大氣污染物。其處理廢氣的主意之一是通入適量以清除有害的。寫出化學(xué)方程式，并簡述該法的優(yōu)點?！纠}答案】【答案】空氣的主要成分就是氮氣和氧氣。Ca與氧氣反應(yīng)生成CaO，會放出大量的熱。我們接觸到的與氮有關(guān)的惟獨NH3，所以Ca與空氣反應(yīng)的時候一定生成了氮化鈣，氮化鈣與水發(fā)生雙水解，生成了有臭味的氣體NH3。反應(yīng)方程式為【答案】⑴、或、、或、⑵或、⑶⑷不可能.若Cu溶解，溶液中必含有，而與無法共存，會發(fā)生置換反應(yīng)故，當(dāng)溶液中有存在時，F(xiàn)e必然無法以單質(zhì)形式存在。【答案】⑴碳納米管的體積在10℃~500⑵金屬鎵的熔點很低，沸點很高；⑶金屬稼的體積在10℃至500℃之間隨溫度變化比較勻稱。鎵是1871年俄國化學(xué)家門捷列夫在編制元素周期表時曾預(yù)言的“類鋁”元素。鎵的原子序數(shù)為31，屬ⅢA族。鎵的熔點為29.78℃，沸點高達(dá)2403℃。鎵有過冷現(xiàn)象(即冷至熔點下不凝結(jié)【答案】①電線電纜，加熱器皿強(qiáng)②投入中；淺綠色出現(xiàn)。組成原電池；鐵溶解，有氣泡?！敬鸢浮緾O和和【答案】鋁是比較活潑的金屬，在空氣中與氧氣反應(yīng)，能很快形成氧化膜，所以不能發(fā)現(xiàn)熔化的鋁滴落；氧化鋁的熔點比鋁的熔點高，溫度不高不會熔化。【答案】這是中學(xué)碰到的常見問題。濃硝酸、濃硫酸具有強(qiáng)的氧化性，在常溫下能把與Al表面氧化，生成致密的氧化膜產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，從而阻止它們繼續(xù)反應(yīng)，所以常溫下可用Fe與Al兩種金屬來在盛濃硝酸?！敬鸢浮糠磻?yīng)生成的銅和鋁組成原電池促進(jìn)了鋁和水反應(yīng)；反應(yīng)放出的熱量使溶液溫度升高，促進(jìn)了鋁和水反應(yīng)放出氫氣；鋁和鋁離子水解生成的反應(yīng)產(chǎn)生氫氣；氯離子對鋁和水反應(yīng)起了促進(jìn)作用；海綿狀銅作原電池電極促進(jìn)了鋁和水反應(yīng)放出氫氣?！敬鸢浮侩?)是常用火箭燃料，四氧化氮()為氧化劑，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是，推進(jìn)火箭翱翔的強(qiáng)大動力源于上述反應(yīng)產(chǎn)生的氣體?！敬鸢浮竣泞?

mol產(chǎn)生1mol，1mol和反應(yīng)。1

molS需mol的，所以原溶液中、的物質(zhì)的量之比為時，相宜生成?！敬鸢浮竣乓蛟谒芤褐泻芤妆豢諝庵械乃趸?)，而銅能與作用生成沉淀而除去()，這樣可以不影響的使用。⑵為了增強(qiáng)的溶解度。因參加KI發(fā)生反應(yīng)，因為參加KI可使的溶解度增大，且使變得越發(fā)穩(wěn)定，保持其消毒殺菌的性能。【答案】按照物質(zhì)的色彩、狀態(tài)和性質(zhì)，可推出C為，E為，由此可推出其它物質(zhì).值得注重的是：氯、溴、碘、硫等非金屬單質(zhì)在堿性溶液中能發(fā)生歧化反應(yīng)，其產(chǎn)物在酸性溶液中又能發(fā)生歸中反應(yīng)，生成本來的非金屬單質(zhì).有關(guān)的反應(yīng)方程式為：，，，，.【答案】⑴⑵⑶溶液的pH越大(越小)，和水反應(yīng)的速率越小(越大)。⑷可以將許多金屬離子還原成金屬，并使得到的金屬沉積在金屬、玻璃、陶瓷、塑料上，從而有廣泛的應(yīng)用場合。例如，它把鎳沉積在玻璃上，形成極薄的鎳膜，用于太陽能電池；把金或銅沉積在塑料板上形成印刷板電路；還原廢液中的珍貴金屬?！揪毩?xí)解答】1．【答案】在鹵族元素的氫鹵酸中，除氫氟酸是弱酸外，其余均為強(qiáng)酸；其酸性、