《元素及其化合物的性质与应用》 导学案

《元素及其化合物的性质与应用》 导学案

一、学习目标

1、 了解常见元素及其化合物的物理性质、化学性质。

2、 掌握元素及其化合物之间的转化关系。

3、 能够运用元素及其化合物的性质解决实际问题。

二、知识梳理

（一）金属元素及其化合物

1、 钠及其化合物

（1）钠

物理性质：银白色金属，质软，密度比水小，熔点低。

化学性质：①与氧气反应：常温下生成氧化钠（4Na ＋ O₂ ＝

2Na₂O），加热条件下生成过氧化钠（2Na ＋ O₂ 加热 Na₂O₂）。

②与水反应：2Na ＋ 2H₂O ＝ 2NaOH ＋ H₂↑，现象为浮、熔、游、响、红。

（2）氧化钠和过氧化钠 氧化钠（Na₂O）：白色固体，属于碱性氧化物，与水反应生成氢氧化钠（Na₂O ＋ H₂O ＝ 2NaOH），与二氧化碳反应生成碳酸钠（Na₂O ＋ CO₂ ＝ Na₂CO₃）。

过氧化钠（Na₂O₂）：淡黄色固体，与水反应生成氢氧化钠和氧气（2Na₂O₂ ＋ 2H₂O ＝ 4NaOH ＋ O₂↑），与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气（2Na₂O₂ ＋ 2CO₂ ＝ 2Na₂CO₃ ＋ O₂）。

（3）碳酸钠和碳酸氢钠

碳酸钠（Na₂CO₃）：俗名纯碱或苏打，白色粉末，易溶于水，水溶液呈碱性。与盐酸反应分步进行（Na₂CO₃ ＋ HCl ＝ NaCl ＋

NaHCO₃，NaHCO₃ ＋ HCl ＝ NaCl ＋ H₂O ＋ CO₂↑）。

碳酸氢钠（NaHCO₃）：俗名小苏打，白色细小晶体，易溶于水，水溶液呈弱碱性。受热易分解（2NaHCO₃ 加热 Na₂CO₃ ＋ H₂O ＋

CO₂↑），与盐酸反应迅速（NaHCO₃ ＋ HCl ＝ NaCl ＋ H₂O ＋

CO₂↑）。

2、 铝及其化合物

（1）铝

物理性质：银白色金属，具有良好的延展性和导电性。

化学性质：①与氧气反应：4Al ＋ 3O₂ ＝ 2Al₂O₃。

②与酸反应：2Al ＋ 6HCl ＝ 2AlCl₃ ＋ 3H₂↑。

③与强碱溶液反应：2Al ＋ 2NaOH ＋ 2H₂O ＝ 2NaAlO₂ ＋ 3H₂↑。 （2）氧化铝

两性氧化物，既能与酸反应（Al₂O₃ ＋ 6HCl ＝ 2AlCl₃ ＋

3H₂O），又能与强碱反应（Al₂O₃ ＋ 2NaOH ＝ 2NaAlO₂ ＋

H₂O）。

（3）氢氧化铝

两性氢氧化物，既能与酸反应（Al(OH)₃ ＋ 3HCl ＝ AlCl₃ ＋

3H₂O），又能与强碱反应（Al(OH)₃ ＋ NaOH ＝ NaAlO₂ ＋

2H₂O）。制备方法：AlCl₃溶液中加入氨水（AlCl₃ ＋ 3NH₃·H₂O

＝ Al(OH)₃↓ ＋ 3NH₄Cl）。

3、 铁及其化合物

（1）铁

物理性质：银白色金属，具有良好的延展性和导电性。

化学性质：①与氧气反应：3Fe ＋ 2O₂ 点燃 Fe₃O₄。

②与酸反应：Fe ＋ 2HCl ＝ FeCl₂ ＋ H₂↑。

③与盐溶液反应：Fe ＋ CuSO₄ ＝ FeSO₄ ＋ Cu。

（2）铁的氧化物

氧化亚铁（FeO）：黑色粉末，不稳定，在空气中加热迅速被氧化为四氧化三铁。

氧化铁（Fe₂O₃）：红棕色粉末，俗称铁红，常用作红色颜料。 四氧化三铁（Fe₃O₄）：黑色晶体，具有磁性。

（3）铁的氢氧化物

氢氧化亚铁（Fe(OH)₂）：白色絮状沉淀，在空气中迅速变为灰绿色，最终变为红褐色（4Fe(OH)₂ ＋ O₂ ＋ 2H₂O ＝ 4Fe(OH)₃）。

氢氧化铁（Fe(OH)₃）：红褐色沉淀，受热分解（2Fe(OH)₃ 加热

Fe₂O₃ ＋ 3H₂O）。

（二）非金属元素及其化合物

1、 氯及其化合物

（1）氯气

物理性质：黄绿色有刺激性气味的气体，密度比空气大，能溶于水。

化学性质：①与金属反应：2Fe ＋ 3Cl₂ 点燃 2FeCl₃，Cu ＋ Cl₂

点燃 CuCl₂。

②与氢气反应：H₂ ＋ Cl₂ 点燃 2HCl。

③与水反应：Cl₂ ＋ H₂O ＝ HCl ＋ HClO，次氯酸（HClO）具有强氧化性，能杀菌消毒，漂白作用。

④与碱反应：Cl₂ ＋ 2NaOH ＝ NaCl ＋ NaClO ＋ H₂O（用于制取漂白液），2Cl₂ ＋ 2Ca(OH)₂ ＝ CaCl₂ ＋ Ca(ClO)₂ ＋ 2H₂O（用于制取漂白粉）。

（2）次氯酸 弱酸性，比碳酸酸性弱；不稳定，见光易分解（2HClO 光照 2HCl

＋ O₂↑）。

（3）氯离子的检验

先加稀硝酸酸化，再加入硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则含有氯离子。

2、 硫及其化合物

（1）硫

淡黄色固体，不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。

化学性质：①与氧气反应：S ＋ O₂ 点燃 SO₂。

②与金属反应：2Cu ＋ S 加热 Cu₂S，Fe ＋ S 加热 FeS。

（2）二氧化硫

物理性质：无色有刺激性气味的气体，易溶于水，密度比空气大。

化学性质：①酸性氧化物的性质：与水反应（SO₂ ＋ H₂O

H₂SO₃），与碱反应（SO₂ ＋ 2NaOH ＝ Na₂SO₃ ＋ H₂O）。

②还原性：能被氧气、氯水、高锰酸钾溶液等氧化。

③漂白性：能使品红溶液褪色，但加热后恢复原色。

（3）三氧化硫

物理性质：常温下为无色液体，标准状况下为固体。 化学性质：具有酸性氧化物的通性，与水反应迅速（SO₃ ＋ H₂O

＝ H₂SO₄）。

（4）硫酸

浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性。

①吸水性：可作干燥剂。

②脱水性：使有机物碳化。

③强氧化性：与铜反应（Cu ＋ 2H₂SO₄(浓) 加热 CuSO₄ ＋

SO₂↑ ＋ 2H₂O），与碳反应（C ＋ 2H₂SO₄(浓) 加热 CO₂↑ ＋

2SO₂↑ ＋ 2H₂O）。

3、 氮及其化合物

（1）氮气

物理性质：无色无味的气体，难溶于水。

化学性质：①与氢气反应：N₂ ＋ 3H₂ 催化剂 高温高压 2NH₃。

②与氧气反应：N₂ ＋ O₂ 放电 2NO。

（2）一氧化氮和二氧化氮

一氧化氮（NO）：无色气体，易与氧气反应生成二氧化氮（2NO

＋ O₂ ＝ 2NO₂）。

二氧化氮（NO₂）：红棕色有刺激性气味的气体，与水反应（3NO₂ ＋ H₂O ＝ 2HNO₃ ＋ NO）。 （3）氨气

物理性质：无色有刺激性气味的气体，极易溶于水，水溶液呈碱性。

化学性质：①与水反应：NH₃ ＋ H₂O NH₃·H₂O NH₄⁺ ＋

OH⁻。

②与酸反应：NH₃ ＋ HCl ＝ NH₄Cl（产生白烟）。

③催化氧化：4NH₃ ＋ 5O₂ 催化剂 加热 4NO ＋ 6H₂O。

（4）铵盐

物理性质：都是白色或无色晶体，易溶于水。

化学性质：①受热易分解：NH₄HCO₃ 加热 NH₃↑ ＋ H₂O ＋

CO₂↑。

②与碱反应：NH₄⁺ ＋ OH⁻ 加热 NH₃↑ ＋ H₂O。

（5）硝酸

浓硝酸和稀硝酸都具有强氧化性。

①浓硝酸：与铜反应（Cu ＋ 4HNO₃(浓) ＝ Cu(NO₃)₂ ＋ 2NO₂↑

＋ 2H₂O）。

②稀硝酸：与铜反应（3Cu ＋ 8HNO₃(稀) ＝ 3Cu(NO₃)₂ ＋ 2NO↑

＋ 4H₂O）。

三、典型例题 例 1：下列关于钠的叙述中，错误的是（ ）

A 钠在空气中燃烧生成过氧化钠

B 钠可以从硫酸铜溶液中置换出铜

C 钠与水反应时，钠浮在水面上

D 钠的质地较软

答案：B

解析：钠与硫酸铜溶液反应时，先与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀，不能置换出铜。

例 2：下列关于氯气的性质描述不正确的是（ ）

A 氯气是一种黄绿色有刺激性气味的气体

B 氯气能溶于水

C 氯气具有强氧化性，能与铁反应生成氯化亚铁

D 氯气能与氢气反应

答案：C

解析：氯气具有强氧化性，与铁反应生成氯化铁（2Fe ＋ 3Cl₂ 点燃 2FeCl₃）。

例 3：下列物质能使品红溶液褪色，且褪色原理与其他三项不同的是（ ） A 氯气 B 二氧化硫 C 过氧化钠 D 活性炭

答案：B

解析：氯气、过氧化钠使品红溶液褪色是因为其具有强氧化性，活性炭使品红溶液褪色是因为其具有吸附性，二氧化硫使品红溶液褪色是因为其与品红结合生成不稳定的无色物质。

四、巩固练习

1、 下列关于金属钠的说法中，正确的是（ ）

A 钠在空气中燃烧，发出黄色火焰

B 钠投入到硫酸铜溶液中，有红色固体析出

C 钠保存在煤油中，是因为钠不与煤油反应，且密度比煤油大

D 实验后剩余的钠不能放回原瓶

2、 下列关于氧化铝的说法中，错误的是（ ）

A 氧化铝是一种两性氧化物

B 氧化铝能与盐酸反应

C 氧化铝能与氢氧化钠溶液反应

D 氧化铝的熔点很低，可用于制作耐火材料

3、 下列离子方程式书写正确的是（ ）

A 钠与水反应：Na ＋ H₂O ＝ Na⁺ ＋ OH⁻ ＋ H₂↑ B 铁与盐酸反应：Fe ＋ 2H⁺ ＝ Fe³⁺ ＋ H₂↑

C 碳酸氢钠溶液与氢氧化钠溶液反应：HCO₃⁻ ＋ OH⁻ ＝ CO₃²⁻

＋ H₂O

D 氢氧化钡溶液与稀硫酸反应：Ba²⁺ ＋ OH⁻ ＋ H⁺ ＋ SO₄²⁻ ＝

BaSO₄↓ ＋ H₂O

4、 下列关于氯气的说法中，正确的是（ ）

A 氯气能使湿润的红色布条褪色，是因为氯气具有漂白性

B 氯气与铁反应生成氯化亚铁

C 可以用排水法收集氯气

D 氯气与氢气在光照条件下反应生成氯化氢

5、 下列关于二氧化硫的说法中，错误的是（ ）

A 二氧化硫是一种无色有刺激性气味的气体

B 二氧化硫能使紫色石蕊溶液变红

C 二氧化硫能使溴水褪色，说明二氧化硫具有还原性

D 二氧化硫可以用向上排空气法收集

6、 下列关于氨气的说法中，错误的是（ ）

A 氨气极易溶于水

B 氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝