高中化学常见元素

高中化学部分只常见元素的分析，详细介绍了Fe、Al、Na 等等的颜色、反应特点，化学式等内容，考生必备！

常见元素分析

• Na(23)
  • NaHCO3加热生成NaCO3+H2CO3，是可逆的。
  • 含Na和Na离子的，都会和水先生成NaOH
  • Na：银白色固体 浮、游、熔、红 具有氧化性
    • Na+O2===Na2O
    • 2Na+O2===Na2O2
    • 2Na+2H2O===2NaOH+H2（浮、游、熔、响、红）
    • Na不能直接和酸反应，太剧烈，容易爆炸。
  • 氧化钠（Na2O） 白色、碱性氧化物
    • 在溶液中会先于水反应生成碱。
    • 与非金属氧化物会生成对应的盐。
  • 过氧化钠（Na2O2） 淡黄色粉末、具有碱性和强氧化性
    • 基本与氧化钠（Na2O）一致， 会多生成一个氧自由基，高中一般写成氧气（O2）。
    • 氧自由基氧化性极强，可用于消毒，漂白。
    • 反应过程，将Na2O2写成Na2O和O自由基，再去类比Na2O的反应，最后留意O自由基的强氧化性。
• Al（27，两性）
  • Al：两性 其氧化物不能到水化物
    • 4Al+3O2===2Al2O3（钝化） Al2O3，是一层致密的氧化膜，Al煅烧，Al滴。
    • 铝热反应：Al、KClO3、镁条、Fe2O3
    • Al+3H2O===Al(OH)3↓+ 3/2 H2↑
    • Al与盐溶液：盐溶液呈中性，则本质是置换反应
    • Al与酸碱反应的本质是，在酸碱环境下，氢离子和氢氧根离子溶解了Al（OH)3，推动了反应向右进行，产生氢气。
  • Al2O3（固体）：两性
    • 其只能由Al和氧气，或者Al（OH）3脱水生成，其不能加水生成Al（OH）3
    • 酸性： Al2O3+H2O→2HAlO2，需要2份氢氧根来中和，生成的一份水和前边的水抵消 总：Al2O3+2OH-=====H2O+2AlO2-
    • 碱性： Al2O3直接和酸发生中和反应，生成盐和水。 总：Al2O3+6氢离子====2铝离子+3H2O
    • 呈酸性时，成盐为偏铝酸根 呈碱性时，成盐为铝离子
  • 氢氧化铝【Al（OH)3】↓ 两性、又可称为铝酸
    • Al（OH)3要想反应，必须是在强酸强碱环境下，否则不能发生反应。 则最大程度制备Al（OH)3，用弱碱或者弱酸。
    • 脱水生成偏铝酸（HAlO2） Al(OH)3===HAlO2+H2O
      • 再与酸反应
      • 在与碱反应，再脱一份水。 HAlO2+NaOH===NaAlO2+H2O 本质：Al（OH）3+NaOH===NaAlO2+2H2O
    • 泡沫灭火器原理
      • 2AlCl3+3NaHCO3===3HCl+3NaCl+Al2(CO3)3 Al2(CO3)3+3H2O===2Al(OH)3↓+3CO2↑
  • 铝盐（铝离子、偏铝酸根离子） 无双性
    • 十二水硫酸铝钾（KAl(SO4)2*12H2O)→→明矾，净水，胶体
• Fe（56）
  • Fe：过渡金属，有多个正价 大部分和Al一致，
    • 铁粉还原三价铁是在溶液中，过量铁粉和氯气还是生成氯化铁，而非氯化亚铁。
    • 不一致之处在于Fe没有双性 并且在Fe(OH)2脱水时，不能还原回去，二价Fe脱水还原，同时空气中氧气又对其氧化，反应比较仓促，生成四氧化三铁Fe3O4
    • Fe+O2===Fe2O3铁锈（正常情况）、Fe过量的话，会将三价铁还原为二价铁。 Fe+O2===Fe3O4（氧气中点燃） Fe3O4→Fe（FeO2）2 铁酸亚铁
  • 常见含铁离子的溶液颜色
    • 二价亚铁（一般为浅绿色）
    • 三价铁（一般为黄色） 酸性环境显浅紫色
    • 氢氧化亚铁（白色絮状）→中间产物（灰绿色）→氢氧化铁（红褐色）
    • Fe2S3 硫化铁，正三价，较常见。
  • 铁离子的鉴别
    • 三价铁和硫氰根（SCN-）显血红色， KSCN，硫氰化钾。 二价铁先不显色，＋浅色氧化剂，显血红色。
    • 固体中，铁不能以三价Fe离子存在。
  • Fe(OH)3胶体的制备
    • 将饱和FeCl3加入沸水中。
  • Fe转化的重要逻辑
    • 在遇到金属或金属离子时，与Fe发生反应，只能Fe→亚铁，亚铁→三价铁， 不能从Fe直接到三价铁。
    • 与上述不同，铁在碰到强氧化性酸（H+，HNO3），因为是非金属，所以可以直接将Fe推到正三价，并生成还原产物（NO) 。 遇到弱氧化性酸，Fe会被推到正二价,并生成氢气。
  • 工业炼铁
    • 用铁锈（Fe2O3）被C还原，生成Fe和CO，生成CO本身也是还原剂，故有利于反应进行。
• Cl（35.5）
  • 氯气（Cl2） 具有强氧化性，黄绿色有毒气体， 可溶于水，而非易溶于水。
    • 氯气（Cl2）具有的强氧化性，会将金属直接推到最高价，与Cl2的量无关。 但与非金属反应，Cl2量不足则不会将非金属推至最高价（PCl3白雾，PCl5白烟）
    • H2+Cl2===2HCl，在光照环境下会爆炸，而点燃则不会，且有苍白色火焰， HCl易挥发，会有白雾产生。将燃料加入助燃剂。
    • Cl2在于水反应时， 会发生歧化反应，生成HCl和次氯酸（HClO）
      • 而次氯酸具备消毒漂白（不可逆）的功效， Cl2消毒必须要见水！！
    • Cl2在于碱反应时， 可以理解为先和水反应，后根据碱的还原性强弱，判断生成次氯酸盐，亚氯酸盐还是氯酸盐
    • 实验室制氯气：必须用浓HCl 用二氧化锰和浓氯化氢反应，生成氯化锰，氯气和水
      • 除杂：Cl2（HCl）： 用饱和食盐水（NaCl），同离子效应，HCl溶解度远大于Cl2，且易挥发。
  • ClO2一般对应Cl-
  • 氯酸的种类
    • HCl←Cl2→HClO（次氯酸）→HClO2(亚氯酸）→HClO3（氯酸）→HClO4(高氯酸）
    • 盐酸（HCl)
      • 实验室制取CO2： CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O
      • 氢离子， 体现弱氧化性和酸性（成盐） 氯离子， 体现还原性（被氧化成Cl2）
    • 次氯酸（HClO）
      • 酸性比较： CH3COOH＞碳酸＞次氯酸
      • 易分解： HClO→HCl+O（氧自由基），氧自由基使HClO具备了消毒和漂白的功效
      • 新制氯水
        • 内部： Cl2，HClO（强氧化性）,氢离子（酸性），氯离子
      • 久置氯水
        • 内部： 氢离子，氯离子。 久置氯水就是氯化氢溶液
      • 84消毒液（NaClO）、漂白粉（Ca（ClO）2）
• S（32）
  • （H2S、NaHS、Na2S）←S→SO2→SO3 在气体状态，SO2很难转化到SO3， 在溶液中，亚硫酸（H2SO3）很容易转化到硫酸（H2SO4)
  • 硫（S） 不溶于水
    • 还原性：+0→+4
    • 氧化性：+0→-2 只能将Fe氧化到正二价，比Cl2和O2差很多
  • 硫化氢（H2S）-2价 臭鸡蛋味
    • 酸性比较： 硫化氢＜亚硫酸＜硫酸（Red，弱酸）
    • 还原性： -2价→0价 S单质↓
      • H2S，长时间在空气中，生成S↓，变浑浊。
    • 易与金属形成沉淀，Na，K除外。（FeS↓、CuS↓）
  • 二氧化硫（SO2)
    • 气态很难被氧化到+6价 SO2平常情况和O2不反应
      • 高温高压可以
    • SO2水溶液是亚硫酸（H2SO3)
      • H2SO3的漂白性： 与有机色素（对指示剂无效）生成不稳定的无色物质，可逆。
      • SO2遇水会生成亚硫酸，此时遇见强氧化性物质，会将亚硫酸根氧化为硫酸根。
      • 亚硫酸和浓硫酸会发生强酸制弱酸反应，硫酸+亚硫酸盐会生成亚硫酸，亚硫酸易分解，产生SO2+H2O
  • 三氧化硫（SO3) 无色易挥发固体
    • SO3水溶液（H2SO4)
      • 稀硫酸
        • 无氧化性、完全电离，能体现酸性。
      • 浓硫酸（18mol/L)
        • 具有强氧化性、大部分以硫酸分子形式存在、具备吸水、脱水（碳化）等性质
• N（14）
  • N是制作化肥的重要元素，空气中的N2中含N元素非常丰富，但是N2异常稳定，只有氨气（NH3)转化成N2比较容易。
  • 氮气（N2） 不溶于水
    • 之前农民都是靠天吃饭： N2+O2===2NO，需要在闪电情况下，自然界产生氮元素的方法。
    • 活波金属可以在N2中燃烧： 3Mg+N2===Mg3O2
  • 一氧化氮（NO) 难溶于水 不与水反应
    • 有毒，中毒机理和CO一致
    • 能转化成红棕色NO2: 2NO+O2===2NO2
    • NO不能与水反应，因为会生成N2，而NO→N2是需要闪电条件的
    • 工业中，NO基本不存在，因为其极易转化为NO2
  • 二氧化氮（NO2) 能溶于水 不与氧气单独反应
    • 与水反应： ①歧化反应3NO2+H2O===2HNO3+NO,此处是除了N元素，没有其他能降价。 ② 4NO2+2H2O+O2===4HNO3 硝酸中的负二价氧，8个来自NO2，2个来 自H2O,两个来自O2。
  • 氨气（NH3) 见水才显碱性 及易溶于水，与HCl类似
    • NH3*H2O在碱性环境下会产生NH3
    • 两个玻璃棒，白烟： HCl+NH3===NH4Cl，气体也容易反应的。
    • 工业中跳过0价N的方法： 必须是在催化剂作用下，因为N2比较稳定 4NH3+5O2===4NO+6H2O
    • NH3极易液化，再使其汽化可吸热，用用来制冷。
  • 硝酸（HNO3) 有刺激性气味， 能使蛋白质变黄。
    • 见光易分解，生成NO2，水和氧气。 无论浓稀，都具有强氧化性，区别浓硫酸 一般都是与不活波金属反应，避免和置换反应的冲突， 如果给出活波金属，根据题意，写出生成物。
    • 浓硝酸： 产物为NO2，
    • 稀硝酸： 产物为NO
• Al，Fe，涉及到该两者元素的反应加热， 主要是为了防止胶体的生成，让其生成沉淀，好分离。
• 二氧化硅只能与HF酸反应 SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O
• 生成有S的沉淀，不一定是硫酸根，也有可能是亚硫酸根
• Na 重要公式
  • CO2+NaOH=NaHCO3 ,氢氧化钠不足量 CO2+2NaOH=NaCO3+H2O ，氢氧化钠足量
  • 2NaCl+2H2O电解生成 2NaOH+Cl2↑+H2↑
• 工业制硝酸
  • 4NH3+5O2催化剂加热条件下，生成4NO+6H2O 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO