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第三节 海水制碱
一. 氨碱法制纯碱的反应原理、纯碱的用途
过程:盐水 精 制 精盐水 吸 氨 氨盐水 碳 酸 化 碳酸氢钠 过滤 纯碱
原理:
①
②
注意:化学方程式①是一个总的化学方程式:
吸氨:NH3+H2O=NH3•H2O(氨水)
碳酸化:CO2+H2O=H2CO3
H2CO3+NH3•H2O=NH4HCO3
NaCl+NH4HCO3=NH4Cl+NaHCO3
这四个化学方程式相加,就得①。由于碳酸氢钠的溶解度很小,所以,碳酸氢钠从溶液中以晶体的形式析出。
用途:人造纤维、石油精炼、粗盐精制、硬水软化、玻璃生产
二. 纯碱的性质
(1)物理性质:纯碱易溶于水
(2)化学性质:
①溶液呈碱性能使无色酚酞变红。
②纯碱能与酸反应生成一种气体能使澄清石灰水变浑浊。
实质:2H++CO32-=H2CO3=CO2↑+H2O
③与氢氧化钙、可溶性钙盐【CaCl2、Ca(NO3)2】反应,有白色沉淀生成
实质:Ca2++CO32-=CaCO3↓
Na2CO3 + CaCl2=CaCO3 ↓+ 2NaCl
④与氢氧化钡、可溶性钡盐【BaCl2、Ba(NO3)2】反应,生成白色沉淀碳酸钡
实质:Ba2++CO32-=BaCO3↓
Na2CO3 + Ba(OH)2=BaCO3↓+ 2NaOH
Na2CO3 + BaCl2=BaCO3 ↓+ 2NaCl
三.常见的盐的性质和用途
1.常见的盐
(1)氯化钠(NaCl):食盐的主要成分,有咸味,易溶于水,溶解度随温度变化不大,常用蒸发结晶的方法制盐。纯净的食盐不潮解,粗盐中因含有MgCl2、CaCl2等杂质,以吸收空气中的水份而潮解。用途:调味;腌制食品;医疗上用来配制生理盐水;工业上用来作原料制取碳酸钠、氢氧化钠、氯气、盐酸等;农业上用氯化钠溶液来选种;此外,还可以用来清除积雪。
(2)碳酸钠(Na2CO3):俗称纯碱,易溶于水,溶液有涩味滑腻感,显碱性。溶解度随温度变化较大,常用降温结晶的方法获得碳酸钠晶体。用途:用于制人造纤维、石油精炼、硬水软化、制玻璃。此外,还广泛应用于冶金、造纸、纺织、印染、洗涤剂等领域。
(3)碳酸氢钠(NaHCO3):俗称小苏打。易溶于水,水溶液呈碱性。用途:在食品工业上用作食品添加剂;在医疗上,用作治疗胃酸过多。
(4)碳酸钙(CaCO3):大理石、石灰石的主要成分。白色固体,难溶于水。用途:重要的建筑材料、补钙剂。还用于除去过多的酸。
2.盐的溶解性
K+盐、Na+盐、NH4+盐、NO3-盐,
完全溶解不困难;
Cl-盐不容氯化银(AgCl)
SO42-盐不容Ba2+、Pb2+
碱中还溶Ca2+和Ba2+
同时别忘碳酸镁(MgCO3)【微溶】
3.盐的化学性质
(1)活泼金属能将不活泼金属从其盐溶液中置换出来。
盐 + 金属 = 新盐 + 新金属
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag
注意:①参加反应的盐必须可溶②反应的金属必须比被置换出的金属活泼③反应类型:置换反应。
(2)一些盐能与酸反应生成新盐与新酸。
AgNO3 + HCl = AgCl↓+ H NO3 Ba(NO3)2 + H2SO4 = BaSO4↓ +2 H NO3
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑+H2O
(3)一些盐能与碱反应生成新盐与新碱
CuSO4 + 2 NaOH = Cu(OH)2↓+ Na2SO4 Na2CO3 + Ba(OH)2=BaCO3↓+ 2NaOH
Na2CO3 +Ca(OH)2=CaCO3↓+ 2NaOH
(4)一些盐之间也能反应生成两种新盐
CaCl2 + Na2CO3 = 2NaCl + CaCO3↓ BaCl2 + Na2CO3 = 2NaCl + BaCO3↓
BaCl2+Na2SO4 =BaSO4↓+ 2 NaCl AgNO3 + NaCl = AgCl↓+ Na NO3
注意:① ⑶、⑷中反应物必须都溶于水;② ⑵、⑶、⑷都属于复分解反应,必须满足复分解反应发生的条件。
第七单元 金属
第一节 常见的金属材料
一.金属的物理性质
1.金属的物理性质:①大多数常见的金属都是银白色有金属光泽。铜:紫红色;金:黄色;铁粉:黑色。②金属的密度和硬度较大,熔、沸点较高。钠:质软,密度比水小,熔点较低;汞:常温下为液态。③具有良好的延展性、导电性和导热性。④除汞外,金属常温下都是固体。
2.一些金属的特性:铂:延性好;金:展性好;钨:熔点高,常用作灯泡的灯丝;银:电阻率最小,导电性最好的金属,广泛用于电子制造业。
二.合金
1.定义:合金是在一种金属中加热熔合其他金属或非金属,而形成的具有金属特性的物质。
2.合金属于混合物,各成分金属保持自身化学性质不变。
3.合金的特性:一般来说,合金的硬度比成分金属大,熔点比成分金属低。
4.常见的合金:生铁、钢都是铁和炭的合金,主要区别是含炭量不同(生铁含碳量比钢高);黄铜是铜锡合金,外观像黄金。
三.炼铁的原理
1.原料:铁矿石。常见的铁矿石:赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、黄铁矿(FeS2)、菱铁矿(FeCO3)
2.原理:Fe2O3 + 3CO 高温 Fe + 3CO2
3.装置
现象及结论:①红褐色的氧化铁粉末逐渐变为黑色。②澄清的石灰水逐渐变浑浊。说明反应有二氧化碳生成。③生成的黑色粉末能被磁铁吸引。说明有铁生成。
注意事项:①装药品前,要检查装置的气密性;②反应前,要先通一会儿一氧化碳,待装置中的空气排净后,才开始加热。防止一氧化碳与空气混合,不纯而爆炸;③反应结束后,应先停止加热,待硬质玻璃管冷却到室温后,才能停止通入一氧化碳。防止还原出的铁粉高温时,被氧化。④反应应的尾气要进行处理。防止一氧化碳污染环境。
4.炼铁高炉及高炉炼铁的反应:
C + O2点燃CO2
CO2+C高温2CO
Fe2O3 + 3CO 高温 Fe + 3CO2
四.氧化反应和还原反应
第二节 金属的化学性质
一.金属的化学性质
1.金属能与氧气发生化合反应生成金属氧化物
铁丝 在空气中不能燃烧;在纯净的氧气中剧烈燃烧,火星四溅,释放出大量的热量,有黑色固体物质生成 3Fe+2O2点燃Fe3O4
镁带 在空气中剧烈燃烧,发出耀眼的白光,冒出白烟,释放出大量的热量白有色固体物质生成。 2Mg+O2点燃2MgO
铜片 在空气中加热灼烧,红色的铜表面覆盖一层黑色物质 2Cu+O2加热2CuO
铝 铝片在空气中,铝能与氧气迅速反应,在铝表面生成一层致密的氧化膜,阻碍反应进一步进行。 4Al+3O2 2Al2O3
铝粉在氧气中剧烈燃烧,发出白光,放出热量,生成白色固体 4Al+3O2点燃2Al2O3
2.比氢活泼的金属能与酸发生置换反应释放出氢气
金属 + 酸 = 盐 + 氢气
稀盐酸与金属反应:
2Al + 6 HCl = 2AlCl3 + 3 H2↑ Mg + 2 HCl = MgCl2 + H2↑
Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2↑ Fe + 2 HCl = FeCl2 + H2↑
稀硫酸与金属反应:
2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2↑ Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑ Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑
注意:①实验室用锌与稀硫酸反应制取氢气;②铁参加置换反应生成的是+2价的亚铁离子:Fe2+;③相同质量的金属与足量的酸反应生成氢气的质量又多到少的顺序:Al、Mg、Fe、Zn。;④在初中范围内,常见的Al、Mg、Fe、Zn这四种金属能与酸发生置换反应,生成氢气。
3.活泼金属能将不活泼金属从其盐溶液中置换出来。
盐 + 金属 = 新盐 + 新金属
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
(湿法炼铜的原理,波尔多液不能装在铁桶中)
Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag
注意:①参加反应的盐必须可溶②反应的金属必须比被置换出的金属活泼③反应类型:置换反应。
二.置换反应
定义:一种单质与一种化合物反应,生成另一种单质与另一种化合物的反应。
A + BC = B + AC
三.金属活动顺序表
应用:1.K、Ca、Na由于太活泼,不能与酸、盐溶液发生置换反应;
2.排在H前的(除K、Ca、Na)能与酸发生置换反应生成氢气;
3.活泼金属(除K、Ca、Na)能将不活泼金属从其盐溶液中置换出来。
4.如果溶液中有几种金属和几种金属的盐溶液,则活泼性相差大的先反应。如:向Cu(NO3)2 、AgNO3的混合溶液中加入铁粉,则Fe先与AgNO3反应,反应后如果铁粉有剩余,才能发生Fe与Cu(NO3)2的反应。
第三节 金属的锈蚀与防护
一.金属锈蚀的原因
1.钢铁锈蚀
原因:主要是钢铁与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应的结果。
影响干铁锈蚀的因素:①钢铁越纯,约不容易锈蚀;②环境温度越高,湿度越大,钢铁越容易锈蚀;③酸性越强钢铁越容易锈蚀;④食盐等盐会加快钢铁的锈蚀。
铁锈的主要成分:氧化铁(Fe2O3),红棕色,疏松多孔,会把空气和水分保留在钢铁的表面,进一步加速钢铁的锈蚀。所以,要及时除去钢铁制品表面的铁锈。
钢铁除锈的方法:常用稀硫酸或稀盐酸,除去钢铁制品表面的铁锈。
Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O
Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O
2.铜的锈蚀
原因:铜与氧气、水、二氧化碳发生化学反应的结果。
铜锈主要成分:碱式碳酸铜【Cu2(OH)2CO3】,又叫铜绿,浅绿色粉末。
3.铝具有很好的抗腐蚀性能,原因是铝在空气中与氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝进一步氧化。
二.防止金属腐蚀的方法
①在金属表面覆盖保护层:涂刷矿物油、油漆,覆盖搪瓷、塑料等;②镀上一层不易锈蚀的金属:镀锌、镀铬;③改变金属组成与结构:制成不锈钢等合金、在锯皮表面形成致密的氧化膜。
三. 金属资源保护
金属回收利用;合理有效地开采矿物,以及寻找金属的代用品等。
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