(高中精品资料)高中化学常见物质及性质..docx
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1、硫酸 硫酸是化学六大无机强酸(硫酸、硝酸、盐酸(氢氯酸)、氢溴酸、氢碘酸、高 氯酸)之一。 物理性质 硫酸浓硫酸溶解时放出大量的热,因此浓硫酸稀释时应该“酸入水,沿器壁, 慢 慢倒,不断搅。” 若将浓硫酸中继续通入三氧化硫,则会产生发烟现象,这 样含有 SO3 的硫酸称为发烟硫酸。 100%的硫酸熔 沸点: 熔点 10 沸点 290 但是 100%的硫酸并不是最稳定的,沸腾时会分解一部分,变为 98.3%的浓硫酸, 成为 338(硫酸水溶液的) 恒沸物。加热浓缩硫酸也只能最高达到 98.3%的 浓度。 化学性质 1.脱水性 就硫酸而言,脱水性是浓硫酸的性质,而非稀硫酸的性质,即浓硫 酸有脱水性
2、 且脱水性很强。 脱水性是浓硫酸的化学特性,物质被浓硫酸脱水的过程是化 学变化的过程,反 应时,浓硫酸按水分子中氢氧原子数的比(21)夺取被脱水物中的氢原 子 和氧原子。 可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物,其中蔗 糖、木屑、纸屑 和棉花等物质中的有机物,被脱水后生成浓硫酸的腐蚀性了黑色的炭(炭化)。 浓硫酸 如 C12H22O11=12C + 11H2O (4)黑面包反应在 200mL 烧杯中放入 20g 蔗糖,加入几滴水,搅拌均匀。然 后再加入 15mL 质量分数为 98%的浓硫酸,迅速搅拌。观察实验现象。可以 看到蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,形成疏松多孔的海绵状的炭。 2强氧化性
3、 跟金属反应 常温下,浓硫酸能使铁、铝等金属钝化。 加热 时,浓硫酸可以与除金、铂之外的所有金属反应,生成高价金属硫酸盐, 本身一般被还原成 SO2 Cu + 2H2SO4(浓) =(加热)= CuSO4 + SO2 + 2H2O 2Fe + 6H2SO4(浓) = Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O 在上述反应中,硫酸表现出了强氧化性和酸性。 跟非金属反应 热的浓硫酸可将碳、硫、磷等非金属单质氧化到其高价态的氧 化物或含氧酸,本 身被还原为 SO2。在这类反应中,浓硫酸只表现出氧化性。 C + 2H2SO4(浓) =(加热)= CO2 + 2SO2 + 2H2O S + 2H2S
4、O4(浓) = 3SO2 + 2H2O 2P + 5H2SO4(浓) = 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O 跟其他还原性物质反应 浓硫酸具有强氧化性,实验室制取 H2S、 HBr、 HI 等还原性气体不能选用浓硫酸。 H2S + H2SO4(浓) = S + SO2 + 2H2O 2HBr + H2SO4(浓) = Br2 + SO2 + 2H2O 2HI + H2SO4(浓) = I2 + SO2 + 2H2O 3难挥发性(高沸点) 制氯化氢、硝酸等(原理:利用难挥发性酸制易挥发 性酸)如,用固体氯化钠与 浓硫酸反应制取氯化氢气体 NaCl(固)+H2SO4(浓) =NaHSO4+H
5、Cl (常温) 2NaCl(固)+H2SO4(浓) =Na2SO4+2HCl(加热) Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+ H2O+SO2 再如,利用浓盐酸与浓硫酸可以制 氯化氢气体。 5 酸性:制化肥,如氮肥、磷肥等 2NH3+H2SO4=(NH4)2 SO4 Ca3(PO4)2+2H2SO4= 2CaSO4+Ca(H2PO4)2 6.稳定性:浓硫酸与亚硫酸盐反应 Na2SO3+H2SO4=Na 2SO4+H2O+SO2 盐酸 盐酸,学名氢氯酸,是氯化氢(化学式:HCl)的水溶液,是一元酸。盐酸是一 种强酸,浓盐酸具有极强的挥发性,因此盛有浓盐酸的容器打开后能在上方看见 酸雾,那是氯化氢
6、挥发后与空气中的水蒸气结合产生的盐酸小液滴。盐酸是一种 常见的化学品,在一般情况下,浓盐酸中氯化氢的质量分数在 37%左右。同时, 胃酸的主要成分也是盐酸。 20时 101.3 kPa 下的数据主要成分:HCl 含量: 工业级 36。外观 与性 状: 无色或微黄色易挥发性液体,有刺激性气味。一般实验室使用的盐酸 为 0.1mol/L pH=1一般使用的盐酸 pH 在 23 左右(呈强酸性)熔点 (): -114.8(纯 HCl)沸点():108.6(20%恒沸溶液)相对密度(水 =1):1.20 相对蒸气密度(空气=1): 1.26饱和蒸气压(kPa): 30.66(21)溶 解性: 与水混溶
7、,溶于碱液。禁配物: 碱类、胺类、碱金属、易燃或可燃物。 其酸能与酸碱指试剂反应,紫色石蕊(C7H7O4N)n试剂与 PH 试纸变红色,无 色酚酞C20H14O4不变色。 强酸性,和碱反应生成氯化物和水 HCl + NaOH = NaCl + H2O 能与大部分碳酸盐和碳酸氢盐(HCO3-)反应,生成二氧化 碳,水 K2CO3 + 2HCl = 2KCl+ CO2 + H2O 能与活泼金属单质反应,生成氢气 Fe+ 2HCl =FeCl2+ H2 能与金属氧化物反应,生成盐和水 MgO+2HCl=MgCl2+H2O 实验室常用盐酸于制取二氧化碳的 方法 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O
8、+CO2 能用来制取弱 酸 CH3COONa+HCl=CH3COOH+NaCl 另外,盐 酸能与硝酸银反应,生成不溶于稀硝酸的氯化银,氯化银不能溶于水, 产生沉淀。 HCl+AgNO3=HNO3+AgCl 电离方程式为: HCl=H+Cl- 其他方程式(离子方程式) Cl2 + H2O = Cl- + H+ + HClO Cl2 + 2OH- = Cl- + ClO- + H2O Cl2 + 2OH- = Cl- + ClO- + H2O Cl2 + 2I- = 2Cl- + I2 Cl2 + H2SO3 + H2O = 2Cl- + SO42- + 4H+ Cl2 + H2S = 2Cl-
9、+ 2H+ + S Cl2 + 2Fe2+ = 2Fe3+ + 2Cl-(向 FeBr2 溶液中通入少量 Cl2) 3Cl2 + 2Fe2+ + 4Br- = 2Fe3+ + 2Br2 + 6Cl- (足量 Cl2) 2Cl2 + 2Fe2+ + 2Br- = 2Fe3+ + Br2 + 4Cl-(当 n(FeBr2)/n(Cl2)= 1 : 1 时) 8Cl2 + 6Fe2+ + 10Br-= 6Fe3+ + 5Br2 + 16Cl- (当 n(FeBr2)/n(Cl2)= 3 :4 时) Cl2 + 2I- = 2Cl- + I2 Cl2 + 2I- = I2 + 2Cl-(向 FeI2
10、溶液中通入少量 Cl2) 3Cl2 + 2Fe2+ + 4I-= 2Fe3+ + 2I2 + 6Cl- (足量 Cl2) 4Cl2 + 2Fe2+ + 6I- = 2Fe3+ + 3I2 + 8Cl- (当 n(FeI2)/n(Cl2)= 3 :4 时) 2Cl- + 4H+ + MnO2= Mn2+ + Cl2 + 2H2O Cl- + Ag+ = AgCl ClO- + H+ = HClO(有漂白性) 2HCIO=(光照) 2HCI+O2 ClO- + SO2 +H2O = 2H+ + Cl- + SO42- ClO- + H2O HClO + OH- 3ClO- = 2Cl- + ClO
11、3- (加热时的 ClO-的歧化反应) 硝酸 硝酸(球棍模型)硝酸(nitric acid)分子式 HNO,是一种有强氧化性、强腐蚀 性的无机酸,酸酐为五氧化二氮。硝酸的酸性较硫酸和盐酸小(PKa=-1.3),易 溶于水,在水中完全电离,常温下其稀溶液无色透明,浓溶液显棕色。硝酸不稳 定,易见光分解,应在棕色瓶中于阴暗处避光保存,严禁与还原剂接触。硝酸在 工业上主要以氨氧化法生产,用以制造化肥、炸药、硝酸盐等,在有机化学中, 浓硝酸与浓硫酸的混合液是重要的硝化试剂。 存在与制备 自然界 自然界中的硝酸主要由雷雨天生成的一氧化氮形成。硝酸性质不稳定,因而 无法在自然界长期存在,但硝酸的形成是氮循
12、环的一环。自然界中硝酸的形成按 如下步骤硝酸一氧化氮的生成N (g)+ O(g) 2NO(g)二氧 化氮的生成N(g) + 2O(g) 2NO (g)2NO(g)+ O(g) 2NO (g)生成的二氧化氮溶于水中生成硝酸3NO(g)+ H2O (l) 2HNO(aq)+ NO(g) 工业合成 氨氧化法硝酸工业与合成氨工业密接相关,氨氧化法是工业生产中制取 硝浓硝酸酸的主要途径,其主要流程是将氨和空气的混合气(氧:氮2:1)通 入灼热(760840)的铂铑合金网,在合金网的催化下,氨被氧化成一氧化 氮(NO)。生成的一氧化氮利用反应后残余的氧气继续氧化为二氧化氮,随后将 二氧化氮通入水中制取硝酸
13、。稀硝酸、浓硝酸、发烟硝酸的制取在工艺上各不相 同。44NH(g)+ 5O(g)Pt-Rh 4NO(g)+ 6H2O (g)2NO(g) + O(g) 2NO (g)3NO(g)+ H2O(l) 2HNO(aq)+ NO (g)其它工业上也曾使用浓硫酸和硝石制硝酸,但该法耗酸量大,设备 腐蚀严重,现基本停止使用NaNO(s)+ H2SO(l) NaHSO(s)+ HNO(g) 化学性质 酯化反应(esterification) 硝酸可以与醇发生酯化反应生成对 应的硝酸酯,在机理上,硝酸参与的酯化反应 过去被认为生成了碳正离子中间体,但现在许多文献将机理描述为费歇尔酯化硝 酸反应(Fischer
14、 esterification),即“酸脱羟基醇脱氢”与 羧酸的酯化机理相同。 硝酸的酯化反应被用来生产硝化纤维,方程式见下 3nHNO+ C6H7O2(OH)3n C6H7O2(O- NO2)3n + 3nH2O 硝化反应(nitration) 浓硝酸或发烟硝酸与脱水剂(浓硫酸、五氧化二 磷)混合可作为硝化试剂对一些 化合物引发硝化反应,硝化反应属于亲电取代反应(electrophilic substitution) , 反应中的亲电试剂为硝鎓离子,脱水剂有利于硝鎓离子的产生。 最为常见的硝化反应是苯的硝化: Ph-H + HO-NO Ph- NO + H2O 氧化还原反应 (reducti
15、on-oxidation reaction) 硝酸分子中氮元素为最高价态(+5)因此硝酸具有强氧化性,其还原产物因硝 酸浓度的不同而有变化,从总体上说,硝酸浓度越高,平均每分子硝酸得到的电 子数越少,浓硝酸的还原产物主要为二氧化氮,稀硝酸主要为一氧化氮,更稀的 硝酸可以被还原为一氧化二氮、氮气、硝酸铵等,需要指出,上述只是优势产物, 实际上随着反应的进行,硝酸浓度逐渐降低,所有还原产物都可能出现。 硝酸有关电势图见下(标况 E/V) HNO 0.798.9 NO 1.08 HNO 1.04 NO 1.582 N2O 1.77 N 0.27 NH+HNO0.97 NOHNO 1.25 N2OHN
16、O0.88 N 以下提供一些典型反 应 浓硝酸: Cu(s)+ 4HNO(aq) Cu(NO3)(aq)+ 2NO (g)+ 2H2O(l) P(s)+ 5HNO(aq) H3PO(aq)+ 5NO(g)+ H2O(l) 环己酮 + 浓硝酸 1,6-己二酸 (60%) 稀硝酸: 3Cu(s)+ 8HNO(aq) 3Cu(NO3)(aq)+ 2NO (g)+ 4H2O(l) Fe(s)+ 4HNO(aq) Fe(NO3)(aq)+ NO(g)+ 2H2O(l) 3Zn(s)+ 8HNO(aq) 3Zn(NO3)(aq)+硝酸 2NO(g)+ 4H2O(l) 4Zn(s)+ 10HNO(aq) 4
17、Zn(NO3)(aq)+ N2O (g)+ 5H2O(l) 4Zn(s)+ 10HNO(aq) 4Zn(NO3)(aq)+ NH4NO(aq)+ 3H2O(l) 6KI(aq)+ 8HNO(aq) 6KNO(aq)+ 3I(s)+ 2NO(g)+ 4H2O(l) 氢氧化钠 氢氧化钠(NaOH),俗称烧碱、火碱、苛性钠,因另一名称 caustic soda 而在 香 港称为哥士的,常温下是一种白色晶体,具有强腐蚀性。易溶于水,其水溶液呈 强碱性,能使酚酞变红。氢氧化钠是一种极常用的碱,是化学实验室的必备药品 之一。它的溶液可以用作洗涤液。 制作少量氢氧化钠 可以寻找一些碳酸氢钠(小苏打)(如果有
18、碳酸钠更好),再找一些氧化钙(生 石灰)(一般的食品包装袋中用来做吸水剂的小袋子中有)。把生石灰放于水中, 反应后取上层清液倒入空的干净的杯子中,把碳酸氢钠加热一会儿倒入杯中,待 其反应一会儿直到杯中不再产生白色沉淀,滤去沉淀,剩下的清液就是氢氧化钠。 如果需要纯一点可以加热一会儿,蒸发一部分水,这样可以得到比较纯的氢氧化 钠。 CaO+HO=Ca(OH) NaHCO+ Ca(OH)= CaCO+ NaOH + HO(碳酸氢 钠) Ca(OH)+NaCO=CaCO +2NaOH(碳酸钠) NaOH 的化学性质 1、NaOH 是强碱,具有碱的一切通性。氢氧化钠标准滴定 (1)在水溶液中电离出大量
19、的 OH :NaOH=Na+OH (2)能和酸反应,NaOH+HCl=NaCl+HO (3)能和一些酸性氧化物反应, 2NaOH + SO(不足)= NaSO + HO NaOH + SO(过量)= NaHSO(生成的 NaSO和水与过 量的 SO反 应 生成了 NaHSO) 2NaOH + SO= NaSO + HO 2NaOH+3NO=2NaNO+NO+HO (4)氢氧化钠溶液和铝反应, 2Al + 2NaOH+2HO = 2NaAlO+3H (而且,在 NaOH 不足量时发生 的反应为 2Al+6HO=(NaOH)= 2Al(OH) + 3H) (5)能强碱制取弱碱,NaOH + NHC
20、l = NaCl + NHHO (6)能和某些盐反应,2NaOH + CuSO= Cu(OH) + NaSO (7)NaOH 具有很强的腐蚀性。 (8)NaOH 能吸收二氧化碳。反应过程如下: 2NaOH + CO= NaCO+ HO(CO少量) NaOH + CO= NaHCO(CO过量) (9)NaOH 能与二氧化硅反应,SiO+ 2NaOH= 2NaSiO + HO(故 使瓶塞与玻璃瓶粘和,不易打开) (10)能与指示剂发生反应,碱的通性:遇无色酚酞变红(过浓的氢氧化钠也会 使酚酞褪色),遇紫色石蕊试液变蓝 过氧化钠 化学式:NaO 过氧化 钠是白色或黄色粉末, 摩尔质量为 78g/mo
21、l,常用 78g/mol 相对密度为 2.47 (水 1) 相对分子质量为 78 熔点 460(不分解) 化学性质 钠在氧气中燃烧生成过氧化钠: (1)氧气浓度较低:4Na+O=点燃= 2NaO(氧化钠) (2)氧气浓度较高:2Na+O=点燃= NaO(过氧化钠)过氧化钠不是碱 性氧化物,但也可与二氧化碳,酸反应,反应过程中均有氧气放出,化学方程式 分别为: 2NaO 2CO 2NaCO O 2NaO 4HCl 4NaCl 2HO O 与水反应,生成氧气: 2NaO+2HO 4NaOH + O ,反应放热 总反应 化学方程式: 2NaO 2HO 4NaOH O 与次高价气态非 金属氧化物能发生
22、氧化还原反应,生成盐,但不放出氧气,如: NaO CO NaCO NaO SO NaSO 与最高价气态非金属氧化物能发生氧化还原反应,生成 盐,放出氧气,例: 2NaO 2CO 2NaCO O 2NaO 2SO 2NaSO+ O 用途 可做供氧剂,强氧化剂,具有漂白性。它能与 CO作用,放出 O。2Na O 2CO 2NaCO O根据这个性质,可将它用在矿山、 坑道、 潜水或宇宙飞船等缺氧的场合,将人们呼出的 CO再转换成 O2,以供呼吸之用。 它还可以用于消毒、杀菌和漂白。 (多用 KO,而不用 NaO)它具有强氧化 性,在熔融状态时遇到棉花、炭粉、铝粉等还原性物质会发生爆炸。因此存放时 应
23、注意安全,不能与易燃物接触。它易吸潮,遇水或稀酸时会发生反应,生成 O 。过氧化钠可用来除去 O中的 HO 和 CO杂质。它能与 CO作用, 放 出 O。根据这个性质,可将它用作供氧剂,用于矿山、坑道、潜水或宇宙飞船 等缺氧的场合,将人们呼出的 CO再转换成 O,以供呼吸之用。过氧化钠还 可以用于消毒、杀菌和漂白等,在工业上常用做漂白剂、杀菌剂、消毒剂、去臭 剂、氧化剂等。熔融态的过氧化钠是非常好的氧化剂,可以把 Fe 氧化为高 铁酸根,甚至可以在常温下把有机物转化为碳酸盐。 氯化钡 BaCl2 、 式量 208。剧毒,熔点 925,沸点 1560,相对密度 3.85624,溶于 水,微溶于盐
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