金属及其化合物:钠、铝、铁的化学个性

元素化合物知识琐碎,死记硬背必挂。好在这三位「金属三兄弟」各有鲜明个性:钠是活泼过头的烈性子,铝是披着铠甲的两面派,铁是身怀两副面孔()的主角。抓住个性,零散的性质就能连成线。

钠:遇水就「炸」的活泼金属

钠是银白色软金属(可用小刀切),密度比水小、熔点低,保存在煤油中隔绝空气与水。

与氧气反应,条件不同产物不同——这是钠最经典的「变脸」:

公式 (1)
公式 (2)

过氧化钠 中氧为 价,与水、 反应时发生歧化(一部分升到 0 价、一部分降到 价),因此是供氧剂(潜艇、呼吸面具):

公式 (3)

钠投入水中:浮(密度小)、熔(熔点低,反应放热熔成小球)、游(氢气推动)、响(反应剧烈)、红(滴酚酞变红)——

公式 (4)

推论(常考):钠投入 溶液,不是置换出铜,而是先与水反应,生成的 再与 作用,得到蓝色 沉淀与氢气。

碳酸钠与碳酸氢钠:一对「兄弟」的对决

对比项 碳酸钠 碳酸氢钠
俗名 纯碱、苏打 小苏打
溶解度 较大 较小(同温下低于 )
热稳定性 稳定,受热不分解 不稳定:
与盐酸反应 较慢,分步: 剧烈:
与 不反应
主要用途 玻璃、造纸、洗涤剂 发酵粉、治疗胃酸过多

鉴别方法(任选其一):加热看是否分解;滴盐酸看谁冒泡快;向同浓度溶液中滴酚酞, 水解碱性更强、红色更深。除杂: 固体中混有 ,加热即可。

焰色试验(物理变化):钠——黄色;钾——紫色,必须透过蓝色钴玻璃滤去黄光。

铝:披着氧化膜的两性金属

铝很活泼(还原性强),却耐腐蚀,因为表面有一层致密的 薄膜。这层膜和它对应的氢氧化物都是两性的——既溶于强酸又溶于强碱,这是铝最独特的个性:

公式 (5)
公式 (6)

氢氧化铝只能用弱碱(氨水)与铝盐制备——用强碱会把沉淀溶解掉:

公式 (7)

铝三角——三者之间用酸碱「摆渡」:

例(图像题):向 溶液中逐滴加入 溶液,沉淀量先增大()至最大值,随后沉淀逐渐溶解()直至消失。生成沉淀消耗的 与溶解沉淀消耗的 之比为 ——这个比值是判断图像、书写分步方程式的标尺。反过来,向偏铝酸盐溶液中滴加盐酸,图像正好「镜像」过来。

明矾 净水:水解生成的 胶体吸附悬浮杂质——利用的是胶体聚沉思想,产物仍是混合物(不能「杀菌」)。

铁:身怀两副面孔的主角

铁与强氧化剂相遇显 价,与弱氧化剂相遇显 价:

公式 (8)
公式 (9)
公式 (10)

铁三角—— 与 的相互转化是溶液化学的核心戏码:

检验方法要配套:

离子 检验方法与现象
滴 溶液变血红色(或遇苯酚显紫色)
先滴 不变红,再加氯水(或双氧水)变红

保存 溶液要加少量铁粉(防止 被空气氧化)并加少量稀硫酸(抑制水解);除去 溶液中混有的 ,通入足量氯气——除杂不加新杂。

记忆点:氯气是「一步到 +3」的强氧化剂,弱氧化剂「温和到 +2」。判断铁的价态,永远先问一句:对方氧化性有多强?