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  4. 浓硫酸的稀释金属活动性碱的性质

同学们在探究物质的性质时,进行了如下实验:编号实验内容与操作实验现象分析与结论(1)分别向盛有NaOH溶液、KOH溶液的A,B两试管中加入CuSO4溶液两支试管均有______沉淀生成不

一、题文

同学们在探究物质的性质时,进行了如下实验:
编号实验内容与操作实验现象分析与结论
(1)分别向盛有NaOH溶液、KOH溶液的A,B两试管中加入CuSO4溶液两支试管均有______沉淀生成不同的碱溶液都含有______(填化学符号)所以不同的碱都有相似的化学性质
(2)用玻璃棒分别蘸取稀______和浓______于白纸A,B上,片刻.白纸A没明显现象;白纸B变黑(生成了炭)同种酸,由于______不同,它们性质不完全相同
(3)另一个同学利用铜丝、硫酸铝溶液、硝酸银溶液等三种药品以及试管,完成了一个探究实验.请将相应内容填在下表中.
实验内容与操作实验现象结论
__________________

考点提示:浓硫酸的稀释,金属活动性,碱的性质

二、答案

(1)NaOH、KOH溶液中都含有氢氧根离子,都能与CuSO4溶液中的铜离子结合成氢氧化铜蓝色沉定,由此可知不同的碱溶液具有相似化学性质的原因是因为溶液中都含有氢氧根离子.
(2)浓硫酸具有脱水性,白纸上沾上浓硫酸会变黑,稀硫酸没有脱水性,不会使白纸变黑.浓硫酸和稀硫酸浓度不同,决定了性质不同.
(3)给定物质为一种金属两种盐溶液,可将铜丝浸入盛有硝酸银、硫酸铝溶液的A、B两试管中,可观察到试管A中的铜丝表面有银白色物质生成,溶液逐渐变蓝色,试管B无明显现象,由此可探究三种金属:铝、铜、银的金属活动性顺序为Al>Cu>Ag
故答案为:
(1)蓝色  OH-
(2)硫酸硫酸浓度
(3)
分别将铜丝浸入盛有硝酸银、硫酸铝溶液的A、B两试管中试管A中的铜丝表面有银白色物质生成,溶液逐渐变蓝色,试管B无明显现象金属活动性顺序:Al>Cu>Ag

三、考点梳理

知名教师分析,《同学们在探究物质的性质时,进行了如下实验:编号实验内容与操作实验现象分析与结论(1)分别向盛有NaOH溶液、KOH溶液的A,B两试管中加入CuSO4溶液两支试管均有______沉淀生成不》这道题主要考你对 浓硫酸的稀释金属活动性碱的性质 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:浓硫酸的稀释,金属活动性,碱的性质

考点名称:浓硫酸的稀释
  • 浓硫酸:

         俗称坏水。坏水指浓度大于或等于70%的硫酸溶液。浓硫酸在浓度高时具有强氧化性,这是它与普通硫酸或普通浓硫酸最大的区别之一。同时它还具有脱水性,强氧化性,难挥发性,酸性,稳定性,吸水性等。
  • 浓硫酸的稀释:

         稀释浓硫酸时,一定要将浓硫酸沿着器壁慢慢地注入水里,并不断搅拌,使产生的热量迅速地扩散,切不可把水倒入浓硫酸中,因为水的密度较小,浮在浓硫酸上面,溶解时放出的热会使水立刻沸腾。使硫酸液滴向四周飞溅,这是非常危险的(如下图)。若不慎将浓硫酸沾到皮肤上,应立即用大量水冲洗,然后涂上3%一5%的 NaHCO3溶液。

    切记“酸入水,沿器壁,慢慢倒,不断搅”。注酸入水不断搅拌
考点名称:金属活动性
  • 定义:
    金属活动性指金属单质在水溶液中失去电子生成金属阳离子的性质。
  • 常见金属活动性顺序:
    K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au

    金属活动性顺序表的意义
    (1)金属的位置越靠前,它的活动性越强
    (2)位于氢前面的金属能置换出酸中的氢(强氧化酸除外)。
    (3)位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来(K,Ca,Na除外)。
    (4)很活泼的金属,如K、Ca、Na与盐溶液反应,先与溶液中的水反应生成碱,碱再与盐溶液反应,没有金属单质生成。如:
    2Na+CuSO4+2H2O==Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2
    (5)不能用金属活动性顺序去说明非水溶液中的置换反应,如氢气在加热条件下置换氧化铁中的铁:
    Fe2O3+3H22Fe+3H2O

    金属原子与金属离子得失电子能力的比较



    金属活动性顺序表的应用

    (1)判断某些置换反应能否发生
    a.判断金属与酸能否反应:
    条件:
    ①金属必须排在氢前面
    ②酸一般指盐酸或稀硫酸
    b.判断金属与盐溶液能否反应:
    条件:
    ①单质必须排在盐中金属的前面
    ②盐必须可溶于水
    ③金属不包含K、Ca、Na
    (2)根据金属与盐溶液的反应判断滤液、滤渣的成分。如向CuSO4,AgNO3混合液中加铁粉,反应后过滤,判断滤液和滤渣成分。铁与CuSO4和AgNO3溶液反应有先后顺序,如果铁足量,先将AgNO3中的Ag完全置换后再置换CuSO4中的Cu,那么溶液中只有FeSO4;如果铁的量不足,应按照“先后原则”分别讨论滤液和滤渣的成分。
    (3)根据金属活动性顺序表判断金属与酸反应的速率或根据反应速率判断金属的活动性顺序。如镁、锌、铁三种金属与同浓度的稀H2SO4反应产生氢气的速率:Mg>Zn>Fe,则可判断金属活动性Mg>Zn>Fe,
    (4)利用金属活动性顺序表研究金属冶炼的历史。金属活动性越弱,从其矿物中还原出金属单质越容易; 金属活动性越强,从其矿物中还原出金属单质越难。所以越活泼的金属越不易冶炼,难于冶炼的金属开发利用的时间就越迟。
    (5)应用举例
    a.湿法炼铜我国劳动人民在宋代就掌握了湿法炼铜技术,即将铁放入硫酸铜溶液中置换出铜: Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。
    b.从洗相废液中回收银洗相废掖中含有大量的硝酸银,可用铁置换回收: Fe+2AgNO3==Fe(NO3)2+2Ag。
    c.处理工业废水中的铜、汞离子工业废水中常含铜、汞等金属离子,这些离子对生物有很大的危害,在排放前必须进行处理,可用铁置换回收:Fe+CuSO4==FeSO4+Cu
    d.实验室选择金属与酸反应制取氢气在金属活动性顺序表中,H之前的金属都能跟稀 H2SO4、稀HCl反应产生氢气,但Zn之前的金属与酸反应太快。不便操作;Zn之后的金属与酸反应太慢,花费时间太长,从经济效益和反应速率多方而考虑,Zn是最合适的金属。
  • 金属与混合溶液的反应
    (1)将一种金属单质放入几种金属的盐溶液的混合液中时,其中排在金属活动性顺序表巾最靠后的金属最先被置换出来,然后再依次置换出稍靠后的金属。简记为“在金属活动性顺序中,距离远,先反应”。如将金属Zn。放入FeSO4和CuSO4的混合溶液中,Zn先与CuSO4发生置换反应,与CuSO4反应完后再与FeSO4 发生置换反应。根据金属锌的最不同可分为以下几种情况:
    金属锌的量析出金属滤液的成分
    锌不足(不能与CuSO4溶液完全反应)CuZnSO4、FeSO4、CuSO4
    锌不足(恰好与CuSO4溶液完全反应)CuZnSO4、FeSO4
    锌不足(不能与FeSO4溶液完全反应)Fe、CuZnSO4、FeSO4
    锌适量(恰好与FeSO4溶液完全反应)Fe、CuZnSO4
    锌足量Zn、Fe、CuZnSO4
    (2)将几种不同的金属放入同一种盐溶液中,发生反应的情况与将一种金属放入几种金属的盐溶液中相似,也是在金属活动性顺序表中,距离越远的先反应,然后是距离较远的反应。

    金属与酸反应生成氢气图像问题的分析方法:
    (1)等质氢图:两种金属反应产生的氢气质量相同,此图反映两种情况:

    ①酸不足,金属过虽,产生的氢气质量由酸的质量决定。
    ②酸足量,投放的两种金属与酸反应产生氢气的质量恰好相同,如6.5g锌和5.6g铁分别投入足量的盐酸中反应产生的氢气质量相同。
    (2)等质等价金属图:如等质量的镁、铁、锌与足量的酸反应生成的金属离子都是+2价,产生氢气的速率和质量不同。此图反映出:

    ①金属越活泼,图示反应物的线越陡,如Mg线比Zn线陡,Zn线比Fe线陡,说明活泼性Mg>Zn>Fe
    ②金属的相对原子质量越小。等质量时,与酸反应产生的氢气越多,曲线的拐点越高,因此,相对原子质量Zn >Fe>Mg。
    可简单概括为:越陡越活,越高越小。
    (3)等质不等价金属图:铝、镁、锌与酸反应生成金属离子的化合价分别为+3、+2、+2,此图反映出等质不等价金属与酸反应不仅速率不同而且生成的氢气的质量与金属化合价有关。
    可用下面式子计算氢气质量:


    金属与酸或盐溶液反应前后溶液密度变化的判断方法:
    金属与酸的反应和金属与盐溶液的反应均为置换反应,反应后溶液的溶质发生了改变,导致溶液的溶质质量分数、溶液的密度也随之改变。反应前后溶液的密度的变化取决于反应前后溶液中溶质的相对分子质量的相对大小。
    (1)反应后溶液密度变小:如Fe+CuSO4== FeSO4+Cu,在该反应中,反应前溶液中的溶质为CuSO4,其相对分子质量为160;反应后溶液中的溶质为FeSO4,其相对分子质量为152,由于152<160,故该反应后溶液密度变小。
    (2)反应后溶液密度变大:如Zn+H2SO4== ZnSO4+H2↑,在该反应中,反应前溶液中的溶质为H2SO4,相对分子质量为98;反应后溶液中溶质为ZnSO4,相对分子质童为161,由于161>98。故该反应后溶液密度变大。
  • 真假黄金的鉴别:
    黄金是一种具有金黄色光泽的金属、化学性质极不活泼。黄铜的外形与黄金非常相似,所以不法分子常用黄铜(Zn,Cu合金)来冒充黄金。但二者之间的性质有很大差异,可用多种方法鉴别。
    方法一:取少量金黄色金属块于试管中,加入少量稀盐酸或稀硫酸,若有气泡产生(Zn+2HCl==ZnCl2 +H2),则原试样为黄铜;若没有气泡产生,则原试样为黄金。
    方法二:取少量金黄色金属块,用天平称其质量,用量筒和水测出其体积,计算出金属块的密度与黄金的密度对照,若密度相等,则为黄金;若有较大的差异,则为黄铜。
    方法三:取少员金黄色金属块在火焰上加热,若金属块表面变黑(2Cu+O22CuO,则原试样为黄铜;若无变化,则为黄金。
    方法四:取少讨金黄色金属块于试管中,向试管中加人适量的硫酸铜溶液,若金属块表而出现红色物质且溶液颜色变浅(Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu),则原试样为黄铜;若无变化,则原试样为黄金。
考点名称:碱的性质
  • 碱的定义:
    碱是指在溶液中电离成的阴离子全部是OH-的化合物。碱由金属离子(或铵根离子)和氢氧根离子构成,可用通式R(OH)n表示。从元素组成来看,碱一定含有氢元素和氧元素。

    常见的碱:
    (1)氢氧化钠、氢氧化钙都属于碱。除这两种碱外,常见的碱还有氢氧化钾(KOH)、氨水(NH3·H2O)、治疗胃酸过多的药物中的氢氧化铝[Al(OH)3)。
    (2)晶体(固体)吸收空气里的水分.表而潮湿而逐步溶解的现象叫做潮解。氢氧化钠、粗盐、氯化镁等物质都易潮解,应保存在密闭干燥的地方。同时称量 NaOH固体时要放在玻璃器皿中,不能放在纸上,防止 NaOH固体潮解后腐蚀天平的托盘。
    (3)熟石灰可由生石灰(CaO)与水反应制得,反应的化学方程式为:CaO+H2O==Ca(OH)2,反应时放出大量的热。
  • 碱的通性
    碱的通性反应规律化学方程式反应类型
    碱溶液与指示剂的反应碱溶液能使紫色石蕊试液变蓝,无色酚酞试液变红————
    碱与非金属氧化物反应碱+非金属氧化物→盐+水2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O
    Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O
    ——
    碱与酸反应碱+酸→盐+水NaOH+HCl==NaCl+H2O
    2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O
    复分解反应
    碱与某些盐反应1+盐1→碱2+盐22NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4
    Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH
    复分解反应
    碱+铵盐→氨气+水+盐NH4Cl+NaOHNaCl+NH3↑+H2O复分解反应

    常见的碱有NaOH、KOH、Ca(OH)2、氨水的特性:
    氢氧化钠(NaOH)俗名苛性钠、火碱、烧碱,这是因为它有强腐蚀性。NaOH是一种可溶性强碱。白色固体,极易溶于水,暴露在空气中易潮解,可用作碱性气体(如NH3)或中性气体(如H2、O2、CO等)的干燥剂。NaOH易与空气中的CO2反应生成Na2CO3固体。NaOH溶液可以腐蚀玻璃,盛NaOH溶液的试剂瓶不能用磨口的玻璃塞,只能用橡胶塞。

    氢氧化钙[Ca(OH)2]是白色粉末,微溶于水,俗称熟石灰或消石灰,其水溶液称为石灰水。Ca(OH)2也有腐蚀作用。Ca(OH)2与CO2反应生成白色沉淀CaCO3,常用于检验CO2。 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O Ca(OH)2能跟Na2CO3反应生成NaOH,用于制取NaOH。反应方程式为: Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH

    氨水(NH3·H2O)是一种可溶性弱碱,NH3溶于水可得氨水。有刺激性气味,有挥发性。将氨气通过盛放氧化铜的玻璃管,生成氮气、水和铜,其反应方程式为: 2NH3+3CuO=(加热)=3Cu+N2↑+3H2O,说明氨气具有还原性。
    此外,KOH、Ba(OH)2也是常见的可溶性强碱。不溶的碱大多是弱碱,如:Fe(OH)3、Cu(OH)2等。他们的共同性质是热稳定性差,受热易分解生成对应的金属氧化物和水。
  • 氢氧化钠、氢氧化钙的物理性质和用途比较
    俗名苛性钠,火碱,烧碱熟石灰,消石灰
    颜色、状态白色,片状固体白色,粉末状固体
    腐蚀性强烈腐蚀性较强腐蚀性
    溶解性易溶于水,易潮解,溶解时放热微溶于水,其水溶液俗称石灰水
    用途化工原料,用于肥皂、石油、纺织、印染工业等;生活中用于除油污用于建筑工业,制漂自粉,改良土壤,配制农药等

    氢氧化钠、氢氧化钙化学性质的比较
    氢氧化钠氢氧化钙
    跟指示剂作用.使紫色石蕊试液变成蓝色,使无色酚酞试液变成红色跟指示剂作用,使紫色石蕊试液变成蓝色,使无色酚酞试液变成红色
    跟某些非金属氧化物反应
    2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O
    2NaOH+SO2==Na2SO3+H2O
    2NaOH+SO3==Na2SO4+H2O
    跟某些非金属氧化物反应
    Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O
    Ca(OH)2+SO2==CaSO3↓+H2O
    Ca(OH)2+SO3==CaSO4+H2O
    跟酸发生中和反应
    2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O
    跟酸发生中和反应
    Ca(OH)2+H2SO4==CaSO4+2H2O
    跟某些盐反应
    2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4
    跟某些盐反应
    Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH

    几种碱的颜色和溶解度
    颜色溶解性
    NaOH、KOH、Ba(OH)2白色易溶
    Ca(OH)2白色微溶
    Mg(OH)2、Al(OH )3、Fe(OH )2白色难溶
    Fe(OH )3红褐色难溶
    Cu(OH)2蓝色难溶
  • 概念性质的理解
    ①氢氧化钠有强烈的腐蚀性,使用时必须十分小心,要防止沽到皮肤.上或洒在衣服上。如果不慎将碱液沽到皮肤上,应立即用较多的水冲洗,再涂上硼酸溶液。
    ②浓硫酸、氢氧化钠固体溶于水放热,属于物理变化;而氧化钙溶于水放热是氧化钙与水反应放出大量的热,属于化学变化;生石灰具有强烈的吸水性,可以作某些气体的干燥剂。
    ③由于NaOH易潮解,同时吸收空气中的CO2发生变质,所以NaOH必须密封保存。
    ④保存碱溶液的试剂瓶应用橡胶塞、不能用玻璃塞,以防止长期不用碱溶液,碱溶液腐蚀玻璃造成打不开的情况。
    ⑤只有可溶性碱溶液才能使指示剂变色,如NaOH溶液能使无色酚酞变红;但不溶性碱不能使指示剂变色,如Mg(OH)2中滴加无色酚酞,酚酞不变色。
    ⑥盐和碱的反应,反应物中的盐和碱必须溶于水,生成物中至少有一种难溶物、气体或H2O。铵盐与碱反应生成的碱不稳定,分解为NH3和H2O。
    ⑦碱与酸的反应中碱可以是不溶性碱,如 Cu(OH)2+H2SO4==CuSO4+2H2O。

    氢氧化钠和氢氧化钙的鉴别:
    NaOH与Ca(OH)2的水溶液都能使酚酞变红,故鉴别NaOH和Ca(OH)2不能用指示剂,通常情况下,可采用以下两种方法来鉴别NaOH和Ca(OH)2
    方法一:通入CO2气体,NaOH溶液与CO2气体反应后无明显现象,但Ca(OH)2溶液即澄清石灰水与 CO2反应生成白色沉淀。
    方法二:滴加Na2CO3溶液或K2CO3溶液,NaOH溶液与K2CO3,Na2CO3溶液不反应,但Ca(OH)2溶液与 Na2CO3、K2CO3溶液反应均生成白色沉淀。Ca(OH)2+ Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH,Ca(OH)2+K2CO3 ==Na2CO3+2KOH。

    检验二氧化碳气体是否与氢氧化钠溶液反应的方法
    通常情况下,将二氧化碳气体直接通人装有氢氧化钠溶液的试管中,很难直接判断二氧化碳气体是否与氢氧化钠溶液反应。因此,要判断二氧化碳气体确实能与氢氧化钠反应,可以采取如下两种方法:
    (1)检验产物的方法:验证通入二氧化碳气体后的溶液中是否含有碳酸钠,检验碳酸根离子是否存在。通常检验碳酸根离子的方法是:
    方法1:取样,加入稀盐酸,并将产生的气体通入澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,则证明溶液中存在碳酸根离子。
    方法2:取样,加入氢氧化钙溶液,若产生白色沉淀,则证明溶液中存在碳酸根离子。上述两种方法其实也可以检验氢氧化钠溶液是否变质.而且方法I还可以用于除去变质后的氢氧化钠溶液中的碳酸钠。

    (2)改进实验装置,通过一些明显的实验现象间接证明二氧化碳气体能与氢氧化钠反应。如:

    所选装置操作方法实验现象
    A将充满二氧化碳的试管倒扣在水中试管内的液面略有上升
    B将充满二氧化碳的试管倒扣在氢氧化钠溶液中试管内的液面明显上升
    C将氢氧化钠溶液滴入烧瓶水槽中的水倒吸入烧瓶内
    D将氢氧化钠溶液滴入锥形瓶集气瓶中,NaOH溶液中的长导管下端产生气泡
    E将胶头滴管中氢氧化钠溶液挤入烧瓶烧瓶内产生“喷泉” 现象
    F将胶头滴管中的氢氧化钠溶液挤入软塑料瓶塑料瓶变瘪
    G将胶头滴管中的氢氧化钠溶液挤入锥形瓶中小气球胀大

  • 碱的命名:
    一般读作氢氧化某,如:NaOH读作氢氧化钠。变价金属元素形成的碱,高价金属碱读作氢氧化某,如Fe(OH)3读作氢氧化铁,低价金属碱读作氢氧化亚某,如Fe(OH)2读作氢氧化亚铁。

    氨水:
    氨气的水溶液俗称氨水,主要成分是NH3·H2O,通常状况下是无色液体,具有挥发性。浓氨水能挥发出具有刺激性气味的氨气NH3。
    氨水显碱性,能使指示剂变色。
    氨水的组成中含有N元素,因此可通过与酸反应生成铵盐来制氮肥,其本身也是一种氮肥。在化学实验中一般可用浓氨水做分子运动的探究实验。

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