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  4. 浓硫酸的稀释金属的化学性质金属的锈蚀与防护生石灰的性质和用途

下列物质在空气中发生的变化与空气中的水蒸气无关的是()A.钢铁的表面生锈B.生石灰在空气中质量增加C.铝的表面生成致密保护膜D.浓硫酸在空气中质量增加

一、题文

下列物质在空气中发生的变化与空气中的水蒸气无关的是(  )
A.钢铁的表面生锈
B.生石灰在空气中质量增加
C.铝的表面生成致密保护膜
D.浓硫酸在空气中质量增加

考点提示:浓硫酸的稀释,金属的化学性质,金属的锈蚀与防护,生石灰的性质和用途

二、答案

C

三、考点梳理

知名教师分析,《下列物质在空气中发生的变化与空气中的水蒸气无关的是()A.钢铁的表面生锈B.生石灰在空气中质量增加C.铝的表面生成致密保护膜D.浓硫酸在空气中质量增加》这道题主要考你对 浓硫酸的稀释金属的化学性质金属的锈蚀与防护生石灰的性质和用途 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,金属的化学性质,金属的锈蚀与防护,生石灰的性质和用途

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:金属的化学性质
  • 金属的化学性质:
    常见金属能与氧气反应,也能与盐酸,硫酸及盐溶液反应。
  •  

  • 常见金属的化学性质:
    1.金属和氧气的反应
    金属在空气中在氧气中方程式
    常温下表面逐渐变暗。点燃
    剧烈燃烧,发出耀眼的白光,
    生成白色固体
    点燃,剧烈燃烧,发出耀
    眼的白光,生成白色固体
    2Mg+O22MgO
    常温下,铝表而变暗,生成一
    层致密氧化膜,保护铝不再被腐蚀
    点燃。剧烈燃烧,火星四射,
    放出大量的热,生成白色固体
    4Al+3O22Al2O3
    持续加热发红,离火变冷火星四射,放出大量的热,
    生成黑色固体
    3Fe+2O2Fe3O4
    加热,生成黑色物质,在潮湿的
    空气中,生成铜绿而被腐蚀
    加热,生成黑色固体2Cu+O22CuO
    即使在高温也不和氧气反应——
    结论大多数金属都能喝氧气反应,但反应的难易程度和剧烈程度不同

    2.金属与酸的反应
    盐酸稀硫酸反应现象(两种酸中相同)
    Mg+2HCl==MgCl2+H2Mg+H2SO4==MgSO4+H2反应比较剧烈,产生大量
    气泡,溶液仍为无色,生成
    的气体能够燃烧,并且产
    生淡蓝色火焰
    2Al+6HCl==2AlCl3+3H22Al+3H2SO4==Al2(SO4)+3H2
    Zn+2HCl==H2↑+ZnCl2Zn+H2SO4==ZnSO4+H2反应缓慢,有气泡产生,溶
    液由无色逐渐变为浅绿色,
    生成的气体能够燃烧,并且
    产生淡蓝色火焰
    Fe+2HCl==FeCl2+H2Fe+H2SO4==FeSO4+H2
    不反应不反应

    3.金属与盐的反应
    将锌片、铁丝、铜丝三种金属分别放入硫酸铜溶液、硝酸银溶液、氯化钠溶液中,观察现象
    CuSO4溶液AgNO3溶液NaCl溶液
    锌表面有一层红色金属析出,溶液由蓝色变为无色
    Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu
    锌表面有一层银白色金属析出
    Zn+2AgNO3==Zn(NO3)2+2Ag
    无变化,不反应
    铁表面有一层红色金属析出,溶液由蓝色变为浅绿色
    Fe+CuSO4==FeSO4+Cu
    铁表面有一层银白色金属析出,溶液由无色变为浅绿色
    Fe+2AgNO3==Fe(NO3)2+2Ag
    无变化,不反应
    无变化,不反应铜表面有一层银白色金属析出,溶液由无色变为蓝色
    Cu+2AgNO3==Cu(NO3)2+2Ag
    无变化,不反应
  • 易错点:
    一、(1)一般在金属活动性顺序表中排在氢前面的金属(也叫活泼金属)能置换出酸中的氢;排在氢后面的金属则不能,如铜、银与盐酸、稀硫酸都不反应。
    (2)浓硫酸和硝酸与金属反应不生成氢气,因为它们有很强的氧化性,与金属反应不生成氢气。
    (3)在金属活动性顺序表中排在最前面的金属如K、 Na活泼性太强,放入酸溶液中首先跟酸发生置换反应,过M的金属会继续跟水发生剧烈的反应。
    (4)铁与非氧化性酸反应时,始终生成亚铁盐 (Fe2+)。
    (5)金属与酸反应后溶液的质量增大。

    二、
    (1)在金属活动性顺序表中,位于前面的金属可以把位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来(K,Ca,Na除外)。相隔越远,反应越容易发生。
    (2)金属与盐溶液的反应,盐必须能溶于水,不溶性的盐与金属不反应,如AgCl难溶于水,Fe和AgCl不反应。
    (3)不能用活泼的金属K,Ca,Na,与盐溶液反应,因为K,Ca,Na。会先与H2O发生置换反应生成碱和氢气。

    金属与酸的反应不一定属于置换反应:
    置换反应是指一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。一般情况下,较活泼的金属跟酸发生的化学反应属于置换反应。但由于浓硫酸(或硝酸)具有强氧化性,金属与浓硫酸(或硝酸)反应时,生成物相对比较复杂。这类反应不属于置换反应。

  • 铝和锌的抗腐蚀性:
    1.铝制品具有很好的抗腐蚀性,是因为铝与空气中的氧气反应表面生成一种致密的氧化铝薄膜,对铝起防护作用。

    2.锌与铝的抗腐蚀性相似,也是在金属表面会生成一层致密的氧化锌保护膜。
考点名称:金属的锈蚀与防护
  • 金属锈蚀:
          金属材料受周围介质的作用而损坏,称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时,在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应,使金属转入氧化(离子)状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能,破坏金属构件的几何形状,增加零件间的磨损,恶化电学和光学等物理性能,缩短设备的使用寿命,甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。
  • 铁生锈条件的探究
    实验装置
    实验现象几天后观察A试管中铁钉生锈,在水面附近锈蚀
    严重,B,C试管中的铁钉没有生锈
    实验分析A试管中的铁钉同时跟水、空气(或氧气)接触而生锈;
    B试管中的铁钉只与水接触不生锈;
    C 试管中的铁钉只与干燥的空气(或氧气)接触不生锈
    实验结论铁生锈的条件是与水、空气(或氧气)同时接触
  • 易错点:
    ①探究铁生锈的条件时采用经煮沸后迅速冷却的蒸馏水,目的是赶走水中溶解的氧气;再加上植物油用来隔绝空气。

    ②环境中的某些物质会加快铁的锈蚀,如与酸、食盐溶液等接触的铁制品比钢铁生锈更快。

    ③铁生锈的过程。实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程(缓慢氧化)。反应过程相当复杂,最终生成物铁锈是一种混合物。铁锈(主要成分是Fe2O3·H2O)为红色,疏松多孔,不能阻碍内层的铁继续与氧气、水等反应,因此铁制品可以全部锈蚀。

    ④许多金属都易生“锈”,但“锈”的结构不同,成分不同。铜在潮湿的空气中也能生“锈”,铜锈即铜绿,其主要成分为碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3],是铜与水、氧气、二氧化碳共同作用的产物。
  • 金属制品的防锈原理及方法:
    (1)防锈原理根据铁的锈蚀条件不难推断出防止铁生锈的方法是使铁制品隔绝空气或隔绝水。

    (2)防锈方法:
    ①保持铁制品表面洁净和干燥,如菜刀不用时擦干放置。
    ②在钢铁表面覆盖保护膜、如车、船表而涂油漆。
    ③在钢铁表而镀一层其他金属,如水龙头表面镀铬、镀锌。
    ④用化学方法使钢铁表面形成致密的保护膜,如烤蓝。
    ⑤改善金属的结构,如将钢铁制成不锈钢

    (3)除锈方法
    物理方法:用砂纸打磨,用刀刮。
    化学方法:用酸清洗(酸不能过量),发生的反应为:Fe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O或Fe2O3+3H2SO4==Fe2(SO4)3+3H2O。
考点名称:生石灰的性质和用途
  • 生石灰:
    凡是以碳酸钙为主要成分的天然岩石,如石灰岩、白垩、白云质石灰岩等,都可用来生产石灰。 主要成分:氧化钙(CaO)。

  • 物理性质:
    一般呈块状,纯的为白色,含有杂质时为淡灰色或淡黄色。

     化学性质:
    在空气中吸收水和二氧化碳。氧化钙与水作用生成氢氧化钙,并放出热量。化学反应方程式为:CaO+H2O==Ca(OH)2
  • 产品用途
    1.可作填充剂,例如:用作环氧胶黏剂的填充剂;
    2.用作分析试剂,气体分析时用作二氧化碳吸收剂,光谱分析试剂,高纯试剂用于半导体生产中的外延、扩散工序,实验室氨气的干燥及醇类脱l水等;
    3.用作原料,可制造电石、纯碱、漂白粉等,也用于制革、废水净化,氢氧化钙及各种钙化合物;
    4.可用作建筑材料、冶金助熔剂,水泥速凝剂,荧光粉的助熔剂。
    5.用作植物油脱色剂,药物载体,土壤改良剂和钙肥;
    6.还可用于耐火材料、干燥剂;
    7.可配制农机1、2号胶和水下环氧胶黏剂,还用作与2402树脂预反应的反应剂;
    8.用于酸性废水处理及污泥调质;
    9.还可用作锅炉停用保护剂,利用石灰的吸湿能力,使锅炉水汽系统的金属表面保持干燥,防止腐蚀,适用于低压、中压、小容量汽包锅炉的长期停用保护;

    注意事项:
    1、使用操作过程时间越短越好,放置在包装容器内的适当处,起到密封吸湿的作用。
    2、存放在干燥库房中,防潮,避免与酸类物接触。
    3、运输过程中避免受潮,小心轻放,以防止包装破损而影响产品质量。
    4、禁止食用,万一入口,用水漱口立即求医。(切记不能饮水,生石灰是碱性氧化物遇水会腐蚀!)

    与熟石灰,石灰乳的区别:
    1. 与熟石灰
         ①石灰有生石灰和熟石灰之分。生石灰的主要成分是氧化钙(CaO),白色固体耐火难溶。将(CaO)含量高的石灰岩在通风的石灰窑中锻烧至900℃以上即得。是有吸水性,可用作干燥剂,我国民间常用以防止杂物回潮。与水反应(同时放出大量的热),或吸收潮湿空气中的水分,即成熟石灰[氢氧化钙Ca(OH)2,又称“消石灰”。熟石灰在一升水中溶解1.56克(20℃),它的饱和溶液称为“石灰水”,呈碱性,在空气中吸收二氧化碳而成碳酸钙沉淀。
         ②与熟石灰的转化与硬化
        生石灰(CaO)与水反应生成氢氧化钙的过程,称为石灰的熟化或消化。反应生成的产物氢氧化钙称为熟石灰或消石灰。
        石灰熟化时放出大量的热,体积增大1—2.0倍。煅烧良好、氧化钙含量高的石灰熟化较快,放热量和体积增大也较多。工地上熟化石灰常用两种方法:消石灰浆法和消石灰粉法。
        生石灰熟化后形成的石灰浆中,石灰粒子形成氢氧化钙胶体结构,颗粒极细(粒径约为1μm),比表面积很大(达10~30m2/g),其表面吸附一层较厚的水膜,可吸附大量的水,因而有较强保持水分的能力,即保水性好。将它掺入水泥砂浆中,配成混合砂浆,可显著提高砂浆的和易性。
       
        石灰依靠干燥结晶以及碳化作用而硬化,由于空气中的二氧化碳含量低,且碳化后形成的碳酸钙硬壳阻止二氧化碳向内部渗透,也妨碍水分向外蒸发,因而硬化缓慢,硬化后的强度也不高,1:3的石灰砂浆28d的抗压强度只有0.2~0.5MPa。在处于潮湿环境时,石灰中的水分不蒸发,二氧化碳也无法渗入,硬化将停止;加上氢氧化钙微溶于水,已硬化的石灰遇水还会溶解溃散。因此,石灰不宜在长期潮湿和受水浸泡的环境中使用。
        
         石灰在硬化过程中,要蒸发掉大量的水分,引起体积显著收缩,易出现干缩裂缝。所以,石灰不宜单独使用,一般要掺人砂、纸筋、麻刀等材料,以减少收缩,增加抗拉强度,并能节约石灰。 石灰具有较强的碱性,在常温下,能与玻璃态的活性氧化硅或活性氧化铝反应,生成有水硬性的产物,产生胶结。因此,石灰还是建筑材料工业中重要的原材料。

     2. 与石灰乳
          石灰乳一般是在氧化钙中加水生成的,因为氢氧化钙溶解度不是很大,所以往往生成的是氢氧化钙的悬浊液(即水溶液中还存在着没有溶解的氢氧化钙),这就是石灰乳
    石灰乳是石灰浆用水稀释后的混浊液。 指石灰加入过量的水(约为石灰质量的2.5-3倍)后得到的浆体。

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