文档文本内容
氯及其化合物
模块1
氯气
4
模块2
氯气的制备及性质探究
7
模块3
氯水和次氯酸盐
11
铁及其化合物
模块1
铁单质
20
模块2
铁的氧化物和氢氧化物
25
模块3
铁盐和亚铁盐
29
金属材料
模块1
铁三角
40
模块2
铝的性质
43
模块3
金属的冶炼和合金
48
元素综合
模块1
金属元素的图像问题
58
模块2
金属元素的计算问题
63
模块3
物质推断
65
目录
Contents
元素周期表
模块1
原子结构与同位素
74
模块2
元素周期表
79
原子结构与元素的性质
模块1
同主族元素性质的相似性
和递变性
88
模块2
同周期元素性质的相似性
和递变性
94
元素周期律
模块1
元素周期律
102
模块2
物质结构与性质的专题训练
108
化学键
模块1
化学键
118
模块2
电子式及物质的形成
122
模块3
分子间作用力
127
期末复习
模块1
知识回顾
136
第8 讲
氯及其化合物
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3
8
直击课堂
学习目标
1. 掌握氯气的物理性质和化学性质。
2. 掌握氯气的实验室制法及相关性质的探究，了解完整的制备型实验的流程。
3. 掌握氯水的成分和相关性质，氯离子的检验及漂白粉与漂白液的制备、漂白原理和失效原理。
考情分析
高一化学·凌云班（课改）·秋
4
8
1
模块
1
氯气
知识凝炼
一、氯气的物理性质
通常情况下，氯气是一种黄绿色、有刺激性气味、有毒的气体，密度比空气大，易液化成液氯，能溶于水
(1 : 2)，但是氯气在饱和食盐水中的溶解度很小。
二、氯气的化学性质
1
从结构角度认识氯元素
氯的原子结构示意图是
，最外层有7 个电子，很容易得到1 个电子达到8 电子的稳定结构。所
以氯气的化学性质非常活泼，是很强的氧化剂。
2
从分类角度认识氯气的化学性质
（1）氯气与金属单质反应
2Na+Cl2
点燃
===2NaCl(产生大量的白烟)
2Fe + 3Cl2
点燃
===2FeCl3(产生棕褐色的烟)
Cu + Cl2
点燃
===CuCl2(产生棕黄色的烟)
①氯气能与大多数金属反应生成相应金属的氯化物；
②当氯气与变价金属发生反应时，生成物为金属的高价氯化物；
③铜丝与氯气反应后随着倒入水的量逐渐增多，溶液会呈现“黄—绿—蓝”的颜色变化。
（2）氯气与非金属单质反应
H2+Cl2
点燃
===2HCl
(安静燃烧，苍白色火焰，在瓶口出现白雾，用于工业制盐酸)
H2+Cl2
光照
===2HCl
(瞬间反应，发生爆炸)
2P+3Cl2
点燃
===2PCl3
(在空气中形成白雾)
燃烧不一定有氧气
参加，只要是放热、
发光的剧烈的氧化
还原反应都叫做燃
烧。
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5
8
3
从化合价角度认识氯气的化学性质
（1）与还原性物质反应（体现氧化性）
Cl2+ 2Fe2+ === 2Cl−+2Fe3+
Cl2+ 2Br−=== 2Cl−+Br2
Cl2+ 2I−=== 2Cl−+I2
Cl2+ S2−=== 2Cl−+S ↓
Cl2+SO2+2H2 === O2HCl+H2SO4
（2）氯气与H2O 反应（歧化反应）
氯气能溶于水，氯气的水溶液俗称氯水。溶于水的部分氯气会和水发生反应，
生成盐酸和次氯酸(HClO)。
Cl2+H2O⇌HCl+ HClO
该反应属于可逆反应(在同一条件下，能同时向正、逆两个方向进
行的反应称为可逆反应)。
（3）氯气与碱反应（歧化反应）
（1）从氧化还原的角
度出发，分析这个反
应中Cl2 做氧化剂还
是还原剂？每1mol
Cl2 反应，转移多少
电子？
（2）如遇到氯气泄漏
应如何自救？
（3）将氯气通入石蕊
试液中的现象是什
么？能用pH 试纸测
定氯水的pH 值吗？
三、氯气的用途
消毒、制盐酸、漂白剂、氯仿、氯乙烯、农药等。
精讲精练
达标检测1
★★★
氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质，下列说法不正确的是( )
A. 红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧，生成棕黄色的烟
B. 钠在氯气中燃烧，生成白色的烟
C. 纯净的H2 在Cl2 中安静地燃烧，发出苍白色火焰，集气瓶口呈现白色烟雾
D. 氯气能与水反应生成次氯酸和盐酸，久置氯水最终变为稀盐酸
高一化学·凌云班（课改）·秋
6
8
例1
★★★
某混合溶液中含有NaI、NaBr、Na2SO3 三种溶质，其物质的量均为1mol，向混合溶液中通入一定量的氯
气。下列说法正确的是( )
A. 将溶液蒸干最多可以得到4molNaCl
B. 将溶液蒸干并灼烧，得到的固体可能是NaCl、NaBr、Na2SO4
C. 向溶液中滴加KI 淀粉溶液，溶液变蓝，则氯气一定过量
D. 若通入氯气的体积为11.2L(标准状况)，反应的离子方程式为2I−+Cl2 === I2 +2Cl−
例2
★★★
某溶液中Cl−、Br−、I−的物质的量之比为2 : 3 : 4，要使溶液中Cl−、Br−、I−的物质的量之比为4 : 3 : 2，
则通入氯气的物质的量是原溶液中I−的物质的量的( )
A. 1
2
B. 1
3
C. 1
4
D. 1
8
达标检测2
★★★
向盛有H2O2 的试管中滴入一定量浓盐酸，有刺激性气味的气体生成. 经实验证明该气体只含有O2、
Cl2、HCl 和水蒸气。将该气体通入X 溶液中(如下图)，依据观察到的现象能判断该气体中含有Cl2 的是
( )
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7
8
2
模块
2
氯气的制备及性质探究
知识凝炼
一、实验室制法
反应原理：利用强氧化剂（如KMnO4、KClO3、K2Cr2O7、MnO2 等）氧化浓盐酸
MnO2+4HCl(浓)
∆=MnCl2+Cl2 ↑+2H2O
KClO3+6HCl(浓) = KCl+3Cl2 ↑+3H2O
2KMnO4+16HCl(浓) = 2MnCl2+2KCl+5Cl2 ↑+8H2O
制备装置类型：固体+ 液体∆−→气体
一套完整的气体制
备装置应该有几个
部分组成呢？
气体发生装置→
→干燥装置
→
→
验
满装置或者尾气处
理装置。
①仪器组装顺序：从下到上、从左到右(在从下到上中要注意“灯定圈高、圈上放网、网上放瓶、铁
夹固瓶”)；
②由于浓盐酸具有挥发性，因此装置必须使用分液漏斗且盖上玻璃塞；
③操作顺序应掌握三个原则：先“塞”后“定”(先塞好带导管的塞子再固定烧瓶)、先“放”后“加”(先
放固体后加液体)、先“验”后“点”(先验气密性后点酒精灯)。
净化方法：因为盐酸易挥发，所以利用此反应制得的Cl2 中含有挥发出来的杂质HCl。因为HCl 极易溶于
水，所以用饱和食盐水除去Cl2 的中HCl。
收集方法：向上排空气法或排饱和食盐水法。
尾气吸收：用强碱溶液（NaOH 溶液）吸收多余的Cl2。
验满方法：
（1）湿润的淀粉KI 试纸靠近收集Cl2 的瓶口，当观察到试纸立即变蓝时，证明已收集满。
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8
8
（2）将湿润的蓝色石蕊试纸靠近Cl2 的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已收集
满。
注意事项：
（1）稀盐酸与MnO2 作用不能制得Cl2，所以一定要用浓盐酸。
（2）滴加浓盐酸不宜过快，为了减少制得氯气中氯化氢的含量，加热不宜过猛。
（3）实验结束后，先使反应停止并排出残留的氯气，再拆卸装置，避免污染空气。
（4）尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收氯气，因为溶液中含有氢氧化钙量少，吸收不完全。
二、工业制法
1
工业上用电解饱和食盐水的方法制取Cl2，又称氯碱工业。
2NaCl+2H2O 电解
===2NaOH+H2 ↑+Cl2 ↑
2
电解熔融的氯化钠和氯化镁制取金属钠、镁时，副产物是氯气。
2NaCl(熔融) 电解
===2Na+Cl2 ↑
MgCl2(熔融) 电解
===Mg+Cl2 ↑
【方法总结与技巧提升】
性质验证性实验题解题策略
解性质验证型实验题的关键是结合题目要求和所给的仪器、装置以及所给的试剂，了解命题的意图。一般
思路是：明确实验目的（该实验要求做什么）；明确题干、题图含义（认真理解实验的设计思路、每一个装置的
设计意图），理解题目给我们达成实验目的提供了什么依据和有效信息；明确解答问题的落点是什么？即试题
给我们设置了什么样的问题情境，要求我们回答什么问题。
1
已给出试剂或装置（仪器）的实验
该类题目的关键是通读全题，结合题意或元素及其化合物的性质，弄清楚在某一仪器处发生的反应或该反
应的现象，同时要理解设置的仪器或装置的目的。这样问题就能迎刃而解。
2
已知反应或反应现象及仪器操作要求
该类题目的关键是根据题目的现象或操作要求等，通过所学元素及其化合物的性质或化学实验仪器使用
和基本操作，确定此处缺少的试剂或缺少的装置或仪器。
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9
8
精讲精练
达标检测3
★★★
某同学用下列装置制备并检验Cl2 的性质。下列说法正确的是( )
A. 图中：如果MnO2 过量，浓盐酸就可全部消耗
B. 图中：如果倒置的量筒充满了氯气，水槽内装满水，经足够长的时间光照，量筒内最后剩余气体为HCl
和氧气
C. 图中：生成蓝色的烟
D. 图中：湿润的有色布条能褪色，将硫酸溶液滴入烧杯中，至溶液显酸性，结果有Cl2 生成
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8
例3
★★★★
如图是某化学小组设计的制取氯气并以氯气为反应物进行特定反应的装置，其中D 装置试管内盛有水，
烧杯内为沸水浴。
回答下列问题：
（1）仪器a 的名称是
；其中反应的化学方程式是
。
（2）C 装置的作用是
。
（3）E 装置中发生氧化还原反应，生成CO2 和HCl(g)，写出发生反应的化学方程式
。D 装置的
作用是
。
（4）E 装置中反应完毕后，关闭旋塞K，移去两个酒精灯，由于余热的作用，A 装置中仍有Cl2 产生，则B
装置中的现象是
。
（5）量取20mL F 装置中溶液，倒入分液漏斗中，然后再注入10mL CCl4，盖好玻璃塞，振荡，静置、分
层后分别取上层液和下层液进行试验，其中能使有色布条褪色的是
（填“上层液”或“下层
液”）。
（6）F 装置中倒置漏斗的主要作用是
。
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11
8
3
模块
3
氯水和次氯酸盐
知识凝炼
一、氯水
1
反应原理及成分
Cl2+H2O⇌HCl+ HClO
次氯酸的性质：
①弱酸性：酸性比碳酸还要弱。HClO ⇌H+ +HClO-
②不稳定性：久置会发生分解。2HClO
光照
===2HCl+O2 ↑
③氧化性：通过氧化还原反应使有色布条褪色。
氯水的成分
(1) 新制氯水成分：三分子：Cl2、HClO、H2O；四离子：H+、Cl-、ClO- 以及微量的OH−（水的电离）
(2) 久置氯水由于HClO 的不稳定性，逐渐会变成稀盐酸。所以久置氯水的氧化性变弱，但酸性增强。
2
氯水的性质
氯水的多种成分决定了它具有多重性质：
①Cl2 的强氧化性；②HCl 的强酸性；③HClO 的强氧化性、弱酸性；④Cl- 的性质。
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8
①Cl−的检验方法：用试管取少量待测液，先加入稀HNO3，然后再加AgNO3 溶液，若有白色沉淀
产生，则溶液中有Cl−，反之则没有。
②自来水通常使用Cl2 进行消毒，所以自来水含有氯水中各种成分，所以不能用自来水配制：亚铁
盐、亚硫酸盐、银盐、碱性溶液等。
二、次氯酸钠和次氯酸钙
漂白液与漂白粉的制备方法：
将氯气通入常温的氢氧化钠溶液中即可制得漂白液。
将氯气通入冷的氢氧化钙浊液中即可制得漂白粉溶液。
漂白液(“84”消毒液) 的主要成分为NaCl 和NaClO，有效成分为NaClO；漂白粉的主要成分为CaCl2 和
Ca(ClO)2，有效成分为Ca(ClO)2。
次氯酸盐用于漂白的原理是能与空气中CO2 反应转化成具有强氧化性的HClO。
NaClO+CO2+H2O=HClO+NaHCO3
精讲精练
例4
★★★★
下列关于氯水的说法正确的是( )
A. 向氯水中通入少量二氧化硫，氯水的漂白性增强
B. 氯水中加入NaCl 固体，对溶液的pH 无影响
C. 常温下，pH = 2 的氯水中：c(Cl−)+c(ClO−)+c(OH−) = 0.01mol/L
D. 向氯水中滴加少量NaHCO3 溶液的离子反应方程式为Cl2 +2HCO−
3 === 2CO2 ↑+Cl−+ClO−+H2O
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13
8
例5
★★★★
已知：将Cl2 通入适量KOH 溶液，产物中可能有KCl、KClO、KClO3，且c
(
Cl−)
c
(
ClO−) 的值与温度高低有关。
当n(KOH) = amol 时，下列有关说法错误的是( )
A. 若某温度下，反应后c
(
Cl−)
c
(
ClO−)=11，则溶液中c
(
ClO−)
c(ClO−
3 ) =1
2
B. 参加反应的氯气的物质的量等于1
2amol
C. 改变温度，反应中转移电子的物质的量ne−的范围：1
2amol ⩽ne−⩽5
6amol
D. 改变温度，产物中KClO3 的最大理论产量为1
7amol
达标检测4
★★★
能正确表示下列反应的离子方程式的是( )
A. 向次氯酸钙溶液中通入过量CO2：Ca2+ +2ClO−+CO2 +H2O === CaCO3 ↓+2HClO
B. 向次氯酸钙溶液中通入SO2：Ca2+ +2ClO−+SO2 +H2O === CaSO3 ↓+2HClO
C. 氢氧化钙溶液与碳酸氢镁溶液反应：HCO−
3 +Ca2+ +OH−=== CaCO3 ↓+H2O
D. 向氯化亚铁溶液中加入稀硝酸：3Fe2+ +4H+ +NO−
3 === 3Fe3+ +NO ↑+2H2O
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8
例6
★★★★
某学生设计如下实验装置利用氯气与潮湿的消石灰反应制取少量漂白粉(这是一个放热反应)，据此回
答下列问题：
（1）A 仪器的名称是
，D 的作用
。
（2）漂白粉将在U 型管中产生，其化学反应方程式是
。
（3）此实验结果所得Ca(ClO)2 产率太低。经分析并查阅资料发现主要原因是在U 型管中存在两个副反
应：
①温度较高时氯气与消石灰反应生成了Ca(ClO3)2，为避免此副反应的发生，可采取的措施是
，有同学测出了反应后溶液中ClO−、ClO−
3 两种离子的物质的量(n) 与反应时间(t) 的关系
曲线，粗略表示为曲线图(不考虑氯气和水的反应)。
a、图中曲线I 表示
离子的物质的量随反应时间变化的关系。
b、所取石灰乳中含有Ca(OH)2 的物质的量为
mol。
c、另取一份与b 中等物质的量的石灰乳，以较大的速率通入足量氯气，反应后测得产物中Cl−的物
质的量为0.37mol，则产物中n(ClO−)/n(ClO−
3 ) =
。
②试判断另一个副反应是(写出此反应方程式)
，为避免此副反应发生，
可采取的措施是
。
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8
课堂总结
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8
直击高考
考题
（2019 江苏卷13）
室温下进行下列实验，根据实验操作和现象所得到的结论正确的是( )
答案
C
解析
解：A. 先滴加氯水，再加入KSCN 溶液，溶液变红，说明存在Fe3+，而此时的Fe3+ 是否由Fe2+ 氧化而
来是不能确定的，所以结论中一定含有Fe2+ 是错误的，故A 错误；
B. 黄色沉淀为AgI，在定量分析中可以看出AgI 比AgCl 更难溶，则说明Ksp(AgI) < Ksp(AgCl)，故B 错
误；
C. 溶液变蓝说明有单质碘生成，说明溴置换出KI 中的碘，根据氧化还原反应的原理得出结论：Br2 的
氧化性比I2 的强，故C 正确；
D.CH3COONa 和NaNO2 溶液浓度未知，所以无法根据pH 的大小，比较出两种盐的水解程度，也就无法
比较HNO2 和CH3COOH 的电离的难易程度，故D 错误；
故选C。
第9 讲
铁及其化合物
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9
直击课堂
学习目标
1. 掌握铁的物理性质和化学性质。
2. 掌握铁的几种常见氧化物的性质和两种氢氧化物的性质及制备。
3. 掌握铁离子和亚铁离子的相关性质与鉴别。
考情分析
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模块
1
铁单质
知识凝炼
一、铁的物理性质
铁是具有银白色金属光泽的金属，其粉末为黑色。铁具有良好的导电、导热性以及延展性，具有能被磁铁所
吸引的特性，纯铁有很强的的抗腐蚀能力。纯铁比较软，强度较低，不适合做机器零件，日常生活中见到的铁多
为铁碳合金(生铁和钢)。
二、铁的化学性质
铁在反应中容易失去电子，当铁与弱氧化剂(如H+、Cu2+ 等) 反应时失去2 个电子形成Fe2+，与强氧化剂
(如Cl2、HNO3 等) 反应时失去3 个电子形成Fe3+，因此铁元素在化合物中的常见价态有+2 价和+3 价。
1
铁与非金属单质反应
(1) 与O2 反应
铁丝剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放出大量的热。
3Fe + 2O2
点燃
===Fe3O4
(2) 与Cl2 反应
2Fe + 3Cl2
点燃
===2FeCl3
不论氯气量多还是量少，生成物一定为铁的高价氯化物。
(3) 与S 反应
Fe + S
△
===FeS
由于S 的氧化性较弱，所以只能将Fe 氧化到+2 价。
2
铁与水蒸气反应
Fe 与冷、热水都不反应，但在高温条件下，Fe 可以与H2O(g) 反应。
3Fe+4H2O(g)
高温
===Fe3O4 +4H2
在这个方程式书写的时候，一定要注明水是气体，用字母“g”来表示，反应条件为高温，生成的H2
不打气标符号。
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9
3
铁与酸反应
(1) 与非氧化性酸(如盐酸、稀H2SO4) 反应
化学方程式：Fe + 2HCl= FeCl2+ H2 ↑
Fe + H2SO4= FeSO4+ H2 ↑
离子方程式：Fe + 2H+ = Fe2++ H2 ↑
非氧化性酸不是指酸没有氧化性，是指此时酸的氧化性由H+ 体现，氧化性较弱，而强氧化性酸如
HNO3、浓H2SO4 等它们的氧化性是由酸根离子和氢离子或酸分子来体现，氧化性强于H+ 的氧化性。
(2) 与氧化性酸(如HNO3、浓H2SO4) 反应
常温下铁遇到冷的浓硫酸和浓硝酸会发生“钝化”现象，加热下能反应但放出的不是氢气，且一般生成铁的
高价化合物。
钝化是指铁、铝等金属遇到冷的浓H2SO4 或浓HNO3，使其表面生成一层致密的薄膜，形成一个防
护层阻止内部的金属和外部的溶液继续发生反应。注意钝化反应是化学反应，刚开始的时候发生，一段
时间后停止。
2Fe + 6H2SO4(浓)
△
===Fe2(SO4)3+ 3SO2 ↑+ 6H2O
Fe + 4HNO3(稀) === Fe(NO3)3+ NO ↑+ 2H2O
Fe + 6HNO3(浓)
△
===Fe(NO3)3+ 3NO2 ↑+ 3H2O
若铁是过量的，则溶液中剩余的铁会继续与Fe3+ 反应生成Fe2+。浓HNO3 对应的还原产物是NO2，
稀HNO3 对应的还原产物是NO，我们可以以“HNO3 浓度越高，对应还原产物价态越高”来记忆。
4
铁与盐溶液反应
Fe + Cu2+ === Fe2++ Cu
Fe + 2Fe3+ === 3Fe2+
【方法总结与技巧点拨】
分析铁与稀硝酸反应的关键
一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断，根据方程式：
涉及的化学反应方程式：
（1）（硝酸过量）Fe+4HNO3 === Fe(NO3)3 +NO ↑+2H2O
（2）（铁过量）3Fe+8HNO3 === 3Fe(NO3)2 +2NO ↑+4H2O
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9
用数轴表示如下：
解题时需要注意量的范围
（1）n(Fe)
n(HNO3) ⩽1
4，产物仅有Fe(NO3)3，HNO3 可能有剩余。
（2）n(Fe)
n(HNO3) ⩾3
8，产物仅有Fe(NO3)2，Fe 可能有剩余。
（3）1
4 <
n(Fe)
n(HNO3) < 3
8，产物为Fe(NO3)3、Fe(NO3)2，Fe 和HNO3 都反应完全。
三、铁的存在及冶炼
铁在地壳中的含量居第四位，铁在自然界中有游离态的铁(陨铁)，但主要还是以化合态存在。如：磁铁矿
(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3)、黄铁矿(FeS2) 等。铁的冶炼原理如下(以赤铁矿为例)：
C+O2
点燃
===CO2
CO2+C 高温
===2CO
Fe2O3+3CO 高温
===2Fe+3CO2
精讲精练
达标检测1
★★★
将一定量铁粉和铜粉的混合物加入由稀H2SO4 和HNO3 组成的混合溶液中，充分反应后金属粉末有剩
余，下列有关推断正确的是( )
A. 反应过程中不可能产生H2
B. 剩余的金属粉末中一定有铜
C. 往反应后的溶液中加入KSCN 溶液会变红色
D. 往反应后的溶液中加入足量的稀H2SO4，则金属粉末的质量一定会减少
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9
例1
★★★
某稀溶液中含有等物质的量的ZnSO4、Fe2(SO4)3、H2SO4、CuSO4，向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2+ 的
物质的量(纵坐标/mol) 和加入铁粉的物质的量(横坐标/mol) 之间的关系为( )
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9
例2
★★★
用如图所示装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物加热，并通入水蒸气，就可以完成高
温下“Fe 与水蒸气的反应实验”。
请完成该实验中的问题：
（1）写出该反应的化学方程式：
；该氧化还原反应的还原剂是
，氧化剂
是
。
（2）实验前必须对整套装置进行气密性检查，操作方法是
。
（3）圆底烧瓶中盛装的是水，该装置受热后的主要作用是
；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，碎瓷
片的作用是
。
（4）酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是
，原因是
。
（5）干燥管中盛装的物质是
，作用是
。
（6）试管中收集的气体是
。如果要在A 处的玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行
，方法是
，这一操作
的目的是
。
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9
2
模块
2
铁的氧化物和氢氧化物
知识凝炼
一、铁的氧化物
铁的氧化物主要有3 种，分别是氧化亚铁(FeO)、氧化铁(Fe2O3)、四氧化三铁(Fe3O4)，它们都不溶于水且
不与水反应。
三种铁的氧化物的对比
分别写出以上三种铁的氧化物与稀硝酸（还原产物为NO）反应的离子方程式，三种铁的氧化物与CO 在
高温下反应的化学方程式。
二、铁的氢氧化物
铁有两种常见的氢氧化物，红褐色的氢氧化铁Fe(OH)3 和白色的氢氧化亚铁Fe(OH)2，它们都是不溶于水
的弱碱。
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1
与酸反应
都能与盐酸或者稀硫酸发生中和反应生成相应的盐和水。
Fe(OH)3+3HCl=FeCl3 +3H2O
Fe(OH)2+2HCl=FeCl2 +2H2O
2
不稳定性
①将氢氧化铁加热可以得到对应的氧化物——氧化铁。
2Fe(OH)3
△
===Fe2O3+3H2O
②氢氧化亚铁有很强的还原性，在空气中极易被氧化变为氢氧化铁。
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
3
Fe(OH)3 和Fe(OH)2 的制备
铁的两种氢氧化物，他们都可由相对应的可溶性盐与碱溶液反应制得。例如，Fe(OH)3 可由FeCl3 和NaOH
反应生成，对应的离子方程式为：Fe3+ +3OH- = Fe(OH)3 ↓。
回顾氢氧化铁胶体制备过程，与氢氧化铁制备过程有什么不同？氢氧化铁胶体具有一定的净水作用，原因
是什么呢？
由于Fe(OH)2 极易被空气中的O2 氧化，所以在制备的过程中要避免与空气中的O2 接触，故采取
以下措施：
(1) 用煮沸过的蒸馏水配制亚铁盐溶液和氢氧化钠溶液，以除去溶解在水中的氧气；
(2) 将吸有NaOH 溶液的胶头滴管插到亚铁盐(Fe2+) 溶液的液面以下再挤出NaOH 溶液；
(3) 将试剂的液面上覆盖一层密度小于水的有机物(如煤油、植物油等) 形成液封，以防止Fe(OH)2
与空气接触发生反应。
【方法总结与技巧提升】
守恒法在元素及其化合物的相关计算中应用
1
质量守恒
某元素在反应过程中，完全进入某一生成物中，解题时我们可以利用该元素在反应前后的质量没有发生变
化，建立计算关系。
2
电荷守恒
溶液是电中性的，即阳离子所带的正电荷总数与阴离子所带的负电荷总数相等。
3
得失电子数守恒
在氧化还原反应中，氧化剂得电子数目等于还原剂失电子数目。
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27
9
精讲精练
例3
★★★★
球墨铸铁中含有一种铁碳化合物X。实验室测定化合物X 的组成实验如图，下列说法不正确的是( )
A. 固体2 是氧化铁
B. X 与足量的热浓硝酸反应有NO2 和CO2 生成
C. 溶液甲中可能含有Fe3+
D. X 的化学式可以表示为Fe3C2
达标检测2
★★★
下图为Fe(OH)2 制备实验的改进装置，使用该装置将能在较长时间内观察到白色絮状沉淀。关于此实
验，下列说法正确的是( )
A. 装入药品后应关闭止水夹，等反应完成后再打开止水夹
B. 此装置是通过H2 的排出使A 中压强减小，从而将B 中的NaOH 溶液吸入A 中产生Fe(OH)2
C. H2 的作用是排尽装置内的空气和将A 中溶液压入B 中
D. 在药品用量上稀硫酸应过量，使铁粉能充分反应完
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28
9
例4
★★★★
某研究小组利用如图装置探究温度对CO 还原Fe2O3 的影响（固定装置略）。
（1）MgCO3 的分解产物为
。
（2）装置C 的作用是
，处理尾气的方法为
。
（3）将研究小组分为两组，按如图装置进行对比实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D 加热，反
应产物均为黑色粉末（纯净物）。两组分别用产物进行以下实验：
①乙组得到的黑色粉末是
。
②甲组步骤1 中反应的离子方程式为
。
③乙组步骤4 中，溶液变血红色的原因为
，溶液褪色可能的原因及其验证方法为
。
④从实验安全考虑，如图装置可采取的改进措施是
。
例5
★★★★
向一定量的Fe、FeO 和Fe2O3 的混合物中加入120mL4mol· L−1 的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，放
出1.344LNO（标准状况），往所得溶液中加入KSCN 溶液，无血红色出现。若用足量的氢气在加热条件
下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为( )
A. 0.24mol
B. 0.21mol
C. 0.16mol
D. 0.14mol
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29
9
3
模块
3
铁盐和亚铁盐
知识凝炼
我们已经知道了铁离子(Fe3+) 在溶液中呈黄色，亚铁离子(Fe2+) 在溶液中呈浅绿色。除此之外它们还具有
哪些性质呢？
一、铁离子(Fe3+) 的氧化性
Fe3+ 处于较高价态，有较强的氧化性，可以与具有还原性的金属以及一
些还原性的离子发生反应。
1
与金属反应
Fe 与FeCl3 的反应:2FeCl3+Fe=3FeCl2，对应的离子方程式为：2Fe3+ +Fe
= 3Fe2+。
Cu 与FeCl3 的反应(此反应常被用来腐蚀印刷电路板):
2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，对应的离子方程式为：2Fe3+ +Cu = 2Fe2+ +Cu2+。
2
与还原性离子的反应
除了以上反应之外，Fe3+ 还可以氧化I-、SO2-
3 等，Fe3+ 均被还原为Fe2+。
2Fe3++2I-=2Fe2++I2
2Fe3++SO2-
3 +H2O=2Fe2++SO2-
4 +2H+
Cu 在金属活动顺序
表中位于H+ 后面，
所以不和H+ 发生反
应，但是Cu 可以被
Fe3+ 氧化，说明氧化
性：Fe3+ > H+，也可
以由方程式得到氧
化性：Fe3+ > Cu2+。
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9
二、亚铁离子(Fe2+) 的还原性
Fe2+ 处于较低价态，在反应中常体现出强还原性，很容易被氧化剂(如Cl2、O2、KMnO4 等) 氧化，如氯化亚
铁溶液中通入氯气:
2FeCl2+Cl2=2FeCl3
写出上述反应的离子方程式。
由于Fe2+ 有强还原性，所以在保存含Fe2+ 的溶液时，需要密封保存，且溶液中常加入少量还原铁
粉。其原理是利用Fe 的还原性将氧化后形成的Fe3+ 再还原生成Fe2+。
三、铁离子与亚铁离子的鉴别方法
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31
9
精讲精练
达标检测3
★★★
要证明某溶液中不含Fe3+ 而可能含有Fe2+，进行如下实验操作时，最佳顺序为( )
①加入足量氯水；②加入足量KMnO4 溶液；③加入少量KSCN 溶液
A. ①③
B. ③②
C. ③①
D. ①②③
例6
★★★
向铜屑、稀盐酸和铁盐的混合溶液中持续通入空气可制备氯化铜。其反应过程如图所示。
下列说法不正确的是( )
A. Fe3+ 对该反应有催化作用
B. 该过程中的Fe3+ 可由Fe(NO3)3 提供
C. 可用K3[Fe(CN)6] 溶液区分Fe3+ 与Fe2+
D. 制备CuCl2 的总反应为2Cu+O2 +4HCl === 2CuCl2 +2H2O
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32
9
例7
★★★★
某学习小组研究溶液中Fe2+ 的稳定性，进行如下实验，观察，记录结果。
实验I
（1）溶液的稳定性：FeSO4
(NH4)2Fe(SO4)2（填“>”或“<”）
（2）结合离子方程式解释FeSO4 溶液中加入KSCN 溶液后变红的原因
。
（3）甲同学提出实验I 中两溶液的稳定性差异可能是(NH4)2Fe(SO4)2 溶液中的NH+
4 保护了Fe2+，因
为NH+
4 具有还原性。进行实验II，否定了该观点，补全该实验。
（4）乙同学提出实验I 中两溶液的稳定性差异是溶液酸性不同导致的，进行实验III：分别配制
0.80mol · L−1pH 为1、2、3、4 的FeSO4 溶液，观察，发现pH = 1 的FeSO4 溶液长时间无明显变化，
pH 越大，FeSO4 溶液变黄的时间越短。
资料显示：亚铁盐溶液中存在反应：4Fe2+ +O2 +10H2O ⇌4Fe(OH)3 +8H+，增大生成物浓度过程中
Fe2+ 的反应被抑制。
由实验III，乙同学可得出的结论是
，原因是
。
（5）进一步研究在水溶液中Fe2+ 的氧化机理。测定同浓度FeSO4 溶液在不同pH 条件下，Fe2+ 的氧化
速率与时间的关系如下图（实验过程中溶液温度几乎无变化）。反应初期，氧化速率都逐渐增大的
原因可能是
。
（6）综合以上实验，增强Fe2+ 稳定性的措施有
。
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9
达标检测4
★★★
将一定量的SO2 通入FeCl3 溶液中，取混合溶液，分别进行下列实验，能证明SO2 与FeCl3 溶液发生氧
化还原反应的是( )
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9
课堂总结
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35
9
直击高考
考题
（2018 全国2 卷10）
K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾) 为亮绿色晶体，可用于晒制蓝图，回答下列问题：
（1）晒制蓝图时，用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O 作感光剂，以K3Fe[(CN)6] 溶液为显色剂。其光解反应的化学
方程式为2K3[Fe(C2O4)3] 光照
===2FeC2O4 +3K2C2O4 +2CO2 ↑；显色反应的化学方程式为
。
（2）某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物，按如图所示装置进行实验。
①通入氮气的目的是
。
②实验中观察到装置B、F 中澄清石灰水均变浑浊，装置E 中固体变为红色，由此判断热分解产物
中一定含有
、
。
③为防止倒吸，停止实验时应进行的操作是
。
④样品完全分解后，装置A 中的残留物含有FeO 和Fe2O3，检验Fe2O3 存在的方法是：
。
（3）测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。
①称量mg 样品于锥形瓶中，溶解后加稀H2SO4 酸化，用cmol·L−1KMnO4 溶液滴定至终点。滴定
终点的现象是
。
②向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后，过滤、洗涤，将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。
加稀H2SO4 酸化，用cmol·L−1KMnO4 溶液滴定至终点，消耗KMnO4 溶液VmL。该晶体中铁的质
量分数的表达式为
。
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9
（1）答案
3FeC2O4 +2K3[Fe(CN)6] === Fe3[Fe(CN)6]2 ↓+3K2C2O4
解析
解：显色过程是FeC2O4 中的亚铁离子与[Fe(CN)6]3−结合成蓝色沉淀的反应，该反应的化学方程
式为：3FeC2O4 +2K3[Fe(CN)6] === Fe3[Fe(CN)6]2 ↓+3K2C2O4。
（2）答案
排出装置中原有空气，避免O2 和CO2 干扰实验，同时用N2 把装置A、E 中反应生成的气体排出进
行后续检验
CO
CO2
先关闭A、E 中的酒精灯，冷却后再停止通入N2
取少量装置A 中残留
物放入试管中，加入稀硫酸溶解，再滴加几滴KSCN 溶液，若观察到溶液变红，则证明A 中残留物
中含Fe2O3
解析
解：①在反应开始前通入N2，可排净装置中的空气，以免O2 和CO2 对实验干扰，同时用N2 把装
置A、E 中反应生成的气体排出进行后续检验。
②B 中澄清石灰水变浑浊证明分解产物中一定含有CO2，E 中固体变红、F 中澄清石灰水变浑浊，证
明分解产物中有还原性气体CO。
③为防止倒吸，需要先关闭反应装置中的酒精灯，冷却至常温过程中需保持一直通入N2。
④检验固体中是否存在Fe2O3，需将Fe2O3 转化成铁离子，再用硫氰化钾进行检验，操作方法为：
取少量装置A 中残留物放入试管中，加入稀硫酸溶解，再滴加几滴KSCN 溶液，若观察到溶液变红，
则证明A 的残留物中含有Fe2O3。
（3）答案
当滴入最后一滴高锰酸钾溶液滴入后，溶液变成浅红色，且半分钟内不褪色
5×V ×56
m×1000 × 100%
或7cV
25m ×100%(或28cV
m
%)
解析
解：①用KMnO4 溶液滴定亚铁离子，滴定终点溶液变成浅红色，则达到滴定终点现象为：当最后一
滴高锰酸钾溶液滴入后，溶液变成浅红色，且半分钟内不褪色。
②用cmol · L−1KMnO4 溶液滴定至终点，消耗KMnO4 溶液VmL，消耗MnO−
4 的物质的量为：
n(MnO−
4 ) = cmol/L×
V
1000L= cV
1000mol。
根据化合价升降相等可得反应关系式：5Fe2+∽MnO−
4 ，
则n(Fe2+) = 5n(MnO−
4 ) = 5× cV
1000mol，m(Fe2+) = 56g/mol×5× cV
1000mol，
所以铁的质量分数=
5× cV
1000mol×56g/mol
mg
× 100% = 5×V ×56
m×1000 × 100% 或7cV
25m × 100%(或
28cV
m
%)。
第10 讲
金属材料
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39
10
直击课堂
学习目标
1. 掌握“铁三角”的相互转化特点。
2. 掌握铝单质、氧化铝、氢氧化铝的物理性质和化学性质。
3. 掌握金属的冶炼特点和合金及焰色反应。
考情分析
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10
1
模块
1
铁三角
知识凝炼
铁三角的相互转化
1
Fe 只具有还原性，可被氧化为二价铁和三价铁。
(1)Fe 遇到较弱的氧化剂(如S、Cu2+、H+ 等) 时被氧化为二价，如：
Fe+S ≜FeS
Fe+2H+=Fe2++H2 ↑
(2)Fe 遇到强氧化剂(如Cl2、硝酸等) 时直接被氧化为三价，如：
2Fe+3Cl2
点燃
===2FeCl3
Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO ↑+2H2O
Fe3+ 的氧化性虽然相对较强，但是在与Fe 发生反应时会发生归中反应，只能将Fe 氧化为Fe2+。
2
二价铁既具有氧化性，可被还原为Fe，又具有还原性，可被氧化为三价铁。
(1) 溶液中的Fe2+ 可被较强的还原剂(如Mg、Zn 等) 还原为Fe 单质，也可被较强的氧化剂(如Cl2、KMnO4、
H2O2、HNO3 等) 氧化为Fe3+；如：
Zn+Fe2+=Zn2++Fe
2Fe2++Cl2=2Fe3+
(2) 固态物质中的二价铁可被较强的还原剂(如C、H2、CO 等) 还原为Fe 单质，也可被较强的氧化剂(如
O2 等) 氧化为三价铁；如：
FeO+CO 高温
===Fe+CO2
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
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10
3
三价铁具有较强的氧化性，可被还原为二价铁和Fe 单质。
(1) 溶液中Fe3+ 被还原剂(如Zn、Fe、Cu 等) 还原为Fe2+，如果还原剂的还原性较强且足量，可被进一步还
原为Fe 单质；如：
Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+(Zn 足量会将Fe2+ 还原为Fe 单质)
(2) 固态物质中的三价铁被还原剂(如CO、C、Al 等) 直接还原为Fe；如：
2Al+Fe2O3
高温
===Al2O3+2Fe
Fe2O3+3CO 高温
===2Fe+3CO2
我们可以将铁三角的相互转化总结为
精讲精练
达标检测1
★★★
一定能实现铁元素之间相互转化的措施是( )
A. 实现①的转化，用比铁活泼的金属
B. 实现②的转化，通过钢铁电化学腐蚀
C. 实现③的转化，加入少量稀硝酸
D. 实现④的转化，加入过量氯气
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10
例1
★★★
X、Y、Z、W 有如图所示的转化关系，则X、Y 可能是( )
①C、CO ②AlCl3、Al(OH)3 ③Fe、FeCl3
④Na2CO3、NaHCO3 ⑤NaAlO2、Al(OH)3 ⑥NaOH、Na2CO3
A. ①②③④⑤
B. ②③④⑤⑥
C. ①②④⑤⑥
D. ①②③④⑥
例2
★★★★
0.6mol · L−1Fe2(SO4)3 和1.2mol · L−1CuSO4 的混合溶液200mL，加入一定量铁粉充分反应后，测得溶液
中Fe2+ 与Cu2+ 物质的量之比为2 : 1，则加入铁粉的物质的量为( )
A. 0.30mol
B. 0.22mol
C. 0.16mol
D. 0.48mol
例3
★★★
已知A 为常见的金属单质，根据如图所示的关系回答下列问题：
（1）(1) 确定A、B、C、D、E、F 的化学式，A 为
，B 为
，C 为
，D 为
，E
为
，F 为
（2）写出⑧的化学方程式，④、⑤的离子方程式。
⑧
，
④
，
⑤
。
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10
2
模块
2
铝的性质
知识凝炼
一、铝单质的性质
1
物理性质
铝是一种银白色具有金属光泽的金属，密度小，质软，熔沸点较低。具有良好的导电性、导热性和延展性。
2
化学性质
从分类角度认识金属铝：
（1）与非金属单质的反应
铝在一定条件下可以与氯气（Cl2）、氧气（O2）发生反应生成相应的氯化物和氧化物，特别要注意常温下
金属铝在空气中表面形成致密的氧化膜。
（2）与酸的反应
①非氧化性酸：铝和大多数的金属一样，和酸会发生置换反应生成H2。
与盐酸反应:2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 ↑
②氧化性酸：常温下遇到冷的浓硫酸和浓硝酸发生钝化现象。
（3）与强碱溶液的反应
铝也会和碱发生反应，我们一起来做实验探究一下：取两支试管，分别加入5mL 盐酸和5mL 氢氧化钠溶
液，再分别放入一段砂纸打磨过的铝片，观察实验现象。
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10
可以观察到铝与盐酸和氢氧化钠均能发生反应，且都有气泡冒出。反应
方程式分别如下:
与氢氧化钠溶液反应：2Al+2NaOH+2H2O = 3H2 ↑+2NaAlO2
(
偏铝酸钠
)
Al 与碱反应时，必须是强碱溶液，Al 和弱碱不发生反应。
（1）铝的化学性质活
泼，为什么日常生活
中广泛使用的铝制
品通常具有较好的
抗腐蚀性？
（2）铝既能溶于强
酸，又能溶于强碱溶
液，所以说“铝即有
金属的性质，又有非
金属的性质，体现两
性”你认为这种说法
是否恰当？为什么？
二、氧化铝的性质
1
物理性质
氧化铝，白色固体，难溶于水，熔点很高，也很坚固，是一种较好的耐火材料，所以可以用来制造耐火坩埚、
耐火管和耐高温的实验仪器等。
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10
2
化学性质
我们已经知道铝与酸、碱溶液均可反应，那么它的氧化物是否具有类似性质呢？
【实验】
取两支试管，分别加入少量的盐酸和氢氧化钠溶液，再分别加入少量氧化铝，观察现象。
可以观察到，两支试管内的固体均逐渐溶解。反应方程式分别如下:
与酸反应:Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O
与强碱反应:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
Al2O3 既可以和酸反应生成盐和水，又可以和强碱反应生成盐和水，属于两性氧化物。
①既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物，叫做两性氧化物。
②Al2O3 只能和强酸及强碱发生反应，不能和弱酸或弱碱反应。
三、氢氧化铝的性质
1
物理性质
新制的氢氧化铝是白色胶状物质，几乎不溶于水，但能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素，所以可用于水的
净化。
2
化学性质
【实验】将Al(OH)3 沉淀分装在两支试管里，向一支试管里滴加2mol/L 盐酸，向另一支滴加2mol/L 氢氧化
钠溶液，边加边振荡，观察现象。发现两边的试管最终都变澄清，说明Al(OH)3 即溶于盐酸，也溶于氢氧化钠，发
生的反应如下：
与盐酸反应:Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O
与氢氧化钠溶液反应:Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
Al(OH)3 和Al2O3 一样，既可以和酸反应生成盐和水，又可以和强碱反应生成盐和水，属于两性氢氧化物。
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10
【方法总结与技能提升】
（1）中学学习阶段接触到的既能与酸反应又能与碱反应的物质有：金属单质：Al 等；两性氧化物：Al2O3
等；两性氢氧化物：Al(OH)3 等；弱酸的酸式盐：碳酸氢钠、亚硫酸氢钠等；弱酸的铵盐：碳酸铵、醋酸铵。硫化
铵等；氨基酸。上述物质中只有氧化铝、氢氧化铝、氨基酸为两性物质。
（2）离子守恒法在解有关离子反应计算题时的应用技巧：在离子反应中，元素的种类不变，同种元素对应
离子反应前后的物质的量守恒；在复杂离子反应或多步离子反应中，运用离子守恒的思路，选取具有守恒特征
的某一离子，找出其在始态和终态物质中的等量关系，即可迅速求解。
精讲精练
例4
★★★★
甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·L−1 的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中加入等质量的铝粉，反应结
束后生成气体的体积比为甲：乙= 1 : 2，则加入铝粉的质量为( )
A. 5.4g
B. 3.6g
C. 2.7g
D. 1.8g
达标检测2
★★★
用稀H2SO4，NaOH 和Al 为原料制取Al(OH)3，甲、乙、丙三名同学分别用三种不同途径制备。
甲：Al
H2SO4
→Al2(SO4)3
NaOH
→Al(OH)3
乙：Al NaOH
−−−→Na2AlO2
H2SO4
−−−→Al(OH)3
丙：Al
H2SO4
→Al2(SO4)3
AlNaOH
→Na2AlO2
→Al(OH)3
若要制备等量的Al(OH)3，则( )
A. 甲、乙消耗的原料相同
B. 三者消耗的原料相同
C. 乙消耗原料最少
D. 丙消耗原料最少
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10
例5
★★★★
在AlCl3 和MgCl2 的混合溶液中，逐滴加入NaOH 溶液直至过量，经测定，加入NaOH 的体积和所得沉
淀的物质的量的关系如图所示(b 处NaOH 的体积为lL)，则下列判断正确的是( )
A. 图中线段oa : ab = 3 : 1
B. NaOH 溶液物质的量浓度为0.6mol·L−1
C. 在b 点处溶液中的溶质只有NaAlO2
D. 混合溶液中Al3+ 与Mg2+ 物质的量比值为2 : 1
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10
3
模块
3
金属的冶炼和合金
知识凝炼
一、焰色反应
1
概念：金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈现特殊颜色的性质称为焰色反应。
2
操作步骤
铂丝(或铁丝) 用盐酸浸洗后灼烧至无焰色，蘸取试样在火焰上灼烧，观察颜色。
3
常见金属元素的焰色
①焰色反应属物理变化。金属元素的性质，与元素存在状态(单质、化合物)、物质的聚集状态(气、
液、固) 等无关，只有少数金属元素有焰色反应。
②钾元素焰色为紫色需透过蓝色的钴玻璃观察，以排除钠的焰色的干扰。
二、金属的冶炼
1
金属冶炼概述
根据金属活动顺序表，可判断冶炼金属的一些方法：
(1) 活泼金属：通过电解熔融的盐或金属氧化物。
2Al2O3(熔融) 电解
===
冰晶石4Al +3O2 ↑
2NaCl(熔融) 电解
===2Na +Cl2 ↑
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10
(2) 较活泼金属：通过铝热反应或CO、C、H2 等还原的方法。
Fe2O3+3CO 高温
===2Fe +3CO2
Fe2O3+2Al 高温
===2Fe +Al2O3
(3) 较不活泼金属：直接加热金属氧化物或硫化物，制得金属单质。
2Ag2O 高温
===4Ag +O2 ↑
2HgO 高温
===2Hg +O2 ↑
(4) 不活泼金属：如Au、Pt 等，在自然界中以单质形式存在，可以直接使用物理方法进行富集。
2
金属铝的冶炼方法
原料：铝土矿(Al2O3 ·H2O、Al2O3 ·3H2O、Fe2O3、SiO2)
方法：酸溶法、碱溶法
工艺流程：
Al2O3 是一种高熔点(2045◦C) 化合物，电解时需将Al2O3 熔化，对条件
要求很高。为了降低熔点，在Al2O3 中添加了冰晶石(Na3AlF6) 可在1000◦C
使Al2O3 熔化。冰晶石为助熔剂。
电解铝工业生产的原理是：2Al2O3(熔融) 电解
===
冰晶石4Al +3O2 ↑
（1）铝在地壳中含量
最高的金属元素，为
什么人类对铝的使
用比铁、铜晚得多？
（2）能否用电解氯化
铝和氧化镁的方法
冶炼金属铝、镁？
三、生活中常见的合金
合金具有很多优良的物理、化学或机械性能，如合金的硬度、熔点不同于其成分金属，可满足不同的需要。
在纯金属内加入其他元素形成合金以后，结构发生可变化，使合金的性能与纯金属有很大的差异。
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50
10
1
铁合金
根据含碳量的不同将铁和碳形成的合金分为：生铁（含碳量2% 4.3%）和钢（含碳量0.03% 2%）。生铁
的硬度大、抗压，质脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料。钢有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧
和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等。
2
铝合金
纯铝的硬度和强度较小，不适合制造机器零件，因此向铝中加入少量的Cu、Mg、Si、Mn、Zn 及稀土元素
等，可制成铝合金。例如：硬铝(一种铝合金) 中含有Cu 4%、Mg 0.5% 、Mn 0.5%、Zn 0.7%，它的密度小、强度高，
具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
3
新型合金
氢能是人类未来的理性能源之一，但是储存不便，因此具有实用价值的储氢合金材料的研究和开发将为
氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。除此之外：钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛
应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。
【方法总结与技能提升】
有关合金成分分析实验的两种类型
1
定性分析型
形成合金的各种成分的特殊化学性质仍按单一组分的性质（例如铝合金中的铝既能溶于酸又能溶于强碱
溶液的性质不变），一般是将合金酸溶或碱溶，根据反应中的特殊现象或根据溶解后所得溶液继续加沉淀剂产
生的现象判断成分。此类试题常以流程的形式呈现，解答的关键是理清每一步加入的物质和生成物的成分。
2
定量分析性
定量测定合金的成分常用量气和沉淀两种方法
（1）定量集气法
收集合金中某种物质溶解时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。其操作要点
和注意事项有：保证装置的气密性好，注意收集气体的读数方法。
（2）沉淀法
采用沉淀法时，涉及到的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解、沉淀、过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称
量、数据处理等。
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51
10
精讲精练
达标检测3
★★★
焰色反应实验过程中铂丝的清洗和灼烧与钾焰色反应的观察两项操作如图所示：
下列叙述中不正确的是( )
A. 每次实验时都要先将铂丝灼烧到火焰无色，再蘸取被检验物质
B. 钾的焰色反应要透过蓝色钴玻璃观察
C. 实验时最好选择本身颜色较强的火焰
D. 没有铂丝可用无锈铁丝代替进行实验
例6
★★★★
钛（Ti）因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注，常温下钛不和非金属单质、强酸反应，红热时，却
可与常见的非金属单质反应。钛是航空、军工、电力等方面的必需原料。金红石（TiO2）是地壳中含钛矿
石之一，目前大规模生产钛的步骤如下，请填写空白。
第一步：将金红石、炭粉混合，在高温条件下通入氯气制得TiCl4 和一种可燃性气体。
该反应的化学方程式为
，该反应的还原剂是
。
第二步：在氩气的气氛中，用过量的镁在加热条件下与TiCl4 反应制得金属钛。
写出此反应的化学方程式：
。
如何从上述所得产物中获得金属钛？简述步骤并写出有关反应的化学方程式：
。
高一化学·凌云班（课改）·秋
52
10
达标检测4
★★★
合理、高效利用金属矿物，将其中的金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料，这一过
程在工业上称为金属的冶炼。
（1）以HgO 为原料冶炼Hg，冶炼方法是
。
（2）铝热法是冶炼金属的方法之一，写出用Fe2O3 进行铝热法炼铁的化学方程式：
。引发铝热
反应的实验操作是
。
（3）某些金属氧化物粉末和铝粉在一定条件下可以发生铝热反应。下列反应速率（v）和温度（T）的关
系示意图中与铝热反应最接近的是
（填字母）。
例7
★★★
金首饰的成色以纯度千分数（或K 数）前冠以金或G 来表示。例如，金999 或G24K 为千足金，金500
即G12K。
（1）金750 或G18K 的黄金含金的质量分数是
。
（2）用于制作黄金首饰的材料多数为金的合金，在金中掺入其他合金材料的主要目的是
。
A. 易加工
B. 强度高
C. 耐磨损
D. 成本低
（3）黄金首饰戴时间久了，表面会变暗，你认为首饰店在清洗时所选的试剂应是
；若金首饰在
不法首饰店清洗后发现质量明显减少，则是因为他们在清洗液中又加了
（填试剂名称）的
缘故。
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53
10
课堂总结
高一化学·凌云班（课改）·秋
54
10
直击高考
考题
（2019 全国1 卷）
硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2 ·xH2O] 是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废
铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如图：
回答下列问题：
（1）步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是
。
（2）步骤②需要加热的目的是
，温度保持80 ∼95◦C，采用的合适加热方式是
。铁屑
中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为
(填标号)。
（3）步骤③中选用足量的H2O2，理由是
。分批加入H2O2，同时为了
，溶液
要保持pH 小于0.5。
（4）步骤⑤的具体实验操作有
，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
（5）采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150◦C 时失掉1.5 个结晶水，
失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为
。
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55
10
（1）答案
碱煮水洗
解析
解：废铁屑中含有油污，油污在碱性条件下水解，且碱和Fe 不反应，所以可以用碱性溶液除去废铁
屑中的油污。将干净铁屑倒入稀硫酸中并加热，稀硫酸和Fe 发生置换反应生成硫酸亚铁和氢气，
过滤除去废渣得到滤液，滤液中含有未反应的稀硫酸和生成的硫酸亚铁，然后向滤液中加入H2O2，
Fe2+ 被氧化生成Fe3+ 而得到硫酸铁溶液，然后向硫酸铁溶液中加入硫酸铵固体，然后通过蒸发浓
缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸铁铵固体。
油污在碱性条件下水解生成高级脂肪酸盐和甘油，羧酸盐和甘油都易溶于水，然后水洗，从而除去
油污，
故答案为：碱煮水洗。
（2）答案
加快反应
水浴加热
C
解析
解：温度越高化学反应速率越快，缩短反应时间，所以步骤②需要加热的目的是加快反应；低于
100◦C 的加热需要水浴加热，所以温度保持80 ∼95◦C，采用的合适加热方式为水浴加热；铁屑中含
有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，硫化物和稀硫酸反应生成H2S，H2S 属于酸性气体，
用碱液吸收，且要防止倒吸，
BD 不能防止倒吸且A 溶解硫化氢能力较弱，所以选取C，
故答案为：加快反应；水浴加热；C。
（3）答案
将Fe2+ 全部氧化为Fe3+，不引进杂质
防止Fe3+ 水解
解析
解：H2O2 具有氧化性，能氧化Fe2+ 生成铁离子且双氧水被还原生成水，不引进杂质，所以选取双氧
水作氧化剂；Fe3+ 水解导致溶液呈酸性，H+ 能抑制Fe3+ 水解，为防止Fe3+ 水解需要溶液的pH
保持小于0.5，
故答案为：将Fe2+ 全部氧化为Fe3+，不引进杂质；防止Fe3+ 水解。
（4）答案
蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤
解析
解：从溶液中获取晶体采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥的方法，所以步骤⑤中从溶液中
获取晶体的步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。
（5）答案
NH4Fe(SO4)2 ·12H2O
解析
解：采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150◦C 时失掉1.5
个结晶水，失去结晶水的式量= 18 × 1.5 = 27，失重5.6%，则该晶体式量=
27
5.6% ≈482，
x = 482−14−4−56−96×2
18
= 12，所以其化学式为NH4Fe(SO4)2 ·12H2O，
故答案为：NH4Fe(SO4)2 ·12H2O。
第11 讲
元素综合
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57
11
直击课堂
学习目标
1. 掌握元素及其化合物的转化关系并了解常见图像的分析及相关方法。
2.“守恒”思想在元素及其化合物的相关计算中的应用。
3. 熟悉常见物质的颜色及特征反应，解决元素推断相关问题。
考情分析
高一化学·凌云班（课改）·秋
58
11
1
模块
1
金属元素的图像问题
知识凝炼
一、金属元素及其化合物间的转化关系
1
钠及其化合物
【重难点突破】
2Na+2H2O=2NaOH+H2 ↑
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 ↑
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl
Na2CO3+2HCl=NaCl+H2O+CO2 ↑
Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3
2NaHCO3 ≜Na2CO3+H2O+CO2 ↑
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
2
铁及其化合物
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59
11
【重难点突破】
3Fe+4H2O(g) ≜Fe3O4+4H2
Fe+2FeCl3=3FeCl2、Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2
2FeCl2+Cl2=2FeCl3
FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2 ↓+2NaCl
FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3 ↓+3NaCl
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
2Fe(OH)3 ≜Fe2O3+3H2O
3
铝及其化合物
【重难点突破】
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 ↑
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 ↑
Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
Al(OH)3+ 3HCl=AlCl3+ 3H2O
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+ 2H2O
Al3++3OH-=Al(OH)3 ↓
Al3++4OH-=AlO-
2+2H2O
Al3++ 3NH3 ·H2O = Al(OH)3 ↓+ 3NH+
4
AlO-
2+H++H2O=Al(OH)3 ↓
AlO-
2+4H+=Al3++2H2O
高一化学·凌云班（课改）·秋
60
11
二、基本图像小结
碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图像的归纳总结：
（1）向Na2CO3 中逐滴加入盐酸，消耗HCl 的体积与产生CO2 的体积的关系如图1 所示；
（2）向NaHCO3 中逐滴加入盐酸，消耗HCl 的体积与产生CO2 的体积的关系如图2 所示；
（3）向NaOH、Na2CO3 的混合物中逐滴加入盐酸，消耗HCl 的体积与产生CO2 的体积的关系如图3 所示
（设NaOH、Na2CO3 的物质的量之比为x : y = 1 : 1，其他比例时的图像略）；
（4）向Na2CO3、NaHCO3 的混合物中逐滴加入盐酸，消耗HCl 的体积与产生CO2 的体积的关系如图4 所
示（设Na2CO3、NaHCO3 的物质的量之比为m : n = 1 : 1，其他比例时的图像略）。
精讲精练
达标检测1
★★★
向体积均为10mL 且物质的量浓度相同的两份NaOH 溶液中分别通入一定量的CO2 气体得到溶液甲
和乙；向甲、乙两溶液中分别滴加0.1mol·L−1 的盐酸，此时反应生成CO2 的体积(标准状况) 与所加盐
酸体积间的关系如图所示。则下列叙述中正确的是( )
A. 原NaOH 溶液的物质的量浓度为0.5mol·L−1
B. 当0 < V(HCl) < 10mL 时，甲溶液中发生反应的离子方程式为OH−+H+ === H2O
C. 乙溶液中含有的溶质是NaOH、NaHCO3
D. 乙溶液中滴加盐酸后产生CO2 体积的最大值为112mL (标准状况)
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61
11
例1
★★★
向100mL 稀H2SO4 与稀HNO3 的混合溶液中逐渐加入铁粉，假设加入铁粉的质量与产生气体的体积
(标准状况) 之间的关系如图所示，且每一段只对应一个反应。下列说法正确的是( )
A. 开始时产生的气体为H2
B. AB 段发生的反应为置换反应
C. 所用混合溶液中c(HNO3) = 0.5mol·L−1
D. 参加反应铁粉的总质量m2 = 8.4g
达标检测2
★★★
下列实验过程中产生沉淀的物质的量(Y) 与加入试剂的量(X) 之间的关系正确的是( )
A. 向AlCl3 溶液中逐滴加入NaOH 溶液至过量且边滴边振荡
B. 向NaAlO2 溶液中滴加稀盐酸至过量且边滴边振荡
C. 向NH4Al(SO4)2 溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液直至过量
D. 向含有等物质的量的NaOH、Ba(OH)2、NaAlO2 的混合溶液中逐渐通入二氧化碳至过量
高一化学·凌云班（课改）·秋
62
11
例2
★★★★
准确称取6g 铝土矿样品（含Al2O3，Fe2O3，SiO2）放入盛有100mL 某浓度的硫酸的烧杯中，充分反应
后过滤，向滤液中加入10mol·L−1 的NaOH 溶液，产生的沉淀的质量m 与加入NaOH 溶液的体积V 的
关系如下图所示。请回答：
（1）硫酸的物质的量浓度为
。
（2）若a = 2.3，用于沉淀Fe3+ 所消耗的NaOH 溶液的体积是
mL，铝土矿中各组成成分的质量
分数：Al2O3 为
，Fe2O3 为
，SiO2 为
。
（3）a 值的范围应是
，在这个范围内，a 值越大，
的质量分数越小。
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63
11
2
模块
2
金属元素的计算问题
知识凝炼
1
元素化合物的计算一般方法：
化学方程式法：利用题目信息写出涉及化学变化的化学方程式(或离子方程式)，然后将已知量与未知量列
比例式进行求解。
2
复杂反应过程中的解题思想：
“三大守恒”思想在元素及其化合物的相关计算中使用非常广泛。
①质量守恒(元素种类、原子个数)
②电荷守恒
溶液呈电中性，所以阳离子所带正电荷总量= 阴离子所带负电荷总量
③得失电子数守恒
根据题目信息写出氧化剂(还原产物)、还原剂(氧化产物)→标出化合价变化特征→列出得失守恒式
精讲精练
达标检测3
★★★
常温下，向20L 真空容器中通入a mol H2S 和b mol SO2(a、b 都是正整数，且a ⩽5，b ⩽5) 反应完毕后，
容器内气体可能达到的最大密度是( )
A. 24.5g/L
B. 14.4g/L
C. 8g/L
D. 5.1g/L
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64
11
例3
★★★★
某磁黄铁矿的主要成分是FexS(S 为−2 价)，既含有Fe2+ 又含有Fe3+。将一定量的该磁黄铁矿与100mL
的盐酸恰好完全反应(注：矿石中其他成分不与盐酸反应)，生成硫单质2.4g、FeCl20.425mol 和一定量
H2S 气体，且溶液中无Fe3+。则下列说法正确的是( )
A. 100mL 的盐酸中HCl 的物质的量浓度为7.5mol/L
B. 生成的H2S 气体在标准状况下的体积为2.24L
C. 该磁黄铁矿中FexS 的x= 0.85
D. 该磁黄铁矿FexS 中，Fe2+ 与Fe3+ 的物质的量之比为3 : 1
例4
★★★★
现将一定量的铁和铜的混合物分为等质量的4 份，分别加入等浓度不同体积的稀硝酸(假设反应中稀
硝酸的还原产物只有NO)，产生气体在标准状况下的体积与剩余固体的质量如下表：
计算原混合物中铁和铜的物质的量比为
。
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65
11
3
模块
3
物质推断
知识凝炼
对于元素化合物的综合应用大致可分为三种类型：
（一）化学实验对元素化合物知识的探究和验证；
（二）元素化合物在化学工艺、化学工业流程中的应用；
（三）元素化合物的框图推断。
无机框图推断题的解题策略
1
解题策略：
无论推断题属于哪种形式，均遵循这样的推断思路：迅速浏览、整体扫描、产生印象、寻找“突破口”；突破口
由点到面、随时检查、注意联系、大胆假设、全面分析，验证确认。其中关键是仔细审题，依物质的特征或特征转
化来确定“突破口”，进而完成全部未知物的推断。
2
解题突破口
(1) 物质的特殊颜色
有色气体：NO2(红棕色)、Cl2(黄绿色)；无色、有刺激性气味的气体：SO2 、NH3、HCl
溶液中的有色物质：Cu2+(蓝色)、Fe2+(浅绿色)、Fe3+(黄色)、MnO-
4(紫色)、CrO2-
4 (黄色) Cr2O2-
7 (橙色)。
Br2 在水中显黄色，在有机溶剂中显橙色；I2 在水中显黄褐色，在有机溶剂中显紫色。
有色固体：(淡) 黄(棕) 色固体：Na2O2、S、FeS、FeCl2；黑色固体：MnO2、C、CuO、FeO、Fe3O4；
紫(黑) 色固体：KMnO4、I2；(紫) 红色固体：Cu
有色沉淀：白色沉淀：H2SiO3、AgCl、BaSO4(不溶于酸)、BaSO3、Mg(OH)2、Al(OH)3、BaCO3、CaSO4、MgCO3 等；
红褐色沉淀：Fe(OH)3；蓝色沉淀：Cu(OH)2；黑色沉淀：FeS、CuS；砖红色沉淀：Cu2O
(2) 物质的特征反应
高一化学·凌云班（课改）·秋
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11
与酸反应产生气体：
金属+HCl(或稀硫酸)→H2 ↑；金属+ 浓硫酸→SO2 ↑；金属+ 稀硝酸→NO ↑; 金属+ 浓硝酸→NO2 ↑
C+2H2SO4(浓)
∆=CO2 ↑+2SO2 ↑+2H2O
C+4HNO3(浓) ∆=CO2 ↑+4NO2 ↑+2H2O
CO-
3(HCO-
3)+H+ →CO2+H2O
S2-(HS-)+H+ →H2S ↑
SO2-
3 (HSO-
3)+H+ →SO2 ↑+H2O
与碱反应产生气体：2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2 ↑；NH+
4+OH- ∆=NH3+H2O
与水反应产生气体：
2Na+2H2O=2NaOH+H2 ↑
Mg+2H2O ∆=Mg(OH)2+H2 ↑
3Fe+4H2O(g) 高温
===Fe3O4+4H2
C+H2O 高温
===CO+H2
2Na2O2+2H2O=2NaOH+O2 ↑
两溶液混合产生沉淀和气体：
Ba(OH)2 与(NH4)2SO4 溶液：
Ba2++2OH-+2NH+
4+SO2-
4
∆=BaSO4 ↓+2NH3 ↑+2H2O
(3) 特殊实验现象
1
燃烧时火焰的颜色
(1) 火焰为蓝色或淡蓝色：H2、CO、CH4、H2S、C2H5OH、S 等在空气中燃烧。
(2) 火焰为苍白色：H2 在Cl2 中燃烧
2
溶液中的沉淀现象
(1) 产生白色沉淀：Ca2+ 与CO2−
3 、SO2−
3 ；Ba2+ 与SO2−
4 、CO2−
3 、SO2−
3 ；Ag+ 与Cl−；SiO2-
3
与H+；Mg2+ 与
OH−。
(2) 产生黄色(浅黄色沉淀) 沉淀：Ag+ 与Br−、I−；H2S 溶液与O2、SO2、Cl2 等。
(3) 产生黑色沉淀：Fe2+、Cu2+、Pb2+ 与S2-。
(4) 产生红褐色沉淀：Fe3+ 与OH−。
(5) 产生蓝色沉淀：Cu2+ 与OH−。
(6) 先产生白色沉淀后沉淀消失：
①向澄清石灰水(或Ba(OH)2 溶液) 中通入CO2 或SO2 至过量；
②向铝盐溶液中滴加强碱溶液至过量；
③向偏铝酸盐溶液中滴加强酸至过量；
(7) 先产生白色沉淀，后沉淀变为灰绿色，最后变为红褐色：Fe2+ 与OH−。
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11
3
产生气体的现象
(1) 与稀盐酸反应生成无色、有刺激性气味的气体，且此气体可使品红溶液褪色或使澄清石灰水变浑浊，该
气体一定是SO2，原溶液中含有SO2-
3 或(HSO-
3)。
(2) 与稀盐酸反应生成无色无味的气体，且此气体可使澄清石灰水变浑浊，此气体是CO2，原溶液中含有
CO2-
3 或HCO-
3。
(3) 与碱溶液反应且加热时产生有刺激性气味的气体，此气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，此气体为
NH3，原溶液中一定含有NH+
4 。
4
溶液变色现象
(1) 变红色：石蕊+ 酸；酚酞+ 碱；Fe3+ 与SCN-。
(2) 变蓝色：石蕊+ 碱；碘水+ 淀粉溶液。
(3) 浅绿色变黄色：Fe2+ 与Cl2、Br2 或HNO3。
(4) 黄色变浅绿色：Fe3+ 与Fe、SO2−
3
或S2- 等。
(5) 品红溶液褪色：遇Cl2、SO2、次氯酸盐(如NaClO、Ca(ClO)2)、Na2O2 等，但加热后又恢复为红色的是SO2。
(6) 溴水褪色：遇H2S、SO2、碱、活泼金属等。
(7) 酸性KMnO4 溶液褪色：遇H2S、SO2、Fe2+ 等。
(8) 卤素单质在水、有机溶剂中的颜色变化：如将Cl2 通入含Br−的溶液中，溶液变为橙色，若加入有机溶
剂(不溶于水)，则有机层变为橙红色；将Cl2 通入含I- 的溶液中，溶液变为棕黄色，若加入有机溶剂(不溶于水)，
则有机层变为紫色。
(4) 特征数据
近几年无机推断题已融入计算的成分，解答这类问题时，要善于抓住物质转化过程中以下物理量的变化：
相对分子质量(例CO →CO2、NO →NO2、SO2 →SO3 转化时分子中都增加1 个氧原子，相对分子质量增加
16)
相对分子质量为28(CO、N2、C2H4)、32(S、O2)、78(Na2S、Na2O2、Al(OH)3)、100(CaCO3、KHCO3、Mg3N2) 的物质
放出气体的体积或生成沉淀的量
化合物中各元素的含量
气体的相对密度
常见的10 电子微粒
分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4、
阳离子：Na+、Mg2+、Al3+、NH+
4 、H3O+
阴离子：F-、O2-、N3-、OH-、NH−
2
常见18 电子微粒
分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、H2O2、N2H4
阳离子：K+、Ca2+
阴离子：Cl-、S2-、P3-、O2−
2
高一化学·凌云班（课改）·秋
68
11
精讲精练
例5
★★★
甲、乙、丙、X 是中学化学中常见的4 种物质，其转化关系如图，其中甲和X 不可能是( )
A. 甲为C2H5OH、X 为O2
B. 甲为H2S、X 为O2
C. 甲为HNO3、X 为Fe
D. 甲为AlCl3 溶液、X 为NaOH 溶液
达标检测4
★★★
下列关于置换反应：X+Y === W+Z（反应条件已略去）的叙述正确的是( )
A. 若X 是金属单质，则W 和Z 中一定有一种物质是金属单质
B. 若X 是非金属单质，则W 和Z 中一定有一种物质是非金属单质
C. 若X 是含有金属元素的化合物，则W 和Z 中一定有一种是含有金属元素的化合物
D. 若X 是不含有金属元素的化合物，则W 和Z 中一定有一种物质是非金属单质
例6
★★★★
在一定条件下(不需添加别的反应物)，经不同的化学反应，可实现如下图的各种变化。其中，反应③④⑤
属于氧化还原反应，而反应①、②属于非氧化还原反应。X、F 和Y 为单质，且F 是空气的主要成分之
一，其余为化合物，据此请填空：
物质A 是
，F 是
，X 是
，Y 是
。
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69
11
课堂总结
高一化学·凌云班（课改）·秋
70
11
直击高考
考题
（2019 浙江等级考）
白色固体混合物A，含有KCl、CaCO3、Na2CO3、Na2SiO3、CuSO4 中的几种，常温常压下进行如下实验。
下列推断不正确的是( )
A. 无色溶液B 的pH ⩾7
B. 白色固体F 的主要成分是H2SiO3
C. 混合物A 中有Na2SiO3、CuSO4 和Na2CO3
D. 在无色溶液B 中加HNO3 酸化，无沉淀；再滴加AgNO3，若有白色沉淀生成，说明混合物A 中有KCl
答案
C
解析
解：A、溶液B 中一定含硫酸钠，且B 可能含碳酸钠或硅酸钠，故无色溶液B 的pH ⩾7，故A 正确；
B、硅酸不溶于硝酸，则F 的主要成分是H2SiO3，故B 正确；
C、A 中一定含Na2CO3、Na2SiO3、CuSO4，不能确定是否含KCl、CaCO3，故C 错误；
D、无色溶液B 中加HNO3 酸化，无沉淀，可排除Na2SiO3，再滴加AgNO3，若有白色沉淀生成，白色沉淀
为AgCl，说明A 含KCl，故D 正确。
第12 讲
元素周期表
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12
直击课堂
学习目标
1. 回顾原子结构及核外电子排布，掌握元素、核素、同位素的相关概念，并了解它们的应用。
2. 区分元素、核素的（近似）相对原子质量，并会进行相应的计算。
3. 认识元素周期表，知道元素周期表中周期和族的分类，对元素周期表有深度认识。
考情分析
高一化学·凌云班（课改）·秋
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12
1
模块
1
原子结构与同位素
知识凝炼
一、原子结构
1
原子的构成
(1) 质子数= 核电荷数= 核外电子数= 原子序数
(2) 质量数(A)= 质子数(Z)+ 中子数(N)
2
原子的表示
【练1】41
19K 中的中子数为多少？
【练2】H218O、D218O、T218O 的相对分子质量分别是多少？
【练3】37
17Cl- 中的电子数为多少？
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75
12
二、元素、核素、同位素
1
元素
具有相同核电荷数的同一类原子的总称。
2
核素
具有一定数目的质子和中子的一种原子，叫做核素。
如1
1H 2
1H 3
1H 各为一种核素。
3
同位素
质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。
如1
1H、2
1H、3
1H 互称为同位素；12
6 C、13
6 C、14
6 C 互称为同位素。
4
元素、核素、同位素三者间的关系
【练4】下列符号代表几种元素？几种原子？它们间有什么关系？
40
18Ar 40
19K 40
20Ca 41
19K 42
20Ca 40
19K+
【练5】同位素中“同”包含哪些内容？同位素中有“不同”吗？
【练6】人类已发现了118 种元素，能否说发现了118 种原子？为什么？
5
同位素的应用
同位素在日常生活、农业生产和科学研究中都有着重要的用途，如考古时利用14C 测定一些文物的年代；
2H 和3H 用于制造氢弹；利用放射性同位素释放的射线育种、治疗恶性肿瘤等。
6
相对原子质量
(1) 核素的相对原子质量
该核素原子的质量与一个12C 原子质量的1/12 的比值。
(2) 核素的近似相对原子质量
等于该核素的质量数。
(3) 元素的相对原子质量
同一元素各种同位素相对原子质量与它们在元素中原子所占百分数(丰度) 乘积之和。即元素的相对原子
质量Ar = Ar1 ·a%+Ar2 ·b%+…
(4) 元素的近似相对原子质量
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12
各种同位素质量数与它们在元素中原子所占百分数(丰度) 乘积之和。即元素的近似相对原子质量Ar
′ =
A1 ·a%+A2 ·b%+…
【练7】下图分别列出了Cl 元素、Na 元素、Cu 元素在自然界中主要存在的同位素及其丰度，请求出三个
元素的相对原子质量。
7
同素异形体
同素异形体是指同种元素形成的不同的单质。
如氧气和臭氧、金刚石和石墨、红磷和白磷都属于同素异形体。
①在天然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，各种同位素所占的原子个数百分比一般
是不变的，即是一个定值。
②注意区分同位素和同素异形体，前者是同种元素的不同原子；后者是由同种元素形成的不同单
质。
三、核外电子排布
1
电子层的表示方法
2
核外电子排布规律
在含有多个电子的主族元素原子里，电子依据能量的不同是分层排布的，其主要规律如下：
(1) 核外电子总是最先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层。
(2) 原子核外各电子层最多容纳2n2 个电子(n 为电子层数)。
(3) 原子最外层电子数目不能超过8 个(K 层为最外层时，不能超过2 个电子)。
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12
(4) 次外层电子数不能超过18 个，倒数第三层不能超过32 个。
以上规律是相互联系的，不能孤立地机械套用。知道了原子的核电荷数和电子层的排布规律以后，我们就
可以画出原子结构示意图。
【练8】请画出He、F、Si、Ca 的原子结构示意图。
3
特殊原子的核外电子排布
(1) 最外层电子数是次外层的2 倍：C
(2) 最外层电子数是次外层的3 倍：O
(3) 最外层电子数等于最内层电子数(主族)：Be、Mg
精讲精练
例1
★★★
某微粒的结构示意图为
，试回答：
（1）x 表示
，y 表示
。
（2）当x−y > 10 时，该微粒是
(选填“阳离子”或“阴离子”或“原子”)。
（3）当y = 8 时，该微粒带有2 个单位的负电荷，则该微粒的符号为
，该微粒的结构示意图
为
。
（4）当y = 2 的中性原子M 跟y = 7 的中性原子N 化合时，形成化合物的化学式为
。
例2
★★★★
由碳的两种同位素12C、13C 与氧的三种同位素18O、17O、16O 构成的二氧化碳分子最多可能有( )
A. 10 种
B. 12 种
C. 16 种
D. 18 种
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12
达标检测1
★★★
下列分子中，其中子总数为24 的是( )
A. 18O3
B. 2H217O2
C. 14N16O2
D. 14C16O2
达标检测2
★★★
重水(2H2O) 是重要的核工业原料，下列说法不正确的是( )
A. 氘(2H) 原子核内有1 个质子
B. 1H 与2H 是不同的核素
C. 1H218O 与2H216O 的相对分子质量相同
D. 1H2O 与2H2O 互为同位素
达标检测3
★★★
科学家最近发现两种粒子：第一种是只由四个中子构成的粒子，这种粒子称为“四中子”，也有人称之为
“零号元素”，第二种是由四个氧原子构成的分子，下列有关这两种粒子的说法不正确的是( )
A.“四中子”不显电性
B.“四中子”的质量数为4，其质量比氢原子大
C. 第二种粒子是氧元素的另一种同位素
D. 第二种粒子的化学式为O4，与O2 互为同素异形体
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12
2
模块
2
元素周期表
知识凝炼
世界上第一张元素周期表是在1869 年由俄国化学家门捷列夫绘制完成的，随着科学的不断发展，已逐渐
演变为现在的常用形式。
一、元素周期表的编排原则
1
按原子序数(质子数) 递增的顺序排列；
2
将电子层数相同的元素排成一个横行(周期)；
3
将最外层电子数相同的元素排成一个纵行(族)。
二、元素周期表的基本结构
1
元素周期表的基本构成
过渡金属元素又称为过渡元素，包含副族元素和第Ⅷ族元素
2
元素周期表的记忆口诀
七横十八纵，三短加四长；七主加七副，外加零和八。
3
周期和族的表示方法
(1) 周期用汉字直接表示即可，如：第四周期。
(2) 主族：用罗马数字加A 表示，如：第ⅡA 族；
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12
副族：用罗马数字加B 表示，如：第ⅣB 族。
(3) 第0 族和第Ⅷ族既不属于主族，也不属于副族
4
周期表中的相等关系
周期序数= 电子层数
主族族序数= 最外层电子数
元素的原子序数= 核电荷数= 质子数= 原子的核外电子数
三、元素周期表的深度分析
1
由原子序数确定元素位置
记住每周期的元素的种数(2、8、8、18、18、32) 以及稀有气体元素的原子序数(He −2、Ne −10、Ar −18、
Kr−36、Xe−54、Rn−86)，便于确定元素在元素周期表中的位置。具体如下：
(1) 若比相应的稀有气体元素的原子序数多1 或2，则应处在下周期的第IA 族或第IIA 族，如88 号元素，
则应在第七周期第IIA 族。
(2) 若比相应的稀有气体元素少1 ∼5 时，则应处在同周期的第VIIA ～IIIA 族，如：84 号元素84−86 = −2，
则应在第六周期第VIA 族。
2
同族相邻周期元素原子序数之间的关系
(1) 同一主族上下相邻两周期元素，若处于“过渡元素”左边，原子序数之差为较小周期数的元素种类数；
(2) 同一主族上下相邻两周期元素，若处于“过渡元素”右边，原子序数之差为较大周期数的元素种类数。
如：三、四周期的同族元素原子序数之差为8 或18，第IA、IIA 族间差8，其它族间差18。
3
同族不相邻周期元素的原子序数的关系
同一主族但不相邻周期的主族元素，原子序数之差可以由相邻周期的原子序数的差值相加得到。即由2、
8、8、18、18、32、32 等几个连续数字的加和。
4
同周期ⅡA 与ⅢA 族元素间原子序数的关系
(1) 若该周期无副族元素，即二、三周期，原子序数差为1
(2) 若该周期有副族元素，无镧系、锕系，即四、五周期，原子序数差为11
(3) 若该周期有副族元素，有镧系、锕系，即六、七周期，原子序数差为25
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12
【练9】请分别判断20、35、38、51、82、113 号元素在元素周期表中的位置。
【练10】请分别写出下列元素的原子序数：
①第四周期ⅠA 族元素：
；
②第四周期ⅦA 族元素：
；
③第五周期ⅤA 族元素：
；
【练11】请问下列同主族的元素间的原子序数之差分别是多少？
Mg 和Ca
；
Li 和Cs
；
Cl 和Br
；
N 和As
；
精讲精练
达标检测4
★★★
下面是元素周期表的一部分（表中数字和X 代表原子序数），其中X 为53 的是( )
A.
B.
C.
D.
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12
例3
★★★★
两种短周期元素A 和B 可组成的化合物中，A 和B 原子个数比为1 : 2，已知A 的原子序数为m 时，B
的原子序数为：①m+2；②m+3；③m+4；④m+5；⑤m+8；⑥m−7；⑦m−8 中的几种。其中不符合题
目要求的是( )
A. ①④
B. ②⑥
C. ③⑤
D. ⑥⑦
达标检测5
★★★
一些科学家预言，存在稳定的超重元素，如：Z=114，N=184 的原子，它位于元素周期表的第七周期，第
IVA 族，下列说法正确的是( )
A. 第七周期有50 种元素
B. 该原子的质量数为184
C. 该元素的相对原子质量为298
D. 该原子核外有114 个电子
例4
★★★★
（1）第IIIB 族有
种元素，第117 号元素属于
元素(填“金属”或“非金属”)；
（2）第五周期第VA 族元素的元素名称为
，原子序数为
；
（3）第四周期元素硒的某一核素含有46 个中子，该元素的原子符号为
；
（4）A
ZX 和B
ZX 是元素X 的两种稳定的天然同位素，它们的原子质量分别为ag 和bg，在自然界中所占的
原子百分比分别为m% 和n%，已知12C 原子的质量为Wg，则B
ZX 的相对原子质量为
，元素X
的近似相对原子质量为
。
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12
例5
★★★★
A、B、C、D、E 是原子序数依次增大的五种短周期元素，其中A、B、C、D 的原子序数之和为32，A 是元素
周期表中原子半径最小的元素，B、C 左右相邻，C、D 同主族，由A、B、C、D 四种元素组成两种盐X 和Y。
回答下列问题：
（1）D 在周期表中的位置为
。
（2）E 元素的原子结构示意图为
。
（3）①已知1mol X 能与足量NaOH 浓溶液共热生成标准状况下44.8L 气体，写出加热条件下X 与
NaOH 浓溶液反应的离子方程式为
。
②已知1mol Y 能与足量NaOH 浓溶液共热生成标准状况下22.4L 气体，Y 又能与氯水反应，则Y
的化学式为
。
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84
12
课堂总结
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12
直击高考
考题
（2019 北京卷）
2019 年是元素周期表发表150 周年，期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。中国科学院院士张青
莲教授曾主持测定了铟(49In) 等9 种元素相对原子质量的新值，被采用为国际新标准。铟与铷(37Rb)
同周期。下列说法不正确的是( )
A. In 是第五周期第IIIA 族元素
B. 115
49 In 的中子数与电子数的差值为17
C. 原子半径：In > Al
D. 碱性：In(OH)3 > RbOH
答案
D
解析
解：A. 根据原子核外电子排布规则，该原子结构示意图为
，因此In 位于元素周期表第五
周期IIIA 族，故A 不符合题意；
B. 质量数= 质子数+ 中子数，元素符号的左上角为质量数、左下角为质子数，因此该原子的质子数=
电子数= 49，中子数为115−49 = 66，所以中子数与电子数之差为66−49 = 17，故B 不符合题意；
C.Al 位于元素周期表的第三周期IIIA 族，In 位于元素周期表第五周期IIIA 族，同主族元素的原子，从
上到下，电子层数逐渐增多，半径逐渐增大，因此原子半径In > Al，故C 不符合题意；
D.In 位于元素周期表第五周期IIIA 族，铷(Rb) 位于元素周期表第五周期IA 族，同周期元素，核电荷数
越大，金属性越弱，最高价氧化物对应水化物的碱性越弱，因此碱性：In(OH)3 < RbOH，故D 符合题意；
综上所述，本题应选D。
第13 讲
原子结构与元素
的性质
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13
直击课堂
学习目标
1. 掌握同主族元素结构的相似性、递变性，以及相应化学性质的相似性和递变性。
2. 掌握同周期元素结构的相似性、递变性，以及相应化学性质的相似性和递变性。
3. 掌握元素金属性、非金属性强弱的判断方法。
考情分析
高一化学·凌云班（课改）·秋
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13
1
模块
1
同主族元素性质的相似性和递变性
知识凝炼
一、碱金属元素
1
原子结构
【结论】碱金属元素原子结构的相似性和递变性
相似性：
核外最外层电子数都为1。
递变性：
①原子核外电子数依次增大；
②核外电子层数依次增加；
③原子半径逐渐增大。
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13
2
物理性质
【结论】碱金属在物理性质上的相似性和递变性：
相似性：
①除铯外，其余的都呈银白色；
②质软，有延展性，导热性和导电性；
③密度较小，熔点较低。
递变性：
①碱金属熔、沸点随原子序数增大而减小；
②密度随原子序数的增大而增大（K 例外）。
3
化学性质
【探究】碱金属3Li、11Na、19K、37Rb、55Cs 的化学性质的相似性和递变性．
【结论】
A．碱金属都能与氧气反应，从锂到铯反应越来越剧烈，生成物越来越复杂。
B．碱金属都能与水反应，从锂到铯与水反应越来越剧烈，产物是氢氧化物和氢气。
C．均为强还原剂，还原性：Li < Na < K < Rb < Cs。
4
判断元素金属性强弱常用的方法
金属性是指元素的原子失电子的能力，判断金属性强弱的依据包括：
①单质跟水（或非氧化性稀酸）反应置换出氢气的难易程度；
②元素最高价氧化物的水化物(氢氧化物) 的碱性强弱；
③金属单质间的置换反应。
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13
二、卤素
1
原子结构
【结论】卤素原子结构的相似性和递变性
相似性：
核外最外层电子数都为7。
递变性：
①原子核外电子数依次增大；
②核外电子层数依次增加；
③原子半径逐渐增大。
2
物理性质
【结论】氟、氯、溴、碘单质在物理性质上的相似性和递变性：
①都是有色单质，且颜色逐渐加深；
②单质的密度逐渐增大；
③熔、沸点逐渐升高。
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13
3
化学性质
【实验】已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现按下图进行实验操作。玻璃管内装有分别滴有不同
溶液的白色棉球，反应一段时间后，关闭1 号板，打开2 号板。指出图中①②③部位颜色并写出相应的方程
式。
①：
；
②：
；
③：
。
【提示：溴水橙色】
【结论】氟、氯、溴、碘单质在化学性质上的相似性和递变性：
①与氢气反应的难易程度逐渐变难，得到的气态氢化物稳定性逐渐变差；
②均为氧化剂，氧化性：F2 > Cl2 > Br2 > I2。
通过上表数据和实
验，同主族元素有什
么递变规律？
4
判断元素非金属性强弱常用的方法
非金属性是指元素的原子得电子的能力，判断非金属性的依据包括：
①跟氢气化合生成气态氢化物的难易程度以及气态氢化物的稳定性；
②元素最高价氧化物的水化物(最高价含氧酸) 的酸性强弱；
③非金属单质间的置换反应（一般指非金属单质与简单离子间的置换反应）。
【总结】
①碱金属熔点、沸点随原子序数增大而减小；卤素熔点、沸点随原子序数增大而增大；
②密度随原子序数的增大而增大（Na 和K 例外）；
③原子半径随原子序数的增大而增大，金属性随原子序数的增大而增强，非金属性随原子序数的增大而
减弱。
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13
精讲精练
达标检测1
★★★
碱金属钫(Fr) 具有放射性，它是碱金属元素中最重的元素，下列预言错误的是( )
A. 在碱金属中它具有最大的原子半径
B. 它的氢氧化物化学式为FrOH，是一种极强的碱
C. 钫在空气中燃烧时，只生成化学式为Fr2O 的氧化物
D. 它能跟水反应生成相应的碱和氢气，由于反应剧烈而发生爆炸
例1
★★★
下列事实能说明金属元素甲的金属性一定比乙强的有( )
①甲单质能与乙盐的溶液反应并置换出乙；
②甲、乙两短周期元素原子的最外层电子数相同，且甲的原子半径小于乙；
③甲、乙两短周期元素原子的电子层数相同，且甲的原子序数小于乙；
④甲、乙两元素的最高价氧化物对应的水化物的碱性甲大于乙；
⑤两单质分别与氯气反应生成的阳离子，甲离子的化合价比乙高。
A. 全部可以
B. 仅②可以
C. 仅②⑤可以
D. ①③④可以
达标检测2
★★★
下列关于卤族元素由上到下性质递变的叙述，正确的是( )
①单质的氧化性增强
②单质的颜色加深
③气态氢化物的稳定性增强
④单质的沸点升高
⑤阴离子的还原性增强
A. ①②③
B. ②③④
C. ②④⑤
D. ④⑤
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13
例2
★★★
下列实验.不.能作为判断依据的是( )
A. 钠和钾分别与冷水反应，判断金属活动性强弱
B. Br2 与I2 分别与足量的H2 反应，判断溴与碘的非金属活动性强弱
C. 碳酸钠溶液显碱性，硫酸钠溶液显中性，判断硫与碳的非金属活动性强弱
D. 在MgSO4 与Al(NO3)3 溶液中分别加入过量的氨水，判断镁与铝的金属活动性强弱
达标检测3
★★★
下列各组的排列顺序中，正确的是( )
A. 与水反应的剧烈程度Li > Na > K
B. 酸性HClO4 < HBrO4 < HIO4
C. 稳定性HCl > HBr > HF
D. 碱性NaOH < KOH < CsOH
例3
★★★★
（多选）向NaBr、NaI、Na2SO3 混合液中，通入一定量氯气后，将溶液蒸干并充分灼烧，得到固体剩余物质
的组成可能是( )
A. NaCl、Na2SO4
B. NaCl、NaBr、Na2SO4
C. NaCl、Na2SO4、I2
D. NaCl、NaI、Na2SO4
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2
模块
2
同周期元素性质的相似性和递变性
知识凝炼
二、同周期元素性质的相似性和递变性
1
Na、Mg、Al 的比较
通过第三周期中Na、Mg、Al 三种金属分别与水(酸) 反应的难易程度、最高价氧化物对应水化物的碱性强
弱比较我们发现: 同一周期从左到右随着原子序数的递增，元素的金属性(还原性、失电子能力) 逐渐减弱。
2
Si、P、S、Cl 的比较
通过第三周期中Si、P、S、Cl 四种非金属分别与氢气反应的难易程度、对应气态氢化物的稳定性、最高价氧
化物对应水化物的酸性强弱比较我们发现: 同一周期从左到右随着原子序数的递增，元素的非金属性(还原性、
失电子能力) 逐渐增强。
3
总结
同一周期从左到右随着原子序数的递增，主族元素原子半径逐渐减小，元素的金属性(失电子能力，还原
性) 逐渐减弱，非金属性(得电子能力、氧化性) 逐渐增强。
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13
精讲精练
达标检测4
★★★
下列事实可以说明M 的非金属性强于N 的是( )
A. 单质与氢气化合的难易程度：M 难于N
B. 最高价氧化物对应水化物的酸性：M 弱于N
C. 简单阴离子的还原性：M 强于N
D. M 的单质能从含N 的简单阴离子的溶液中置换出N 单质
达标检测5
★★★
下列各组气态氢化物的稳定性按由强到弱的顺序排列的是( )
A. HI、HCl、H2S、PH3
B. PH3、H2S、HCl、HBr
C. HF、HCl、H2S、SiH4
D. NH3、PH3、H2S、HCl
例4
★★★
下列说法中错误的是( )
A. NH3 比PH3 稳定
B. S 的原子半径比Cl 的原子半径大
C. 第三周期元素中，金属性最强的是Na，非金属性最强的是Cl
D. 第IIA 族元素中，Be 是化学性质最活泼的金属元素
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13
例5
★★★★
R、W、X、Y、Z 为原子序数依次递增的同一短周期中的元素，下列说法一定正确的是（m、n 均为正整数）
( )
A. 若R(OH)n 为强碱，则W(OH)n+1 也为强碱
B. 若HnXOm 为强酸，则Y 是活泼非金属元素
C. 若Y 的最低化合价为−2，则Z 的最高正化合价为+6
D. 若X 的最高正化合价为+5，则五种元素都是非金属元素
例6
★★★★
短周期主族元素X、Y、Z、W 原子序数依次增大，X 最外层电子数是次外层2 倍，Y 是非金属性最强的元
素，Z 原子半径在同周期元素中最大，W 可与Z 形成Z2W。下列说法正确的是( )
A. 四种元素在自然界均不能以游离态存在
B. 氢化物的稳定性：X < Y
C. 元素X、Y、W 的最高化合价均与其族序数相等
D. 离子半径：W > Z > Y
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课堂总结
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13
直击高考
考题
（2019 江苏卷）
短周期主族元素X、Y、Z、W 的原子序数依次增大，X 是地壳中含量最多的元素，Y 原子的最外层有2
个电子，Z 的单质晶体是应用最广泛的半导体材料，W 与X 位于同一主族。下列说法正确的是( )
A. 原子半径：r(W) > r(Z) > r(Y) > r(X)
B. 由X、Y 组成的化合物是离子化合物
C. Z 的最高价氧化物对应水化物的酸性比W 的强
D. W 的简单气态氢化物的热稳定性比X 的强
答案
B
解析
解：A. 元素周期表中，同族元素原子半径随核电荷数增加而增加，O 位于第二周期，其他元素位于第
三周期，因此O 的原子半径最小，同周期元素，核电荷数越大，半径越小，因此原子半径应为r(Mg) >
r(Si) > r(S) > r(O)，故A 错误；
B.X 为O 元素，Y 为Mg 元素，两者组成的化合物氧化镁为离子化合物，故B 正确；
C.Z 为Si 元素，W 为S 元素，因为S 的非金属性强于Si，所以S 的最高价氧化物对应水化物的酸性强
于Si 的，故C 错误；
D.W 为S 元素，X 为O 元素，因为O 的非金属性强于S，所以O 的气态氢化物的热稳定性强于S 的，故
D 错误；
总上所述，本题选B。
第14 讲
元素周期律
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101
14
直击课堂
学习目标
1. 掌握元素周期律的实质、含义及应用，理解“位置决定
−→结构决定
−→性质”的思想。
2. 掌握微粒半径的比较方法。
3. 利用元素周期表与元素周期律的相关知识深化对物质结构与性质的关系理解。
考情分析
高一化学·凌云班（课改）·秋
102
14
1
模块
1
元素周期律
知识凝炼
一、元素周期律
1
元素周期律定义
元素的性质随着元素原子序数递增而呈现周期性变化的规律叫元素周期律。
2
元素周期律实质
元素周期律是元素原子核外电子排布呈周期性变化的必然结果。
3
元素周期律内容
①元素原子核外电子排布呈现周期性变化；
②元素原子半径呈现周期性变化；
③元素化合价呈现周期性变化；
④元素原子得失电子能力呈现周期性变化；即元素的金属性和非金属性呈现周期性变化。
4
元素周期表中元素性质的变化规律
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103
14
二、
“位”、
“构”、
“性”的关系
通过上面三者间的关系，我们就可以根据元素在周期表中的位置推测出其原子结构和性质，也可以根据元
素的原子结构推测它在周期表中的位置。
三、元素周期表(律) 的应用
（1）元素周期表中的分区
通过元素周期律可知，周期表左下角是金属性最强的元素，右上角是非金属性最强的元素(除稀有气体外)，
金属和非金属间必定有一条分界线，且分界线附近的元素既有金属性又有非金属性。
以硼、硅、砷、碲、砹和铍、铝、锗、锑、钋之间为界，硼、硅、砷、碲、砹右侧都是非金属，铍、铝、锗、锑、钋左侧大
都是金属(除氢外)。
（2）发现新元素及预测结构与性质
在周期律和周期表的指导下，对已发现元素性质进行了系统的研究，并为新元素的发现及预测它们的原子
结构和性质提供了线索。
高一化学·凌云班（课改）·秋
104
14
（3）寻找具有特定性质的元素
元素周期表和元素周期律对于其他与化学相关的科学技术也有指导作用。
(1) 在周期表中金属与非金属的分界处，可以找到半导体材料，如硅、锗等，半导体器件的研制正是开始于
锗，后来发展到与它同族的硅。
(2) 农药由含砷的有机物逐渐发展成为对人畜毒性较低的含磷有机物，而通常制造的农药所含有的氟、氯、
硫、磷等元素在周期表中的位置也很靠近。
(3) 人们还在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀。
四、微粒半径大小的比较
1
半径比较的基本方法——“三看”
“一看”电子层数：一般情况下，电子层数越多，半径越大。
“二看”核电荷数：电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小。
“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。
2
原子半径的比较
(1) 最外层电子数相同时(同主族)，随着电子层数的递增，原子半径逐渐增大。
例：r(Li) < r(Na) < r(K) < r(Rb) < r(Cs)
(2) 电子层数相同时(同周期)，随着原子序数递增，原子半径逐渐减小
例：r(Na) > r(Mg) > r(Al) > r(Si) > r(P) > r(S) > r(Cl)
3
离子半径的比较
(1) 同种元素的阴离子半径大于原子半径，原子半径大于阳离子半径。即核电荷数(质子数) 相同时，核外
电子数目越多，粒子半径越大。
例：r(Cl-) > r(Cl)，r(Na) > r(Na+)。
(2) 电子层结构相同的离子，核电荷数越大，其半径越小。
例：r(N3-) > r(O2-) > r(F-) > r(Na+) > r(Mg2+) > r(Al3+)
(3) 带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大。
例：r(Li+) < r(Na+) < r(K+) < r(Rb+) < r(Cs+)
请判断下列微粒半径的大小关系。
(1)Na+、Cl-、Al3+、O2-
(2)N、F-、Mg2+、S2-
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105
14
精讲精练
达标检测1
★★★
下表是元素周期表的一部分。X、Y、Z、W 均为短周期元素，X、W 的质子数之和为23。下列说法正确的
是( )
A. 原子半径：W<Y
B. 氢化物的稳定性：Y<Z
C. 最高价氧化物对应水化物的酸性：W>Z
D. Z 的氧化物能溶于W 的最高价氧化物对应水化物
达标检测2
★★★
X、Y、Z 是短周期的三种主族元素，在周期表中的相对位置，如图所示，下列说法正确的是( )
A. 原子半径：X<Y<Z
B. X、Y、Z 三种元素的最高价氧化物对应水化物中最多有一种强酸
C. X 的气态氢化物的稳定性比Y 的气态氢化物强
D. 常温下X、Y、Z 的单质不可能均与盐酸反应
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14
例1
★★★★
有A、B、C、D、E 五种短周期元素，已知相邻的A、B、C、D 四种元素原子核外共有56 个电子，在周期表中
的位置如图所示，E 的单质可与酸反应，1mol E 单质与足量酸作用，在标准状况下能产生33.6L H2，E 的
阳离子与A 的阴离子核外电子层结构完全相同，回答下列问题：
（1）五种元素的名称：A
，C
，E
。
（2）画出A 离子的结构示意图：
。
（3）B、C、D 元素的原子半径由大到小的顺序为
(用元素符号表示)，它们的最高价氧化
物对应水化物的酸性强弱顺序为
(用对应的酸表示)。
（4）A 与E 形成的化合物的化学式是
，它的性质决定了它在物质的分类中应属于
。
（5）向D 与E 形成的化合物的水溶液中滴入烧碱溶液直至过量时，观察到的现象是
，
有关反应的离子方程式为
；
。
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14
例2
★★★★
现有前四周期中的A、B、C、D、E 五种主族元素，A 的最高价氧化物含A 40%，A 原子中质子数等于中子
数；B 是同周期中除稀有气体外原子半径最大的元素；B 和D 能形成BD 型盐，且B、D 两离子的电子层
结构相同；C 和D 能形成CD3 的化合物；C 原子比E 原子多1 个电子；1.8g C 与足量的稀H2SO4 反应，
所产生的氢气在标准状况下的体积为2.24L；C 原子中质子数比中子数少1；D 原子比A 原子多1 个质
子，则：
（1）五种元素的元素符号分别为：A
，B
，C
，D
，E
。
（2）五种元素中，单质还原性最强的是
，简单离子半径最大的是
。
（3）依次写出A ∼E 五种元素最高价氧化物对应水化物的化学式
、
、
、
、
，其中酸性最强的是
，碱性最强的是
。
（4）D 单质与B 的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式
。
（5）B、C 元素的最高价氧化物的水化物之间反应的化学方程式
。
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14
2
模块
2
物质结构与性质的专题训练
知识凝炼
一、周期表中的常见推断信息
1
结构、位置关系
(1) 短周期即前三周期是推断题的常考区域；
(2) 前20 号元素则在短周期元素的基础上增加了K 和Ca，一般题目中会涉及到K 或Ca 的考查；
(3) 周期数与族序数相等的元素有：H、Be、Al；
(4) 族序数等于周期序数2 倍的元素：C、S；
(5) 族序数等于周期序数3 倍的元素：O；
2
原子序数关系
(1) 每周期元素种类：2，8，8，18，18，32，32；
(2) 同一主族上下相邻两元素的序数相差：副族左侧：两元素中序数较小的元素所在周期的元素种类；副族
右侧：两元素中序数较大的元素所在周期的元素种类；
(3) 同一周期的第IIA 族元素与第IIIA 族元素的原子序数差为：1、11 或25；
(4) 同一主族上下相邻两元素的原子序数为二倍的元素：O 和S；
3
周期表之最
(1) 周期表中非金属性最强的元素：F；
(2) 短周期中金属性最强的元素：Na；自然界中金属性最强的元素：Cs；
(3) 周期表中原子半径最小的元素：H；
(4) 短周期中原子半径最大的元素：Na；
(5) 第三周期中原子半径最小的元素：Cl；
二、核外电子的常见推断信息
1
各层电子间的特殊关系(短周期元素)
(1) 最外层电子数是次外层的2 倍的元素：C；
(2) 最外层电子数是次外层的3 倍的元素：O；
(3) 最外层电子数是次外层的1/2 的元素：Li、Si；
(4) 最外层电子数是最内层电子数的2 倍的元素：C、Si；
(5) 最外层电子数是最内层电子数的3 倍的元素：O、S；
(6) 最外层电子数是最内层电子数的1/2 的元素：Li、Na；
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14
(7) 最外层电子数等于最内层电子数的元素：Be、Mg
(8)L 层电子数等于K、M 层电子数之和的元素：Be、S；
2
具有稀有气体电子排布的微粒
(1) 与He 的电子排布相同的微粒：H-、Li+；
(2) 与Ne 的电子排布相同的微粒：N3-、O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+；
(3) 与Ar 的电子排布相同的微粒：K+、Ca2+、Cl-、S2-；
3
等电子微粒
(1)2 电子微粒：He、Li+、H-。
(2)10 电子微粒：
(3)18 电子的微粒
三、元素性质的常见推断信息
1
元素在地壳或空气中的含量
(1) 地壳中含量最高的元素：O；
(2) 地壳中含量最高的非金属元素：O；
(3) 地壳中含量最高的金属元素：Al；
(4) 空气中含量最高的元素：N；
2
物质(元素) 的物理性质
(1) 元素组成的某种单质是自然界中最硬的：C；
(2) 形成化合物种类最多的元素：C；
(3) 含有该元素的物质在火焰中灼烧火焰成黄色：Na；
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14
(4) 该元素对应简单氢化物常温下为液体：O；
3
物质(元素) 的化学性质
(1) 该元素的单质既能与酸反应又能与碱反应：Al；
(2) 该元素的气态氢化物和它的最高价含氧酸能发生化合反应：N；
(3) 该元素的气态氢化物和它的最高价含氧酸能发生氧化还原反应：S；
(4) 该元素的单质和它的最高正价氧化物能发生氧化还原反应：S；
(5) 短周期中最高正价与最低负价的绝对值相等的元素：C、Si；
精讲精练
达标检测3
★★★
X、Y、Z、M、W 为五种短周期元素。X 原子的质子数与电子层数相同，W 原子核外电子数是M 原子最外
层电子数的2 倍，Y、Z、M、W 在周期表中的相对位置如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 原子半径：W > Y > Z > M > X
B. 热稳定性：XM > X2Z，沸点：X2Z > YX3
C. 仅由X、Y、Z 三种元素形成的化合物中不可能为盐
D. ZM2、YM3、WM4 分子中每个原子最外层均满足8 电子结构
例3
★★★★
X、Y、Z、M、W 为五种短周期元素，X、Y、Z 是原子序数依次增大的同周期元素，且最外层电子数之和为
15，X 与Z 可形成XZ2 分子；Y 与M 形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76g·L−1；W 的质子数
是X、Y、Z、M 四种元素质子数之和的1/2。下列说法正确的是( )
A. 原子半径：W > Z > Y > X > M
B. 常见气态氢化物的稳定性：X < Y < Z
C. 1 mol WM 溶于足量水中完全反应，共转移2 mol 电子
D. 由X、Y、Z、M 四种元素形成的化合物一定是电解质
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14
例4
★★★
短周期元素X、Y、Z、W、Q 的原子序数依次增大，且只有一种金属元素，其中X 与W 处于同一主族，Z
元素原子半径在短周期中最大(稀有气体除外)，Z 与W、W 与Q 的原子序数之差均为3，五种元素原子
的最外层电子数之和为21，下列说法不正确的是( )
A. Q 的单质能与Z 的最高价氧化物的水化物发生氧化还原反应
B. 气态氢化物的稳定性：Q > W
C. 一定条件下，Q 的单质可把Y 的单质从其氢化物中置换出来
D. 最高价氧化物对应水化物的酸性顺序：Q > Y > W > X
例5
★★★
下表为截取的元素周期表前4 周期的一部分，且X、Y、Z、R、W 均为主族元素。下列说法正确的是( )
A. X、Z 原子序数可能相差18
B. 简单氢化物的沸点X 一定大于Z
C. Z 的氧化物与X 单质不可能发生置换反应
D. 五种元素的原子最外层电子数一定都大于2
达标检测4
★★★
X、Y、Z、W、R 为五种短周期元素，其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。下列说法错误的是
( )
A. 简单离子半径：Y < W
B. 最高价氧化物对应水化物的酸性：Z < W
C. R 为氧元素
D. X 与W 形成化合物可能含有非极性共价键
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14
例6
★★★★
元素X、Y 和Z 可结合形成化合物XYZ3；X、Y 和Z 的原子序数之和为26；Y 和Z 在同一周期，下列有
关化合物XYZ3 推测正确的是( )
A. XYZ3 可能是一种可溶于水的酸，且X 与Y 可形成共价化合物XY
B. XYZ3 可能是一种易溶于水的盐，且Y 与Z 可形成离子化合物YZ
C. XYZ3 可能是一种微溶于水的盐，且X 与Z 可形成离子化合物XZ
D. XYZ3 可能是一种离子化合物，且Y 与Z 可形成离子化合物YZ3
例7
★★★★
U、V、W、X、Y、Z 属于原子序数依次增大的六种短周期主族元素，已知U 与X 同主族，它们之间的关系
如下：
I. 元素原子的核电荷数：U+V+W = Y
II.U 可分别和V、W、Y 形成具有相同电子数的共价化合物甲、乙、丙
III.W、V 元素原子的最外层电子数之和与之差分别等于X 元素原子的核外电子数与最外层电子数。
请回答下列问题：
（1）V、W、X、Y 的原子半径大小顺序是(用元素符号表示)：
。
（2）U、V、W 和Y 组成一种物质，其原子个数之比为5 : 1 : 3 : 1；该化合物具有还原性。
写出该化合物与过量稀NaOH 溶液反应的离子方程式：
。
（3）CoZ2 常用作多彩水泥的添加剂，可用钴的某种氧化物与HZ 溶液反应制备。现取适量这种钴的氧
化物，可与480mL5mol · L−1HZ 溶液恰好完全反应，得到CoZ2 溶液和6.72L 黄绿色气体(标准状
况)。则该氧化物的化学式为
。
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113
14
课堂总结
高一化学·凌云班（课改）·秋
114
14
直击高考
考题
（2019 全国3 卷）
X、Y、Z 均为短周期主族元素，它们原子的最外层电子数之和是10。X 与Z 同族，Y 最外层电子数等于
X 次外层电子数，且Y 原子半径大于Z。下列叙述正确的是( )
A. 熔点：X 的氧化物比Y 的氧化物高
B. 热稳定性：X 的氢化物大于Z 的氢化物
C. X 与Z 可形成离子化合物ZX
D. Y 的单质与Z 的单质均能溶于浓硝酸
答案
B
解析
解：通过对以上分析知，X、Y、Z 分别是C、Mg、Si 元素。
A.X 的氧化物CO、CO2，为分子晶体；Y 的氧化物为MgO，为离子晶体，熔点：离子晶体> 分子晶体，所
以熔点：MgO > CO、CO2，即熔点：X 的氧化物低于Y 的氧化物，故A 错误；
B. 元素的非金属性越强，其氢化物的稳定性越强，非金属性X > Z，则热稳定性：X 的氢化物大于Z 的
氢化物，故B 正确；
C.X、Z 为非金属元素，二者通过共用电子对形成共价化合物SiC，故C 错误；
D.Z 的单质为Si，Si 和浓硝酸不反应，但是能溶于强碱溶液，故D 错误；
故选:B。
第15 讲
化学键
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117
15
直击课堂
学习目标
1.理解离子键、共价键的定义及形成条件，掌握离子化合物、共价化合物的判断技巧，学会判断化合物中含有的
价键类型。
2. 掌握原子、离子、化合物的电子式书写，并且学会用电子式表示物质的形成过程。
3. 了解分子间作用力和氢键的特点及应用。
考情分析
高一化学·凌云班（课改）·秋
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15
1
模块
1
化学键
知识凝炼
在《现代汉语词典》中，
“键”的释义为使轴与齿轮、皮带轮等连接并固定在一起的零件。顾名思义，化学键
可以理解为化学物质中使两个微粒之间结合的作用力，根据形成化学键微粒的种类不同，化学键又可以分为离
子键、共价键和金属键。
一、离子键
氯化钠是我们熟悉的物质。从原子结构角度来看，钠原子和氯原子是怎样形成氯化钠的呢？
钠原子最外层只有1 个电子，很容易失去1 个电子达到8 电子稳定结构，而氯原子最外层有7 个电子，很
容易得到1 个电子达到8 电子稳定结构。在化学反应中，钠原子把电子给氯原子后，变为钠离子，氯原子得到
电子后变为氯离子，它们形成离子后，由于所带电荷相反，会相互吸引，但是当它们靠近到一定程度后，原子核
之间以及电子间会相互排斥，当相互吸引和相互排斥达到平衡时便形成了稳定的氯化钠。过程可由下图表示：
1
定义：带相反电荷的阴阳离子之间的静电相互作用
①成键微粒：阴阳离子
②静电作用：包括阴、阳离子之间的静电吸引作用，电子与电子之间的以及原子核与原子核之间的
静电排斥作用。
2
形成条件：
(1) 一般情况下，活泼非金属元素和活泼金属元素之间形成离子键。
(2) 铵根离子和非金属元素构成的阴离子之间也能形成离子键。
3
离子化合物
(1) 定义：由离子键构成的化合物
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15
(2) 种类：活泼非金属元素和活泼金属元素之间形成的化合物以及铵盐，包括大多数盐(氯化铝除外)、碱
(一水合氨除外)、金属氧化物等。
①活泼金属通常指第ⅠA 和第ⅡA 族元素，活泼非金属通常指第ⅥA 族和第ⅦA 族元素
②铵盐也是离子化合物
二、共价键
为什么2 个氢原子结合成氢分子，2 个氯原子结合成氯分子，而不是3 个、4 个呢？为什么1 个氢原子和1
个氯原子结合成氯化氢分子，而不是其他的个数比相结合呢？
我们来分析一下氢气在氯气中燃烧生成氯化氢的过程：氯原子最外层有7 个电子，差一个电子达到8 电子
稳定结构；H 只有一个电子，离两电子的稳定结构也差一个电子，H 不能像Na 一样完全失去一个电子给Cl，那
么它们只好各拿出一个电子来形成电子对共同使用以便各自达到稳定结构，于是两个原子核都对这对共用电
子对产生吸引，两个原子核间也会排斥，当相互吸引和相互排斥达到平衡时便形成稳定的HCl。
1
定义：原子之间通过共用电子对形成的相互作用
①共价键的本质与离子键相同，都包含静电吸引和静电排斥。
②共价键中“共”指的是“共用”，
“价”指“价电子对”，因为内层电子不会参与化学变化，因此可以
简称为共用电子对。（价电子：元素原子的最外层电子数及有些元素原子的次外层或倒数第三层的部分
电子）
③原子之间通过共用电子对形成共价键，因此共用电子又被称为成键电子，不参与共价键形成的
价电子对称为孤对电子。
2
形成条件：
(1) 一般情况下，非金属元素与非金属元素之间形成共价键。
(2) 部分金属和非金属之间也可以形成共价键，如氯化铝。
3
共价化合物
(1) 定义：以共用电子对形成分子的化合物。
(2) 种类：非金属元素之间形成的化合物(铵盐除外) 和氯化铝，包括非金属氢化物、酸、非金属氧化物等。
①化合物中含有离子键就是离子化合物，只含共价键的化合物才是共价化合物。
②氯化铝是由共价键形成的共价化合物。
高一化学·凌云班（课改）·秋
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15
4
分类
极性共价键：简称极性键，不同种原子形成共价键时，因为原子吸引电子的能力不同，共用电子对出现偏移
的共价键。如H2O、CO2
非极性共价键：简称非极性键，同种原子形成的共价键，两个原子吸引电子能力相同，共用电子对不偏向任
何一个原子的共价键。如H2、Cl2
三、化学键与化学反应的实质
化学键：相邻原子之间强烈的相互作用。
化学反应的本质：旧化学键断裂和新化学键形成的过程。
（1）形成离子键的静电作用指的是阴、阳离子间的静电吸引吗？
（2）形成离子键的元素一定是金属元素和非金属元素吗？仅由非金属元素组成的物质中一定不含离子键吗？
（3）非极性共价键仅存在于共价化合物中吗？
精讲精练
达标检测1
★★★
下列关于离子键、共价键的各种叙述中正确的是( )
A. 在离子化合物里，只存在离子键，没有共价键
B. 非极性键只存在于双原子的单质分子中
C. 在共价化合物分子内，一定不存在离子键
D. 由不同元素组成的多原子分子里，一定只存在极性键
例1
★★★
请用下列10 种物质的序号填空：
①O2 ②H2 ③NH4NO3 ④K2O2 ⑤Ba(OH)2 ⑥CH4 ⑦CO2 ⑧NaF ⑨NH3 ⑩I2
其中既有离子键又有非极性键的是
；既有离子键又有极性键的是
。
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15
例2
★★★
下列过程中，共价键被破坏的是( )
①碘升华
②溴蒸气被木炭吸附
③酒精溶于水
④HCl 气体溶于水
⑤冰融化
⑥NH4Cl 受热分解
⑦氢氧化钠熔化
⑧(NH4)2SO4 溶于水
A. ④⑥
B. ④⑥⑧
C. ①②④⑤
D. ①④⑥⑦
达标检测2
★★★★
下列反应过程中，同时有离子键，极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是( )
A. NH4Cl
△
===NH3 ↑+HCl ↑
B. NH3 +CO2 +H2O === NH4HCO3
C. 2NaOH+Cl2 === NaCl+NaClO+H2O
D. 2Na2O2 +2CO2 === 2Na2CO3 +O2
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15
2
模块
2
电子式及物质的形成
知识凝炼
一、电子式
1
定义：在元素符号的周围用“·”或“×”表示微粒的最外层电子的式子
①这里所说的“最外层电子”，准确来说应该是价电子，即在化学反应中可能发生变化的电子。
②电子式只能用来表示主族和0 族元素
2
原子电子式的书写
在书写原子的电子式时，有一个约定俗成的规则：
“·”或“×”只能写在元素符号的上下左右四个方向且每个
方向不超过两个，价电子为1 ∼7 的原子的常见电子式的写法如下：
3
离子电子式的书写
(1) 简单阳离子
如Na+、Mg2+ 等阳离子是由原子失去其全部最外层电子之后形成的，因此它们的电子式就是它们的离子符
号本身。
(2) 阴离子和复杂阳离子
除了要遵守原子电子式的书写规则外，还要用[ ] 将元素及其电子括起来，然后在[ ] 外面标上所带电荷，
如Cl-、S2-、OH-、NH+
4 的电子式分别是：
4
离子化合物电子式的书写方法
将高价离子放在中间，低价离子放在两边，如NaCl、MgCl2、Na2O2、Na2O 的电子式分别是：
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15
5
共价分子电子式的书写方法
将共用电子对放在两原子之间，再标出孤对电子，最后要检查是否所有原子都满足了2/8 电子稳定结构。
如H2、H2O、H2O2、CO2、N2 的电子式为：
①电子式只能表示不含有+4 价以上元素的物质，如H2SO4、HNO3 就无法用电子式表示。
②将电子式中的每一对共用电子对用一根短横线“−”代替，然后略去孤对电子，就是该分子的结
构式，如H2、CO2、N2 的结构式为
③只有共价分子才能写出结构式，而离子化合物不能
二、用电子式表示物质的形成过程
1
用电子式表示离子化合物的形成过程
形成用“−→”表示，箭头之后为离子化合物的电子式，箭头之前按顺序写出其原子的电子式，并用弯箭头表
示电子的得失过程，氯化钠的形成过程可用电子式表示如下：
相同原子的电子式不能合并书写，如氯化钙的形成过程书写如下：
2
用电子式表示共价分子的形成过程
与离子化合物的表示方法类似，形成用“−→”表示，箭头之后为共价化合物的电子式，箭头之前按顺序写出
原子的电子式，同种原子可以合并。例如化合物HCl 的形成过程可表示如下：
一些由
共价键形成的单质分子，如H2、Cl2 等，它们的形成过程可用电子式表示如下：
高一化学·凌云班（课改）·秋
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15
请用电子式表示下列物质的形成过程
(1) 溴化镁(2) 水(3) 氮
【方法总结与技巧提升】
1
关于电子式的书写技巧总结
物质的电子式可体现其构成元素之间的结合方式，也决定着该物质的化学性质。对于简单微粒还可以通过
电子式推导其空间结构。因此电子式是高考的考查热点之一。但由于高中知识的局限性，导致缺乏理解，靠记
忆、积累来处理，错误率高。如将氧原子的电子式写成
(正确应为
)。
典型的错误主要有以下两类：
一、无法正确排列微粒中原子或离子的顺序。如HClO 的电子式写成
。
二、不能正确表达共价键的数目。如混淆H2O2、CaC2 中氧原子的共有电子对数目。针对这些问题，我们常
用的书写短周期元素形成的微粒电子式的三个小技巧。
(1)“异性相吸、电荷交叉”让原(离) 子快乐排队
“异性相吸、电荷交叉”是指在书写电子式时让微粒中带(部分) 正电荷的离(原) 子与带负电荷的离(原) 子
交错排列。如次氯酸的分子式写成HClO，但根据H、Cl、O 三原子的氧化性(吸引电子的能力) 差异可知该分子
中H、Cl 带部分正电荷，O 带部分负电荷，因此次氯酸的电子式应为
。对于离子化合物Mg3N2，先可
判断出Mg 为+2 价，N 为−3 价，根据“异性相吸、电荷交叉”的规律其电子式为
。这
条规律几乎适用于所有的离子化合物，运用时要求首先能判断化学式含有的微粒种类和它们所带电荷的正负。
而对于共价微粒大多数也可采用该微粒解决，但只有少数氧化性(吸引电子能力) 相差很小的非金属原子形成
的共价体有例外，如HCN(其中C 为+4 价，N 为−3 价，电子式为
)。
(2)“电子分配求差量”揭开共用电子对数目的面纱。
①.CO2
根据“异性相吸、电荷交叉”的规律其原子排列顺序为O，C ，O 其中O 原子的最外层有6 个电子，要达到8
电子稳定结构还需2 个电子，则O、C 原子之间需共用两对电子对，此时C 原子的最外层电子已全部被共用，因
此CO2 的电子式为：
。
②. N2 和Na2O2
N2：每个N 原子的最外层有5 个电子，还需3 个电子达到8 电子稳定结构，因此两个N 原子之间共用三
对电子对，其电子式为
。
Na2O2：Na2O2 为离子化合物，O2−
2
得到了两个来自Na 的电子，则其最外层共计14 个电子，这样平均每
个O 原子的最外层有7 个电子，要达到8 电子稳定结构还需要1 个电子，因此O2−
2
中有一对共用电子对，则
Na2O2 的电子式为为
。
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125
15
(3)“等电子体”带动“家族”亮起来。
在教材中给出有关“等电子体”的概念并有以下引申：由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原
子最外层电子数之和相同，可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。根据此定义我们可以从一种微粒
的电子式推导出上述概念范围内的等电子体的电子式。
如：N2(
)，其等电子体CN-(
)、C2−
2 (
)。CO2(
)，其等电子体NO+
2 、N−
3 、CNS-、
CS2。
精讲精练
例3
★★★★
下列各分子中，所有原子都满足最外层为8 电子结构的是( )
A. BeCl2
B. H2S
C. PCl5
D. N2
达标检测3
★★★
关于下列粒子的描述不正确的是( )
A. PH3 的电子式为
，其热稳定性不如NH3
B. HS−的电子式为
，是含有极性键的18 电子的粒子
C. CH2Cl2 的电子式为
，是分子结构呈四面体的分子
D. KF 的电子式为K+
，它是易溶于水的离子化合物
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15
例4
★★★★
请按要求书写出下列微粒的电子式或者用电子式表示其形成过程。
氮原子
；氯离子
；氢氧根离子
；羟基
；
氯化铵
；氢化钠
；过氧化钠
；二硫化碳
；
四氯化碳
；碳化钙
；氢氰酸
；氮化镁
；
氯化镁(MgCl2) 的形成过程：
；
过氧化氢(H2O2) 的形成过程：
；
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15
3
模块
3
分子间作用力
知识凝炼
一、分子间作用力
化学键(离子键与共价键) 都是分子内原子或离子之间强烈的相互作用，而分子之间也存在着力的作用。
分子之间普遍存在的作用力，来源于分子间的静电相互作用，因最早研究这类作用的科学家范德华而得
名。
1
分子间作用力的定义: 分子之间一种把分子聚集在一起的作用力，叫分子间作用力，俗称范德华力。
2
分子间作用力特点
(1) 分子间作用力小于化学键。
(2) 离子化合物中只存在化学键不存在分子间作用力，由共价键形成的共价化合物和大多数非金属单质分
子之间以及稀有气体分子之间都存在分子间作用力。
(3) 分子间作用力是短程力，一般只有分子充分接近时才有分子间作用力。
3
分子间作用力的应用
分子间作用力主要影响物质的熔沸点，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越
大，物质的熔沸点也越高。
例如: 沸点的高低顺序:I2 > Br2 > Cl2 > F2，CI4 > CBr4 > CCl4 > CF4。
二、氢键
1
氢原子与吸引电子能力强、半径小的原子X(F、O、N 等) 以共价键结合时，又与吸引电子能力强的原子
Y(与X 相同也可以) 接近，在X 与Y 之间以氢为媒介，生成X−H...Y 形式的一种特殊的分子间的相互作用，
称为氢键。
氢键是一种比化学键弱但比分子间作用力强的作用力，所以也可以把氢键看成是一种较强的分子间作用
力。
2
氢键特点
①氢键不是化学键。
②通常含F、O、N 这三种元素的氢化物易形成氢键，常见的化合物有:H2O、HF、NH3 等。
③作用力的强弱: 化学键> 氢键> 分子间作用力。
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15
3
氢键的应用
(1) 第VA 族、第VIA 族、第VIIA 族元素形成的氢化物中NH3、H2O、HF 在同主族氢化物中沸点异常高。
根据我们之前学到的知识，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔沸点也越高，但是NH3、H2O、
HF 在同主族形成的氢化物中相对分子质量是最小的，沸点却是最高的，原因就是NH3、H2O、HF 中存在氢键，
氢键的作用力强于分子间作用力，它对熔沸点的影响大于相对分子质量对熔沸点的影响。
(2) 水变成冰为什么密度变小，体积变大
在液态水中，除了单个水分子存在，还含有几个水分子通过氢键而结合形成(H2O)n，在固态水中水分子间
以氢键结合成排列规整的晶体。由于冰的结构中有空隙，造成体积膨胀，密度减小至低于液态水的密度，所以水
变成冰，密度减小，体积增加。
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15
【资料】2013 年11 月22 日，中科院国家纳米科学中心宣布，该中心科研人员在国际上首次“拍”到氢键的
“照片”，实现了氢键的实际空间成像，为“氢键的本质”这一化学界争论了80 多年的问题提供了直观证据。
（3）氢键对物质的水溶性也有一定的影响，比如氨气易溶于水，原因之一就是氨分子与水分子之间形成了
氢键。
小结
化学键、分子间作用力与氢键的比较
【方法总结与技巧提升】
物质变化时，化学键和分子间作用力被破坏的几种情况
1
化学键被破坏的情况
(1) 化学反应过程
化学反应过程中反应物中一定有化学键被破坏，但并不是反应物中所有的化学键都被破坏。
(2) 离子化合物的溶解或者熔化过程
离子化合物溶于水或熔化后均电离成自由移动的阴阳离子，离子键被破坏。
(3) 共价化合物的溶解过程
有些共价化合物溶于水后，能与水反应，其分子内共价键被破坏，如CO2，SO2；
有些共价化合物溶于水后，发生电离，形成阴阳离子，分子内共价键被破坏，如HCl，H2SO4。
2
分子间作用力被破坏
(1) 物理中固-液-气三态的变化，改变的是分子间作用力
如碘单质升华，冰融化变成水。
(2) 部分非电解质溶于水
有些共价化合物溶于水后，其共价键不被破坏，但分子间作用力被破坏，如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)。
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15
当某些活泼非金属单质溶于水后，能与水反应，其分子内的共价键被破坏，分子间作用力也被破坏，如
Cl2，F2。
精讲精练
达标检测4
★★★
下列各组物质发生变化时，所克服的微粒间作用力属于同种类型的是( )
A. 二氧化硅和生石灰的熔化
B. 加热氯化铵和水
C. 碘和干冰的升华
D. 氯化钠和硫的气化
达标检测5
★★★
下列事实与氢键无关的是( )
A. 液态氟化氢中有三聚氟化氢(HF)3 分子存在
B. 冰的密度比液态水的密度小
C. 乙醇能与水以任意比混溶而甲醚(CH3 −O−CH3) 难溶于水
D. NH3 比PH3 稳定
例5
★★★★
R、Q、X、Y、Z 是原子序数依次增大的五种短周期元素，R 与Q 形成的气态化合物，在标准状况下的密度
为0.76g/L，X、Y、Z 三种元素族序数之和为10，Y 是地壳中含量最多的金属元素，Y 单质能与强碱溶液
反应，Z 元素原子最外层电子数是电子层数的两倍。
（1）X 在周期表中的位置是
；X、Y、Z 三种元素形成的简单离子半径由大到小的顺序
是
(用离子符号回答)。
（2）X 和R 两种元素按原子个数比1 : 1 组成的化合物的电子式为
，推测这种化合物具有较强
的
(填“氧化性”或“还原性”)。
（3）写出Y、Z 两种元素最高价氧化物对应的水化物相互反应的离子方程式：
。
（4）水的沸点远高于Z 元素的氢化物的沸点，原因是
。
（5）由R、Q 两元素组成的一种液态化合物W 常用作还原剂，W 分子中含有18 个电子，W 分子的结构
式为
。W 与氢氧化铜悬浊液反应生成氧化亚铜，同时产生一种稳定的气态单质，该反应的
化学方程式为
。
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15
课堂总结
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15
直击高考
考题
（2019 全国1 卷）
固体界面上强酸的吸附和离解是多相化学在环境、催化、材料科学等领域研究的重要课题。如图为少量
HCl 气体分子在253K 冰表面吸附和溶解过程的示意图，下列叙述错误的是( )
A. 冰表面第一层中，HCl 以分子形式存在
B. 冰表面第二层中，H+ 浓度为5×10−3mol·L−1(设冰的密度为0.9g·cm−3)
C. 冰表面第三层中，冰的氢键网络结构保持不变
D. 冰表面各层之间，均存在可逆反应HCl ⇌H+ +Cl−
答案
D
解析
解：A. 由图可知，冰表面第一层中存在HCl 分子，则HCl 以分子形式存在，故A 正确；
B. 冰表面第二层中，Cl−: H2O = 10−4 : 1，设水的体积为1L，溶液体积近似为1L，则H+ 浓度为
1000mL×0.9g/mL
18g/mol
×10−4
1L
= 5×10−3mol·L−1，故B 正确；
C. 冰表面第三层中，仍存在H2O 分子，则冰的氢键网络结构保持不变，故C 正确；
D. 由图可知，只有第二层存在HCl 气体分子在冰表面吸附和溶解过程，第一、三层不存在，故D 错误；
故选：D。
第16 讲
期末复习
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135
16
学习目标
1. 化学常用工具（化学计量相关概念、氧化还原反应基础知识、离子反应基本概念）的知识回顾。
2. 常见元素及其化合物之间的相互转化网络图回顾相关知识。
3. 元素周期表及元素周期律相关基本知识总结。
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16
1
模块
1
知识回顾
知识凝炼
一、化学基本工具的知识回顾
1
化学计量相关概念之间的转换
2
氧化还原反应主要知识小结
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16
3
离子反应主要知识小结
二、元素及其化合物的知识网络构建
1
钠及其化合物
2
氯及其化合物
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16
3
铁及其化合物
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16
三、元素周期表、元素周期律知识回顾
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16
精讲精练
例1
下列说法正确的是( )
A. 若1molS 在O2 中充分燃烧，转移的电子数为6×6.02×1023
B. 在钢铁表面涂刷含铝粉的防锈漆，可以有效防止钢铁腐蚀
C. 标准状况下，2.24L Cl2 与过量稀NaOH 溶液反应，转移电子0.2NA 个
D. 漂白粉溶于水能导电，故漂白粉是电解质
例2
常温下，在下列给定条件的溶液中，一定能大量共存的离子组是( )
A. 能使pH 试纸呈红色的溶液：Na+、NH+
4 、I−、NO−
3
B. 加入铝粉生成H2 的溶液：K+、Mg2+、SO2−
4 、HCO−
3
C. c(Fe3+) = 0.1mol·L−1 的溶液：H+、Al3+、I−、SCN−
D. 常温下pH = 12 的溶液：Na+、K+、SiO2−
3 、NO−
3
例3
某无色溶液中可能含有Na+、NH+
4 、Ba2+、Cu2+、SO2−
4 、SO2−
3 、Cl−、Br−、CO2−
3
中的若干种。为检验其中含
有的离子，进行如下实验：
①取10mL 溶液，加入足量氯水，无气体产生，再加入CCl4 溶液分层，下层为橙红色；
②分液后，将①中上层溶液加入足量BaCl2 和HCl 溶液，产生白色沉淀2.33g；
③另取10mL 原溶液，加入过量的浓氢氧化钠溶液并加热，收集到标准状况下448mL 气体。
下列关于原溶液的说法正确的是( )
A. 肯定存在NH+
4 、Cl−、Br−
B. SO2−
4 、SO2−
3
至少含有一种
C. 是否存在Na+ 需要通过焰色反应来确定
D. 肯定不存在Ba2+、Cu2+、SO2−
3 、CO2−
3
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16
例4
下列各组气体中，在通常情况下既能共存，又能用浓硫酸干燥的是( )
A. H2、O2、SO2
B. CO2、H2S、Cl2
C. HCl、HBr、HI
D. NH3、HCl、CO2
例5
现有2mol 金属钠，一半与氧气反应生成氧化钠，另一半与氧气反应生成过氧化钠，则上述两个氧化还原
反应过程中转移的电子数之比为( )
A. 1 : 2
B. 2 : 1
C. 4 : 1
D. 1 : 1
例6
下列各组物质不符合X +W
−−→Y +W
−−→Z 的规律的是( )
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16
例7
下列说法不正确的是( )
A. 可采用互滴的方法来鉴别AlCl3 溶液与NaOH 溶液
B. 浓硫酸具有强氧化性，常温下可将铁、铝的单质钝化
C. 饱和氯水既有酸性又有漂白性，将饱和氯水加入石蕊试液中先变红后褪色
D. 500mL12.0mol/L 的浓盐酸与足量二氧化锰反应后，生成33.6L 氯气(标况下)
例8
下列曲线图与对应选项错误的是( )
A. 向氢氧化钡溶液中逐渐通入二氧化碳气体
B. 向含0.1mol/L 的AlCl3 和0.3mol/L 的NH4Cl 的1L 混合溶液中逐滴加入0.1mol/LNaOH 溶液
C. 向烧碱溶液中逐滴加入明矾溶液
D. 向氢氧化钡溶液中逐滴加入稀硫酸
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16
例9
常温常压下，将盛有20mL NO2 和O2 的混合气体的大试管倒立在水槽中，水面上升至一定位置后不再
变化，此时还有3mL 气体，则原混合气体中的NO2 的体积可能是( )
（提示：3NO2 +H2O = 2HNO3 +NO；2NO+O2 = 2NO2）
A. 17.8mL
B. 14.8mL
C. 12.6mL
D. 12.4mL
例10 如图是实验室中制备气体或验证气体性质的装置图。
（1）仪器a 的名称是
。
（2）利用上图装置制备纯净、干燥的氯气。
①圆底烧瓶内发生反应的离子方程式为
。
②装置B 中的溶液为
；烧杯中溶液的作用为
。
（3）利用上图装置证明SO2 具有漂白性、还原性及生成气体中含有CO2。
圆底烧瓶内加入碳，a 中加入浓硫酸，B、D 中均为少量品红溶液，C 中为足量酸性高锰酸钾溶液，E
中为澄清石灰水。
（提示：SO2 遇品红溶液褪色）
①证明SO2 具有漂白性的装置是
，现象是
②证明SO2 具有还原性的现象是
③证明生成气体中含有CO2 的现象是
④D 装置的作用是
。
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16
例11
某同学用如图1 所示装置制取氯水并进行相关实验。
（1）装置②中反应的化学方程式是
。
（2）取少量装置①中的溶液滴在蓝色石蕊试纸上，试纸先变红后褪色，说明氯水具有的性质是
。
（3）①实验室常用NaOH 溶液吸收多余的氯气，下列试剂也可用于吸收氯气的是
(填字母)；
a.NaCl 溶液
b.FeSO4 溶液
c.Na2SO3 溶液
②写出①中你选择的吸收试剂与Cl2 反应的离子方程式：
（写出其中一个即
可）。
（4）欲验证Cl2 的氧化性强于I2，取少量装置①中的溶液加入盛有
(填“KI”或“KIO3”) 溶液的
试管中，用力振荡后加入少量四氯化碳，振荡、静置，观察到的现象是
。
（5）家庭中常用消毒液(主要成分NaClO) 与洁厕灵(主要成分盐酸) 清洁卫生。某品牌消毒液包装上说
明如图2。
①推测消毒液需“密闭保存”是为了防止与空气中的
反应；
②“与洁厕灵同时使用”会产生有毒的氯气，写出反应的离子方程式：
。
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145
16
例12 过碳酸钠(Na2CO4) 在洗涤、印染、纺织、造纸、医药卫生等领域有大量应用，某化学研究性学习小组设计
并完成了如下实验：
【实验目的】测定过碳酸钠样品(含有的杂质不溶于水且不与酸反应) 的纯度。
【实验原理】2Na2CO4+4HCl === 4NaCl+2CO2 ↑+O2 ↑+2H2O
【实验装置】
【交流与讨论】
（1）I. 甲同学认为测定产物中O2 的体积即可测定样品的纯度。
(1) 装置②的作用是：
；
(2) 装置③的作用是：
，
其中装置③的短导管应与装置④的
接口相连(填“a”或“b”)；
(3) 称取适量样品与足量浓盐酸充分反应后，收集到的氧气的体积为0.25L(标准状况下)，密度为
1.28g/L，则称取的样品质量应大于
g。
（2）Ⅱ. 乙同学认为测定产物中CO2 的质量(即反应前后装置②的质量差) 就可测定样品的纯度。但利
用上述实验装置测得CO2 的质量并计算样品的纯度，结果可能会偏高，你认为原因可能是
(填序号)
A. 浓盐酸易挥发，产生的氯化氢气体被装置②吸收
B. 二氧化碳气体逸出时带出的水蒸气在装置②中冷凝而被吸收
C. 装置①、②内空气中的二氧化碳被装置②吸收
但丙同学认为用乙同学的方案测得的样品纯度也可能会偏低，你认为原因可能是(已知装置不漏气，
试剂足量)
。
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16
例13 下列各组性质比较中，正确的是( )
①酸性：HClO4 > HBrO4 > HIO4
②离子还原性：S2−> Cl−> Br−> I−
③沸点：HF > HCl > HBr > HI
④金属性：K > Na > Mg > Al
⑤气态氢化物稳定性：HF > HCl > H2S
⑥半径：O2−> Na+ > Na > Cl。
A. ①②③
B. ②③④
C. ①④⑤
D. ①②③④⑤⑥
例14 某元素的一个原子形成的离子可表示为a
bXn−，下列说法正确的是( )
A. a
bXn−含有的中子数为b+a
B. a
bXn−含有的电子数为a−n
C. X 原子的质量数为a+b+n
D. 1 个X 原子的质量约为
a
6.02×1023 g
例15 X、Y、Z、M、W 为五种短周期元素，X、Y、Z 是原子序数依次递增的同周期元素且最外层电子数之和为
15，X 与Z 可形成XZ2 分子，Y 与M 形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76g/L，W 的质子数是
X、Y、Z、M 四种元素质子数之和的一半。
（1）XZ2 的结构式为
。
（2）Y 与M 形成的气态化合物的摩尔质量为
。
（3）写出一种由X、Y、Z、M 四种元素形成的离子化合物的化学式
。
（4）M、W 形成化合物与水反应时产生M 元素的单质，写出该过程对应的化学方程式
。
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16
课堂总结
高一化学·凌云班（课改）·秋
148
参考答案
第8 讲
氯及其化合物
思考探究
p.5
（1）氯气与水的反应中，氯气及做氧化剂又做还原剂，每1mol 氯气反应，转移1mol 电子。
（2）发生氯气泄漏时，污染区居民切忌惊慌，应向上风向地区转移，并用湿毛巾护住口鼻。
（3）氯气通入紫色石蕊试液的现象：先显红色, 后退为无色；不能使用pH 试纸测定。
p.7
气体发生装置→除杂装置→干燥装置→收集装置→验满装置或者尾气处理装置。
第9 讲
铁及其化合物
练一练
p.25
（1）
3FeO+10H+ +NO−
3 == 3Fe3+ +NO↑+5H2O
Fe2O3 +6H+ == 2Fe3+ +3H2O
3Fe3O4 +28H+ +NO−
3 == 9Fe3+ +NO↑+14H2O
（2）
Fe2O3 +3CO == 2Fe+3CO2
Fe3O4 +4CO == 3Fe+4CO2
FeO+CO == Fe+CO2
p.30
2Fe2+ +Cl2 = 2Fe3+
辨析
p.26
（1）
氢氧化铁胶体制备利用饱和氯化铁溶液与沸水之间的反应。
（2）
氢氧化铁胶体具有吸附性，可以达到净水作用。
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第10 讲
金属材料
思考探究
p.44
（1）
金属铝表面有致密的氧化物保护膜
（2）
不正确，因为铝与氢氧化钠溶液反应的实质是先与水反应再与氢氧化钠反应。
第12 讲
元素周期表
练一练
p.74
（1）22
（2）20、22、24
（3）18
p.75
（1）
代表3 种元素，5 种核素。
（2）
同种元素的不同核素其质量数不同，核外电子层结构相同，其原子、单质及其构成的化合物化学性
质几乎完全相同，只是某些物理性质略有差异。
（3）
不能这样说，因为许多元素都存在同位素(即不同种原子)，所以原子的种类要远多于118 种。
p.76
Ar(Cl) = 3575%+3725% = 35.5
Ar(Na) = 23
Ar(Cu) = 6370%+6530% = 63.5
p.77
高一化学·凌云班（课改）·秋
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练一练
p.81
（1）第四周期IIA 族；第四周期VIIA 族；第五周期IIA 族；第五周期VA 族；第六周期IVA 族；第
七周期IIIA 族。
（2）19；35；51
（3）8；52；18；26
第14 讲
元素周期律
练一练
p.104
（1）
Cl−> O2−> Na+ > Al3+；
（2）
S2−> N > F−> Mg2+
第15 讲
化学键
练一练
p.124
