高中化学重要知识点详细总结 - 图文

二十四、金属的冶炼规律

1．活泼金属的冶炼

（1）钠、镁、铝等活泼金属，常采用电解其熔融状态的卤化物的方法冶炼（通直流电）。例如：

2NaCl(熔融) 2Al2O3(熔融)

2Na + Cl2↑ 4Al + 3O2↑

MgCl2(熔融) Mg + Cl2↑

① 液态冰晶石(Na3AlF6)作为助熔剂，使熔点高达2000℃多度的Al2O3在1000℃多度就熔化； ② 用石墨棒作为电极，其阳极材料被高温下产生的O2氧化而消耗，所以在电解过程中要定期补充Al2O3和阳极碳棒；

③ 这里不采用电解熔融AlCl3，是因为AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电；而Al2O3是离子化合物，其熔融态时能电离产生自由移动的Al3+和O2导电。

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※思考：为什么不用电解熔融氧化镁而用电解熔融氯化镁的方法生产金属镁？

（2）对于金属钾、铷等，工业上还运用勒夏特列原理进行冶炼：

RbCl(l) + Na(l)

NaCl(l) + Rb(g)

☆说明：尽管Na的金属性没有Rb强，但是控制一定的温度，使RbCl和Na在熔化状态下反应生成液态NaCl和Rb蒸气，并且不断地把Rb蒸气从反应体系中抽出，降低了生成物的浓度，使平衡向右移动。

2．中等活泼金属的冶炼

（1）火法冶炼——对于锌、铁、钨、铜等中等活泼金属，工业上常采用焦炭、CO、H2、Al粉等还原

剂，在高温下还原它们的氧化物的方法冶炼。例如：

ZnO + C WO3 + 3H2 2CuO + C

Zn + CO↑ W + 3H2O 2Cu + CO2↑

Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2↑ Cr2O3 + 2Al 2Cr + Al2O3

（铝热反应）

☆注意：用焦炭还原金属氧化物时，金属越活泼，越难还原，需要的温度越高，焦炭的氧化产物中CO

的含量也越高。一般情况下，活动性超过Zn的氧化物难以被焦炭还原。

（2）湿法冶炼——用较活泼的金属与相对不活泼的金属盐溶液反应生成新金属和新盐的反应，属于置

换反应。

例如，我国古代西汉时期刘安所著的《淮南万毕术》记载的“曾青得铁则化为铜”，是湿法冶炼金属的先驱，其反应原理是：Fe + CuSO4 == FeSO4 + Cu

3．不活泼金属的冶炼

金、银、铂等不活泼金属在自然界有少量以游离态形式存在，可直接采用物理方法（如淘金等），

2Hg + O2↑

而汞等不活泼金属可用还原剂还原法或热分解法冶炼。例如：2HgO

二十五、有关置换反应的总结

1、金属置换金属

（1）较活泼金属单质与不活泼金属阳离子间的置换

nM + mN n+ == nM m+ + mN

（2）铝热反应

一些高熔点金属氧化物（如Fe3O4、Fe2O3、FeO、WO3、V2O5、MnO2、CrO3等等）与铝粉的混合物称为铝热剂，需高温条件才能引发反应的发生，通常用来冶炼一些高熔点金属。如： 10Al + 3V2O5

5Al2O3 + 6V

8Al + 3Fe3O4

4Al2O3 + 9Fe

（3）利用勒夏特列原理的金属置换金属

2、金属置换非金属

（1）金属与水反应置换出H2

2Na + 2H2O == 2Na+ + 2OH + H2↑

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（非常活泼的金属在常温下与H2O反应） （活泼金属与H2O在加热时明显反应）

Mg + 2H2O3Fe + 4H2O

Mg(OH)2 + H2↑

Fe3O4 + 4H2↑（中等活泼金属与H2O在高温条件下反应生成金属氧化物和H2）

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（2）金属与非氧化性酸反应置换出H2

2Al + 6H+ == 2Al3+ + 3H2↑

Fe + 2H+ == Fe2+ + H2↑

Zn + 2CH3COOH == Zn2+ + 2CH3COO + H2↑

3、非金属置换非金属

（1）非金属单质作氧化剂的

如：I2 + S2 == 2I + S↓

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2F2 + 2H2O == 4HF + O2 2FeI2 + 3Br2 == 2FeBr3 + 2I2

（Br2过量） （Br2少量）

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2FeBr2 + 3Cl2 == 2FeCl3 + 2Br2

（Cl2过量） （Cl2少量）

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[6FeBr2 + 3Cl2 == 2FeCl3 + 4FeBr3] FeI2 + Br2 == FeBr2 + I2

说明：还原性强弱顺序是：I > Fe2+ > Br，故Cl2先氧化I，再氧化Fe2+，最后氧化Br。

X2 + H2S == 2H+ + 2X + S↓（X2 = Cl2、Br2、I2） 2H2S + O2(不足)

2S + 2H2O （H2S在空气中不完全燃烧）

2H2S + O2 == 2S↓+ 2H2O（氢硫酸久置于空气中变质）

3Cl2 + 2NH3 == 6HCl + N2

3Cl2 + 8NH3(过量) == 6NH4Cl + N2

（2）非金属单质作还原剂的

如：C + H2O

CO + H2 （工业上生产水煤气的反应）

Si + 4HF==SiF4(易挥发) + 2H2↑ SiO2 + 2C [Si + 2Cl2 SiCl4 + 2H2

Si + 2CO↑ SiCl4]

（工业上硅的冶炼和提纯反应）

Si + 4HCl

Si + 2NaOH + H2O == Na2SiO3 + 2H2↑（该反应中硅为还原剂，水为氧化剂） 2KClO3 + I2 == 2KIO3 + Cl2

4、非金属置换金属

如：2CuO + C

WO3 + 3H2

2Cu + CO2↑ 3W + 3H2O

ZnO + C

Zn + CO↑

二十六、金属与酸反应的几种情况

1．氢之前的金属能置换非氧化性酸的氢（Fe只能被H+离子氧化生成Fe2+）

Fe + 2HBr == FeBr2 + H2↑

（1）Fe和Al被冷的浓。（在金属表面生成致密的氧化物薄膜，阻止里面的．．HNO3和浓H2SO4“钝化”

金属继续被氧化。）

（2）有变价的金属被氧化生成高价态离子

如Fe + 4HNO3(稀)== Fe(NO3)3 + NO↑+ 2H2O

（3）Fe与热的浓H2SO4和HNO3反应，若Fe过量，则生成亚铁（Fe2+）盐 2．金属与氧化性酸的反应，一般没有H2生成，而是被成酸元素氧化

因为Fe + 2Fe3+ == 3Fe2+

3．氢以后的金属不与非氧化性酸反应，但能与氧化性酸反应

Cu + 2H2SO4(浓)

CuSO4 + SO2↑+ 2H2O

4．很不活泼的金属只能溶于“王水”，如Pt、Au

Au + 3HCl(浓) + HNO3(浓) == AuCl3 + NO↑+ 2H2O

冷的，“钝化”

5．同种金属与酸反应的难易、生成物，与酸的浓度、温度有关

例如Fe与浓HNO3和浓H2SO4 加热，持续反应

☆ HNO3与金属反应的还原产物中N元素的价态，随着金属活泼性的增强和HNO3浓度的减小，越来

越低，可依次生成NO2、NO、N2O、N2、NH4NO3等。

二十七、金属与盐反应的几种情况

1．活泼性很强的金属[K、Ca、Na、Ba等（主要指ⅠA、ⅡA中的活泼金属）]与盐溶液反应时，通常

得不到新金属，而是跟盐溶液中的水反应，生成对应的碱和氢气，生成的碱再与盐可能发生复分解反应。如：

2Na + 2H2O == 2NaOH + H2↑

2NaOH + CuSO4 == Cu(OH)2↓+ Na2SO4

2．活泼性很强的金属与AlCl3溶液反应时，开始有沉淀，后来沉淀消失。

6Na(不足) + 6H2O + 2AlCl3 == 2Al(OH)3↓+ 6NaCl + 3H2↑ 4Na(过量) + 2H2O + AlCl3 == NaAlO2 + 3NaCl + 2H2↑

3．活泼性较强的金属（Mg、Al、Zn）与可溶性铁盐、铝盐、铵盐等溶液反应时有H2生成，因为Fe3+、

Al3+、NH4+水解呈酸性。

2Fe3+ + Mg == 2Fe2+ + Mg2+ Fe3+ + 3H2O

Fe(OH)3 + 3H+

Mg + FeCl3溶液 Mg + 2H+ == Mg2+ + H2↑

Mg + Fe2+ == Mg2+ + Fe (Mg过量时) Al3+ + 3H2O NH4+ + H2O

Al(OH)3 + 3H+ NH3·H2O + H+

Mg + AlCl3溶液 Mg + 2H+ == Mg2+ + H2↑ Mg + NH4Cl溶液 Mg + 2H+ == Mg2+ + H2↑

NH3·H2O == NH3↑+ H2O

(随着H+的不断消耗，上述平衡向右移动，使NH3·H2O浓度增大，甚至分解)

4．不活泼金属Cu能与FeCl3溶液反应

Cu + 2Fe3+ == Cu2+ + 2Fe2+ 或H+的反应。

Na(l) + KCl(l)

NaCl(l) + K(g)（运用勒夏特列原理解释）

5．金属与熔融盐反应不能用金属活动顺序表硬套，金属活动顺序表适用于水溶液中金属与金属阳离子

二十八、金属活动顺序表的应用

1．判断金属与酸反应的产物

（1）H之前的金属能置换非氧化性酸中的氢

（2）H之后的金属不能跟非氧化性酸反应置换出氢，但能被氧化性酸氧化。 ．．

3Cu + 8HNO3(稀) == 3Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 4H2O Cu + 2H2SO4(浓) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O Cu + H2SO4(稀)

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但是，2Cu + 2H2SO4(稀) + O2 == 2CuSO4 + 2H2O。这是不活泼金属的吸氧腐蚀，其电极反应可写成：负极——2Cu — 4e == 2Cu2+；正极——O2 + 4e + 4H+ == 2H2O

（3）H之前的金属与氧化性酸反应的产物与金属的活泼性、酸的浓度、温度等多种因素有关。 2．判断金属与盐溶液反应的产物

（1）活泼性很强的金属（K、Ca、Na、Ba）与盐溶液反应，得不到相应的金属（详见二十一、1） （2）活泼性相对较强的金属单质能将较不活泼的金属元素从它们的盐溶液中置换出来。如： ．．

Fe + CuSO4 == FeSO4 + Cu

Cu + Hg(NO3)2 == Hg + Cu(NO3)2

3．判断金属与H2O反应的难易及产物

（1）K、Ca、Na遇冷水迅速反应放出H2，生成对应的碱

（2）Mg在冷水中反应慢，在沸水中反应快。[一是温度升高加快了反应速率；二是温度升高使Mg(OH)2

固体的溶解度增大，Mg与H2O继续接触反应。]

（3）Al在冷水中几乎不反应，在沸水中微弱反应 [详见十九、2．（5）]

（4）Zn、Fe、Sn、Pb能在红热条件下与水蒸气反应，生成金属氧化物和H2 [详见十九、2．（1）] （5）H之后的金属不与H2O反应 4．判断原电池的电极和电极反应式

相对活泼的金属作负极，尽先失电子，发生氧化反应。但是，当用Mg、Al做电极，用NaOH溶液做电解质溶液并不断通入空气时，反而是Al作为负极，Mg作为正极，电极反应式为：

负极——4Al—12e + 16OH == 4AlO2 + 8H2O 正极——3O2 + 12e + 6H2O == 12OH

总反应式——4Al + 3O2 + 4OH == 4AlO2 + 2H2O

因为，在强碱性条件下，Al被氧化生成的Al(OH)3↓具有两性，能溶解于NaOH溶液，使Al与水继续接触，从而将电子转移给H2O电离出的H+，被氧化；而Mg被氧化生成的Mg(OH)2↓是典型的碱，不能溶解于NaOH溶液，覆盖在Mg的表面上，阻止Mg与水的接触致使反应很快停止，从而使Mg显得不活泼。

5．判断电解时自由移动阳离子在阴极的放电顺序

Ag+ > Fe3+ > Hg2+ > Cu2+ > H+ > Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Zn2+ > Al3+ > Mg2+ > Na+ > Ca2+ > K+

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二十九、非金属知识总结

1．非金属元素在周期表中的位置和原子结构特点 （1）在周期表中的位置

在目前已知的112种元素中，非金属元素有16种，稀有气体元素有6种，除H位于左上方的ⅠA 外，其余非金属元素位于周期表的右上方，且都属于主族元素。 （2）原子结构特点及化合价

① 在所有元素的原子中，H原子半径最小。在同周期元素中，非金属原子半径小于金属原子半径；

非金属的阴离子半径大于金属阳离子半径。

② 最外层电子数：除H、B外，其余非金属原子的最外层电子数 ≥ 4。一般来说，非金属原子

得电子的倾向较大。

③ 化合价可表现为负价，也可表现为正价。一般有下列规律：

最高正价 == 最外层电子数 == 主族序数（O、F除外） 最低负价 == 最外层电子数 — 8 == 主族序数 — 8（H例外） ④ 非金属元素大多数有变价。如：

S主要有：-2、+4、+6（偶数）

2．常见非金属单质的晶体类型和同素异形体 （1）常见非金属单质的晶体类型

① 分子晶体：稀有气体、卤素、H2、O2、N2、S、P4等，这些晶体熔沸点低，硬度小，不导电。 ② 原子晶体：金刚石、晶体硅、硼，这些晶体熔沸点高，硬度大，不导电（但硅可做半导体）。 ③ 非金属单质绝大多数为气体或固体，只有Br2为液体。

Cl主要有：-1、+1、+3、+5、+7（奇数）

N主要有：-3、+1、+2、+3、+4、+5（奇偶数匀有）