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高考化学元素知识补充材料

1.解离能：F-F < Cl-Cl
2.室温下：Cl2+2OH=Cl-+ClO-+H2O 3Br2+6OH-=5Br-+BrO3-+3H2O 3I2+6OH-=5I-+IO3-+3H2O
3. SiCl4(l) + 4H2O(l) → H4SiO4 + 4HCl
4. NCl3 + 3H2O → NH3 + 3HOCl
5. R-O-H规则：含氧酸在水溶液中的强度决定于酸分子中质子转移倾向的强弱，质子转移倾向越大，酸性越强，反之则越弱。而质子转移倾向的难易程度，又取决于酸分子中R吸引羟基氧原子的电子的能力，当R的半径较小，电负性越大，氧化数越高时，R吸引羟基氧原子的能力强，能够有效的降低氧原子上的电子密度，使O-H键变弱，容易放出质子，表现出较强的酸性，这一经验规律称为R-O-H规律。
1）同一周期，同种类型的含氧酸（如HnRO4），其酸性自左向右依次增强。如：HClO4>H2SO4>H3PO4>H4SiO4
2）同一族中同种类型的含氧酸，其酸性自上而下依次减弱。如：HClO>HBrO>HIO
3）同一元素不同氧化态的含氧酸，高氧化态含氧酸的酸性较强，低氧化态含氧酸的酸性较弱。如：HClO4>HClO3>HClO2>HClO
2，Pauling规则：含氧酸的通式是ROn(OH)m，n为非氢键合的氧原子数（非羟基氧），n值越大酸性越强，并根据n值把含氧酸分为弱酸（n=0），中强酸（n=1），强酸（n=2），极强酸（n=3）四类。因为酸分子中非羟基氧原子数越大，表示分子中R→O配键越多，R的还原性越强，多羟基中氧原子的电子吸引作用越大，使氧原子上的电子密度减小的越多，O－H键越弱，酸性也就越强。注意：应用此规则时，只能使用结构式判断，而不能使用最简式。
6. S2O32－+2H+=SO2↑+S↓+H2O
7. Sx2－+2H+=H2S↑+(x－1)S↓
8. Mg2Si+4H+=2Mg2++SiH4(g)
9. Fe2S3+4H+=2Fe2++S↓+H2S↑
10. 3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2O
11. 含氧酸盐热分解的自身氧化还原规律
含氧酸盐受热分解,如果有电子转移,而且这种转移是在含氧酸盐内部进行的话,就发生自身氧化还原反应，如：2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑
（1），阴离子氧化阳离子反应：阴离子具有较强氧化性而阳离子又有较强还原性，如NH4NO3,(NH4)2Cr2O7等：
NH4NO2N2↑+2H2O(实验室制N2) (NH4)2Cr2O7Cr2O3+ N2↑+4H2O
Mn(NO3)2MnO2+2NO Hg2(NO3)22HgO+2NO2
这几个反应都是酸根将NH4+氧化成N2或将低价的具有还原性的Mn2+，Hg22+氧化成MnO2和HgO
（2，阳离子氧化阴离子的反应：如果含氧酸盐中阳离子具有强氧化性，而阴离子具有强的还原性，则受热后可能在阴阳离子之间发生氧化还原反应，如： AgNO2Ag+NO2↑ Ag2SO32Ag+SO3↑ Ag2C2O42Ag+2CO2↑
这里是Ag+将NO2－、SO32－、C2O42－等离子氧化。又如：HgSO4Hg+O2↑+SO2↑ 在盐热分解较多见主要是Ag和Hg的含氧酸盐易发生这种反应。
（3，阴离子自身氧化还原反应：如果含氧酸盐中阳离子稳定,阴离子不稳定（ClO4－、NO3－、MnO4－），而且相应的酸性氧化物（Cl2O7、N2O5、Mn2O7）也不稳定时，则它们受热时，只能在阴离子内部不同元素之间发生电子的转移而使化合物分解，通常为阴离子自身氧化还原反应，分解时，通常有氧气放出。碱金属的第五、七族的最高价含氧酸盐特别是多数卤素含氧酸盐，加热时通常按这种方式分解，由于CO2、SiO2、P2O5、O3等分子比较稳定，所以碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐等热分解时一般不放出氧气。
硝酸盐受热分解：热分解产物因金属离子的性质不同而分为如下三类：
①最活泼的金属（比Mg活泼的金属）的硝酸盐受热分解产生亚硝酸盐和氧气：2NaNO32NaNO2+O2↑
②活泼性较差的金属（活泼性位于Mg和Cu之间的金属）的硝酸盐受热分解为氧气、二氧化氮和相应的金属氧化物：2Pb(NO3)22PbO+4NO2↑+O2↑
③不活泼金属（比Cu更不活泼的金属）的硝酸盐受热分解为氧气，二氧化氮和金属单质：2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑
12. 含氧酸盐热分解的歧化反应规律
这种类型热分解虽也属氧化还原反应，但其氧化还原反应是发生在同一元素上，结果使该元素的氧化数一部分变高，另一部分则变低，如NaClO、Na2SO3、Cu2SO4等。
（1），阴离子的歧化反应： 需要具备如下三个条件：
1）成酸元素的氧化态处于中间价态；
2）酸根阴离子必须是不稳定的，而且歧化后元素的价态是稳定的，例如ClO3－可歧化为Cl－和ClO4－；
3）含氧酸盐中阳离子必须稳定,它们都是碱金属和少数活泼的碱土金属离子等，如：
3NaClO2NaCl+NaClO3 4Na2SO3Na2S+3Na2SO4
应注意这三个条件必须同时具备，否则不发生这类反应，如亚硝酸钾KNO2和亚硝酸银AgNO2中,氮原子处中间价态，但由于硝酸根不如亚硝酸根稳定，因此受热时不会发生这种类型的反应。
（2），阳离子歧化反应：
含氧酸盐中,若阳离子不稳定时，加热也可能发生歧化分解，如：Hg2CO3HgO+Hg+CO2 Mn2(SO4)3MnO2+MnSO4+2SO3
有的在水溶液中进行：2Cu+(aq)Cu2+(aq)+Cu
综上所述：在常见的含氧酸盐中磷酸盐、硼酸盐、硅酸盐都比较稳定，它们在加热时不分解，但易脱水缩合为多酸盐；硝酸盐及卤酸盐不稳定，由于它们的酸根离子具有氧化性，因此加热这类盐会发生不同形式的氧化还原反应，随金属阳离子的不同产物各异，如硝酸盐的几种类型；碳酸盐和硫酸盐等居中，且硫酸盐的分解温度高于碳酸盐，一般含氧酸盐的酸式盐不如正盐稳定。
12.俗名：硝石NaNO3，芒硝Na2SO4·10H2O 铝铍石BeO·Al2O3石膏CaSO4·2H2O，萤石CaF2 天青石SrSO4，碳酸锶矿SrCO3 重晶石BaSO4，毒重石BaCO3 硼砂Na2B4O7·10H2O 氟磷灰石3Ca3(PO4)2·CaF2 雄黄As4S4 黄铁矿FeS2 铬铁矿Fe(CrO2)2 孔雀石Cu2(OH)2CO3
13. 单质的制取
工业上冶炼金属的一般方法
工业上的还原过程即称为冶炼，把金属从化合物中的还原成单质。由于金属的化学活泼性不同，需采取不同的冶炼方法，一种金属采用什么提炼方法与它们的化学性质、矿石的类型和经济效果等有关。金属的提炼方法与它们在周期表中的位置大致关系见下表。

金属提炼方法与周期表位置的关系
工业上提炼金属一般有下列几种方法：
一、热分解法
在金属活动顺序中，在氢后面的金属其氧化物受热就容易分解，如:HgO和Ag2O加热发生下列分解反应：2HgO→2Hg+O2­
将辰砂(硫化汞)加热也可以得到汞：HgS+O2→Hg+SO2­
二、热还原法
大量的冶金过程属于这种方法。焦炭、一氧化碳、氢和活泼金属等都是良好的还原剂。
1．炭热还原法 反应需要高温，常在高炉和电炉中进行。所以这种冶炼金属的方法又称为火法冶金.
氧化物矿：SnO2+2C→Sn+2CO2­，MgO+C→Mg+CO­
碳酸盐矿：一般重金属的碳酸盐受热时都能分解为氧化物，再用焦炭还原。
硫化物矿：先在空气中锻烧，使它变成氧化物，再用焦炭还原。如从方铅矿提取铅：2PbS+3O2→2PbO+2SO2­，PbO+C→Pb+CO­
2．氢热还原法
工业上要制取不含炭的金属常用氢还原法。生成热较小的氧化物,例如，氧化铜、氧化铁等，容易被氢还原成金属。而具有很大生成热的氧化物，例如，氧化铝、氧化镁等，基本上不能被氢还原成金属。用高纯氢和纯的金属氧化物为原料，可以制得很纯的金属。
3．金属热还原法（金属置换法）
选择哪一种金属(常用Na、Mg、Ca、Al)做还原剂，除ΔrGy来判断外还要注意下几方面情况；(1)还原力强；(2)容易处理；(3)不和产品金属生成合金；(4)可以得到高纯度的金属；(5)其它产物容易和生成金属分离；(6)成本尽可能低，等等。
铝是最常用的还原剂即铝热法。Cr2O3 + 2Al=Al2O3+2Cr ΔrGθ= －622.9KJ.mol－1 铝容易和许多金属生成合金。可采用调节反应物配比来尽量使铝完全反应而不残留在生成的金属中。
钙、镁一般不和各种金属生成合金，因此可用作钛、锆、铪、钒、铌、钽等氧化物的还原剂。如用活泼金属还原金属卤化物来制备：TiCl4+4Na→Ti+4NaCl，TiCl4+2Mg→Ti+2MgCl2

14.

提取方法的主要过程
钠
580℃下电解熔融的40%NaCl和60%CaCl2的混合物。
钾
850℃下，用金属钠还原氯化钾：
KCl+Na→NaCl+K
铷 铯
13Pa，800℃下，用钙还原氯化铯：
2CsCl+Ca→CaCl2+2Cs
铍
350℃~400℃下，电解NaCl和BeCl2的熔融盐；或采用镁还原氟化铍：
BeF2+Mg→Be+MgF2
镁
电解水合氯化镁（含20%CaCl2，60%NaCl）：先脱去其中的水，再电解得到镁和氯气，
MgCl2·1.5H2O(+CaCl2+NaCl)MgCl2+1.5H2O，MgCl2Mg+Cl2
还可采用硅热还原法：
2(MgO·CaO)+FeSi→2Mg+Ca2SiO4+Fe
锡
SnO2+2C→Sn+2CO
铅
先将方铅矿矿石焙烧转化为相应的氧化物，然后用碳还原得到铅：
2PbS+3O2→2PbO+2SO2，PbO+C→Pb+CO
氮气
工业：空气液化分馏；实验室：NH4Cl与NaNO2的混合溶液加热。
磷
将磷酸钙、砂子和焦炭在电炉中加热到1500℃可得白磷：
2Ca3(PO4)2+6SiO2→3CaSiO3+P4O10，P4O10+10C→P4(白磷)+10CO；
白磷隔绝空气加热至400℃可得到红磷：P4(白磷)→4P(红磷)；
白磷在高压和较高温度下可转变为黑磷。
溴
工业上于海水或卤水中制取：先通入氯气将Br－氧化为Br2：
Cl2+2Br－→2Cl－+Br2，
然后用空气在pH为3.5左右时将生成的Br2从溶液中吹出，并用碳酸钠溶液吸收，生成溴化钠和溴酸钠而与空气分离开：
3Br2+3CO32－→5Br－+BrO3－+3CO2，
然后将溶液浓缩后用硫酸酸化可得液溴：
5Br－+BrO3－+6H+→3Br2+3H2O
碘
用水浸取海藻后，将所得溶液用适量的氯气氧化I－为I2：
Cl2+2I－→I2+2Cl－，I2+I－→I3－，
可用离子交换法对所得溶液加以浓缩（若氯气过量，会将I2氧化为IO3－）；
也可用MnO2在酸性溶液中氧化制取I2，加热使碘升华以分离提纯；
还可以采用亚硫酸氢钠还原法从智利硝石所含的碘酸钠制取：
2IO3－+5HSO3－→I2+2SO42－+3HSO4－+H2O

15. 鉴定Ba2+：利用生成BaSO4白色沉淀或BaCrO4黄色沉淀。
16. 鉴定NO3－和NO2－：在放有Fe2+（FeSO4）和硝酸盐的混合溶液的试管中，小心的加入浓硫酸，在浓硫酸与溶液的界面处出现“棕色环”，这是由于生成了配合物[Fe(NO)(H2O)5]2+而呈现的颜色：3Fe2++NO3－+4H+→3Fe3++NO+2H2O，[Fe(H2O)6]2++NO→[Fe(NO)(H2O)5]2+(棕色)+H2O，这一反应用来鉴定NO3－的存在；鉴定NO2－时改用醋酸，生成的棕色物质也是[Fe(NO)(H2O)5]2+。此配合物不稳定，微热或振荡溶液，“棕色环”即消失。
17. 古氏试砷法：利用胂的强还原性：2AsH3+12AgNO3+3H2O→As2O3+12HNO3+12Ag(s)
18. 鉴定H2O2或CrO42－/Cr2O72－：4H2O2+Cr2O72－+2H+→2CrO5（蓝色过氧化铬）+5H2O
19. 测定钒：用KMnO4溶液可以将VO2+(蓝)氧化为VO2+(淡黄)，此反应由于颜色变化明显，在分析化学中常用来测定溶液中的钒5VO2++H2O+MnO4－→5VO2++Mn2++2H+
鉴定Ag+：4Ag++Cr2O72－+H2O→2Ag2CrO4↓(砖红色)+2H+
20. 鉴定Fe3+和Fe2+：在Fe2+的溶液中，加入KCN溶液，首先生成白色的氰化亚铁Fe(CN)2沉淀，当KCN过量时，Fe(CN)2溶液生成[Fe(CN)6]4－，用氯气氧化[Fe(CN)6]4－时，生成[Fe(CN)6]3－，利用上述反应，可分别得到黄血盐K4[Fe(CN)6]和赤血盐K3[Fe(CN)6]；
在Fe3+的溶液中加入K4[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，称为Prussian蓝：xFe3++xK++x[Fe(CN)6]4－→[KFe(CN)6Fe]x(s)，
在Fe2+的溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液，也生成蓝色沉淀，称为Turnbull's蓝：xFe2++xK++x[Fe(CN)6]3－→[KFe(CN)6Fe]x(s)。实验已经证明Prussian蓝和Turnbull's蓝的组成都是[KFeⅢ(CN)6FeⅡ]x
鉴定Fe3+：KSCN与Fe3+反应生成血红色配离子：Fe3++xSCN－→[Fe(NCS)x]3－x（x=1~6）
21. 重要化合物的制取
硫化氢H2S：通常用金属硫化物和非氧化性酸作用制取：
FeS+2HCl→H2S↑+FeCl2，产物气体中含有的少量HCl可用水吸收
硫代硫酸钠（海波，大苏打）Na2S2O3：在Na2S和Na2CO3的混合溶液（物质的量比为2:1）中通入SO2： 2Na2S+Na2CO3+4SO2→3Na2S2O3+CO2
ClO2：工业用稀硫酸和二氧化硫处理氯酸钠制取：2NaClO3+SO2+H2SO42ClO2+2NaHSO4；
当ClO2的分压超过6.6kPa时会发生爆炸，较安全的方法是将经干燥空气稀释的氯气通入添有固体亚氯酸盐的柱内：2NaClO2+Cl2→2ClO2+2NaCl；还可用草酸还原氯酸钠：2NaClO3+2H2C2O4 2ClO2+2CO2+Na2C2O4+2H2O，
此法优点是生成的ClO2可被CO2稀释。
KClO3：NaClO3+KCl→KClO3+NaCl，KClO3的溶解度小，可以分离出来。
高氯酸钾KClO4：工业上用电解KClO3的水溶液的方法制取。
高氯酸HClO4：高氯酸盐和浓硫酸反应，经减压蒸馏可以制得高氯酸；工业上采用电解氧化法，电解盐酸时，在阳极区生成高氯酸：Cl－+4H2O→ClO4－+8H++8e－，
减压蒸馏后可制得60%的高氯酸；电解氯酸盐，经酸化后也能制得高氯酸。
高锰酸钾：以软锰矿为原料，先将MnO2，KOH，KClO3的混合物加热熔融制得锰酸钾：
3MnO2+6KOH+KClO3→3K2MnO4+KCl+3H2O，用水浸取熔块可得到K2MnO4溶液，
利用氯气氧化K2MnO4溶液可得KMnO4：2K2MnO4+Cl2→2KMnO4+2KCl，
工业上用电解法从K2MnO4制取KMnO4：2MnO42－+2H2O2MnO4－+2OH－+H2
铁的氧化物：FeO和Fe2O3的实验室制法：
FeC2O4FeO+CO+CO2，4Fe(NO3)32Fe2O3+12NO2+3O2
22. 特殊性质
AlF3气态为单分子，AlCl3、AlBr3、AlI3气相时为双聚分子。
AlN是不挥发的共价型氮化物，具有金刚石结构的立方晶形。
马口铁：表面镀锡的薄铁皮。
难溶碳酸盐相应的酸式盐溶解度较大，而易溶碳酸盐相应的酸式盐由于HCO3－之间以氢键相连形成二聚离子或多聚链状离子导致其酸式盐溶解度较碳酸盐小。
SnCl2水解生成白色的Sn(OH)Cl沉淀：Sn2++H2O+Cl－→Sn(OH)Cl+H+
SbCl3和BiCl3水解产物为SbOCl和BiOCl
PbSO4能溶于浓硫酸生成Pb(HSO4)2，也能溶于醋酸铵溶液生成Pb(Ac)2
王水：浓硝酸与浓盐酸的混合物（体积比为1：3）。反应：HNO3+3HCl→Cl2+NOCl+2H2O
含多种氧化剂，可溶解金，铂：Au+HNO3+4HCl→HAuCl4+NO+2H2O。王水中大量的Cl－可与Au3+形成[AuCl4]－，降低金属电对的电极电势，增加了金属的还原性。

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