碱金属碱土金属.doc

第五节        碱金属 碱土金属

一、单质
1． 碱金属具有较大原子半径，最外层1个电子而内层又是稳定结构，所以易失去电子，
离子化倾向强，是非常活泼的金属，强还原剂，还原性依Li、Na、k、Rb、Cs顺序依次增强。
碱金属以钠最为典型。钠的金属活动性和还原性强，它在冶炼现代常用金属钛、锆、铪等时也用作还原剂。如：
4Na+TiC14=Ti+4NaC1
钠在不活泼或中等活动的金属盐溶液中会先与水反应生成氢气与氢氧化钠，盐再与碱复分解而生成中等活动金属或不活动金属的碱类沉淀，而得不到这些金属的单质。如：
CuSO4+2Na+2H2O=Cu(OH)2↓+H2↑+Na2SO4
2FeC13+6Na+6H2O=2Fe(OH)3↓+3H2↑+6NaC1
2A1C13+6Na+6H2O=2A1(OH)3↓+3H2↑+6NaC1或A1C13+4Na+2H2O=NaA1O2+2H2↑+3NaC1
实验后的残钠不能放在水中以免爆炸,而应在酒清精中销毁。
2C2H5OH+2Na=2C2H5ONa+ H2↑（反应较慢）
2．碱土金属与碱金属相似，有很强的化学活性，都能与卤素、氧、硫及其它非金属发生反应，它们的单质呈银白色（除Ba微黄色外）、轻，但皆比碱金属硬。
碱土金属以镁为典型。镁不如钠活泼，但它仍有相当强的金属性和还原性，是常见的活泼金属之一。镁与氧的“化学亲合力”强，所以与氧和不少氧化物都能发生反应，一般要加热或高温下进行。如：
2Mg+CO2=2MgO+C（能夺CO2中氧而还原出C，而CO2不能熄灭镁的燃烧）
2Mg+TiC14=Ti+2MgC12（能还原出钛等现代应用的金属）
2Mg+SiO2=2MgO+Si （镁也能制硅粉，它从SiO2中夺氧）
镁与盐溶液反应时, 对不活动金属盐溶液可置换出相应的金属单质, 但若该盐水解后酸性较强时,还有酸与镁生成氢气的反应伴生。
对氯化铵溶液,则与水解出的盐酸反应生成氯化镁与氢气.
2NH4++2H2O+Mg=Mg2++ H2↑+2NH3·H2O
该反应虽有一水合氨，但因在氯化铵溶液里，大量的NH4+抑制了一水合氨电离，而OH—不足，所以一般不会生成氢氧化镁沉淀。
二、氧化物和氢氧化物
1．氧化物
碱金属和碱土金属常见的氧化物有正常氧化物、过氧化物和超氧化物三类。
（1）碱金属和碱土金属氧化物与水反应都生成相应的氢氧化物
O2—+H2O=2OH— （O2—在水中不能存在）
碱金属和碱土金属氧化物在水中的溶解度，在同一族中都是从上到下增加，因此它们与水反应激烈的程度也是从上到下增加。Li2O与水反应缓慢；Rb2O，Cs2O与水反应如此剧烈甚至爆炸。BeO，MgO对水呈现一定的惰性（特别是在高温煅烧之后）；CaO，SrO，BaO与水猛烈反应而放出大量的热。
（2）过氧化物是氧化剂和氧气发生剂
O22—+2H2O=H2O2+2OH—（H2O2分解可放出O2）
Na2O2+2CO2（g）=2Na2CO3+O2↑（作为CO2吸收剂和供氧剂）
（3）超氧化物是强氧化剂和供氧剂。
2O2—+2H2O=H2O2+2OH—+O2↑
4MO2+2CO2（g）=2M2CO3+3O2↑
[例2—13]用金属钠制取氧化钠通常采用下法：
2NaNO2+2Na == 4 Na2O+N2↑
试说明为什么用此法制取氧化钠比钠直接氧化法好
[解析]Na在O2或空气中直接氧化都会生成Na2O2，用题示方法制备Na2O，有N2存在的条件下不会被氧化成Na2O2。
本题是信息给予题，解答中必须紧紧抓住题示反应2NaNO2+6Na == 4Na2O+N2↑中生成N2这一信息，才答到了点子上。
2．氢氧化物
（1）碱土金属与水反应，皆能产生对应的氢氧化物和氢气：Be极弱，Mg与沸水反应较缓；Ca与冷水作用不太剧烈[因Ca（OH）2微溶，覆盖表面阻碍反应]；Sr、Ba与冷水反应剧烈。
（2）水溶性：Be(OH)2 难溶, Mg(OH)2难溶，Ca(OH)2微溶，Sr(OH)2可溶， Ba(OH)2 溶
[例2—14]（1）1200℃时，Si还原MgO为Mg（沸点1105℃）。煅烧白云石（MgCO3·CaCO3）得MgO·CaO。以MgO·CaO为原料和Si在1200℃时反应比起以MgO为原料较容易获得Mg。为什么？
（2）MgO·CaO的另一工业用途是用来富集海水里的镁。将海水通过装有MgO·CaO的过滤槽，镁就会被截留下来。你能写出这个过程的离子方程式吗？海水里的什么阴离子对这个反应向右进行有利？
[解析]（1）从题给信息可知，硅能从氧化镁中还原出镁，同时生成二氧化硅，2MgO+Si=SiO2+2Mg，若以MgO·CaO为原料和Si在1200℃时反应，此时产生的二氧化硅会与氧化钙结合成硅酸钙，CaO+SiO2=CaSiO3 ，使还原反应变得容易。
2CaO·MgO+Si=2Mg+Ca2SiO3
（2）MgO·CaO+Mg2++2H2O==2Mg(OH)2+Ca2+
硫酸根离子。因为SO42—与Ca2+结合成微溶的硫酸钙，会导致上述平衡右移。
三、盐类
1．  常见的钠盐：
食盐（NaC1）、芒硝（Na2SO4·10H2O）为易溶无色的晶体，它们是强酸强碱盐，不水解。
纯碱（Na2CO3）和结晶碳酸钠，即块碱（Na2CO3·10H2O），因有弱酸根CO32—而水解具有碱性。
小苏打（NaHCO3），其溶解度比Na2CO3小，加热分解较容易（NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O）。因含酸式弱酸根HCO3—，故水解，但碱性比正盐弱。
[例2—15] 若将含0.2mol的稀盐酸滴入含0.15molNa2CO3的溶液中，经充分反应后溶液中各物质的量是（ ）
Na2CO3 HCl NaCl NaHCO3

(A) 0 0 0.05 mol 0.10 mol

(B) 0.5 mol 0 0.20 mol 0

(C) 0 0 0.20 mol 0.10 mol

(D) 0 0.05 mol 0.15 mol 0.15 mol

解析：本题所给重要信息是：(1)稀盐酸是滴入到Na2CO3溶液中的，而在这种条件下盐酸和碳酸钠的反应是分步进行的：
Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3 ①
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2 ②
(2)反应物盐酸的量相对于Na2CO3的第①步反应是过量的(余0.05mol)，相对于Na2CO3的完全反应是不足量的(差0.10 mol)。这样利用题示信息进一步分析可知：充分反应后反应物Na2CO3和HCl都已消耗完全，剩余量为0；两步反应中的HCl都转化为NaCl，其转化关系为1:1(物质的量之比)，因此生成NaCl为0.20 mol；而NaHCO3的量则经第一步反应生成0.15 mol (按不足量)，第二步反应又转化了(放CO2)0.05 mol，最后剩余0.10 mol。自然得出先项(C)组数据为正确答案。
研究化学反应不仅要重视其结果，还要善于根据反应条件研究其过程。本题所示两步反应也可以合并为一个反应方程：
Na2CO3+2HCl == 2NaCl+H2O+CO2↑
如果忽略了逐滴加入的信息按此一步反应分析将会得出选项(B)组的错误结论。这也是本选择题设置的重要陷阱；若只按反应①分析，则又会得出选项(D)组的错误结论，这是又一陷阱。
2．  常见钙盐：
氯化钙（CaC12，CaC12·6H2O），无色至白色固体，吸湿潮解，易溶于水。无水CaC12是常用的干燥剂，几乎除NH3和酒精蒸气外，皆可用其干燥。
碳酸钙（CaCO3），白色固体，煅烧分解。易溶于酸而难溶于水。溶于CO2水溶液而成可溶性的Ca(HCO3)2,使水有硬性（暂硬水，可用煮沸或加石灰、纯碱等使其转化为CaCO3沉淀的办法除去，而使水软化）。天然产者很多，如石灰石、大理石、方解石、白垩、石笋石、钟乳石等。
3．  常见的镁盐：
氯化镁（MgC12，MgC12·6H2O盐卤），无色晶体，潮解，易溶于水。光卤石（KC1·MgC12·6H2O），无色晶体易溶，潮解，把光卤石用碱处理（如用石灰乳）可得Mg(OH)2，再与盐酸反应制得氯化镁。熔融氯化镁电解是冶炼镁的方法。
碳酸镁（MgCO3）为白色固体，微溶于水，加热分解。碳酸镁矿石叫菱镁矿，溶于酸，溶于CO2和水混合物而成Mg(HCO3)2，使水具硬性（暂时硬水），可用煮沸或加石灰、纯碱使转化为难溶的Mg(OH)2而软化。
[例2—16] 从海水（含水量有MgC12）中提取金属镁的反应式为：
Ca(OH)2+Mg2+=Mg(OH)2↓+Ca2+
Mg(OH)2+2HC1=MgC12+2H2O
MgC12经干燥后电解 MgC12==Mg+C12↑
生产镁的工厂主要原料取自海边含水量碳酸钙的物质及购入一些天然气(CH4)等。
（1）怎样得到Ca(OH)2（用反应式表示）？
（2）怎样得到HC1（用反应式表示）？够用吗？
（3）怎样得到干燥的MgC12（用反应式表示）？
[解析]依据题意的反应式，HC1的制取是个关键，而且它一直在循环使用。
（1）CaCO3=CaO+CO2↑、 CaO+H2O= Ca(OH)2
（2）2CH4+O2+4C12=2CO+8HC1
C12的来源：MgC12=Mg+C12↑
而C12→2HC1，2HC1+ Mg(OH)2=MgC12+2H2O
所以理论上刚好用完，但实际反应难以完全进行，以及循环生产中的消耗，实际上不够用。
（3）       在HC1气氛中加热，否则发生水解：
MgC12·6H2O==MgC12+6H2O
四、锂、铍的特殊性和对角线规则
一般说来，碱金属和碱土金属元素性质的递变是有规律的，但锂和铍却表现出反常性。锂及其化合物的性质与其它碱金属元素及其化合物的性质有明显的差异。铍也同样表现出与其它碱土金属元素性质上差异。但是锂与镁，铍与铝在性质上却表现出很多的相似性。
在周期系中，某元素的性质和它左上方或右下方的另一元素性质相似性，称对角线规则。这种相似性特别明显地存在于下列三对元素之间：
Li Be B C

Na Mg A1 Si
锂与镁相似性表现在：
（1）锂、镁在氧气中燃烧都生成正常氧化物，而其它碱金属生成过氧化物或超氧化物。
（2）都能与N2直接化合生成氮化物，而其它碱金属相应化合物均为易溶盐。
6Li+N2=2Li3N、 3Mg+N2=Mg3N2
（3）           它们的氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶于水，其它碱金属相应化合物均为易溶盐。
（4）           氢氧化物均为中等强度的碱，在水中溶解度不大。加热时可分别分解为Li2O和MgO。其它碱金属氢氧化物均为强碱，且加热至熔融也不分解。
（5）           硝酸盐加热分解产物均为氧化物、NO2和O2，而其它碱金属硝酸盐分解为MNO2和O2。

【训练题】
1．钡和钠相似，也能形成含O离子的过氧化物，下列叙述中正确的是 （B D）
（A）过氧化钡Ba O 的化学式是 （B）1mol过氧化钠或过氧化钡跟足量水反应都生成0.5mol氧气 （C）O 离子的电子式为 （D）过氧化钠或过氧化钡都是强氧化剂
2．有A、B、C三瓶等体积等物质的量浓度的氢氧化钠溶液，若将A蒸发掉一半水，在B中通入少量CO2气体，C保持不变，然后用同浓度硫酸溶液分别滴定，完全反应时，所需硫酸溶液的体积是( )。
（A）C＞B＞A （B）C＞A＞B （C）A=C＞B （D）A=B=C
4．有两种盐的混合物，分别装在两支试管中，其中一支加热时有CO2气体产生，另一支试管加水也有CO2气体产生，这两种盐可能是( )。
（A）NaHSO3和Na2CO3 （B）MgSO4和Na2CO3
（C）Al2(SO4)3 和NaHCO3 （D）NaHSO4和KHCO3
5．等体积等物质的量浓度NaHCO3溶液和Ba(OH)2溶液混合，离子方程式正确的是( )。
（A）HCO3-+OH- =H2O+CO32-
（B）2HCO3-+Ba(OH)2=BaCO3↓+2H2O+CO32-
（C）HCO3-+Ba2++OH-=H2O+BaCO3↓
（D）2HCO3-+Ba2++2OH-=BaCO3↓+2H2O+CO32-
6．把含有某一种氯化物杂质的氯化镁粉未95mg溶于水后，与足量硝酸银溶液反应，生成 氯
化银沉淀300mg，则该氯化镁中的杂质可能是( )。
（A）氯化钠 （B）氯化铝 （C）氯化钾 （D）氯化钠
7．关于碳酸氢钙 的以下叙述中,正确的是( ).
（A）用加热浓缩结晶的方法,可以从溶液中得到固态碳酸氢钙
（B） 在270℃开始分解,有气态二氧化碳释出
（C）其溶液可以使PH试纸显红色
（D）             可以由碳酸钙在碳酸中溶解而形成碳酸氢钙溶液
8．实验室临时需要用NaOH溶液和CO2来制取纯Na2CO3溶液.已知CO2气体在通入NaOH
溶液时极易因其过量而生成NaHCO3,且无明显现象.
实验时可供选择的试剂有(1)末知浓度的NaOH溶液,(2)37%盐酸(3)40%硫酸(4)14%盐酸
(5)大理石(6)K2CO3固体(7)Cu2(OH)2CO3粉末.
实验室现有如下仪器:铁架台,启普发生器,量筒,烧杯,乳胶管,玻璃导管,分液漏斗.
下表所列为有关物质在常温时的溶解度(g/100g水)
Na2CO3
NaHCO3
NaCl
Na2SO4
NaHSO4
NaOH
15.9
8.40
35.8
35.5
20.0
40.0
(1)本实验应选用的仪器，除启普发生器，乳胶管，玻璃导管外，还应有：
(2)为保证制得的Na2CO3溶液尽量纯，应选用的药品，除（1）外，还应需要：
(3)简要叙述实验步骤，直到制得纯Na2CO3溶液（仪器安装不必叙述）
（1）
（2）
（3）
（4）
（4）根据给出的溶解度数据，若保证在配制过程中不析出晶体，所用NaOH溶液中含NaOH的质量分数的最大值是多少（写出计算步骤和必要的文字说明）？

9．1.0g镁在氧气燃烧生成氧化镁时增重0.64g，但实验中出现以下两种情况：(1)1.0g镁在空气中燃烧后增重不足0.64克；(2)1.0克镁置于瓷坩锅中，点燃反应后增重约0.2克。简述(1)(2)两种情况下镁燃烧的增重不足0.64克的原因。
。
10．过氧化钙是一种安全无毒的氧化物，通常含有部分CaO，且带有数量不等的结晶水。为分析某过氧化物样品的组成，进行了如下实验。
①称取0.270克样品，灼热使之完全分解，生成CaO、O2和H2O，得到的O2在标准状况下的体积为33.6毫升。
②另取0.120克样品，溶于稀盐酸，加热煮沸使生成的H2O2完全分解。然后将溶液中的Ca2+完全转化成CaC2O4沉淀，经过滤洗涤后，将沉淀溶于热的稀硫酸，用0.0200摩/升KMnO4溶液滴定，共用去31.0毫升KMnO4溶液。化学方程式如下：
5CaC2O4+2KMnO4+8H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5CaSO4+10CO2­+8H2O
（1）写出CaO2受热分解的化学方程式。
（2）计算样品中的CaO2的质量分数。
（3）计算样品中的CaO2·xH2O的x值。
第六节        铝 锡 铅 铋

一、        铝及其化合物
1．  铝—活动而有抗蚀性和两性金属。铝在空气中会产生坚而密的氧化膜，有很好的抗蚀性。铝与冷的强氧化性浓酸，如浓硫酸或浓硝酸相遇，氧化膜加厚，而使铝呈钝态。铝活泼，有相当强的还原性，它与氧的化学亲合力也很强。铝还是典型不变价的两性金属。
铝既能与稀硫酸或盐酸反应,发生置换反应，又能与苛性碱溶液反应生成氢气与偏铝酸盐。因铝的两性, 所以铝器不应接触碱或酸,即铝能较好地抗氧而不耐酸、碱。
铝能与卤素或硫反应，如铝粉与碘粉混合后，滴入水作为催化剂，即可发生燃烧。铝与硫的粉状混合物点燃，则反应生成硫化铝，这是硫化铝的唯一制法。
2．铝的重要化合物
（1）氢氧化铝。白色固体，从溶液原出时为胶絮状。难溶于水，是典型两性氢氧化物。用电离平衡观点理解其两性时，可用下式：
A13++3OH—==A1（OH）3== H++A1O2—+H2O
遇强酸因中和了OH—而使平衡向生成A13+的方向移动；遇强碱因中和了H+而使平衡向生成A1O2—的方向移动。实验室可用适量NaOH溶液与铝盐反应制取，但碱稍过量则发生沉淀溶解现象，因此常用稀氨水代替NaOH。
A13++3NH3·H2O= A1(OH)3↓+3NH4+
（2）           常见的铝盐：氯化铝、硫酸铝、明矾（KA1(SO4)2·12H2O）是常见的可溶性铝盐。它们皆水解呈弱酸性。 A13++3H2O==A1(OH)3+3H+
用明矾净化水时,在稀溶液或有微碱性杂物时,水解成胶体氢氧化铝而携带泥砂沉降。
A13++3H2O==A1(OH)3（胶体）+3H+
气态的氯化铝是二聚分子A12C16，其结构如下：

[例2—17]今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，实验室制备一定量的氢氧化铝。可采用如下化学方程式所表示的两种方法：
①2Al+3H2SO4 == Al2(SO4)3+3H2↑
Al2(SO4)3+6NaOH == 2Al(OH)3↓+3Na2SO4
②2A1+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2↑
2NaAlO2+H2SO4+2H2O == 2Al(OH)3↓+Na2SO4
(1)请问上述哪一种方法比较节约试剂？(提示：试从每生产2 mol Al(OH)3所耗费的试
剂用量予以说明。)
(2)原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法(以方程式表示，并说明其可以最节约试剂的根据)。
[解析] 本题以实验室制备无机物的实际问题命题，旨在考查学生灵活运用化学基本知识及分析与解决问题的能力。本题解题的重点是考虑减少副产物Na2SO4的生成，减少H2SO4和NaOH的耗量。铝既可跟稀H2SO4反应，实际上是调控PH值，使之得到Al(OH)3，达到制备的目的。
（1）先用酸，后用碱，还是先用碱，后用酸，都是可行的。但是耗用的酸碱用量却不同。同样是制备2mol Al(OH)3，前法需Al 2mol ，H2SO4，3mol、NaOH 6mol；后法只需Al 2mol、H2SO41mol、NaOH 2 mol。显然，后法较前法节约了酸碱试剂。
（2）能否仍用同样的3种原料，设计出一种更为节约试剂的方法。仔细观察第一个方法，它第一步生成的Al2(SO4)3，略有酸性，所以要用较多的NaOH。第二个方法，其第一步生成的是NaAlO2略有碱性，所以要用较多的H2SO4。因此，设想是否能用略有酸性的Al2(SO4)3和略有碱性的NaAlO2自己中和呢？联合这两种方法组成第3种方法 ：
Al2(SO4)3+6 NaA1O2+12H2O == 8Al(OH)3↓+3Na2SO4
相当于制备2 mol A1(OH)3所用A1 2 mol、H2SO4 3 /4 mol、NaOH 1.5 mol，确实节约了试剂。

二、锡和铅的化合物
锡和铅可生成MO和MO2两类氧化物以及其相应氢氧化物M(OH)2和M(OH)4。它们都是两性的，但+4氧化态的以酸性为主，+2氧化态的以碱性为主。
在含有Sn2+或Pb2+的溶液中加入适量的NaOH溶液,分别析出白色的Sn(OH)2或Pb(OH)2沉淀。它们既可溶于酸，又能溶于过量碱液而生成Sn(OH)3—或Pb(OH)3—
Sn(OH)2+OH—= Sn(OH)3—
Pb(OH)2+OH—= Pb(OH)3—
在含有Sn4+的溶液中加入适量碱可生成白色胶状沉淀α—锡酸。它既能和酸作用也能和碱作用。由锡与浓硝酸反应或用SnC14在高温下水解制得的是β—锡酸，它既不溶于酸又不溶于碱。α—锡酸久置也会变成β—锡酸。虽然两者的化学式都可写成SnO2·xH2O，但它们的结构不同。有人认为前者是无定形态，后者是晶态。
Sn2+是强还原剂，它可把HgC12还原成Hg2C12，若Sn2+过量则还原成Hg。
HgC12+SnC12=SbC14+ Hg2C12↓ 白色
Hg2C12+SnC12=SbC14+ Hg↓ 黑色
该反应常用来鉴定Hg2+或Sn2+ 。
PbO2是强氧化剂，它与浓盐酸或浓硫酸反应可放出C12或O2，但它不溶于HNO3。
PbO2 +4HC1（浓） = PbC12+C12+2H2O
铅的氧化物除PbO（黄色）和PbO2（褐色）以外，还存在鲜红色的Pb3O4（铅丹），它表现出PbO2 和PbO的性质，所以通常把它看作“混合氧化物”2PbO·PbO2。
PbSO4难溶于水，但能溶于浓硫酸和饱和NH4Ac溶液。
PbSO4 + 2H2SO4 = Pb(HSO4)2
PbSO4 + 3Ac— == Pb (Ac)3— + SO4 2—
[ 例2—18 ]铅是第6周期IVA族元素，具有+2、+4两种氧化态。溶液里的Pb2+遇铬酸钾（K2CrO4） 生成黄色沉淀（铬黄颜料），很灵敏。PbO2是铅蓄电池的阳极材料，它能将MnSO4氧化成锰的高价化合物。现有铅的氧化物“铅丹”即Pb3O4。请设计简捷的实验方法证明中铅的价态。
[解析]通常把Pb3O4看作“混合氧化物”2PbO·PbO2，根据同一元素金属氧化物及水化物低价偏碱，高价偏酸的规律性，PbO为碱性，PbO2为酸性；从PbO2中铅元素的化合价可知，PbO2具有强氧化性。依据此，将Pb3O4加入HNO3溶液中，PbO溶解而析出PbO2沉淀
Pb3O4 +2HNO3=PbO2↓+2Pb（NO3）2+2H2O
过滤后，滤液（适度中和后）加K2CrO4有黄色沉淀，说明原Pb3O4有二价铅元素；沉淀用硝酸酸化（不能加盐酸，以防C1—氧化为C12），加入MnSO4溶液并加热，溶液中出现MnO4—的紫色，显示PbO2有强氧化性，说明原Pb3O4有四价铅元素。
5PbO2 + 2Mn2+ + 4H+ = 5Pb2+ + 2MnO4— + 2H2O
三、        铋及其化合物
Bi( OH)3是难溶于水的碱性氢氧化物。Bi（III）盐易水解，生成BiO+盐沉淀。
BiC13 + H2O = BiOC1↓（氯化氧铋） +2H+ + 2C1—
Bi（V）盐不稳定，NaBiO3强氧化剂，不仅能氧化C1—，而且可把Mn2+氧化成MnO4—。
[例2—19 ]BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是锗酸铋的简称。若知：①在GBO中，锗处于其最高价态 ②在GBO中，铋的价态与铋跟氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同，在此氯化物中铋具有最外层8电子稳定结构 ③GBO可看作是由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物，且在GBO晶体的化学式中，这两种氧化物所含氧的总质量相同。请填空：
（1）锗和铋的元素符号分别是 和 。
（2）GBO晶体的化学式是 。
（3）GBO晶体中所含铋氧化物的化学式是 。
[解析]首先确定BGO中铋、锗的价态。锗是ⅣA族元素最高价为+4，铋是ⅤA族元素的P、As、Sb、Bi均有+5价和+3价，要根据题给信息确定Bi的价态。题指出铋的共价氯化物中铋具有8个电子的稳定结构，可见题中所指的是铋为+3价。
求BGO化学式时可由题设条件，设其为：xBi2O3·yGeO2。式中两氧化物含氧质量相等，有关系式为：3x×16=2y×16，经整理可得
x/y=2/3
BGO的化学式为：2Bi2O3·3GeO2
答案：（1）Ge、Bi； （2）2Bi2O3·3GeO2或Bi4Ge3O12或Bi4(GeO4)3；（3）Bi2O3

[训练题]
1．下列四种物质，只能跟NaOH溶液作用，不能跟盐酸作用的是( )。
（A）NaHS （B）NaAlO2 （C）KHSO4 （D）CH3COONH4
2．将下列各组中的两物质混和①明矾溶液，小苏打溶液，②金属钠，氯化镁溶液，③偏铝酸溶液 氯化铵饱和溶液(混和后加热)，④硝酸银溶液 稀盐酸，⑤氯化铝溶液 偏铝酸钠溶液，能生成白色沉淀并放出气体的正确组合是( )。
（A）①⑤ （B）②⑤ （C）①②③ （D）①②③④
3．将盛有相同浓度、相同体积的足量盐酸的两只烧杯放置在托盘两端，天平平衡；然后在
左杯中放入3.6g铝粉，为使天平仍保持平衡，右杯中应加镁粉( )。
（A）3.49g （B）3.60g （C）3.70g （D）3.81g
4．无色透明溶液，，能与铝作用放出氢气，此溶液中能大量共存的离子组是( ) 。
（A）OH-、NO3-、Ba2+、Cl- （B）H+、Ba2+、Mg2+、NO3-
（C）H+、Cu2+、Al3+、SO42- （D）Na+、K+、MnO4-、Cl-
5．用含少量镁的铝片制取纯净的氢氧化铝，下述操作步骤中最恰当的组合是
①加盐酸溶解，②加入烧碱溶液溶解3，③过滤，④通过过量CO2生成Al(OH)3沉淀，⑤加入盐酸生成Al(OH)3沉淀， ⑥加入过量烧碱溶液生成Al(OH)3沉淀。( )。
（A）①⑤⑥③ （B）②③⑥③ （C）②③④③ （D）②③⑤③
5．  为了除去酒中的酸味,有人提出下列方法:把烧热的铅投入酒中,加盖.第二天酸味消除,且
有甜味.①写出有关反应的化学方程式.②对这种方法作出评价.
7．BiC13水解生成BiOC1。
（1）写出水解反应的化学方程式。
（2）医药是BiOC1叫做次氯酸铋，你同意此名称吗？
（3）把适量固体BiC13置于浓NaC1溶液中，得澄清液，请说明可能性的原因。
8．某些金属氧化物跟熔融烧碱反应可生成盐。根据以下化学反应框图填空：

（1）单质F是 。
（2）写出由E生成G的离子反应方程式（或化学方程式） 。
（3）溶液Ⅰ中所含金属离子是 。
（4）由C→E+F若改用浓酸，则不能选用的浓酸是（写分子式） 。
9．

已知A2+离子的电子构型是[Kr]4d105s2，化合物B、C、D、E、F中均有含有元素A，则D是________E是_________F是_________。在HgC12溶液中逐滴加入B直至过量，反应方程式是_____________________________________________________________。将14.7克
10．今有一白色固体，可能是由 、 、 、 、KOH、 中的2种或3种组成。为确定该白色固体组成，进行以下实验；取白色固体少许，加入适量蒸馏水充分振荡，得到无色溶液；取无色溶液少许，滴加稀硝酸，有白色沉淀生成。
（1）此白色固体必须含有的物质是？（2）若要确证白色固体的组成，还需做的哪些实验？
11． 已知某试样由两种化合物等到物质的量混合而成。当往混合物加水溶解时，形成 白
色沉淀 B和溶液C，沉淀 B不溶液于2mol/LH2SO4，但溶液于饱和NH4Ac溶液或6mol/LNaOH溶液中；溶液C对石蕊试纸呈酸性反应，如将其酸化后加入AgNO3溶液则有白色沉淀形成，如用过量6mol/LNaOH处理溶液C，则有强烈的氨味。根据以上实验现象推断该试样的组成，并写出相关反应的化学方程式。
12．测定一定质量的铝锌合金与强酸溶液反应产生的氢气的体积，可以求得合金中铝和锌的质量分数。现有下列实验用品：中学化学实验常用仪器、800毫升烧杯、100毫升量筒、短颈玻璃漏斗、铜网、铝锌合金样品、浓盐酸（密度1.19克/毫升）、水。按图示装置进行实验，回答下列问题。（设合金样品完全反应，产生的气体体积不超过100毫升）
（1）补充下列实验步骤，直到反应开始进行（铁架台和铁夹的安装可省略）：
①将称量后的合金样品用铜网小心包裹好，放在800毫升烧杯底部，把短颈漏斗倒扣
在样品上面。

（2）合金样品用铜网包裹的目的是：____________________________________。
13．镁、铝合金全部溶于500ml6mol/L的盐酸中，充分反应后，再加入400ml 8mol/L的NaOH
溶液，结果得到26.3克沉淀，求合金中各组分的质量。
14．金属锡(Sn)的纯度可以通过下述方法分析:将试样溶于盐酸,再加入过量FeCl3溶液,最后用已知浓度的K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2+离子。
现有金属锡试样0.613克,经上述各步反应后,共用去0.100摩/升K2Cr2O7溶液16.0毫升.求试样中锡的百分含量(假定杂质不参加反应).

第七节         铁 铜 铬 锰

一、           铁及其化合物
铁是银白色的金属，具铁磁性。极纯铁的抗蚀性强，有杂质的铁易生锈。
铁是重要的变价元素。应掌握由单质铁生成二价铁和三价铁的不同条件。一般来说，铁与弱氧化剂（如H+、Cu2+、I2、S等）生成亚铁化合物；与强氧化剂（如C12、Br2、HNO3等）生成三价铁化合物；铁与强氧化剂生成三价铁化合物，但铁与冷浓硫酸或冷硝酸产生钝态而阻止反应进行。
铁与水蒸气在高温反应可生成氢气与四氧化三铁。
3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2↑
铁的氧化物有黑色FeO和Fe3O4 以及红色的 Fe2O3 ，它们均难溶于水而易溶于强酸。
铁的氢氧化物有不稳定、极易氧化的白色氢氧化亚铁和红褐色、较稳定的氢氧化铁，它们皆难溶于水，弱碱性，但Fe(OH)2稍强于Fe(OH)3,因低价态时其水化物碱性比高价态时强。
可溶性铁盐溶液Fe3+的水合离子呈浅紫色，与C1—络合或轻度水解呈黄色；亚铁盐的水合离子Fe2+为浅绿色。
检验Fe2+和Fe3+的常见方法有：
（1）加NaOH溶液，出现白色沉淀，继而灰绿色，最后红褐色的是Fe（OH）2所致；而直接出现红褐色FE（OH）3原为Fe3+溶液；
（2）小心将Fe2+与硝酸盐的混合溶液置于试管里，沿壁滴入浓硫酸，在两液交界处出现棕色环。
Fe2+ +NO3— +H+ = Fe3+ +NO+H2O； Fe2+ + NO + SO42— = Fe（NO）SO4（棕色）
（3）用KSCN或NH4SCN溶液，只有Fe3+出现血红色溶液。
Fe3+ + nSCN— = Fe(SCN)n3— n （n=1至6）
这个反应在酸化时进行得较好，但不能用硝酸（较浓），因它会把SCN—氧化成SO42—、N2；该反应不能在碱性条件下进行，因要产生Fe（OH）3；也不能有F—存在的溶液中进行，因FeF63—（无色）比Fe(SCN)n3— n更稳定。
（4）用黄血盐（K4Fe(CN)6）溶液与Fe3+会产生蓝色的普鲁士蓝沉淀.
Fe3+ + 4K+ + Fe(CN)64— = KFe[Fe（CN）6]
用赤血盐（K3Fe(CN)6）溶液与Fe2+会产生蓝色的滕士蓝沉淀。
3Fe2+ +2 Fe(CN)63— = Fe3[Fe（CN）6]2
铁的最高氧化态可达+6，如高铁酸钾K2FeO4，它们是新一代水的处理剂。
[例2—20] FeSO4·7H2O俗名绿矾，绿矾在农业上用于农药、工业上用于染料，但在空气中久置会风化，且出现铁锈色斑点，为什么？写出配平的化学方程式。
（1）应如何保存FeSO4溶液？
（2）Cr（VI）是一种有害金属离子，直接排放含Cr（VI）废水会严重污染环境，用绿矾处理后，毒性可大大降低，写出配平的化学方程式。
（3）高铁酸盐（FeO42—）被子认为是未来的净水剂，用化学方程式表示如何从Fe2+ 制备FeO42—。
[解析] 绿矾在空气中会自动失去部分结晶水而逐渐风化，并在空气下氧化为黄褐色的碱式硫酸铁Fe（OH）SO4。
FeSO4·7H2O = FeSO4·nH2O + （7—n）H2O
2FeSO4+1/2O2 + H2O = 2Fe(OH)SO4
（2）在酸性溶液中