資源簡介

(共120張PPT)
鎂 鋁 鐵 銅
鎂與堿土金屬
單質的物理性質和化學性質
1.物理性質
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
●為何我們在實驗室看到的鎂條表面是黑的？
單質的物理性質：
有金屬光澤
密度小
硬度小
熔點低
導電、導熱性好
如單質在空氣中燃燒，形成相應的氧化物：
BeO MgO CaO SrO BaO2
與氧、硫、氮、鹵素反應，形成相應的化合物。
2.化學性質
鎂帶的燃燒
●鎂條在空氣中燃燒的時候也會與氮反應。
與水作用
M + 2H2O → M(OH)2 + H2(g)
　●鈹能與水蒸氣反應，鎂能將熱水分解，而鈣、
鍶、鋇與冷水能比較劇烈地反應。
鎂與二氧化碳的作用
2Mg + 2CO2→ 2MgO+ C
NO2過量 4Mg + 2NO2 =點燃= 4MgO + N2
NO2少量 7Mg + 2NO2 =點燃= 4MgO + Mg3N2
●那么鎂能與二氧化硫、二氧化氮反應嗎？
Mg+SO2==(點燃)MgO+S
S+Mg==(點燃)MgS
如果SO2過量還會繼續反應
3.焰色反應
磚紅色 洋紅色 紫紅色。
紅色焰火的簡單配方：
KClO3：34% Sr(NO3)2: 45%
炭 粉：10% 鎂 粉：4%
松 香：7%
堿土金屬的應用：
鎂：鎂合金用來制造飛機、運輸工具、軍事器
材等。
堿土金屬的存在
綠柱石：
菱鎂礦：
螢石：
天青石：
大理石：
石膏：
重晶石：
鎂的存在和鎂單質的制備
地殼中存在形式：
菱鎂礦（碳酸鎂）MgCO ，
白云石（碳酸鎂鈣）CaMg(CO ) ，
光鹵石（水合氯化鎂鉀）KCl·MgCl ·H O中。
鎂是在地球的地殼中第八豐富的元素，約占2%的質量，亦是宇宙中第九多元素
●鎂在海水中中存在
海水中存在氯化鎂，每立方英里海水含有約120億磅鎂。海洋及鹽湖中的鎂比陸地上更多,是鎂的主要來源.海水中含有10多種元素,鎂的含量排第三,位居Na、K之后.海水中含鎂0.13%每立方千米海水中有130萬t鎂,相當于世界鎂年消耗量的4倍鹽湖水的鎂濃度比海水更高.以東以色列、約旦之間的”死海”(實為另一內陸湖),受到千萬干旱氣候的造化,湖水極濃,含鎂竟高達4%.
鎂的存在和鎂單質的制備
●葉綠素中也含鎂
鎂的存在和鎂單質的制備
熔融鹽電解
2MgCl2 (l) Mg (l) + Cl2(g)
●鎂的制備
1. 類型
正常氧化物(O2-)：
過氧化物(O22-)：
氧化物
2.制備：
直接：
間接：
M + O2 —— MO
3.化學性質
與H2O的作用：
（BeO除外）
氫氧化物
●堿土金屬的氫氧化物都是白色固體。
M(OH)2溶解度較小
（ Be(OH)2 和Mg(OH)2 是難溶的）
氫氧化物
Be(OH)
2
Mg(OH)
2
Ca(OH)
2
Sr(OH)
2
Ba(OH)
2
溶解度
/
mol
·
L
-1
8
×
10
-6
2.1
×
10
-4
2.3
×
10
-2
6.6
×
10
-2
1.2
×
10
-1
溶解度增大
20℃的溶解度
Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2
兩性 中強 強 強 強
(箭頭指向)堿性增強，溶解度增大。
堿性
氫氧化物酸堿性判斷標準
R拉電子能力與離子勢有關: φ＝Z/r (r以pm為單位)
解離方式與 R拉電子能力有關
0.22 Ф 0.32 兩性
Ф 0.22 堿性
Ф 0.32 酸性
R－O－H
RO－ ＋ H＋
R＋ ＋ OH－
ф ф
LiOH 0.12 0.25 Be(OH)2
NaOH 0.10 0.18 Mg(OH)2
KOH 0.09 0.15 Ca(OH)2
RbOH 0.08 0.13 Sr(OH)2
CsOH 0.07 0.12 Ba(OH)2
堿金屬氫氧化物均為堿性，Be(OH)2為兩性，
其它堿土金屬氫氧化物為堿性。
重要鹽類及其性質
1.晶體類型：
堿土金屬的鹵化物不是典型的離子晶體，有一定的共價性。
例如：Be2+極化力強， BeCl2已過渡為共價化合物。
化學鍵的離子性增強
重要鹽類： 鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽。
BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2
熔點/ ℃ 415 714 775 874 962
2.溶解度：
IIA鹽類難溶居多，常見鹽類除氯化物、硝酸
鹽外， 其他難溶，如MCO3、MC2O4、M3(PO4)2、
MSO4、 MCrO4。
　　3、熱穩定性
　　堿土金屬的鹽：
鹵化物、硫酸鹽、碳酸鹽對熱也較穩定。
　　
BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3
T分 /℃ ＜100 540 900 1290 1360
[
]
2-
M
2+
O
M2＋ [ O C ]2－
O
氯化鎂：
氯化鎂，呈無色片狀晶體，微溶于丙酮，溶于水、乙醇、甲醇、吡啶。在濕空氣中潮解并發煙。
無水氯化鎂不能由氯化鎂溶液或氯化鎂晶體（MgCl2·6H2O）直接蒸發或加熱得到，
要在氯化氫氛圍中操作。
硫酸鎂的作用分外用和內用兩種，包括如下：（1）外用，比如有明顯的濕疹、外傷性水腫、炎癥，外敷硫酸鎂之后可以起到收斂、抗炎、消腫的作用。
（2）內用，硫酸鎂可以改善鉀離子代謝，對于頑固性的低血鉀，靜脈注射或口服硫酸鎂之后可以改善鉀離子的代謝，對鉀離子的升高和功能的改善有很大的作用。
硫酸鎂：
氟化鈣：
俗稱螢石，是制取HF和F2的重要原料。在冶金工業中用作助熔劑，也用于制作光學玻璃和陶瓷等。
氯化鈣：
　　CaCl2·6H2O加熱脫水形成白色多孔CaCl2。
　　無水CaCl2有很強的吸水性，常用的干燥劑。不能用于干燥NH3氣和乙醇。氯化鈣和冰的混合物是實驗室常用的致冷劑。
　　
氯化鋇：
　　氯化鋇用于滅鼠劑和鑒定SO42-離子的試劑等。氯化鋇易溶于水。可溶性鋇鹽對入、畜都有害，對人致死量為0.8g，切忌入口。
　硫酸鈉：
　　 Na2SO4·10H2O俗稱芒硝，由于它有很大的熔化熱(253kJ·kg-1)，是一種較好的相變貯熱材料的主要組分。無水硫酸鈉俗稱元明粉，大量用于玻璃、造紙、水玻璃、陶瓷等工業中。
硫酸鈣： 　
CaSO4·2H2O俗名生石膏，加熱到393K左右變成熟石膏CaSO4·1/2H2O,用以制模型、塑像、水泥、粉筆和石膏繃帶等。
BaSO4俗稱重晶石，將重晶石粉與煤粉混合，在高溫下(1173-1473K)煅燒還原成可溶性BaS和CO氣體。往BaS水溶液中通CO2，則得到BaCO3。
硫酸鋇是唯一無毒的鋇鹽，醫療診斷中用作腸胃系統的X射線造影劑—“鋇餐”。
硫酸鋇：
Li Be B C
Na Mg Al Si
對角線規則：
ⅠA 族的Li與ⅡA族的Mg， ⅡA族的Be與ⅢA族的Al， ⅢA 族的B與ⅥA族的Si，這三對元素在周期表中處于對角線位置：
相應的兩元素及其化合物的性質有許多相似之處。這種相似性稱為對角線規則。
1、鋰與鎂的相似性：
單質與氧作用生成正常氧化物；
單質直接與氮化合生成氮化物；
氫氧化物均為中強堿，且水中溶解度不大；
氟化物、碳酸鹽、磷酸鹽均難溶；
氯化物均能溶于有機溶劑中。
①多變的氧化態
②惰性電子對效應
同族元素從上到下，低氧化值化合物比高氧化值化合物變得更穩定。
P區元素包括周期表的ⅢA-ⅦA、0族
P區元素的價電子構型為 ns2np1-6
P區元素在許多化合物中以共價鍵結合
B，Al，Ga：（+3）
In：（+1，+3） Tl：（+1）
如：
鋁與硼族元素
硼族元素概述
硼族(ⅢA)：B，Al，Ga，In，Tl
價電子構型：ns2np1
硼族元素的最大特征是缺電子元素（價電子數<價層軌道數），可形成缺電子化合物。
例如：BF3，H3BO3。
硼族元素的單質
硼的單質
同素異形體：無定形硼， 晶形硼
棕色粉末, 黑灰色
化學活性高， 硬度大
熔點，沸點都很高。
多種晶形硼中含有B12基本結構單元
α-菱形硼：
α-菱形硼(B12)結構
單質硼的化學性質
2 B ＋ 3F2 2 BF3
4 B ＋ 3O2 2 B2O3
2 B ＋ 6 H2O(g) 2 B(OH)3 ＋ 3 H2↑
2 B ＋ N2 2 BN
2 B ＋ 3 Cl2 2 BCl3
2 B ＋ 3 S B2S3
B ＋ 3 HNO3(濃) B(OH)3 ＋ 3 NO2↑
2 B ＋ 3 H2SO4 (濃) 2 B(OH)3 ＋ 3 SO2↑
2 B ＋ 2 NaOH＋3 KNO3 2 NaBO2＋3 KNO2＋H2O
鋁和硼都是親氧元素
2
2Al(s) + O2(g) Al2O3(s)
3
ΔrHm ＝ －1675.7 kJ·mol －1
θ
由于鋁的親氧性，它被用于冶煉鎳、錳、釩等難
熔金屬，成為鋁熱法。也可用于焊接工藝上。
8Al(s) + 3Fe3O4(s) 4Al2O3(s) + 9Fe(s)
ΔrHm ＝ －3347.6 kJ·mol －1
θ
溫度可達3000℃
還可用于制備耐高溫的金屬陶瓷。
4Al(s) + 3TiO2(s) + 3C 2Al2O3(s) + 3TiC(s)
鋁的單質
鋁的物理性質如下：
顏色和光澤：鋁是銀白色而具有光澤的金屬。
質量：質量輕，20℃時密度為2.6989g/cm 。
毒性：無毒性和磁性。
鋁的化學性質： 1、鋁不僅在點燃的條件下與氧氣發生反應，還可以在空氣中直接氧化生成氧化鋁； 2、鋁與鹽溶液可發生置換反應； 3、鋁可與水發生反應；
4、鋁熱反應
5、常溫下鋁在濃硫酸和濃硝酸中發生鈍化，既可以與酸反應又可以與堿反應。
●先將鋁片或者鋁絲打磨干凈,再在硝酸汞溶液中
浸泡一會,取出露置于空氣中,鋁表面會形成一
些毛刷狀物質,該實驗又被稱為"鋁毛實驗".
●“鋁毛”主要成分是氧化鋁,
●鋁在空氣中與氧氣反應在其表面形成致密的氧
化膜，阻止氧氣與鋁的進一步反應，從而起到
防腐的作用。
●鋁在空氣中若不能形成致密的氧化膜，就會
像鐵一樣無限制的“生銹”從而被腐蝕。
2Al +6HCl = 2AlCl3+ 3H2↑ 　　
2Al + 3H2SO4(稀)= Al2(SO4)3+ 3H2↑ 　　
2Al + 2NaOH + 2H2O =2NaAlO2+3H2↑ 　　
Al + 6HNO3(濃)=Δ=Al(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O 　　
Al + 4HNO3(稀)= Al(NO3)3+ NO↑+ 2H2O 　　
8Al + 30HNO3(再稀一點)=8Al(NO3)3+ 3N2O↑+15H2O 　　
8Al + 30HNO3(極稀)====8Al(NO3)3+ 3NH4NO3+ 9H2O
鋁的制取
電解法：
Al2O3——Al+O2
電解熔融的氧化鋁，用冰晶石作熔劑。
●氯化鋁的熔點是194℃而氧化鋁的熔點是2054℃，
為何工業是用電解氧化鋁而不是電解氯化鋁來得
到金屬鋁？
1.氧化鋁和氫氧化鋁
氧化鋁：Al2O3
α- Al2O3 ：剛玉，硬度大，不溶于水、
酸、堿。
γ- Al2O3 ：活性氧化鋁，可溶于酸、
堿，可作為催化劑載體。
鋁的化合物
紅寶石 藍寶石 黃玉/黃晶
Cr（Ⅲ） Fe（Ⅲ）,Ti(Ⅳ) Fe（Ⅲ）
有些氧化鋁晶體透明，因含有雜質而呈現鮮明顏色。
在堿性溶液中存在[Al(OH)4]-或[Al(OH)6]3-
簡便書寫為
氫氧化鋁：Al(OH)3
兩性： Al(OH)3+ 3H+ Al3+ + 3H2O
Al(OH)3+ OH- [Al(OH)4]-
2.鋁的鹵化物
離子晶體 分子晶體
水解激烈：
AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3
離子鍵 共價鍵
用干法合成AlCl3：
潮濕空氣中的AlCl3，遇NH3生成NH4Cl。
白煙為NH4Cl
3.鋁的含氧酸鹽
硫酸鋁：
Al3+易水解：
=10-5.03
[Al(H2O)6]3+ [Al(OH)(H2O)5]2+ + H+
鋁鉀礬(明礬)：
鐵與鐵系元素
d區元素
1.d區元素在周期表中的位置
2、d區元素的物理性質
熔點、沸點高 熔點最高的單質：鎢(W)
硬度大 硬度最大的金屬：鉻(Cr)
密度大 密度最大的單質：鋨(Os)
導電性，導熱性，延展性好。
熔點變化示意圖
3、d區元素的化學性質
總趨勢：從左至右活潑性降低。
4、d區元素的氧化態
有多種氧化態。紅色為常見的氧化態。
5、d區元素離子的顏色
Mn (Ⅱ) Fe(Ⅱ) Co(Ⅱ) Ni(Ⅱ) Cu(Ⅱ) Zn(Ⅱ)
水合離子呈現多種顏色。
Ⅷ族 Fe Co Ni 鐵系
Ru Rh Pd
Os Ir Pt
鉑系
最高氧化值不等于族序數。
鐵、鈷、鎳的單質
1. 存在
輝鈷礦：CoAsS；
鎳黃鐵礦：NiS·FeS；
2.單質的物理性質
白色金屬，磁性材料；
Fe，Co和Ni熔點接近。
赤鐵礦：Fe2O3；磁鐵礦：Fe3O4；
黃鐵礦：FeS2；
2.單質的化學性質
與稀酸反應(Co，Ni反應緩慢)
純Fe，Co，Ni在水、空氣中穩定；
加熱時，Fe,Co,Ni可與O2,S,X2等反應。
鈍化
濃、冷HNO3可使Fe，Co，Ni鈍化；
濃H2SO4可使Fe鈍化。
鐵、鈷、鎳的化合物
鐵的重要化合物
鈷(Ⅱ)和鎳(Ⅱ)的重要化合物
氫氧化物
)
白
(s,
Fe(OH)
2OH
Fe
2
2
2
O
無
+
-
+
)
紅棕
(s,
Fe(OH)
3
2
O
氯化羥鈷(堿式氯化鈷)
(慢)
還原性：Fe(Ⅱ)>Co(Ⅱ)>Ni(Ⅱ)
M=Co,Ni
鹵化物
氧化性
大
小
Fe(Ⅲ) Co(Ⅲ) Ni(Ⅲ)
F- FeF3 CoF3 *
(350℃分解)
Cl- FeCl3 CoCl3 *
(常溫分解)
Br- FeBr3 * *
I- * * *
小
大
穩定性
大
小
大
小
還原性
穩定性
① FeCl3有明顯的共價性，易潮解。
蒸汽中形成雙聚分子
② CoCl2 6H2O變色硅膠。
CoCl2 6H2O
CoCl2 2H2O
紫紅
CoCl2 H2O
藍紫
粉紅色
52.5℃
90℃
120℃
CoCl2藍色
Fe(Ⅱ), Co(Ⅱ), Ni(Ⅱ)的硫化物
FeS CoS NiS
黑色
不溶于水
6.3×10-18
4×10-21(α)
2×10-25(β)
3.2×10-19(α)
1.0×10-24(β)
2.0×10-26(γ)
稀酸溶性
但CoS, NiS形成后由于晶型轉變而不再溶于酸。
水溶液中鐵、鈷、鎳的離子及其反應
1.Fe(Ⅱ),Fe(Ⅲ)的水溶液
水解性
淡綠
[Fe(H2O)6]2+ [Fe(OH)(H2O)5]++H+
[Fe(H2O)6]3+ [Fe(OH)(H2O)5]2++H+
淡紫
=10-9.5
=10-3.05
Fe3+水解最終產物：Fe(OH)3
[Fe(OH)(H2O)5]2+ [Fe(OH)2(H2O)4]++H+
結構：
2[Fe(H2O)6]3+ [(H2O)4 Fe(OH)2Fe(H2O)4]4+ 水合鐵離子雙聚體 +2H+
Fe3+進一步水解：
氧化還原性
Fe2+具有還原性：(保存Fe2+溶液應加入Fe)
1.229V
O)
/H
(O
2
2
=
Fe
0.8914
Fe(OH)
0.5468
Fe(OH)
0.9
FeO
:
/V
2
3
2
4
-
-
-
Fe
0.4089
Fe
0.769
Fe
1.91
FeO
:
/V
2
3
2
4
-
+
+
-
Fe3+中等強度氧化劑。(FeCl3爛板劑)
紅
氨配合物
藍色
Cl-
2.水溶液中的配合反應
藍色
SO42-
淺綠色(不易觀察到)
土黃色
紅色
硫氰配合物
異硫氰合鐵(Ⅲ)配離子
四異硫氰合鈷(Ⅱ)配離子
實驗中用固體KSCN或NH4SCN
鑒定Fe3+
鑒定Co2+
氰配合物
黃
土黃
常用鹽：K4[Fe(CN)6] 黃血鹽 黃色
K3[Fe(CN)6] 赤血鹽 晶體為紅色
堿性條件下分解：
2.向FeCl2溶液中滴入幾滴KSCN溶液，可觀察到溶液 ，然后向溶液中滴加幾
滴氯水，可觀察到 。
1.向FeCl3溶液中滴入幾滴KSCN溶液，可觀察
到溶液呈 ，然后向溶液中加入過量 的鐵
粉，可觀察到 。
血紅色
血紅色溶液變成淺綠色
仍然是淺綠色
溶液變成血紅色
3.如何證明含亞鐵離子的溶液中是否含有鐵離子？
4.如何證明含鐵離子的溶液中是否含有亞鐵離子？
Fe離子的鑒定：
Fe2+的鑒定：(酸性條件)
滕氏藍
Fe3+的鑒定：(酸性條件)
普魯士藍
[KFeⅢ (CN)6FeⅡ]x
的結構
3.離子的鑒定
小結：
Fe2+
H+
Fe(OH)2
NH3 · H2O
Fe2+ 淡綠
OH-
Fe(OH)2(s,白)
O2
Fe(OH)3(s,紅棕)
HCl
Fe3+
Co(NH3)63+紅
O2
Co(NH3)62+黃
NH3·H2O
Co(OH)Cl(s,藍)
NH3· H2O
Co2+(Cl-) 粉紅
OH-
Co(OH)2(s,粉紅)
NaClO
Co(OH)3(s,紅棕)
濃HCl
Co2+（CoCl4,藍）
Ni(NH3)62+藍
NH3 · H2O
Ni2(OH)2SO4淺綠
NH3 · H2O
Ni2+(SO42-) 淡綠
OH-
Ni(OH)2(s,果綠)
NaClO
NiO(OH)(s,黑)
濃HCl
Ni2+
鑒定：Fe(NCS)n3-n 血紅 Co(NCS)42- 天藍 Ni(DMG)2(s,鮮紅)
[KFe(CN)6Fe]x(s,藍) （丙酮）
2-
銅與銅族元素
銅族元素的單質
單質：Cu，Ag，Au
礦物：孔雀石：Cu2(OH)2CO3
輝銀礦：Ag2S
碲金礦：AuTe2
1.存在
2.物理性質
特征顏色：Cu(紫紅)，Ag(銀白)，Au(黃)
熔點、沸點較其它過渡金屬低
導電性、導熱性好，且Ag>Cu>Au
延展性好
3.化學性質
與O2作用
堿式碳酸銅
Au，Ag不與O2發生反應，
當有沉淀劑或配合劑存在時，可反應。
所以不可用銅器盛氨水。
O2
銀器年久變黑。
與X2作用
常溫下反應
活潑性：Cu>Ag>Au
只能在加熱條件下進行
常溫下反應較慢
HCl
與酸作用
①Cu,Ag,Au不能置換稀酸中的H+(還原性差)；
②生成難溶物或配合物,使單質還原能力增強；
硫尿
③ Cu,Ag,Au可溶于氧化性酸。
難溶物：
CuCl CuBr CuI CuSCN CuCN Cu2S
1.銅的化合物
銅族元素的化合物
大 小
幾種常見的銅的化合物
-3
配合物:CuCl2-,CuBr2-,CuI2-,Cu(SCN)2-,Cu(CN)2-
例：
H2O
Cu(I)的配合物多為2配位
銅的配合物
形成Cu(NH3)2+，但不穩定，易被空氣氧化而非歧化。
0.013V
-0.128V
小 大
+4H+
Cu(II)的配合物多為4配位
-
+
2
4
2
2
Cu(OH)
(s)
Cu(OH)
Cu
-
)
,
(
OH
濃
過量
-
)
(
OH
適量
淺藍
深藍
-
6
2
7
2
7
2
2
2
)
O
Cu(P
)
(
O
P
Cu
Cu
-
4
7
2
)
(
O
P
過量
s
淺藍
藍
)
(
適量
-
4
7
2
O
P
+
+
+
2
4
3
4
2
2
2
)
Cu(NH
(s)
SO
(OH)
Cu
Cu
3
)
(
NH
過量
3
)
(
NH
適量
淺藍
深藍
檢驗糖尿病：紅色為有病，藍色沒有病
對[Cu(H2O)4]SO4·H2O結構的解釋有兩種
H2O
也是配合物
2.銀和金的化合物
幾種銀和金的常見化合物
銀的化合物的特點：
難溶的多
易溶：AgNO3, AgF, AgClO4
難溶：AgCl, AgBr, AgI, AgCN, AgSCN,
Ag2S, Ag2CO3, Ag2CrO4。
熱穩定性差 （見光、受熱易分解）
顏色
AgCl AgBr AgI Ag2O Ag2CrO4 Ag2S
白 淺黃 黃 褐 磚紅 黑
水溶液中銅族元素的離子及反應
1.Cu2+的氧化性
I-
2.Cu2+的鑒定：(弱酸性)
紅棕
CN-
水溶液中：穩定性 Cu(I)Cu2+ Cu+ Cu
0.161V
0.52V
3.Cu(II)與Cu(I)的轉化
(右)＞ (左)，Cu+易歧化，不穩定。
2Cu+ Cu2++Cu ， =1.0×106
Cu2+ 0.859V CuI - 0.185V Cu
Cu2+ 0.447V CuCl2- 0.232V Cu
Cu2+ 0.561V CuCl 0.117V Cu
Cu(NH3)42+ 0.013V Cu(NH3)2+ -0.128V Cu
有配合劑、沉淀劑存在時Cu(I)穩定性提高
高溫，固態時：穩定性 Cu(I)>Cu(II)
1800℃
4.Ag(I)離子的反應
銀鏡反應：
①
②
③
④
鑒定S2O32-：
)
S(s,
Ag
SO
H
O
H
)
(s,
O
S
Ag
2
4
2
2
3
2
2
黑
白
+
+
5.Ag+序
7
2
3
10
67
.
1
)
)
Ag(NH
(
×
=
+
13
3
=
-
2
3
2
10
9
.
2
)
)
O
Ag(S
(
×
20
2
10
48
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Ag(CN)
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-
6.Ag+的鑒定
I-
HNO3
第3題 (10分)
銅是人類最早使用的金屬之一，早在史前時代， 人們就
開始采掘露天銅礦，并應用于制造武器、工具和其他器皿
，銅對早期人類文明的進步影響深遠。
3-1 銅的單質呈 色。銅在干燥的空氣中比較穩定，
但在富含CO2的潮濕空氣中，其表面將緩慢生成一層綠色
“銅銹”，“銅銹”的主要成分的化學式為 。
競賽真題
3-2 氯化亞銅是白色結晶或粉末，微溶于水，不溶于乙醇。常用作催化劑、殺菌劑、媒染劑、脫色劑等。通常可在弱酸或近中性條件下利用適宜還原劑及沉淀劑制備氯化亞銅。實驗步驟如下：
① 配置一定濃度的Na2CO3與Na2SO3混合水溶液A；
② 配置一定濃度的CuSO4與NaCl混合水溶液B；
③ 將A溶液緩慢滴加至B溶液中，并不斷攪拌；
④ 反應完畢，抽濾并分別用1% HCl溶液、無氧水及無水
乙醇洗滌產品。
請根據以上內容，回答下列問題。
3-2-1 寫出該方法中制備氯化亞銅的化學方程式 。
3-2-2 溶液A中加入Na2CO3的作用是什么？
3-2-3 如果將B溶液逐滴加入到A溶液中，會因生成一種配
合物而難以制得CuCl，請用離子方程式解釋原因。
競賽真題
第3題 (10分)
3-1 紫紅 Cu2(OH)2CO3 (各2分，共4分)
3-2-1 2CuSO4 + Na2SO3 + 2NaCl + Na2CO3 = 2CuCl + 3Na2SO4 + CO2 (2分)
3-2-2 消除反應生成的H+ (2分)
3-2-3 2Cu2+ + 5SO32- + H2O + 2CO32- = 2[Cu(SO3)2]3- + SO42- + 2HCO3- (2分)
1-1、鐵、鈷、鎳通常稱為鐵系元素，元素性質有很多相似性，如都有磁性，都屬于中等活潑金屬，都能與常見配體形成配合物。但Fe2+和Ni2+在氨水中的反應現象不同，Fe2+在氨水中先生成 色沉淀，放置后最終轉變成紅棕色沉淀，該沉淀化學式為 。

1-2、鎳有六配位單核配位化合物[NiA2(NO2)2]，其中部分元素組成為：Ni：21.66%，N：31.03%，C：17.73%；未知配體A中不含氧；在配合物中已知配體的氮氧鍵不等長。（1）配位化合物的化學式為 （2分）
（2）配合物的幾何構型為 （2分）
（3）配位原子為 （2分）
第30屆中國化學奧林匹克競賽（江蘇賽區）夏令營暨選拔賽試題
1-1 白 ；Fe(OH)3
1-2
（1）[Ni(NH2CH2CH2NH2)2(NO2)2]
（2）八面體型
（3）N、O
三草酸合鐵酸鉀晶體呈翠綠色，易溶于水，難溶于乙醇，且在加熱與光照下易分解。該物質具有光敏性，可廣泛應用于光化學和光催化反應中量子收率的測定。另外，三草酸合鐵酸鉀在部分有機反應中體現出良好的催化性能，并可作為制備活性鐵催化劑的主要原料。
4-1 實驗室制備三草酸合鐵酸鉀的方法如下：
步驟一：將(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶于水并加入H2SO4酸化，在不斷攪拌下加入飽和H2C2O4溶液，以制備FeC2O4；
步驟二：在FeC2O4中加入飽和K2C2O4溶液，緩慢滴加H2O2溶液并快速攪拌，此時體系中有紅棕色沉淀生成。交替加入飽和H2C2O4與飽和K2C2O4溶液至沉淀消失，此時溶液呈透明的亮綠色；
步驟三：水浴濃縮、冷卻結晶，并用無水乙醇洗滌數次，低溫干燥。
根據上述實驗步驟，回答下列問題：
（1）步驟中使用硫酸的目的是 （1分），步驟二中雙氧水的作用為 （1分）。
（2）步驟二中所產生的紅棕色沉淀為 （填寫化學式，1分），產生該沉淀的化學方程式為 （2分）。

4-2 常用高錳酸鉀作為滴定劑和指示劑，以測定所制備三草酸合鐵酸鉀的含量。滴定過程中指示終點顏色為 （1分）。請寫出滴定過程中所發生反應的離子方程式 （2分）。
第31屆中國化學奧林匹克競賽（江蘇賽區）夏令營試題（p222）
4-3 在N2氛圍下，三草酸合鐵酸鉀結晶水合物的熱失重曲線（TG）如圖1所示。結果表明，97℃處10.89%的失重與失去樣品中所有結晶水分子的理論計算值非常吻合；283℃時，樣品8.82%的失重與分解產生等物質的量CO2的理論計算值8.96%非常接近，此時三草酸合鐵酸鉀分解為K2C2O4與另一種配合物A，且兩者物質的量之比為1:2，請回答：
（1）三草酸合鐵酸鉀結晶水合物的化學式為 。(1分)
（2）配合物A的名稱為 。(1分)
圖1 三草酸合鐵酸鉀晶體的熱失重曲線圖
圖1 三草酸合鐵酸鉀晶體的熱失重曲線圖
4-1
（1）防止亞鐵離子的水解（1分）；將+2價鐵元素氧化為+3價鐵元素（1分）
（2）Fe(OH)3（1分）
6 FeC2O4 + 3H2O2 +6K2C2O4 = 4 K3[Fe(C2O4)3] + 2Fe(OH)3 （2分）
4-2
淺紅色（1分）
5C2O42- + 2MnO4 - +16 H+ = 10 CO2↑ + 2Mn2+ + 8H2O（2分）
4-3
（1）K3[Fe(C2O4)3]·3H2O（1分）
（2）二草酸合亞鐵酸鉀（1分）
參考方程式：2K3[Fe(C2O4)3]→2K2[Fe(C2O4)2]+ K2C2O4+ 2CO2↑
化合物A能發生如下列框圖的轉化關系（A--J均含相同元素），化合物A是一種黑色固體，不溶于水、稀醋酸及稀NaOH溶液中，而易溶于熱HCl溶液中，紅色沉淀H不溶于稀酸或稀堿中，但可溶于熱HNO3中。判斷框圖中A—J各物質中該元素的主要存在形式的化學式。
A：CuO; B：CuCl42-; C：CuCl32- 或CuCl2-; D：CuCl; E：Cu(NH3)2+; F：Cu(NH3)42+; G：Cu(CN)2-; H：Cu; I：Cu(H2O)62+;
J：Cu(OH)2
●某常見金屬M的硫酸鹽A的水溶液為藍色，加入氨水生成深藍色的配離子B，B在隔絕空氣條件下與金屬M反應，可以生成無色配離子C。在A的溶液中加入KI可以得到沉淀D。D可以用于檢查室內汞含量是否超標：用涂有D的試紙懸掛于室內，室溫下若三小時內試紙變色，則表明室內汞超標。
請寫出下列各物質的化學式：
①A B C D 。
②從原子結構的角度分析，C為無色的原因是？
③估計沉淀D的顏色為？
④用D試紙檢測汞蒸氣時，其反應方程式為
①A CuSO4 B Cu(NH3)42+
C Cu(NH3)2+ D CuI
②3d10，d軌道全滿
③白色（或無色）
④4CuI + Hg = Cu2HgI4 + 2Cu

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